Общие требования безопасной эксплуатации сосудов под давлением

Практическая работа №6

Техника безопасности при эксплуатации трубопроводов, компрессоров, насосов, теплообменников, резервуаров и сосудов под давлением

Цель работы:

1Ознакомиться с общими требованиями безопасной эксплуатации сосудов под давлением

2Ознакомиться с общими требованиями безопасной эксплуатации теплообменников, насосов, компрессоров, резервуаров и трубопроводов

Методические указания:

Общие требования безопасной эксплуатации сосудов под давлением

Сосуд, работающий под давлением, - это герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и рас­творенных газов и жидкостей под давлением. Границей сосуда явля­ются входные и выходные штуцера. В нефтепереработке использует­ся большое количество аппаратуры, работающей под повышенным давлением и в условиях высоких температур; в процессах использу­ются взрывоопасные вещества. В зависимости от процесса, характе­ра используемых веществ и других причин возможны различные сце­нарии развития аварии с выбросом газа из емкости.

Например, на установках ГФУ при повышении давления в емко­стях со сжатым газом, либо при разгерметизации фланцевых соеди­нений емкости, либо при разрыве трубопроводов или элементов со­судов может произойти загазованность территории установки, обра­зование взрывоопасного облака и взрыв газовоздушной смеси при на­личии источника зажигания.

Для безопасной эксплуатации сосудов под давлением применяют ПБ 03-576-03, утвержденные постановлением Госгортехнадзора Рос­сии от II июня 2003 г. № 91 «Правила устройства и безопасной эксп­луатации сосудов, работающих под давлением». В Правилах указаны требования к конструкции сосудов, применяемые материалы, требо­вания к изготовлению, реконструкции, монтажу, наладке и ремонту, арматуре, контрольно-измерительным приборам, предохранительным устройствам, установке, регистрации, техническому обслуживанию сосудов, разрешение на эксплуатацию, надзор, содержание, обслужи­вание и ремонт, требования к сосудам и полуфабрикатам, приобре­таемым за границей, дополнительные требования к цистернам и боч­кам для перевозки сжиженных газов, дополнительные требования к баллонам и контроль за соблюдением правил. Кроме того, в виде при­ложений приведены термины и определения применительно к этим правилам, паспорт сосуда, работающего под давлением, типы и клас­сы сталей, перечень используемых материалов.

Конструкция сосудов. Общие требования. Конструкция сосу­дов должна обеспечивать надежность и безопасность их эксплуата­ции в течение расчетного срока службы. В них должна быть преду-

смотрена возможность проведения технического освидетельствова­ния, очистки, промывки, полного опорожнения, продувки, ремонта, эксплуатационного контроля металла и соединений.

Для каждого сосуда должен быть установлен и указан в паспорте расчетный срок службы с учетом условий эксплуатации. Устройства, препятствующие наружному и внутреннему осмотрам сосудов (ме­шалки, змеевики, рубашки, тарелки, перегородки и другие приспо­собления), должны быть съемными. Конструкции внутренних уст­ройств должны обеспечивать удаление из сосуда воздуха при гидрав­лическом испытании и воды после гидравлического испытания. На каждом сосуде должны быть предусмотрены вентиль, кран или дру­гое устройство, позволяющее осуществлять контроль за отсутствием давления в сосуде перед его открыванием; при этом отвод среды дол­жен быть направлен в безопасное место. Сосуды, которые в процессе эксплуатации изменяют свое положение в пространстве, должны иметь приспособления, предотвращающие их самоопрокидывание. Конструкция сосудов, обогреваемых горячими газами, должна обес­печивать надежное охлаждение стенок, находящихся под давлением, до расчетной температуры.

Люки, лючки, крышки. Сосуды должны быть снабжены необхо­димым количеством люков и смотровых лючков, обеспечивающих осмотр, очистку и ремонт сосудов, а также монтаж и демонтаж раз­борных внутренних устройств. Сосуды с внутренним диаметром бо­лее 800 мм должны иметь люки, а с внутренним диаметром 800 мм и менее — лючки. Внутренний диаметр круглых люков должен быть не менее 400 мм. Размеры овальных люков по наименьшей и наиболь­шей осям в свету должны быть не менее 325x400 мм. Внутренний диаметр круглых или размер по наименьшей оси овальных лючков должен быть не менее 80 мм. Люки, лючки необходимо располагать в местах, доступных для обслуживания. Крышки люков должны быть съемными. На сосудах, изолированных на основе вакуума, допуска­ются приварные крышки. Крышки массой более 20 кг снабжаются подъемно-поворотными или другими устройствами для их открыва­ния и закрывания.

Конструкция шарнирно-откидных или вставных болтов, хомутов, а также зажимных приспособлений люков, крышек и их фланцев дол­жна предотвращать их самопроизвольный сдвиг. Сосуды, состоящие из цилиндрического корпуса и решеток с закрепленными в них труб­ками (теплообменники), допускается изготовлять без люков и люч­ков независимо от диаметра сосудов.

Расположение отверстий в стенках сосудов. Отверстия для лю­ков, лючков и штуцеров должны располагаться вне сварных швов.

Материалы. Применяемые для изготовления сосудов материалы должны обеспечивать их надежную работу в течение расчетного сро­ка службы с учетом заданных условий эксплуатации, состава и харак­тера среды и влияния температуры окружающего воздуха. При выбо­ре материалов для сосудов, предназначенных для установки на откры­той площадке или в неотапливаемых помещениях, должна учитывать­ся абсолютная минимальная температура наружного воздуха для дан­ного района. Применение новых присадочных материалов, флюсов и защитных газов разрешается руководством предприятия после под­тверждения их технологичности при сварке сосуда, проверке всего комплекса требуемых свойств сварных соединений и положительно­го заключения специализированной организации по сварке.

Каждая бесшовная или сварная труба должна проходить гидрав­лическое испытание. Величина пробного давления при гидроиспы­тании должна быть указана в нормативной документации на трубы. Допускается не производить гидравлическое испытание бесшовных труб, если они подвергаются по всей поверхности контролю физи­ческими методами (радиографией, ультразвуковым или им равноцен­ным).

Неметаллические материалы, применяемые для изготовления со­судов, должны быть совместимы с рабочей средой в части коррози­онной стойкости и нерастворимости (изменения свойств) в рабочем диапазоне температур. Среда, для которой предназначен сосуд, дол­жна быть указана в паспорте на сосуд. Применение неметаллических материалов допускается с разрешения Ростехнадзора России. Для металлопластиковых сосудов материал герметизирующего слоя (лей- нера) выбирается таким образом, чтобы при испытании сосуда проб­ным давлением в материале отсутствовали пластические деформации. Методики расчета напряженно-деформированного состояния сосу­да и экспериментального определения остаточных деформаций со­гласовываются со специализированной организацией.

Изготовление, реконструкция, монтаж, наладка и ремонт. Об­щие требования. Изготовление, реконструкция, монтаж, наладка и ремонт сосудов и их элементов выполняются специализированными организациями. При изготовлении (доизготовлении), реконструкции, монтаже, наладке и ремонте должна применяться система контроля качества (входной, операционный и приемочный), обеспечивающая выполнение работ в соответствии с требованиями Правил и норма­тивной документации. Порядок проведения входного контроля не­металлических материалов согласовывается со специализированной организацией.

Термическая обработка. Термическая обработка элементов со­судов производится для обеспечения соответствия свойств металла и сварных соединений показателям, принятым в Нормативной доку­ментации на металл и сварку, а также для снижения остаточных на­пряжений, возникающих при выполнении технологических операций (сварки, гибки, штамповки и др.). Термической обработке подлежат сосуды, в стенках которых после изготовления (при вальцовке, штам­повке, сварке и т.д.) возможно появление недопустимых остаточных напряжений, а также сосуды, прочность которых достигается термо­обработкой. В процессе термообработки в печи температура нагрева в любой точке сосуда (элемента) не должна выходить за пределы мак­симальной и минимальной, предусмотренной режимом термообра­ботки. Среда в печи не должна оказывать вредного влияния на тер- мообрабатываемый сосуд (элемент). Термическая обработка должна производиться таким образом, чтобы были обеспечены равномерный нагрев металла изделий, их свободное тепловое расширение и отсут­ствие пластических деформаций.

Контроль сварных соединений. Организация-изготовитель (до- изготовитель), монтажная или ремонтная организация обязаны при­менять такие виды и объемы контроля своей продукции, которые га­рантировали бы выявление недопустимых дефектов, ее высокое ка­чество и надежность в эксплуатации. Контроль качества сварных со­единений включает: проверку аттестации персонала; проверку сборочно-сварочного, термического и контрольного оборудования, ап­паратуры, приборов и инструментов; контроль качества основных ма­териалов; контроль качества сварочных материалов и материалов для дефектоскопии; операционный контроль технологии сварки; неразрушающий контроль качества сварных соединений; разрушающий кон­троль качества сварных соединений; контроль исправления дефектов.

Механическим испытаниям должны подвергаться контрольные стыковые сварные соединения в целях проверки соответствия их ме­ханических свойств требованиям Правил и технических условий на изготовление сосуда.

Обязательные виды механических испытаний: на статическое растяжение — для сосудов всех групп; на статический изгиб или сплющивание — для сосудов всех групп; на ударный изгиб — для со­судов, предназначенных для работы при давлении более 5 МПа (50 кгс/см²) или температуре выше 450 ⁰С, и сосудов, изготовленных из сталей, склонных к подкалке при сварке, а также сосудов I, 2 и 3-й групп, предназначенных для работы при температуре ниже -20 ⁰С.

Гидравлическое (пневматическое) испытание. Гидравлическо­му испытанию подлежат все сосуды после их изготовления. Сосуды, изготовление которых заканчивается на месте установки с помощью транспортируемых частей, подвергают гидравлическому испытанию на месте монтажа. Сосуды, имеющие защитное покрытие или изоля­цию, подвергают гидравлическому испытанию до наложения покры­тия или изоляции. Сосуды, имеющие наружный кожух, подвергают гидравлическому испытанию до установки кожуха.

При заполнении сосуда водой воздух должен быть удален из него полностью. Для гидравлического испытания сосудов должна приме­няться вода температурой не ниже 5 °С и не выше 40 °С, если в техни­ческих условиях не указано конкретное значение температуры. По со­гласованию с разработчиком проекта сосуда вместо воды может быть использована другая жидкость. Сосуд считается выдержавшим гид­равлическое испытание, если не обнаружено течи, трещин, слезок, потения в сварных соединениях и на основном металле; течи в разъем­ных соединениях; видимых деформаций; падения давления по мано­метру. Гидравлическое испытание допускается заменять пневмати­ческим при условии контроля этого испытания методом акустичес­кой эмиссии или другим согласованным методом. Пневматическое испытание сосуда проводится сжатым воздухом или инертным газом.

2 Безопасная эксплуатация теплообменников

В теплообменных аппаратах обеспечивается не только техно­логический процесс (нагрев, охлаждение технологических потоков), но и регенерация тепла (холода). По назначению теплообменники подразделяют на холодильники, нагреватели, конденсаторы, дефлег­маторы и т.д. Охлаждающим агентом в холодильниках может быть вода, аммиак, пропан и другие сжиженные газы. В аппаратах воздуш­ного охлаждения охлаждающим агентом является воздух.

Большинство теплообменников в нефтегазодобывающей промышленности кожухотрубчатые. Существуют теплообменники с же­сткой конструкцией и теплообменники с компенсацией удлинения трубных пучков. Теплообменники подбирают по ГОСТу. При определении конструкции теплообменника принимают во внимание, что тепловой поток с более высоким давлением направляют по тру­бам; коррозионно-опасные продукты направляют в трубный пучок, так как при этом уменьшается опасность пролива опасных сред из аппарата; загрязняющие тепловые потоки направляют в более легкое для очистки пространство; охлаждающую воду подают в нижний шту­цер для

В период эксплуатации установки, а также в период ее вынужден­ного простоя в случае необходимости проведения ремонтных работ на каком-либо отдельном теплообменнике подготовка к ремонту про­водится в определенной последовательности:

-Теплообменник выключают из работы

-Отсекают задвижками от трубопроводов по входу и выходу теплоносителя и нагреваемого продукта

-Охлаждают

-Дренируют от нефтепродукта пучок и межтрубное пространство через дренажные штуцера в промливневую канализацию, открыв предварительно воздушники.

-Отглушают по входу и выходу теплоносителя и нагреваемого продукта.

. Время и интенсивность пропарки не нормируют и определяют для каждого теплообменника отдельно, в зависимости от его типа и ра­бочей среды по содержанию нефтепродукта в образующемся конден­сате. При этом осуществляют постоянный контроль со стороны об­служивающего персонала и отдела охраны природы — для предотв­ращения загазованности территории установки и завода. При небла­гоприятных метеорологических условиях пропарку оборудования прекращают.

-Охлаждают теплообменник после окончания пропарки. Допус­кается продувка теплообменника азртом или техническим воздухом.

-Дренируют оставшийся водяной конденсат через дренажный штуцер.

-Проводят анализ воздушной среды из теплообменника на со­держание взрывоопасных паров и газов. Пробы отбирают через воз­душники аппарата с каждой его стороны.