Безпека під час експлуатації установок кріогенної техніки

Кріо...(від, грецького кшоз. холод, мороз, лід) частина складних слів, що означає зв'язок з льодом, низькими температурами (напри­клад, кріобіологія, кріогенез, кріогенна техніка тощо). Основні про­блеми, що вирішуються кріогенною технікою - зрідження газів (азоту, кисню, гелію та ін.), їх зберігання та транспортування у рідкому стані, конструювання кріорефрежераторів - холодильних машин, що ство­рюють і підтримують температуру 0-120°К, охолодження та термо-статування при кріогенних температурах надпровідних матеріалів та електротехнічних пристроїв, електронних приладів, біологічних об'єктів тощо.

Під кріогенними продуктами розуміють речовини або суміш речовин, що знаходяться при кріогенних температурах 0-120°К (ГОСТ 21957-76). До основних кріогенних продуктів відносять про­дукти низькотемпературного розділення повітря: азот, кисень, аргон, неон, криптон, ксенон, озон, а також фтор, метан, водень, гелій.

Небезпечні та шкідливі виробничі фактори, що виникають при експлуатації установок кріогенної техніки і при роботі з кріогенними продуктами, ділять на загальні та специфічні, характерні для конкрет­них кріогенних продуктів.

Загальними небезпечними та шкідливими виробничими факто­рами є: винятково низька температура конструктивних елементів установок кріогенної техніки та кріогенних продуктів; самовільне підвищення тиску як газоподібних, так і рідких кріогенних продуктів під час їх зберігання й транспортування.

Вплив загальних небезпечних і шкідливих факторів на людину та обладнання викликає небезпеку:

• опіків у результаті попадання кріогенних рідин на відкриті ділян­ки шкіри та очі, доторкання до предметів, що мають кріогенну темпе­ратуру (стінки резервуарів, труб), при попаданні низькотемператур­ної пари кріогенних продуктів у легені;

• обмороження у результаті глибокого охолодження ділянок тіла
при контакті з кріогенними продуктами;

• руйнування обладнання внаслідок термічних деформацій та
холодоламкості матеріалів;

• вплив на персонал витоків кріогенних продуктів (і вторинних
проявів витоків) у результаті розгерметизації обладнання через нео­
днакові термічні деформації деталей;

• вибухового руйнування через підвищення тиску у результаті
закипання або випаровування кріогенних рідин у замкнутих об'ємах
при зміні режимів роботи або за рахунок природних теплоприпливів;

• конденсації повітря на неізольованих поверхнях кріогенного
обладнання, наприклад водневого, азотного: рідке повітря накопичу­
ється на поверхні обладнання і стікає, випаровується, збагачується
киснем, контактує з різними матеріалами та речовинами, при цьому
можуть виникати усі види вказаних вище небезпек.

Специфічні небезпечні та шкідливі виробничі фактори при роботі з кріогенними продуктами залежать від індивідуальних осо­бливостей та фізико-хімічних властивостей кріогенного продукту.

Так, специфічна небезпека під час роботи з киснем — можливість загорянь і вибухів конструкційних, ізоляційних та інших матеріалів обладнання й приміщень при контакті з киснем або збагаченими кис­нем середовищами. Іншою специфічною небезпекою під час роботи з киснем є його певна токсичність. Вдихання чистого кисню за нор­мального тиску протягом 5 год призводить до отруєння. При тиску 0,2 МПа отруєння настає через 3 год, при 0,3 МПа через 1 год, при 0,5 МПа через кілька хвилин. Чистий кисень можна використовувати для дихання тільки при зниженому тиску.

Специфічною небезпекою роботи з воднем є небезпека виникнен­ня горіння або вибуху суміші водню з повітрям, киснем та кисневміс­ними газами, а також небезпека вибуху систем; рідкий водень — твер­дий кисень, рідкий водень — тверде, збагачене киснем повітря. У сумі­ші з повітрям та киснем водень утворює горючі системи та системи, що мають небезпеку детонації. Концентраційні межі горіння водню у повітрі складають 4-75 об. %, а у кисні 4,1-96 об. %. Межі детонації у повітрі дорівнюють 1 8,2-59 об. %, а в кисні — 1 5,5-93 об. %.

Мінімальна енергія, необхідна для запалювання суміші водню з повітрям стехіометричного складу при атмосферному тиску, складає близько 0,02 мДж, аналогічна величина для суміші водню із киснем — 0,00 1 мДж.

В цілому специфічні небезпеки і шкідливості, пов'язані з власти­востями конкретних кріогенних продуктів, зводяться переважно до

можливого недопустимого забруднення повітря робочої зони, до від­хилення його стану від природно-фізіологічних норм для людини, до загорань, пожеж, вибухів тощо. Захист працюючих від перерахованих можливих проявів небезпек і шкідливостей, пов'язаних з індивідуаль­ними властивостями кріогенних продуктів, є предметом фізіології, гігієни праці, виробничої санітарії та пожежної безпеки (див. розділ 2 і 4 підручника) і тому тут більш детально не розглядається.

Захист від опіків та обморожень. Під час роботи з кріогенними рідинами й газами мають бути вжиті заходи, що виключають контакт обслуговуючого персоналу з кріогенними продуктами, а також з поверхнями, що перебувають ири низьких температурах. З цією метою застосовують герметизацію, теплоізоляцію, огородження обладнання, попереджувальні написи та фарбування за ГОСТ 12.2.052-81. Не дозволяється проводити будь-які ремонтні роботи, підтяжку ущіль­нень тощо під час роботи обладнання.

Роботи з рідкими кріогенними продуктами, пов'язані з відкритим зливанням чи переливанням, коли можливе розбризкування крапель рідини, потрібно проводити у заправлених під рукави захисних рука­вицях та захисних окулярах з бічними щитками. Верхній одяг пови­нен бути наглухо закритим, а брюки - прикривати взуття (навипуск). Особи, постійно зайняті на зливанні або наливанні рідких продуктів, мають бути вдягнені у брезентовий костюм з брюками навипуск.

При переливанні рідких кріогенних продуктів із посудин Д'юара потрібно користуватися підставкою, що нахиляється, у якій посуди-наиовинна міцно закріплятися. При переливанні у резервуари з вузь­кою горловиною необхідно користуватися лійками, що полегшують вихід газу з наповнюваного резервуару.

Захист від впливу термічних деформацій. При охолодженні до кріо­генних температур деталі обладнання внаслідок термічного стискання можуть зазнавати величезних напружень, що призводить у ряді випадків до їх поломки, розгерметизації тощо. Наприклад, охоло­дження трубопроводу з алюмінію від 293°К до 77°К супроводжується зміною його довжини на» 4 мм на кожний метр труби. Для захисту від термічних деформацій використовують різні компенсатори (сильфон-ні, кутові та ін.), «плаваючі» закріплення, застосовують матеріали з однаковими коефіцієнтами лінійного розширення. Особливо небез­печні різкі нагрівання та охолодження, коли виникають значні нерів­номірності температурного поля у матеріалі.

Захист від перевищення тиску під час випаровування та нагрівання кріогенних продуктів. У результаті закипання або випаровування кріогенних рідин при зміні режимів роботи або за рахунок природних

теплоприпливів у замкнутих об'ємах можливе підвищення тиску, величина якого в десятки і сотні разів перевищує робочий. Великі маси газу можуть виділятися при закипанні так званої «перегрітої рідини», коли температура рідини виявляється вищою за температуру кипіння за даного тиску (наприклад, тоді, коли струшують рідину або у резервуарі відбувається розгерметизація).

Для розрахунку тиску Р при нагріванні та випаровуванні кріоген­ної рідини у загальному випадку необхідно користуватися спеціаль­ними термодинамічними таблицями стану речовини. Орієнтовний розрахунок (без урахування стискування) може бути проведений за рівнянням стану РУ - К.Т або Р = КТ/У, де V — питомий об'єм речо­вини у резервуарі в початковому стані, м³/кг; К. — густина речовини у резервуарі в початковому (кінцевому) стані, кг/м³; Т — температура нагрівання, °К.

Це рівняння може бути використане для практичних оцінок, оскільки температура навколишнього середовища (300"К) завжди значно перевищує як температури кипіння кріогенних речовин, так і критичні температури. Наприклад, якщо замкнутий резервуар, напо­ловину заповнений рідким киснем (г = 1140 кг/м³), нагріти до 300°К, то тиск у ньому складе 40 МПа. Ще більше (у тисячу разів і більше) підвищення тиску може мати місце при нагріванні рідини у повністю заповнених резервуарах. Для захисту від перевищення тиску внаслі­док нагрівання та розширення кріогенної рідини у замкнутих об'ємах правилами встановлені спеціальні норми заповнення резервуарів кріогенними рідинами (табл. 3.1).

Таблиця 3-1 Норми заповнення резервуарів кріогенними рідинами

Рідина	Маса рідини на 1 л ємності, кг, не більше	Місткість резервуара па 1 кг рідини, л, не менше
Азот	0,77	1,3
Аміак	0,57	1,76
Водень	0,065
Гелій	0,11
Кисень	1,08	0,926

Крім того, на резервуарах, а також на трубопроводах із кріогенни­ми рідинами, які з двох боків обмежені запірною арматурою, повинні бути встановлені запобіжні пристрої (запобіжні клапани, розривні мембрани). Загальна перепускна здатність запобіжних пристроїв повинна забезпечувати скинення всієї кількості газу, що надходить до апарата і утворюється в апараті, без підвищення тиску більше допу­стимих величин. Перепускна здатність запобіжних клапанів, що вста­новлені на трубопроводах та апаратах, які відсікаються і у яких може залишитися рідина при їх відключенні арматурою, повинна забезпе­чити викид п'ятикратної кількості пари, що може утворитися від при­родного припливу теплоти.

Захист від конденсації повітря на неізольованих поверхнях кріоген­ного обладнання. Конденсація атмосферного повітря при тиску близь­кому до 0,1 МПа, можлива при температурах нижче 79°К. Такі темпе­ратури найбільш часто бувають під час роботи з рідким азотом, вод­нем, гелієм. Місцем конденсації звичайно можуть бути ділянки кріо­генних трубопроводів або апаратів, на яких пошкоджена теплоізоля­ція. Припинення конденсації досягається шляхом відновлення ізоля­ції на пошкодженій ділянці. Як тимчасовий захід може бути рекомен­доване обдування оголеної ділянки азотом.

Вимоги до очищення систем перед заповненням кріогенними продук­тами. Перед заповненням обладнання піддають спеціальному очи­щенню. Призначення очищення, а також спосіб його здійснення зал­ежать від виду кріогенного продукту.

Обладнання для роботи з рідким та газоподібним киснем, як пра­вило, знежирюють з метою виключення утворення вибухонебезпечної системи «масло (або інші речовини органічного походження) — кисень». Знежирювання — очищення поверхонь кріогенного облад­нання від масла та жиру проводять під час його виготовлення, а також після монтажу та в процесі експлуатації. Знежирювання потрібно виконувати, якщо вміст масла на поверхні обладнання перевищує норми, передбачені ОСТ 26-04-2159-79 та ОСТ 26-04-1362-75.

Для знежирювання застосовують різні органічні розчинники (хла-дон 113, трихлоретилен, тетрахлоретилен, бензин, дихлоретан, чоти-рихлористий вуглець) та водяні миючі розчини. До складу останніх входять електроліти (їдкий натр, рідке скло, тринатрій фосфат) та поверхнево-активні речовини (емульгатори).

Технологія знежирювання, матеріали для знежирювання та їх вла­стивості регламентовані ОСТ 26-02-312-71. Якість знежирювання перевіряють шляхом контрольних обмивань поверхні чистим розчин­ником або протиранням серветкою із склотканини, змоченою розчин-

ником, з наступним визначенням складу масла на серветці та перера­хунком на відповідну поверхню. Можна використовувати також огляд поверхні за допомогою люмінесцентних приладів, контрольних заливань чистого розчинника (після заливання вміст масла в розчин­нику не повинен перевищувати 20 мг/дм³).

Очищення від газоподібних домішок. Очищення обладнання (резер­вуарів, трубопроводів, арматури та ін.) від газоподібних домішок перед його заповненням кріогенним продуктом здійснюється поло­сканням, продуванням, вакуумуванням.

Метою цієї операції є виключення утворення систем «водень - по­вітря», «рідкий водень - тверде повітря» тощо.

Вакуумування — найефективніший спосіб очищення — забезпечує необхідний ступінь очищення за один технологічний прийом, дозво­ляє очищувати глухі ділянки, не вимагає застосування спеціальних газів для очищення. Після вакуумування обладнання можна зразу заповняти робочим газом або рідиною. Але при очищенні вакуумуван­ням необхідно використовувати складне додаткове обладнання — вакуумні насоси, а система, що очищається, повинна конструктивно забезпечувати можливість виконання відкачування.

У тих випадках, коли система не має глухих об'ємів (наприклад, труби), зручним способом очищення є продування. Для продування використовують азот, водень, гелій. Відомо, що при цьому способі досягається зменшення початкової концентрації домішки приблизно у 10 разів ири продуванні двома з половиною об'ємами, у 10² разів при продуванні п'ятьма об'ємами, у 10⁴ разів при продуванні десятьма об'ємами чистого газу (що не містить домішок, або містить домішки у кількості менше 0,1 від тієї, що вимагається після продування).

При наявності у системі глухих об'ємів потрібно використовувати для очищення метод полоскань — заповнення обладнання чистим газом до заданого тиску та викидання його. Операцію повторюють кілька разів залежно від концентрації домішки у зоні очищення та величини тиску, який створюють в обладнанні.

Зневоднення. Певну небезпеку для кріогенних систем може мати невидалена з них волога. Наявність вологи у вакуумних порожнинах призводить до значного збільшення часу їх відкачування до заданого тиску. Волога, що залишається у трубопроводах, вентилях, запобіж­них клапанах, під час відкачування може замерзнути, що призводить до закупорювання комунікацій, розриву труб, примерзання рухомих елементів обладнання (наприклад, штоки вентилів, запірні елементи), тобто створює небезпеку експлуатації обладнання. Тому кріогенне обладнання, у якому може бути волога, висушують продуванням,

нагріванням, відкачуванням або досягають зневоднення заливанням або протиранням спиртом.

Зневоднення, звичайно, виконують двома методами: протиранням поверхні змоченим у спирті матеріалом або заливанням спиртом частини обладнання та полосканням (обмиванням) поверхні спиртом. Застосовується етиловий спирт концентрацією 96 об. %. При зневод­ненні вода легко розчиняється у спирті і окремі краплі, плівки води замінюються краплями та плівкою розчину води та спирту, у якому концентрація води не перевищує 4,5-5 об. %. Кількість води після одноразового зневоднення зменшується приблизно у 20 разів.

Основними вимогами до одягу працюючих з горючими та небез­печними під час пожежі кріогенними продуктами є нездатність його до електризації та до іскроутворення. Одяг персоналу обслуговування необхідно виготовляти з брезенту, бавовняних та азбестових тканин. Якщо застосовують тканини, що містять домішки штучних волокон, то необхідна їх антистатична обробка. Забороняється використання одягу із синтетичних та шовкових тканин, які легко електризуються під час тертя. Найбільшою небезпекою при роботі у збагаченій киснем атмосфері є поєднання в одязі бавовняних тканин і тканин із штучних волокон. Для виготовлення одягу найпридатніші тканини із густого, гладкого штучного волокна, які піддали антистатичній обробці. Останнім часом створено ряд спеціальних киснестійких тканин на основі скловолокна (бета-тканина), поліамідного волокна (дюрет), вітчизняна тканина «Лола» тощо-

Після роботи в атмосфері, насиченій парами горючих кріогенних продуктів, наприклад у випадку проливання, одяг треба зняти і прові­трити протягом ЗО хв. Забороняється носити взуття із сталевими гвіздками, які можуть спричинити появу іскри при ході.

Зріджені рідини зберігають і перевозять у стаціонарних та транс­портних резервуарах (цистернах), обладнаних високоефективною тепловою ізоляцією (ГОСТ 16024-79 Е).

Для транспортування та зберігання відносно невеликих кількостей кріогенних речовин (від кількох літрів до кількох десятків літрів) використовують посудини Дьюара.

Під час роботи із посудинами Дьюара потрібно враховувати, що вибу­хи посудин Дьюара відбуваються внаслідок щільно зачиненої горловини посудини: закупорювання горловини льодом, порушення вакуумної ізо­ляції посудини та різкого підвищення температури усередині посудини, розширення поглинутих адсорбентом газів при обігріванні посудин.

Забороняється перевозити посудини Дьюара у пасажирському ліфті, дозволяти присутність сторонніх осіб на площадці, де розміще-

ні посудини Дьюара під час заповнення рідкими газами, лишати на відігрівання посудини Дьюара, що втратили вакуум, там, де можуть перебувати люди, палити у місцях знаходження посудин Дьюара, користуватися відкритим вогнем, зберігати горючі матеріали та речо­вини. Забороняється також ремонтувати невідігріті посудини та посу­дини, що містять кріогенні продукти.

3.4. Безпека під час

вантажно-розвантажувальних робіт

і переміщення вантажів

3.4.1. Загальні положення

Основним заходом для покращання та полегшення умов праці при виконанні вантажно-розвантажувальних робіт, а також для забезпе­чення безпеки працюючих є широке впровадження механізації наван­тажування, вивантажування та транспортування вантажів.

Усі роботи, пов'зані з навантажуванням, вивантажуванням, складу­ванням і транспортуванням вантажів, мають виконуватися відповідно до ГОСТ 12.3.009-76 «Работьі погрузочно-разгрузочньїе. Общие тре-бования безопасности», ГОСТ 12.3.020-80 «Процессьі перемещеиия грузов на предприятиях. Общие требования безопасности».

Вантажно-розвантажувальні роботи виконують під керівництвом досвідченого працівника, який повинен пройти навчання і перевірку знань чинних нормативно-правових актів з охорони праці в межах своїх функціональних обов'язків і мати відповідне посвідчення.

Керівник робіт готує розвантажувальну площадку, встановлює порядок і способи навантажування, вивантажування і переміщення вантажів, розподіляє робітників відповідно до їх кваліфікації та досвіду, інструктує робітників з питань технології виконання робіт та дотриман­ня вимог безпеки й безпечних прийомів праці на цих роботах, забезпе­чує місце робіт справними пристроями, механізмами та кранами.

Вантажно-розвантажувальні роботи виконують, як правило, механізова­ним способом за допомогою кранів, навантажувачів, розвантажувачів та інших машин, а за незначних обсягів - із застосуванням засобів малої механі­зації. Механізований спосіб вантажно-розвантажувальних робіт застосову­ється для вантажів масою більше 20 кг, а також під час піднімання вантажів на висоту більше 3 м. Вантажі великої ваги масою більше 500 кг дозволяєть­ся вантажити та вивантажувати тільки вантажопідіймальними кранами.

Навантажування та розвантажування важких і громіздких вантажів здій­снюється спеціально призначеними досвідченими робітниками під керівниц-

твом відповідальної особи (майстра, бригадира), зобов'язаної слідкувати за безпекою навантажування, транспортування і розвантажування вказаних вантажів. У темний час доби навантажування та розвантажування матеріалів допускаються тільки при освітленості місця робіт у горизонтальній площині на рівні землі не менше 20 лк.

Діючим законодавством дозволена наступна норма перенесення вантажів: чоловікам - масою не більше 50 кг на відстань, що не пере­вищує 25 м, і на висоту не вище 3 м; жінкам (віком більше 18 років) -масою не більше 15 кг. Переміщення вантажів на відстань більше 25 м повинно виконуватися на двоколісних візках або інших пристосуван­нях малої механізації.

Перенесення та пересування важких предметів особами віком до 18 років допускається тільки у тих випадках, коли ці операції безпосе­редньо пов'язані з виконуваною або професійною роботою (не ван­тажником) і займають не більше однієї третини робочого часу. Гранич­на маса вантажу, який вони можуть переносити, наведена у першому розділі.

З метою забезпечення безпеки та зручності у роботі, площадки для ван­тажно-розвантажувальних робіт мають бути сплановані, обгорожені з метою обмеження доступу сторонніх осіб, та облаштовані відводом води. Площадки, розраховані на строк служби більше року, повинні мати тверде покриття.

У зимовий період вантажно-розвантажувальні площадки необхідно регу­лярно чистити від снігу та льоду і посипати піском, попелом та шлаком.

Вантажно-розвантажувальні площадки обладнуються спеціальним інвен­тарем і найпростішими пристосуваннями (перехідні містки, східці, дошки для кочення, переносні драбини, домкрати, тачки, медведки, вагончики, візки, конвеєри тощо), що забезпечують безпеку та полегшують виконання робіт. Інвентар і пристосування, що застосовується при вантажно-розванта­жувальних роботах, слід утримувати у справному стані. При переміщенні вантажів масою від 20 до 500 кг (кожне місце окремо) вантажникам мають видавати зазначені найпростіші пристосування.

Вантажні платформи повинні бути на висоті 1,1м від рівня верху головки рейки, а з боку автомобільного під'їзду — на висоті підлоги кузова транспорт­ного засобу. У місцях, де не передбачається навантажування або вивантажу­вання негабаритних вантажів, а також пропуск вагонів із такими вантажами, вантажні платформи будують заввишки 1,2 м. Платформи та склади потріб­но обладновувати рампами: з боку залізничної колії завширшки не менше 3 м, а з боку автомобільного під'їзду — завширшки не менше 1,5 м. Вивантажений матеріал приводиться у такий стан, при якому усувається будь-яка можли­вість падіння та розвалювання його, а також порушення габариту наближен­ня будівель, якщо матеріал складується біля рейкової колії або біля автомо­більного під'їзду.

Для забезпечення безпеки у місцях масового переходу людей та під час перевезення вантажів через рейкову колію влаштовуються переїзди з відпо-

відним настилом. При необхідності перенесення вантажів або переміщення механізмів через рейкову колію роблять тверді покриття або переносні насти­ли на рівні головки рейок завширшки не менше 1,5 м для проходження ван­тажників, а для переміщення механізмів — завширшки не менше 3 м.

Дата добавления: 2014-11-20