Основные понятия и определения. На предприятиях нефтегазовой отрасли широко применяются аппараты, работающие под давлением

На предприятиях нефтегазовой отрасли широко применяются аппараты, работающие под давлением. Под сосудом, работающим под давлением, понимается герметически закрытая ёмкость, предназначенная для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворённых газов и жидкостей под давлением. Опасность эксплуатации таких аппаратов заключается в том, что при потере механической прочности стенок обечайки (коррозия, локальный перегрев, трещины и т.п.) или повышении давления может произойти (взрыв) разрушение сосуда, в результате которого потенциальная энергия сжатой среды переходит в кинетическую энергию разлетающихся осколков. Работа взрыва при адиабатическом расширении газа определяется по формуле:

, (1)

где P₁ – начальное давление в сосуде, Па;

P₂ – конечное давление в сосуде, Па;

V – начальный объём газа, м³;

k – показатель адиабаты.

Взрывы сосудов приводят к тяжёлым несчастным случаям, разрушению зданий и оборудования. Чем больше энергия сжатой среды, тем тяжелее последствия аварий.

Основными причинами таких взрывов являются:

1. Некачественное проектирование и изготовление;

2. Дефект в конструкционных материалах;

3. Плохая защита от коррозии;

4. Старение материалов в процессе эксплуатации;

5. Нарушение технологического режима;

6. Недостаточная квалификация обслуживающего персонала и т.д.

При разрушении сосудов, работающих под давлением, существует 4 опасных фактора:

1. Разлет осколков;

2. Взрывная волна;

3. Если среда не инертная, то выделение токсичных веществ;

4. Выделение горючих веществ.

Сосуды под давлением представляют большую опасность, поэтому их проектирование, изготовление и эксплуатация регламентируется «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)».

Правила распространяются на:

- сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115 ºС или других нетоксичных, невзрывопожароопасных жидкостей при температуре, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа (0,7 кгс/см²);

- сосуды, работающие под давлением пара, газа или токсичных взрывопожароопасных жидкостей свыше 0,07 МПа (0,7 кгс/см²);

- баллоны, предназначенные для транспортировки и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа (0,7 кгс/см²);

- цистерны и бочки для транспортировки и хранения сжатых и сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50 ˚С превышает давление 0,07 МПа (0,7 кгс/см²);

- цистерны и сосуды для транспортировки или хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление выше 0,07 МПа (0,7 кгс/см²) создается периодически для их опорожнения;

- барокамеры.

Правила не распространяются на:

- сосуды атомных энергетических установок, а также сосуды, работающие с радиоактивной средой;

- сосуды вместимостью не более 0,025 м³ (25 л) независимо от давления, используемые для научно-экспериментальных целей. При определении вместимости из общей емкости сосуда исключается объем, занимаемый футеровкой, трубами и другими внутренними устройствами. Группа сосудов, а также сосуды, состоящие из отдельных корпусов и соединенные между собой трубами с внутренним диаметром более 100 мм, рассматриваются как один сосуд;

- сосуды и баллоны вместимостью не более 0,025 м³ (25 л), у которых произведение давления в МПа (кгс/см²) на вместимость в м³ (литрах) не превышает 0,02 (200);

- сосуды, работающие под давлением, создающимся при взрыве внутри них в соответствии с технологическим процессом или горении в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза;

- сосуды, работающие под вакуумом;

- сосуды, устанавливаемые на морских, речных судах и других плавучих средствах (кроме драг);

- сосуды, устанавливаемые на самолетах и других летательных аппаратах;

- воздушные резервуары тормозного оборудования подвижного состава железнодорожного транспорта, автомобилей и других средств передвижения;

- сосуды специального назначения военного ведомства;

- приборы парового и водяного отопления;

- трубчатые печи;

- сосуды, состоящие из труб с внутренним диаметром не более 150 мм без коллекторов, а также с коллекторами, выполненными из труб с внутренним диаметром не более 150 мм;

- части машин, не представляющие собой самостоятельных сосудов (корпуса насосов или турбин, цилиндры двигателей паровых, гидравлических, воздушных машин и компрессоров).

Под расчетным давлением в рабочих условиях для элементов сосудов и аппаратов следует понимать давление, на которое проводится их расчет на прочность. Расчетное давление для элементов сосуда или аппарата принимают, как правило, равным рабочему давлению или выше.

В зависимости от расчётного давления, температуры стенки и характера среды сосуды делятся на 4 группы.

Таблица 1 – Характеристика групп сосудов, работающих под давлением

Группа сосуда	Расчётное давление, МПа (кгс/см^2)	Температура стенки, ºС	Характер рабочей среды
	свыше 0,07 (0,7)	независимо	взрывоопасны или пожароопасны или 1,2 классов опасности
	до 2,5 (25)	ниже - 70, выше 400	любая, за исключением указанной для 1 группы сосудов
свыше 2,5 (25) до 4 (40)	ниже - 70, выше 200
свыше 4 (40) до 5 (50)	ниже - 40, выше 200
свыше 5 (50)	независимо
	до 1,6 (16)	от -70 до - 20, от 200 до 700
свыше 1,6 (16) до 2,5 (25)	от – 70 до 400
свыше 2,5 (25) до 4 (40)	от – 70 до 200
свыше 4 (40) до 5 (50)	от – 40 до 200
	до 1,6 (16)	от – 20 до 200

Под рабочим давлением для сосуда и аппарата следует понимать максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и без учета допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохранительных устройств.

Под пробным давлением в сосуде или аппарате следует понимать давление, при котором проводится испытание сосуда или аппарата.

Дата добавления: 2015-07-02