Устройство сосудов работающих под давлением и безопасные приемы их эксплуатации

Правила устанавливают специальные требования безопасности к конструкции и материалам сосудов; изготовлению, реконструкции, монтажу, наладке и ремонту; арматуре, контрольно-измерительным приборам, предохранительным устройствам; установке, регистрации, техническому освидетельствованию, разрешению на эксплуатацию; надзору, содержанию, обслуживанию и ремонту сосудов, работающих под давлением.

Конструкция сосудов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение расчетного срока службы и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования, очистки, промывки, полного опорожнения, продувки, ремонта, эксплуатационного контроля металла и соединений.

Устройства, препятствующие наружному и внутреннему осмотрам сосудов (мешалки, змеевики, рубашки, тарелки, перегородки и другие приспособления), делают, как правило, съемными.

Конструкции внутренних устройств должны обеспечивать удаление из сосуда воздуха при заполнении его водой для проведения гидравлического испытания и воды - после испытания.

В сосудах предусматривают штуцеры для наполнения и слива воды, а также удаления воздуха при гидравлическом испытании, а также вентиль, кран или другое устройство, позволяющее осуществлять контроль за отсутствием давления в сосуде перед его открыванием.

Заземление и электрическое оборудование сосудов должны соответствовать Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.

Сосуды снабжают необходимым количеством люков и смотровых лючков, обеспечивающих осмотр, очистку и ремонт, а также монтаж и демонтаж разборных внутренних устройств. Сосуды, состоящие из цилиндрического корпуса и решеток с закрепленными в них трубками (теплообменники), и сосуды, предназначенные для транспортирования и хранения криогенных жидкостей, а также веществ 1-го и 2-го классов опасности, которые не вызывают коррозию и накипь, допускается изготавливать без люков и лючков независимо от диаметра сосудов.

Сосуды с внутренним диаметром более 800 мм должны иметь люки, а сосуды с диаметром 800 мм и менее - лючки. Размер внутреннего диаметра круглых люков должен быть не менее 400 мм; размеры овальных люков по наименьшей и наибольшей осям в свету не менее 325х400 мм; внутренний диаметр круглых и размер по наименьшей оси овальных лючков - не менее 80 мм.

Люки и лючки необходимо располагать в местах, доступных для обслуживания крышки люков делают съемными, а имеющие массу более 20 кг снабжают подъемно-поворотными или другими устройствами для их открывания и закрывания.

В сосудах, работающих под давлением, применяются следующие виды днищ: эллиптические, полусферические, торосферические, сферические неотбортованные, конические отбортованные, конические неотбортованные, плоские отбортованные и неотбортованные.

Для проведения сварочных работ допускаются сварщики, аттестованные в соответствии с Правилами аттестации сварщиков Республики Беларусь или Европейскими стандартами EN 287, EN 288 и имеющие соответствующее квалификационное удостоверение. Все сварные швы подлежат клеймению, позволяющему установить фамилию сварщика.

При сварке обечаек и труб, приварке днищ к обечайкам применяют стыковые швы с полным проплавлением. Допускаются сварные соединения в тавр и угловые с полным проплавлением для приварки плоских днищ, плоских фланцев, трубных решеток, штуцеров, люков, рубашек.

Сварные швы должны быть доступны для контроля при изготовлении, монтаже и эксплуатации сосудов. Продольные швы смежных обечаек и швы днищ сосудов смещают относительно друг друга на величину трехкратной толщины наиболее толстого элемента, но не менее чем на 100 мм между осями швов. В случае приварки опор или иных элементов к корпусу сосуда расстояние между краем сварного шва сосуда и краем шва приварки элемента должно быть не меньше толщины стенки корпуса сосуда, но не меньше 20мм.

Для сосудов из углеродистых и низколегированных марганцовистых и марганцово-кремнистых сталей, подвергаемых после сварки термообработке, независимо от толщины стенки корпуса, расстояние между кpaeм сварного шва сосуда и краем шва приварки элемента должно быть не менее 20 мм.

Отверстия для люков, лючков и штуцеров располагают, как правило, вне сварных швов.

Контроль качества сварных соединенийсосудов и их элементов производят следующими методами: визуальным (внешний осмотр) и измерительным; радиографическим; ультразвуковым; радиоскопическим; стилоскопированием; измерением твердости; гидравлическим испытанием; пневматическим испытанием или механическими испытаниями.

Кроме этого, могут применяться другие методы (акустическая эмиссия, магнитография, цветная дефектоскопия и др.).

Для установления методов и объема контроля сварных соединений необходимо определить группу сосуда (1, 2, 3, 4) в зависимости от расчетного давления, температуры стенки и характера среды.

Механическим испытаниям подвергают контрольные стыковые сварные швы с целью проверки соответствия их механических свойств требованиям Правил. Обязательными видами механических испытаний являются испытания на статическое растяжение, статический изгиб или сплющивание и ударный изгиб.

Качество сварных соединений считается неудовлетворительным, если в них при любом виде контроля будут обнаружены внутренние или наружные дефекты, выходящие за пределы норм, установленных правилами, техническими условиями на изготовление изделия и инструкциями по сварке и контролю сварных соединений.

В сварных соединениях сосудов и их элементов не допускаются следующие дефекты:

· трещины всех видов и направлений, расположенные в металле шва, по линии сплавления и в околошовной зоне основного металла, в том числе микротрещины, выявляемые при микроисследовании контрольного образца;

· непровары (несплавления) в сварных швах, расположенные в корне шва или по сечению сварного соединения (между отдельными валиками и слоями шва и между основным металлом и металлом шва);

· подрезы основного металла, поры, шлаковые и другие включения, размеры которых превышают допустимые значения, указанные в нормативной документации;

· наплывы (натеки);

· незаваренные кратеры и прожоги;

· свищи;

· смещение кромок свыше норм, предусмотренных Правилами.

Качество сварных соединений считается неудовлетворительным, если в них при любом виде контроля будут обнаружены внутренние или наружные дефекты, выходящие за пределы норм, установленных Правилами и техническими условиями.

Результаты контроля сварных соединений фиксируются в соответствующих документах (журналах, картах и др.).

Материалы, применяемые для изготовления сосудов, должны обладать хорошей свариваемостью, прочностными и пластическими характеристиками, обеспечивать их надежную работу в течение расчетного срока службы с учетом заданных условий эксплуатации (расчетное давление, минимальная отрицательная и максимальная расчетные температуры), состава и характера среды (корро­ионная активность, взрывоопасность, токсичность и др.) 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, если температура стенки сосуда может стать отрицательной от воздействия окружающего воздуха.

Изготовление, реконструкция, монтаж, наладка и ремонт сосудов и их элементов должны проводиться специализированной организацией по технологии, разработанной заводом-изготовителем, монтажной или ремонтной организацией до начала выполнения работ. Правилами предъявляются требования к методам изготовления, допускам, технологии сварки и сварочным материалам, термической обработке и контролю сварных соединений, гидравлическому (пневматическому) испытанию и др.

Гидравлическому испытанию подлежат все сосуды после их изготовления. Сосуды, транспортируемые на место монтажа частями, после сборки и сварки подвергаются гидравлическому испытанию на месте установки.

Гидравлическое испытание сосудов, за исключением литых, должно проводиться пробным давлением.

Для гидравлического испытания сосудов должна применяться вода с температурой не ниже 5 и не выше 40°С, если в технических условиях не указано конкретное значение температуры.

Давление при проведении гидравлического испытания следует повышать плавно с определенной скоростью, которая указана в технической документации. Использование сжатого воздуха или другого газа для подъема давления не допускается. Давление при испытании должно контролироваться двумя манометрами одного типа, предела измерения, одинаковых классов точности и цены деления.

Продолжительность выдержки сосуда под пробным давлением устанавливается разработчиком или в соответствии со значениями, приведенными в табл.1.

После выдержки давление медленно снижается до расчетного, при котором производят осмотр наружной поверхности сосуда, всех его разъемных и сварных соединений.

Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено: течи; трещин; слезок; потения в сварных соединениях и в основном металле; течи в разъемных соединениях; видимых остаточных деформаций или падения давления по манометру.

Таблица 1. Продолжительность выдержки сосудов под пробным давлением

Толщина стенки сосуда, мм	Время выдержки, мин
До 50
Свыше 50 до 100
Свыше 100
Для литых неметаллических и многослойных сосудов независимо от толщины стенки

Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуды в зависимости от назначения оснащают запорной и запорно-регулирующей арматурой, приборами для измерения давления и температуры, предохранительными устройствами и указателями уровня жидкости.

Запорная и запорно-регулирующая арматура устанавливаются на штуцерах, непосредственно присоединенных к сосуду, или на трубопроводах, подводящих и отводящих из него рабочую среду. Арматура должна иметь следующую маркировку: наименование или товарный знак изготовителя; условный проход, мм; условное давление, МПа; направление потока среды и марку материала корпуса.

Сосуды для взрывоопасных, пожароопасных, токсичных веществ 1-го и 2-го классов опасности, а также испарители с огневым или газовым обогревом должны иметь на подводящей линии от насоса или компрессора обратный клапан, автоматически закрывающийся давлением из сосуда. Обратный клапан устанавливают между насосом (компрессором) и запорной арматурой сосуда.

Каждый сосуд и самостоятельные полости с разными давлениями снабжают показывающими манометрами, установленными на штуцерах сосуда или трубопроводах.

Манометры должны иметь класс точности не ниже 2,5 при рабочем давлении сосуда до 2,5 МПа и 1,5 - при рабочем давлении выше 2,5 МПа. Шкала приборов должна быть такой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй ее трети.

На шкале манометров владелец сосуда наносит красную черту, указывающую рабочее давление. Взамен красной черты разрешается прикреплять к корпусу манометра металлическую пластинку, окрашенную в красный цвет и плотно прилегающую к стеклу манометра.

Поверка манометров с их опломбированием или клеймением производится не реже одного раза в 12 мес. Кроме того, не реже одного раза в 6 мес. владельцем сосуда должна производиться дополнительная проверка рабочих манометров контрольным манометром с записью результатов в журнал контрольных проверок.

Каждый сосуд снабжается предохранительными устройствами для защиты от повышения давления выше допустимого значения.

В качестве предохранительных устройств могут использоваться: пружинные и рычажно-грузовые предохранительные клапаны; импульсные предохранительные устройства, состоящие из главного предохранительного клапана и управляющего импульсного клапана прямого действия; предохранительные устройства с разрушающимися мембранами (мембранные предохрани­ельные устройства) и др.

Наиболее простыми по устройству являются пр­жuнные (рис.1) и рычаж-по-грузовые (рис. 2) предохранительные клапаны.

При повышении давления в аппарате или трубопроводе клапаны сбрасывают часть рабочей среды в атмосферу (непосредственно или через поглотительное устройство). После снижения давления до нормы предохранительные клапаны автоматически закрываются.

Установка рычажно-грузовых клапанов на передвижных сосудах не допускается.

Предохранительные устройства устанавливают на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к сосуду, И в местах, доступных для их обслуживания.

Установка запорной арматуры между сосудом и предохранительным устройством, а также за ним не допускается.

Мембранные предохранительные устройства устанавливаются в следующих случаях:

· вместо рычажно-грузовых и пружинных предохранительных клапанов, когда эти клапаны в рабочих условиях конкретной среды не могут быть использованы вследствие их инерционности или других причин;

· перед предохранительными клапанами в случаях, когда они не могут надежно работать вследствие вредного воздействия рабочей среды (коррозия, эрозия, полимеризация, кристаллизация, прикипание, примерзание) или возможных утечек через закрытый клапан взрыво- и пожароопасных, токсичных, экологически вредных и т.п. веществ;

· параллельно с предохранительными клапанами для увеличения про пуск ной способности систем сброса давления;

· на выходной стороне предохранительных клапанов для предотвращения вредного воздействия рабочих сред со стороны сбросной системы и для исключения влияния колебаний противодавлений со стороны этой системы на точность срабатывания предохранительных клапанов.

К основным типам предохранительных мембран относятся разрывные, хлопающие, ломающиеся, срезные, отрывные и специальные (рис. 3).

Предохранительные мембраны маркируют, при этом маркировка не должна оказывать влияние на точность срабатывания мембран. В маркировке указывается: наименование (обозначение) или товарный знак изготовителя, номер партии мембран, тип, условный и рабочий диаметры, материала, минимальное и максимальное давление срабатывания мембран при заданной температуре и при температуре 20 °С.

При необходимости в сосудах применяют указатели уровня, регуляторы, а также звуковые, световые и другие сигнализаторы и блокировки по уровню.

На каждом указателе уровня жидкости отмечают допустимые верхний и нижний уровни. Высота прозрачного указателя уровня жидкости должна быть не менее чем на 25 мм соответственно ниже нижнего и не выше верхнего до­пустимых уровней жидкости. При применении в указателях уровня стeклa или слюды для защиты персонала при их разрыве предусматривают защитное устройство.