Опасность сосудов, работающих под давлением. Испытания на прочность и герметичность.

Под сосудом, работающим под давлением, понимается герметически закрытая емкость, предназначенная для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и ж-тей под давлением.

Опасность эксплуатации таких ап-тов 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  Взрыв сосуда приводит к тяжелым несчастным случаям, разрушению оборудования и зданий. Чем больше энергия сжатой среды, тем тяжелее последствия аварии.

4 опасные фактора при разрушении сосудов: Разлет осколков; Взрывная волна; Если среда не инертная, то выделение токсичных вещ-в; Выделение горючих вещ-в.

Основные причины взрывов:

1. Некачественное проектирование изготовления

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.

Ввиду большой потенциальной опасности сосудов, работающих под давлением, их проектирование, изготовление, эксплуатация, реконструкция регламентируются «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». Эти правила обязательны для всех предприятий, независимо от форм собственности.

Правила распространяются на сосуды:

V>25 л и Р>0.07 МПа

V<25 и Р·V>0.02 МПа

Баллоны, цистерны для перевозки сжиженных газов с Р>0.07 МПа

Цистерны и сосуды, находящиеся при атмосферном давлении, но при опорожнении которых, в них создается избыточное давление. (Р>0.07 МПа)

Правила не распространяются: на сосуды военного назначения, метательные ап-ты, речные и морские суда, также на сосуды, работающие под вакуумом, трубчатые печи.

Сосуда, работающие со взрыво- и пожароопасными средами Р ≤ 0,05 МПа, с обычными средами при Р<0,1 МПа.

Проектирование выполняется организациями, имеющими лицензию Ростехнадзора. Все сосуды должны подчиняться действию этих правил. Отступление по спец.разрешению с занесением в паспорт записи об отступлении от правил. При изготовлении сосудов существует ряд требований:

1. Стараются применять стыковые швы.

2. Сварные работы должны вестись в помещении при постоянной плюсовой тем-ре.

3. При необходимости сваривать на улице, надо работать под навесом.

4. Каждый сварщик ставит свое клеймо.

5. Сварщик, приходящий на новое место работы, должен пройти испытания.

Необходимо проводить проверку:

Неразрушающие методы контроля:

- внешний осмотр шва;

- выявление трещин, непроваров, прожогов;

- выявление внутренних дефектов: ультразвук, рентген;

- механические испытания контрольных образцов;

- проверка на твердость, изгиб и т.д. (контрольных образцов).

Если все эти испытания пройдены, проводят испытания на прочность и герметичность.

Техническое освидетельствование сосуда осуществляется с целью оценки безопасности его эксплуатации и включает в себя наружный, внутренний осмотр и гидравлическое (пневматическое) испытание пробным давлением. ТО производится после монтажа до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации, по требованию инспектора Котлонадзора и после ремонта. В результате наружного и внутреннего осмотра определяется действие среды на состояние стенок сосуда. Испытания пробным давлением производится с целью оценки прочности и плотности сосуда и его разъемных и неразъемных соединений.

Периодичность:

Наружный и внутренний осмотр: раз в 2 года – предприятием, 1 раз в 4 года – инспектором Котлонадзора. Испытания пробным давлением: 1 раз в 8 лет комиссией предприятия и инспектором Котлонадзора.

Испытания пробным давлением:

Для всех сосудов, за исключением литых производятся под пробным давлением:  МПа

Р_р – расчетное рабочее давление

,  - допускаемое напряжение для материала сосуда при 20°С и расчетной тем-ре.

Литые сосуды:  МПа

Криогенные сосуды с вакуумной изоляцией:  МПа

Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:

- течи, слезинок, потения в сварных (неразъемных) соединениях и на основном металле;

- течи в разъемных соединениях;

- видимых остаточных деформаций.

Испытание на герметичность проводится после каждого вскрытия сосудов, работающих под давлением вредных вещ-в.

Испытания на герметичность проводятся газом под давлением, равным рабочему.

Гидравлические испытания могут быть заменены на пневмоиспытания. Испытания проводят воздухом или инертным газом. Т.к. пневмоиспытания опаснее гидроиспытаний, то принимаются дополнительные меры безопасности, проводится дополнительный расчет ап-та на прочность + тщательный наружный осмотр. Вся показывающая и регулирующая арматура выводится в отдельное помещение, в котором должен находится персонал, проводящий испытания. При пневмоиспытании, иногда, если ап-т выдержал испытание, то давление в ап-те снижают до рабочего и проверяют ап-т на герметичность (например, обматывают швы ап-та, в случае щелей, надуваются пузыри). Время испытания: 24 ч для новых ап-тов и 4 ч – для уже работающих ап-тов (при повторном испытании). Степень герметичности хар-ся коэф. m, который показывает, сколько выходит газов из ап-та в ед.времени. , где Р_н и Р_к – нач. и кон. Давление в ап-те при испытании; τ – время испытания.

Падение давления  за час:

Допустимым считается падение давления для новых ап-тов: не более 1.5  - для токсичных вещ-в; 0.2  - для пожаро- взрывоопасных. Для повторных испытаний .

Особняком стоят вакуумные ап-ты. Они испытываются избыточным давлением при разряжении: на прочность – о.2 МПа, на герметичность – 0.1 МПа.

Сосуды под давлением д.б. оборудованы запорной и регулирующей арматурой, приборами для измерения тем-ры и давления, указателями уровня и предохранительными устройствами.