Методы и средства защиты человека от опасных и вредных производственн

1. Побочные процессы, протекающие в устройствах и установках, которые приводят к ослаблению конструкции.

Коррозия – разрушение металла, начинающееся на поверхности под давлением среды, омывающей металл. Коррозия зависит от активности среды и коррозирующего материала, температурного режима и давления, наличия в среде ингибиторов и стимуляторов.

Различают следующие основные виды коррозий: сплошную (общую); местную (локальную), приводящую к образованию сквозного отверстия; межкристаллическую, разрушающую границы кристаллов металла и избирательную, при которой разъеданию подвергаются только отдельные компоненты металла.

Локальная коррозия ведет непосредственно к нарушению герметичности. Однако наибольшую опасность представляет сплошная коррозия, особенно в тех случаях, когда она протекает равномерно, т. е. происходит постепенное утончение стенок, которое нелегко обнаружить. Это может привести к внезапному взрыву.

Методы борьбы с коррозией:

1)изменение коррозионной среды в сторону уменьшения ее агрессивности. Например, обескислороживание воды, если онаиспользовалась в качестве рабочей среды;

2)увеличение коррозионной стойкости конструкционного металла, которая достигается изоляцией металлических поверхностей от среды путем нанесения соответствующих покрытий или применением коррозионно-стойкого конструкционного материала.

Образование накипи. Во многих установках в качестве теплоносителя ис-

пользуется вода. При нагревании воды образуется накипь, которая приводит

кухудшению теплообмена и, в конечном счете, может вызвать аварию.

Кнаиболее распространенным накипеобразующим соединениям относятся: двууглеродистый кальций и магний, сернокислый кальций (гипс) и хлористый магний. Двууглеродистый кальций и магний имеют положительный термический коэффициент растворимости и поэтому отлагаются в виде шлама на менее нагретых поверхностях. В противоположность им гипс имеет отрицательный термический коэффициент растворимости и поэтому отлагается на самых горячих местах установки.

Метод борьбы с накипью – ограничение жесткости применяемой воды. Вода системы охлаждения компрессорных установок не должна иметь общую жесткость более 7 мг-экв/л. (Жесткость воды – содержание в ней растворенных солей Ca

иMg, выраженное в миллиграмм-эквивалентах на литр воды. 1 мг-экв/л жесткости содержит 20,04 мг/л Ca2+ или 12,16 мг/л Mg2+). Если воды такого качества нет, то система охлаждения компрессорных установок должна быть оборудована смягчающими ее водоочистителями.

2. Образование взрывчатых смесей.

Впроцессе эксплуатации установок, работающих под высоким давлением (баллонов и резервуаров для хранения горючих жидкостей и газов, трубопроводов для их транспортирования, установок для разделения газовых смесей методом охлаждения, компрессоров и т. д.), образование системы горючее – окислитель может привести к взрыву. Различают самовоспламеняющиеся и несамовоспламеняющиеся

41

системы. Для последних необходим источник зажигания – инициатор. Существуют три принципа предотвращения взрывов: исключение образования горючих систем, предотвращение инициирования горения, локализация очага горения в пределах определенного устройства, способного выдержать последствия горения.

Методы нейтрализации системы горючее – окислитель:

1. Исключение образования горючих систем. Негорючие (взрывобезопасные)

смеси, содержащие горючее и окислитель, можно разделить на три группы: бедные смеси, у которых π < πmin (π – концентрация горючего в окислителе); богатые смеси, у которых π > πmax, и смеси, флегматизированные инертным компонентом.

Метод поддержания концентрации горючего меньше нижнего концентрационного предела широко используется при работе с гомогенными газообразными смесями горючих веществ с окислителями, когда πmin достаточно велика (9–15 % и выше).

Метод флегматизации взрывчатых смесей – это введение инертного компонента в фиксированное содержание смеси окислителя и горючего, тем самым понижается температура горения (энергия затрачивается на нагревание дополнительного компонента смеси продуктов сгорания). Вместе с температурой горения уменьшается и скорость распространения пламени. Увеличивая количество флегматизатора, скорость горения можно свести к нулю и превратить смесь в негорючую.

В качестве флегматизаторов применяют: тепловые флегматизаторы (CO2, N2, H2O), не принимающие участие во взаимодействии горючего с окислителем, и ингибиторы (химически активные), способные тормозить реакцию горения. Избыточный компонент смеси можно рассматривать как тепловой флегматизатор.

Эти методы широко используются для обеспечения взрывобезопасности при освобождении установок от заполняющих горючих газов, при освобождении (продувке) газопроводов, при хранении горючих жидкостей в больших емкостях, при их разливе методом передавливания и т. п.

Большую опасность имеет система масло – кислород (воздух). Смазочные масла при нагреве подвергаются термическому разложению. Продукты крекинга масла представляют собой легко воспламеняющиеся углеводородные фракции с температурой кипения 330–420 К и температурой застывания 150 К. Такие фракции образуются, например, в последней ступени компрессора, где давление превышает 7 МПа, а температура сжатия достигает 450 К и более. При смешении указанных фракций с жидким кислородом они взрываются под влиянием различных импульсов (искры, ударной волны и др.).

Для удаления масла и продуктов его разложения проводится обезжиривание сосудов для жидкого и газообразного кислорода при их изготовлении, после ремонта и в процессе эксплуатации.

Сосуды в процессе эксплуатации обезжиривают, если nVc/F = 500, где n – число заполнений емкости; V – объем жидкого кислорода, заливаемого в емкость, м3; F – внутренняя поверхность сосуда, м2; с – содержание масла в жидком кислороде, мг/м3 (более 10 мг/м3).

Также не реже 1 раза в год (если с > 10 мг/м3) обезжириваются трубопроводы и шланги в процессе эксплуатации.

42

В компрессорных установках для предотвращения образования взрывчатой системы масло – кислород:

•смазывают цилиндры специальными маслами и эмульсиями;

•тщательно регулируют расход масла;

•улучшают работу холодильников и масловлагоотделителей.

2.Предотвращение инициирования горения. Среди инициаторов горения боль-

шой удельный вес имеют электрические разряды и фрикционные искры.

Разряды статического электричества – наиболее опасный возможный им-

пульс поджигания взрывчатых газовых смесей. Заряды возникают на границе раздела однородных сред, на диэлектриках, проводниках. На последних они обычно не сохраняются. Наиболее благоприятной средой накопления статического электричества являются диэлектрические жидкости, а также газы, содержащие во взвешенном состоянии жидкие и твердые дисперсные частицы. Для обеспечения взрывобезопасности в отношении зарядов статического электричества ограничивают скорость движения жидкостей по трубопроводам; предотвращают образование дисперсных частиц, и проводят нейтрализацию электрических зарядов путем заземления электропроводящей аппаратуры.

Фрикционные искры могут образовываться при истирании металлических предметов или при ударах по ним. Они представляют собой кусочки металла размерами 0,1–0,5 мм, оторванные при механическом воздействии, частично окисленные и нагретые до высокой температуры (для низкоуглеродистой стали приблизительно 1900 К). Поджигающая способность фрикционных искр ограничена. Опыт показывает, что только пять из распространенных в технике горючих газов и паров образуют воздушные смеси, воспламеняемые фрикционными искрами: водород, ацетилен, этилен, окись углерода, сероуглерод.

Способность гореть в кислороде – специфическая особенность железа. Поэтому там, где существует опасность фрикционных искр, вместо искрообразующих материалов (сталь) следует применять алюминий, медь и их сплавы.

3.Локализация очага горения. В тех случаях, когда нет уверенности в невозможности образования взрывоопасной системы или импульса для ее воспламенения, взрывобезопасность обеспечивается за счет локализации очага горения в пределах определенного аппарата или газопровода.

Локализация очага горения предусматривает наличие устройств (обратных клапанов, гидравлических затворов, автоматических задвижек), предотвращающих дальнейшее распространение пламени. В этой связи широкое применение нашли огневзрывопреградители.

5.1.2. НАРУШЕНИЕ РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ

Причиной аварий может быть неправильная эксплуатация установок, обусловленная либо недисциплинированностью обслуживающего персонала и администрации предприятия, либо отсутствием достаточного количества контрольных приборов и предохранительных устройств.

43

Контрольные приборы дают возможность вести наблюдения за происходящими в установке процессами и предупреждать неполадки и аварии.

Особенно важно применение автоматических устройств, которые независимо от обслуживающего персонала поддерживают заданный режим, выключают оборудование, предупреждают ошибочные действия персонала.

Основные контролируемые параметры – давление, температура, уровень жидкости в сосудах.

Для измерения давления широко принимаются пружинные манометры. При рабочем давлении стрелка должна находиться во второй трети шкалы манометра. На циферблате манометра должны быть нанесена отметка (обычно красным цветом), соответствующая допускаемому рабочему давлению. Манометры должны иметь класс точности не ниже 2,5. Проверка и опломбирование, или клеймение, должно производиться лабораторией государственных стандартов не реже 1 раза в 12 месяцев. Кроме того, не реже 1 раза в 6 месяцев предприятие производит проверку рабочих манометров контрольным манометром с записью результатов в журнал проверок.

Измерение температуры производится жидкостными термометрами с визуальным контролем. Применяются также термопары, или термометры сопротивления, позволяющие дистанционно контролировать температуру в различных местах установки. Для контроля уровня жидкости применяют жидкостные или мембранные указатели, водомерные стекла.

Предохранительные устройства. Для регулирования потоков жидкостей и газов в установках применяют различную арматуру общепромышленного и специального назначения (задвижки, вентили, обратные клапаны). Для защиты устройств и установок от превышения в них допустимого уровня давления, установленного нормами техники безопасности, используют предохранительные клапаны прямого действия: пружинные и рычажно-грузовые (рис. 5.6; 5.7).

44

обнаружения дефектов применяются различные технические методы контроля за изготовлением и состоянием устройств и установок.

Люминесцентный метод контроля используется для выявления поверхностных дефектов, главным образом, трещин.

Метод ультразвуковой дефектоскопии позволяет определить дефекты в ме-

талле толщиной 5–500 мм, осуществлять контроль любых металлов и сплавов, но не позволяет определить характер дефекта.

Метод магнитной дефектоскопии обеспечивает контроль сплошности ферромагнитных металлов, обнаружение полей рассеяния, образующихся при намагничивании в местах дефектов. Этим методом невозможно выявить характер дефекта и мелкие внутренние трещины.

Метод рентгено- и гамма-дефектоскопии позволяет получить наглядное представление о характере повреждений и их протяженности, выявить мелкие трещины, широкий диапазон контролируемых толщин (от 3 до 250 мм). Недостатком в работе является опасность для обслуживающего персонала.

Механическим испытаниям должны подвергаться стыковые сварные соединения с целью проверки соответствия их прочностных и пластических характеристик требованиям технических условий на изготовление. К основным обязательным видам механических испытаний относятся: статические испытания на растяжения и изгиб, динамические испытания на ударную вязкость, металлографические, макроскопические, микроскопические исследования сварных швов.

Гидравлическим испытаниям подвергается большинство сосудов, работающих под давлением. При гидравлических испытаниях (рис. 5.9) проверяют герметичность и прочность испытуемого объекта пробным давлением.

Рис. 5.9. Стенд для гидравлических испытаний: 1 – штуцер; 2 – передвижная рейка для изменения высоты установки штуцера; 3 – баллон; 4 – бак для воды; 5 – гидравлический насос; 6 – рычаг; 7 – стальной шкаф;

8 – манометр

46

В случаях, когда проведение гидравлических испытаний сосудов по техническим характеристикам невозможно, разрешается проводить пневматические испытания под тем же давлением с удалением людей на безопасное расстояние.

5.1.4. БАЛЛОНЫ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕВОЗКИ СЖАТЫХ, СЖИЖЕННЫХ И РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ

Опасность пользования баллонами заключается как в возможности взрыва большой разрушительной силы, так и в утечке газа.

Баллоны могут взрываться от ударов, падения, соударения между собой, перегрева, повышающегося внутреннего давления, нарушения работы вентилей, наполнения другим газом.

При совместном хранении сосудов, наполненных разными газами, в помещении может образоваться взрывоопасная среда от смеси газов, незначительно просачивающихся через вентили.

При эксплуатации баллонов наибольшее количество аварий происходит вследствие недостаточного инструктажа работников и невыполнения ими соответствующих правил. Правила перевозки баллонов, хранения, установки их в рабочее состояние, уровня наполнения и выработки, опознавательной окраски изложены в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденных Гостехнадзором 11.06.2003, № 091. Эти правила регламентируют работу сосудов, давление в которых выше 0,07 МПа (0,7 кг/см2).

При перевозке необходимо предотвращать падение сосудов и их соударений. Для этого применяются специально оборудованные автомобили, в кузове которых баллоны укладываются в соответствующие их размерам гнезда или устанавливаются плотно друг к другу, при этом сосуды защищаются от соударений надетыми на них резиновыми кольцами.

Баллоны, доставленные к месту производства работ (хранения), должны быть осторожно сняты с транспорта, вертикально установлены и надежно закреплены к стойке металлическими хомутами или цепью для предотвращения падения, а также защищены от ударов и падения на них каких-либо предметов с высоты.

Установленные баллоны должны быть защищены от действия солнечных лучей, открытого огня и теплоизлучающих поверхностей (от источников тепла с открытым огнем не ближе 5 м, от нагревательных приборов и защитных экранов не ближе 1 м).

Помещения, где производятся работы с применением баллонов, заполненных взрывоопасными газами, должны непрерывно проветриваться.

Работая с баллонами, закрывая и открывая вентили, работающие должны находиться сбоку от баллона. При работе с баллонами газ не должен использоваться до конца. В баллоне со сжатым газом должно оставаться остаточное давление не менее 0,05 МПа (0,5 кгс/м2), которое позволяет определить, какой газ находился в баллоне, проверить герметичность баллона и его арматуры, гарантировать непроникновение в баллон другого газа или жидкости.

47

Для легкого и быстрого распознавания баллонов, наполненных газом, на заво- дах-изготовителях их окрашивают в установленные стандартом (ГОСТ 12.4.026–76) цвета, на них наносят соответствующие надписи и отличительные полосы

(табл. 5.1).

Таблица 5.1

Цвет окраски баллонов для сжатых, сжиженных и растворенных газов, текст и цвет надписей на них

Примечание. Вся наружная поверхность баллонов должна быть окрашена с нанесением на нее цветных полос и надписей согласно указаниям настоящей таблицы.

48

Кроме того, у горловины каждого баллона на сферической части отчетливо должны быть выбиты следующие данные: товарный знак завода изготовителя, дата (месяц, год) изготовления (испытания) и год следующего испытания; вид термообработки; рабочее и пробное гидравлическое давление (МПа); емкость баллона в литрах (л); масса баллона (кг); клеймо ОТК; обозначение действующего стандарта.

5.1.5. ЦИСТЕРНЫ И БОЧКИ

При взрыве цистерны и бочки представляют опасность более высокую, чем баллоны, вследствие больших размеров и значительного количества хранящихся и перевозимых в них сжиженных газов. Данные сосуды имеют высокоэффективную тепловую защиту. На них устанавливаются манометры, указатели уровня жидкости, предохранительные мембраны, предохранительные клапаны. Для них также регламентированы условия наполнения, отличительная окраска, полосы и надписи

(табл. 5.2).

Таблица 5.2

Надписи и отличительные полосы на цистернах и бочках для сжиженных газов

Примечание. Наружная поверхность цистерн и бочек должна быть окрашена эмалью, масляной или алюминиевой краской в светло-серый цвет и иметь надписи и отличительные полосы в соответствии с данной таблицей.

Эти требования безопасности предусмотрены «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (№ 091).

5.1.6 . КОМПРЕССОРЫ И ВОЗДУХОСБОРНИКИ (ГАЗОСБОРНИКИ)

Поршневые компрессоры широко используются в промышленности. Они могут взрываться при несоблюдении требований эксплуатации компрессора и условий наполнения воздухосборника.

49

Основными причинами взрыва являются:

1. Перегрев поршневой группы, вызывающий активное разложение масла с выделением паров углеводородов, смесь которых с воздухом приводит к образованию взрывоопасной среды.

2.Применением легкоплавких масел, способных разлагаться при невысоких температурах.

3.Накопление статического электричества на корпусе компрессора или воздухосборника, которое может привести кискрению отпылинокв засасываемом воздухе.

4.Превышение давления в воздухосборнике в случае неисправности предохранительного клапана.

«Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздуховодов и газопроводов», а также ГОСТ 12.2.016–81 ССБТ «Оборудование компрессорное. Общие требования безопасности» предусматривают применение в компрессорных установках только специальных, тугоплавких компрессорных масел, водяного или воздушного охлаждения, очистки от пыли всасываемого воздуха (газа) и обязательное заземление.

5.1.7. ПАРОВЫЕ И ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ

Паровые и водогрейные котлы работают при высокой температуре и избыточном давлении. Причинами взрыва этих котлов являются:

1)перегрев стенок котла вследствие утечки воды;

2)недостаточное охлаждение внутренних стенок из-за накопления накипи;

3)внезапное разрушение стенок котла от появившихся на них трещин или усталости образований при повышении давления против расчетного;

4)неисправность предохранительных клапанов, устанавливаемых на паровых котлах и воздухосборниках (ресиверах).

«Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов», утвержденные Госгортехнадзором России 28.05.93, определяют наличие специальной арматуры, предназначенной для управления работой частей котельного агрегата, находящихся под давлением, куда входят также основные контрольные приборы и приспособления, обеспечивающие безопасную работу котла.

По правилам Ростехнадзора, каждый паровой котел оборудуется предохранительными клапанами, количество которых зависит от производительности котла; манометрами (один – рабочий, другой – контрольный); водоуказательными приборами; запорным вентилем и обратным клапаном на нагревательной линии питания котла водой; спускным вентилем или задвижкой.

При повышении давления сверх предельного предохранительные клапаны, установленные на паровых котлах и воздухосборниках, автоматически открываются

ивыпускают избыток пара или воздуха, которые отводятся в безопасное место.

5.1.8. АВАРИЙНАЯ ОСТАНОВКА СОСУДОВ

Сосуд должен быть немедленно остановлен в случаях, предусмотренных инструкцией по режиму работы и безопасному обслуживанию, в частности:

50