Bcvtxbfgnb11f1x41qb4

№ 11 (108), часть 2, ноябрь 2015 г.

Журнал «ТехНАДЗОР» – лауреат II Всероссийского конкурса публикаций в СМИ по машиностроительной тематике Редакционный совет ГУТЕНЕВ Владимир Владимирович Союз машиностроителей России, вице-президент, председатель комиссии по вопросам модернизации промышленности Общественной палаты РФ, д.т.н.

В рамках рубрики «Экспертное сообщество: научные подходы» журнал «ТехНАДЗОР» публикует статьи в области промышленной безопасности сотрудников экспертных организаций, осуществляющих деятельность в области ПБ

Зубихин Антон Владимирович Российский союз промышленников и предпринимателей, заместитель руководителя Комитета по техническому регулированию, стандартизации и оценке соответствия, к.т.н. КЕРШЕНБАУМ Всеволод Яковлевич Национальный институт нефти и газа, генеральный директор, профессор, д.т.н., действительный член Российской и Международной инженерных академий Корнилков Сергей Викторович Институт горного дела УрО РАН, директор, д.т.н. КОТЕЛЬНИКОВ Владимир Семенович ОАО «НТЦ «Промышленная безопасность», генеральный директор, д.т.н. Кукушкин Игорь Григорьевич Российский союз химиков, исполнительный директор, к.э.н. МАХУТОВ Николай Андреевич, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник ИМАШ РАН, председатель рабочей группы при президенте РАН по анализу риска и проблем безопасности «Риск и безопасность», советник РАН, председатель Научного совета по проблемам предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций при МГС по ЧС, председатель научного совета РАН по проблеме «Надежность, ресурс и безопасность технических систем», член Экспертного совета МЧС России; член Общественного совета, заместитель председателя секции научно-технического совета Ростехнадзора. Шмаль Геннадий Иосифович Союз нефтегазопромышленников России, президент, к.э.н. Издатель ООО «ТехНадзор» 620012 Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 19, оф. 229 Редакция журнала «ТехНАДЗОР» 121099 Москва, Смоленская площадь, 3 Тел. 8 (800)-700-35-84; e-mail: moscow@tnadzor.ru 620017 Екатеринбург, а/я 797 Тел./факсы: (343) 253-89-89; e-mail: tnadzor@tnadzor.ru www.tnadzor.ru Шеф-редактор Группы изданий «ТехНАДЗОР» Екатерина ЧЕРЕМНЫХ Главный редактор Ольга Витальевна ИВАНОВА Выпускающий редактор Татьяна РУБЦОВА Обозреватели Ольга ПАЛАСТРОВА, Любовь ПЕРЕВАЛОВА, Юлия РАМИЛЬЦЕВА, Лилия СОКОЛОВА Дизайн и верстка Владимир МИХАЛИЦЫН Корректура Лилия КОРОБКО, Мария ПАЗДНИКОВА Руководители проектов Анастасия БУШМЕЛЕВА, Екатерина ДЕМЕНТЬЕВА, Ирина КРАСНОВА, Ирина МАРКОВА, Ирина МОРОЗОВА, Анастасия МОСЕЕВА, Елена ЧАПЛЫГИНА Коммерческая служба (e-mail: tnadzor@tnadzor.ru) Ольга АБДУЛЛИНА, Ксения АВДАШКИНА, Светлана БУРЦЕВА, Екатерина ДЕМЕНТЬЕВА, Юлия ИШТИМИРОВА, Татьяна КАДНИКОВА, Ольга КАЗЕННОВА, Инна КУШНИР, Елена МАЛЫШЕВА, Лия МУХАМЕТШИНА, Светлана НОСЕНКО, Софья ПАНИНА, Елена ПЕРМЯКОВА, Екатерина РАДИОНИК, Наталия РЮМИНА, Ольга РЯПОСОВА, Ирина САЛОМАТОВА, Андрей СИВКОВ, Эльвира ХАЙБУЛИНА, Екатерина ШЛЯПНИКОВА Региональные представители Вера Еремина, Владимир ШУНЯКОВ Отдел подписки +7 (343) 253-16-08, 253-89-89 Евгения Бойко, Елена Кононова, Наталья Королева, Татьяна Купреенкова, Галина Мезюха Использованы фотографии авторов. Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-33256 от 29 сентября 2008 г. выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций. Учредитель ООО «ТехНадзор» Журнал «ТехНадзор» №11 (108), части 1, 2, 3 Подписано в печать 20 ноября 2015 года Выход из печати 25 ноября 2015 года Отпечатано в ООО «Астер-Ек+» г. Екатеринбург, ул. Черкасская, 10ф; Тел. +7 (343) 310-19-00 Заказ № 27784 от 20 ноября 2015 года. тираж 8 000 экз. Редакция не несет ответственности за содержание рекламных материалов Р Мнение авторов может не совпадать с мнением редакции. Подписной индекс Почта России – 80198, Пресса России – 42028, Урал-Пресс – 99878 Свободная цена Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности Фото на обложке: автор А.А. Будкин (ЗАО НТЦ ПБ) 18+

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Влияние изменений в законодательстве

на осуществление деятельности в области промышленной безопасности Александр ПОДДУБСКИЙ, эксперт, генеральный директор ООО «Монолит Эксперт» (Москва)

Рано или поздно всегда возникает необходимость совершенствования того или иного закона. Как, например, в автомобилестроении – если автомобиль не модернизировался более трех лет, значит, он устарел и его пора обновлять. И если этого не происходит, то, скорее всего, у производителя существуют финансовые трудности или иные проблемы. Сегодня обновление марок автомобилей происходит уже ежегодно, тем самым подтверждая резкие темпы развития концернов.

В

области промышленной безопасности можно наблюдать схожую картину. Долгие годы существовали «Правила аттестации экспертов (сертификации)» (СДА-12) – пришло

время модернизации. На смену пришло Постановление Правительства РФ от 28 мая 2015 года № 509 «Об аттестации экспертов в области промышленной безопасности». И это было целесообразно, поТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

скольку необходимо повышать уровень экспертов в данной области, как и в любой другой, самим экспертам необходимо периодически подтверждать свои знания, которые формировались годами, с учетом новой действующей нормативнотехнической документации. Перечень вопросов для аттестации экспертов, состоящий из четырнадцати тысяч пунктов, был сформирован в середине сентября. А чтобы подать заявку на аттестацию, надо хотя бы понять, на какие вопросы придется отвечать, каким образом они построены. Также необходимо время для подготовки к сдаче экзамена.

91

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы В соответствии с постановлением № 509 об утверждении «Положения об аттестации экспертов в области промышленной безопасности», документы, представленные заявителем, рассматриваются Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору в течение 20 рабочих дней со дня их получения. Квалификационный экзамен проводится в срок, не превышающий трех месяцев со дня получения документов. То есть эксперт с действующим удостоверением, узнав, что опубликованы экзаменационные билеты, начинает их изучать и подавать заявку на аттестацию. Но тут возникает другое ограничение – в соответствии с приказом № 538 от 14 ноя­бря 2013 года об утверждении «Правил проведения экспертизы промышленной безопасности», пунктом 9, эксперт, в зависимости от категории, должен иметь от 5 до 15 публикаций в области промышленной безопасности, размещенных в периодических изданиях. Подавляющее большинство экспертов их не имеют. Конечно, приказ зарегистрирован Минюстом России 26 декабря 2013 года, и за это время можно было решить данный вопрос. Однако, по опыту работы в сфере промышленной безопасности, имея возможность аттестоваться по действующему регламенту без публикаций, не стоит спешить публиковаться в изданиях хотя бы потому, что данные правила могут измениться (быть переписаны) через месяц, два, и публикации могут не понадобиться вовсе. Известно, что все правила дорабатываются в процессе применения. А публиковаться ради факта публикации у эксперта, занимающегося своими прямыми обязанностями и выполняющего их оперативно и профессионально, времени не хватит. Для того чтобы выполнить работу качественно, на нее нужно затратить время, а также физические и умственные силы, в связи с чем на публикации времени не останется. Далее. Есть статьи, есть огромный опыт работы, эксперт наконец-то допущен к экзамену. Но есть вероятность того, что эксперт не сдаст этот экзамен. Необходимо ответить на 200 вопросов, и в итоге на результаты эксперта влияют стресс и ограничения по времени. Однако настоящий специалист не обязан знать все наизусть. Настоящий специалист, при возникновении вопросов или спорных ситуаций, должен твердо знать, из какого источника он может получить ответ на поставленный вопрос. Для этого и разрабатывают нормативную документацию – чтобы ею руководствоваться.

92

Если эксперт не сдал экзамен, то через три месяца можно подать документы на пересдачу. Правда, во время подготовки к переэкзаменовке этому эксперту необходимо будет изменить род занятий, так как с начала 2016 года участвовать в проведении экспертных работ как эксперт он уже не сможет, и удостоверение станет недействительным. Из-за этого экспертные организации – работодатели экспертов не могут планировать работы на первый квартал 2016 года. Также они должны закрыть все работы по договорам до первого квартала 2016 года, чтобы не было претензий от заказчиков и последующих штрафов. Влияет это и на заказчика – за несвое­временно проведенные работы по экспертизе ОПО на него наложат штраф в соответствии с законодательством РФ.

Подводя итоги, можно сделать вывод, что «Положение об аттестации экспертов» актуально и необходимо в области промышленной безопасности. Обследовать, проводить экспертизу и делать выводы должны действительно профессионалы, ответственно принимающие решения и имеющие сознание того, что ценой их ошибки может стать чья-то жизнь. Но вместе с тем складывается впечатление, что целью нововведения является исключение малого бизнеса из этой области работ и лоббирование более крупных предприятий, для которых эти перемены пройдут с наименьшими потрясениями. Организацию общероссийской переаттестации экспертного сообщества было бы целесообразно осуществить более планомерно, а не за два месяца.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Техническое состояние строительных конструкций Обследование здания главного корпуса ОАО «Кызылская ТЭЦ» Денис ИГНАТУШИН, начальник отдела ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Дмитрий АНЦИПЕРОВСКИЙ, главный архитектор проекта ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Анастасия СКУРИХИНА, заместитель начальника отдела ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Дмитрий ЖДАНОВ, директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Сергей ЛУЗГИН, технический директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск)

В настоящей статье приведены результаты обследования строительных конструкций здания главного корпуса ОАО «Кызылская ТЭЦ», проведенного в 2015 году. Выявлены имеющиеся дефекты и повреждения строительных конструкций, проведены статические и динамические расчеты пространственной системы корпуса с учетом сейсмического воздействия, разработаны варианты усиления и восстановления поврежденных строительных конструкций. Ключевые слова: обследование, техническое состояние, здание, строительные конструкции, статический расчет, усиление, восстановление.

З

дание главного корпуса введено в эксплуатацию в 1969 году, прямоугольное в плане с размерами в осях 1-15/А-Г 44,0х8,0 м. Здание главного корпуса четырехэтажное. Здание главного корпуса выполнено со смешанной конструктивной схемой. Несущими конструкциями каркаса являются наружные кирпичные стены толщиной 640 мм и внутренняя сетка железобетонных колонн сечением 400х400 мм, расположенных с шагом 4,0 м. Перекрытия и покрытие выполнены монолитным железобетонным ребристым, состоящим из главных, второстепенных балок и плитной части. Кровля односкатная, покрыта асбестоцементными волнистыми листами по деревянной обрешетке. Внутренние стены кирпичные толщиной 380 и 250 мм. Проведенное комплексное обследование главного корпуса ОАО «Кызылская ТЭЦ» показало, что в целом здание находится в работоспособном состоянии, в здании отсутствуют аварийные конструкции. Однако в отдельных строительных конструкциях имеются локальные дефекты, механические и коррозионные повреждения. В кирпичных наружных стенах выявлены трещины шириной раскрытия от 3…5 мм и до 10 мм во внутрен-

них стенах и перегородках, локальные разрушения кладки, а также отделочного штукатурного покрытия. По периметру здания практически отсутствует отмостка. Кровля здания имеет многочисленные повреждения: разрушения асбестоцементных волнистых листов, засорение металлических сливов, отсутствие либо разрушение гидроизоляционного ковра пристройки. С использованием программного комплекса SCAD выполнены статические расчеты пространственной системы корпуса с учетом сейсмического воздействия.

Расчетная сейсмичность площадки принята равной 8 баллам. Общий вид расчетной схемы представлен на рисунке 1. Статические расчеты выполнены в линейной постановке и с учетом геометрической нелинейности. В результате расчета были получены схемы деформирования и диаграммы горизонтальных и вертикальных перемещений пространственного блока корпуса при действии снеговых, ветровых, технологических нагрузок и сейсмического воздействия в трех направлениях: по X, по Y, по диагонали XY, а также изополя нормальных и касательных напряжений, возникающих в элементах конструкций корпуса. Выявлено, что предельное состояние в железобетонных конструкциях не достигается. По расчету в кладке стен возникают локальные участки раскрытия швов кладки в подоконных зонах и над проемами, а также участки раскрытия вертикальных швов кладки, приходящиеся на места расположения перемычек. В таком случае разрушения конструкции не произойдет. Процент запаса несущей способности составляет 14%. Для дальнейшей нормальной эксплуатации строительных конструкций главного корпуса ОАО «Кызылская ТЭЦ» разработаны рекомендации по восстановлению эксплуатационной пригодности и устранению имеющихся дефектов и повреждений.

Рис. 1. Общий вид расчетной схемы пространственной системы корпуса

Нагрузки от веса конструкции кровли Нагрузки от веса снегового покрова

Полезные нагрузки на перекрытия и площадки лестниц Динамическая сейсмическая нагрузка

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

93

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Инцидент на импортном оборудовании Юлия БАННИКОВА, начальник лаборатории НК ООО «Техническая диагностика» (г. Уфа) Елизавета ПУГАЧЕВА, ведущий инженер ООО «Техническая диагностика» (г. Уфа) Александр ФИЛАТОВ, инженер I категории ООО «Техническая диагностика» (г. Уфа) Константин КОСТЫРЕВ, инженер I категории ООО «Техническая диагностика» (г. Уфа) Константин ПЕТРОВ, главный инженер ООО «Техническая диагностика» (г. Уфа)

В процессе своей работы специалисты ООО «Техническая диагностика» участвуют в расследовании причин аварий и инцидентов, происходящих на опасных производственных объектах. Одним из таких случаев было проведение экспертизы промышленной безопасности после инцидента на варочном котле 8500 it cooker.

К

отел варочный 8500 it cooker (является сосудом, работающим под избыточным давлением) был изготовлен турецким предприятием YEMMAK MAKINA и введен в эксплуатацию 29 декабря 2010 года. В сентябре 2014 года произошел инцидент – крышка люка загрузки отлетела в соседний цех, выбив при этом дверь между цехами. В результате происшествия слесарь, находившийся непосредственно в помещении, где установлен сосуд, получил ожог III степени площадью 70% поверхности тела. На месте инцидента были найдены разрушенный упорный болт и гайка крепления крышки люка загрузки. При разработке индивидуальной программы экспертизы промышленной безопасности за основу были приняты: ■ ПБ 03-576-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением»; ■ типовая программа обследования сосудов, работающих под давлением, отработавших нормативный срок службы (СО 153-34.17.439-03, СТО 17230282.27.100.0052008); ■ инструкция по эксплуатации аналогичного варочного котла КВМ-4,6 российского производства. При разработке индивидуальной программы экспертизы промышленной безопасности были учтены анализ технической документации и наличие разрушенных элементов котла. При анализе документации было установлено: ■ в инструкции по монтажу и эксплуа-

94

тации завода-изготовителя отсутствуют требования по периодическому обслуживанию варочного котла; ■ в паспорте варочного котла 8500 it cooker полностью отсутствуют сведения о крепежных элементах (болт и гайка); ■ не выполнялась проверка исправности действия и регулировка предохранительного клапана, установленного на загрузочной горловине. В связи с вышеизложенным программой был предусмотрен химический анализ разрушенных элементов для определения российского аналога марки стали и определения возможности использования этих материалов для изготовления технических устройств, устанавливаемых на опасных производственных объектах. Были также предусмотрены металлографические исследования ме-

талла болта, механические испытания металла болта, проверка исправности действия и регулировка предохранительного клапана. По результатам визуального контроля было выявлено, что на предохранительном клапане отсутствует пломба. Проверка исправности действия предохранительного клапана показала, что клапан находится в технически неисправном состоянии. По результатам химического анализа было установлено: ■ упорный болт загрузочной горловины изготовлен из аналога стали 10 пс по ГОСТ 1050-13 (данная марка стали не имеет разрешения к применению по российским стандартам для изготовления крепежных изделий, используемых в технических устройствах, работающих под избыточным давлением); ■ гайка изготовлена из аналога стали 20 по ГОСТ 1050-13. При проведении металлографических исследований на шлифах, вырезанных из средней части упорного болта при увеличении 50х, 100х и 300х, было установлено, что: ■ имеет место деформация резьбы и средней части болта (фото 1); ■ имеет место пластическая деформация зерен и надрывы металла (фото 2). Характер микроструктуры резьбовой части болта свидетельствовал, что на металл действовала сверхрасчетная нагрузка для данной марки стали.

Фото 1. Микроструктура металла резьбовой части болта 50×

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Линии скольжения

Фото 2. Образование линий скольжения в зернах резьбовой части болта при деформации 300× Линии скольжения

По результатам экспертизы промышленной безопасности были установлены причины инцидента: ■ упорный болт загрузочной горловины изготовлен из аналога стали 10пс по ГОСТ 1050-13 – нарушение таблицы 6, Приложения 4 ПБ 03-576-03; ■ изношена резьба упорного болта; ■ не предусмотрены дополнительные блокировочные устройства для предотвращения незапланированного открывания люка загрузочной горловины; ■ не выполнялась проверка действия предохранительного клапана в соответствии с требованиями п. 5.2 РД 153-34.139.502-98; ■ не выполнялось периодическое техническое обслуживание сосуда (предусмотрено инструкцией завода-изготовителя аналогичного сосуда российского производства). В ходе экспертизы промышленной безопасности также был разработан и согласован с Заказчиком план компенсирующих мероприятий по восстановительному ремонту варочного котла, а именно: 1. Обратиться в специализированную организацию для разработки проекта по техническому перевооружению котла варочного в объеме: ■ предусмотреть изменение узла крепления люка загрузочной горловины с установкой дополнительной блокировки, надежно фиксирующей крышку загрузки в рабочем режиме.

2. Обратиться в специализированную организацию для выполнения экспертизы промышленной безопасности проекта.

3. Обратиться в специализированную организацию для проведения работ по техническому перевооружению и ремонту люка загрузочной горловины в объеме: ■ монтаж узла крепления люка загрузочной горловины с установкой дополнительной блокировки, надежно фиксирующей крышку загрузки в рабочем

режиме; ■ установить упорный болт загрузочной горловины из стали 20, 25, 30, 35, 40 по ГОСТ 1050-13 в соответствии с требованиями ГОСТ 20700-75*; ■ установить в бугеле поворота люка гайку из стали 20, 25, 30, 35, 40 по ГОСТ 1050-13. После выполнения работ по ремонту и техническому перевооружению в полном объеме повторно проведена экспертиза промышленной безопасности, и данный котел вновь введен в эксплуатацию. Вышеуказанный случай и анализ других подобных инцидентов показывает, что при приобретении оборудования иностранного производства, кроме ожидания высоких эксплуатационных параметров (высокие КПД, производительность, степень автоматизации, экономия расходных материалов), необходимо учитывать и пытаться избегать некоторых отрицательных моментов, в частности: ■ паспорта оборудования по форме и содержанию не соответствуют требованиям нормативной технической документации, действующей на территории Российской Федерации (отсутствуют сведения о примененных при изготовлении материалах, данные по неразрушающему контролю оборудования на заводеизготовителе, данные о крепежных изделиях), либо оборудование укомплектовывается только инструкцией по эксплуатации, без паспорта; ■ в инструкциях по эксплуатации отсутствуют сведения о регламентных работах для предупреждения аварий, отказов и инцидентов; ■ в явном виде не указана информация о сроках службы, о возможности продления сроков службы после истечения расчетного ресурса. Не учитывается тот фактор, что такое оборудование проектируется и планируется к эксплуатации с гораздо меньшим сроком службы, чем срок, принятый согласно ФедеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ральному закону от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (20 лет) и другой технической документации, действующей на территории Российской Федерации, либо проект технических устройств может не подразумевать продление сроков безопасной эксплуатации; ■ конструкция оборудования не позволяет специалистам при проведении ими работ по техническому освидетельствованию, техническому диагностированию и экспертизе промышленной безопасности осуществить доступ к высоконагруженным основным элементам технических устройств для проведения неразрушающего контроля. Соответствие оборудования, изготовленного за рубежом, требованиям Российских стандартов подтверждается путем получения деклараций и сертификатов соответствия согласно техническим регламентам в органах по сертификации. Но, как показывает опыт, данная система дает сбои. Органы по сертификации и испытательные лаборатории не всегда проводят требуемые дополнительные испытания и исследования, что приводит к разрушению технических устройств и гибели людей при работе с таким оборудованием. Вышеописанный случай это доказывает. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 03-576-03. «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

3. СО 153-34.17.439-03. «Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением».

4. СТО 17230282.27.100.005-2008. «Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла».

5. ГОСТ 1050-13. «Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия».

6. ГОСТ 5639-82. «Сталь. Метод определения величины зерна».

7. РД 153-34.1-39.502-98. «Инструкция по эксплуатации, порядку и срокам проверки предохранительных устройств сосудов, аппаратов и трубопроводов ТЭС».

8. ГОСТ 20700-75*. «Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых и анкерных соединений, пробки и хомуты с температурой среды от 0 до 650 град. С. Технические условия».

95

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Неравномерные осадки промышленных зданий Вячеслав ДОМНИН, директор ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Константин ДОМНИН, главный инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Андрей ЛУГОВЫХ, ведущий инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Евгений ФИЛИППОВ, ведущий инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Сергей ГОРОХОВ, ведущий инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург)

В статье рассматриваются последствия, к которым приводят неравномерные осадки промышленных зданий. Ключевые слова: обследование, экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений.

В

процессе эксплуатации зданий и сооружений все нагрузки, передающиеся на грунт основания, могут привести к равномерным либо неравномерным осадкам. Равномерные осадки не вносят значительных изменений в напряженно-деформированное состояние конструкций, поэтому их влияние на здание или сооружение минимально. Для неравномерных осадок данное утверждение неприменимо: именно они часто становятся причинами, из-за которых по результатам экспертизы промышленной безопасности здания может быть выдано заключение об аварийности объекта. Чаще всего осадки со временем стабилизируются, принимая какое-либо предельное значение. Но при наличии в основании фундаментов химически или физически растворимых слоев грунта осадки здания могут продолжаться в течение нескольких десятилетий. При этом из-за неоднородности включений растворимых слоев здание будет испытывать неравномерные осадки, изменяющиеся со временем (прогрессирующие, регрессирующие, меняющие направление). Данный фактор в промышленном здании в том числе сказывается и на мостовых кранах. Из-за неравномерных осадок колонн подкрановые балки приобретают недопустимые уклоны, в результате чего увеличивается нагрузка на двигатели и колеса крана, что ускоряет износ оборудования и может привести к аварийной ситуации. В таком слу-

96

чае требуется рихтовка крановых путей для выдерживания максимально допустимых уклонов. Самый распространенный способ рихтовки – подкладывание металлических пластин под опорные сечения подкрановых балок. Данная операция проводилась на одном из складов цементного завода (рис. 1). Как видно из рисунка, в процессе рихтовки пришлось значительно поднять опорное сечение подкрановой балки (до 200 мм). В результате данных манипуляций подкрановая балка настолько приблизилась к стропильной ферме, что мостовой кран при работе начал задевать нижний пояс фермы и горизонтальные связи тележкой крана. Объект представляет собой одно­этажное однопролетное неотапливаемое строение, имеет прямоугольную форму в плане с габаритными размерами в осях 168,033,0 м, отметка конька кровли составляет +26,550 м, при этом химический анализ образцов стали, вырезанных из элементов (включая фасонки)

Рис. 1

стропильных ферм, показал, что все они выполнены из «кипящих» марок стали. Здание оборудовано двумя мостовыми грейферными кранами грузоподъемностью 20 тонн каждый. В процессе экспертизы промышленной безопасности данного производственного объекта было принято решение об усилении грунтов основания путем инъецирования связующих растворов для стабилизации осадок здания. Стропильные фермы, воспринимающие удары от мостового крана, а также выполненные из «кипящих» марок стали и работающие в том числе и в диапазоне отрицательных температур, подлежат замене с последующим восстановлением покрытия. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральный закон от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

4. РД 22-01.97 «Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследования строительных конструкций специализированными организациями)».

5. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

Рис. 2

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Износ конструкций при абразивном воздействии Вячеслав ДОМНИН, директор ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Константин ДОМНИН, главный инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Андрей ЛУГОВЫХ, ведущий инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Евгений ФИЛИППОВ, ведущий инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Сергей ГОРОХОВ, ведущий инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург)

В статье рассматриваются вопросы износа конструкций и предложены технические решения по их устранению. Ключевые слова: обследование, экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений.

В

процессе экспертизы промышленной безопасности здания или сооружения учитывается влияние технологического процесса, которое неизбежно сказывается на условиях работы строительных конструкций. Если конструкции не защищены от неблагоприятных факторов, то срок их службы сокращается, что значительно снижает ресурс здания. В качестве примера рассмотрим состояние перекрытия бункера для приема руды на медеплавильном заводе. Транспортировка руды осуществлялась железнодорожным транспортом (думпкарами) на перекрытие над бункерным отделением, после чего руда ссыпалась в бункер. Схема перекрытия представлена на рис. 1. Главные балки Б1 (рис. 1) представляют собой монолитные железобетонные балки с размерами сечения 500900(h) мм, в качестве рабочей арматуры выступают гладкие стержни диаметром 14 и 25 мм; второстепенные балки Б2 представляют собой монолитные железобетонные балки с размером сечения 350650(h) мм. В процессе ссыпания руды, проводившегося посередине пролета между рядами В и Г, главные балки Б1 подвергались абразивному воздействию. Так как балки не имели никакой защиты от такого воздействия, то произошло их истирание вплоть до 100%-го уменьшения проектного сечения (рис. 2). Также произошло истирание боковых поверхностей второстепенных балок Б2 c уменьшением площади сечения до 60% (рис. 3).

В результате данного повреждения по итогам экспертизы промышленной безопасности данная конструкция была признана аварийной. В качестве технического решения по устранению данного повреждения были разработаны рабочие чертежи по восстановлению сечения главных и второстепенных железобетонных балок с их последующей защитой листовой сталью Гадфильда. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безо-

Рис. 3. Истирание сечения второстепенной балки перекрытия

пасности опасных производственных объектов».

2. Федеральный закон от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

4. РД 22-01.97 «Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследования строительных конструкций специализированными организациями)».

5. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

Рис. 1. Схема перекрытия бункера (фрагмент)

Рис. 2. Истирание сечения главной балки перекрытия

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

97

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Расчет внецентренносжатых элементов из каменных материалов при больших эксцентриситетах Вячеслав ДОМНИН, директор ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Константин ДОМНИН, главный инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Андрей ЛУГОВЫХ, ведущий инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Евгений ФИЛИППОВ, ведущий инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург) Сергей ГОРОХОВ, ведущий инженер ООО «Докрос» (г. Екатеринбург)

В статье рассматриваются особенности расчета внецентренно-сжатых элементов из каменных материалов при больших эксцентриситетах. Ключевые слова: обследование, экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений.

Л

юбой каменный материал (бетон, бут или кирпич) плохо воспринимает воздействие растягивающих сил и изгибающих моментов. Каркасы современных промышленных зданий в большинстве случаев состоят из стальных и железобетонных конструкций, рассчитанных на действие такого рода усилий, но существуют промышленные здания 50–60-х годов постройки, имеющие вертикальные несущие конструкции из каменных материалов. По результатам экспертизы промышленной безопасности данные конструкции чаще всего имеют наибольшее число повреждений. Рассмотрим пример расчета усиления надкрановой части кирпичной пилястры стальной обоймой из равнополочных уголков. Прочность и устойчивость элемента зависит от усилий, воспринимаемых кирпичной кладкой, и усилий, воспринимаемых стальной обоймой. При статическом расчете были получены значения продольной сжимающей силы и изгибающего момента, возника-

98

ющие в данном элементе. Сначала следует определить, какую часть полученных усилий будет воспринимать каменная кладка. Конструктивный расчет надкрановой части кирпичной пилястры проводим по СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции», и в результате расчета возникает ситуация, при которой эксцентриситет приложения нагрузки настолько велик, что применение формулы (14) свода правил невозможно. У каждого сечения есть свое ядро сечения – область, внутри которой можно располагать точку приложения продольной силы при условии отсутствия в сечении растягивающих усилий. Так как в рассматриваемом случае возникает большой эксцентриситет, то получается, что точка приложения продольной силы располагается за пределами ядра сечения. Расчет такого напряженного состояния нельзя вести по алгоритму расчета внецентренно-сжатого элемента, так как большая часть сечения будет располагаться в растягивае-

мой зоне и исключаться из работы конструкции. В случае расчета такого элемента можно полностью исключить из работы кирпичную кладку и вести расчет элемента, оперируя только геометрическими и прочностными характеристиками стальной обоймы. В таком случае расчет сводится к расчету стальной обоймы как внецентренно-сжатой сквозной четырехветвевой колонны с планками по СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции». Данный расчет является приближенным, но все упрощения расчета идут в запас несущей способности усиленного элемента. Таким образом, при усилении каменной кладки с большим эксцентриситетом приложения продольной силы стальной обоймой расчет усиленного элемента необходимо вести исходя только из характеристик обоймы усиления. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральный закон от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

4. РД 22-01.97 «Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследования строительных конструкций специализированными организациями)».

5. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Воздействие снегоотложений на промышленные здания Cнегоотложение на здания, возведенные до начала 60-х годов прошлого столетия УДК 692 4:725.4 Эмма ГАЛЕЕВА, эксперт, начальник строительного бюро проектно-конструкторского отдела ОАО «ЮВЭЧМ» (г. Ростов-на-Дону) Владимир ГЕРШБЕРГ, технический директор ОАО «ЮВЭЧМ» (г. Ростов-на-Дону) Михаил МОСКВИЧЕВ, эксперт, начальник энергометаллургического отдела ОАО «ЮВЭЧМ», специалист НК II уровня (г. Ростов-на-Дону) Эмилия СЕРЕГИНА, эксперт, ведущий инженер-конструктор энергометаллургического отдела ОАО «ЮВЭЧМ» (г. Ростов-на-Дону) Роман СОЛОМИН, начальник проектно-конструкторского отдела ОАО «ЮВЭЧМ», специалист НК II уровня (г. Ростов-на-Дону)

О необходимости усиления покрытия промышленных зданий, возведенных без учета нагрузок от повышенных снегоотложений. Ключевые слова: дефекты, покрытия, повышенные снегоотложения, нагрузки на покрытие.

Ш

естидесятые годы прошлого века были отмечены широким размахом промышленного строительства. Множество зданий постройки этого и более раннего периода, срок эксплуатации которых достиг к настоящему времени 50–90 лет, нуждаются в определении технического состояния, разработке мероприятий, позволяющих продлить их ресурс. Как правило, здания подвергались реконструкциям и расширялись за счет пристроек, высота которых отличалась от высоты ранее возведенного здания. При проведении экспертизы промышленной безопасности этих объектов выявляются характерные дефекты металлических и железобетонных элементов нижерасположенного покрытия, в местах, где имеется перепад высот. К ним можно отнести изгиб элементов решетчатых конструкций, ребер жесткости или стенок конструкций сплошностенчатого сечения для металлических элементов и трещины, сколы, отслоения защитного слоя для железобе-

тонных элементов. Наиболее часто они наблюдаются в реконструированных зданиях, в которых выполнено устройство фонарей на изначально бесфонарном покрытии, или там, где увеличена высота части здания. Покрытие промышленного каркасного здания не только защищает внутренний объем от атмосферных воздействий, но является жестким диском, обеспечивающим достаточную пространственную жесткость и несущую способность здания. Работоспособность здания в значительной степени зависит от работоспособности покрытия. Несущая способность плит покрытия должна быть не менее суммы действующих нагрузок и должна учитывать снеговые нагрузки, а в местах с перепадами высот – дополнительные нагрузки от повышенного снегоотложения. При анализе выявленных дефектов зданий, возведенных в указанный период времени, и действовавших нормативных документов [1] выявлено, что при ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

расчете конструкций покрытия зданий не в полной мере учитывались нагрузки в местах повышенного снегоотложения: у парапетов, фонарей, перепадов высот, при сложном очертании образующей кровли. Причиной этих недочетов являлась не низкая квалификация проектировщиков, а заниженные нормативные нагрузки. Впоследствии строительные нормы были оптимизированы. Этот процесс проходил поэтапно [2–5], и каждый новый нормативный документ, выходивший на замену предыдущего, увеличивал нормативные нагрузки от повышенного снегоотложения. К настоящему времени применение нормативных нагрузок дает основание, помимо проведения ремонтных работ по устранению дефектов, выполнять усиления металлических и железобетонных конструкций зданий с учетом нагрузки от повышенного снегоотложения. Благодаря проведению экспертиз промышленной безопасности зданий, возведенных до начала 60-х годов, последующих за ними ремонтов и усилений конструкций, появляется возможность восстановить их работоспособность, восполнить ресурс, а также применить для этих объектов действующие нормативные требования. Литература 1. Указания по определению снеговых нагрузок на покрытия зданий. СН 69-59. Изд. офиц.: Утв. 23/IX 1959 г. – Москва: Госстройиздат, 1959. – 12 с.

2. СНиП II-А.11-62. Нагрузки и воздействия. – М, 1963.

3. СНиП II-6-74. Нагрузки и воздействия.

– М.: Стройиздат. 1976 г. – 60 с.

4. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия (с измен.). – М.: ГУП ЦПП, 2003 г. – 43 с.

5. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85. – М., 2011. – 80 с.

99

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Влияние качества сжатого воздуха на безопасность эксплуатации металлургического оборудования УДК: 669.183.5 Эмма ГАЛЕЕВА, эксперт, начальник строительного бюро проектно-конструкторского отдела ОАО «ЮВЭЧМ» (г. Ростов-на-Дону) Владимир ГЕРШБЕРГ, технический директор ОАО «ЮВЭЧМ» (г. Ростов-на-Дону) Михаил МОСКВИЧЕВ, эксперт, начальник энергометаллургического отдела ОАО «ЮВЭЧМ», специалист НК II уровня (г. Ростов-на-Дону) Эмилия СЕРЕГИНА, эксперт, ведущий инженер-конструктор энергометаллургического отдела ОАО «ЮВЭЧМ» (г. Ростов-на-Дону) Роман СОЛОМИН, начальник проектно-конструкторского отдела ОАО «ЮВЭЧМ», специалист НК II уровня (г. Ростов-на-Дону)

В статье рассмотрен пример отказа в работе пневматического оборудования вагранки в связи с отсутствием осушки сжатого воздуха. Ключевые слова: вагранка, пневматический привод, качество сжатого воздуха, безопасность в литейном производстве.

П

невматические устройства широко используются в составе оборудования металлургических производств, выполняя функции исполнительных механизмов систем автоматики и дистанционного управления. Примером ответственного применения пневматических устройств являются механизмы открывания днища вагранки для выпуска остатков плавки массой в несколько тонн, состоящей в основном из компонентов «холостой калоши». Отмененные Правила безопасности в литейном производстве (п.2.2.4) [1] устанавливали требование, чтобы открывание и закрытие днища вагранки осуществлялось через систему дистанционного управления, исключающую возможность самопроизвольного открывания днища. На рисунке 1 схематично изображены механизмы, установленные под днищем вагранки. Каждая створка днища вагранки оборудуется пневматическим приводом. Для исключения самопроизвольного открывания створок они фиксируются защелками. При загрузке и плавке приводы механизмов не испытывают значительных нагрузок. Но во время выгрузки остатков

100

плавки, после ее окончания, приводы 3 должны развивать большие усилия для смещения защелки с упора 8, а приводы 10 должны обеспечивать плавное открывание створок, испытывая при этом давление от всей массы остатков плавки 1. Помимо указанных нагрузок, механизмы днища вагранки и приводы находятся под воздействием высоких температур выгружаемой массы, которая достигает порядка 1 500 °С. Сбои в работе механизмов днища вагранки (заклинивание) приводят к необходимости вмешательства человека. В соответствии с требованиями Правил [2] в исключительных случаях разрешается для открытия створок использовать металлический стержень с крюком на конце. Работник, осуществляющий открытие днища вагранки, должен находиться в укрытии. Зона, представляющая опасность вследствие разбрызгивания при опорожнении печи, должна быть огорожена защитными щитами. К сожалению, вследствие отказа в работе пневматических приводов имело место нарушение этих правил, которое привело к тяжелым последствиям со смертельным исходом. В связи с этим к работоспособности пневматических при-

водов должны предъявляться повышенные требования. Работоспособность во многом зависит от качества сжатого воздуха, используемого в пневматических системах. Основными показателями являются запыленность и влажность сжатого воздуха. Если запыленность приводит к постепенному, поддающемуся диагностике износу поверхностей трения, то недопустимый уровень влажности, при определенных условиях, может вызвать внезапный отказ в работе пневматических систем. В литейных цехах, с отсутствием постоянного отопления зданий, шкафы управления пневматическими приводами, как правило, располагаются в холодной зоне. В зимний период времени при отрицательных температурах происходит замерзание скопившейся влаги в трубопроводах, подводящих шлангах и запорной арматуре, что приводит к потере работоспособности пневматических систем, как в изложенном случае. Необходимо внесение в действующие Правила безопасности [3] требований, предъявляемых к качеству сжатого воздуха, используемого в металлургических производствах. Литература 1. ПБ 11-551-03 «Правила безопасности в литейном производстве».

2. ПОТ Р М-002-97 «Межотраслевые правила по охране труда в литейном производстве».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при получении, транспортировании, использовании расплавов черных и цветных металлов и сплавов на основе этих расплавов».

Рис. 1. Механизмы открывания и закрытия днища вагранки 1 2

6 4 5 9 10

8

3

6 7

10

9

1 – остатки плавки; 2 – днище; 3 – пневмоцилиндр привода защелки; 4 – механизм защелки в закрытом состоянии; 5 – механизм защелки в открытом положении; 6 – створки в закрытом положении; 7 – створки в открытом положении; 8 – упор механизма защелки; 9 – пневматические приводы створок в открытом положении; 10 – пневматические приводы створок в закрытом положении.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Исследование причин взрывного разрушения забойной телеметрической системы ЗТС-АП Николай РЯБЧИКОВ, кандидат технических наук, доцент, генеральный директор ООО «УралПромБезопасность» (г. Пермь) Александр ХЛУДЕНЕВ, кандидат технических наук, доцент кафедры «Машины и аппараты производственных процессов» Пермского национального исследовательского политехнического университета (г. Пермь) Алексей АЛИКИН, инженер-металловед лаборатории неразрушающего контроля ООО «УралПромБезопасность» (г. Пермь) Андрей КОБЕЛЕВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «УралПромБезопасность» (г. Пермь) Роман ТРУС, инженер-дефектоскопист ООО «УралПромБезопасность» (г. Пермь) Евгений ШЕСТАКОВ, инженер-дефектоскопист ООО «УралПромБезопасность» (г. Пермь)

В статье приведены результаты исследования причин взрывного разрушения модуля электропитания забойной телеметрической системы с автономным источником питания ЗТС-АП, предназначенной для контроля и оперативного управления траекторией наклонно-направленных и горизонтальных скважин в процессе бурения. Исследование включало анализ условий эксплуатации, визуально-измерительный контроль, фрактографический и микрорентгеноспектральный анализ, определение твердости. В процессе исследований было установлено, что причиной взрывного разрушения ЗТС-АП послужило короткое замыкание модуля электропитания вследствие поступления бурового раствора в модуль через неплотности соединений модулей телеметрической системы. Ключевые слова: фрактография, визуально-измерительный контроль, микрорентгеноспектральный анализ, измерение твердости, литийтионилхлоридный элемент.

Д

ля добычи нефти и природного газа скважин не всегда возможно вертикальное бурение, поэтому в некоторых случаях используют метод наклонно-направленного бурения. Для контроля за параметрами бурения (навигационными, технологическими, геофизическими) применяют бескабельные измерительные системы. Забойная телеметрическая система с автономным источником питания ЗТСАП (в дальнейшем – телесистема) предназначена для контроля и оперативного управления траекторией наклоннонаправленных и горизонтальных скважин в процессе бурения гидравлическими забойными двигателями с использованием для передачи информации электромагнитного беспроводного канала связи.

Область применения телесистемы – бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин и боковых стволов малого диаметра и обычных диаметром более 190 мм в условиях максимального давления 60 МПа и максимальной температуры 100 °С. Телесистема имеет модульную компоновку и состоит из скважинного прибора и наземного приемно-обрабатывающего комплекса. Общий вид телесистемы приведен на рисунке 1. Забойные телеметрические системы имеют большую значимость для нефте– и газодобывающих компаний в плане повышения коэффициента извлечения и снижения затрат на строительство и эксплуатацию. Выход телеметрических систем из строя приводит к приостановТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рис. 1. Забойная телеметрическая система с автономным источником питания ЗТС-АП

1 – наземный приемно-обрабатывающий комплекс; 2 – бурильный инструмент; 3 – узел автовыключения реактора в отсутствие промывки; 4 – переводник для установки телесистемы; 5 – реактор; 6 – гибкая соединительная штанга; 7 – модуль передатчика и инклинометрии; 8 – разделитель электрический штанговый; 9 – разделитель электрический корпусной; 10 – стандартная немагнитная труба; 11 – забойный отклонитель

ке процесса бурения и к дорогостоящему ремонту. В частности, при бурении одной из нефтяных скважин, расположенной в Пермском крае, была потеряна связь между наземным комплексом и скважинным прибором. Для выяснения причин потери канала связи скважинный прибор был извлечен и помещен на место разборки. Через непродолжительный период времени произошло взрывное разрушение модуля электропитания (реактора) телесистемы ЗТС-АП (рис. 2). При этом два работника получили серьезные травмы. Реактор телесистемы предназначен для питания электронных схем и передающего устройства и конструктивно выполнен в виде модуля (модуля электрического питания – МЭП). В комплект телесистемы входит четыре взаимозаменяемых модуля. Каждый реактор состоит

101

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы из кожуха, изготовленного из титанового сплава, внутри которого закреплен блок элементов питания, соединенный с электрическими разъемами. В качестве элементов питания используются высокоэнергетические литий-тионилхлоридные элементы фирмы Tadiran: модель SL-2790, размер DD с номинальным напряжением 3,6 В. Электрическая схема соединения элементов в модуле – последовательнопараллельная, соединение модулей – параллельное. Номинальное напряжение модуля – 7,2 В. Обзор литературных источников по обеспечению взрывобезопасности химических источников тока позволяет утверждать, что литий-тионилхлоридные элементы (ЛТ-элементы) представляют наибольшую потенциальную опасность [1]. На сегодняшний день обеспечение взрывобезопасности высокоэнергетических ЛТ-элементов с большими емкостью и мощностью создает препятствие для их широкого внедрения. Взрывоопасность ЛТ-элементов заставляет определять допустимые условия, в пределах которых возможна их безопасная эксплуатация. Вопрос о безопасности условий эксплуатации осложняется многофакторностью системы. Если в одних случаях при испытаниях в разных режимах (подзаряд, перезаряд, форсированный разряд, переразряд, переполюсовка, короткое замыкание, всевозможные механические воздействия) отмечались взрывы, то в других – достаточная безопасность элемента. Анализ причин, приводящих к взрывам ЛТ-элементов, позволяет разделить их на следующие основные группы: ■ причины эксплуатационного характера, связанные с разрядом в условиях, не соответствующих техническим условиям и инструкции по эксплуатации, коротким замыканием, перегревом, механическими воздействиями, переполюсовкой; ■ причины конструкторско-технологического характера, связанные с недоработками на этапе конструирования и изготовления ЛТ-элементов; ■ причины иного характера. Причиной взрывов ЛТ-элементов мо-

Рис. 2. Внешний вид места разрушения модуля электропитания (реактора) телесистемы Следы выпучивания

гут служить нестабильные вещества, образующиеся при разряде и хранении. Согласно принятой в настоящее время концепции, основная реакция, протекающая в элементе, описывается уравнением [2]: 2SOCl2 + 4Li = 4LiCl + SO2 + S, В процессе этой реакции образуются промежуточные соединения, влияющие на стабильность режима эксплуатации элементов. Одной из основных причин, увеличивающих возможность взрывов и разгерметизации ЛТ-элементов, является их форсированный переразряд. Такие ситуации возникают при разряде высокими токами батарей последовательно соединенных литиевых элементов, емкость которых заметно отличается друг от друга. В этой ситуации элемент с минимальной емкостью будет в последовательной цепи принудительно разряжаться до нуля и далее с переполюсовкой. Степень безо­ пасности переразряжаемых элементов зависит от соотношения количеств заложенных в них активных элементов. Когда переразряду подвергается лимитируемый по литию элемент, среди продуктов установлено присутствие Cl2О и SO2+ [3–5]. Обе эти реакционно-способные нестабильные частицы, возникающие наряду с Cl2, SCl2 и S2Cl2 при окислении электролита, могут быть ответственны за инициирование побочных реакций и взрывов в ходе переразряда. При форсированном переразряде и переполюсовке ЛТ-элементов в некоторых случаях происходит резкое смещение потенциала положительного электрода в отрицательную область, и на поверхности катода начинают выделяться кристаллы лития. С точки зрения безопасности это явление не имеет однозначной оценки. С одной стороны, осаждение металла

Одной из основных причин, увеличивающих возможность взрывов и разгерметизации ЛТ-элементов, является их форсированный переразряд. Такие ситуации возникают при разряде высокими токами батарей последовательно соединенных литиевых элементов, емкость которых заметно отличается друг от друга 102

на угольной поверхности может вызвать улучшение электропроводности катода, то есть увеличить безопасность работы элемента. С другой стороны, смесь лития, угля и серы в присутствии тионилхлорида считается взрывоопасной [5], так как по составу близка к пороху. При глубоком разряде малыми токами сбалансированных по активным веществам элементов, когда вырабатывается большая часть тионилхлорида и растворяется значительное количество лития, может повышаться плотность тока на отдельных участках пакета. При этом наблюдается локальное расплавление лития, сопровождающееся быстрым выделением большого количества тепла и, как следствие, тепловым разносом элемента. В данном случае даже защитный клапан не может предотвратить взрыв. Для предотвращения подобной ситуации требуется увеличение количества активных веществ (тионилхлорида), закладываемых в элемент [6, 7]. Для снижения взрывоопасности по причине нагрева со стороны анода помещают слой беспористой меди, отделяющий анод от электролита. При проведении испытаний элементов на короткое замыкание было установлено, что оно всегда сопровождается повышением температуры элемента и поэтому может быть причиной взрыва или разгерметизации элементов. Однако существуют случаи коротких замыканий, не приводивших к катастрофическим последствиям. Определение надежности ЛТ-элементов в условиях механических воздействий проводилось в ходе разнообразных испытаний: условно обобщенных механических воздействий, повреждений корпуса прокалыванием или пробиванием острым предметом, свободным падением с трехметровой высоты на металлическую плиту, сдавливанием, ударом, вибрацией. При механических воздействиях ЛТ-элемент оставался достаточно взрывобезопасным; опасность представляет содержимое элемента, которое при случайной разгерметизации может попасть на кожу, в глаза, дыхательные пути [8]. Повышение взрывобезопасности может быть достигнуто путем решения некоторых конструкторско-технологических

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 3. Утонение в местах пластической деформации

Рис. 4. «Косой» излом в месте разрушения кожуха МЭП

Рис. 5. Цвета побежалости на внешней поверхности кожуха

Рис. 6. Резьбовое соединение МЭП и узла подвески телесистемы Уплотнительное кольцо, уложенное по синусоиде

Рис. 7. Общий вид уплотнительного кольца в резьбовом соединении МЭП и узла подвески телесистемы

проблем. Например, для исключения различных ситуаций, нарушающих нормальную эксплуатацию ЛТ-элемента, в конструкцию отдельных элементов и батарей вводятся электротехнические защитные приспособления и устройства: внешние блокирующие диоды, плавкие предохранители, токоограничивающие резисторы, следящие релейные устройства, тепловые выключатели. Инструментальные исследования причин взрывного разрушения МЭП, выполненные авторами настоящей статьи, включали микрорентгеноспектральный и фрактографический анализы, визуальноизмерительный контроль и измерение твердости. Результаты общего фрактографического анализа позволяют судить о том, что МЭП перед разрушением подвергался высокому внутреннему давлению. По длине фрагмента видны многочисленные следы локальной пластической деформации (так называемого «выпучивания»). В местах деформации наблюдает-

Рис. 8. Фрагмент уплотнительного кольца с дефектом «закусывания» резины при монтаже

ся заметное пластическое утонение стенки кожуха МЭП (рис. 3). Судя по общей ориентировке разрушающей трещины (трещина ориентирована вдоль продольной оси фрагмента (рис. 2), разрушение произошло под действием тангенциальных напряжений. Именно тангенциальные напряжения являются максимальными при нагружении труб внутренним давлением. Эти напряжения в 2 раза превышают осевые напряжения. Поверхность излома на всех участках ориентирована под углом, близким к 45° по отношению к плоскости, проходящей через продольную ось детали (рис. 4), то есть, другими словами, разрушение происходило по механизму среза и, следовательно, могло быть только вязким. Излом, сориентированный таким образом, называют «косым» изломом. Характерным признаком «косого» излома является то, что его ширина всегда больше толщины элемента, на котором он получен. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Таким образом, можно утверждать, что данное разрушение было вязким и произошло под воздействием максимальных действующих напряжений. Вязкий механизм разрушения свидетельствует о том, что материал в процессе нагружения реализовал заложенный в него уровень прочности. Вся внутренняя поверхность фрагмента покрыта слоем продуктов черного цвета (сажей), возникшим в результате горения или взрыва содержимого в модуле (рис. 3 и 4). На внешней поверхности фрагмента видны цвета побежалости, свидетельствующие о значительном локальном разогреве поверхности фрагмента. Судя по наличию синего и темно-синего цвета, отдельные участки фрагмента были разогреты до температур 450–500 °С (рис. 5). По результатам количественного микрорентгеноспектрального анализа установлено, что образец имеет следующий химический состав: титан – основа; алюминий – 5,3%, ванадий – 3,5%, железо – 0,2%, что соответствует титановому сплаву марки ВТ-6 по ГОСТ 19807-91 [9]. Оценка твердости материала, выполненная на приборе Роквелл по шкале С [10], показала, что твердость титанового сплава составляет 35–42 HRC, средний уровень твердости 38 HRC. Оценочный расчет прочностных характеристик титанового сплава при средней твердости 38 HRC показал, что предел прочности находится на уровне 1360–1380 МПа. Как показывает расчет величины внутреннего давления при тангенциальных напряжениях, равных пределу прочности, для разрушения трубы с таким уровнем прочности внутреннее давление (при комнатной температуре) должно превысить 2800–2900 МПа. При разборке узла подвески с модулем произведен осмотр посадочных мест с резиновыми уплотнительными кольцами. При этом обнаружено, что крайнее уплотнительное кольцо уложено по синусоиде ввиду того, что ширина канавки значительно больше, чем диаметр сечения уплотнительного кольца, а внутренний диаметр кольца больше диаметра канавки (рис. 6). При осмотре уплотнительных колец обнаружено, что «облои» рассматриваемых колец находятся в вертикальной плоскости в зоне уплотнения (рис. 7). В этом случае при устранении «облоев» перед использованием колец повреждаются рабочие (уплотнительные) поверхности и снижается герметичность. Также при осмотре выявлено, что на одном из колец имеется де-

103

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы фект «закусывания» резины при монтаже (рис. 8). Таким образом, выявленные по результатам визуального и измерительного контроля дефекты соединений элементов телесистемы не обеспечивают достаточной герметичности конструкции от попадания бурового раствора в процессе бурения. Для обеспечения гарантированной герметичности необходимо использовать кольца, изготовленные в пресс-формах с разъемом под углом 45 градусов к вертикальной плоскости. Обобщенный анализ результатов проведенных исследований позволяет сделать вывод, что наиболее вероятной причиной взрывного разрушения ЗТС-АП послужило короткое замыкание модуля электропитания вследствие поступления бурового раствора в модуль через неплотности соединений модулей телеметрической системы. С целью предотвращения аварийных ситуаций рекомендовано для уплотнения использовать резиновые кольца с разъемом пресс-формы под углом 45 градусов к вертикальной плоскости и требуемого типоразмера. Модуль электропитания необходимо снабдить клапаном, исключающим неуправляемое нарастание внутреннего давления в корпусе модуля. Необходимо также исключить монтаж и эксплуатацию в одном модуле электропитания (реакторе) элементов с разным напряжением (например, новый и бывший в употреблении), а также элементов разных производителей; совмещать элементы по внутреннему сопротивлению. Литература 1. Нижниковский Е.А. Тез.докл. V Междунар. конф. «Фундаментиальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах». Спб., 1998. –106 с.

2. McDonald P.C., Dampier T.W.// Report N AD-A129302 from cov.rep.Announce.1993.

V.83, №20. р. 456.

3. Shlaikjer C.R. // J. Power Sources.1985.

V.14, №1, 3. р. 111.

4. Shlaikjer C.R., Garry P.R.// Progress in Batteries and Solar Cells. 1984. V.5.p. 302.

5. Salman D.I., Peterson M.E.// J. Electrochem.

Soc. 1982. V.129, №11. р. 2496.

6. Vallin D., Broussely M. // Proc. 4th Int. Meet. Lithium Batteries. 1988. P. 51.

7. Vallin D. // J. Power Sources. 1989.

V.26, №1-2. Р. 201.

8. Yasuyuki O. // Techn. Reports GS News.

1987. V.46, №2. Р. 2630.

9. ГОСТ 19807-91 «Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки».

10. ГОСТ 9013-59 «Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу».

104

Моделирование аварийных выбросов сероводорода Сергей ХЛУДЕНЕВ, к.т.н., доцент, начальник лаборатории моделирования аварийных процессов ООО «УралПромБезопасность» Антон ЛИХАЧЕВ, ведущий специалист отдела анализа риска, эксперт ООО «УралПромБезопасность» Андрей ПЕРМЯКОВ, эксперт отдела анализа риска ООО «УралПромБезопасность»

Выполнено моделирование полей вероятностного токсического поражения человека при распространении облака сероводорода для различных вариантов развития аварийных ситуаций в зависимости от класса устойчивости атмосферы, скорости и географического направления ветра. Оценено влияние метеорологических факторов на масштабы зон токсического поражения.

Т

оксическое воздействие на реципиент риска, находящегося в районе источника токсической опасности, определяется множеством факторов: мощностью выброса токсиканта; характеристиками атмосферного переноса (главным образом, скоростью ветра и классом устойчивости атмосферы), местом нахождения реципиента по отношению к источнику, специ­ фикой физиологического воздействия вредного вещества и т.д. Реализация этих факторов носит случайный, вероятностный характер [1]. В связи с этим оценка масштабов токсического воздействия при промышленных авариях с выбросами сероводорода – опасного химического вещества

II класса опасности [2] – осуществлялась в соответствии с моделью рассеяния «тяжелого газа» [3] с использованием программных комплексов «ТОКСИ+ ver. 3.3» [4] и «FORS» [5], учитывающих совокупность пространственно-временных и вероятностных факторов. Внешние границы зон поражения оценивались по значениям смертельной (LCt50) и пороговой (PCt50) токсодоз при ингаляционном воздействии сероводорода на организм человека, а также по вероятностям смертельного поражения, рассчитываемым с использованием пробит-функций (Pr) [3, 6]. При моделировании вероятностных полей поражения учитывались следующие факторы:

Таблица 1. Вероятность реализации классов устойчивости атмосферы в разрезе года для производственной площадки комплекса гидрокрекинга Скорость ветра, м/с

Вероятность, % A

B

C

D

E

F

1

12.8

28.8

-

25.0

-

33.3

2

12.8

28.8

-

25.0

-

33.3

3

4.9

8.0

28.8

25.0

16.7

16.7

4

-

12.8

28.8

41.7

16.7

-

5

-

-

12.8

87.2

-

-

6

-

-

4.9

95.1

-

-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 2. Вероятность направлений и скоростей ветров в разрезе года для производственной площадки комплекса гидрокрекинга Вероятность направлений ветра, % С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

11.1

8.8

13.7

18.3

24.2

10.9

6.9

6.0

100

Скорость ветра, м/с

Вероятности скоростей ветра по направлениям, %

1

2.3

1.9

2.9

3.9

5.2

2.3

1.5

1.3

21.4

2

3.4

2.7

4.2

5.7

7.5

3.3

2.1

1.8

30.8

3

2.6

2.1

3.2

4.3

5.8

2.6

1.6

1.4

23.8

4

1.6

1.2

1.9

2.6

3.4

1.5

1.0

0.8

14.2

5

0.8

0.6

0.9

1.3

1.7

0.7

0.5

0.4

7.0

6

0.3

0.2

0.4

0.5

0.7

0.3

0.2

0.2

2.8 100

Приведены статистически значимые скорости ветра, вероятность которых превышает 0,1%.

Рис. 1. Вероятность реализации классов устойчивости атмосферы в разрезе года для района расположения производственной площадки комплекса гидрокрекинга 100% F – сильная инверсия

90%

E – инверсия

80%

Вероятность, %

■ возможные варианты метеоусловий (расчеты проводились для реальных атмосферных условий и скоростей ветров в соответствии с многолетней среднегодовой розой ветров); ■ время, прошедшее с начала аварии до момента прекращения действия токсичного облака в заданном пространстве, которое может быть ограничено временем полной эвакуации либо временем ликвидации аварии; ■ минимальное время оповещения и начала эвакуации (время, в течение которого не происходит удаление людей из зоны возможного заражения). Классы устойчивости атмосферы приняты по Паскуиллу [7] и определялись интервалами значений метеорологических факторов, влияющих на тепловую конвекцию атмосферы и турбулентность. Для определения вероятности реализации того или иного класса устойчивости в зависимости от температуры, скорости ветра, уровня солнечной радиации и т.д., а также учета вероятностей направления ветра и распределения скоростей ветра по вероятностям были проанализированы данные метеостанции для района расположения производственной площадки комплекса гидрокрекинга за 12-летний период. Некоторые результаты статистической обработки метеоданных представлены на рисунках 1, 2 и в таблицах 1, 2. Для моделирования токсической опасности выбросов сероводорода на комплексе гидрокрекинга рассмотрена максимальная гипотетическая авария – полное разрушение отстойника насыщенного раствора моноэтаноламина. Некоторые результаты моделирования зон токсического поражения при выбросах сероводорода на комплексе гидрокрекинга в соответствии с описанным выше подходом приведены в таблице 3. На рисунке 3 представлен ситуационный план рассмотренной аварийной ситуации. На плане изображены зоны токсического поражения, рассчитанные по ингаляционным токсодозам, а также зоны вероятностного поражения, полученные с использованием пробитфункции. Рисунок 4 иллюстрирует поле условного риска токсического поражения, построенное путем суперпозиции 1408 полей для различных вариантов развития аварийных ситуаций в зависимости от класса устойчивости атмосферы, скорости и географического направления ветра при распространении токсичного облака сероводорода [5].

D – нейтрализация

70%

C – умеренная конвекция

60%

B – конвекция A – сильная конвекция

50% 40% 30% 20% 10% 0%

1

2

3 4 Скорость ветра, м/с

5

6

Рис. 2. Многолетняя среднегодовая роза ветров для района расположения производственной площадки комплекса гидрокрекинга (а – для 8 румбов; б – для 64 румбов)

а)

б) ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

105

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Таблица 3. Результаты моделирования зон токсического поражения Параметр

Величина

1

2

Масса сероводорода, участвующего в формировании токсоволны, кг

4042

Время экспозиции для обслуживающего персонала, с

900

Скорость ветра 1 м/с Класс устойчивости атмосферы «F» (сильная инверсия) Масштабы зон токсического поражения (по летальной и пороговой токсодозам), м длина LCt50 по ветру длина LCt50 против ветра длина PCt50 по ветру длина PCt50 против ветра максимальная ширина LCt50 максимальная ширина PCt50

399 64 599 76 358 440

Масштабы зон токсического поражения (по вероятности), м: общая длина зоны 75%-ной вероятности гибели 50%-ной вероятности гибели 30%-ной вероятности гибели 10%-ной вероятности гибели 1%-ной вероятности гибели

420 463 483 533 579

Класс устойчивости атмосферы «D» (нейтральная) Масштабы зон токсического поражения (по летальной и пороговой токсодозам), м длина LCt50 по ветру длина LCt50 против ветра длина PCt50 по ветру длина PCt50 против ветра максимальная ширина LCt50 максимальная ширина PCt50

343 38 803 53 251 371

Масштабы зон токсического поражения (по вероятности), м: общая длина зоны 75%-ной вероятности гибели 50%-ной вероятности гибели 30%-ной вероятности гибели 10%-ной вероятности гибели 1%-ной вероятности гибели

324 375 422 491 605

Класс устойчивости атмосферы «B» (конвекция) Масштабы зон токсического поражения (по летальной и пороговой токсодозам), м длина LCt50 по ветру длина LCt50 против ветра длина PCt50 по ветру длина PCt50 против ветра максимальная ширина LCt50 максимальная ширина PCt50

267 37 847 40 206 369

Масштабы зон токсического поражения (по вероятности), м: общая длина зоны 75%-ной вероятности гибели 50%-ной вероятности гибели 30%-ной вероятности гибели 10%-ной вероятности гибели 1%-ной вероятности гибели

264 304 343 405 518

Класс устойчивости атмосферы «A» (сильная конвекция)

106

Масштабы зон токсического поражения (по летальной и пороговой токсодозам), м длина LCt50 по ветру длина LCt50 против ветра длина PCt50 по ветру длина PCt50 против ветра максимальная ширина LCt50 максимальная ширина PCt50

238 36 861 40 186 368

Масштабы зон токсического поражения (по вероятности), м: общая длина зоны 75%-ной вероятности гибели 50%-ной вероятности гибели 30%-ной вероятности гибели 10%-ной вероятности гибели 1%-ной вероятности гибели

234 267 307 364 463

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Анализ результатов моделирования зон токсического поражения (таблица 3, рис.

3) при аварийных выбросах сероводорода на комплексе гидрокрекинга показывает, что в случае максимальной гипотетической аварии и при наиболее неблагоприятных условиях рассеяния токсичного облака (стабильность атмосферы – инверсия, скорость ветра – 1 м/с) зона с 50%ной вероятностью смертельного токсического поражения может распространиться на расстояние до 463 м (с учетом гравитационного растекания облака тяжелого газа против ветра) и накрыть значительную часть производственной площадки рассматриваемого объекта (13 га). Следует отметить значительное влияние вертикальной устойчивости (стабильности) атмосферы и скорости ветра на масштабы зон токсического поражения. Так, при скорости ветра 6 м/с (максимальная из статистически значимых скоростей ветра) и умеренной конвекции (наиболее нестабильное состояние атмосферы при указанной скорости ветра) площадь зоны, ограниченной изолинией 50%ной вероятности гибели, снизится более чем в 18 раз и составит 0.7 га. Литература 1. Меньшиков В.В., Швыряев А.А., Захарова Т.В. Анализ риска при систематическом загрязнении атмосферного воздуха опасными химическими веществами: Учебное пособие. – М.: Изд-во Химич. ф-та МГУ, 2003. – 120 с.

2. Вредные вещества в промышленности: Справочник для химиков, инженеров и врачей. –7-е изд. – Т.3. – Л.:Химия, 1976.

3. РД 03-26-2007 «Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ».

4. Сумской С.И., Агапов А.А., Калимулин Т.Р., Шушунов В.В., Пчельников А.В. Программный комплекс для оценки последствий аварий с выбросом опасных веществ «ТОКСИ+»: свид. об офиц. рег. № 2006613941. – М.: Роспатент РФ, 2006. – (Сертификат соответствия РОСС RU.СП16.Н00031).

5. Хлуденев С.А., Лисков Р.А. Экспертный программный комплекс для оценки аварийного риска опасных производственных объектов химического профиля («FORS»): свид. об офиц. рег. № 2005612347. – М.: Роспатент РФ, 2005.

6. Горский В.Г., Моткин Г.А., Петрунин В.А., Терещенко Г.Ф., Шаталов А.А., Швецова-Шиловская Т.Н. Научнометодические аспекты анализа аварийного риска. – М.: Экономика и информатика, 2002. – 260 с.

7. Pasquill F. Atmospheric Diffusion. – New York: J. Wiley, 1974. – 429 p.

Рис. 3. Масштабы зон токсического поражения при наиболее опасном сценарии аварийной ситуации (A, B, D, F – классы устойчивости атмосферы, скорость ветра – 1 м/с)

Смертельная токсодоза Пороговая токсодоза

Вероятность поражения, %

Рис. 4. Поле условного риска токсического поражения при наиболее опасном сценарии аварийной ситуации (классы устойчивости атмосферы – A, B, D, F, скорость ветра – 1–6 м/с)

Риск смертельного поражения

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

107

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Сравнительный анализ структуры и свойств труб Анализ структуры и свойств труб, полученный электродуговым и высокочастотным методами сварки УДК: 621.721: 621.643 Леонид ВЫБОЙЩИК, кандидат технических наук, ведущий инженер ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Тольятти) Николай СОПИН, эксперт, ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Самара) Михаил КОЛОСОВСКИЙ, директор, Норильский филиал ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Норильск) Елена ЕРМОЛЬЧИК, главный инженер, Красноярский филиал ФГУП ВО «Безопасность» (г. Красноярск) Анатолий АБУЗДИН, ведущий инженер, Красноярский филиал ФГУП ВО «Безопасность» (г. Красноярск)

В статье приведен анализ структуры и свойств сварных соединений труб 219×8 мм, полученных из листовой стали 09ГСФ электродуговым и высокочастотным методами сварки. Показано, что сварные соединения, выполненные высокочастотной сваркой, обладают меньшей протяженностью и большей структурной однородностью, что обеспечивает их более высокие свойства по пластичности, хладостойкости и коррозионной стойкости в H2S-содержащих средах по сравнению с соединениями, выполненными электродуговой сваркой. Ключевые слова: коррозионная стойкость, высокочастотная сварка, остаточные напряжения, углеродистые стали, малолегированные стали, нефтепромысловые трубы.

П

рактически весь объем сварных нефтепромысловых труб производится двумя способами сварки: автоматической электродуговой сваркой (ЭДС) под слоем флюса и высокочастотной сваркой (ВЧС). Часто метод сварки определяется наличием определенного оборудования без учета получаемых механических и коррозионных свойств сварных соединений (СС). Высокая агрессивность нефтедобываемых сред определяет необходимость повышенного уровня требований к стойкости СС к коррозионно-механическому разрушению. Необходимо определять структурные особенности, хладостойкость и сопротивление разрушению в водородосодержащих средах сварных соединений ЭДС и ВЧС. Исследования проводились на трубах 2198 мм, изготовленных из листовой

108

стали 09ГСФ методом ЭДС (ОАО «Челябинский трубный завод» (ЧТЗ) и ОАО «Выксунский металлургический завод» (ВМЗ) и методом ВЧС (ОАО «Выксунский металлургический завод»). ЭДС проводили по обычной технологии без дополнительного легирования сварного шва. Структуры сварных соединений труб из стали 09ГСФ, полученных ЭДС и ВЧС термической обработки, приведены на рисунках 1, 2. При электродуговой сварке (рис. 1) характерна большая протяженность области наплавленного металла (а) до 2 мм и области термического влияния до 4 мм в каждую из сторон. Наплавленный металл имеет структуру бейнитного типа с островками ферритных зерен. В области термического влияния можно выделить следующие структурные зоны: зона сплавления

Рис. 1. Микроструктура сварного соединения ЭДС труб из стали 09ГСФ, производство ЧТЗ. Общий вид и зоны термического влияния: а – наплавленный металл; б – зона сплавления; в – зона крупного зерна; г – зона мелкого зерна.

а. 1000

б. 400

в. 1000

г. 1000

(б), зона крупных зерен (в) и зона мелких зерен (г). На границе зоны сплавления преобладают ферритные зерна, что обусловлено обезуглероживанием при высоких температурах. Вся область термического влияния представлена ферритно-перлитной структурой с плавным уменьшением размера зерна и переходом к основному металлу. Принципиальных различий структуры сварного соединения ЭДС для труб производства Челябинского и Выксунского заводов не наблюдается. Вид макро- и микроструктуры сварного соединения ВЧС без термической обработки представлен на рисунке 2. Можно выделить несколько структурных зон в области сварного соединения: линия сплавления, зона крупнозернистой структуры, переходная зона и зона мелкого зерна. Линия сплавления име-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 2. Микроструктура сварного соединения ВЧС труб из стали 09ГСФ (х1000), без термообработки: а – зона сплавления; б – переходная зона; в – зона крупных зерен; г – зона мелких зерен

а

б

в

г

Рис. 3. Микроструктура сварного соединения ВЧС труб из стали 09ГСФ, после отпуска (х1000): а – зона сплавления; б – переходная зона; в – зона крупных зерен; г – зона мелких зерен

а

б

ператур 900–920 °С. Однако нормализация приводит к формированию полосчатой ферритно-перлитной структуры по всему сечению сварного соединения и основного металла. Наличие в сварном соединении характерной зоны с мартенситной структурой, примыкающей к линии сплавления, привело к решению о возможности использования высокотемпературного отпуска [1] для улучшения структуры околошовной зоны и сохранения в основном металле структуры, полученной контролируемой прокаткой. Был [2] использован отпуск от температур 700 °С для труб, полученных методом ВЧС. Отпуск можно проводить как объемный при нагреве в печи, так и локальный при нагреве только зоны сварного соединения плоским индуктором ТВЧ, что значительно снижает стоимость и упрощает процесс. Микроструктура основных зон сварного соединения приведена на рисунке 3. Структурные зоны представляют линию сплавления (а), переходную зону (б), зону крупных (в) и мелких (г) кристаллов, имеют ферритно-перлитной структуру. Результаты сравнительных механических и коррозионных испытаний труб из стали 09ГСФ, сваренных ТВЧ и электродуговой сваркой под слоем флюса, приведены в таблицах 1–2. В таблице 1 приведено и значение степени потери пластичности. Этот показатель дает представление о деграда-

δ0 – δ · 100% δ0

где δ0 и δ – относительное удлинение до и после испытаний на СКРН. Выводы: 1. Сварные соединения ВЧС по сравнению с ЭДС имеют более высокие механические свойства и коррозионную стойкость: по пластичности от 1,4 до 3 раз, по хладостойкости (ударной вязкости) в 1,5–3 раза и меньшую (в 2–3 раза) степень потери пластичности после выдержки в Н2S-содержащей среде.

2. Резкие отличия свойств являются прямым следствием меньшей протяженности областей структурной неоднородности сварных соединений ВЧС по сравнению с ЭДС и большей однородности строения сварных соединений ВЧС, особенно после отпуска. Литература 1. Выбойщик Л.М. Обеспечение прочностных и коррозионных свойств сварных соединений нефтепромысловых труб на уровне свариваемого металла: Дисс. канд. техн. наук / Л.М. Выбойщик – Тула, 2009. – 172 с.

2. Лившиц Л.С. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений / Л.С. Лившиц, А.Н. Хакимов – М.: Машиностроение, 1989. – 335 с.

Механические свойства продольных образцов*

ВЧС

г ЭДС

ет ферритно-перлитную структуру. Зона, прилегающая к линии сплавления, – смешанную мартенсито-бейнитную структуру. Мартенсито-бейнитная зона переходит в зону относительно крупного ферритно-перлитного зерна. Далее зерно измельчается и переходит к основному металлу. Наличие в сварном соединении неравновесной (мартенситной) структуры при ЭДС требует применения термической обработки для приближения механических и коррозионных свойств сварного соединения к свариваемому металлу. Как правило, в сварочном производстве используется нормализация тем-

ζ=

Таблица 1. Механические свойства основного металла и сварных соединений труб из стали 09ГСФ, выполненных ЭДС и ВЧС Способ сварки

в

ции металла при воздействии H2S, содержащей среды и напряжений (испытание на СКРН), и рассчитывается по формуле:

Meсто вырезки

Выдержка в Н2S

без выдержки

σв,

МПа

σт,

МПа

δ0, %

Осн. мет.

566

519

Св. соед.

583

523

Осн. мет.

573

Св. соед.

579

σв,

ζ=

δ0 – δ δ0

МПа

σт,

МПа

δ,

27,1

483

425

25,8

50

24,4

592

567

17,2

30

493

26,6

585

488

18,3

51

496

18,0

532

502

5,3

70

,%

%

* Средние значения выборки из пяти образцов

Таблица 2. Стойкость основного металла (ОМ) и сварного соединения (СС) труб из стали 09ГСФ к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением (СКРН) по стандарту NACE ТМ 01-77 и стойкость к водородному растрескиванию (ВР) по стандарту NACE TM 02-84 Метод А Способ сварки

ВЧС ЭДС

Место вырезки

ОМ СС ОМ СС

Диаметр, мм

Длина раб. части, мм

5

25

5

25

Метод Д

σth, %

75 75 70 70

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Размеры обр., мм

Толщина раб. части, мм

100х25,4х6,35

3,81

100х25,4х6,35

3,81

ВР K1ssc МПа м1/2

CLR, %

CTR, %

43,4±5,0

о

о

-

о

о

40,7±3,1

о

о

-

о

о

109

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Крановые пути: истина где-то рядом

Обзор нормативных документов, устанавливающих требования к крановым путям Альберт КАМАЛОВ, эксперт ООО «Нефтегазстрой» (г. Нефтекамск) Василий ВЕРНИКОВ, ведущий инженер лаборатории неразрушающего контроля ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург) Станислав ВОРОБЬЕВ, генеральный директор ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург) Павел ВОРОБЬЕВ, главный инженер ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург) Айрат САБИТОВ, ведущий инженер отдела экспертиз ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург)

Изменения нормативной базы, произошедшие в 2013–2014 годы, показали, что крановые пути все еще остаются малозначительными элементами в производственном цикле грузоподъемных механизмов. Причина этого заключается в отсутствии действенных нормативно-правовых рычагов, стимулирующих владельцев ГПМ на поддержание крановых путей в исправном и безопасном для эксплуатации состоянии. В качестве обоснования в настоящей статье приведен обзор нормативно-правовой документации, регламентирующей требования к техническому состоянию крановых путей.

Б

удут рассмотрены документы, введенные в действие в период с 1997 до 2014 года (от принятия Госдумой 20 июня 1997 года Федерального закона о промышленной безопасности опасных производственных объектов № 116-ФЗ до реформ системы промышленной безопасности 2012–2014 годов).

1997 год. Была введена в действие первая часть руководящего нормативного документа Госгортехнадзора РФ по вопросам надзора за безопасной эксплуатацией грузоподъемных машин всех типов, передвигающихся по крановым путям. Документ получил шифр РД 10-13897 и название «Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных машин». Методические указания были направлены на регламентирование деятельности специализированных организаций, проводящих обследования крановых путей, а также для специалистов и ИТР, осуществляющих приемосдаточные работы, эксплуатацию, монтаж, ремонт, надзор за крановыми путями. Документ состоит в Перечне нормативно-правовых актов и нормативных документов, относящихся к сфере деятельности ФСЭТАН П-01-01-2014, используется в основном спе-

110

циализированными организациями, выполняющими комплексное обследование крановых путей, и не может быть использован владельцами крановых путей для определения требований к эксплуатации и обслуживанию. При этом данный РД должен был состоять из двух частей. Часть первая – «Общие положения. Методические указания» была введена в действие. Однако вторая часть, «Методика обследования крановых путей», так и не была опубликована. В 1999 году АОЗТ «ЦНИИОМТП» и Технический комитет по стандартизации (ТК 376) разработали и согласовали с Госгортехнадзором России ГОСТ Р 51248-99 «Пути наземные рельсовые крановые. Общие технические требования». Требования данного государственного стандарта в большей части документа являются обязательными для исполнения и распространяются на наземные рельсовые пути, предназначенные для передвижения башенных и козловых кранов. ГОСТ содержит сведения об устройстве путей, а также регламентирует условия проведения периодических проверок, к которым относятся комплексные обсле-

дования, проводимые один раз в три года специализированными организациями. Стоит отметить, что в данном стандарте использованы ссылки на действующие в то время Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-14-92. В частности, пункты 4.8, 4.9 стандарта устанавливают оформление акта сдачи-приемки пути по форме, составленной в соответствии с приложением 8 ПБ 10-14. В действующих сегодня ФНП по подъемным сооружениям форма этого акта отсутствует, а значит, ссылка в ГОСТе неактуальна, и в случае принятия в эксплуатацию вновь смонтированного пути это может стать причиной разногласий сторон.

8 августа 1995 года были утверждены постановлением Госгортехнадзора России № 41 РД 10-117-95 «Требования к устройству и безопасной эксплуатации рельсовых путей козловых кранов». В этом документе (разработанном впервые) был регламентирован порядок и нормы проектирования, устройства и эксплуатации рельсовых путей козловых кранов. «Требования» содержали подробные сведения об основных параметрах и размерах путей, технических требованиях, видах испытаний, методах контроля, указаниях по эксплуатации. Основной текст документа дополняли приложения. РД 10-11795 был включен в Перечень нормативноправовых актов и нормативных документов, относящихся к сфере деятельности ФСЭТАН, однако в 2014 году этот документ утратил свою силу. Также в 1999 году АОЗТ «ЦНИИОМТП» при согласовании с Госгортехнадзором России выпустил руководящий документ, распространяющийся на рельсовые пути башенных кранов и крановлесопогрузчиков с нагрузкой от колеса на рельс до 325 кН и устанавливающий требования к их конструкции, устройству и безопасной эксплуатации. Требования РД 22-28-35-99 «Конструкция, устройство и безопасная эксплуатация рельсовых путей башенных кранов» были предназначены для работников проектных, стро-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ительных и эксплуатирующих рельсовые пути организаций. Но при этом документ носит рекомендательный характер, а значит, за неиспользование требований данного документа ответственность не предусмотрена. В 2000 году были введены в действие ПБ 10-382-00 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов». В «Правилах» восьмой раздел устанавливал требования к крановым путям и состоял из тринадцати пунктов и двух приложений с указанием предельных величин отклонений и критериев браковки крановых путей. Тринадцать лет данные «Правила…» использовались организациями, осуществляющими деятельность в области промышленной безопасности. Однако при введении в действие ФНП по подъемным сооружениям ПБ 10-382-00 утратили силу. В 2002 году был введен в действие свод правил по проектированию и строительству СП 12-103-2002 «Пути наземные рельсовые крановые. Проектирование, устройство и эксплуатация». Он был рабочей группой Технического комитета по стандартизации (ТК 376), в который входили ЗАО «ЦНИИОМТП», а также ОАО «ВНИИПТмаш», ФГУП «СКТБ башенного краностроения», НОУ НППФ «Истек». Документ был согласован ГГТН России, одобрен и рекомендован к применению в качестве нормативного документа Системы нормативных документов в строительстве постановлением Госстроя России. Данный документ был разработан для уточнения требований ГОСТ Р 5124899 и ПБ 10-382-00. Кроме описания конструкций крановых путей, в документе были приведены технические решения, направленные на повышение безопасности эксплуатации башенных кранов. Документ распространяется на башенные и стреловые краны на рельсовом ходовом устройстве. Кроме общепринятых разделов (конструкция, проектирование), в нормативном документе приведены регламентирующие процедуры контроля над состоянием путей (методы контроля, требования к средствам измерения, приемосдаточные работы, технический регламент надзора на предприятии). Приложения содержат большое количество иллюстративного материала, схем и таблиц, приведены рекомендуемые формы документов (акты, паспорта), имеются примеры расчетов и методики геодезического контроля и измерений. При этом данный документ не входит в Перечень нормативных документов, относящихся к сфере деятельности ФСЭТАН П-01-01-2014, и носит рекомендательный характер (то есть от-

Рис. 1. Отсутствие упругого элемента на тупиковом упоре

Рис. 2. Износ головки рельса

ветственности за неиспользование этого СП не предусмотрено). Также до 2005 года не было отдельного нормативного документа, регламентирующего требования к крановым путям мостовых кранов. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

В 2005 году были введены в действие Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей (РД 50:48:0075.01.05), Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации надземных крановых путей (РД

111

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 3. Непроектное исполнение тупикового упора и его деформация

Рис. 4. Закрепление электрических кабелей к страховочному канату

50:48:0075.03.05) и РД 50:48:0075.02.05 «Тупиковые упоры. Рекомендации к проектированию, изготовлению и эксплуатации». Документы разрабатывались под руководством ЗАО «Научно-производственный центр «Путь К» и представляют собой сборники, включающие в себя исчерпывающий объем информации, связанной с проектированием, изготовлением, устройством (монтажом), эксплуатацией, надзором, контролем качества и обследованием, эксплуатацией зданий и сооружений с крановыми нагрузками. Каждый этап жизненного цикла крановых путей рассмотрен в соответствующих разделах. Например, раздел 8 «Рекомендации по технике безопасности» по наземным путям состоит из общих положений, рекомендаций по технике безопасности до начала работ, во время работ, по окончании работ, а также рекоменда-

112

ций по ТБ при обследовании крановых путей (38 пунктов на 5 страницах). В РД для надземных крановых путей приведены критерии оценки технического состояния зданий и сооружений, сгруппированные по 5 категориям (от исправного до аварийного состояния железобетонных элементов и конструкций). При этом приведены конкретные параметры, по которым можно отнести конструкции к той или иной категории. Также в «Рекомендациях» собраны данные государственных стандартов по элементам крановых путей, а в Приложениях приведены схемы конструкций и элементов крановых путей, сопровождаются подробными таблицами с их основными характеристиками. Однако и РД 50:48:0075.01.05, и РД 50:48:0075.03.05 не являются обязательными к применению. Данные Рекомен-

дации не утверждены Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору, а только согласованы с ФСЭТАН и могут использоваться в качестве рекомендательного документа, что подтверждает письмо № 09-03/896 от 06.05.2005 г. Это означает, что они не имеют статуса официальных документов, исполнение которых обязательно, и эксперты при обследовании крановых путей могут использовать данные рекомендательные документы только по согласованию с заказчиком. В результате к 2015 году большинство документов, разработанных применительно к крановым путям, утратили силу или неактуальны, а оставшаяся часть носит рекомендательный характер, что дает возможность недобросовестным владельцам крановых путем избегать их применения. На приведенных фотографиях представлены дефекты, свидетельствующие о продолжительном отсутствии технического обслуживания крановых путей. При этом данные дефекты были зарегистрированы только после проведения комплексного обследования. Отсутствие требований в нормативных документах снижает эффективность комплексных обследований и способствует ослаблению контроля над состоянием крановых путей со стороны владельцев. К примеру, встречаются нарушения, которые не подпадают под критерии браковки, указанные в Приложении №3 к ФНП по подъемным сооружениям, но, тем не менее, способные поставить под угрозу безопасность людей, проводящих работу на путях. Например, на одном из предприятий владелец присоединил два находящихся под напряжением электрических кабеля к страховочному канату, закрепленному на стене вдоль неогражденной проходной галереи кранового пути мостового крана (фото 4). В ходе проведения разъяснительной беседы выяснилось, что владелец имеет представление об опасности поражения электрическим током в случае контакта работника с поврежденной изоляцией электрического провода, однако считает возможным такое техническое решение ввиду отсутствия соответствующих запретов в нормативных документах. При этом по всем остальным параметрам эти крановые пути не превышали норм браковки, приведенных в приложениях № 3, 8 к Федеральным нормам и правилам по подъемным сооружениям и, таким образом, формально соответствовали требованиям основного документа, регулирующего вопросы безопасности, в том числе крановых путей.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Владельцам подъемных сооружений Новый статус «Руководства по эксплуатации» Альберт КАМАЛОВ, эксперт ООО «Нефтегазстрой» Василий ВЕРНИКОВ, ведущий инженер лаборатории неразрушающего контроля ООО «УИДЦ» Павел ВОРОБЬЕВ, главный инженер ООО «УИДЦ» Айрат САБИТОВ, ведущий инженер отдела экспертиз ООО «УИДЦ» Николай СТЮХИН, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «УИДЦ»

В ходе общения с владельцами грузоподъемной техники при проведении экспертизы промышленной безопасности приходится сталкиваться с ошибочным пониманием целей нормотворческой деятельности, проводимой Ростехнадзором в последние годы.

Т

ак, отсутствие в Федеральных нормах и правилах по подъемным сооружениям (утвержденных приказом РТН от 12 ноября 2013 года № 533) раздела «Проектирование» вызвало замешательство у ИТР по надзору, «исправников» и «безопасников», использовавших много лет прежние Правила устройства и безопасной эксплуатации кранов и другой подъемной техники. Сработал выработанный годами алгоритм работ, составленных с учетом требований, отраженных в разделе «Проектирование». Убеленные сединами механики, привыкшие опираться в своей многолетней работе на четко регламентированные Правила, стали утверждать, что с введением новых ФНП по ПС у них словно почву из-под ног выбили. Еще одна категория владельцев ГПМ восприняла проводимые реформы дву­ смысленно. Так, узнав о том, что подъемные сооружения, отнесенные в четвертый класс опасности, перестали подвергаться плановым инспекторским проверкам, они сделали скоропалительный вывод, что для владельцев подъемных сооружений объявлена «безнадзорная вольница». В результате неверная трактовка федерального закона наложила свой отпечаток на их отношение к вопросам безопасности при эксплуатации подъемной техники. Справедливости ради надо отметить, что преобладающее большинство владельцев ГПМ вполне адекватно восприняли законодательные реформы и готовы

следовать новым правилам игры. Однако имеющиеся неясности в понимании происходящего мешают составить из разрозненных пазлов целостную картину. «Стоило ли ломать устоявшуюся систему и для чего нужна столь кардинальная реформа?» – как правило, этот вопрос задается в первую очередь. Итак, начнем по порядку. Постановлением Правительства РФ от 15 апреля 2014 года № 300 была утверждена государственная программа Российской Федерации «Защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, обеспечение пожарной безопасности и безопасности людей на водных объектах». В состав Программы вошли 3 подпрограммы и 6 федеральных целевых программ. Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (ФСЭТАН) стала соисполнителем Программы и ответственным исполнителем подпрограммы № 3 «Развитие системы обеспечения промышленной безопасности» (далее – Подпрограмма). При реализации Подпрограммы определены два основных направления государственной политики. Первое – это повышение уровня защиты жизненно важных интересов личности, общества и государства от аварий на поднадзорных ФСЭТАН объектах и их последствий. Второе направление – устранение избыточных административных барьеров при осуществлении инвестиционной и производственной деятельности на опасных объектах и объектах использования ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

атомной энергии, а проще говоря, создание для промышленников и предпринимателей России атмосферы комфортного развития их бизнеса. Это направление сформировалось в результате диалога промышленников, предпринимателей и руководителей надзорных органов на уровне Правительства РФ. Со стороны бизнес-сообщества долгое время звучали жалобы на излишнее вмешательство надзорных органов в производственные процессы их предприятий, «устаревшие» требования к техническим устройствам на фоне их стремительного развития, бюрократические формальности, тормозящие бизнес-процессы. Эти и ряд других факторов, по мнению предпринимателей, затрудняли прогрессивное развитие промышленности. Решено, что Подпрограмма реализуется в 2 этапа. Первый этап стартовал в 2013 году и заканчивается в текущем году. Впереди – второй этап. На его реализацию выделяется четыре года – с 2016 по 2020. Подпрограмма содержит семь задач: 1) совершенствование государственного регулирования обеспечения безопасности поднадзорных Ростехнадзору объектов; 2) осуществление контроля на поднадзорных Ростехнадзору объектах за соблюдением требований законодательства Российской Федерации в сфере промышленной безопасности; 3) создание системы прогнозирования, выявления, анализа, оценки риска аварий на опасных объектах, надежности систем обеспечения технологической безопасности, последствий возможных аварий, управления рисками; 4) актуализация требований безопасности, предъявляемых к поднадзорным Ростехнадзору объектам; 5) стимулирование внедрения систем управления технологической безопасностью в организациях, эксплуатирующих опасные объекты; 6) повышение уровня квалификации работников организаций, эксплуатирующих опасные объекты; 7) совершенствование организации деятельности системы Ростехнадзора, повышение эффективности управленческих про-

113

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Схема № 1

ПБ 10-382-00 Краны грузоподъемные всех типов

ПБ 10-611-03 Подъемники, вышки

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» № 533 от 12.11.2013 г. цессов в системе Ростехнадзора, прозрачности деятельности Ростехнадзора. Условлено, что для достижения целей Подпрограммы должны выбираться такие механизмы обеспечения безопасности поднадзорных ФСЭТАН объектов, которые бы не предусматривали чрезмерную нагрузку на бизнес – должен быть соблюден баланс интересов граждан, общества и бизнеса, а также обеспечена эффективность расходования ограниченного национального ресурса. А теперь, внимание, информация, которая позволит владельцам ОПО лучше понять суть происходящей реформы. Итак, результаты, ожидаемые в ходе реализации основных мероприятий Подпрограммы: ■ будет получена полная, объективная оперативная и систематизированная информация о состоянии и проблемах государственного регулирования в области обеспечения технологической безопасности, о складывающейся правоприменительной практике, а также будут сформулированы выводы и предложения о прогрессивном зарубежном опыте, который может быть использован в Российской Федерации в целях оптимизации системы государственного регулирования, концептуальные и детальные предложения по направлениям развития системы; ■ осуществлено нормативное правовое регулирование, отвечающее современным потребностям развития общества и экономики – законодательство в сфере обеспечения технологической безо­ пасности, безопасности при использовании атомной энергии будет гармонизировано с Европейским союзом; ■ сократится общее число поднадзорных Ростехнадзору объектов; ■ исчезнут дублирующие и избыточ-

114

ПБ 10-257-98 Краны-манипуляторы

ПБ 10-157-97 Краны-трубоукладчики

Руководство (инструкция) по эксплуатации конкретного подъемного сооружения

ные способы государственного регулирования обеспечения технологической безопасности, безопасности при использовании атомной энергии; ■ начнет действовать внедренная на практике оптимизированная система государственного регулирования в области обеспечения технологический безопасности, безопасности при использовании атомной энергии; ■ повысится эффективность государственного регулирования, внутренних процессов, снизятся издержки Ростехнадзора на обеспечение технологической безопасности, безопасности при использовании атомной энергии; ■ будет разработан и реализован план нормотворческой деятельности в соответствии с выделенными тенденциями государственного регулирования в сфере компетенции Ростехнадзора; ■ завершится актуализация нормативнотехнической документации, не содержащей избыточных, дублирующих, нечетких требований безопасности; ■ начнет функционировать комплексная система прогнозирования, выявления, анализа, оценки риска аварий на опасных объектах, надежности систем обеспечения технологической безопасности, последствий возможных аварий, управления рисками; ■ сформируется единое информационное пространство системы Ростехнадзора, будет создана комплексная система информатизации и автоматизации деятельности Ростехнадзора и модернизирована информационно-коммуникационная инфраструктура территориальных органов; ■ начнет действовать постоянный надзор за состоянием безопасности на опасных производственных объектах чрезвычайно высокой опасности;

■ будут актуализированы требования к подготовке и проверке знаний (аттестации) сотрудников предприятий, непосредственно эксплуатирующих и обслуживающих опасные объекты, а также к руководителям, специалистам и служащим, участвующим в управлении эксплуатацией опасных объектов; ■ заработает современная система подготовки и переподготовки специалистов, занятых в эксплуатации опасных объектов, характеризующаяся отсутствием административных барьеров; ■ завершится осуществление технологического и федерального государственного надзора в области использования атомной энергии; ■ будут реализованы все мероприятия, предусмотренные программами международного сотрудничества; ■ позиция Российской Федерации будет представлена и станет учитываться при принятии решений в рамках деятельности международных организаций и двухсторонних соглашений; ■ граждане получат возможность получать полную, объективную оперативную и систематизированную информацию о ходе оптимизации системы государственного регулирования в области технологической безопасности, реализации мероприятий Подпрограммы, достижения запланированных показателей Программы, качестве предоставления государственных услуг. Итак, задачи определены, реформа идет полным ходом, российское промышленное производство постепенно обретает новый облик. Облик динамично развивающегося, прогрессирующего, конкурентоспособного на мировом рынке производства. Без административных препонов и бюрократических тормозов. Решено, что контролирующая и разрешительная деятельность Ростехнадзора будет осуществляться ровно в той степени, которая необходима для обеспечения безопасности на опасных производственных объектах. В ходе реформы планируется устранить избыточное присутствие и вмешательство органов надзора в производственные процессы предприятий, ликвидировать многие дублирующие друг друга мероприятия. Естественно, действие государственной программы оказало влияние и на нормотворческую деятельность Ростехнадзора применительно к подъемным сооружениям. За последние три года переработан значительный объем нормативных документов по промышленной безо­ пасности. Целый ряд нормативов в ходе реформы утратил силу. К сожалению, в одной статье невозможно рассмотреть все

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

нововведения, коснувшиеся «подъемщиков», однако на некоторых моментах мы заострим внимание.

1. Кардинально переформатированы «Правила безопасности ОПО, на которых используются подъемные сооружения» Для владельцев грузоподъемных механизмов основным регулятором деятельности стали Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения». Документ прошел регистрацию в Министерстве юстиции РФ 31 декабря 2013 года № 30992. С введением ФНП по подъемным сооружениям утратили свою силу сразу четыре очень важных нормативных документа (см. схему № 1): ПБ 10382-00 (грузоподъемные краны), ПБ 10611-03 (подъемники (вышки)), ПБ 10-25798 (краны-манипуляторы), ПБ 10-157-97 (краны-трубоукладчики). Прежние Правила устанавливали жесткие требования к проектированию, устройству, изготовлению, реконструкции, ремонту, монтажу, установке и эксплуатации грузоподъемных кранов, их узлов и механизмов, приборов безопасности и т.д. «Прокрустово ложе» требований к проектированию грузоподъемной техники в определенной степени препятствовало развитию грузоподъемных механизмов, ограничивая производителей ГПМ в возможности выпускать образцы техники с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Порой возникала парадоксальная ситуация, когда кран российского производства, отвечающий всем требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», по целому ряду технических параметров уступал своему зарубежному аналогу, который при этом не соответствовал в полном объеме требованиям к проектированию, прописанным в ПБ 10-382-00.

Новые ФНП по подъемным сооружениям составлены совершенно в другом формате, не содержат требований к конструктивному исполнению, а направлены на регулирование деятельности в области промбезопасности на ОПО с использованием ПС, в том числе к работникам. Вместе с тем устанавливают требования к безопасности технологических процессов на этих ОПО, в том числе к порядку действий в случае аварии или инцидента на ОПО. Таким образом, новые ФНП по ПС в техническом плане не препятствуют российским промышленникам производить грузоподъемную технику, по характеристикам не уступающую мировым лидерам краностроения.

2. Руководство по эксплуатации ПС приобретает особый статус А как же теперь работать «эксплуатационникам» и специалистам, осуществляющим наладку, ремонт, диагностику и экспертизу подъемных сооружений? Только без паники! Теперь практически на все вопросы устройства, монтажа и наладки, эксплуатации и ремонта, реконструкции, модернизации и утилизации подъемных сооружений ответ следует искать в документе, долгое время остававшемся в тени – Руководстве (инструкции) по эксплуатации ПС. Об этом нам постоянно напоминают новые Федеральные нормы и правила по подъемным сооружениям. В тексте ФНП приведено более 40 ссылок на данное Руководство. Отныне владельцу ГПМ на протяжении всего жизненного цикла грузоподъемной машины следует обращаться к рекомендациям завода-изготовителя ГПМ, изложенным в Руководстве по эксплуатации ПС (схема № 2). Заводское Руководство по эксплуатации (РЭ) отныне станет настольным документом для механика и специалиста отдела промбезопасности, снабженца запчастями и ремонтного персонала. При проведении экспертиз промышлен-

ной безопасности отправной точкой для экспертов также станут данные, указанные в РЭ для конкретного ГПМ. Повышение статуса этого эксплуатационного документа подталкивают, в свою очередь, производителей ГПМ серьезнее относиться к составлению РЭ. Руководство по эксплуатации должно содержать в себе все разделы, ссылки на которые даются в ФПН по ПС, и быть самодостаточным эксплуатационным документом. Как следует из вводной части любого Руководства, завод-изготовитель гарантирует заявленные качества грузоподъемной техники при правильной ее эксплуатации. А это, в свою очередь, требует от владельцев ГПМ наладить систему обслуживания подъемной техники в соответствии с рекомендациями заводаизготовителя, изложенными в Руководстве (инструкции) по эксплуатации.

3. «Безнадзорщина» не предусмотрена Грузоподъемные механизмы отнесены к IV классу опасности – к так называемым ОПО низкой опасности (Приложение 2 п. 6 Федерального закона № 116ФЗ). В отношении объектов IV класса опасности плановые проверки инспекторами РТН не проводятся (ст. 16 п. 5.2 Федерального закона №116-ФЗ). Некоторые владельцы неверно истолковали положения Федерального закона. Не надо забывать, что отсутствие плановых инспекторских проверок не означает, что с владельцев ГПМ снята ответственность за нарушения законодательства в области промышленной безопасности. Так, в статье 9 Федерального закона перечислены 26 пунктов, которые обязаны исполнять все организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты, невзирая на классы опасности. А нарушители будут нести ответственность в соответствии с законодательством РФ, о чем напоминает статья 17 Федерального закона о промышленной безопасности.

Схема № 2. Круг вопросов, отраженных в руководстве (инструкции) по эксплуатации ПС Особенности использования ПС по назначению Общие требования Монтаж, демонтаж, наладка ПС к транспортировке и хранению ПС

Ремонт, реконструкция, модернизация ПС

Нормы браковки

Порядок действий в случае аварии или инцидента с ПС

Общие требования к утилизации (ликвидации) ПС

Оценка работоспособности механизмов и т.д. при техническом освидетельствовании ПС ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

115

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Кроме того, помимо плановых инспекторских проверок вышеуказанным федеральным законом предусмотрено проведение внеплановых проверок. Причем одним из оснований для проведения внеплановой проверки может стать поступление в Ростехнадзор обращения или заявления от граждан, в том числе от индивидуальных предпринимателей и юридических лиц, а также информации от органов государственной власти, органов местного самоуправления, либо из средств массовой информации о фактах нарушений обязательных требований, о несоответствии обязательным требованиям технических устройств, если такие нарушения создают угрозу причинения вреда жизни, здоровью людей, животных, растениям, окружающей среде, имуществу физических и юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, угрозу возникновения аварий или чрезвычайных ситуаций техногенного характера (статья 16 п. 7 «б» Федерального закона № 116-ФЗ). Таким образом, инспектор РТН имеет предусмотренное законом основание прийти с проверкой на предприятие, эксплуатирующее грузоподъемную технику, причем без предварительного на то уведомления юридического лица или индивидуального предпринимателя (статья 16 п. 9 Федерального закона № 116-ФЗ). Судя по последним информационным сообщениям, публикуемым на официальном сайте Ростехнадзора,

116

внеплановые выездные проверки – далеко не редкость. А это значит, что владельцам подъемных сооружений нужно быть всегда начеку. В статье мы попытались рассмотреть лишь некоторые фрагменты колоссальной по своим масштабам реформы в сфере промышленной безопасности. Законо­ творческая деятельность Ростехнадзора продолжается. В 2015 году продолжается корректировка существующих и разработка новых нормативных документов. В нынешнем году Ростехнадзор выступил с инициативой проекта дистанционного надзора на опасных нефтегазовых объектах с применением современных средств информационно-коммуникационных технологий. Этот масштабный проект обеспечит непрерывный процесс надзора за удаленными опасными производственными объектами, расположенными в регионах Крайнего Севера, Дальнего Востока. При этом до абсолютного минимума снижается присутствие инспектора на предприятии, что, ко всему прочему, снижает коррупционную составляющую. Планируется, что информационная система мониторинга промбезопасности будет состоять из нескольких блоков (документарный, контрольно-технологический, контрольно-визуальный) и в большей части будет иметь характер дистанционной работы. Для онлайн-мониторинга в режиме реального времени будут задействованы возможности сети Интернет и космической системы ГЛОНАСС.

Экспертные организации постоянно «держат руку на пульсе» и поэтому одними из первых бывают информированы обо всех изменениях законодательства в сфере промбезопасности. Тесное сотрудничество владельцев грузоподъемной техники с экспертами поможет быстро сориентироваться в процессах реформирования, привести систему надзора на предприятии в соответствие с последними требованиями ФСЭТАН, что в конечном итоге будет способствовать основной цели проводимых преобразований – создание условий для развития производства, полностью безопасного для людей и окружающей среды. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 13 июля 2015 года) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 12 ноября 2013 года № 533.

3. Доклад о результатах и основных направлениях деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору на 2015– 2017 годы. Москва, 2015 г.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Плавильный участок в литейном цехе и безопасность труда УДК 621.745 Виктор ЕГОРЫЧЕВ, ведущий специалист ООО «Экспертный центр» (г. Нижний Новгород) Сергей ШУТОВ, начальник отдела ООО «Экспертный центр» (г. Нижний Новгород) Виталий ТЯЖЕЛОВ, главный инженер ООО «Экспертный центр» (г. Нижний Новгород)

В статье кратко изложены общие сведения о составе и работе плавильного отделения в литейном цехе и безопасности труда. Ключевые слова: шихта, футеровочные материалы, плавильный агрегат, плавка, модифицирование, металлозавалка, жидкий металл, литейные сплавы, отливка, безопасность труда, литейный ковш.

В

России на предприятиях более 1 200 литейных цехов и производств. Литейные цеха являются наиболее энергоемкими по потреблению топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Они потребляют от 20 до 40% ТЭР предприятий. Энергоемкость литья в РФ в 2–3 раза выше ведущих стран (Японии, Германии, США и др.). Это объясняется низкой загрузкой оборудования, которая в среднем составляет 30–50%, моральным старением применяемых технологий, низкой степенью использования сырья, слабой автоматизацией технологических процессов. Парк литейного оборудования в последние 15–20 лет практически не обновляется, средняя продолжительность его эксплуатации – 28–30 лет. Резко снизился объем производства новых литейных машин и оборудования. Для снижения энергоемкости литья необходима модернизация технологий и оборудования литейных цехов. Так как модернизация технологий и оборудования литейных цехов требует больших капиталовложений, то необходима методика выбора технологий и оборудования с учетом их ресурсо- и энергоэффективности. Данная методика позволит значительно сократить сроки окупаемости модернизации. Наиболее энергоемкими в литейных цехах являются плавильные участки. Они потребляют от 50 до 70% всех ТЭР цеха. Плавильный участок в литейном цехе

относится к категории опасных производственных объектов. По классу опасности делятся на II и III классы, соответственно, если используется оборудование, рассчитанное на максимальное количество расплава, 10 000 килограммов и более, и если используется оборудование, рассчитанное на максимальное количество расплава, от 500 до 10 000 килограммов. Современное плавильное отделение имеет примерно следующий состав: 1. Склад шихты, включающий в себя пути с платформой разгрузки, недельные, суточные и другие закрома (бункеры), участок подготовки и хранения возврата. На складе шихты, как правило, также организовано хранение флюсов, футеровочных материалов и их подготовка.

2. Участок подогрева шихты, оснащенный специальными установками.

3. Участок плавки, оборудованный плавильными агрегатами.

4. Участок миксеров, оборудованный специальными печами доводки, выдержки и раздачи сплава.

5. Участок модифицирования может быть небольшим по площади и включать в себя немногочисленное оборудование и места хранения модификаторов.

6. Участок ремонта и подогрева ковшей, сводов печей и т.п.

7. Подъемно-транспортное оборудование, электрокары, стенды для перелива ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

расплава, переливные желоба и другое оборудование.

8. Пульты управления АСУП.

9. Плавильное отделение обслуживают следующие лаборатории: химическая, спектральная, металлографическая, механических испытаний.

10. Системы вентиляции и очистки отходящих газов и воды.

11. Системы уборки и переработки шлака. В качестве плавильных агрегатов в действующих литейных цехах применяются как пламенные (коксовые и газовые вагранки), так и электрические печи (дуговые, индукционные и др.). В некоторых публикациях высказывается мнение, что применение электрической энергии в процессах плавки металлов невыгодно из-за ее высокой стоимости. Однако практика стран Евросоюза, США и исследования показывают большие преимущества электрических печей перед пламенными. В первую очередь – это КПД. У пламенных печей он не превышает 20%, у электрических доходит до 95%. Электрический нагрев имеет и другие преимущества: высокая надежность и малые выбросы вредных веществ при эксплуатации; высокие удельные мощности и температуры; высокие скорости нагрева; экономия сырья вследствие сокращения потерь от угара; возможность глубокой автоматизации; высокая технологическая гибкость; возможность получения металлов высокой чистоты и ряд других. Самым перспективным направлением в литейных цехах в XXI веке является переход на плавку в индукционных печах средней частоты. Комплексный анализ технических, экономических и экологических факторов позволяет выбрать вариант плавильных установок, отвечающих требованиям как энерго-, так и ресурсосбережения. При этом основным критерием выбора является себестоимость плавки одной тонны металла. Обязательными

117

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

условиями при сопоставлении вариантов выбираемого плавильного оборудования должны быть: одинаковый химический состав выплавляемого металла; примерно одинаковая производительность; доступность в регионе выбираемых энергоносителей; одинаковое влияние на экологию. Все расчеты следует вести в удельных единицах (на тонну годного литья). Основанием для выбора типа плавильного агрегата является: объем производства, номенклатура отливок и уровень требований к ним, способ изготовления отливок, применяемый сплав и требования к нему, состав применяемой шихты, экономическая целесообразность, перспективы развития цеха. Расчет плавильных отделений следует начинать с расчета баланса металла – потребного количества жидкого металла и шихты для обеспечения годового производства отливок. Расчет плавильных агрегатов начинается с определения необходимого объема металлозавалки по отдельным маркам металла. В массовом производстве при постоянной номенклатуре расход металла определяется подетальным расчетом отливок. Вес металлозавалки слагается из веса годного литья на программу, веса металла литниковых систем, расхода металла на брак и угар, а также безвозвратных потерь. Брак отливок зависит от характера литья, рода металла, вида производства. При проектировании процент брака устанавливается по опыту работы базового цеха (2–4%). Угар и безвозвратные поте-

118

ри зависят только от рода металла и вида плавильного агрегата. В плавильном отделении в вагранках, электрических и других печах расплавляют исходные металлические (шихтовые) материалы, а затем специальными методами обработки (легированием, рафинированием, модифицированием, дегазацией и др.) приготовляют требуемый по химическому составу и свойствам расплав, предназначенный для заливки в литейные формы. В заливочном отделении литейные формы с помощью разливочных ковшей заливают расплавом. Типы плавильных печей в чугунолитейных цехах выбираются в зависимости от вида чугуна. Так, в цехах серого чугуна могут применяться вагранки коксовые, газовые или коксогазовые (с холодным или горячим дутьем), электрические индукционные, тигельные и дуговые печи. Возможно также применение дуплекс-процесса, например, коксовая (газовая) вагранка – индукционная тигельная или канальная электрическая печь, дуговая печь – индукционная печь, индукционная тигельная печь – индукционная канальная печь и т.д. В сталелитейных цехах, кроме плавильных агрегатов, предусматривают установки для специальной обработки жидкого металла, например, для вакуумирования, рафинирования, дегазации и т. п. Для выплавки стали обычно устанавливают электрические дуговые или индукционные печи. В цехах, производящих отливки ответственного назначения или с особыми

свойствами, применяют дуплекс-процесс: шихту расплавляют в основной дуговой печи, где производят обессеривание и дефосфорацию, затем жидкий металл доводят по составу и температуре в кислой индукционной или дуговой печи. Для плавки цветных сплавов применяют электрические и топливные печи, выбор их определяется температурой плавления и плотностью сплава. В настоящее время наибольшее применение находят индукционные тигельные или канальные и дуговые печи. Плавильные отделения в литейных цехах обычно размещают либо в торце здания цеха, либо в центре его, в зависимости от условий планировки цеха, его производительности и потребности в шихте. С плавильным отделением органически связаны шихтовый двор и участок огнеупорных работ (ремонта футеровки печи, подготовки ковшей, футеровки сводов и др.). Основную опасность на плавильном участке представляет жидкий металл. Пожарная опасность плавильного участка характеризуется наличием большого количества жидкого металла, а также наличием горючих отходящих газов, кабельных коммуникаций, маслоподвалов и маслотуннелей. Здесь могут происходить взрывы и выбросы жидкого металла в результате загрузки в сталеплавильные печи и конвертеры влажного металлолома и шихты. Загрузка металлолома, например, в конвертеры осуществляется одной или двумя порциями (совками), и сразу по-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

сле этого производится заливка чугуна. После заливки чугуна вся масса металлолома оказывается под жидким чугуном, в результате чего происходит интенсивное испарение влаги и выброс расплавленного металла. Выбросы жидкого металла могут происходить также и в том случае, когда в жидкий металл вводят влажные раскислители и легирующие материалы. При прогаре футеровок сталеплавильных агрегатов и фурменных аппаратов также возникает вероятность взрыва с выбросом жидкого металла при контакте расплавленного металла с влажными материалами. При проектировании сталеплавильных цехов необходимо уделять внимание взрывоопасным помещениям и необходимо соблюдать все требования по обеспечению пожарной и взрывной безопасности, предусмотренные для взрывоопасных помещений. Следует отметить, что в электросталеплавильном производстве значительную пожарную опасность представляют печные масляные трансформаторы, которые располагают вблизи печей для того, чтобы кабельная линия от низкой стороны трансформатора до головки электродержателя была короткой. При этом кабели или гибкие ленты токопроводов защищают от действия прямого теплового излучения, например, применением асбестовых щитов или даже применением водоохлаждаемых токопроводов. В качестве профилактических мероприятий в трансформаторных камерах необходимо предусматривать стационарные установки тушения пожара и автоматическую пожарную сигнализацию. Безопасность процессов металлургического производства должна быть обеспечена всеми субъектами производства, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности, принимающих участие в этих процессах, в том числе в процессах заготовки, переработки и подготовки к переплаву лома и отходов черных и цветных металлов. От химической, радиационной безопасности и взрывобезопасности вторичных металлов зависит жизнь не только работников предприятий, но и населения региона, в котором они расположены, зависит сохранность материальных ценностей и имущества, безопасность и целостность окружающей среды. К сожалению, ежегодно имеют место случаи взрывов на площадках приема и переработки металлолома, а также выбросов и аварий на плавильных агрегатах. Безопасность металлолома должна быть гарантирована и ломопоставщиком, и ломопереработчиком, и ломопотребите-

лем. Здесь документом обязательного применения становятся технические регламенты. Внесенный Правительством РФ проект Федерального закона «О специальном техническом регламенте «О безопасности процессов металлургического производства» устанавливает только минимально необходимые требования безопасности этих процессов, в число которых входят процессы подготовки лома и отходов черных и цветных металлов для переплава. Статья 12 специального технического регламента содержит общие требования к безопасности ломоперерабатывающего оборудования, требования взрывобезопасности металлолома и требования к его радиационной безопасности. Раздел 2 статьи 12 этого документа требует создания на каждом предприятии службы контроля взрывобезопасности металлолома. Этого же требуют «Правила безопасности при подготовке лома и отходов черных и цветных металлов для переплава», утвержденные Госгортехнадзором России 23 апреля 2003 года. Руководство службой контроля металлического лома на взрывобезопасность должно быть возложено на главного инженера, технического директора или на одного из заместителей руководителя предприятия, а для небольших организаций – и на их руководителей. Под руководством технического руководителя службы разрабатываются необходимые инструктивные документы, регламенты и нормы ведения технологических процессов, правил обращения со взрыво­опасными предметами, легковоспламеняющимися материалами и т. п. Оформляются также стенды с наглядной информацией, создаются организационные и технические условия для обеспечения взрывопредупреждения и защиты людей, материальных ценностей и окружающей среды от поражающих факторов взрыва. Организуется обучение контролеров лома, периодический инструктаж и допуск к работе обслуживающего персонала. На каждом объекте по приему лома и отходов металла должно быть обеспечено наличие утвержденных руководителем инструкций – это «Инструкции по контролю взрывобезопасности металлолома и порядке действий при обнаружении в нем взрывоопасных предметов» и «Инструкции о порядке проведения радиационного контроля и порядке действий при обнаружении в металлоломе источников ионизирующего излучения». Постановлениями Правительства РФ от 11 мая 2001 года № 369 и № 370 «…эти документы должны находиться на объектах ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

по приему лома и отходов черных и цветных металлов и предъявляться по требованию контролирующих органов». При проведении экспертизы промышленной безопасности плавильных агрегатов мы всегда уделяем внимание хранению и подготовке шихтовых материалов, так как часто приходится наблюдать во время завалки шихтовых материалов в печь сильные хлопки из-за влажной не просушенной шихты, а бывают случаи и выброса жидкого металла. Безопасность труда в плавильных отделениях обеспечивается правильной эксплуатацией плавильных печей и подъемно-транспортного оборудования, точным соблюдением технологических режимов шихтовки, подготовки печей к работе и плавки шихты. Нарушение этих условий может привести к серьезным авариям, взрыву и выводу из строя оборудования, стать причиной очень серьезных травм плавильщиков и работающих рядом людей. Безопасность выдачи расплава из плавильных печей достигается тщательной подготовкой и просушкой футеровки желобов плавильных печей и разливочных ковшей. Особое внимание обращают на состояние полов участков разливки и подготовку инструментов, так как ожоги рабочих чаще всего происходят искрами и брызгами расплава, образующимися при соприкосновении расплава с влагой пола, с влажным или ржавым инструментом. Основным мероприятием по предупреждению травматизма в плавильных отделениях является снабжение рабочих специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты. Для обеспечения безопасности труда рабочие плавильных отделений должны соблюдать правила по обслуживанию плавильных печей. Литература 1. Ресурсо- и энергосбережение в литейном производстве: учебник для вузов / Вагин Т.Я., Коровин В.А., Леушин И.О., Лоскутов А.Б. – Н. Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т, 2008. – 211 с.

2. Дибров И.А. Состояние и перспективы развития литейного производства в России // Электрометаллургия. – 2000. – № 6. – С. 34.

3. Грачев В.А. Выбор перспективных процессов плавки чугуна // Литейное производство. – 1996. – №5. – С. 25.

4. Мортимер Д.Х. Индукционная плавка: технологии будущего существуют сегодня // Электрометаллургия. – 2002. – № 10. – С. 35.

119

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Литейное производство и экология УДК 621.74 Виктор ЕГОРЫЧЕВ, ведущий специалист ООО «Экспертный центр» (г. Нижний Новгород) Сергей ШУТОВ, начальник отдела ООО «Экспертный центр» (г. Нижний Новгород) Виталий ТЯЖЕЛОВ, главный инженер ООО «Экспертный центр» (г. Нижний Новгород)

В статье кратко изложены общие сведения о литейном производстве, его роли в машиностроении и экологических проблемах. Ключевые слова: литейное производство, технологический процесс, литейная форма, литейные сплавы, плавка, отливка, модель, стержень, литниковая система, регенерация, формовочная и стержневая смеси, экология, экспертиза промышленной безопасности.

П

роцесс получения литых заготовок, называемый литейным производством, состоит из совокупности многих технологических операций. Так, расплавленный металл заливают во внутреннюю полость литейной формы, которая по конфигурации соответствует получаемой отливке. Литейная форма заполняется металлом через каналы, называемые литниковой системой. Заполнение формы металлом может быть свободным – под действием силы тяжести металла, или принудительным – под действием центробежных сил или внешнего давления. Металл, заполнив внутреннюю полость формы, кристаллизуется в ней и образует литую заготовку. Наружные очертания отливки образуются стенками полости формы, а внутренние отверстия, пустоты, наружные поверхности сложной конфигурации, каналы и полости в отливках образуются при помощи вставок, называемых стержнями, которые после кристаллизации отливки извлекают из нее. Стержни устанавливают внутрь литейной формы в процессе ее сборки перед заполнением металлом. Стержни и формы могут быть разовыми – изготовляемыми на основе песчаных смесей, и многократными (постоянными) – изготовляемыми из металла или огнеупорных материалов. Литое изделие может быть заготовкой, требующей механической обработки перед сборкой, или деталью, поступающей на сборку без предварительной механической обработки. Технологические процессы изготовле-

120

ния отливок характеризуются большим числом операций, при выполнении которых выделяются пыль, аэрозоли и газы. Пыль, основной составляющей которой в литейных цехах является кремнезем, образуется при приготовлении и регенерации формовочных и стержневых смесей, плавке литейных сплавов в различных плавильных агрегатах, выпуске жидкого металла из печи, внепечной обработке его и заливке в формы, на участке выбивки отливок, в процессе обрубки и очистки литья, при подготовке и транспортировке исходных сыпучих материалов. В воздушной среде литейных цехов, кроме пыли, в больших количествах находятся оксиды углерода, углекислый и сернистый газы, азот и его окислы, водород, аэрозоли, насыщенные оксидами железа и марганца, пары углеводородов и др. Источниками загрязнений являются плавильные агрегаты, печи термической обработки, сушила для форм, стержней и ковшей и т.п. Одним из критериев опасности является оценка уровня запахов. На атмосферный воздух приходится более 70% всех вредных воздействий литейного производства. При производстве 1 т отливок из стали и чугуна выделяется около 50 кг пыли, 250 кг оксидов углерода, 1,5–2 кг оксидов серы и азота и до 1,5 кг других вредных веществ (фенола, формальдегида, ароматических углеводородов, аммиака, цианидов). В водный бассейн поступает до 3 куб. м сточных вод и вывозит-

ся в отвалы до 6 т отработанных формовочных смесей. Интенсивные и опасные выделения образуются в процессе плавки металла. Выброс загрязняющих веществ, химический состав пыли и отходящих газов при этом различен и зависит от состава металлозавалки и степени ее загрязнения, а также от состояния футеровки печи, технологии плавки, выбора энергоносителей. Особо вредны выбросы при плавке сплавов цветных металлов (пары цинка, кадмия, свинца, бериллия, хлор и хлориды, водорастворимые фториды). Применение органических связующих при изготовлении стержней и форм приводит к значительному выделению токсичных газов в процессе сушки и особенно при заливке металла. В зависимости от класса связующего, в атмосферу цеха могут выделяться такие вредные вещества, как аммиак, ацетон, акролеин, фенол, формальдегид, фурфурол и т. д. При изготовлении форм и стержней с тепловой сушкой и в нагреваемой оснастке загрязнение воздушной среды токсичными компонентами возможно на всех стадиях технологического процесса: при изготовлении смесей, отверждении стержней и форм и охлаждении стержней после извлечения из оснастки. Твердые отходы литейного производства содержат до 90% отработанных формовочных и стержневых смесей, включая брак форм и стержней. Также они содержат просыпи и шлаки из отстойников пылеочистной аппаратуры и установок регенерации смесей, литейные шлаки, абразивную и галтовочную пыль, огнеупорные материалы и керамику. Количество фенолов в отвальных смесях превышает содержание других токсичных веществ. Фенолы и формальдегиды образуются в процессе термодеструкции формовочных и стержневых смесей, в которых связующим являются синтетические смолы. Эти вещества хорошо растворимы в воде, что создает опасность попадания их в водоемы при вымывании поверхностными (дождевыми) или грунтовыми водами. Сточные воды поступают, главным образом, от установок гидравлической и

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

электрогидравлической очистки отливок, гидрорегенерации отработанных смесей и мокрых пылеуловителей. Как правило, сточные воды линейного производства одновременно загрязнены не одним, а рядом вредных веществ. Вредным фактором также является нагрев воды, применяемой при плавке и заливке. Расчет газовыделений на различных переделах: ■ при плавке – умножением удельных газовыделений (в пересчете на диоксид) на массу выплавляемого металла; ■ при изготовлении форм и стержней – умножением удельных газовыделений (в пересчете на диоксид) на массу стержня (формы). За рубежом давно принято оценивать экологичность процессов заливки форм металлом и затвердевания отливки по бензолу. Было установлено, что условная токсичность на основе бензолового эквивалента, учитывающая выделения не только бензола, но и таких веществ, как СОХ, NOХ, фенола и формальдегида у стержней, полученных по Hot-box-процессу, на 40% выше, чем у стержней, полученных по Cold-box-amin-процессу. Проблема предупреждения выделения вредностей, их локализации и обезвреживания, утилизации отходов является особенно острой. Для этих целей применяется комплекс природоохранных мероприятий, включающий использование: ■ для очистки от пыли – искрогасителей, мокрых пылеуловителей, электростатических пылеуловителей, скрубберов (вагранки), тканевых фильтров (вагранки, дуговые и индукционные печи), щебеночных коллекторов (дуговые и индукционные электропечи); ■ для дожигания ваграночных газов – рекуператоры, системы очистки газов, установки низкотемпературного окисления СО; ■ для уменьшения выделения вредностей формовочных и стержневых смесей – снижение расхода связующего, окисляющие, связующие и адсорбирующие добавки; ■ для обеззараживания отвалов – устройство полигонов, биологическая рекультивация, покрытие изоляционным слоем, закрепление грунтов и т. д.; ■ для очистки сточных вод – механические, физико-химические и биологические методы очистки. Все эти мероприятия связаны со значительными затратами. Очевидно, следует, прежде всего, бороться не с последствиями поражения вредностями, а с причинами их возникновения. Процесс модернизации литейных предприятий является наиболее эффективным

методом управления металлургическими отливками, который ведет к сокращению брака в литейном деле и сказывается на экологии литейного производства. К сожалению, современные предприниматели не стремятся уделять большое внимание вопросам сохранения экологии, поэтому государство вводит различные ограничения и штрафы, которые регулируют объем выбросов от литейных предприятий в атмосферу. При проведении экспертизы промышленной безопасности плавильных агрегатов нам часто приходится сталкиваться с нарушениями в работе системы вентиляции для удаления вредных газов, образующихся при расплавлении шихтовых материалов. Помимо неисправностей по механической или электрической части, встречаются случаи нарушения технологии ведения плавки – после завалки шихты плавильщик не закрывает печь крышкой, потому что через некоторое время нужно снова проводить завалку и постоянно снимать и ставить крышку просто не хочется, пусть лучше дым идет в цех. Надо сказать, что природоохранное законодательство в России развивается крайне медленно. Еще в 1991 году был принят «Закон об охране окружающей природной среды», суть которого во введении платы за загрязнения и штрафов за превышение нормативов. Имелось в виду стимулирование природоохранных технологий и нормализация экологической обстановки. С предприятий предусматривалось брать плату за использование природных ресурсов или штраф за превышение экологических нормативов в размере, превышающем затраты на предотвращение вредных выбросов. Если предприятие внедряет экологически чистую технологию, то штраф с него не взимается, а плата за природные ресурсы существенно уменьшается. Плата за основные производственные фонды, используемые в природоохранной деятельности, не производится. Острота экологических санкций заключается в том, что штраф взимается из прибыли. Он является некоторой усредненной величиной, сумма которой может быть установлена с учетом местных условий: либо увеличена для экологически неблагоприятных регионов, либо уменьшена для регионов, где экологическая обстановка благоприятна. Предприятиям устанавливается срок внедрения природоохранных мероприятий, по истечении которого взимаются прогрессивные отчисления из фондов предприятия. Проблема состоит в том, что реализация природоохранных мероприятий увеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

личивает стоимость продукции и снижает рентабельность производства. В настоящее время реализация этой идеи представляется вполне достижимой. В 2002 году принят Федеральный закон «Об охране окружающей среды», а также ряд других. За их соблюдением следят Министерство природных ресурсов и Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор). Документ, регулирующий порядок их выдачи, ввел в действие Ростехнадзор. Для его получения хозяйствующие субъекты должны направить в территориальные органы ведомства всего три бумаги: заявление на выдачу разрешения, утвержденные в установленном порядке нормативы ПДВ для каждого стационарного источника и установленные временно согласованные объемы выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух. Ответ организация должна получить в течение месяца. Применяемые на предприятиях экологические экспертизы являются анализом скорее документов, чем обстановки. Производимые замеры во времени и пространстве не могут дать объективной картины в постоянно меняющейся экологической обстановке. Необходим экологический мониторинг. Экологическое сознание определяет выбор вариантов технологий, строительства предприятий и использования природных ресурсов, экологическую культуру граждан. Одна из основных задач современного образования – становление экологического способа мышления, формирование экологического сознания. Литература 1. Большина Е.П. Экология металлургического производства: Курс лекций. Новотроицк: НФ НИТУ «МИСиС», 2012. – 155 с.

2. Экология литейного производства / под редакцией Болдина А.Н., Жуковского С.С., Поддубного А.Н., Яковлева А.И., Крохотина В.Л. Брянск: БГТУ, 2001.

3. Орехова А.И. Экологические проблемы литейного производства // Экология производства. 2005 г. № 1, приложение «Металлургия».

4. Болдин А.Н. Литейное производство с точки зрения экологии // Литейное производство. 2005. № 3.

5. Опыт эксплуатации АБХУ очистки вентиляционного воздуха от вредных органических веществ в литейных цехах стран СНГ // УП «Промышленные экологические системы». Минск, инф. Бюллетень № 4, апрель 2007 г., ЗАО «Металлург», Москва.

121

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности проведения ЭПБ документации на техническое перевооружение ХОПО УДК 66.013.5 С. СУХОНИН, начальник отдела ООО «Экспертный центр» (г. Нижний Новгород) А. СУВЕРКО, ведущий специалист ООО «Экспертный центр» (г. Нижний Новгород) В. ШАКИНА, ведущий специалист ООО «Экспертный центр» (г. Нижний Новгород) А. МУРАТОВ, ведущий специалист ООО «Экспертный центр» (г. Нижний Новгород)

В статье приведены определение технического перевооружения опасного производственного объекта, характеристика и требования нормативной технической документации к документации на техническое перевооружение. Даны также сведения о методическом подходе к процессу экспертизы промышленной безопасности документации на техническое перевооружение химически опасного производственного объекта (ХОПО) и сведения о новациях правового и нормативного регулирования промышленной безопасности в данной области. Ключевые слова: техническое перевооружение, класс опасности опасного производственного объекта, химически опасный объект, экспертиза промышленной безопасности, декларация о соответствии, сертификация.

Т

ехническое перевооружение опасного производственного объекта – внедрение новой технологии, приводящее к изменению технологического процесса на опасном производственном объекте, автоматизация опасного производственного объекта или его отдельных частей, модернизация или замена применяемых на опасном производственном объекте технических устройств (ст.1 ФЗ 116 абзац, введен Федеральным законом от 4 марта 2013 года № 22-ФЗ). Следует отметить, что разработка проекта на техническое перевооружение осуществляется при следующих условиях: не происходит расширение производственных площадей; не затрагиваются несущие конструкции; происходит замена старого оборудования на более совершенное (новое). Проектная документация на техническое перевооружение химических, нефтехимических, нефтегазоперерабатывающих объектов подлежит экспертизе промышленной безопасности (ЭПБ). Специфика требований к ЭПБ на опасных производственных объектах химической, нефтехимической, нефтегазопе-

122

рерабатывающей промышленности отражена в Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности (ФНиП) «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности». При проведении экспертизы промышленной безопасности документации на консервацию, ликвидацию химически опасного производственного объекта (ХОПО), документации на техническое перевооружение ХОПО в случае, если указанная документация не входит в состав проектной документации такого объекта, подлежащей экспертизе в соответствии с законодательством о градостроительной деятельности, правомерно руководствоваться ФНиП «Правила безопасности химически опасных производственных объектов». Требования взрывопожаробезопасности для ХОПО применяют в соответствии с ФНиП в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств».

Целью ЭПБ документации на техническое перевооружение химически опасного производственного объекта (ХОПО) является оценка соответствия документации требованиям промышленной безопасности. При проведении ЭПБ документации на техническое перевооружение ХОПО в первую очередь необходимо получить сведения о классе опасности данного ОПО, указанные в свидетельстве о регистрации в государственном реестре опасных производственных объектов. Для ХОПО признак опасности ОПО-2.1 Получение, использование, переработка, образование, хранение, транспортировка, уничтожение опасных веществ, предусмотренных пунктом 1 прил. 1 к 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», в количествах, указанных в прил. 2 данного закона. Класс опасности ОПО (ХОПО) зависит от количества опасных веществ, и именно класс опасности ОПО определяет основные требования к выбору проектных решений. Класс опасности объекта определяет требования к установке запорных устройств (автоматических быстродействующих запорных и (или) отсекающих устройств, установка запорных и (или) отсекающих устройств с дистанционным управлением или с ручным приводом). Требования к системам управления также определяются классом опасности опасного производственного объекта: ХОПО I и II классов опасности должны быть оснащены автоматическими и (или) автоматизированными системами управления, построенными на базе программно-технических комплексов с использованием микропроцессорной техники. Выбор системы противоаварийной защиты осуществляется в зависимости от класса опасности опасного производственного объекта. Системы ПАЗ для ХОПО I и II классов опасности должны строиться на базе контроллеров, способных функционировать по отказобезопасной структуре. В документации

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

на ХОПО, технологических регламентах на производство продукции и перечнях систем ПАЗ ХОПО I и II классов опасности наряду с установками защиты по химически опасным параметрам должны быть указаны границы критических значений параметров. Надежность систем ПАЗ должна быть обеспечена аппаратурным резервированием различных типов (дублирование, троирование), временной и функциональной избыточностью и наличием систем диагностики с индикацией рабочего состояния и самодиагностики с сопоставлением значений технологически связанных параметров. Технические решения по обеспечению надежности контроля параметров, имеющих критические значения, на объектах ХОПО III и IV классов опасности обосновываются разработчиком документации на ХОПО. Электроснабжение ХОПО должно осуществляться по I или II категории надежности. При этом должна быть обеспечена возможность безаварийного перевода технологического процесса в безопасное состояние во всех режимах функционирования производства, в том числе при одновременном прекращении подачи электроэнергии от двух независимых взаиморезервирующих источников питания. Электроснабжение аварийного освещения рабочих мест должно осуществляться по особой группе I категории надежности. Электроснабжение системы АСУТП, ПАЗ для ХОПО I и II классов опасности должно осуществляться по особой группе I категории надежности. При проведении экспертизы промышленной безопасности документации на техническое перевооружение ХОПО необходимо обратить внимание на наличие расчета категории помещения (наружной установки) по взрывопожарной и пожарной опасности и определение класса зоны по ПУЭ. Расчет должен быть выполнен в соответствии с СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности». При проведении экспертизы промышленной безопасности документации проводится анализ и оценка выбора основного и вспомогательного оборудования. С 1 января 2014 года государственная услуга по выдаче разрешений на применение технических устройств на опасных производственных объектах отменена, и формы оценки соответствия технических устройств обязательным требованиям устанавливаются в соответствии

с законодательством Российской Федерации о техническом регулировании в форме принятия декларации о соответствии или сертификации. В документации должны быть представлены сведения о соответствии примененного оборудования (технологического оборудования, машин и трубопроводной арматуры) требованиям Технического регламента Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования» (ТР ТС 010/2011). При применении аппаратов, работающих под избыточным давлением, должны быть представлены документы о соответствии примененного оборудования требованиям Технического регламента Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013). При проведении ЭПБ документации проводится анализ и оценка выбора выполнения решений по определению расчетного срока эксплуатации, категории технологических трубопроводов. Для технологического оборудования, машин и трубопроводной арматуры назначенный срок службы устанавливает организация-изготовитель. Для технологических трубопроводов назначенный срок службы трубопроводов устанавливает разработчик документации. Приведенные в статье сведения о методическом подходе к процессу экспертизы промышленной безопасности документации на техническое перевооружение ХОПО и сведения о новациях правового и нормативного регулирования промышленной безопасности могут быть полезны специалистам, относящимся к сфере деятельности в области промышленной безопасности. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 гоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

да № 116-Ф3 (ред. от 1 января 2014 года): 15-е изд., с изм. – М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем промышленной безопасности», 2014. – 56 с.

2. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования» (ТР ТС 010/2011): принято решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011 года № 823 // Рос. газ. – Федеральный выпуск № 5005.

3. ФНиП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением»: утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 21 ноября 2013 года № 559.

4. СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»: утвержден МЧС России, 25 марта 2009 года.

5. ФНиП «Правила безопасности химически опасных производственных объектов»: Сер. 09. Вып. 40. – 2-е изд., доп. – М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем промышленной безопасности», 2014. – 76 с.

6. ФНиП «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств»: Сер. 09. Вып. 37. – 2-е изд., доп. – М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем промышленной безопасности», 2014. – 126 с.

7. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013): Сер. 20. Вып.

14. – М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем промышленной безопасности», 2014. – 76 с.

8. ПУЭ. Правила устройства электроустановок: Издание 7: утв. приказом Минэнерго России от 8 июля 2002 года № 204.

123

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности пневматических испытаний технологических трубопроводов с контролем акустической эмиссии Игорь АНТОНОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Валерий ДЫДЫКИН, технический директор ООО «ТЕМП» Михаил ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Вячеслав КОВШОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Михаил РЫЖКОВ, главный инженер ООО «ТЕМП»

Настоящая статья раскрывает актуальность, возможности и особенности проведения пневматических испытаний технологических трубопроводов с использованием метода акустико-эмиссионного контроля. Ключевые слова: метод акустико-эмиссионного контроля.

В

соответствии с требованиями Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», устанавливается необходимость проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах. Согласно п. 2, 3 Федеральных норм и правил в области промышленной безо­ пасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 марта 2014 года № 116 (ФНП), экспертизе промышленной безопасности подлежат технологические трубопроводы, работающие под избыточным давлением более 0,07 мегапаскаля (МПа). В соответствии с п. 172 ФНП технологические трубопроводы подлежат гидравлическому испытанию пробным

124

давлением, однако, работая в условиях различных рабочих сред, технологических параметров их использования, отсутствия технологических емкостей для слива и освобождения рабочей среды под гидравлические испытания, актуально применение п. 186 ФНП. Гидравлическое испытание технологических трубопроводов с давлением не более 10 МПа разрешается заменять пневматическим испытанием сжатым воздухом, инертным газом или смесью воздуха с инертным газом или газообразной рабочей средой объекта испытаний, при условии одновременного контроля методом акустической эмиссии (АЭ). Следует обратить внимание, что, в соответствии с п. 407 ФНП, трубопроводы, работающие под давлением сред, отнесенных к 1 группе, согласно Техническому регламенту Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013), должны дополнительно подвергаться эксплуатирующей организацией испытанию на герметич-

ность воздухом или инертным газом под давлением, равным рабочему давлению. При экспертизе промышленной безопасности технологических трубопроводов испытание на герметичность проводится при пневматическом испытании на рабочем давлении. Пневматическое испытание технического устройства с контролем методом АЭ проводится при положительных результатах технического диагностирования или после устранения обнаруженных при техническом диагностировании дефектов. Возможно проведение пневматических испытаний и до момента проведения неразрушающего контроля. В случае выявления источников АЭ в месте их расположения проводят контроль одним из традиционных методов неразрушающего контроля (дефектоскопия сварных соединений, цветная (магнитопорошковая) дефектоскопия основного металла и сварных соединений трубопровода и т. п.). В зависимости от назначения трубопровода, рабочей среды, категории трубопровода, условий эксплуатации, протяженности, местонахождения, особенностей конструкции и применяемых материалов, программа технического диагностирования при проведении экспертизы промышленной безопасности технического устройства может корректироваться и изменяться, дополняться другими видами неразрушающего и разрушающего контроля. В соответствии с требованиями п. 3.1.3 «Правил организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов» (ПБ 03-59303), составляется программа работ по акустико-эмиссионному контролю. Программа включает в себя организационнотехнические мероприятия, проводимые

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

организацией-заказчиком по подготовке к выполнению акустико-эмиссионного контроля и устанавливает порядок проведения работ при испытаниях с контролем акустико-эмиссионным методом с определением обязанностей каждого участника испытаний (экспертной организации и владельца). Программа утверждается техническим руководителем организации-заказчика. После изучения объекта контроля разрабатывается Технология акустикоэмиссионного контроля технологического трубопровода. Технология контроля объекта согласовывается с заказчиком. Составляется схема контроля, на которую наносятся места возможного расположения датчиков, учитывающая протяженность трубопровода и его конструктивные особенности. Метод АЭ обеспечивает выявление развивающихся дефектов посредством регистрации и анализа акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и роста трещин в трубопроводе. Данный метод позволяет выявить истечение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте. Указанные свойства метода АЭ дают возможность классифицировать дефекты и критерии оценки технического состояния трубопровода при реальном влиянии дефекта на объект. Метод АЭ обеспечивает обнаружение и регистрацию только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности. Положение и ориентация дефекта не влияет на выявляемость дефектов. Метод АЭ имеет меньше ограничений, связанных со свойствами и структурой конструкционных материалов, чем другие методы неразрушающего контроля. Особенностью метода АЭ, ограничивающей его применение, является в ряде случаев трудность выделения сигналов АЭ из помех. Когда сигналы АЭ малы по амплитуде, выделение полезного сигнала из помех представляет собой сложную задачу. При развитии дефекта, когда его размеры приближаются к критическому значению, амплитуда сигналов АЭ и темп их генерации резко увеличиваются, что приводит к значительному возрастанию вероятности обнаружения такого источника АЭ. При установке преобразователя акустико-эмиссионного на объект контроля используют акустическую контактную среду, обеспечивающую эффективную акустическую связь преобразователя АЭ с объектом, уменьшение ампли-

туды сигнала при его прохождении не должно превышать 6-12 дБ. Поверхность объекта контроля в месте установки преобразователя АЭ зачищают до чистоты не хуже Rz40. Акустико-эмиссионный контроль технического состояния обследуемых объектов проводится только при создании в конструкции напряженного состояния, инициирующего в материале объекта работу источников АЭ. Используемые преобразователи АЭ должны быть температурно-стабильными в диапазоне температур, в котором производится контроль объектов. Их коэффициент электроакустического преобразования не должен изменяться более чем на 3 дБ в этом диапазоне температур. После установки преобразователя АЭ на объект контроля производят проверку их работоспособности с использованием имитаторов АЭ. В качестве имитатора сигналов АЭ допускается использовать источник Су-Нильсена [излом графитового стержня диаметром 0,3-0,5 мм, твердостью 2Т(2Н)]. Расстояние до преобразователя АЭ при использовании зонной локации задают таким образом, чтобы сигнал АЭ от излома карандаша регистрировался в любом месте контролируемой зоны и имел амплитуду не меньше заданной. Как правило, разница амплитуд имитатора АЭ при расположении его вблизи преобразователя АЭ и на краю зоны не должна превышать 20 дБ. Максимальное расстояние до преобразователя АЭ не должно превышать расстояния, которое в 1,5 раза больше порогового. Последнее определяют как расстояние, при котором амплитуда сигнала от имитатора АЭ (излома грифеля карандаша) равна пороговому напряжению. Уровень чувствительности датчиков АЭ может различаться. В этом случае делается отметка в протоколе контроля. После настройки аппаратуры АЭ, установки датчиков, проверки их работоспособности и чувствительности уточняют расположение датчиков в зависимости от выбранных параметров чувствительности, уровня усиления и шумов. Выявляются источники акустического излучения, связанные с трением в точках подвески (крепления) объектов, опор, конструкционных элементов жесткости и пр. Настройку аппаратуры АЭ и проверку чувствительности датчиков проводят при нагружении трубопровода давлением 0,25 Рразр. Регистрацию АЭ-сигналов проводят в течение всего цикла нагружения, выдержки и сброса давления. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рабочие испытания проводятся ступенями, с выдержками давления на уровне 0,5Рразр, 0,75Рразр, 1,0Рразр, и Рпр (Рпр = 1,15 × Рразр× [σ ]20/[σ ]t). Выдержки на каждой промежуточной ступени нагружения должны быть 10 минут, под пробным давлением не менее 15 минут. Нагружение проводить плавно со скоростью, при которой не возникают помехи, превышающие допустимый уровень. Рекомендуемая скорость повышения давления составляет: Рисп/60 – Рисп/20 (МПа/ мин). В ходе АЭ-контроля опрос датчиков производится непрерывно с периодичностью не менее одного раза в 10 секунд. Результаты АЭ-контроля заносят в протокол. Выводы о результатах пневматического испытания технологического трубопровода с применением метода акустической эмиссии оформляются в заключении.

Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Приказ Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

3. Приказ Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

4. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов (ПБ 03-593-03).

5. ГОСТ Р ИСО 12716-2009. Контроль неразрушающий. Акустическая эмиссия. Словарь.

6. Требования к преобразователям акустической эмиссии, применяемым для контроля опасных производственных объектов (РД 03-300-99).

7. ГОСТ Р 55045-2012. Техническая диагностика. Акустико-эмиссионная диагностика. Термины, определения и обозначения.

8. ГОСТ Р 52727-2007. Техническая диагностика. Акустико-эмиссионная диагностика. Общие требования.

9. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Акустическая эмиссия. Общие положения (РД 50-447-83).

125

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности погрузочноразгрузочных работ с применением подъемных сооружений в условиях складских помещений предприятий Михаил РЫЖКОВ, главный инженер ООО «ТЕМП» Валерий ДЫДЫКИН, технический директор ООО «ТЕМП» Михаил ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Игорь АНТОНОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Вячеслав КОВШОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП»

Настоящая статья раскрывает особенности погрузо-разгрузочных работ с применением подъемных сооружений, основные требования безопасности при их проведении. Ключевые слова: погрузо-разгрузочные работы.

П

огрузо-разгрузочные работы с применением подъемных сооружений (ПС) являются неотъемлемой частью производственной деятельности большинства организаций. Данные работы относятся к категории работ с повышенной опасностью и в определенных случаях выполняются по наряду-допуску. В таких условиях к персоналу предъявляются дополнительные требования в связи с ответственностью за собственную безопасность и безопасность других работников, сохранность оборудования и грузов. Погрузочно-разгрузочные работы с применением ПС выполняются по строго определенной технологии с соблюдением последовательности операций и порядка применения оборудования и механизмов, определяемых технологической картой, разрабатываемой на основании нормативных правовых актов и нормативных технических документов. Организация выполнения погрузочноразгрузочных работ должна предусматривать безопасность их проведения, надлежащий производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности, локализацию и ликвидацию последствий аварий и инцидентов на опасном производственном объекте в случае их возникновения и определять порядок технического расследования их причин, разработки и реализа-

126

ции мероприятий по их предупреждению и профилактике. Руководители и специалисты, ответственные за содержание ПС в работоспособном состоянии, и специалисты, ответственные за безопасное производство работ с применением ПС, должны руководствоваться инструкциями, разработанными на основе Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (ФНП). Места постоянной погрузки и разгрузки автомашин и полувагонов должны быть оборудованы стационарными эстакадами или навесными площадками для стропальщиков. Погрузка и разгрузка полувагонов ПС должна выполняться по технологии, утвержденной эксплуатирующей организацией, в которой определены места нахождения стропальщиков при перемещении грузов, а также возможность выхода их на эстакады и навесные площадки. Нахождение людей в полувагонах при подъеме и опускании грузов не допускается. Погрузочно-разгрузочные площадки, эстакады, мостики, сходни, а также места производства погрузочно-разгрузочных работ должны иметь достаточное естественное и искусственное освещение, твердое и ровное покрытие, содержаться в чисто-

те и своевременно очищаться от мусора, а зимой также от снега и льда. Требования безопасности к технологическим процессам. Транспортирование грузов в основном осуществляется железнодорожным, автомобильным и водным транспортными средствами. Технологическая карта проведения погрузочно-разгрузочных работ должна выполняться в виде плана склада, площадки складирования, на котором должны быть обозначены места и размеры штабелей грузов, подъездные пути для автомобильного и железнодорожного транспорта, проходы для работников, крановые рельсовые пути и зоны обслуживания кранами, места установки стреловых самоходных кранов, транспорта под погрузку или разгрузку грузов и т.д. Строповку грузов необходимо производить в соответствии со схемами строповки с применением грузозахватных приспособлений, тары и других средств, указанных в документации на транспортирование этих грузов. Применяемые грузозахватные приспособления и средства должны соответствовать требованиям ФНП. При перемещении груза ПС должны соблюдаться следующие требования: ■ начинать подъем груза, предварительно подняв его на высоту не более 200–300 мм; ■ не перемещать груз при нахождении под ним людей; ■ перемещать мелкоштучные грузы только в специальной, предназначенной для этого таре; ■ не начинать подъем груза, масса которого неизвестна; ■ выполнять горизонтальное перемещение от крайней нижней точки груза на 500 мм выше встречающихся предметов; ■ опускать перемещающийся груз лишь на предназначенное для этого место; ■ не допускать при длительном перерыве или по окончании работ нахождение груза в подвешенном состоянии; ■ кантовать грузы с применением ПС

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

разрешается только на кантовальных площадках. В процессе выполнения работ с применением ПС не разрешается: ■ нахождение людей возле работающего крана стрелового типа во избежание зажатия их между поворотной частью и другими неподвижными сооружениями; ■ перемещение груза, находящегося в неустойчивом положении или подвешенного за один рог двурогого крюка; ■ подъем груза, заложенного другими грузами; ■ подтаскивание груза по земле, полу или рельсам крюками ПС при наклонном положении грузовых канатов; ■ освобождение с применением ПС защемленных грузом стропов, канатов или цепей; ■ оттягивание груза во время его подъема, перемещения и опускания; ■ выравнивание перемещаемого груза руками; ■ использование тары для транспортировки людей; ■ нахождение людей под стрелой ПС при ее подъеме и опускании с грузом и без груза; ■ подъем груза непосредственно с места его установки только механизмом телескопирования стрелы; ■ использование ограничителей (концевых выключателей) в качестве рабочих органов для автоматической остановки механизмов; ■ работа ПС при отключенных или неработоспособных ограничителях, регистраторах, указателях и тормозах. Стропальщик должен удаляться в безо­ пасное место после проверки надежно-

сти строповки груза и его подъема на высоту не более 1 м от уровня пола (площадки). При постановке транспортного средства под погрузку или разгрузку должны быть приняты меры по предотвращению самопроизвольного его движения. При погрузке и разгрузке грузов, имеющих острые и режущие кромки и углы, должны применяться подкладки и прокладки, предотвращающие повреждения грузозахватных устройств. Движение транспортных средств в местах производства погрузочноразгрузочных работ должно быть организовано по схеме, утвержденной администрацией организации, и регулироваться разметкой и дорожными знаками на въездах, выездах, в местах разворотов и постановки под разгрузку (погрузку) транспортных средств. Размеры погрузочно-разгрузочных площадок должны обеспечивать расстояние между габаритами транспортных средств, с грузом не менее 1 м. При проведении погрузки и разгрузки вблизи здания расстояние между зданием и транспортным средством с грузом должно быть не менее 0,8 м, при этом должен быть предусмотрен тротуар и отбойный брус. Основными мероприятиями при организации и выполнении погрузочноразгрузочных работ должны стать: 1) разработка организационно-технической документации на производство погрузочно-разгрузочных работ и других работ с повышенной опасностью; 2) назначение специалистов, ответственных за безопасное производство работ с применением ПС; ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

3) организация и осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС; 4) документальное определение мест производства работ и приведение погрузочно-разгрузочных площадок в соответствие с технологическими картами; 5) проведение обучения и проверки знаний персонала, постоянно занятого на погрузочно-разгрузочных работах. Независимо от масштабов производственной деятельности организации, выполнение погрузочно-разгрузочных работ с применением ПС должно проводиться строго в соответствии с технологией, определенной технологической картой, утвержденной соответствующим руководителем. Литература 1. ГОСТ 12.3.009-76(2000). Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности.

2. ГОСТ 12.3.020-80(2001) ССБТ. Процессы перемещения грузов на предприятиях. Общие требования безопасности.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 12 ноября 2013 года № 533.

4. Стропы грузовые общего назначения. Требования к устройству и безопасной эксплуатации (РД 10-231-98).

5. Методические рекомендации о порядке разработки проектов производства работ грузоподъемными машинами и технологических карт погрузочноразгрузочных работ (РД 11-06-2007).

127

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности проведения технического освидетельствования и экспертизы промышленной безопасности жаротрубных котлов Игорь АНТОНОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Валерий ДЫДЫКИН, технический директор ООО «ТЕМП» Михаил ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Вячеслав КОВШОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Михаил РЫЖКОВ, главный инженер ООО «ТЕМП»

Настоящая статья раскрывает конструктивные и теплотехнические особенности жаротрубных котлов, характерные дефекты, выявляемые при проведении их технического освидетельствования и экспертизы промышленной безопасности. Ключевые слова: жаротрубные котлы.

В

соответствии с требованиями Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», устанавливается необходимость проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах. Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (ФНП), утвержденными приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 марта 2014 года № 116, определено проведение экспертизы промышленной безопасности водогрейных котлов, работающих под избыточным давлением более 0,07 мегапаскаля (МПа) и температурой воды более 115 °С. При оценке технического состояния, анализе развития возможных дефектов при эксплуатации, в ходе проведения технического освидетельствования и экспертизы промышленной безопасности жаротрубных водогрейных котлов необходи-

128

мо учитывать их конструктивные и теплотехнические особенности. Использование жаротрубных котлов с наддувной газоплотной топкой, принцип действия которой основан на применении автоматизированных горелочных устройств, оснащенных встроенными (или комплектными) дутьевыми вентиляторами, позволяет работать без дымососов с регулированием параметров горения при переменных нагрузках, сохраняя высокую эффективность с КПД 92–95%. Заводы-изготовители переходят на большие объемы выпуска жаротрубных котлов, активно осваивают зарубежные технологии, перерабатывают под российские нормативы техническую документацию известных фирм, продукция которых пользуется спросом и хорошо себя зарекомендовала на рынке. Например, трехходовые котлы ФР-10, ФР-16, выпускаемые по технологии компании «Финрейла» (Финляндия), котлы GKS Dynaterm, Eurotwin производства «Волф Энерджи Солюшен» по технологии компании WOLF (Германия). Конструктивные схемы практически всех водогрейных жаротрубных котлов предполагают размещение в водя-

ном объеме внутри внешней прочной оболочки котла цилиндрической топки и дымогарных труб конвективных поверхностей. Компоновку котлов принято классифицировать, как двухходовую и трехходовую. В обоих случаях развитие факела и движение продуктов сгорания по топочному объему считается первым ходом как для топок с осевым пролетным (без разворота факела) движением газов, так и для тупиковых реверсивных топок (с разворотом факела на 180° в задней части внутри топки к фронту котла). Таким образом, 2-ходовые схемы предполагают один ход продуктов сгорания по конвективным жаровым трубам, а 3-ходовые – два хода с разворотом продуктов сгорания между пучками дымогарных труб на 180°. Важнейшие недостатки жаротрубных конструкций обусловлены малой скоростью движения теплоносителя во внутреннем водяном объеме котла, имеющем значительный объем (удельный объем воды от ~0,5 до ~1,5 м3/МВт) и большое расчетное живое сечение для движения котловой воды. Это приводит к неорганизованным гидравлическим режимам внутренней циркуляции со скоростями, соответствующими естественной конвекции порядка 0,01–0,02 м/с, а в ряде зон водяного объема и ниже. По этой причине значение тепловых напряжений поверхностей нагрева котла по условиям недопущения пристенного вскипания воды гораздо ниже, чем у водотрубных котлов, и является основным фактором, определяющим надежную и безаварийную работу котла (наряду с загрязнением поверхностей со стороны воды накипью и шламовыми отложениями и др.).

Конструктивные особенности жаротрубных котлов Конструкция трехходового котла, по сравнению с двухходовым, у большинства производителей имеет большую конвективную поверхность нагрева (ды-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

могарных труб) и за счет этого позволяет увеличить глубину охлаждения дымовых газов и повысить на 1–3 % КПД котла. Большего значения КПД удается достичь установкой за водогрейным котлом агрегатного или блочного экономайзера (в том числе и конденсационного типа). Оценивая качество жаротрубного котла, необходимо учитывать как конструктивные решения, так и совершенство технологии изготовления. Так, наличие жесткого корпуса и бескомпенсационных по термическому удлинению торцевых поверхностей (трубные доски) с жесткой сваркой прямых жаровых труб и жестким креплением топки, близкое расположение жаровых труб к внешней необогреваемой оболочке котла приводят к повышенным напряжениям из-за некомпенсированной тепловой деформации, как при холодных пусках, так и при переменных режимах эксплуатации. В этой связи весьма важно иметь информацию о расчетном значении на малоцикловую усталость металла, которая определяет количество циклов запуска из холодного состояния, измеряемое от нескольких сотен до десятков тысяч циклов. Помимо конструкции котла на эту величину влияет качество металла жаровых труб и трубных досок, технология и качество сварки, применение термоотпуска для снятия внутренних напряжений в сварной конструкции при изготовлении котла. Менее надежными оказываются и котлы с низким расположением жаровых труб, которые наиболее интенсивно заносятся шламом, из-за чего теплообмен ухудшается, температура стенки трубы увеличивается, что приводит к дополнительному локальному перегреву, увеличению нагрузок на сварочные швы и трубную доску. Для выравнивания и интенсификации теплообмена в конвективных поверхностях часто используют различного рода турбулизаторы потока, вставляемые в жаровые трубы третьего хода или в концевые участки второго хода 2-ходового котла. Здесь важно отметить, что жаровые котлы с реверсивной топкой, в силу отмеченных особенностей тепловых процессов, при развороте факела обеспечивают интенсификацию конвективного теплообмена в топке (этим достигается выравнивание тепловых потоков на поверхностях нагрева в топке). Они также позволяют за счет активной рециркуляции части продуктов сгорания в корне факела горелки снизить эмиссию оксидов азота. Однако при этом в значительной мере происходит интенсифи-

кация теплообмена на трубной доске и начальных участках дымогарных труб в зоне разворота факела у переднего шамотного блока с учетом его вторичного излучения. Из-за этих факторов трубная доска оказывается в чрезвычайно форсированном тепловом режиме, зачастую приводящем к ее перегреву. Учитывая указанные особенности тепловых режимов фронтовой трубной доски, подавляющее большинство зарубежных производителей водогрейных жаротрубных котлов ограничивают область применения реверсивных топок котлами мощностью до 2,5 МВт. В связи с этими конструктивными особенностями жаротрубных котлов при проведении технического освидетельствования и экспертизы промышленной безопасности необходимо увеличивать количество мест проведения цветной или магнитопорошковой дефектоскопии, измерений твердости передней и задней трубных досок, а при наличии дефектов (растрескивания основного металла, межкристаллитная коррозия, трещины-надрывы в сварных швах вокруг трубных отверстий) – провести исследование металла одним из методов неразрушающего контроля. Для любых топок жаротрубных котлов, особенно для реверсивных, необходим правильный подбор горелки не только по мощности, но и по соответствию конфигурации и размеров факела горелки топке котла. Должен быть исключен даже локальный «наброс» факела на холодную стенку топки во всех режимах ее работы, с учетом необходимого напора для преодоления аэродинамического сопротивления газового тракта котла и метода регулирования нагрузки. Низкие скорости движения теплоносителя, большие объемы воды приводят к интенсивному выпадению взвешенных частиц шлама как в нижней части котла (формируя зоны интенсивной подшламовой коррозии), так и на верхней образующей жаровых труб. Даже на «чистой» трубе при работе котла на расчетные параметры воды с температурой + 95°C максимальные значения локальной температуры воды могут составлять ~130 °C, а при + 105 °C – ~145 °C. Под пористыми шламовыми отложениями (и накипью) температура металла стенки трубы и воды еще выше, что ведет к локальному вскипанию, интенсификации процесса накипеобразования, перегреву стенки трубы. Дополнительно необходимо отметить, что вскипание воды не только не смывает шламовые отложения на верхней образующей жаровых труб, но и интенсифицирует формироваТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ние локальных отложений накипи и фактически увеличивает размер и уплотняет эти отложения. По этой причине желательно не снижать гидростатическое давление в котле ниже 4,5–5 бар, что, однако, не может в полной мере подавить эти процессы. «Вялая» гидродинамика жаротрубных котлов объясняет необходимость глубокого умягчения воды до остаточной общей жесткости не более 0,01–0,02 (мг-экв)/л. Максимальное уменьшение шламоотложения обеспечивается при использовании независимого подключения котлового контура в схеме теплоснабжения, исключающего попадание шлама из тепловых сетей и систем отопления потребителей. Следует ограничить использование магнитной и комплексонной обработки даже при наличии шламоотделителей в схеме и использовать периодическую продувку, периодичность и время осуществления которой из нижних точек котла определяется водно-химическим режимом работы котла. Необходимо обязательно поддерживать гидравлический режим работы котла с расчетным расходом теплоносителя, определяемым при расчетной нагрузке по допустимому перепаду температур на входе и выходе из котла. Обеспечить требуемую рециркуляцию теплоносителя с проверкой во всех режимах работы для исключения низкотемпературной коррозии в хвостовых поверхностях нагрева котла, которая рассчитывается по условию превышения температуры воды на входе в котел температуры точки росы дымовых газов на 5 °C. Рассматриваемые вопросы касаются не только проектирования и организации работы жаротрубных котлов, но напрямую связаны с режимами эксплуатации с позиции обеспечения технологических процессов. Так, позиционное регулирование отпускаемой потребителям мощности при режиме эксплуатации горелки «включено-выключено» объективно существенно сокращает ресурс работы котла, учитывая цикловую усталость металла. Однако иногда и использование модулируемых горелок, особенно в реверсивных топках, может на пониженных нагрузках вызывать преждевременный разворот факела вблизи горелки, а следовательно, перегрев отдельных участков топки и фронтовой трубной доски. Аналогичный процесс развивается при значительных разрежениях в газоотводящем борове за котлом. В некоторых случаях, при малом аэродинамическом сопротивлении котла, этот эффект проявляется при разрежении ~25 Па.

129

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ECXV экономайзер Главный запорный паровой клапан

Смотровой люк Поворотная камера

Реле давления

Модуляционный клапан питательной воды

Зонд безопасности по уровню Манометр

Гофрированная топка

3-й проход труб 2-й проход труб

Питательные насосы

Поворотная петля на двух шарнирах Фильтры Лестница и перила

Панель управления

Недопустимы нарушения режимов эксплуатации котлов: ■ с несоответствующей или отключенной химводоподготовкой; ■ с внесением конструктивных изменений в котел – при удалении турбулизаторов, изменении схемы подключения вход-выход по теплоносителю и др.; ■ с отключенными рециркуляционными насосами; ■ без контроля температуры уходящих газов, аэродинамического сопротивления и гидравлических потерь давления в котле; ■ без контроля утечек в тепловых сетях и без очистки сетевой воды от шлама, без периодической продувки. Независимо от типа котла необходимо отметить, что тепловой режим металла стенки котла определяется состоянием внутренней поверхности (со стороны охлаждающего теплоносителя), наличием отложений, их толщиной и свойствами. Внешние шлаковые, сажевые и битумиозные отложения (как и внутренние) преимущественно влияют на эффективность теплопередачи от газового потока к теплоносителю и, следовательно, повышают температуру уходящих газов, снижают мощность и КПД котла. При проведении технического освидетельствования и экспертизы промышленной безопасности жаротрубных котлов средней мощности необходимо обращать внимание на их конструктивные и теплотехнические особенности. Зачастую в нижней и средней части корпу-

130

са появляется наличие накипи, шлама и, как следствие, образование подшламовой коррозии. На внутренних поверхностях корпуса в верхней и средней частях возможно образование кислородной стояночной коррозии при остановах котла. Низкая степень химводоочистки приводит к образованию накипи на внутренних поверхностях цилиндрической топки и наружных поверхностях жаровых труб. Это может привести к плохому их охлаждению и местному перегреву металла. Поэтому необходимо внимательно проверять поверхности нагрева на наличие признаков их перегрева, отдулин, изменения наружного диаметра жаровых труб, деформации труб и прочие проявления. Нарушение газоплотности котловых перемычек, перегородок, уплотнений приводит к местным перегревам конструктивных элементов, их обезуглероживанию, охрупчиванию и, как следствие, выходу из строя. Например, нарушение газоплотности заднего днища и корпуса котла приводит к выходу горячих газов под обечайку корпуса теплоизоляции и полному выходу ее из строя. Нарушение газоплотности в передней поворотной камере вызывает перегрев, деформацию верхнего листа и его разрыв, в результате которого уходящие газы прорываются под обшивку корпуса. При составлении программы обследования жаротрубных котлов в ходе их экспертизы промышленной безопасности и наружном и внутреннем осмотрах при

техническом освидетельствовании, необходимо учитывать анализ конструктивных и теплотехнических особенностей объекта и возможные проявления дефектов. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Приказ Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безо­ пасности».

3. Приказ Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

4. СО 153-34.17.469-2003. Инструкция по продлению срока безопасной эксплуатации паровых котлов с рабочим давлением до 4,0 МПа включительно и водогрейных котлов с температурой воды выше 115 °С.

5. Своды правил СП 89.13330.2012. Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76.

6. Хаванов П.А. Источники теплоты автономных систем теплоснабжения // АВОК. – 2002 г. – № 1.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Экспертиза промышленной безопасности технологических трубопроводов и особенности ее проведения Михаил ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Валерий ДЫДЫКИН, технический директор ООО «ТЕМП» Игорь АНТОНОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Вячеслав КОВШОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Михаил РЫЖКОВ, главный инженер ООО «ТЕМП»

Настоящая статья раскрывает порядок и особенности проведения экспертизы промышленной безопасности технологических трубопроводов, эксплуатируемых на опасных производственных объектах. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, технологический трубопровод.

П

роблема обеспечения безопасной эксплуатации технологических трубопроводов – одна из наиболее актуальных, так как большая их часть эксплуатируется свыше 20 лет и срок службы превышает нормативный или приближается к нему. В течение последних лет несколько раз менялись требования нормативной документации, касающиеся вопросов проектирования, эксплуатации трубопроводов. В связи с этим возрастает необходимость проведения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ) для определения остаточного ресурса. Работы по обеспечению безопасной эксплуатации технологических трубопроводов и предотвращению возможных инцидентов и аварий позволят получить не только экономический эффект, но и улучшить экологическую обстановку. Своевременность проведения работ по ЭПБ технических устройств на предприятиях ракетно-космической отрасли достигнута в результате совместной деятельности руководства предприятийвладельцев опасных производственных объектов (ОПО) и органов Ростехнадзора. Работники предприятий, в соответствии с требованиями Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», ежегодно составляют графики проведения ЭПБ технических устройств ОПО, согласовывают их с органами Ростехнадзора. Проведе-

ние ЭПБ в целях продления ресурса технологического трубопровода осложнено тем, что в настоящее время существует недостаточная нормативная база документов, регламентирующих данный вид работ. В большинстве случаев при проведении технической диагностики контроль осуществляют в отдельных точках, что не позволяет получить достоверную информацию о состоянии металла труб по всей длине трубопровода и прогнозировать его надежность в целом. На работоспособность и техническое состояние трубопровода влияет множество факторов, которые имеют неоднозначные показатели на различных участках обследуемого трубопровода. К числу таких факторов можно отнести: ■ статические напряжения, возникающие вследствие: просадки (выпучивания) опор, обусловленные подвижками грунтов; нарушения технологии монтажа при строительстве; утонения стенки в результате коррозионно-эрозионного износа, неравномерных тепловых деформаций; ■ концентрацию напряжений в сварных швах, обусловленную наличием в них технологических дефектов типа пор, непроваров, подрезов и т. д.; ■ ухудшение физико-механических характеристик металла труб, сварных соединений в процессе длительной эксплуатации, обусловленное их деградацией и старением; ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ несоответствие толщины стенки и физико-механических характеристик металла труб условиям работы трубопровода; ■ неудовлетворительное качество электрохимической защиты от коррозии; ■ повреждение изоляционного покрытия на трубопроводе; ■ несоответствие конструктивного исполнения требованиям нормативной документации. Вследствие многообразия воздействующих факторов, условий нагружения и эксплуатации трубопроводов истинное их техническое состояние может быть определено только в результате проведения комплексного обследования, включающего следующие этапы.

1 этап. Анализ проектной, исполнительной и эксплуатационной документации, материалов, условий прокладки трассы и положения трубопроводов, соответствия конструктивного исполнения и условий эксплуатации требованиям нормативной документации, характера и объемов, выполненных за период эксплуатации ремонтных работ, результатов технических освидетельствований и расследования причин происшедших инцидентов и аварий.

2 этап. Подготовка измерительной и контрольной аппаратуры, объезд трассы, составление измерительных схем и маршрутов.

3 этап. Обследование состояния трубопровода (основного металла труб и фасонных деталей, сварных соединений, изоляционного покрытия). Данный этап включает: ■ визуальный осмотр трассы трубопровода; ■ техническое диагностирование состояния трубопровода бесконтактным магнитометрическим методом – измерителем концентрации напряжений в комплекте с устройством счета длины и специализированным датчиком с поверхности земли; ■ диагностику состояния изоляционного покрытия трубопровода прибором коррозионного мониторинга; ■ камеральную обработку данных по результатам обследований, предвари-

131

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы тельную оценку технического состояния трубопровода с определением аномальных участков; ■ дополнительный дефектоскопический контроль трубопровода арбитражными методами (визуальный и измерительный контроль; приборный контроль адгезии и толщины изоляционного покрытия; контроль методом магнитной памяти металла; ультразвуковая толщинометрия; рентгенографический контроль сварных соединений; ультразвуковой контроль сварных соединений и основного металла; капиллярный контроль; косвенная оценка механических свойств основного металла, зоны термического влияния и сварных швов по показателям измерения твердости; металлографические исследования металла труб и сварных соединений с определением структурных изменений и степени деградации металла); ■ техническую диагностику трубопровода методом акустической эмиссии на участках, где невозможно обследование контактными методами контроля (места переходов через автомобильные и железные дороги, водные преграды и др.); ■ обработку и анализ результатов неразрушающего контроля и технического диагностирования, оформление результатов обследования.

4 этап. Расчет участков трубопровода на прочность и устойчивость по результатам диагностического обследования, оценка остаточного ресурса по скорости протекания коррозионных процессов, по достижению напряжениями предельного уровня от действия нагрузок. Разработка рекомендаций по приведению объекта в соответствие с требованиями нормативной и технической документации.

5 этап. Разработка и составление документации для технического отчета, оформление экспертного заключения. Такой комплексный подход в проведении экспертизы промышленной безопасности технологических трубопроводов наиболее полно и достоверно представит картину по техническому состоянию обследуемых технических устройств. Дополнительную сложность при обследовании технологических трубопроводов вызывает тот факт, что большинство трубопроводов неоднократно ремонтировали с заменой участков, сведения о которых в эксплуатационной документации отражены не полностью, а информация о предыдущих диагностических обследованиях не давала возможности составить полную картину изменения физического состояния трубопровода на протяжении всего срока его служ-

132

бы. Это не позволяет разбить трубопровод на потенциально опасные участки по данным анализа эксплуатационной документации. Результаты выполнения работ 1-го этапа подтверждают правильность выбора методов и объемов контроля и диагностики. К числу опасных отрезков трубопровода относятся участки: надземные переходы, переходы под автодорогами и т.д., так как они имеют наиболее высокое напряженнодеформированное состояние, вызванное влиянием дополнительных внешних нагрузок. Особенностью технического диагностирования подземного трубопровода является обследование его с поверхности земли, включающее в себя следующие работы: ■ разбивку трассы трубопровода с определением глубины залегания и привязкой расположения участков газопровода в абсолютных координатах; ■ осмотр и визуальный контроль за состоянием надземных участков трубопроводов, запорной арматуры, средств электрохимической защиты; ■ контроль за состоянием и выявление мест повреждения изоляции подземных трубопроводов путем проведения электрометрических измерений; ■ бесконтактную магнитометрическую диагностику трубопровода. Весь объем исследований выполнялся группой диагностики за один проход над осью трубопровода. Визуальный контроль за состоянием надземных участков трубопровода позволяет выявлять места обширных коррозионных повреждений, интенсивно развивающихся под отслоившейся пленочной изоляцией. Причиной отслоения изоляции являются сезонные изменения температуры, вызывающие термическую усадку и расширение изо-

ляционного покрытия, которые приводят к его преждевременному старению и отслоению от металла трубопровода. Осмотр запорной арматуры проводится в целях установления поверхностных трещин, коррозионных повреждений, отступлений от размеров и формы швов, механических повреждений, подбоев, вмятин, гофр (волнистости), овальности и других изменений геометрии. Обследование, как правило, не выявляет наличия дефектов, но показывает, что не везде соблюдаются регламенты обслуживания трубопроводной арматуры. Важный этап технической диагностики – обследование изоляционного покрытия, состояние которого решающим образом влияет на надежность и эксплуатационные характеристики трубопровода. Контроль за состоянием и выявление мест повреждения изоляционного покрытия трубопровода путем проведения электрометрических измерений состоит из определения осевой линии и пространственного положения трубопровода, глубины его залегания, обобщенных характеристик состояния изоляции, мест повреждения покрытия, масштабов дефектности изоляции на каждом метре трубопровода. Данные работы выполняются бесконтактным методом измерений переменных токов, протекающих в подземном трубопроводе. Метод основан на измерении параметров магнитного поля, возникающего в результате протекания по трубопроводу контрольного тока, создаваемого генераторами. Зачастую электрометрический контроль состояния изоляционного покрытия показывает, что на большей протяженности трубопровода оно неудовлетворительное и не защищает металл трубопровода от коррозии, что подтвержда-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ет дефектоскопическое обследование на вскрытых участках газопровода. Один из методов контроля состояния подземного трубопровода – диагностика его методом дистанционного магнитометрического обследования с поверхности земли. Бесконтактная магнитометрическая диагностика основана на измерении искажений магнитного поля земли, обусловленных изменением магнитной проницаемости металла трубы в зонах концентрации напряжений и развивающихся коррозионно-усталостных повреждений. При этом характер изменений поля земли (частота, амплитуда) обусловлен деформацией трубопровода, возникающей в нем вследствие воздействия ряда факторов: остаточных технологических и монтажных напряжений, рабочей нагрузки и напряжений самокомпенсации при колебаниях температуры окружающего воздуха и среды (грунта, воды и т.п.). Результаты магнитометрического обследования представляются в виде магнитограмм, на которых изображаются напряженность и градиент магнитного поля. Участки трубопроводов, на которых зарегистрировано нарушение изоляционного покрытия, вскрываются для оценки остаточной толщины стенки трубопровода путем контактной дефектоскопии, дефектоскопии металла трубопровода, исследования напряженнодеформированного состояния методом контактной магнитометрии и проведения измерений прочностных характеристик металла труб, заводских и монтажных сварных соединений. Дополнительный дефектоскопический контроль на вскрытых участках трубопровода показывает, что дистанционное магнитометрическое обследование трубопроводов с поверхности земли позволяет дать объективную оценку напряженно-деформированному состоянию трубопровода только в макрообъеме, то есть позволяет судить о нагруженности трубопровода на протяженных участках. Выявление же локальных нагруженных зон, связанных с возникновением точечных коррозионных и механических поражений, пока остается за пределами физических возможностей метода дистанционного магнитометрического обследования. После окончания натурного обследования технологического трубопровода производится анализ полученных данных в целях определения его фактического технического состояния, степени повреждений и нагруженности, необходимых и достаточных для прогнозирования развития этого состояния до

достижения определяющими параметрами (толщина стенки, напряженнодеформированное состояние трубопровода) значений, при которых отдельные элементы трубопровода переходят в критическое состояние. Результаты рассмотрения совокупности воздействующих на трубопровод факторов и сопоставления их с реальным техническим состоянием трубопровода показывают, что основными внешними воздействиями, приводящими к снижению надежности трубопровода в процессе его эксплуатации, являются коррозионные процессы. Их интенсивность и характер – определяющие при обосновании остаточного ресурса работы. Ухудшение со временем механических свойств материала трубопровода и изменение его напряженно-деформированного состояния вследствие воздействия нагрузок оказываются малосущественными факторами по сравнению с агрессивным воздействием окружающей среды, вызывающим коррозию металла. С учетом данных, полученных при проведении диагностического обследования, проверяется прочность и устойчивость трубопровода согласно СНиП 2.04.12-86. Остаточный ресурс оценивается по результатам диагностирования технического состояния и получения зависимости определяющих параметров технического состояния от времени. Прогнозирование остаточного ресурса осуществляется по следующим параметрам: скорости протекания коррозионных процессов; достижению напряжениями предельного уровня от действия нагрузок. Комплекс диагностических работ и методов проведения обследования позволяет не упустить из виду основные факторы, влияющие на надежность и

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

работоспособность трубопроводов. Проводится качественная и количественная оценка этих факторов. В результате дается обоснованное заключение о возможности и сроках дальнейшей эксплуатации технологического трубопровода и рекомендации по повышению безопасности его работы. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Приказ Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

3. Руководство по безопасности «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов», утверждено приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 27 декабря 2012 года № 784.

4. Инструкция по защите городских подземных трубопроводов от коррозии (РД 153-39.4-091-01).

5. ГОСТ 9.602-2005. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии.

6. Инструкция по диагностике технического состояния трубопроводов бесконтактным магнитометрическим методом (РД 102-008-2002).

7. СНиП 2.04.12-86. Расчет на прочность стальных трубопроводов.

8. Методика оценки остаточного ресурса технологических трубопроводов. Согласовано с Госгортехнадзором РФ письмом № 02-35/327 от 24 июля 1996 года.

133

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности проведения экспертизы ПБ подъемных сооружений

с учетом требований приказа Ростехнадзора от 3 июля 2015 года № 266 Михаил РЫЖКОВ, главный инженер ООО «ТЕМП» Валерий ДЫДЫКИН, технический директор ООО «ТЕМП» Михаил ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Игорь АНТОНОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Вячеслав КОВШОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП»

Настоящая статья раскрывает особенности проведения экспертизы промышленной безопасности, вызванные изменениями в правилах проведения экспертизы промышленной безопасности, введенными в действие приказом Ростехнадзора от 3 июля 2015 года № 266. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности.

В

связи с выходом изменений от 3 июля 2015 года к Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденным приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538, и изменениями Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116ФЗ от 21 июля 1997 года, определен новый порядок проведения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ), а также требования к оформлению заключений ЭПБ и требования к экспертам в области промышленной безопасности. Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» введена классификация опасных производственных объектов (ОПО), учитывающая степень риска возникновения аварий и масштабы их возможных последствий. Все ОПО разделены на четыре класса опасности: ■ объекты чрезвычайно высокой опасности (I класс); ■ высокой опасности (II класс); ■ средней опасности (III класс); ■ низкой опасности (IV класс). Класс опасности присваивается ОПО при его регистрации в госреестре.

134

Изменились требования к экспертам, проводящим ЭПБ ПС, которые разделены на три категории, а именно: эксперт первой категории, эксперт второй категории, эксперт третьей категории. В проведении ЭПБ в отношении ОПО I класса опасности вправе участвовать эксперты первой категории. В проведении ЭПБ в отношении ОПО II класса опасности вправе участвовать эксперты первой и (или) второй категории. В проведении ЭПБ в отношении ОПО III и IV классов опасности вправе участвовать эксперты первой и (или) второй, и (или) третьей категории. В соответствии с «Положением об аттестации экспертов в области промышленной безопасности», утвержденным Постановлением Правительства РФ от 28 мая 2015 года № 509, аттестацию экспертов проводит Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору. Данным постановлением и последующими приказами Рос­ технадзора определены области аттестации экспертов, установлен порядок проведения квалификационного экзамена для аттестации экспертов. Существенно повышены требования к кандидатам в эксперты, которые должны иметь ста-

тьи, опубликованные в печатных изданиях в области промышленной безопасности. Значительно усложнена процедура квалификационного экзамена, состоящая из нескольких этапов. Заявления в Ростехнадзор для аттестации эксперта с комплектом соответствующих документов представляется на каждую область аттестации отдельно. Эксперту запрещается участвовать в проведении ЭПБ в отношении ОПО, принадлежащих на праве собственности или ином законном основании организации, в трудовых отношениях с которой он состоит. Основанием для проведения ЭПБ подъемных сооружений (ПС) являются положения нормативных правовых актов Российской Федерации в области промышленной безопасности, устанавливающих требования по проведению экспертизы и к объекту экспертизы. Подъемные сооружения, применяемые на ОПО, подлежат ЭПБ, если техническим регламентом не установлена иная форма оценки соответствия указанного устройства обязательным требованиям: ■ до начала применения на ОПО; ■ по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки такого ПС, установленных его производителем; ■ при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого ПС, если фактический срок его службы превышает двадцать лет; ■ после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого ПС, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на ОПО, в результате которых было повреждено такое ПС. ЭПБ ПС проводится с целью определения соответствия технического устройства предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности и основывается на принципах независимости, объективности, всесторонности и полно-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ты исследований, проводимых с использованием современных достижений науки и техники. Срок проведения ЭПБ ПС определяется сложностью объекта экспертизы, но не должен превышать трех месяцев с момента получения экспертной организацией от заказчика экспертизы комплекта необходимых материалов и документов в соответствии с договором на проведение экспертизы. ЭПБ ПС проводят организации, имеющие лицензию на деятельность по проведению ЭПБ, за счет средств заказчика и на основании договора. Приказом руководителя организации, проводящей ЭПБ ПС, определяется эксперт или группа экспертов, участвующих в проведении экспертизы. В случае участия в ЭПБ группы экспертов указанным приказом может быть определен руководитель группы (старший эксперт), обеспечивающий обобщение результатов, своевременность проведения экспертизы и подготовку заключения ЭПБ. В состав группы экспертов могут быть включены эксперты, не состоящие в штате экспертной организации. Экспертная организация приступает к проведению ЭПБ ПС после: ■ предоставления заказчиком в соответствии с договором необходимых для проведения ЭПБ документов; ■ предоставления образцов ПС либо обеспечения доступа экспертов к ПС, зданиям и сооружениям, применяемым на ОПО.

Техническое диагностирование, неразрушающий контроль или разрушающий контроль ПС проводится для оценки фактического состояния ПС в следующих случаях: ■ при проведении ЭПБ ПС по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки такого ПС его производителем, либо при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого ПС, если фактический срок его службы превышает двадцать лет; ■ при проведении ЭПБ ПС после проведения восстановительного ремонта после аварии или инцидента на ОПО, в результате которых было повреждено такое ПС; ■ при обнаружении экспертами в процессе осмотра ПС дефектов, вызывающих сомнение в прочности конструкции, или дефектов, причину которых установить затруднительно; ■ в иных случаях, определяемых руководителем организации, проводящей экспертизу. По результатам проведения технического диагностирования, неразрушающего контроля, разрушающего контроля ПС, обследования зданий и сооружений, где эксплуатируются ПС, составляется акт о проведении указанных работ, который подписывается лицами, проводившими работы, и руководителем проводившей их организации, или руководителем организации, проводящей ЭПБ, и прикладывается к заключению ЭПБ. ЭПБ проводится только для ПС, котоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

рые подлежат учету в органах Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Ответственность за качество и результаты работы привлекаемых организаций и лиц несет руководитель организации, проводящей ЭПБ. Заключение ЭПБ представляется заказчиком в территориальный орган Рос­ технадзора для внесения в реестр заключений ЭПБ. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (с изменениями от 13 июля 2015 года).

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 12 ноября 2013 года № 533.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538 (с изменениями от 3 июля 2015 года).

4. «Положение об аттестации экспертов в области промышленной безопасности», утверждено Постановлением Правительства РФ от 28 мая 2015 года № 509.

135

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Основные направления работы должностных лиц по обеспечению безопасной эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением Валерий ДЫДЫКИН, технический директор ООО «ТЕМП» Михаил ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Игорь АНТОНОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Вячеслав КОВШОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Михаил РЫЖКОВ, главный инженер ООО «ТЕМП»

Настоящая статья раскрывает комплексные подходы к решению вопросов безопасной эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением. Ключевые слова: оборудование, работающее под избыточным давлением.

О

сновные требования промышленной безопасности к оборудованию, работающему под избыточным давлением, определены Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утвержденными приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 марта 2014 года № 116. Система работы руководителя организации (предприятия) по обеспечению безопасной эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением, включает в себя рад направлений: ■ управление безопасностью эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением; ■ подготовку специалистов, связанных с эксплуатацией оборудования, работающего под избыточным давлением, по вопросам промышленной безопасности, рабочих, обслуживающих оборудование, и допуска их к самостоятельной работе; ■ проведение организационно-технических мероприятий по обеспечению безопасной эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением;

136

■ анализ результатов выполнения требований промышленной безопасности, подведение итогов и разработка дополнительных мероприятий, направленных на обеспечение промышленной безопасности.

1. Управление безопасностью эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением. Управление безопасностью эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением, – это регламентируемая правовыми, нормативными, руководящими и методическими документами деятельность должностных лиц по осуществлению правовых, социально-экономических, организационно-технических, санитарно-гигиенических, лечебно-профилактических и иных мероприятий, направленных на обеспечение безаварийной эксплуатации машин и оборудования, сохранение здоровья и работоспособности специалистов и рабочих. Управление безопасностью эксплуатации оборудования включает: ■ непрерывный сбор, изучение и анализ информации о состоянии промышленной безопасности; ■ планирование мероприятий по обеспечению промышленной безопасности на опасных производственных объектах; ■ организация выполнения меропри-

ятий по обеспечению промышленной безопасности; ■ контроль за функционированием системы работы по управлению промышленной безопасностью, состоянием аварийности и травматизма; ■ стимулирование работы по совершенствованию безопасной эксплуатации оборудования.

2. Подготовка специалистов, связанных с эксплуатацией оборудования, работающего под давлением, по вопросам промышленной безопасности, рабочих, обслуживающих оборудование. Целью подготовки специалистов и рабочих, обслуживающих оборудование под давлением, является обеспечение такого уровня профессиональной готовности персонала, который позволял бы ему в процессе эксплуатации оборудования исключить (значительно уменьшить) негативное воздействие опасных и вредных факторов. В этих целях назначается комиссия по аттестации из числа руководителей и главных специалистов, аттестованных в комиссии Ростехнадзора в порядке, установленном положением об атте-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

стации, проводится аттестация в области промышленной безопасности специалистов, связанных с эксплуатацией оборудования под давлением, а также – проверка знаний рабочих в объеме производственных инструкций и допуск их к работе. Перед допуском к самостоятельной работе на объекте рабочие проходят инструктаж по безопасности и стажировку на рабочем месте. Разработка программ инструктажей по безопасности, оформление их результатов производятся в порядке, установленном в организации, поднадзорной Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору.

3. Организационно-технические мероприятия по обеспечению безопасной эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением.

3.1. Обеспечение безопасных условий работы на рабочих местах, в зданиях (сооружениях) предусматривает: ■ разработку инструкций для ответственного за осуществление производственного контроля за безопасной эксплуатацией оборудования под давлением и ответственного за его исправное состояние и безопасную эксплуатацию, а также производственных инструкций для рабочих, обслуживающих оборудование, с учетом особенностей технологического процесса, установленных проектной и технологической документацией; ■ разработку инструкций о мерах пожарной безопасности с учетом особенностей сооружений (помещений) в пожарном отношении и схем эвакуации на случай пожара; ■ разработку инструкций, устанавливающих действия работников в аварийных ситуациях; ■ оборудование рабочих мест, зданий (сооружений) средствами связи и сигнализации, пожаротушения, контроля газовой среды, индивидуальной защиты, медицинскими аптечками для оказания первой помощи пострадавшим; ■ разработку схем включения сосудов под избыточным давлением; ■ размещение плакатов, знаков и надписей по безопасности; ■ проведение специальной оценки условий труда; ■ назначение приказом из числа специалистов, прошедших аттестацию в области промышленной безопасности, ответственных за осуществление производственного контроля за безопасной эксплуатацией оборудования под давлением, а также ответственных за исправное состояние и безопасную эксплуатацию оборудования под давлением.

3.2. Поддержание оборудования в безопасном состоянии достигается проведением комплекса технических мероприятий, основными из которых являются: ■ своевременное техническое обслуживание и ремонт оборудования; ■ техническое освидетельствование, техническое диагностирование и экспертиза промышленной безопасности технических устройств; ■ своевременная поверка средств измерений; ■ поддержание в исправности приборов безопасности, предохранительных, защитных и заземляющих устройств и ограждений; ■ проверка наличия и исправности блокировок, световой и звуковой сигнализации; ■ осмотры ответственных элементов, блоков, узлов, агрегатов и средств обеспечения безопасности перед началом работ; ■ проверки технического состояния оборудования комиссиями и должностными лицами.

4. Анализ результатов выполнения требований промышленной безопасности, разработка дополнительных мероприятий, направленных на обеспечение промышленной безопасности. Анализ выполнения требований промышленной безопасности проводится на основании результатов проверок ответственных за осуществление производственного контроля за безопасной эксплуатацией оборудования под давлением, других должностных лиц, назначенных для проведения контроля, а также по результатам проверок, проводимых органами Ростехнадзора. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

По результатам анализа необходимо принимать меры по предотвращению возможных происшествий, разрабатывать дополнительные мероприятия, направленные на обеспечение безопасной эксплуатации оборудования, применять соответствующие меры воздействия к должностным лицам, не обеспечивающим требования промышленной безопасности на опасных производственных объектах, и поощрять лиц, добросовестно исполняющих обязанности по поддержанию машин и оборудования в исправном и безопасном состоянии. Только комплексное решение вопросов безопасной эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением, позволит обеспечить его надежную и безаварийную эксплуатацию. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 марта 2014 года № 116.

2. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013), принят Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 2 июля 2013 года № 41.

3. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок, утверждены приказом Министерства энергетики РФ от 24 марта 2003 года № 115.

137

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Основные направления работы должностных лиц по обеспечению безопасной эксплуатации подъемных сооружений Валерий ДЫДЫКИН, технический директор ООО «ТЕМП» Михаил ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Игорь АНТОНОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Вячеслав КОВШОВ, ведущий инженер ООО «ТЕМП» Михаил РЫЖКОВ, главный инженер ООО «ТЕМП»

Настоящая статья раскрывает комплексные подходы к решению вопросов безопасной эксплуатации подъемных сооружений. Ключевые слова: подъемное сооружение.

О

сновные требования промышленной безопасности к подъемным сооружениям (ПС) определены Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», утвержденными приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 12 ноября 2013 года № 533 (ФНП). Система работы руководителя организации (предприятия) по обеспечению безопасной эксплуатации ПС включает в себя ряд направлений: ■ управление безопасностью эксплуатации ПС; ■ подготовку специалистов, связанных с эксплуатацией ПС, по вопросам промышленной безопасности, рабочих, обслуживающих ПС, и допуска их к самостоятельной работе; ■ проведение организационно-технических мероприятий по обеспечению безопасной эксплуатации ПС; ■ анализ результатов выполнения требований промышленной безопасности, подведение итогов и разработка дополнительных мероприятий, направленных на обеспечение промышленной безопасности.

1. Управление безопасностью эксплуатации ПС. Управление безопасностью эксплуатации ПС – это регламентируемая правовыми, нормативными, руководящими

138

и методическими документами деятельность должностных лиц по осуществлению правовых, социально-экономических, организационно-технических, санитарно-гигиенических, лечебно-профилактических и иных мероприятий, направленных на обеспечение безаварийной эксплуатации машин и оборудования, сохранение здоровья и работоспособности специалистов и рабочих. Управление безопасностью эксплуатации ПС включает: ■ непрерывный сбор, изучение и анализ информации о состоянии промышленной безопасности; ■ планирование мероприятий по обеспечению промышленной безопасности на опасных производственных объектах, где используются ПС; ■ организацию выполнения мероприятий по обеспечению промышленной безопасности; ■ контроль за функционированием системы работы по управлению промышленной безопасностью, состоянием аварийности и травматизма; ■ стимулирование работы по совершенствованию безопасной эксплуатации ПС.

2. Подготовка специалистов, связанных с эксплуатацией ПС, по вопросам промышленной безопасности, рабочих, обслуживающих ПС. Целью подготовки специалистов и рабочих, обслуживающих ПС, является обеспечение такого уровня профессиональной готовности персонала, который по-

зволял бы ему в процессе эксплуатации оборудования исключить (значительно уменьшить) негативное воздействие опасных и вредных факторов. В этих целях назначается комиссия по аттестации из числа руководителей и главных специалистов, аттестованных в комиссии Ростехнадзора в порядке, установленном положением об аттестации, проводится аттестация в области промышленной безопасности специалистов, связанных с эксплуатацией ПС, а также проверка знаний рабочих в объеме производственных инструкций и допуск их к работе. Перед допуском к самостоятельной работе на объекте рабочие проходят инструктаж по безопасности и стажировку на рабочем месте. Разработка программ инструктажей по безопасности, оформление их результатов производятся в порядке, установленном в организации, поднадзорной Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору.

3. Организационно-технические мероприятия по обеспечению безопасной эксплуатации ПС.

3.1. Обеспечение безопасных условий работы с использованием ПС предусматривает: а) поддержание эксплуатируемых ПС в работоспособном состоянии; б) выполнение работ без превышения характеристик, определенных в паспорте и руководстве (инструкции) по эксплуатации ПС; в) недопущение к применению неработоспособных и не соответствующих технологии выполняемых работ грузоза­ хватных приспособлений и тары; г) недопущение к эксплуатации ПС с неработоспособными ограничителями, указателями и регистраторами, с нарушениями требований по их установке в соответствии с требованиями пунктов 101–137 ФНП; ж) разработку и утверждение распорядительным актом эксплуатирующей организации инструкции с должностными обязанностями, а также поименный перечень лиц, ответственных за промышленную безопасность в орга-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

низации из числа ее аттестованных специалистов: ■ специалиста, ответственного за осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС; ■ специалиста, ответственного за содержание ПС в работоспособном состоянии; ■ специалиста, ответственного за безо­ пасное производство работ с применением ПС; з) определение порядка допуска к самостоятельной работе на ПС персонала; и) обеспечение соблюдения технологических процессов с ПС, исключающих нахождение работников и третьих лиц под транспортируемым грузом и в опасных зонах, а также исключающих перемещение грузов за пределами границ опасных зон; к) недопущение транспортировки кранами работников, кроме случаев, указанных в пунктах 239–251 ФНП; л) исключение случаев использования ПС для подтаскивания грузов и использования механизма подъема крана с отклонением канатов от вертикали; м) выполнение работ с повышенной опасностью по нарядам-допускам; н) разработка инструкций, устанавливающих действия работников в аварийных ситуациях; о) размещение плакатов, знаков и надписей по безопасности; п) проведение специальной оценки условий труда.

3.2. Поддержание ПС в безопасном состоянии достигается проведением ком-

плекса технических мероприятий, основными из которых являются: ■ своевременное техническое обслуживание и ремонт ПС; ■ техническое освидетельствование, техническое диагностирование и экспертиза промышленной безопасности ПС; ■ своевременная поверка средств измерений; ■ своевременные проверки и испытания ограничителей, указателей и регистраторов ПС; ■ периодические проверки сопротивления изоляции электрооборудования и сопротивления заземляющих устройств ПС; ■ комплексные обследования крановых путей; ■ периодические проверки наличия и исправности блокировок, световой и звуковой сигнализации; ■ осмотры грузозахватных приспособлений и тары, ответственных элементов, блоков, узлов, агрегатов и средств обеспечения безопасности ПС перед началом работ; ■ проверки технического состояния ПС комиссиями и должностными лицами.

4. Анализ результатов выполнения требований промышленной безопасности, разработка дополнительных мероприятий, направленных на обеспечение промышленной безопасности. Анализ выполнения требований промышленной безопасности проводится на основании результатов проверок специалиста, ответственного за осуществление производственного контроля при эксплу-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

атации ПС, других должностных лиц, назначенных для проведения контроля, а также по результатам проверок, проводимых органами Ростехнадзора. По результатам анализа необходимо принимать меры по предотвращению возможных происшествий, разрабатывать дополнительные мероприятия, направленные на обеспечение безопасной эксплуатации ПС, применять соответствующие меры воздействия к должностным лицам, не обеспечивающим требования промышленной безопасности на опасных производственных объектах, и поощрять лиц, добросовестно исполняющих обязанности по поддержанию ПС в исправном и безопасном состоянии. Только комплексное решение вопросов безопасной эксплуатации ПС позволит обеспечить его надежную и безаварийную эксплуатацию. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 12 ноября 2013 года № 533.

2. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования» (ТР ТС 010/2011), утвержден Решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011 года № 823.

3. ГОСТ 12.3.020-80(2001) ССБТ. Процессы перемещения грузов на предприятиях. Общие требования безопасности.

139

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О ресурсе безопасной эксплуатации паросборных коллекторов Опыт проведения экспертизы котлов типа ТГМП-204ХЛ блоков 800 МВт Сургутской ГРЭС-2 УДК: 621.184.3

составе энергоблоков ст. № 1–6 мощностью 800 МВт Сургутской ГРЭС-2 эксплуатируются котлы типа ТГМП-204ХЛ. В период с 2013 по 2014 год специалисты ООО ЦЭ «Техносервис и контроль» выполняли работы по экспертизе промышленной безопасности котлов энергоблоков ст. № 1, 2, 4, 5, 6, в рамках которой было проведено техническое диагностирование коллекторов пароперегревателей высокого и низкого давления котла из стали марок 12Х1МФ и 15Х1М1Ф, парковый ресурс которых в соответствии с [1] составляет

200 000 часов. По результатам проведенных экспертиз был сделан вывод о том, что из всех обследованных коллекторов наименьший остаточный ресурс имеют паросборные коллекторы типоразмера 37770 из стали 15Х1М1Ф, в которых происходит объединение и смешение потоков пара после выходных коллекторов II ступени конвективного пароперегревателя высокого давления (КПП ВД) с последующей его подачей в трубопроводы «острого» пара к турбине. Расчетные параметры паросборных коллекторов: температура – 545 °С, давление – 257 кгс/см2.

Контроль коллекторов проводился в объеме и методами в соответствии с требованиями [1]. При проведении технического диагностирования наибольшее количество повреждений было обнаружено в угловых сварных соединениях коллекторов со штуцерами типоразмера 17443 для присоединения пароперепускных труб от выходных коллекторов КПП ВД II ступени. В таблице 1 представлены результаты контроля этих сварных соединений методом магнитопорошковой дефектоскопии (МПД), а также их металлографического исследования методом реплик (МР), проводившегося в соответствии с [2]. Из таблицы видно, что угловые сварные соединения коллекторов, за исключением коллекторов котла ст. № 5, характеризуются высоким уровнем микро­ поврежденности, причиной которой является длительная эксплуатация в условиях ползучести при высоком уровне действующих напряжений. При этом во многих сварных соединениях накопление и развитие микроповрежденности уже привело к образованию макротрещин, выявляемых методом МПД. Изначально по результатам анализа данных по среднегодовым параметрам (давление, температура) «острого» пара, а также проведения на их основе расче-

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Юрий СПИРИН, начальник отдела экспертизы объектов теплоэнергетики ООО ЦЭ «Техносервис и контроль» (г. Красноярск) Александр ФЕЛЬКЕР, эксперт ООО ЦЭ «Техносервис и контроль» (г. Красноярск) Владимир ПУЧКОВ, эксперт ООО ЦЭ «Техносервис и контроль» (г. Красноярск) Сергей КАТЦИН, директор ООО ЦЭ «Техносервис и контроль» (г. Красноярск)

В статье представлены результаты технического диагностирования паросборных коллекторов котлов типа ТГМП-204ХЛ блоков 800 МВт Сургутской ГРЭС-2 и сделаны выводы о возможности продления их паркового ресурса. Ключевые слова: Сургутская ГРЭС-2, котел ТГМП-204ХЛ, паросборный коллектор, микроповрежденность.

В

140

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1

№ энергоблока

Наработка котла на момент проведения контроля, час

Кол-во сварных соединений с повреждениями

Общее кол-во / кол-во СС, подвергавшихся исследованию

Кол-во СС с микроповрежденностью на стадии Vп (браковочный уровень)

Кол-во СС с микроповрежденностью на стадии IVп (браковочный уровень)

Кол-во СС с микроповрежденностью на стадии IIIп

Кол-во СС с микроповрежденностью на стадии IIп

Исследование микроповрежденности угловых сварных соединений (СС) штуцеров с коллекторами

Общее кол-во / кол-во СС, подвергавшихся контролю

МПД угловых сварных соединений (СС) штуцеров с коллекторами

1

190792

48 / 48

17

48 / 21

3

9

9

-

2

188122

48 / 48

8

48 / 41

17

18

6

-

4

197315

48 / 48

15

48 / 48

39

6

3

-

5

194332

48 / 48

4

48 / 5

-

1

3

1

6

182373

48 / 48

18

48 / 28

14

7

4

3

тов значений эквивалентной температуры и наработки планировалось проведение контроля угловых сварных соединений коллекторов в объеме 10% от общего их количества, то есть в объеме, регламентированном [1]. Однако, в связи с обнаружением большого количества макродефектов при проведении МПД, объем контроля был увеличен вплоть до 100% для угловых сварных соединений паросборных коллекторов котла ст. № 4. Для паросборных коллекторов котла ст. № 5 металлографические исследования были проведены в первоначально планируемом объеме. Характерная микроструктура сварных соединений с микроповрежденностью на стадии IV.2п согласно [2] с цепочками пор и микротрещинами представлена на рисунке 1. В сварных соединениях с более высокой степенью микроповрежденности можно наблюдать зарождение макротрещин (рис. 2), которые при своем дальнейшем развитии достигают размеров, при которых возможно их обнаружение методом МПД (рис. 3). Протяженность макротрещин, которые были обнаружены при проведении контроля сварных соединений методом МПД, достигала 170 мм. Ремонт сварных соединений с макротрещинами проводился путем их выборки механическим способом с последующим контролем полноты удаления трещин методом МПД и подваркой мест выборки дефектов. Ремонт сварных соединений, в которых также была обнаружена микроповрежденность браковочного уровня, проводился путем выборки металла механическим способом по всему периметру сварного сое-

динения с шириной участка удаляемого металла сварного шва и зоны термического влияния (ЗТВ) 40–50 мм на глубину 8–15 мм, а в отдельных случаях на глубину до 40 мм. После проведения выборки проводился повторный контроль металла сварного шва и ЗТВ методом реплик для контроля полноты удаления поврежденного металла. Для большинства сварных соединений после выборки металла сварного шва и ЗТВ по результатам повторного контроля методом реплик микроповрежденности не было обнаружено либо была обнаружена микроповрежденность, соответствующая стадии IIп–IIIп. Однако при контроле отдельных сварных соединений после ремонта с выборкой металла сварного шва и зоны термического влияния на глубину до 40 мм были обнаружены цепочки пор ползучести, что соответствует стадии микроповрежденности IVп. По результатам проведенного технического диагностирования и ремонта угловых сварных соединений было принято решение о допуске паросборных коллекторов котлов ст. № 1, 2, 4, 6 во временную эксплуатацию на срок 25 000–30 000 часов с последующей их заменой. В период до их замены было предписано проведение контроля угловых сварных соединений коллекторов методами УЗК и МПД с целью своевременного обнаружения и устранения возможных макродефектов. Паросборные коллекторы котла ст. № 5 были допущены к дальнейшей эксплуатации на 50 000 часов. По результатам проведенного технического диагностирования были сделаны следующие выводы: ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ парковый ресурс (200 000 часов), установленный [1], является предельным для большинства паросборных коллекторов типоразмера 37770 из стали 15Х1М1Ф котлов типа ТГМП-204ХЛ; ■ эксплуатационный контроль этих коллекторов должен начинаться до выработки ими паркового ресурса в целях своевременной оценки их технического состояния и планирования, при необходимости, их замены; ■ время начала эксплуатационного контроля необходимо определять с учетом данных по среднегодовым параметрам «острого» пара и рассчитанным по этим данным значениям эквивалентной температуры и наработки. Контроль рекомендуется начинать при достижении значения эквивалентной наработки 150 000 часов; ■ эксплуатационный контроль необходимо проводить не только методами УЗК и МПД, но и МР для оценки уровня микроповрежденности сварных соединений и своевременного их ремонта или планирования замены коллекторов с целью недопущения возникновения и развития макродефектов.

Литература 1. СТО 17230282.27.100.005-2008 «Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла. Нормы и требования».

2. РД 153-34.1-17.467-2001 «Экспрес­сный метод оценки остаточного ресурса сварных соединений коллекторов котлов и паропроводов по структурному фактору».

141

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Система управления промышленной безопасностью УДК 692 4:725.4

Нина ДУБОВАЯ, директор, инженер-эксперт высшей квалификации ООО «Инженерно-консультативный центр «Инженеринг» (г. Ярославль) Григорий МИЛЮТИН, инженер-эксперт ООО «Инженерно-консультативный центр «Инженеринг» (г. Ярославль) Виталий ЛЕДНЕВ, инженер-эксперт ООО «Инженерно-консультативный центр «Инженеринг» (г. Ярославль) Владимир САЗАНОВ, инженер-эксперт ООО «Инженерно-консультативный центр «Инженеринг» (г. Ярославль)

«…Cистема управления промышленной безопасностью – документально оформленный комплекс взаимосогласованных организационных и организационно-технических мероприятий, осуществляемых организацией, эксплуатирующей опасный производственный объект, в целях предупреждения, предотвращения и ликвидации последствий аварий и инцидентов на опасных производственных объектах». Ключевые слова: промышленная безопасность, СУПБ.

П

унктом 3 статьи 11 ФЗ-116 устанавливает: «организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты I или II классов опасности, обязаны создать системы управления промышленной безопасностью и обеспечивать их функционирование». В последнее десятилетие происходила централизация, объединение отдельных промышленных предприятий России и эксплуатирующих опасные производственные объекты в единые компании (организации). Часть компаний в составе управленческих структур имеют подразделения, занимающиеся вопросами промышленной безопасности, а часть не считают целесообразным на уровне компании заниматься промышленной безопасностью и оставляют этот вопрос на уровне отдельных предприятий. Однако решение большинства вопросов промышленной безопасности требу-

142

ет финансовых затрат на обслуживание оборудования и зданий, техническое перевооружение, обучение кадров. Таким образом управленческие структуры компаний минимизируют затраты на производство за счет статьи «охрана труда и промышленная безопасность». Статьей 11 ФЗ-116 не требуется создание СУПБ даже в тех компаниях, предприятия которых находятся по всей территории России, если там эксплуатируются опасные производственные объекты III или IV классов опасности. Базируясь на опыте работы по вопросам промышленной безопасности, можно сделать вывод: там, где ответственность за промышленную безопасность возложена на специалистов управленческих структур, инвестиций в производство достаточно, чтобы содержать ОПО на достаточно высоком уровне по промышленной безопасности. Внедрение СУПБ позволяет наиболее четко и

целенаправленно организовать в компаниях систему ответственности каждого специалиста. ООО «Инженерно-консультативный центр «Инженеринг» в начале 2011 года разработало систему управления промышленной безопасностью (СУПБ) для ООО «Пивоваренная компания «Балтика», которое насчитывает 10 филиалов по всей России и в составе управленческой структуры имеет группу по охране труда и промышленной безопасности. СУПБ была принята Компанией к апробации и мониторингу в филиалах. СУПБ ООО «Пивоваренная компания «Балтика» разработана с учетом методологии создания и функционирования систем управления в различных областях в соответствии с требованиями общепризнанных международных стандартов ISO серии 9000, ISO серии 14000, OHSAS 18001 «Системы управления охраны здоровья и производственной безопасностью. Спецификация». Основными причинами аварий и несчастных случаев на опасных производственных объектах являются: 1. Изношенность (превышение срока эксплуатации) основных фондов или некачественное их техническое обслуживание.

2. Неэффективное проведение производственного контроля (ПК).

3. Человеческий фактор (нарушение требований ПБ, недостаточная квалификация персонала, нарушение трудовой и технологической дисциплины).

4. Отсутствие, некачественно разработанная нормативная документация (инструкции, наставления, положения, регламенты) или отсутствие ее ведения. Информационный пробел. Эти направления легли в основу разработки СУПБ ООО «Пивоваренная компания «Балтика». В результате обсуждений и консультаций со специалистами Компа-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

нии ООО «Инженерно-консультативный центр «Инженеринг» была разработана СУПБ, в состав которой вошли следующие положения и регламенты: – положение о производственном контроле; – регламент по нормативно-документальному обеспечению (НДО); – порядок осуществления производственного контроля персоналом, обслуживающим ОПО; – положение о службе производственного контроля; – положение о комиссии производственного контроля (КПК); – положение по обязательному внешнему и внутреннему обучению кадров; – положение о порядке установления причин инцидентов; – положение о расследовании несчастных случаев на ОПО; – положение об организации экспертиз промышленной безопасности; – положение по обслуживанию и ремонту зданий и сооружений; – положение о проведении технического обслуживания и ремонта технических устройств, – регламент по определению (расчету) применения критериев риска ОПО. Все положения и регламенты СУПБ связаны между собой, соответствуют штатному расписанию и должностным обязанностям специалистов Компании. На управленческий персонал Компании также были возложены обязанности по СУПБ. В итоге ООО «Пивоваренная компания «Балтика» определило и документально оформило Политику в области промышленной безопасности. СУПБ не только обеспечивает выполнение необходимых требований Правил, но и обеспечивает обратную связь: ■ со стороны государственного надзора – осуществление контроля за функционированием СУПБ предприятий, в том числе и службы производственного контроля; ■ со стороны службы производственного контроля Компании – представление всей необходимой информации органам государственного надзора. На примере ООО «ПК «Балтика» можно удостовериться в том, что системный подход к вопросам промышленной безо­ пасности приводит к положительным результатам. Таким образом, одним из требований промышленной безопасности должна являться разработка и функционирование СУПБ во всех компаниях (организациях), имеющих в своем составе более 10 предприятий, эксплуатирую-

щих ОПО, вне зависимости от их классов опасности. В настоящее время для организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты I или II классов опасности, требуется разработать заявление с целью информирования персонала предприятия и населения о приоритетах, целях в области безопасности, путях их достижения и ожидаемых результатах. Цели предприятия в области промышленной безопасности в основном следующие: ■ здоровье и безопасные условия труда являются приоритетом при достижении производственных и экономических результатов, ■ система управления охраной труда и промышленной безопасностью является частью бизнес-системы предприятия, ■ любые травмы, аварии и иные происшествия на производстве могут и должны быть предупреждены, ■ соблюдение требований нормативных актов в области охраны труда и промышленной безопасности – обязательное условие работы, ■ показатели по безопасности труда открыты и доступны. Обязательства предприятия: ■ соблюдать требования российского и регионального законодательства, регламентирующие обеспечение требований охраны труда, промышленной безопасности, производственной санитарии и охраны окружающей среды; ■ осуществлять комплекс мер по преду­ преждению аварийных ситуаций и негативного воздействия на окружающую среду, персонал предприятия и население района деятельности; ■ проводить обучение всех сотрудников на знание правил охраны труда и промышленной безопасности; ■ организовать постоянное повышение квалификации работников и освоение смежных профессий; ■ требовать соблюдения всеми сотрудниками предприятия осуществления работ в соответствии с действующими правилами охраны труда и промышленной безопасности; ■ требовать от подрядных организаций, ведущих работы на территории предприятия, соблюдения требований охраны труда, промышленной и экологической безопасности; ■ развивать сферы деятельности предприятия, принимать и реализовывать производственные решения с обязательным учетом экологических аспектов и производственных рисков; ■ реализовывать весь доступный комТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

плекс мер по предупреждению травматизма и аварий на предприятии; ■ осуществлять непрерывное совершенствование системы охраны труда, промышленной безопасности, производственной санитарии и окружающей среды. Руководство предприятия уделяет первоочередное внимание формированию и развитию культуры безопасности на уровне руководителей и отдельных работников. Деятельность администрации предприятия направлена на создание атмосферы понимания и приверженности всего персонала предприятия целям безопасности на основании принципов культуры безопасности посредством: ■ демонстрации руководителями личным примером соблюдения принципов культуры безопасности; ■ создания руководителями атмосферы доверия в коллективе и таких подходов к работе, которые способствуют укреплению позитивного отношения к безопасности всего персонала; ■ установления такой системы поощрений и взысканий, которая стимулирует открытость действий работников, развивает критический подход при выполнении и оценке работ, препятствует сокрытию ошибок на производстве и исключает возможность безосновательного наказания; ■ поощрения деятельности работников, направленной на постоянное самосовершенствование, изучение и внедрение передового опыта, в том числе и зарубежного; ■ внимательного и детального рассмотрения критических замечаний персонала с последующей реализацией корректирующих мероприятий; ■ подготовки и обучения достаточного и необходимого количества руководителей и специалистов предприятия, квалификация которых обеспечит выполнение функций, возложенных на эксплуатирующую организацию, с акцентом на приоритет безопасности и понимание последствий ошибочных действий для безопасности; ■ оказания финансовой и материальной поддержки в реализации всех предложений, направленных на развитие культуры безопасности в подразделениях и на предприятии в целом. Компания ООО «Инженерно-консультативный центр «Инженеринг» имеет опыт разработки СУПБ также для организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты I или II классов опасности, и всегда готова оказать методическую помощь при разработке и внедрении СУПБ на предприятии.

143

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Нормативное регулирование системы экспертизы промышленной безопасности Экспертиза промышленной безопасности в Российской Федерации. Проблемы и решения Алексей КУКУШКИН, начальник отдела котлонадзора ЗАО «Дортехдиагностика » (г. Ярославль) Сергей РОГОВ, директор ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Максим КИСЕЛЕВ, главный инженер ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Андрей СЕВАСТЬЯНОВ, начальник отдела экспертизы ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Иван ЕРМАКОВ, директор ООО «Промэкспертиза» (г. Ярославль)

Описаны принципы правового регулирования промышленной безопасности, рассмотрены последние изменения законодательства, проблемы и пути их решения. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, опасный производственный объект, заключение экспертизы, оценка риска.

П

ринятие в 1997 году Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ положило начало системе правового регулирования в области промышленной безопасности (ПБ). При его разработке за основу были взяты такие международные документы, как Директива ЕЭС о предотвращении крупных промышленных аварий, Конвенция ООН о трансграничном воздействии промышленных аварий, использованы методы правового регулирования, направленные на предотвращение аварий на опасных объектах, принятые и апробированные в большинстве промышленно развитых стран Европы и Америки. ФЗ-116 от 20 июня 1997 года является основным правовым актом, обеспечивающим безопасную эксплуатацию опасных объектов на территории РФ. В период с 1997 года по настоящее время в его редакцию внесено ряд изменений. С 1 января 2014 года в области про-

144

мышленной безопасности работает новая система государственного регулирования на основании двух федеральных законов – № 22-ФЗ от 4 марта 2013

года и № 186-ФЗ от 2 июля 2013 года, и закреплены понятия «экспертиза промышленной безопасности», эксперт в области промышленной безопасности выдал заведомо ложное заключение экспертизы ПБ. Новеллой является установление запрета на проведение экспертизы в отношении опасного производственного объекта, принадлежащего на праве собственности или ином законном основании ей или лицам, входящим с ней в одну группу лиц. Законодателем определены обязанности руководителя экспертной организации и эксперта. [1] В июле 2015 года приказом Ростехнадзора № 266 внесены изменения в ФНП «Правила экспертизы промышленной безопасности». Изменения в основном направлены на повышение требований к уровню профессиональной теоретической подготовки экспертов, участвующих в экспертизе промышленной безо-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

пасности. Актуальность данной проблемы отмечена давно. Необходимо определить правовой статус эксперта, так как легитимность эксперта, прошедшего аттестацию у хозяйствующего субъекта, вызывает сомнение. [2] Однако проблема низкого качества экспертиз кроется не только (и не сколько) в недостаточном профессиональном уровне экспертов. Большей частью низкому качеству экспертизы способствуют заказчики экспертизы, «оптимизирующие» свои расходы по содержанию ОПО, и руководители экспертных организаций, которые, преследуя исключительно свой корыстный интерес, идут у них на поводу. Для решения проблемы промышленной безопасности необходимо систему экспертиз промышленной безопасности, через коррупционный рынок которой, по разным оценкам, ежегодно проходит около одного миллиарда долларов, сделать добровольной. Концепция снижения аварийности и травматизма должна использовать рыночные механизмы. Необходимо прогнозировать и предотвращать возникновение аварий и катастроф путем реализации непрерывных замкнутых циклов: мониторинг объекта, прогнозирование его аварий, разработка и реализация предупреждающих мер, анализ их результативности, и далее, по новому циклу, параллельно развивать систему страхования рисков, независимой экспертной оценки риска, государственного регулирования допустимой величины риска и государственного контроля за исполнением требований. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ от 20 июня 1997 года//url: http://www.consultant. ru/document/cons_doc_.

2. Приказ Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538, в редакции от 3 июля 2015 года, ФНП «Правила экспертизы промышленной безопасности».

3. Крюков А.С. Реформирование российской системы промышленной безо­ пасности//URL http://ite.nipigas.ru/ sites/default/files/kryukov_a.s._oao_sibur_ holding_reformirovanie_rossiyskoy_sistemy_ promyshlennoy_bezopasnosti.pdf.

4. Иноземцев В.В. Экспертиза промышленной безопасности опасных производственных объектов в опасности// URL http://www.slaviza.ru/791-ekspertizapromyshlennoy-bezopasnosti-opasnyhproizvodstvennyh-obektov-v-opasnosti. html.

Правовые основы экспертизы ПБ технических устройств Экспертиза промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением Алексей КУКУШКИН, начальник отдела котлонадзора ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Сергей РОГОВ, директор ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Максим КИСЕЛЕВ, главный инженер ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Андрей СЕВАСТЬЯНОВ, начальник отдела экспертизы ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Иван ЕРМАКОВ, директор ООО «Промэкспертиза» (г. Ярославль)

Рассмотрены случаи экспертизы промышленной безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением, в связи с изменениями в законодательстве о техническом регулировании и промышленной безопасности. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, опасный производственный объект, техническое устройство.

В

соответствии со статьей 13 Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 2 июля 2013 года) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», экспертизе промышленной безопасности подлежат технические устройства, применяемые на опасном производственном объекте. В случае если техническим регламентом не установлена иная форма оценки соответствия технического устройства, применяемого на опасном производственном объекте, обязательным требованиям к такому техническому устройству, то оно подлежит экспертизе промышленной безопасности: ■ до начала применения на опасном производственном объекте; ■ по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ки такого технического устройства, установленных его производителем; ■ при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого технического устройства, если фактический срок его службы превышает двадцать лет; ■ после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого технического устройства, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых было повреждено такое техническое устройство. [1] В соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании» [2], принят Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточ-

145

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

ным давлением» (ТР ТС 032/2013), устанавливающий требования безопасности к оборудованию, работающему под избыточным давлением. Подтверждение соответствия оборудования требованиям технического регламента (далее – подтверждение соответствия) осуществляется путем: а) сертификации аккредитованным органом по сертификации; б) декларирования соответствия. Статьей 1.3 ТР ТС 032/2013 установлено, что технический регламент не распространяется на оборудование, специально сконструированное для использования на морских и речных судах и объектах подводного применения, и медицинские одноместные барокамеры. [3] Согласно ФНП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», техническое устройство, применяемое на опасном производственном объекте, подлежит экспертизе (если техническим регламентом не установлена иная форма оценки соответствия указанного устройства обязательным требованиям) в тех же случаях, что установлены Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ. [4] Согласно статье 4 ФНП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», действие правил не распространяется на оборудование, установленное на морских и речных судах и других плавучих средствах (кроме драг и плавучих буровых установок). В статье 411 ФНП «Правил» конкретизированы случаи проведения экспертизы промышленной безопас-

146

ности оборудования, работающего под давлением, отработавшего нормативный срок службы, – вводится требование проведения экспертизы промышленной безопасности в случае истечения срока службы или превышения количества циклов нагрузки, установленных в нормативно-правовом акте или заключением экспертизы промышленной безопасности. [5] Таким образом, из анализа вышеперечисленных нормативно-правовых актов следует, что технические устройства, применяемые на опасных производственных объектах, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением, подлежат экспертизе промышленной безопасности в следующих случаях: ■ до начала применения на опасном производственном объекте (медицинские одноместные барокамеры, оборудование, работающее под избыточным давлением, установленное на драгах и плавучих буровых установках); ■ по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки такого технического устройства, установленных его производителем, нормативно-правовым актом или заключением экспертизы промышленной безопасности; ■ при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого технического устройства, если фактический срок его службы превышает двадцать лет; ■ после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого технического устройства, либо восстановитель-

ного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых было повреждено такое техническое устройство. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 2 июля 2013 года) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» // СПС «Консультант-Плюс».

2. Федеральный закон от 27 декабря 2002 года № 184-ФЗ (ред. от 23 июня 2014 года) «О техническом регулировании» // СПС «Консультант-Плюс».

3. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013), принят решением Совета Евразийской экономической комиссии от 2 июля 2013 года № 41 // СПС «Консультант-Плюс».

4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538 // СПС «Консультант-Плюс».

5. Приказ Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (зарегистрировано в Минюсте России 19 мая 2014 года № 32326) // СПС «Консультант-Плюс».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Оценка остаточного ресурса Проблемы оценки остаточного ресурса при проведении экспертизы ПБ Алексей КУКУШКИН, начальник отдела котлонадзора ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Сергей РОГОВ, директор ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Максим КИСЕЛЕВ, главный инженер ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Андрей СЕВАСТЬЯНОВ, начальник отдела экспертизы ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Иван ЕРМАКОВ, директор ООО «Промэкспертиза» (г. Ярославль)

Выявлены проблемы неразрушающего контроля и технического диагностирования при проведении оценки остаточного ресурса технических устройств, перечислены методы диагностирования, позволяющие выявлять зарождающиеся дефекты с большой вероятностью. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, остаточный ресурс, контроль напряженно-деформированного состояния, преддефектное состояние, акустическая эмиссия.

П

роблема обеспечения надежной работы оборудования и конструкций становится все более актуальной, так как старение оборудования значительно опережает темпы технического перевооружения. На сегодняшний день степень износа мощностей в российском секторе энергетики составляет примерно 65%. Проблема усугубляется отсутствием научно обоснованной концепции технической диагностики и определения ресурса и недостаточной эффективностью традиционных методов и средств неразрушающего контроля. На основе анализа существующих подходов к оценке остаточного ресурса оборудования выделяют следующие общие тенденции.

1. При определении надежности оборудования переходят от вероятностных методов оценки ресурса, основанных на статистике отказов, к оценке индивидуального ресурса стареющего оборудования на основе комплексного подхода, сочетающего результаты разрушающего и неразрушающего контроля с поверочными расчетами на прочность.

2. При оценке ресурса наметилась тенденция к переходу от дефектоскопии к методам технической диагностики, основанным на сочетании механики разрушений, металловедения и неразрушающего контроля, то есть к методам неразрушающего контроля напряженнодеформированного состояния (НДС).

3. Осознана необходимость в 100%-ном контроле оборудования, отработавшего нормативный срок службы, для опреде-

ления потенциально опасных зон. Существующие методы диагностирования не лишены недостатков. При комплексном применении различных методов и средств неразрушающего и разрушающего контроля строго установленного порядка их применения для конкретного объекта контроля не существует. Последовательность, порядок, объем и периодичность контроля оборудования определяются экспертом и зависят от паркового (расчетного) ресурса, повреждаемости, межремонтного интервала и от стоимости услуг по экспертизе. В наиболее ответственных отраслях промышленности имеются специальные инструкции о порядке и периодичности контроля и о продлении срока службы оборудования. Однако даже в этих отраслях (передовых с точки зрения организации контроля за состоянием металла) существует проблема определения предельного состояния металла и оценки индивидуального ресурса оборудования. Кроме того, указанные документы не имеют статуса нормативно-правового акта и могут применяться на добровольной основе. Переход от дефектоскопии к технической диагностике с применением комплексного подхода, включающего определение параметров дефектов, оценку распределения внутренних (остаточных) напряжений и нахождение фактических структурно-механических характеристик металла, сдерживается в первую очередь низкой эффективностью сущеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ствующих методов и средств контроля напряженно-деформированного состояния оборудования. Основными источниками развития повреждений являются зоны концентрации напряжений. Именно в них структурно-механические свойства металла необходимо исследовать в первую очередь. Непригодны также традиционные методы неразрушающего контроля для определения дефектов на раннем этапе их развития, так как во многих случаях более опасным является «преддефектное» состояние металла, когда в его структуре произошли необратимые изменения, и повреждение из-за усталости может возникнуть внезапно. Уровень чувствительности традиционных методов неразрушающего контроля не всегда позволяет выявить такое «преддефектное» состояние металла. Накопление усталостной повреждаемости металла в основном происходит в условиях малоцикловой и многоцикловой рабочей нагрузки. Очевидно, что только пассивные методы диагностики являются наиболее пригодными для решения поставленных задач. К пассивным методам неразрушающего контроля, использующим энергию излучения конструкций, относят методы акустической эмиссии и магнитной памяти металла. Литература 1. Стандарт организации ОАО РАО «ЕЭС России» «Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла. Нормы и требования» // СПС «Консультант-плюс».

2. Концепция технического перево­ оружения энергообъектов электростанций РАО «ЕЭС России» в период до 2015 года // Документ РАО «ЕЭС России». – М., ноябрь 2001.

3. ГОСТ Р 52005-2003. Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла: Общие требования. – М.: Издво стандартов, 2003.

4. Комаровский А.А. Диагностика напряженно-деформированного состояния // Контроль. Диагностика. – 2000. – № 2. – С. 22–27.

5. Дубов А.А. Проблемы оценки остаточного ресурса стареющего оборудования//url http://www.energodiagnostika.ru/ article-about-mmm-old-equipment.html.

147

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза ПБ зданий и сооружений

Положительные изменения в нормативно-правовой базе Алексей КУКУШКИН, начальник отдела котлонадзора ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Сергей РОГОВ, директор ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Михаил КИСЕЛЕВ, главный инженер ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Андрей СЕВАСТЬЯНОВ, начальник отдела экспертизы ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Иван ЕРМАКОВ, директор ООО «Промэкспертиза» (г. Ярославль)

В статье рассмотрены изменения в действующем законодательстве, регламентирующие проведение экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, требования промышленной безопасности, оценка соответствия.

С

огласно требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», экспертиза зданий и сооружений на опасном производственном объекте, предназначенных для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий, проводится при наличии соответствующих требований промышленной безопасности к таким зданиям и сооружениям. Это дополнение представляется целесообразным и обоснованным в связи с тем, что экспертиза промышленной безопасности – это определение соответствия объектов экспертизы промышленной безопасности предъявляемым к ним требованиям промышленной безопасности. А при отсутствии соответствующих требований промышленной безопасности невозможно провести оценку соответствия. При проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооруже-

ний нередко выявлялись строительные конструкции, требующие усиления и капитального ремонта. Ранее, до вступления в силу Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», экспертизу промышленной безопасности с выдачей заключения о соответствии объекта экспертизы было невозможно завершить до выполнения мероприятий по устранению несоответствий, факт выполнения мероприятий контролировался экспертом. В связи с тем, что выполнить ремонтно-восстановительные работы за срок, отведенный «Правилами» (3 месяца), не представлялось возможным, некоторые экспертные организации игнорировали обнаруженные дефекты с целью завершения экспертизы промышленной безопасности и выдачи положительного заключения. Формально ранее при обнаружении несоответствий (даже не угрожающих аварией и разрушением) объекта экспертизы, которые невозможно устранить в срок, отведенный на проведение экспертизы,

При проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений нередко выявлялись строительные конструкции, требующие усиления и капитального ремонта 148

эксперт был обязан выдать заключение о несоответствии. На практике это нередко означало необходимость остановки производства, в том числе объектов городской инфраструктуры (котельных и т.д.).

Экспертизу промышленной безопасности с выдачей заключения о соответствии объекта экспертизы было невозможно завершить до выполнения мероприятий по устранению несоответствий Описанная ситуация положительно изменилась при вступлении в силу ФНП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». В соответствии с их требованиями, заключение экспертизы может содержать следующий вывод: «объект экспертизы не в полной мере соответствует требованиям промышленной безопасности и может быть применен при условии внесения соответствующих изменений в документацию или выполнения соответствующих мероприятий в отношении технических устройств либо зданий и сооружений». Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

3. ПБ 03-246-98 «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Экспертиза ПБ дымовых и вентиляционных труб

в условиях изменяющегося законодательства о промышленной безопасности Алексей КУКУШКИН, начальник отдела котлонадзора ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Сергей РОГОВ, директор ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Михаил КИСЕЛЕВ, главный инженер ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Андрей СЕВАСТЬЯНОВ, начальник отдела экспертизы ЗАО «Дортехдиагностика» (г. Ярославль) Иван ЕРМАКОВ, директор ООО «Промэкспертиза» (г. Ярославль)

На основе анализа действующих нормативно-правовых актов рассмотрены случаи, в которых необходимо проведение экспертизы промышленной безопасности дымовых и вентиляционных труб. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, сооружения, требования промышленной безопасности, дымовые и вентиляционные трубы, оценка соответствия, срок эксплуатации.

В

условиях изменяющейся нормативно-правовой базы, регулирующей правоотношения в сфере обеспечения промышленной безопасности опасных производственных объектов, возникают вопросы об обязательности проведения экспертизы промышленной безопасности дымовых и вентиляционных труб (далее – труб) на опасных производственных объектах. В статье 13 Федерального закона от 21 июля 1997 года №116-ФЗ в действующей редакции конкретизированы требования к подлежащим экспертизе промышленной безопасности зданиям и сооружениям на опасном производственном объекте – экспертизе подлежат только здания и сооружения, предназначенные для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий. В соответствии с Техническим регламентом «О безопасности зданий и сооружений» № 384-ФЗ от 30 декабря 2009 года, трубы являются сооружениями. Таким образом, трубы относятся к сооружениям и в случае их применения на опасном производственном объекте подлежат экспертизе промышленной безопасности (в установленных случаях) в связи с тем, что они предназначены для осуществления технологических процессов.

Однако из понятия экспертизы промышленной безопасности следует, что это определение соответствия объектов экспертизы предъявляемым к ним требованиям промышленной безопасности. Действующие до августа 2014 года «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб» содержали требования промышленной безопасности к трубам. Приказом Ростехнадзора от 1 июля 2014 года эти правила признаны не подлежащими применению. Применяемая при экспертизе промышленной безопасности дымовых и вентиляционных промышленных труб документация – ГОСТ 31937-2011, СП 13-101-99 и РД 03-610-03 – не содержит требований промышленной безопасности к дымовым и вентиляционных промышленным трубам. Следовательно, в настоящее время отсутствуют требования промышленной безопасности к трубам, а если нет требований – невозможно выполнить оценку соответствия, а равно и экспертизу промышленной безопасности сооружения. Однако требования промышленной безопасности содержит Технический регламент «О безопасности зданий и сооружений» от 30 декабря 2009 года № 384ФЗ. Объектом технического регулирования являются здания и сооружения люТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

бого назначения, процессы проектирования, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации и утилизации. Требования регламента распространяются на трубы, строительство, реконструкция и капитальный ремонт которых осуществлялся в соответствии с проектной документацией, утвержденной или направленной на государственную экспертизу после 30 июня 2010 года [2]. На основании рассмотренных в настоящей статье нормативно-правовых актов следует вывод: экспертизе промышленной безопасности подлежат трубы, эксплуатируемые на ОПО, на которые распространяются требования регламента № 384-ФЗ от 30 декабря 2009 года в случае истечения срока эксплуатации; в случае отсутствия в проектной документации данных о сроке эксплуатации; после аварии на ОПО с повреждением несущих конструкций данных труб; после истечения сроков эксплуатации, установленных заключением экспертизы. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральный закон от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

4. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

5. СП 13-101-99 «Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб».

6. РД 03-610-03 «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб».

7. ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб».

149

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Внедрение стандарта ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025 в испытательной лаборатории Сергей КОЗЛОВ, директор ООО «Лифтэксперт» (г. Нижний Тагил) Юрий КОЛЕСНИКОВ, главный инженер, эксперт сертификации систем менеджмента качества ООО «Лифтэксперт» (г. Нижний Тагил) Игорь КУЛА, руководитель Испытательной лаборатории, специалист ООО «Лифтэксперт» (г. Нижний Тагил)

Основной задачей данной публикации является ознакомление сотрудников испытательных лабораторий (далее – ИЛ) с практическим опытом по разработке и внедрению системы менеджмента и соответственно Руководства по качеству ИЛ, вне зависимости от специфики ее области деятельности и объектов испытаний. Первая часть статьи в №10 журнала «Технадзор».

5. Признание лаборатории «лабораторией третьей стороны».

5.1. В ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025 установлено понятие «лаборатории третьей стороны». В соответствии с определением «третьей стороны», приведенным в ГОСТ Р 1.12, под этим понятием следует понимать лабораторию, которая при проведении испытаний не зависит ни от производителя (продавца) испытываемой продукции, ни от ее покупателя (потребителя). Из этого следует, что большая часть лабораторий должна отказаться от претензий на признание в качестве лаборатории третьей стороны. При этом необходимо понимать, что зависимость или независимость не имеют никакого отношения к компетентности. Независимая лаборатория может не быть компетентной, и наоборот, лаборатория, не являющаяся третьей стороной, может быть компетентной и авторитетной.

5.2. Чтобы быть признанной «третьей стороной», лаборатория должна продемонстрировать: ■ беспристрастность (одинаковые условия для всех заказчиков, требования к образцам, процедура анализа); ■ отсутствие коммерческого, финансового или иного давления на нее или ее сотрудников, которое могло бы оказать влияние на их оценку (например: условия оплаты работ, выполнение работ для владельца лаборатории);

150

■ неучастие в деятельности, которая может поставить под сомнение ее независимость (например: участие в сделках с объектами анализа, наложение штрафов, идущих на собственное финансирование).

6. Лаборатория должна располагать руководящим и техническим персоналом, уполномоченным на выполнение своих обязанностей, а также на выявление случаев отступлений от установленных процедур и на возбуждение действий по предупреждению или сокращению таких отклонений. Каждый сотрудник лаборатории должен иметь перечень своих прав и обязанностей (должностную инструкцию), среди которых должны быть установлены права и обязанности по участию в работах по совершенствованию системы менеджмента качества.

7. Лаборатория должна принимать меры, обеспечивающие свободу руководства и сотрудников от любого неподобающего внутреннего и внешнего коммерческого, финансового и другого давления и влияния, которое может оказывать отрицательное воздействие на качество их работы. В качестве таких мер могут быть рассмотрены: ■ ограничение доступа в лабораторию или в ее отдельные части (составление перечня лиц, имеющих доступ; кодовые замки; ответственность персонала);

■ шифровка проб; ■ ограничение доступа к данным; ■ контроль промежуточных и окончательных результатов; ■ анализ контрактов.

8. Лаборатория должна определить процедуры по защите конфиденциальной информации и прав собственности ее клиентов, включая процедуры защиты электронного хранения и передачи результатов.

8.1. Для реализации этого требования необходимо определить перечень документов (включая документы, выполненные в электронном виде), содержащих конфиденциальную информацию, и установить специальную процедуру хранения и доступа в отношении этих документов.

8.2. В случаях, когда лаборатория передает результаты по линиям связи, следует предусмотреть защиту от возможных ошибок в адресации при передаче информации.

9.Лаборатория должна определять политику и процедуры, позволяющие избежать вовлечения в деятельность, которая снизила бы доверие к ее компетентности, беспристрастности или честности.

9.1. Данное требование реализуется при помощи анализа всех контрактов (договоров, заданий, графиков и т. п.) на выполнение испытаний и отказов от сомнительных работ.

9.2. Лаборатория признает своим приоритетом получение технически обоснованных результатов испытаний и обеспечение конфиденциальности информации, имеющей отношение к заказчику. Персонал испытательной лаборатории в ходе своей деятельности должен соблюдать требования документации системы качества. Ответственный за проведение испытаний должен обеспечить выполнение требований технической документации на испытания (требования к среде, компетентности персонала, к испытательному оборудованию, обеспечить следование методу) при проведении испытаний.

10. Лаборатория должна определять

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

организационную и управленческую структуру. Для реализации этого требования необходимо разработать: ■ схему административного подчинения персонала; ■ функциональную схему управления лабораторией. Необходимо установить функции каждой структурной единицы и ее взаимодействие с другими структурными единицами лаборатории. Если лаборатория не имеет внутреннего структурного деления, то могут быть приведены функции отдельных сотрудников (в Положении о лаборатории либо Руководстве по качеству).

11. Лаборатория должна определить свое место в вышестоящей организации. Для реализации этого требования необходимо определить структурную и функциональную схему вышестоящей организации, определяющую связи по управлению качеством, технической деятельностью и вспомогательными службами. Для лабораторий, являющихся юридическими лицами, это требование не является актуальным.

12. Лаборатория должна устанавливать ответственность, полномочия и взаимоотношения всех сотрудников, занятых в управлении, выполнении или проверке работ, влияющих на качество испытаний. Ответственность, полномочия, функции и взаимосвязь между сотрудника-

ми устанавливаются в соответствующих должностных инструкциях.

13. Лаборатория должна обеспечить контроль сотрудников, проводящих испытания, со стороны лиц, способных выполнять такой контроль. Виды контроля: ■ контроль полноты регистрации технических данных (рабочих журналов); ■ контроль правильности расчетов; ■ контроль сотрудников через контрольные пробы (образцы).

14. Лаборатория должна иметь техническую администрацию, несущую ответственность за техническую деятельность и предоставление ресурсов. Необходимо возложить ответственность за решение общих технических вопросов на конкретного сотрудника. К общим техническим вопросам следует относить: ■ организацию технического (в том числе и метрологического) обслуживания оборудования и его ремонта; ■ организацию обслуживания инженерных сетей лаборатории (электросеть, вентиляция, отопление, водоснабжение и канализация, газовые сети, заземление, сигнализация); ■ организацию работ по поддержанию необходимых условий в помещениях лаборатории.

15. В лаборатории должен быть назначен сотрудник, ответственный за систему качества (представитель или менеджер), который несет ответственность и

Рис. 1. Организационная структура ООО «Лифтэксперт»

Директор Инженер по кадрам. Лицо, ответственное за делопроизводство, управление документацией (ведение, хранение, актуализация фонда НД)

Главный бухгалтер. Лицо, ответственное за административно-финансовую деятельность

Руководитель ИЛ Председатель Координационного совета Заместитель руководителя ИЛ Представитель руководства по качеству (ПРК)

Рабочая группа по оценке соответствия лифтов: эксперты, специалисты

Лицо, ответственное за средства измерений (СИ), хранение приборов

Совет по обеспечению беспристрастности

Комиссия по работе с претензиями, апелляциями и жалобами ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

имеет права для внедрения системы обеспечения качества и ее постоянное функционирование.

15.1. Назначение ответственного за систему качества целесообразно при увеличении количества сотрудников лаборатории.

15.2. Ответственный за систему качества должен непосредственно подчиняться руководителю лаборатории и осуществлять с ним взаимодействие по вопросам обеспечения качества.

15.3. Главной задачей системы качества лаборатории является создание и стабильное воспроизведение необходимых условий для получения достоверной информации о значениях показателей качества и безопасности продукции при испытаниях установленными методами и оценки соответствия этих показателей установленным требованиям.

15.4. Требования к системе качества определены в п. 4.2 ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025: ■ Лаборатория должна определить и документально оформить свою политику, задачи и свои обязательства в области качества испытаний.

■ Общие задачи должны быть установлены в заявлении о политике в области качества.

■ Дополнительно оформляют процедуры, программы, инструкции системы качества в объеме, необходимом для обеспечения качества результатов испытаний, в том числе инструкции о порядке отбора и подготовки образцов продукции, о порядке обеспечения единства измерений в лаборатории.

■ Документированные процедуры системы качества могут содержать ссылки на нормативные документы, инструкции, рабочие методики, которые регламентируют требования к процедурам обеспечения качества.

■ Документация системы качества должна быть доведена до сведения соответствующего персонала, понята им, доступна ему и выполняться им.

16. Лаборатория назначает заместителей управляющего персонала. К руководящему персоналу относятся руководители всех уровней, а также ответственные за специальные направления деятельности (управление документами, контроль выходных документов, менеджер по качеству и т. п.). Замещение происходит автоматически и вступает в силу вне зависимости от причин отсутствия соответствующего руководителя на рабочем месте. Управление персоналом лаборатории – целенаправленная деятельность руководящего состава организации, руко-

151

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы водителей и специалистов подразделений системы управления персоналом, включающая разработку концепции и стратегии кадровой политики, принципов и методов управления персоналом организации. Управление персоналом включает в себя: ■ формирование системы управления персоналом; ■ планирование кадровой работы; ■ разработка оперативного плана работы с персоналом; ■ проведение маркетинга персонала; ■ определение кадрового потенциала и потребности организации в персонале. Литература 1. ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2009 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий».

2. ГОСТ Р 51000.4-2011 «Общие требования к аккредитации испытательных лабораторий».

3. ГОСТ Р ИСО 9000-2011 «Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь».

4. ГОСТ Р ИСО 9001-2011 «Системы менеджмента качества. Требования».

5. ГОСТ Р ИСО 9004-2008 «Системы менеджмента качества. Рекомендации по улучшению деятельности».

6. Новиков В.Н. Тенденции развития требований к компетентности лабораторий в соответствии с ИСО/ МЭК 17025:2005 // Методы оценки соответствия – 2006. – № 10(4). – С. 26–28.

7. Герасимов В.Н. Лабораторные информационные системы в XXI веке // Методы оценки соответствия – 2007. – № 8. – С. 32–33.

8. Новиков В.Н., Никитюк А.А. Постоянное совершенствование и обратная связь с заказчиком в рамках требований ИСО/ МЭК 17025:2005 // Методы оценки соответствия – 2007. – № 9. – С. 38–39.

9. Панкина Г.В. Оценка компетентности испытательных лабораторий // Партнеры и конкуренты. – 2000. – № 3. – С. 5–7.

10. Болдырев И.В. Как внедрить ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000 в практику испытательной лаборатории. Часть 1. Требования к организации // Партнеры и конкуренты. – 2001. – № 6. – С. 36–40.

11. Болдырев, И.В. Как внедрить ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000 в практику испытательной лаборатории. Часть 7. Требования к процедуре управления регистрацией данных // Партнеры и конкуренты. – 2002. – № 11. – С. 33–36.

12. Болдырев И.В. Как внедрить ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000 в практику ис-

152

Рис. 2. Заявление о политике в области качества испытательной лаборатории ООО «Лифтэксперт» Политика в области качества испытательной лаборатории ООО «Лифтэксперт» основана на требованиях международных стандартов ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий». Свою деятельность Испытательная лаборатория осуществляет в рамках законодательства Российской Федерации и нормативных документов Таможенного союза и на основании аттестата аккредитации. Испытательная лаборатория компетентно, честно и беспристрастно проводит процедуру испытаний. Данная процедура справедлива и одинакова для всех заявителей. Любая информация, полученная в ходе выполнения работ/оказания услуг, считается конфиденциальной и не подлежит разглашению. При возникновении конфликта интересов ИЛ гарантирует беспристрастное и независимое выполнение работ. Испытательная лаборатория также гарантирует сохранность полученной от заказчика информации и беспристрастное рассмотрение жалоб и апелляций. Исходя из политики в области качества, руководство ИЛ определяет цели и задачи в области качества деятельности испытательной лаборатории: Целью в области качества деятельности ИЛ является качественное выполнение работ/оказание услуг по проведению исследований (испытаний) и измерений продукции. Основными задачами для достижения цели являются: достижение и поддержание высокого уровня организации и проведения исследований (испытаний) и измерений, в соответствии с правилами и методами исследований (испытаний) и измерений, в том числе правилами отбора образцов, закрепленными в области аккредитации; предоставление заказчику объективной и достоверной информации по результатам исследований (испытаний) и измерений. Для реализации поставленных цели и задач ИЛ обеспечивает: функционирование системы менеджмента качества, соответствующей требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 и ГОСТ ISO 9001-2011; осуществление своей деятельности в рамках законодательства Российской Федерации и нормативной документации Таможенного союза; совершенствование процедуры управления персоналом, контроль надлежащего исполнения должностных обязанностей, руководство в своей деятельности установленной политикой в области качества деятельности ИЛ и понимание личной ответственности сотрудников за качество выполняемых работ; четкую организацию процедур по проведению исследований (испытаний) и измерений; своевременное обновление (актуализацию) государственных стандартов, нормативных документов, методик выполнения исследований (испытаний) и измерений; инженерные ресурсы (электроэнергию, отопление, канализацию, водоснабжение, телефонную и компьютерную сети, электронную почту), а также материально-техническое оснащение, включающее средства измерения, испытательное и вспомогательное оборудование; соблюдение в процессе деятельности требований документов, устанавливающих требования к исследованиям (испытаниям) и измерениям; совершенствование деятельности на основе оценки результативности и эффективности системы менеджмента качества ИЛ с целью ее постоянного улучшения; соблюдение процедур, гарантирующих беспристрастность, конфиденциальность и независимость; регулярное повышение квалификации сотрудников испытательной лаборатории, участвующих в проведении исследований (испытаний) и измерений; проведение внутренних проверок (аудитов) с целью выявления несоответствий и разработки корректирующих и предупреждающих действий. Испытательная лаборатория ООО «Лифтэксперт» обязуется соблюдать критерии аккредитации и требования к аккредитованным лицам. Все сотрудники испытательной лаборатории, участвующие в проведении исследований (испытаний) и измерений, ознакомлены с руководством по качеству и должны руководствоваться в своей деятельности установленной политикой в области качества деятельности испытательной лаборатории. Руководитель ИЛ ООО «Лифтэксперт»

пытательной лаборатории. Часть 8. Требования к представлению результатов испытаний // Партнеры и конкуренты. – 2003. – № 3. – С. 22–28.

13. Болдырев И.В. Совершенствование системы качества испытательной лаборатории в связи с введением стандартов ГОСТ Р ИСО 5725 // Партнеры и конкуренты. – 2003. – № 1. – С. 22–25.

14. Воробьев Г.Г., Кулешов В.А., Кошелев И.А. Опыт внедрения системы обеспечения качества аналитических работ // Партнеры и конкуренты. – 2002. – № 8. – С. 20–23.

15. Назарова И.Г., Карташова А.В. Про-

цессный подход в системе менеджмента качества аналитических лабораторий // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – № 2. – 2003. – Т.

69. – С. 65–68.

16. Александров В.С., Окрепилов М.В., Ханов Н.И. Система менеджмента качества ВНИИМ им. Д.И. Менделеева // Измерительная техника. – № 2. – 2010. – С. 66–69.

17. Новиков В.Н. Особенности разработки систем менеджмента в лабораториях в рамках требований ИСО/МЭК 17025:2005 // Методы оценки соответствия. – № 11(5). – 2006. – С. 29–32.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Коррозия газовых вводов на выходе газопровода из земли УДК: 620.192.64 Ольга БОЧКИНА, начальник отдела газоснабжения ООО НПП «ПромТЭК» Виктор ШУБИН, эксперт ООО НПП «ПромТЭК» Наталия МЕЛЬНИЧЕНКО, эксперт ООО НПП «ПромТЭК» Алексей ФЕДЮКОВ, генеральный директор ООО «ЭТК «ТЭДЭКС»

В статье приведены предложения по предотвращению возникновения коррозионных повреждений газовых вводов. Ключевые слова: коррозия газовых вводов.

О

дной из актуальных задач организаций, эксплуатирующих подземные газопроводы, является обеспечение исправного технического состояния газовых вводов жилых домов в городах с близлежащими промышленными предприятиями. На газовых вводах, построенных 40 и более лет назад, как правило, установлены металлические футляры, которые заливались битумной мастикой или битумом. В процессе эксплуатации произошла усадка битума, и в месте выхода газопровода из футляра образовалась вогнутая линза, где скапливается влага после осадков. При наличии вблизи промышленных предприятий с экологически вредным производством в атмосфере присутствуют выбросы этих про-

изводств, которые осаждаются при выпадении осадков. В результате длительного попадания влаги в верхнюю часть футляра газопровода, с добавлением выбросов от производств промышленных предприятий, образовывалась благоприятная среда для развития коррозионных процессов газопровода, в результате чего происходит коррозия металла на 1–2 см выше футляра. С 2000 года в ГУП «Мособлгаз» при обнаружении коррозии газовых вводов при их обследовании в опытном порядке разрезали металлические футляры, зачищали и заново изолировали участок вводов, устанавливали полиэтиленовые футляры, засыпали их песком. Дальнейшая эксплуатация таких газовых вводов подтвердила, что при выпадении осадков

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

влага не скапливалась в футляре и газовые вводы не подвергались коррозии. Была разработана Нормаль на устройство цокольного газового ввода. В процессе эксплуатации, при выполнении ремонта отмостки жилых домов, а также полов в газорегуляторных пунктах, укладка нового слоя асфальта или бетона производилась поверх старого слоя, и футляр на газопроводе оказывался ниже отмостки или пола. Газопровод на выходе из земли имел контакт с землей, что способствует появлению коррозионноопасных зон. При диагностировании подземных газопроводов были случаи, когда в момент обследования газовых вводов обнаруживались утечки газа на выходе газового ввода из футляра. Заказчик заменял газовые вводы на этих жилых домах с установкой полиэтиленовых футляров и засыпкой их песком. Предлагается при выявлении коррозии в момент диагностирования газопроводов с газовыми вводами со стальными футлярами к жилым домам в черте города рекомендовать в заключениях экспертизы ликвидацию стальных футляров и замену на полиэтиленовые футляры с засыпкой их песком. При диагностировании подземных газопроводов, построенных 40 и более лет назад, имелись случаи пересечения газопроводов с канальными теплотрассами, в том числе и через канал теплотрассы. Опыт эксплуатации теплотрасс показывает, что в канале теплотрассы по различным причинам часто присутствует горячая вода, которая является благоприятной средой для развития коррозионных процессов газопровода. Предлагается при выявлении пересечений диагностируемых газопроводов с канальными теплотрассами рекомендовать в заключениях экспертизы вскрытие мест пересечений газопроводов с теплотрассами и приводить их в соответствие с действующими НТД.

153

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Обследование переходов подземных газопроводов Современное диагностирование технического состояния переходов подземных газопроводов через автомобильные и железные дороги УДК: 620.192.63 Ольга БОЧКИНА, начальник отдела газоснабжения ООО НПП «ПромТЭК» Виктор ШУБИН, эксперт ООО НПП «ПромТЭК» Наталия МЕЛЬНИЧЕНКО, эксперт ООО НПП «ПромТЭК» Алексей ФЕДЮКОВ, генеральный директор ООО «ЭТК «ТЭДЭКС»

Применение системы Wavemaker решает проблему обследования переходов газопроводов (подземных, воздушных, через стены и т.д.). Ключевые слова: система ультразвукового контроля Wavemaker.

В

1997 году был введен в действие РД 03-131-97 «Правила организации и проведения акустикоэмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов». Акустико-эмиссионный контроль был рекомендован для проведения диагностирования подземных газопроводов, проложенных под магистральными железными дорогами, автомобильными дорогами I и II категории, под проезжей частью улиц с интенсивным движением транспорта, через судоходные водные преграды (п.5.5.5 ПБ 12-529-01 «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления»). При проведении диагностирования сосудов не возникало проблем с использованием акустикоэмиссионного метода, но с диагностированием подземных газопроводов возникли трудности. Во-первых, эксплуатирующие организации часто не могли обеспечить график нагружения необходимым давлением, так как отключающие устройства находились на большом расстоянии друг от друга, и, следовательно, обеспечение и поддержание нужного давления на большом участке было сопряжено с рядом таких проблем, как необходимость отключения ГРП и конечных потребителей. Диагностирование переходов через железные дороги можно было осуществить, согласовывая проведение обследования с временем технологических перерывов

154

между движениями подвижных составов, таким образом избегая активных шумовых помех. Однако обеспечить перекрытие дорожного движения на автомобильных трассах не было возможности, так как чаще всего обследуемые участки газопровода пролегали под дорогами с I–II категорией интенсивности движения, что требовало длительных согласований с Государственной инспекцией безопасности дорожного движения. В результате обследования сводились к тому, что на переходах газопроводов вскрывались концы футляров, определялось наличие металлического и электролитического контакта футляра с трубой (заделка футляра и футеровка у сорокалетнего газопровода, как правило, разрушены временем). Чаще всего детальное обследование с определением места расположения дефектов не проводилось. Однако, при появлении на рынке комплекса Wavemaker, проведение обследований переходов газопроводов стало возможным. В системе контроля труб Wavemaker используются направленные ультразву-

ковые волны для проверки протяженных участков трубопроводов (от 10 до 100 м) с целью обнаружения таких дефектов, как коррозионный износ, трещины, механические повреждения и т.д. Комплекс эффективно применяется для определения дефектов трубопроводов в подземных переходах через железные и автомобильные дороги; подводных и воздушных переходах; переходах через стены; на эстакадах; под изоляцией. Преимуществом комплекса является отсутствие требований к изменению давления в газопроводе. Wavemaker позволяет определить наличие и месторасположение трещин, оценить степень поврежденности основного металла (более чем 5% от поперечного сечения трубопровода). Один замер позволяет провести контроль участка газопровода протяженностью несколько десятков метров. Дополнительным дефектоскопическим контролем было подтверждено более 80% дефектов, обнаруженных системой Wavemaker. Применение системы повысило эффективность и надежность обследования, позволило сократить общие затраты на выполнение контроля технического состояния трубопроводов. В результате проведение обследования при помощи системы Wavemaker позволяет более объективно оценить соответствие объекта требованиям промышленной безопасности. Литература 1. РД 03-131-97 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов».

В системе контроля труб Wavemaker используются направленные ультразвуковые волны для проверки протяженных участков трубопроводов (от 10 до 100 м) с целью обнаружения таких дефектов, как коррозионный износ, трещины, механические повреждения и т.д.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Актуальность проведения повторного испытания Опрессовки участков подземных газопроводов УДК: 620.192.63 Ольга БОЧКИНА, начальник отдела газоснабжения ООО НПП «ПромТЭК» Виктор ШУБИН, эксперт ООО НПП «ПромТЭК» Наталия МЕЛЬНИЧЕНКО, эксперт ООО НПП «ПромТЭК» Алексей ФЕДЮКОВ, генеральный директор ООО «ЭТК «ТЭДЭКС»

В статье рассматривается проведение испытаний на прочность действующих газопроводов для определения их технического состояния. Ключевые слова: опрессовка газопроводов.

О

дной из актуальных задач организаций, эксплуатирующих подземные газопроводы, является определение технического состояния газопровода и срока продления безо­пасной эксплуатации подземных газопроводов, определяемой при диагностировании. В рекомендациях заключений экспертизы подземных газопроводов, находящихся в сложных условиях эксплуатации (газопровод не обеспечен защитным потенциалом, на газопроводе под изоляционным покрытием обнаружены многочисленные следы коррозии, большое количество повреждений изоляционного покрытия газопровода), предлагается повторное испытание (опрессовка) участков подземных газопроводов, ежегодная техническая проверка подземного газопровода. На газопроводе высокого давления Р=0,6 МПа Ду 100 мм, общей протяженностью 869,2 м были обнаружены две трещины в продольном сварном шве. Труба длиной 8,2 м с заводским дефектом продольного сварного шва вырезана, взамен был вварен новый участок трубы. При проведении экспертизы промышленной безопасности был проведен анализ проектной, строительной и эксплуатационной документации. Согласно справке о примененных материалах, было установлено, что при строительстве применена бесшовная труба по ГОСТ 8732-58. Однако сварочная схема и результаты диа-

гностирования непосредственно в шурфах позволили сделать вывод о том, что на участке протяженностью 570 м фактически были применены водогазопроводные трубы Д 108х3,5 по ГОСТ 3262-62. В заключении экспертизы на основании результатов расчетов с учетом фактического технического состояния и реальных условий эксплуатации Заказчику рекомендовано провести испытание участка газопровода Ду 100 мм протяженностью 570 м на прочность Р = 0,75 МПа и на плотность Р = 0,6 МПа. При проведении испытаний данного участка газопровода было зафиксировано падение давления в газопроводе и обнаружено три места утечки в продольных сварных швах на трех трубах (места утечки

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

определялись с помощью одоранта). Заказчиком принято решение о перекладке всего участка газопровода из водогазопроводных труб. Организации, эксплуатирующие подземные газопроводы, при плановой (через пять лет) или внеочередной технической проверке подземных газопроводов применяют опрессовку отдельных участков газопроводов, находящихся в сложных условиях эксплуатации. Опрессовка газопроводов низкого давления производится давлением 0,45–0,55 Мпа. Опыт проведения подобных испытаний показывает, что при меньшем давлении мастичное изоляционное покрытие с армирующим материалом – бризол будет выполнять роль барьера, сплошность изоляции не нарушится, утечка газа не будет выявлена. Применение данного вида испытаний газопроводов помогает выявить неплотности газопровода. Для определения места утечки из газопровода на протяженных участках газопровода наряду с одорантом применяют секционирование газопровода с помощью ввариваемых металлических заглушек. Испытание (опрессовка) отдельных участков газопровода, находящихся в сложных условиях эксплуатации, позволяет более достоверно определить техническое состояние газопровода.

155

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Повышение эффективности работы электрозащитных установок УДК: 69.059.22; 69.059.25 Ольга БОЧКИНА, начальник отдела газоснабжения ООО НПП «ПромТЭК» Виктор ШУБИН, эксперт ООО НПП «ПромТЭК» Наталия МЕЛЬНИЧЕНКО, эксперт ООО НПП «ПромТЭК» Алексей ФЕДЮКОВ, генеральный директор ООО «ЭТК «ТЭДЭКС»

В статье рассмотрены вопросы повышения электрохимической защиты подземных газопроводов. Ключевые слова: повышение эффективности ЭХЗ.

П

ри проведении диагностирования подземных газопроводов экспертная организация проводит комплексные мероприятия по определению и оценке фактических значений контролируемых параметров, характеризующих эксплуатационное состояние подземного газопровода, пригодность и работоспособность сооружений на газопроводах, определяющих возможность их дальнейшей эксплуатации или необходимость восстановления. С помощью диагностики определяется техническое состояние объекта, прогнозируется про­ дление срока эксплуатации объекта. Подземные газопроводы относятся к сооружениям, рассчитанным на долгий срок эксплуатации. В начальный период эксплуатации подземных газопроводов отслоения изоляционного покрытия от стенок труб и соответственно защита от коррозии при наличии отслоений изоляционного покрытия были не столь актуальными. Однако в настоящее время коррозия под отслоившимся защитным покрытием относится к числу основных причин повреждений и отказов подземных газопроводов. Многолетний опыт показал, что первые ремонты изоляционного покрытия, в зависимости от коррозионной агрессивности грунта, температуры и условий эксплуатации, осуществляют через 10–15 лет после ввода газопровода в эксплуатацию. Поэтому

156

совершенствование методов защиты от коррозии подземных газопроводов при наличии отслоений изоляционного покрытия для повышения эксплуатационной надежности газопроводов является актуальной задачей. При длительной эксплуатации подземных газопроводов изоляционное покрытие верхней части трубок конденсатосборников, гидрозатворов нарушается (дорожное полотно при ремонте поднимается, верхняя часть трубки с нарушенной изоляцией оказывается засыпанной грунтом, а также заливается водой при выпадении осадков или закатывается полностью под дорогу). Контакт верхней части трубок с землей не обеспечивает достоверных измерений потенциала в данных точках. Так, при измерении потенциала на газопроводе (трубка конденсатосборника которого имеет контакт с грунтом) потенциал составил – 0,76 V, а в базовом шурфе на расстоянии 100 м от конденсатосборника – 0,92 V. При засыпанных сооружениях измерения в данных точках вообще не производятся.

При измерениях потенциалов на диагностируемых газовых вводах предприятий, котельных, общественных и жилых домах часто выявляются утечки тока. Одной из причин является контакт внутреннего газопровода с арматурой железобетонного перекрытия (футляр межэтажного перекрытия не выступает над полом или совсем отсутствует), с другими коммуникациями либо раздавливание прокладок и изолирующих втулок в существующих фланцевых соединениях. Фиксируется повышенный расход электроэнергии при работе устаревших катодных станций (типа СКЗМ – КПД 60–70 %) по сравнению с новыми (типа ПКЗ-АР – КПД до 90%). Для повышения эффективности работы электрозащитных установок можно применить следующие рекомендации: ■ своевременно выполнить ремонт точек измерения (конденсатосборники, гидрозатворы, контрольные пункты), работающих неэффективно; ■ восстанавливать точки измерения (конденсатосборники, гидрозатворы, контрольные пункты), имевшиеся на момент приемки газопровода в эксплуатацию; ■ выполнить ремонт существующих изолирующих соединений на газовых вводах предприятий, котельных, общественных и жилых домах, работающих неэффективно; ■ продолжить установку изолирующих соединений на газовых вводах предприятий, котельных, общественных и жилых домах; ■ ускорить замену устаревших катодных станций (типа СКЗМ) на новые (типа ПКЗ-АР), работающие более эффективно.

При длительной эксплуатации подземных газопроводов изоляционное покрытие верхней части трубок конденсатосборников, гидрозатворов нарушается

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Реконструкция здания ГРП Реконструкция ОПО, приводящая к нарушению требований промышленной безопасности УДК: 692.842, 697.112.2, 692.231.2 Ольга БОЧКИНА, начальник отдела газоснабжения ООО НПП «ПромТЭК» Виктор ШУБИН, эксперт ООО НПП «ПромТЭК» Наталия МЕЛЬНИЧЕНКО, эксперт ООО НПП «ПромТЭК» Алексей ФЕДЮКОВ, генеральный директор ООО «ЭТК «ТЭДЭКС»

В статье рассмотрены случаи проведения реконструкции здания ГРП без согласования с проектной организацией. Ключевые слова: реконструкция ОПО.

П

ри выполнении технического обследования зданий ГРП экспертная организация проводит комплексные мероприятия по определению и оценке фактических значений контролируемых параметров, характеризующих эксплуатационное состояние, пригодность и работоспособность зданий и определяющих возможность их дальнейшей эксплуатации или необходимость восстановления и усиления. С помощью диагностики определяется состояние объекта, причины разрушения, прогнозируется техническое состояние. Проведение своевременного обследования зданий и сооружений – обязанность эксплуатирующей организации. Обследование зданий и сооружений осуществляется дефектоскопистами и анализируется экспертом специализированной организации, имеющей лицензию Ростехнадзора на осуществление деятельности по экспертизе промышленной безопасности зданий и сооружений. Часто при проведении экспертизы здания ГРП выясняется, что владелец объекта при проведении ремонта здания вносил изменения в его конструкцию без согласования с проектной организацией. Анализ проектной, исполнительной и эксплуатационной документации на диагностируемое здание ГРП и сравнение этих данных с протоколами проведенного обследования показали, что в процессе эксплуатации были проведены ремонтные работы. Как правило, при ремонте зданий газорегуляторных пунктов выполнялись следующие виды работ:

■ замена деревянных дверей на металлические, с ликвидацией приточных жалюзийных решеток, предусмотренных проектом. В металлических дверях без предварительного расчета сверлится произвольное количество отверстий. При проведении расчета на обеспеченность помещения с установленным газоиспользующим оборудованием, трехкратным воздухообменом выясняется, что живое сечение намного меньше проектного. Система вентиляции не обеспечивает трехкратный обмен воздуха, необходимый для безопасной эксплуатации; ■ строительство дополнительных пристроек к зданию ГРП для размещения комплекса телеметрического контроля, обеспечивающего дистанционный мониторинг за работой газового оборудования. При строительстве пристроек заделыва-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ются оконные проемы, предусмотренные проектом для обеспечения требований к необходимой общей площади легкосбрасываемых конструкций; ■ частично оконные проемы заделываются кирпичом (в шахматном порядке или полностью) для предотвращения несанкционированного проникновения посторонних лиц в помещения ГРП; ■ производится замена старых газовых отопительных котлов на газовые конвекторы без проведения расчета удельного расхода тепловой энергии на отопление здания и теплопотерь здания. Все перечисленные работы, приводящие к конструктивным изменениям здания, выполняются без проведения предварительных расчетов, без согласования с проектной организацией. Требования правил по обеспечению безопасной эксплуатации газорегуляторного пункта не выполняются. До начала работ по реконструкции в здании ГРП необходимо выполнять предварительный расчет: ■ необходимого размера живого сечения для притока воздуха в помещение ГРП; ■ общей площади легкосбрасываемых конструкций для соблюдения требований промышленной безопасности. Все планируемые изменения необходимо согласовывать с проектной организацией до начала реконструкции.

157

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Надежность кранового пути Залог безопасности опасного производственного объекта УДК: 69.07 Константин БОЯНОВ, начальник отдела, эксперт АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Сергей КАРМАНОВ, заместитель генерального директора, эксперт высшей квалификации АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Игорь ГНИБЕДА, ведущий инженер, эксперт АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск)

Один из основных принципов обеспечения безопасности опасного производственного объекта, на котором используются подъемные сооружения, – обеспечение надежности системы «кран – крановый путь». Ключевые слова: крановый путь, комплексное обследование кранового пути, планово-высотная съемка кранового пути, подъемное сооружение.

Ф

едеральными нормами и правилами «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (далее ФНП), утвержденными приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 533 от 12 ноября 2013 года, установлены цели и основные принципы обеспечения промышленной безопасности ОПО для предотвращения аварий и инцидентов. Одним из основных принципов является соответствие прочности, жесткости, устойчивости строительных конструкций – кранового пути нагрузкам, возникающим в процессе эксплуатации подъемного сооружения. С позиции надежности кран и крановый путь образуют единую сложную систему, долговечность которой зависит от многих составляющих, основными из которых являются постоянные проверки и периодические комплексные обследования кранового пути, включая проведение планово-высотной съемки элементов кранового пути. Часто надзор за состоянием кранового пути осуществляется не в полном объеме либо с нарушением требований нормативной документации. Соответственно отсутствует техническое обслуживание по поддержанию кранового пути в работоспособном состоянии, хотя нагрузки, создаваемые кранами, во многих случаях оказывают определяющее влияние на конструкцию несущего строения. Так, крановые нагрузки на каркас одноэтажных промышленных зданий в 5–10 раз превышают нагрузки от веса огражда-

158

ющих конструкций. Кроме того, эти нагрузки имеют циклический характер и поэтому значительно более опасны. Необходимо проводить ежесменный осмотр кранового пути крановщиком и плановые, и внеочередные проверки состояния кранового пути. Плановая проверка устанавливает соответствие контролируемых параметров рельсовых путей требованиям руководства (инструкции) по эксплуатации подъемных сооружений, проектной и конструкторской документации и подтверждает, что его состояние обеспечивает безопасную работу ПС. В совокупности с этим, крановый путь не реже 1 раза в 3 года должен подвергаться периодическому комплексному обследованию силами специализированной организации. Причем, в соответствии с требованиями ФНП о проверке состояния кранового пути, отсутствует разделение на крановые пути регистрируемых подъемных сооружений и нерегистрируемых, что вносит ясность в вопрос о том, нужно ли проводить надзор за крановыми путями электрических талей и кранов мостового типа грузоподъемностью до 10 т включительно, управляемых с пола. Проведение надзора необходимо, поскольку своевременное обнаружение дефектов кранового пути и принятие необходимых мер позволит продлить срок безопасной эксплуатации не только кранового пути, но и крана, предотвратить мгновенное разрушение при достижении критических нагрузок, существенно снизить стоимость ремонтных и восстановительных работ и избежать человеческих жертв. Проведение плановых мероприятий

по поддержанию кранового пути экономически выгоднее, чем остановка производства на неопределенный срок, вызванная выходом из строя крана изза ненадлежащего состояния кранового пути. В соответствии с требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», об использовании современных достижений науки и техники при проведении экспертизы промышленной безопасности, а также с целью достижения наиболее достоверных результатов измерений при диагностировании подъемных сооружений и планово-высотной съемке крановых путей, АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» проводит контроль с использованием со-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

временного и высокоточного оборудования, такого как тахеометр, позволяющий выполнять измерения как в безотражательном режиме, так и на отражатель при помощи вешки. При помощи этого прибора возможно решать практически весь спектр задач по определению пространственного положения элементов как крана, так и кранового пути. Часто производственные площадки не имеют специальных площадок для проведения планово-высотной съемки, загромождены оборудованием или материалом, имеют большую длину, что вносит дополнительные трудности при подготовке и проведении планово-высотной съемки с помощью нивелира и теодолита, а при проведении обследования крановых путей подвесных кранов и кранов, не оборудованных обслуживающими площадками, такая работа невозможна. Но благодаря применению тахеометра можно выполнить эти работы, при этом обеспечив высокую точность и надежностью результатов. За один раз можно выполнить измерение пространственного положения: направляющих, подкрановых балок, колон, моста крана, что позволяет обеспечить мониторинг состояния единой и сложной системы «кран – крановый путь», обеспечивая надежность и промышленную безопасность ОПО, на которых используются подъемные сооружения. АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» уже более 15 лет участвует в процессе обеспечения промышленными предприятиями России надежности и безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения. Литература 1. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 533 от 12 ноября 2013 года).

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 538 от 14 ноября 2013 года).

3. Брауде В.И., Гохберг М.М., Звягин И.Е. и др. Справочник по кранам. Том 1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций. – Ленинград, «Машиностроение», 1988.

Нарушение условий эксплуатации башенных кранов УДК: 621.8 Игорь ГНИБЕДА, ведущий инженер, эксперт АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Константин БОЯНОВ, начальник отдела, эксперт АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Сергей КАРМАНОВ, заместитель генерального директора, эксперт высшей квалификации АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск)

В статье рассматриваются аспекты, которым нужно уделить особое внимание при эксплуатации башенных кранов. Ключевые слова: башенные краны, приборы безопасности, нарушение условий эксплуатации, подъемное сооружение.

К

нарушениям условий эксплуатации башенных кранов относятся перегрузка, неудовлетворительное состояние крановых путей и проведение работ при скорости ветра, превышающей предельные значения. Наиболее часто (30% случаев) причиной аварий башенных кранов является перегрузка, обычно связанная с неисправностью ограничителей грузоподъемности (ОГП) или их отключением. Данные об авариях кранов из-за перегрузки свидетельствуют, что они чаще всего случаются со строительными кранами, установленными на различных складах и лесных биржах, где уровень производственного контроля и обслуживания значительно ниже, чем в управлениях механизации. Отдельные проекты производства работ кранами (ППРк) не учитывают ограничения зон действия крана при точечных застройках в городской черте, а также особенности грузовых характеристик строительных кранов с обратно пропорциональным снижением массы груза при увеличении вылета. Чтобы исключить отключение приборов безопасности в условиях эксплуатации, нужно разрабатывать новые конструкции кранов, в которых система управления и приборы безопасности (контролирующие нагрузку крана, перемещение его и груза, наработку крана и его механизТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

мов, скорость ветра и другие показатели работы крана) объединены в единую систему на базе микропроцессора. Для таких интегральных систем, которые работают по программе, несанкционированные отключения приборов безопасности исключаются. При этом нарушения в работе приборов безопасности регистрируются в долговременной памяти микропроцессора. Кроме того, оперативная запись данных о работе крановщика позволяет оценить его действия в период, предшествующий аварии крана, что должно повысить ответственность крановщика. В комплексных приборах безопасности башенных кранов нового поколения типа ОНК часть этих требований реализована. Дальнейшее их развитие должно обеспечить решение проблемы надежного контроля работы башенных кранов. Многочисленные аварии башенных кранов обусловлены дефектами крановых путей из-за нарушения регламентированных РД 22-28-35-99 требований к конструкции, устройству и безопасной эксплуатации рельсовых путей башенных кранов. По материалам расследований основными причинами аварий кранов являются следующие нарушения: ■ несоблюдение технологии подготовки нижнего строения пути, использование неоднородного материала (различной плотности), попадание в грунт сне-

159

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Наиболее часто (30% случаев) причиной аварий башенных кранов является перегрузка, обычно связанная с неисправностью ограничителей грузоподъемности (ОГП) или их отключением га и льда, что вызывает просадку путей при эксплуатации; ■ отсутствие или несоблюдение требований к выполнению водоотливных канав в земляном полотне нижнего строения, что приводит к ненадежному состоянию пути, особенно в осенний и весенний периоды; ■ применение нестандартных опорных элементов (железобетонные балки и плиты, шпалы, крепления рельсов) и не соответствующих требованиям материалов балластных призм верхнего строения, что может быть причиной разрушения элементов и создания аварийной ситуации; ■ деформация и разрушение выключающих линеек, в результате чего не срабатывают конечные выключатели механизма передвижения крана; ■ применение тупиковых упоров, неисправных или не соответствующих типоразмеру крана. В настоящее время преимущественно применяют ударные тупиковые упоры, созданные в 1960-х годах, для кранов III и IV типоразмерных групп с грузовым моментом 100–160 т-м. В процессе использования выявлены недостатки их конструкции, которые существенно влияют на работоспособность упоров (отгиб щек захватов, смятие поверхности клина, при котором не обеспечивается самоторможение упоров, резкое снижение удерживающей способности их при износе головки рельса и др.). Учитывая недостаточную надежность этих упоров, на кранах довольно часто устанавливают на каждой нитке пути по два упора на расстоянии 500 мм друг от друга. Однако из опыта эксплуатации известно, что такая установка неэффективна, так как в аварийной ситуации кран последовательно сдвигает упоры, практически не снижая скорости. В настоящее время разработаны и выпускаются новые тупиковые упоры: УТК-1 – для башенных кранов III и IV типоразмерных групп и СК-2.02 – для кранов V и VI типоразмерных групп. С их внедрением значительно снизился риск аварий для башенных кранов. В последние годы участились аварии башенных кранов в нерабочем состоянии из-за высокой скорости ветра. Вероятность появления нагрузок на кран в нерабочем состоянии может возрасти

160

из-за существенного изменения климата. Особенно опасны ветры, вызванные локальными метеопроцессами, прогнозирование которых затруднено. Поскольку безопасность грузоподъемных машин, в том числе и башенных кранов, зависит от ветровых нагрузок, необходимо совершенствовать способы оповещения крановщика и индивидуальные меры защиты крана при повышенной скорости ветра. Существующие требования к эксплуатации башенных кранов при повышенных скоростях ветра определяют последовательность и состав действий обслуживающего персонала при подготовке крана к нерабочему состоянию. Они устанавливаются в руководствах (инструкциях) по эксплуатации башенных кранов, а также во внутренних инструкциях организаций – владельцев кранов. При этом предусматривается оповещение крановщика о предстоящем шторме. Однако последнее требование в условиях эксплуатации часто нарушается. Не получив штормового предупреждения, крановщик продолжает руководствоваться показаниями анемометра или личными наблюдениями для принятия решения о прекращении работы. При этом, в связи с тем, что анемометр дает сигнал о ветре с осреднением за 2–3 с, пульсация ветра с периодами свыше 10 с может при сильных ветрах создать впечатление у крановщика о снижении силы ветра и на некоторое время задержать принятие им решения об эвакуации с крана. Как показывает практика, такая задержка может быть причиной аварии крана. Для исключения аварий, вызванных превышением скорости ветра, башенных кранов VI типоразмерной группы, которые из-за своей уникальности должны обладать большей надежностью по сравнению с другими башенными кранами, разработаны мероприятия, способствующие повышению их безопасности в нерабочем состоянии при сильном ветре. Они включают оборудование крана анемометрами с осреднениями за 2 мин и дополнительными тормозными устройствами, которые должны накладываться при остановке крана для увеличения удерживающей (от угона) силы при ветровой нагрузке. Это позволяет крановщику перевести кран в не-

рабочее состояние, что резко снижает риск аварии. Аварии башенных кранов чаще всего являются следствием неудовлетворительного обслуживания, монтажа и ремонта. По мере старения кранов требования к выполнению работ, направленных на обеспечение безопасной их эксплуатации, будут ужесточаться. Если раньше для поддержания башенного крана в работоспособном состоянии можно было ограничиться текущими или полнокомплектными ремонтами, то в настоящее время должны выполняться в полном объеме все предписанные профилактические и ремонтные работы, в том числе капитально-восстановительные работы кранов с разборкой и диагностированием состояния узлов конструкций. Особое внимание нужно уделять состоянию кранового пути и его техническому обслуживанию. От рельсовых путей во многом зависит безопасность эксплуатации башенного крана и производства строительно-монтажных работ. К сожалению, в ФНП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» не предусмотрено проведение экспертизы промышленной безопасности ППРк с последующей регистрацией в территориальных органах Ростехнадзора, что увеличивает вероятность аварий башенных кранов. Литература 1. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 533 от 12 ноября 2013 года).

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 538 от 14 ноября 2013 года).

3. РД 10-138-97 «Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных машин».

4. РД 50:48:0075.01.05 «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей».

5. РД 50:48:0075.02.05 «Тупиковые упоры. Рекомендации к проектированию, изготовлению и эксплуатации».

6. РД 22-28-35-99 «Конструкция, устройство и безопасная эксплуатация рельсовых путей башенных кранов».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Об экспертизе промышленной безопасности и сертификации Сергей КУЛАГИН, ведущий инженер АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Денис БОРИСЕНКО, начальник отдела АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Виктор КОВРОВ, ведущий инженер АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Владимир КОЛОДИЙ, заместитель начальника отдела АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск)

В статье рассмотрен порядок формирования нормативного базиса, составляемого при проведении экспертизы в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Отмечено, что при проведении экспертизы промышленной безопасности заранее предложенный отдельным субъектом (экспертом) базис только положений нормативных правовых актов может формализовать процесс экспертизы и не дать действительной оценки соответствия объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, объект экспертизы.

В

измененной редакции Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности (далее – ФНП) «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» содержится требование, что во вводной части заключения экспертизы необходимо указать положения нормативных правовых актов, устанавливающих требования к объекту экспертизы, на соответствие которым проводится оценка соответствия объекта экспертизы. Экспертиза проводится с целью определения соответствия объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности, которые, в соответствии со статьей 3, п.1 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», трактуются как условия, запреты, ограничения и другие обязательные требования, содержащиеся в настоящем Федеральном законе, других Федеральных законах, принимаемых в соответствии с ними нормативных правовых актах Президента Российской Федерации, нормативных правовых актах Правительства Российской Федерации, а также Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности. Здесь имеется противоречие, заключающееся в том, что к объекту экспер-

тизы предъявляются не только требования промышленной безопасности, но и другие требования, в частности, связанные с параметрами технического состояния, указанными в руководстве по эксплуатации, технологическом регламенте и других документах. Оценка соответствия объекта экспертизы производится, например, и при сертификации. Кроме того, 116-ФЗ трактует требования промышленной безопасности несколько шире, чем ФНП. Возникают две существенные проблемы: 1) Поскольку составление базиса требований к объекту экспертизы при проведении ЭПБ носит субъективный характер, то возникает необходимость обеспечить неизменность базиса при изменении субъекта, проводящего экспертизу.

2) Создание базиса, необходимого и достаточного для проведения экспертизы. Наиболее вероятно, что разные эксперты составят разный нормативный базис,

соответственно оценка его необходимости и достаточности для проведения экспертизы также будет субъективной. Федеральный закон «О техническом регулировании» 184-ФЗ в статье 1, пункт 4 устанавливает понятие «сертификация – форма осуществляемого органом по сертификации подтверждения соответствия объектов требованиям технических регламентов, положениям стандартов, сводов правил или условиям договоров». Таким образом, при сертификации объекта сертификационный базис известен заранее, а сам процесс сертификации – это подтверждение соответствия объекта установленным для него требованиям по определенным методикам. Как правило, процесс сертификации инвариантен по отношению к субъекту, который эту сертификацию выполняет. В качестве примера можно привести процесс получения сертификата летной годности авиационной техники, где оценка соответствия выполняется по четко определенным в нормативной документации требованиям и сопровождается широким комплексом исследований и испытаний. Вывод: при проведении экспертизы промышленной безопасности заранее предложенный отдельным субъектом (экспертом) базис только положений нормативных правовых актов может формализовать процесс экспертизы и не дать действительной оценки соответствия объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

2. Федеральный закон № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Федеральный закон № 184 «О техническом регулировании».

Наиболее вероятно, что разные эксперты составят разный нормативный базис, соответственно оценка его необходимости и достаточности для проведения экспертизы также будет субъективной ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

161

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Практическое применение современных методов контроля за состоянием кранового пути УДК: 528.02 Константин БОЯНОВ, начальник отдела, эксперт АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Сергей КАРМАНОВ, заместитель генерального директора, эксперт высшей квалификации АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Игорь ГНИБЕДА, ведущий инженер, эксперт АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск)

Применение современных методов контроля за планово-высотным положением кранового пути позволяет достичь максимальной надежности полученных результатов измерений, приводя возможные погрешности измерений к ничтожно малой величине. Ключевые слова: крановый путь, планово-высотная съемка кранового пути, тахеометр.

Ф

едеральными нормами и правилами «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (далее ФНП), утвержденными приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 533 от 12 ноября 2013 года, установлены цели и основные принципы обеспечения промышленной безопасности ОПО для предотвращения аварий и инцидентов. Одним из основных принципов является соответствие прочности, жесткости, устойчивости строительных конструкций – кранового пути нагрузкам, возникающим в процессе эксплуатации подъемного сооружения. Приложением 8 ФНП определены предельные величины отклонений рельсового пути от проектного положения в плане и профиле (табл. 1). Установленные допуски можно считать достаточно жесткими, учитывая, что пролеты мостовых и козловых кранов достигают 32 метров, а длина кранового пути – до 300 метров. В современных экономических условиях, когда работа по рихтовке кранового пути связана с привлечением специализиро-

162

ванных организаций и влечет дополнительные финансовые расходы, к определению фактической величины отклонений рельсового пути владельцами крановых путей предъявляются жесткие требования к достоверности полученных ре-

зультатов. Современная приборная база позволяет достичь максимальной надежности полученных результатов измерений, приводя возможные погрешности измерений к ничтожно малой величине. Отдел экспертизы промышленной безопасности подъемных сооружений АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» более пяти лет применяет тахеометр для комплексного решения вопросов по определению фактического положения элементов кранового пути. Применение данного прибора позволяет сократить трудоемкость процесса измерений и сократить до минимума процесс подготовительных работ со стороны владельцев кранового пути. Тахеометры – современные приборы для решения практически всех геодезических задач, позволяющие выполнять измерения в безотражательном режиме до 600 метров и температуре воздуха до -30 °С. Для выполнения измере-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1 Графическое представление отклонения

Отклонение, мм

Тип кранов мостовые

башенные

козловые

портальные

мостовые перегружатели

Разность отметок головок рельсов в одном поперечном сечении Р1 мм – размер колеи (пролет)

40

45–60

40

40

50

Разность отметок рельсов на соседних колоннах Р2 мм

10

-

-

-

-

Сужение или расширение колеи рельсового пути (отклонение размера пролета – S в плане) Р3

15

10

15

15

20

2

3

2

2

2

20

30

Взаимное смещение торцов стыкуемых рельсов в плане и по высоте Р4

Зазоры в стыках рельсов при температуре 0 °С и длине рельса 12,5 м Р5

6

Разность высотных отметок головок рельсов на длине 10 м кранового пути (общая) Р6

-

ний не нужна специальная площадка, можно расположить тахеометр как на кране мостового типа, так и на обслуживающей площадке и получить максимально достоверный результат измерений. Все данные измерений хранятся в памяти прибора, которые можно экспортировать и редактировать с помощью специальной программы, строить графики отклонений. Опыт практического применения данного оборудования позволил разделить крановые пути на две группы по способу измерения результатов.

N

H

P3 P1

P0 Р0 – точка установки инструмента Р1, Р2, Р3 – точки измерения координат

P2

E

40

Первый способ – это измерения координат точки при помощи съемки на отражатель, когда отражатель устанавливается непосредственно на точку измерения, причем высота отражателя может изменяться при помощи телескопической вехи, что позволяет выполнить прямые измерения на объектах, где видимость точки ограничена (например, путь козлового крана на складе). Второй способ – это измерения координат точки в безотражательном режиме. Путем наведения зрительной трубы на точку и измерения ее координат. Измерения могут выполняться только одним оператором. Данный способ применяется для измерения планово-высотного положения монорельса для подвесных крановых путей или при измерении надземных крановых путей при небольшом пролете и длине пути, когда направляющая просматривается с места установки прибора. Применение данных методов контроля за состоянием планово-высотного положения кранового пути подъемных сооружений позволяет обеспечить должный уровень безопасности технологиТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

30

Р1

Р0 Р0 – точка установки инструмента Р1 – точка измерения координат

ческих процессов на опасных производственных объектах. Литература 1. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 533 от 12 ноября 2013 года).

163

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Приборы и датчики безопасности для мониторинга работы мостовых кранов УДК: 62-78 Сергей КАРМАНОВ, заместитель генерального директора, эксперт высшей квалификации АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Константин БОЯНОВ, начальник отдела, эксперт АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Игорь ГНИБЕДА, ведущий инженер, эксперт АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск)

Цель работы приборов безопасности – обеспечение контроля над работой всей конструкции грузоподъемного крана и своевременное предупреждение возникновения аварийных ситуаций. Ключевые слова: приборы безопасности, мостовые краны, оснащение приборами безопасности, аварийные ситуации.

В

процессе погрузо-разгрузочных работ узлы мостовых, козловых и прочих видов кранов совершают множество действий одновременно. Синхронность этих действий – один из основных факторов слаженной работы машины, которая обеспечивается за счет качественных настроек и своевременной отладки механизмов. Для контроля над рабочими процессами на кран устанавливаются специальные приборы и датчики. Датчики проводят мониторинг работы любого механизма грузоподъемного крана.

Цели установки датчиков и приборов безопасности грузоподъемных кранов Грузоподъемные краны справляются с большим количеством рабочих циклов, поэтому контроль над всеми узлами, деталями и механизмами осуществляется не только при помощи крановщика, но и специальных датчиков, а также приборов, фиксирующих и запоминающих все, что происходит на том или ином участке конструкции. Опасными считаются ситуации, когда рабочие механизмы крана доходят до крайнего положения. Например, балка моста прогибается слишком сильно из-за того, что величина поднятого веса сильно превышает допустимые значения, либо по той же причине оказывается слишком сильное воздействие на тали. Если упустить момент и не остано-

164

вить механизм вовремя, то возникает высокий риск аварий, таких как: ■ обрыв тросов; ■ трещина в конструкции моста; ■ частичное разрушение конструкции; ■ обрушение всей конструкции моста. Возможные причины поломок и аварий грузоподъемных кранов: ■ неправильная установка крана, ошибки монтажа; ■ нарушение правил эксплуатации; ■ ненадлежащее техническое обслуживание; ■ неисправность электрики, короткое замыкание; ■ неисправность приборов и устройств безопасности. Датчики и приборы безопасности на различных видах грузоподъемных кранов устанавливаются для того, чтобы фиксировать сбои в работе и вовремя подать тревожный сигнал либо активировать устройства безопасности, останавливающие механизм.

Виды датчиков и приборов безопасности грузоподъемных кранов Для грузоподъемных кранов существуют различные датчики: ■ ограничитель грузоподъемности. Это устройство фиксирует текущую нагрузку на грузоподъемное устройство и производит сравнение этого показа-

теля с заданными параметрами. В случае превышения норм допустимой нагрузки прибор отправляет соответствующий сигнал на устройство, останавливающее работу механизма; ■ приборы координатной защиты. Такие датчики контролируют пространственное положение крана относительно стен, потолка, пола, а также линий электропередачи. В случае нарушения заданных параметров производится остановка движения крана; ■ блокировка двери кабины. Датчики регистрируют возникновение чрезвычайных ситуаций и блокируют двери кабины управления для сохранения жизни и здоровья машиниста; ■ приборы защиты от столкновения. Используются на производстве, где имеется не один кран. Датчики отслеживают расстояние, на которое механизмы приближаются друг к другу, и при возникновении критических показателей подается специальный тревожный сигнал; ■ анемометры. Эти приборы замеряют силу ветра. Устанавливаются они на краны, находящиеся вне помещения. Датчики срабатывают в том случае, когда порыв ветра достаточно силен и возникает риск угона крана. Помимо вышеперечисленных, существуют и другие виды датчиков и приборов безопасности для козловых, мостовых и других видов кранов, такие как ОНК-160 и его модификации, ОГМ240. Назначение их различно, но цель работы всех этих устройств одна – обеспечить контроль над работой всей конструкции грузоподъемного крана и вовремя предупредить возникновение аварийных ситуаций. Грузоподъемное оборудование требует ответственного отношения к правилам и условиям эксплуатации, не только за счет своих крупных размеров, но и по причине того, что работа их связана с тяжелыми грузами. Литература 1. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 533 от 12 ноября 2013 года).

2. РД 10-399-01 «Требования к регистраторам параметров грузоподъемных кранов».

3. РД СМА-001-03 «Рекомендации по применению РД 10-399-01 «Требования к регистраторам параметров грузоподъемных кранов». НТЦ «Строймашавтоматизация».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Приборы безопасности Оснащение подъемных сооружений дополнительными устройствами безопасности УДК: 62-78 Сергей КАРМАНОВ, заместитель генерального директора, эксперт высшей квалификации АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Константин БОЯНОВ, начальник отдела, эксперт АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Игорь ГНИБЕДА, ведущий инженер, эксперт АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск)

Чтобы избежать поломок оборудования и возникновения опасности для здоровья и жизни людей, следует ответственно и своевременно проводить оснащение подъемного устройства современными приборами безопасности. Ключевые слова: приборы безопасности, подъемные сооружения, безотказная работа, оснащение приборами безопасности.

Н

аличие надежных систем защиты грузоподъемных машин является одним из определяющих факторов обеспечения безопасности их эксплуатации. Согласно статистике, одной из основных причин несчастных случаев при эксплуатации грузоподъемных сооружений по-прежнему остается наличие неисправностей либо отсутствие приборов безопасности. Работа устройств безопасности без сбоев и отказов является основой надежного обеспечения безопасной эксплуатации подъемных сооружений. Оснащение подъемных сооружений дополнительными устройствами безопасности позволяет сократить число аварийных ситуаций. Однако складывающаяся ситуация свидетельствует, что гарантированное обеспечение безопасной эксплуатации подъемных сооружений требует комплексного подхода, и требует не только ответственности машиниста, но и функционирования технических средств, надежной работы устройств и систем безопасности с реализацией необходимых функций. Так, все новые подъемные сооружения выпускаются оборудованными такими устройствами. В настоящее время на большей части подъемных сооружений, находящихся в эксплуатации, отсутствуют дополнительные устройства безопасности. Однако оснащение грузоподъемной техники приборами безопасности представляет собой комплексную проблему. Кроме организации производства большое значение имеет научно-исследова-

тельская работа, связанная с совершенствованием как конструкции приборов безопасности, так и алгоритмов их работы. Немаловажным, а иногда и определяющим фактором, обеспечивающим безотказную работу приборов, является их квалифицированный монтаж на грузоподъемной машине и последующее сервисное обслуживание, при этом необходимо наличие обученных специалистов в штате эксплуатирующей организации. Номенклатура выпускаемой продукции включает в себя: ■ ограничители грузоподъемности ОГШ для кранов мостового и портального типа и кранов-трубоукладчиков, ОГМ240, ОНК-160 в различных модификациях для разных типов кранов; ■ приборы защиты от столкновения кранов, работающих на одном пути ПЗСК; ■ приборы защиты крана-штабелера от отрыва колес ПЗОК; ■ ограничители предельного груза для подъемников (вышек); ■ модули встройки датчиков для оборудования автоподъемников ограничителями предельного груза; ■ ограничитель грузоподъемности кранов-манипуляторов; ■ прибор защиты от опасного приближения к ЛЭП; ■ устройство защиты от обрыва фаз с целью защиты от падения груза или стрелы при обрыве питающих фаз привода. На мостовые, козловые, портальные, башенные и другие краны с электроприводом переменного тока устанавливаетТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ся прибор защиты от обрыва фаз «УЗОФ3М», контролирующий наличие напряжения на входе питающей электрической сети и наличие тока в трех фазах цепи питания электродвигателя. Особенностью прибора является возможность его использования в приводах с динамическим торможением; ■ температурное реле, совмещенное со счетчиком моточасов, для обеспечения безопасной работы подъемных сооружений и других механизмов в условиях, когда ограничены пределы их использования по температуре (положительной и/или отрицательной). Температурное реле со встроенным счетчиком моточасов автоматически отключает привод механизмов при выходе температуры окружающей среды за установленные для данного типа крана или механизма пределы. Цифровая индикация прибора может отображать текущую температуру окружающей среды, два пороговых значения температуры и количество наработанных моточасов; ■ указатель угла наклона. От наличия и качества приборов безо­ пасности, установленных на подъемном сооружении, зависит безопасность и продуктивность работы производства. Чтобы избежать поломок оборудования и возникновения опасности для здоровья и жизни людей, следует ответственно относиться к оснащению подъемного устройства современными приборами безопасности. Литература 1. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 533 от 12 ноября 2013 года).

2. РД 10-399-01 «Требования к регистраторам параметров грузоподъемных кранов».

3. РД СМА-001-03 «Рекомендации по применению РД 10-399-01 «Требования к регистраторам параметров грузоподъемных кранов». НТЦ «Строймашавтоматизация».

165

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О натурных испытаниях фрагмента магистрального газопровода УДК: 665.6/7 Сергей КУЛАГИН, ведущий инженер АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Евгений БАЛАХОНОВ, начальник цеха ОАО «Томскнефть» ВНК (г. Стрежевой) Сергей СУШКЕВИЧ, заместитель начальника цеха ОАО «Томскнефть» ВНК (г. Стрежевой)

В статье описаны материалы уникальных натурных испытаний до разрушения труб с типичными наиболее опасными дефектами. Предложены рекомендации для проведения таких испытаний. Ключевые слова: магистральный газопровод, натурные испытания.

В

период действия ВРД 39-1.10043-2001 ОАО «Газпром» было указание о проведении натурных испытаний до разрушения труб с типичными наиболее опасными дефектами для подтверждения или корректировки данных измерений и расчетных оценок. Поэтому организацией, эксплуатирующей участок магистрального газопровода (МГ), было принято решение о проведении таких испытаний с использованием фрагментов труб, вырезанных из линейной части МГ, в связи с дефектами, не позволяющими по расчетным методикам продолжать эксплуатацию на установленном разрешенном рабочем давлении. Для испытаний были использованы четыре фрагмента труб суммарной длиной 25,3 м, диаметром 530 мм с наиболее опасными типовыми дефектами, сваренными в плеть с эллиптическими заглушками по торцам ручной электродуговой сваркой. Трубная продукция и заглушки имели заводские сертификаты. До проведения испытаний была разработана инструкция по безопасному проведению гидравлических испытаний фрагментов трубопровода, требования которой исполнялись во время проведения испытаний. Испытания проводились 17 июня 2015 года при температуре наружного воздуха около 15 °С.

166

При нагружении объекта проектным давлением 55 кгс/см2, испытательным давлением трубопровода 82,5 кгс/см2, заводским давлением испытаний 96 кгс/ см2 падения давления, нарушения герметичности, изменения геометрических параметров тела трубы и дефектных мест не было зафиксировано. При повышении давления до 140 кгс/ см2 начались заметные изменения геометрической формы трех фрагментов

(вздутие), и при давлении 160 кгс/см2 произошло разрушение одного фрагмента в зоне дефекта с потерей металла (рисунок 1). После проведения испытаний были замерены длины окружности труб с целью оценки величины остаточной деформации. Диаметр трубы после испытаний вне зоны раскрытия составил 560 мм, что соответствует остаточной деформации в окружном направлении 5–6% по отношению к номинальному диаметру трубы 530 мм. Ультразвуковая толщинометрия фрагментов труб производилась до и после испытаний. Средняя толщина стенки до испытаний была 6,65 мм, после испытаний стала 6,44, то есть в среднем остаточное утонение стенки составило около 0,2 мм. Толщина стенки по краям зоны разрушения составила 4,8–5,8 мм. По результатам проведенных испытаний был сделан вывод, что несущая способность испытанных фрагментов

Рис. 1. График изменения давления при гидравлическом испытании давление, кгс/см2

разрушение

160.0 140.0

30 мин.

96.0 30 мин.

82.5

55.0

30 мин.

осмотр

осмотр

2.0 0.0

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 2. Фотографии разрушенного фрагмента

труб с типовыми наиболее опасными дефектами не ниже значений, предъявляемых техническими условиями к новым трубам. По результатам проведенных испытаний предлагаются следующие рекомендации: 1) изменение давление целесообразно производить в соответствии с графиком, приведенным на рисунке 1; 2) для контроля хода испытаний и фиксации момента разрушения фрагмента трубы целесообразно использовать системы видеофиксации с высокой разрешающей способностью для регистрации начала изменения геометрии трубы и в связи с невозможностью нахождения персонала на достаточно близком расстоянии;

3) скорость подъема давления не должна быть чрезмерно высокой, чтобы позволить отследить изменение геометрии фрагментов трубопровода; 4) каждый цикл нагружения должен сопровождаться замером максимальной окружной деформации. С этой целью на каждом фрагменте трубы необходимо закрепить ленту с хорошо различимой шкалой (типа портняжный сантиметр) и скользящим зажимом. Перед началом цикла нагружения фиксируется длина окружности. После цикла нагружения фиксируется максимальная достигнутая длина окружности, а после перестановки скользящего зажима в исходное состояние (выбор слабины) – остаточная длина окружности. Это позволит выявить начало возникновения

Рис. 3. График изменения давления при гидравлическом испытании фрагментов труб Pразр 13 8 t=30 мин.

Pзав

3 t=60 мин.

Pги 2

4

7

12

9

Pp 6

1

2.0 кгс/см2

5

11

10

т

1 – подъем давления до разрешенного рабочего Рр; 2 – подъем давления до испытательного Рисп; 3 – проверка на герметичность, время выдержки 60 мин.; 4 – сброс давления до 2 кгс/см2; 5 – осмотр трубопровода и проведение измерений; 6 – подъем давления до разрешенного рабочего Рр; 7 – подъем давления до заводского испытательного Рзав; 8 – проверка на герметичность, время выдержки 30 мин.; 9 – снижение давления до 2 кгс/см2; 10 – осмотр трубопровода и проведение измерений; 11 – подъем давления до разрешенного Рр; 12 – подъем давления до заводского испытательного Рзав; 13 – подъем давления до максимального разрушающего (зона ожидаемого разрыва фрагмента испытуемого трубопровода). ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

остаточных деформаций и получить данные для составления расчетной модели фрагмента трубы. Аналогичные замеры необходимо выполнить при разрушающей нагрузке; 5) с целью определения энергии деформации целесообразно замерять объем воды, подаваемой в трубу при цикле нагружения. Это можно обеспечить путем измерения затраченного объема воды из расходной емкости либо путем установки расходомера. При этом слив воды из трубопровода желательно осуществлять в эту же расход­ ную емкость с замером возвращенного объема; 6) для имитации циклической нагрузки желательно выполнить несколько циклов нагружения заводским испытательным давлением (5–10 циклов, что эквивалентно 50–100 циклам повышения давления до разрешенного рабочего), то есть этапы 6–9 необходимо выполнить несколько раз; 7) если какой-либо из фрагментов трубы не выдержит испытание давлением заводских испытаний, то для определения несущей способности остальных фрагментов необходимо будет продолжить испытания после удаления разрушенного (деформированного) фрагмента; 8) диагностический контроль следует производить после этапов 4, 9, 13 (см. график изменения давления). Литература 1. Мельникова А.В., Мишарин Д.А., Богданов Р.И., Ряховских И.В.. Обоснование работоспособности магистральных газопроводов с дефектами коррозионного растрескивания под напряжением. Материаловедение 2(31)15.

2. Проведение циклических испытаний спирально-шовных труб с поперечным швом рулона производства ОАО «ВТЗ». Материалы и оборудование/практика. № 3 (5) 2006 г.

167

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О термине «инцидент» УДК: 665.6/7 Сергей КУЛАГИН, ведущий инженер АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Денис БОРИСЕНКО, начальник отдела АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Виктор КОВРОВ, ведущий инженер АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Владимир КОЛОДИЙ, заместитель начальника отдела АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск)

В статье рассматривается понятие «инцидент» применительно к сооружениям. Отмечено, что 116-ФЗ не определяет понятие «инцидент» применительно к сооружениям, поэтому целесообразно расширить использование этого термина применительно как к техническим устройствам, так и к сооружениям. Ключевые слова: инцидент, федеральный закон.

В

Федеральном законе «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» термин «инцидент» определен как отказ или повреждение технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, отклонение от установленного режима технологического процесса (116-ФЗ, статья 1). Таким образом, 116-ФЗ предполагает случай инцидента только с техническими устройствами. При этом термин «сооружение» в этом законе не определен. В пункте 2 (абзац 4) статьи 7 116-ФЗ указано, что техническое устройство, применяемое на опасном производственном объекте, подлежит экспертизе промышленной безопасности в случае восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых было повреждено такое техническое устройство. Это же требование приведено в пункте 6 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности (далее – ФНП) «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», а в пункте 7 ФНП указано, что «здания и сооружения на опасном производственном объекте, предназначенные для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий, подлежат экспертизе ...после аварии на опасном производственном объекте, в результате которой были повреждены несущие конструкции данных зданий и сооружений». Таким образом, необходимо определить,

168

возможен ли инцидент при эксплуатации сооружений, применяемых на опасном производственном объекте. В статье 2 Федерального закона № 384ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» установлено определение термина «сооружение»: «Сооружение – результат строительства, представляющий собой объемную, плоскостную или линейную строительную систему, имеющую наземную, надземную и (или) подземную части, состоящую из несущих, а в отдельных случаях и ограждающих строительных конструкций и предназначенную для выполнения производственных процессов различного вида, хранения продукции, временного пребывания людей, перемещения людей и грузов». ФНП «Правила безопасности для опасных производственных объектов магистральных трубопроводов» в ряде пунктов содержат термин «инцидент» применительно к участку трубопровода, являющемуся сооружением. ФНП «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» содержат термин «инцидент» применительно к строительству, эксплуатации, текущему и капитальному ремонту, а также реконструкции скважин, которые относятся к сооружениям. В ФНП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» установлено, что «инцидент с подъемным сооружением – отказ ПС, применяемого на ОПО, приводящий ПС в неработоспособное состояние, не допускающее продолжение его эксплуатации без проведения ремонта».

В ФНП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», распространяющих свое действие, в частности, на трубопроводы пара и горячей воды и технологические трубопроводы (то есть сооружения), в пункте 411 (г) указано: «Оборудование под давлением, используемое на ОПО, подлежит экспертизе промышленной безопасности... после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала основных элементов оборудования под давлением, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на ОПО, в результате которых было повреждено оборудование под давлением». Порядок проведения технического расследования причин аварий, инцидентов и случаев утраты взрывчатых материалов промышленного назначения на объектах, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору, предусматривает учет инцидентов, сроки информирования надзорных органов об инцидентах и порядок расследования причин инцидентов на опасных производственных объектах без оговорок о том, с техническим устройством или сооружением произошел инцидент. Таким образом, термин «инцидент» на сооружениях Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности определяется по-разному и соответственно требуется корректировка использования этого термина в нормативно-правовых актах в области промышленной безопасности.

116-ФЗ не определяет понятие «инцидент» применительно к сооружениям, поэтому целесообразно расширить использование этого термина применительно как к техническим устройствам, так и к сооружениям. Литература 1. Федеральный закон № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

2. Федеральный закон № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Об ориентации продольных сварных швов на магистральных трубопроводах УДК: 665.6/7 Сергей КУЛАГИН, ведущий инженер АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Николай ФЕНЮК, заместитель начальника АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Владимир КОЛОДИЙ, заместитель начальника отдела АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск)

Рис. 1. Распределение ориентации продольных швов, %

В статье рассмотрены данные внутритрубной инспекции одного из магистральных газопроводов. Поскольку большая часть таких дефектов, как потеря металла и вмятины, находятся в нижнем сегменте трубных секций, то целесообразно внести в руководящие документы по монтажу трубопроводов указание о необходимости расположения продольного шва в верхнем сегменте сечения трубопровода. Это позволит упростить процесс контроля трубопровода, а также снизить трудоемкость и затраты на проведение ремонтов, так как многие дефекты, не примыкающие к сварному шву, не будут квалифицироваться как опасные и подлежащие ремонту. Ключевые слова: магистральные трубопроводы, сварные швы.

П

ри строительстве магистральных трубопроводов ориентация продольного сварного шва

для прямошовных трубных секций не нормируется. Проанализировав данные внутри-

Рис. 2. Распределение вмятин по окружности трубных секций, %

Вмятины, примыкающие к продольному шву Вмятины

трубной инспекции одного из магистральных газопроводов, можно отметить следующее:

Рис. 3. Распределение значимой потери металла по окружности трубных секций, %

Внутренняя потеря металла, примыкающая к продольному шву Внутренняя потеря металла

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

169

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы 1) ориентация продольного шва в общем случае является случайной. На диаграмме приведено количество трубопроводных секций магистрального трубопровода с определенным углом ориентации продольного шва вдоль направления движения газа (выборка из более 40 000 секций).

2) Вмятины и вмятины, примыкающие к продольному шву, в большинстве случаев находятся в зоне нижней образующей рассматриваемого трубопровода. Поскольку вмятины образуются при механическом воздействии, то есть не являются повреждениями эксплуатационного характера, то можно предположить, что трубы или плети с уже имеющимися вмятинами так были расположены не случайно (вмятинами вниз, чтобы исключить обнаружение при визуальном осмотре), либо трубопровод получил повреждения при укладке. Диаграмма, приведенная на рисунке 2, может быть не типовой, так как выборка основана для исполнения конкретного трубопровода.

3) По имеющимся данным при построении гистограммы по осям «угол продольного шва»–«количество случаев значимой внутренней потери металла» наблюдается максимум при 180°. Это говорит о том, что при случайной ориентации продольного шва вероятность внутреннего коррозионного повреждения, которое квалифицируется как более опасное, возрастает, если шов расположен снизу. Выводы: – большая часть таких дефектов, как потеря металла и вмятины, находятся в нижнем сегменте трубных секций; – целесообразно внести в руководящие документы по монтажу трубопроводов указание о необходимости расположения продольного шва в верхнем сегменте сечения трубопровода. Это позволит: 1) повысить контролируемость наиболее опасных повреждений при строительстве трубопровода; 2) ускорить и упростить процесс идентификации прямошовных труб при проведении ремонтов (более мелкий котлован, удобство поиска шва, снижение опасности оползней и т.п.); 3) упростить (при необходимости шурфования) процесс контроля и ремонта трубопровода; 4) снизить трудоемкость и затраты на проведение ремонтов, так как многие дефекты, не примыкающие к сварному шву, не будут квалифицироваться как опасные и подлежащие ремонту.

170

О сравнительном анализе данных внутритрубных инспекций магистрального газопровода УДК: 665.6/7 Сергей КУЛАГИН, ведущий инженер АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Евгений БАЛАХОНОВ, начальник цеха ОАО «Томскнефть» ВНК (г. Стрежевой) Сергей СУШКЕВИЧ, заместитель начальника цеха ОАО «Томскнефть» ВНК (г. Стрежевой)

В статье приведены обобщенные данные сравнительного анализа двух внутритрубных инспекций магистрального газопровода. Отмечено, что для обеспечения достоверности сравнительного анализа данных ВТИ необходима тщательная разработка требований в техническом задании к проведению и представлению данных ВТИ. При оценке фактической скорости коррозии должна быть обеспечена четкая взаимная привязка трубных секций и мест расположения аномальных сечений на конкретной трубной секции для исключения необоснованно завышенной оценки скорости коррозии конкретных участков (сечений) и, как следствие, снижения вероятности назначения необоснованных ремонтов. Ключевые слова: магистральный газопровод, внутритрубная инспекция.

П

ри сравнительной оценке данных внутритрубных инспекций (ВТИ) трубопроводов, выполняемых с определенной периодичностью, исходные данные должны удовлетворять следующим условиям: ■ при использовании разных снарядов необходимо предоставить одинаковую информацию о состоянии трубопровода (длины, толщины, параметров аномалий); ■ при выдаче результатов ВТИ не должно быть предварительной взаимной привязки данных разных ВТИ, особенно при проведении ВТИ одной и той же организацией, но должна быть четкая привязка расположения трубных секций, дефектов и аномальных зон трубопровода по его длине; ■ должна быть представлена четкая ин-

формация о том, что подразумевается под «средней» толщиной стенки секции. Очевидно, что величина коррозионноэрозионного износа стенки трубопровода не может зависеть от ее толщины. Анализ сравнения толщин «конкретных» секций трубопровода может привести к значительным ошибкам, если привязка не вполне корректна, то есть выполнена с взаимным смещением секций. Существенную ошибку можно получить и при сравнительном анализе толщин аномальных зон. Возникает вопрос: можно ли оценить величину износа трубопровода по данным ВТИ без взаимной привязки данных ВТИ различных сроков? Любой трубопровод характеризуется вполне определенным количеством трубных секций. При ремонтах это ко-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Распределение количества труб в зависимости от толщины стенки по данным ВТИ

Количество трубных секций, шт.

3 500

3 000 ВТИ-2 ВТИ-1 Зона ремонта

2 500

2 000

1 500

1 000

500

0 6.2

6.4

6.6

6.8

7.0

личество может изменяться (вырезка фрагментов трубопровода и установка «катушек», врезка плетей) с соответствующим изменением толщины стенки ремонтных участков, но общей картины повреждений это не изменит. То есть элемент трубопровода с толщиной стенки менее необходимой или с другим недопустимым дефектом удаляется из своей ячейки и переносится в безо­ пасную зону. Пояснение представлено на рисунке 1, где приведены данные ВТИ, проведенные с периодичностью около 5 лет. Видно, что исполнительные значения толщин труб разные, имеется тенденция к уменьшению толщины стенки, хотя интегральная оценка толщины стенки всего трубопровода дает незначительно отличающиеся результаты. Между ВТИ-1 и ВТИ-2 были выполнены ремонты наиболее опасных участков с потерей металла. Оценку возможного коррозионного износа трубопровода можно привести на следующем примере. Предположим, что магистральный газопровод длиной L=150000 м (150 км) диаметром D=0.5 м подвержен внутренней коррозии со средней скоростью V=0,110-3 м/год (0,1 мм/год).

7.2

7.4 7.6 7.8 8.0 Толщина стенки, мм

8.2

8.4

8.6

8.8

9.0

9.2

Анализ сравнения толщин «конкретных» секций трубопровода может привести к значительным ошибкам, если привязка не вполне корректна, то есть выполнена с взаимным смещением секций Следовательно, годовой объем уноса металла трубопровода при плотности γ=7800 кг/м3 составит М = πDVLγ = 3.140.50.1 10-31500007800 = 183690 кг, то есть суточный унос металла будет около 0.5 тонны. Такое количество отходов в виде оксидов железа не может поступать из участка магистрального газопровода в газотранспортную магистраль без последствий, поскольку все фильтры будут заполнены отходами транспортировки, а если таковых нет, то, попав в газотранспортную магистраль, они существенно увеличат ее гидравлическое сопротивление. Также невозможно удаление такого количества отходов при периодическом пропуске очистных поршней. Вопервых, поршень не сможет пропихнуть такое количество отходов даже на ограТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ниченном камерами запуска и приема участке и, во-вторых, камеры приема не оборудованы устройствами для накопления столь значительного количества отходов. Кроме того, необходимо учесть, что в трубопроводе могут находиться отходы и не коррозионного характера. Выводы: ■ для обеспечения достоверности сравнительного анализа данных ВТИ необходима тщательная разработка требований в техническом задании к проведению и представлению данных ВТИ; ■ при оценке фактической скорости коррозии должна быть обеспечена четкая взаимная привязка трубных секций и мест расположения аномальных сечений на конкретной трубной секции для исключения необоснованно завышенной оценки скорости коррозии конкретных участков (сечений) и, как следствие, снижения вероятности назначения необоснованных ремонтов.

171

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О давлении настройки предохранительных клапанов Сергей КУЛАГИН, ведущий инженер АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Денис БОРИСЕНКО, начальник отдела АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Владимир КОЛОДИЙ, заместитель начальника отдела АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск) Александр СЕЦКОВ, начальник отдела АНО СЦТДЭ «ДИАСИБ» (г. Новосибирск)

В статье рассмотрен современный подход к назначению давления настройки предохранительных клапанов. Отмечено, что давление настройки предохранительного клапана должно соответствовать расчетному (разрешенному) давлению сосуда. Необходимо гармонизировать действующие нормативно-правовые акты, касающиеся предохранительных устройств, с точки зрения применяемой терминологии, а также разработать нормативный документ, устанавливающий расчетные случаи давления настройки предохранительных устройств. Ключевые слова: предохранительный клапан, давление настройки.

В

Российской Федерации часто происходят изменения или актуализация нормативно-технических документов, связанные с определением давления настройки предохранительных клапанов, установленных на сосудах, работающих под давлением. В таблице 1 приведены подходы в различных нормативных документах к одним и тем же параметрам. Понятия, приведенные в данной таблице, определены в ТР ТС 032-2013 следующим образом: ■ «давление рабочее» – максимальное избыточное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса; ■ «давление разрешенное» – максимально допустимое избыточное давление для оборудования (элемента), установленное на основании оценки соответствия и (или) контрольного расчета на прочность; ■ «давление расчетное» – давление, на которое производится расчет на прочность оборудования. Из приведенной таблицы, а также анализа терминологии и текстов указанных документов можно сделать следующие формальные выводы: 1) Расхождения в действующих нор-

172

мативных документах, касающиеся одних и тех же терминов (параметров), недопустимы.

2) Требование о превышения давления в сосуде не более чем на 25% рабочего не имеет обоснования.

3) Наиболее корректные требования к предохранительным клапанам сосудов изложены в отмененных Правилах безопасности (ПБ) в совокупности с действующим ГОСТ 12.2.085-2002.

4) Некорректно указание пункта 318 ФНП ОРИД о необходимости перерасчета пропускной способности предохранительных устройств при снижении рабочего давления сосуда, поскольку в пункте 365 этих же ФНП говорится о необходимости проверки пропускной способности предохранительных клапанов при снижении разрешенных параметров (давление, температура), к которым рабочее давление не относится. Методические указания по назначению «рабочего давления» на основании «тех-

нологического давления» и рекомендации по выбору «расчетного давления» в зависимости от рабочего давления сосуда и рабочей среды в действующих нормативных документах Ростехнадзора отсутствуют. Путаница в терминологии, прежде всего, связана с попыткой унификации (гармонизации) с зарубежными стандартами и нормами. Рекомендации о том, на какое давление должен быть настроен предохранительный клапан – рабочее или расчетное (разрешенное) – не могут быть сформулированы без определения критериев выбора оборудования для обеспечения технологического процесса и без указания типовых случаев срабатывания предохранительных клапанов. Обычно технологическое оборудование выбирается исходя из потребностей технологического процесса. В проектной документации указывается необходимое типовое оборудование, а в рабочей документации составляются спецификации на конкретное серийное (иногда – заказное) оборудование с учетом возможности поставок в установленные сроки. На самом деле технологическое оборудование должно быть выбрано, исходя из обеспечения безопасности технологического процесса и снижения возможных рисков аварий и инцидентов. При этом должны быть рассмотрены факторы, связанные с предохранительными устройствами, в частности, обеспечение максимальной производительности работы клапанов в экстремальной ситуации. Мощность газовой (паровой) или жидкостной струи, проходящей через предохранительный клапан при его срабатывании, должна быть не менее мощности потока, создаваемого источником

Технологическое оборудование должно быть выбрано исходя из обеспечения безопасности технологического процесса и снижения возможных рисков аварий и инцидентов

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1 Параметр Обозначение нормативного документа

Давление настройки

Превышение давления (%) над давлением настройки

Превышение давления над давлением настройки не более чем на 25%

Основание для перерасчета пропускной способности при снижении давления

ГОСТ 12.2.085-82

п.1.2: Давление настройки предохранительных клапанов должно быть равно рабочему давлению...

п.1.1: рабочее

п.1.2.: рабочее

не указано

ГОСТ 12.2.085-2002

п.3.2.3: Давление настройки клапанов ... принимается равным расчетному давлению

п.4.2: расчетное

п.4.2: расчетное

не указано

ПБ 10-115-96 ПБ 03-576-03

явно не указано

п.5.5.9: расчетное

п.5.5.9: рабочее

п.6.3.10: разрешенное

ТР ТС 032-2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением»

не указано, термин «Давление настройки» в разделе II «Основные понятия» отсутствует

прил.2, п.54: максимально допустимое рабочее (Термин не определен)

прил.2, п.54: максимально допустимое рабочее

не указано

ФНП «ППБ ОПО, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением»

явно не указано

п.318: разрешенное

п.318: рабочее

п.318: рабочее

давления или нагревом (включая случай пожара). В нормативных документах РФ практически отсутствуют указания по типовым расчетным случаям срабатывания предохранительных клапанов, аналогичные ANSI/API RP 520 Sizing, Selection. and Installation of Pressure-Relieving Devices in Refineries. Действующие РД 51-0220570-2-93 «Клапаны предохранительные. Выбор, установка и расчет» не актуальны и не охватывают некоторые расчетные случаи. При выборе оборудования и его защите следует учесть такие риски, как пожар. При этом сосуд не должен разрушиться от перегрева или повышения давления в течение некоторого установленного для локализации пожара времени. Например, при пожаре сосуда с неф­ тяными фракциями сначала начнется подъем давления из-за нагрева свободного и растворенного в жидкости газа, а затем – испарение легких углеводородных фракций нефти и воды. Эти газы и пары нужно последовательно выпустить в факельную линию через предохранительный клапан, настроенный на максимальную потребную пропуск-

ную способность для различных фракций. Рабочее давление (как максимальное технологическое при нормальном протекании процесса) к этим процессам не имеет отношения. Максимальную производительность предохранительного клапана и требуемую длительность выкипания фракций в сосуде можно обеспечить только при предельно возможном давлении в сосуде – расчетном или разрешенном при сохранении температуры стенки сосуда в допустимых пределах. При этом следует учесть, что снижение разрешенного давления, не обоснованное фактором прочности, может привести к нежелательным последствиям. Выводы: ■ давление настройки предохранительного клапана должно соответствовать расчетному (разрешенному) давлению сосуда; ■ пропускная способность предохранительного клапана должна быть проверена для соответствующего давления настройки; ■ необходимо гармонизировать дейТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ствующие нормативно-правовые акты, касающиеся предохранительных устройств, с точки зрения применяемой терминологии; ■ необходимо разработать нормативный документ, устанавливающий расчетные случаи давления настройки предохранительных устройств. Литература 1. ГОСТ 12.2.085-82 «Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные».

2. ГОСТ 12.2.085-2002 «Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные. Требования безопасности».

3. ПБ 10-115-96 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

4. ПБ 03-576-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

5. ТР ТС 032-2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».

6. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

173

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Необходимость регулирования градостроительной деятельности Тенденции развития городов в России Юрий ФЕДУЛОВ, генеральный директор ООО «ИТР» (г. Екатеринбург) Сергей ЛЫКОВ, главный инженер ООО «ИТР» (г. Екатеринбург)

В статье рассмотрены спорные вопросы необходимости регулирования градостроительной деятельности в России на примере развития таковой в советский, ранний постсоветский и современный периоды. Обосновано также создание Градостроительного кодекса как основного документа, регулирующего градостроительную деятельность, и сделаны выводы относительно градостроительного законодательства в целом. Ключевые слова: Градостроительный кодекс, градостроение, законодательное регулирование градостроения, СНиПы, современное развитие градостроения.

П

роходя определенные этапы законодательного становления, наше государство неоднократно сталкивалось с вопросом необходимости регулирования той или иной сферы жизни собственных граждан. Такая же ситуация сложилась и по вопросам градостроения и необходимости полноценного законодательного регулирования градостроения в Российской Федерации. В связи с этим до 2004 года в нашей стране попросту не существовало законодательного акта, который регулировал бы отношения в области градостроения, а попытки частично закрепить нормы, касающиеся градостроения, в других законодательных актах – Гражданском, Земельном, Муниципальном кодексах, различного рода СНиПах, приводили в большинстве случаев к противоречивому истолкованию этих норм и их фактической несостоятельности. Таким образом, частично находя свое отражение в смежных отраслях права, такая глобальная и необходимая область социальной жизни, политики и права, как градостроение, попросту оставалась без полноценного правового регулирования и не имела законодательно-

174

го закрепления всех необходимых нюансов градостроения в одном правовом акте. Но все-таки, несмотря на появление в 2004 году Градостроительного кодекса, как четкого регламентирующего, систематизированного документа, учитывающего и предписывающего не только нормы фактического возведения зданий и сооружений, но и определяю-

щего субъекты и принципы градостроительного регулирования, четко разграничивающего полномочия органов власти, условия градостроительного зонирования, проектирования и, помимо этого, прописывающего ответственность за нарушение законодательства о градостроительной деятельности, многие политические скептики и эксперты права до сих пор выражают мнение об отсутствии необходимости в Градостроительном кодексе как отдельном правовом акте. Для того чтобы ответить на вопрос – «Действительно ли необходимо настолько масштабное регулирование градостроения в Российской Федерации?», мы рассмотрим само понятие градостроительной деятельности и то, какие радикальные изменения претерпело современное градостроительство по сравнению с советским и ранним постсоветским периодом. Итак, Градостроительный кодекс, в редакции Федерального закона от 13 июля 2015 года № 252-ФЗ, закрепляет максимально широкое понятие градостроительной деятельности, а именно «говорит»: «градостроительная деятельность – деятельность по развитию территорий, в том числе городов и иных поселений, осуществляемая в виде территориального планирования, градостроительного зонирования, планировки территории, архитектурно-строительного проектирования, строительства, капитального ремонта, реконструкции объектов капитального строительства, эксплуатации зданий, сооружений». Таким образом, мы видим, что современное градостроительное законодательство не только регулирует фактическую застройку как таковую, но и четко регла-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ментирует необходимость зонирования, планирования и проектирования пространства застраиваемой территории, а также включает ряд норм по ремонту, реконструкции и непосредственной, а самое главное, безопасной эксплуатации зданий и сооружений и, естественно, также закрепляет обязанности и ответственность лиц, отвечающих за эксплуатацию зданий и сооружений и многое другое, что не учитывалось в других законодательных актах ранее. Поэтому, обращаясь к различиям и особенностям градостроительства в указанных выше периодах, можно с уверенностью сказать о том, что любая пространственная организация города в советский и ранний постсоветский периоды представляла собой необходимость установления тесных связей между основными аспектами жизни жителей городов и других населенных пунктов, а именно – работой, жилищем и отдыхом. Но приоритет все же отдавался организации и максимальной концентрации трудовых ресурсов и мест производства труда. Именно поэтому в большинстве российских городов до сих пор существуют целые комплексы некогда градообразующих предприятий, зачастую уже не функционирующих либо работающих на минимальных мощностях и представляющих собой огромные территории заводов, трестов, значительные территории складов, с застроенными вплотную жилыми кварталами и микрорайонами. Так и дорожно-транспортная сеть расширялась и функционировала только как нервюра города, с целью организации и освоения новых промышленных зон и обеспечения их связи с отдален-

ными жилыми кварталами. И конечно, в связи с вышесказанным стоит отметить, что вопросы экологичности и безопасности производств, а также экологичности и безопасности жилых зданий и сооружений, вопросы упрощения социально-экономической жизни населения, вопросы упрощения передвижения и развития транспортной сети для нужд населения, не связанных с производством труда, – попросту не регламентировались и не учитывались. Само производство и несло в себе суть и смысл жизни граждан нашего государства, а забота о безопасности, полноценный контроль и надзор за износом оборудования и зданий, независимая экспертиза промышленных объектов отходили на второй план. В дальнейшем, с ростом интеллектуализации общества, роль градообразующих предприятий и материального производства постепенно сводится к минимуму. На первые роли социально-экономической значимости выходит умственный потенциал населения, направленный на научное обслуживание производств, а в формировании городов важную роль получили научно-производственные комплексы, основной целью которых стала разработка инноваций как для целей создания более экологичных и безо­пасных производств, так и для целей социальноэкономических. С постепенным, но систематическим снижением уровня производства, с увеличением количества гуманитарных специальностей, с появлением огромного количества «умственных» профессий, ростом потребительской способности и глобальным развитием рыночных отноТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

шений появилась необходимость в увеличении количества «непроизводственных» площадей, таких как офисные, торговые, складские площади, где приоритет отдается не только транспортной доступности места производства труда, а в первую очередь безопасности и экологичности рабочего места, доступности досуговых учреждений и учреждений общественного питания. Производственные предприятия, дабы отвечать требованиям современного законодательства, стали вынуждены либо переносить производственные мощности, либо модернизировать их в целях соблюдения установленных экологических норм и обеспечения промышленной безопасности. Подводя итоги изложенного, мы видим, что современные тенденции развития городов все больше стремятся к обеспечению достаточного уровня безопасности граждан, как занятых на производствах, так и занимающихся интеллектуальной деятельностью, – к логичному и эстетическому зонированию и проектированию территорий, к повышению инвестиционной привлекательности городов и приведению их в соответствие нормам уже действующего законодательства. А непосредственно само законодательство о градостроительной деятельности – Градостроительный кодекс в совокупности с действующими СНиПами дают мощный инструмент для достижения этих целей. Литература 1. Градостроительный кодекс, в редакции Федерального закона от 13 июля 2015 года № 252-ФЗ.

175

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Износ парка бурового оборудования Проблемы на пути обновления Юрий ФЕДУЛОВ, генеральный директор ООО «ИТР» (г. Екатеринбург) Сергей ЛЫКОВ, главный инженер ООО «ИТР» (г. Екатеринбург) Дмитрий ПОКРОВСКИЙ, главный специалист ООО «ИТР» (г. Екатеринбург)

В статье рассмотрены проблемы износа парка бурового оборудования, проанализированы статистические данные относительно тематики статьи, а также сформулированы и систематизированы проблемы, стоящие на пути обновления оборудования. Ключевые слова: износ парка бурового оборудования, причины износа бурового оборудования, проблемы, возникающие при необходимости обновления оборудования.

Р

ассматривая вопрос о состоянии парка буровых установок для бурения эксплуатационных и разведочных скважин на нефть и газ российских буровых компаний, а также проблемы, возникающие при обновлении парка, и вопросы надежности бурового оборудования, отработавшего нормативный срок, в первую очередь необходимо обратиться к анализу текущей ситуации и статистике, касающейся общего количества и сроков эксплуатации такового. Исходя из статистических данных исследовательских компаний, парк буровых установок в России оценивается в 1800 – 1900 единиц по состоянию на 2014 год. Более 50% буровых установок эксплуатируются уже свыше 15–20 лет, что превышает нормативные сроки эксплуатации, установленные изготовителями. Что же касается малых предприятий, там этот показатель порой достигает 100%. Разумеется, рассматривая причины сложившейся крайне плачевной ситуации, необходимо детально углубиться в политическую обстановку 1990-х годов, ведь именно тогда и произошло резкое падение объемов бурения – с 39 до 6 млн. метров в эксплуатации, и с 5,3 до 1,3 – в разведке. В результате чего буровые компании были вынуждены использовать уже имеющееся оборудование, которого оказалось в избытке после стремительного развития нефтегазовой отрасли в 80-е годы. Эти факто-

176

ры по своей сути и стали первопричиной и остовом к падению производства буровых установок – с 550 единиц в советские годы, до всего лишь 12 единиц к 1997 году. Что же касается состояния установок в настоящее время, то ни для кого не секрет, что большая часть парка эксплуатируемых в России буровых установок имеет не только высокую степень износа, но и является морально устаревшей. Также, безусловно, стоит акцентировать внимание и на том, что архаичность таких установок не позволяет им справиться с задачами, возлагаемыми постоянно растущими объемами бурения, новыми требованиями и технологиями. Ну а вопрос об энерговооруженности и энергоэффективности в сложившейся ситуации можно оставить без комментариев… Сегодня многие буровые компании, в попытках модернизировать морально устаревшие установки, направляют свои действия лишь на увеличение энерговооруженности своих предприятий, при том что «энергоэффективность», а уж тем более реализация ФЗ «Об энергоэффективности», мягко говоря, остаются за кадром, попросту – проигнорированными. Помимо прочего, учитывая необходимость в глобальном, единовременном обновлении большого количества буровых установок, а следовательно, необходимость значительных инвестиций, некоторые компании прибегают к по-

пыткам частичной модернизации, чаще всего направленной на: ■ увеличение грузоподъемности оборудования путем замены вышки, основания, талевой системы; ■ адаптацию установки для применения силового верхнего привода; ■ установку буровых насосов большей производительности; ■ установку современных систем очистки; ■ изменение типа установки со стационарного бурения на кустовое бурение; ■ обеспечение соблюдений требований промышленной безопасности; ■ улучшение условий работы персонала и др. Стоит отметить, что эти меры, даже реализованные в своей совокупности, лишь частично решают имеющиеся проблемы и не дают положительной динамики ситуации в целом. Как некий, частичный, выход из такой непростой ситуации могло бы стать увеличение, даже, нужно сказать, – значительное увеличение объемов производства качественных отечественных буровых установок и значительное наращивание темпов такого производства. Но крайне малое количество российских компаний, занимающихся производством бурового оборудования и модернизацией («Уралмаш НГО Холдинг», «ВЗБТ», «Генерация», НПЦ «Металлург», «УСПК», «АСК», «Кливер», «Кунгурский машиностроительный завод»), из которых лишь некоторые выпускают полнокомплектные буровые установки, а также высокий уровень конкуренции со стороны иностранных производителей (Румынии, Германии, США и в первую очередь Китая), низкая покупательская способность буровых компаний и попросту нежелание прибегать к огромным инвестициям привели к тому, что объемы производства таких установок в нашей стране, медленно, но верно снижаются. Что же касается практики поставок буровых установок из Китая, то отправную точку она берет в начале 2000-х годов, когда масса китайских производителей осуществляли производство и по-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ставку установок неприемлемо низкого качества. Зачастую буровое оборудование изготавливалось из металла, не отвечающего прочностным характеристикам изделия или требуемым температурным условиям эксплуатации. Однако на настоящий момент несколько крупных производителей Китая закрепились на российском рынке и предлагают оборудование достаточно высокого качества по конкурентоспособным ценам. Спустя десятилетие китайские производители повысили качество и уровень сервиса, усовершенствовали систему поставок, наладив некоторые моменты логистики, упростили систему расчетов. Но несмотря на созданные, казалось бы, во всем привлекательные условия для закупа установок, все же осталось одно значительное «но» – техническая документация, поставляемая в комплекте с буровым оборудованием, не соответствует требованиям ЕСКД и технического регламента «О безопасности машин и оборудования». Более того, это «но» усугубляется еще и отсутствием грамотного технического перевода документации, что доставляет буровикам большие неудобства при подготовке документов, например в Ростехнадзор или службам заказчика буровых работ. Плюсом к вышесказанному необходимо отметить и то, что дополнительной преградой российским буровикам на пути к обновлению парка буровых установок стало введение экономических санкций в 2014 году, которые практически перекрыли возможность соблюдения передовых технологий бурения скважины из-за отсутствия эвентуальности применения современного высокотехнологичного оборудования, например импортных систем очистки бурового раствора, верхних приводов и др. Подводя итог, нужно еще раз подчеркнуть следующее – в настоящее время нефтесервисные буровые компании испытывают высокую потребность в обновлении парка буровых установок, а, ввиду невозможности решить эту потребность, они вынуждены применять морально устаревшие и отслужившие нормативный срок установки, проводя экспертизу промышленной безопасности. Надежность же таких установок зависит от многих факторов, которые в данной статье не рассматриваем. В заключение же хочется сказать – несмотря на сложившуюся ситуацию и отсутствие реальных возможностей для воплощения в жизнь программы обновления всех устаревших установок, буровые компании не должны забывать о тщательном контроле над установками,

отслужившими нормативный срок, и о добросовестном исполнении своих обязательств по устранению несоответствий, выявленных при экспертизах. Литература 1. Мировой рынок нефтегазового оборудования // ОБЪЕДИНЕННОЕ МАШИТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

НОСТРОЕНИЕ. – 2010. № 1 (01).

2. Придвижкин В.А., Мокроносов А.Г. Модернизация как способ повышения конкурентоспособности буровых компаний.

3. Чирков С. Буровые установки. Вызов времени // Деловой журнал Neftegaz.

RU.

177

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Технологический контроль загазованности помещений Александр ПЕРВУШКИН, руководитель экспертного бюро ООО «ФОБОС» (г. Ижевск) Сергей КОРОБЕЙНИКОВ, руководитель лаборатории неразрушающего контроля ООО «ФОБОС» (г. Ижевск) Вячеслав САВЕЛЬЕВ, ведущий эксперт экспертного бюро ООО «ФОБОС» (г. Ижевск) Ольга АСАДУЛЛИНА, ведущий специалист по промышленной безопасности ООО «ФОБОС» (г. Ижевск) Оксана ЗВЕЗДИНА, ведущий специалист по промышленной безопасности ООО «ФОБОС» (г. Ижевск)

Сегодня наиболее распространенным видом топлива для отопления жилых домов, приготовления пищи, для бытовых и производственных нужд является природный газ. Но при всех своих неоспоримых достоинствах, голубое топливо является наиболее опасным для населения. Ключевые слова: газосигнализаторы.

О

пасность его заключается в том, что оно имеет возможность проникать в помещения из-за неплотности в соединениях труб, газоиспользующего оборудования. Что может стать причиной утечки газа? Образование такой концентрации газа происходит в случае нарушения герметичности газоиспользующего оборудования – это отопительные котлы, водонагревательные колонки, газовые плиты для приготовления пищи, а также при использовании домовых газовых сетей в частных и многоквартирных домах. Возможная причина утечки газа – это эксплуатация отработавшего нормативный срок газопровода и газового оборудования, несоблюдение правил пользования газом и несвоевременное проведение технического обслуживания, которое должно проводиться согласно нормативной документации. Для определения технического состояния внутридомового и внутриквартирного газового оборудования Ростехнадзором утверждены «Правила проведения технического диагностирования внутридомового и внутриквартирного газового оборудования» (приказ от 17 декабря 2013 года № 613 (далее – Правила). Правила устанавливают порядок технического диагностирования внутридомового и внутриквартирного газового оборудования, а также требования к организациям, осуществляющим работы по техническому диагностированию

178

внутридомового и внутриквартирного газового оборудования. По результатам технического диагностирования внутридомового и внутриквартирного газового оборудования оформляется заключение с указанием рекомендаций по обеспечению безопасной эксплуатации данного оборудования. Предлагаем, в качестве обсуждения, рассмотреть рекомендации по установке датчиков (сигнализаторов) загазованности с автоматическим отключением подачи газа к бытовому газоиспользующему оборудованию по сети газопотребления при возникновении взрывоопасной концентрации в воздухе этих помещений. Сигнализатор извещает о загазованности подачей звукового и светового сигнала. В аварийных ситуациях сигнализаторы загазованности могут подавать импульс для управления запорной арматурой на пульт диспетчера аварийной газовой службы города, поселка с целью прекращения подачи газа. При срабатывании прибора, сигнализирующего об утечке газа в местах пользования газовым оборудованием, необходимо принять следующие меры безопасности: незамедлительно проветрить помещение – открыть форточки и окна, ни в коем случае не пользоваться включателями и выключателями электроприборов, спичками и зажигалками. После этого необходимо вызвать аварийную

газовую службу по телефону 04. Кроме того, настало время законодательно обязать пользователей газового оборудования иметь в своей квартире или доме такой прибор. Особенно остро этот вопрос встает в домах, подпадающих под программу «Капитальный ремонт», на средства оплачивающих этот вид ремонта квартиросъемщиков, а также во вновь строящихся домах. Однозначное преимущество в установке такого прибора видят и страховые компании. Они ценят стремление клиентов максимально обезопасить свою жизнедеятельность, и если в квартире или садовом доме, коттедже установлены охранная, пожарная сигнализация или тем более такой прибор, который будет сигнализировать о загазованности в помещении, то компания пойдет навстречу клиенту, и соответственно страховой полис будет стоить дешевле. Газосигнализатор – прибор автоматической подачи аварийного сигнала при достижении предельно допустимой концентрации контролируемого газового компонента. Газосигнализаторы бывают переносными, стационарными или встроенными. В конце прошлого столетия сигнализаторы стали комплектовать отсечным устройством, выполненным на основе клапана с импульсным управлением. Особенность этого клапана состоит в том, что в рабочем состоянии напряжение питания к нему не подводится. Для отключения клапана на его обмотку необходимо подать импульс напряжения от сигнализатора. К достоинствам клапанов с импульсным управлением следует отнести высокую функциональную надежность. Однако этому клапану присущи и недостатки, в том числе: ■ в случае обрыва линии связи между сигнализатором и клапаном перевести его в закрытое состояние возможно только в случае наличия в его составе ручного дублера; ■ основная масса клапанов с импульсным управлением ручного дублера не имеет. При наличии же ручного дублера остаются проблемы использования таких клапанов на оборудовании без обслуживающего персонала;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ на объектах, где газовое оборудование не может работать без напряжения промышленной сети, использование такого клапана вступает в противоречие с правилами безопасности в газовом хозяйстве. Был создан новый клапан классического типа, который по функциональной надежности, стоимости не уступает лучшим образцам клапанов с импульсным управлением. Отличительные особенности нового клапана – мощность, потребляемая приводом клапана, не превышает 0,15 Вт при напряжении питания 12 В (ближайшие отечественные и зарубежные аналоги отличаются по этому показателю в худшую сторону в десятки раз). С появлением клапанов нового типа впервые возникла ситуация, когда мощность, потребляемая клапаном классического типа, многократно ниже мощности, потребляемой сигнализатором. Это позволило отказаться от применения внешнего источника питания для клапана и подавать на него питание от источника сигнализатора. На базе конструкции клапана классического типа был создан новый клапан с импульсным управлением. Его основное отличие состоит в том, что схема управления клапанов находится в самом клапане. В новом клапане: ■ ликвидирован основной недостаток устройств с импульсным управлением – потеря управляемости при обрыве линии связи; ■ с импульсным управлением при неисправности канала связи между сигнализатором и клапаном мгновенно вырабатывается аварийное сообщение, а клапан автоматически переводится в закрытое состояние; ■ появилась возможность удалить его от сигнализатора загазованности на расстояние 100 м и более. Производители систем контроля загазованности с импульсными клапанами предусматривают многократный запас по амплитуде импульса управления, многократно дублируют управляющий импульс. Для каждого типа клапана используют свой тип газосигнализатора. Вывод: новые клапаны обеспечивают высокую герметичность запорного органа, комплектуются датчиком положения запорного органа.

Новое в построении структур систем контроля загазованности В основе построения ККЗ лежит ис-

К достоинствам клапанов с импульсным управлением следует отнести высокую функциональную надежность пользование 4-проводной линии связи, к которой подключаются устройства, входящие в состав ККЗ. По этой линии к устройствам ККЗ подводится питающее напряжение 12 В от централизованного источника, передаются команды управления на исполнительные устройства, в том числе с питанием от промышленной сети 220 В., передается информация о состоянии системы. По сути – это комплекс с открытым концом, который легко может расширять свои функциональные возможности, видоизменяться под конкретные условия, для чего достаточно подсоединить к этой линии связи необходимое устройство. Питание всех устройств комплекта реализуется от единого источника. Это упрощает процесс монтажа, поскольку отпадает необходимость подвода к каждому сигнализатору напряжения промышленной сети, создаются реальные предпосылки для размещения сигнализатора во взрывоопасных зонах, использование сигнализаторов становится полностью электробезопасным. Вывод: появляется возможность формировать ККЗ с произвольной структурой, в том числе с произвольным числом сигнализаторов и сочетанием различных их типов. Появляется возможность упростить структуру технических средств ККЗ, в том числе минимизировать перечень устройств, необходимых для построения систем контроля загазованности. В состав такого ККЗ входят только линия связи и сигнализаторы загазованности на контролируемые газы. Если в составе системы используется несколько сигнализаторов, да еще и на разные газы, то необходимо управТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

лять исполнительными устройствами (например, отсечным клапаном) либо передавать информацию на выносной пульт сигнализации. Все производители вынуждены использовать специальный прибор, который воспринимает информацию от сигнализаторов и далее формирует команды управления исполнительными устройствами либо транслирует информацию для выносного пульта сигнализации. Рекомендации по применению и установке сигнализатора. В случае утечки газ, который легче воздуха, поднимается к потолку помещения. Поэтому сигнализатор газа устанавливается в верхней части помещения. Установка прибора производится в вертикальном положении на расстоянии не менее 1 м от края газового прибора и на расстоянии 10–20 см от потолка – для контроля природного газа или на расстоянии 10–20 см от пола – для контроля сжиженных газов. Литература 1. Федеральный закон № 116 от 20 июня 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ФНП в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления», утвержденные приказом ФСЭТАН от 15 ноября 2013 года № 542.

3. Технический регламент «О безопасности сетей газораспределения и газопотребления», утвержденный Постановлением Правительства РФ от 29 октября 2010 года № 870.

4. СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы».

179

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности обследования дымовых труб Александр ПЕРВУШКИН, руководитель экспертного бюро ООО «ФОБОС» Сергей КОРОБЕЙНИКОВ, руководитель лаборатории неразрушающего контроля ООО «ФОБОС» Ольга АСАДУЛЛИНА, ведущий специалист по промышленной безопасности Оксана ЗВЕЗДИНА, ведущий специалист по промышленной безопасности

Дымовые трубы, являющиеся высотными сооружениями, относятся к опасным производственным объектам, как правило, располагаются на территории промышленных предприятий и при аварийных ситуациях могут стать причиной разрушения объектов и человеческих жертв. Соответственно, требуется обязательное проведение работ по экспертизе промышленной безопасности и обследованию этих сооружений. Данные объекты должны являться объектами особого внимания надзорных органов в связи с особыми условиями их эксплуатации. Ключевые слова: металлические дымовые трубы.

Э

кспертиза промышленной безопасности дымовых труб выполняется в соответствии с Федеральным законом № 116-ФЗ. При проведении экспертизы промышленной безопасности сооружения выполняется обследование состояния конструкций самого сооружения, его отдельных элементов и частей. В связи с тем, что дымовые трубы, являющиеся высотными сооружениями, относятся к опасным производственным объектам и располагаются на территории опасных промышленных предприятий и при аварийных ситуациях могут принести значительные разрушения объектов с человеческими жертвами, требуется обязательное проведение работ по экспертизе промышленной безопасности и обследованию этих сооружений. Регулярность проведения этих работ оговорена в [2], [3] и различна по срокам для дымовых труб, построенных из различных строительных материалов. В документах, утвержденных Межведомственной комиссией Ростехнадзора, устанавливаются единые сроки проведения экспертиз независимо от конструкции и материалов дымовой трубы: через 1 год после ввода в эксплуатацию и далее через каждые 5 лет эксплуатации, а также после серьезных аварийных ситуаций и значительных стихийных бедствий.

180

Необходимость проведения экспертиз промышленной безопасности и обследований дымовых труб обусловлена следующими факторами: ■ недостаточная квалификация проектной документации, выбравшей неправильную и ненадежную конструкцию дымовой трубы и материалы для ее газоотводящего тракта; ■ некачественное строительство и использование несертифицированных материалов; ■ значительные отступления от проектной документации при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте; ■ основное количество дымовых труб, особенно труб большой высоты на промышленных и энергетических объектах, к настоящему времени исчерпали свой расчетный и проектный ресурс; ■ в связи с изменениями экономического состояния государства и отдельных промышленных предприятий и объектов энергетики основное количество существующих дымовых труб длительное время эксплуатируется при непроектных режимах и в нерасчетных условиях. Такая эксплуатация дымовых труб приводит к ускоренному разрушению сооружения и его отдельных элементов и частей; ■ замена в процессе эксплуатации видов топлива для дымовых труб энергетических объектов (переход с жидкого

или твердого топлива на природный газ) или изменение технологии промышленного производства на производственных объектах приводят к активному процессу разрушения материалов газоотводящего тракта, а затем и разрушению несущих конструкций дымовой трубы; ■ серьезные климатические и атмосферные явления, серьезные «хлопки» внутри трубы, прокладка автомобильных и железных дорог вблизи дымовых труб, прокладка траншей, разбивка котлованов, подтопления и повышения уровня грунтовых вод активно влияют на долговечность и устойчивость сооружения. Экспертиза промышленной безопасности и обследование позволяют вовремя определить наличие дефектов сооружения и степень их развития, определить причины их возникновения и определить методы и материалы для ликвидации выявленных дефектов, позволит установить остаточный ресурс сооружения. Выявленные дефекты на ранней стадии их появления и своевременно принятые меры по устранению этих дефектов позволят сократить последующие эксплутационные расходы без серьезных затрат на реконструкцию или капитальный ремонт дымовой трубы. Работы по обследованию технического состояния сооружения выполняются визуальным осмотром с лестниц, площадок дымовой трубы и соседних зданий, также с навесных люлек или альпинистского оборудования, как снаружи, так и изнутри дымовой трубы; выполняется определение состояния и прочности материалов, используемых в конструкциях дымовой трубы Работы выполняются с помощью приборов методами неразрушающего контроля, а при необходимости отбираются образцы для лабораторных испытаний; выполняется обследование фундамента сооружения, определяется его крен и осадка (геодезические работы); выполняются проверочные расчеты сооружения с учетом фактического состояния и прочности его конструкций. По результатам обследования определяются дефекты сооружения, дается их оценка, определяются причины из возникновения; выдаются рекомендации по

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

устранению дефектов и рекомендации по эксплуатации сооружения. При обследовании технического состояния сооружения, как правило, требуется его отключение от технологического процесса. Возможно использование специальных технических средств (тепловизоры и другая специальная видеоаппаратура), позволяющих не отключать дымовые трубы при обследовании, а также позволяющих выявлять дефекты в труднодоступных и недоступных для обследования местах. Дымовые трубы подлежат экспертизе промышленной безопасности в следующих случаях: ■ их высота превышает 20 метров; ■ труба стоит на отдельном фундаменте; ■ труба находится на опасном производственном объекте. Промышленные дымовые трубы служат как для создания естественной тяги, так и для отвода дымовых газов в верхние слои атмосферы и рассеивания их до допустимых концентраций, которые регламентируются действующими санитарными нормами. В зависимости от основного материала, из которого сооружаются дымовые трубы промышленные, они подразделяются на кирпичные, монолитные, железобетонные, сборные железобетонные и металлические. Металлические дымовые трубы многофункциональны благодаря тому, что конструктивно позволяют выполнить футеровку практически любой сложности так же, как и применить широкую гамму защитных лакокрасочных материалов. Из всех типов дымовых труб, металлические дымовые трубы при идентичных параметрах имеют наименьшую массу и наибольший уровень монтажной готовности. Кроме того, они не фильтруют конденсат и вредные компоненты отходящих газов, позволяя работать со значительными положительными давлениями и скоростями. Благодаря этому металлические трубы получили широкое распространение. В настоящее время металлические промышленные ды-

мовые трубы сооружаются высотой 100 м и более. Обеспечение безаварийной эксплуатации промышленной металлической дымовой трубы – серьезная организационно-техническая задача. В последние годы отмечается снижение надежности эксплуатации дымовых труб и аварии, связанные с нарушением режимов эксплуатации, отсутствием технического контроля, недооценкой важности профилактических

Рис. 1. Вид через тепловизор ХМ4 ХМ3 ХМ2 ХМ1

52,7 °С 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 -10,0 -19,7 °С

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

мероприятий. Отечественный и зарубежный опыт контроля труб показывает, что через 10 лет эксплуатации примерно 50% их нуждаются в текущем ремонте, а через 20 лет почти 60% – в капитальном. Продление сроков эксплуатации дымовых труб – основная техническая задача эксплуатирующих организаций в нынешних непростых экономических условиях. Для этого в настоящее время экспертными и ремонтными предприятиями разработан комплекс предупреждающих и компенсирующих методов и технологий. Цель технического освидетельствования: ■ проведение проверочных расчетов; ■ выдача заключения экспертизы и рекомендаций; ■ обоснование сроков службы технических устройств; ■ разработка всей технической доку-

181

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

ментации при изменениях, усилении или замене элементов конструкций. Обследование дымовых труб в соответствии с действующими нормативными актами оформляется с помощью заключения о промышленной безопасности объекта. Оценивается возможность дальнейшей эксплуатации, степень риска проверяемого объекта, расчет нагрузок, степень прочности элементов конструкции и перечень всех найденных дефектов с рекомендациями по устранению оных. Рассматриваются на примерах характерные дефекты, на которые стоит обратить внимание при проведении экспертизы промышленной безопасности промышленных металлических труб. Наиболее распространенным, но также наиболее опасным дефектом является коррозия. Нормы законодательства не всегда соотносятся с реальной ситуацией. К примеру, металлическая труба с обширным поражением коррозии проходит экспертизу промышленной безопасности в зимние время, то есть, в отопительный сезон, что в свою очередь означает, что остановка эксплуатации трубы для ремонта невозможна [2]. Особое значение приобретает мониторинг возможного крена трубы (допустимые значения кренов трубы установлены в документах [2]). В случае значительного превышения предельно допустимого значения отклонения верха трубы стоит немедленно начать мероприятия по выравниванию трубы, либо по демонтажу. Отклонение происходит, как правило, вследствие неравномерных осадок фундаментов труб.

182

В случае, если экспертизе промышленной безопасности подвергается труба, установленная с растяжками то стоит проверить, соответствует ли реальное положение растяжек проектному. Срок эксплуатации металлических труб меньше по сравнению с кирпичными и железобетонными промышленными дымовыми трубами. Если кирпичные трубы могут прослужить 50–60 лет, то срок службы ограничивается 20–25 годами (при условии грамотной эксплуатации), а металлические трубы на растяжках – всего 8–10 лет. Но в то же время монтаж и демонтаж таких труб с экономической точки зрения влечет за собой минимальные издержки, в эксплуатации требует меньше затрат, чем кирпичные или железобетонные трубы. Также в последние годы из-за спада промышленного производства значительная часть предприятий вынуждена функционировать с незагруженными производственными мощностями. Многие котельные, работающие на угле и мазуте, переведены на газ, при этом не были выполнены необходимые мероприятия по подготовке дымовых труб к смене топлива. Согласно требованиям Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, данные объекты являются объектами особого внимания надзорных органов в связи с особыми условиями их эксплуатации. Главное требование к конструкции промышленных труб – их устойчивость к внешним атмосферным воздействиям и к газам, проходящим через них. Обследование стоит проводить с позиции системного подхода [1], привле-

кать к экспертизе промышленной безопасности компетентные экспертные организации. Также для продления срока безопасной эксплуатации дымовых металлических промышленных труб необходимо принимать меры по их своевременному обслуживанию. Литература 1.Федеральный закон № 116 от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2.СП 13-101-99 «Правила надзора, обследования, проведение технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб».

3. РД 03-610-03 «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб».

4. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

5. РД 153-34.0-21.524-98 «Типовая инструкция по эксплуатации металлических дымовых труб энергопредприятий».

6. РД 13-06-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения капиллярного контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах».

7. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

8. Сатьянов В.Г., Хапонен Н.А., Пилипенко П.Б., Французов В.А., Сатьянов С.В. Методика расчета нагрузок, прочности и ресурса стволов дымовых и вентиляционных промышленных труб. – М.: Универсум, 2005 год.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Вопросы расчета

остаточного ресурса технических устройств УДК: 69.058.2 Артур ПРЯНИЧНИКОВ, инженер-строитель, эксперт промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «ЭКАС-Строймонтаж» (г. Курск) Сергей КРИВОНОГОВ, начальник отдела промышленной безопасности, эксперт промышленной безопасности технических устройств ООО «ЭКАС-Строймонтаж» (г. Курск)

В статье рассматриваются и анализируются вопросы остаточного ресурса технических устройств при проведении технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности. Авторы рассматривают фундаментальные подходы к расчету ресурса технических устройств и проблемы, возникающие при расчетах остаточного ресурса в рамках проведения экспертизы промышленной безопасности. Ключевые слова: технические устройства, техническое диагностирование, скорость коррозии, остаточный ресурс, экспертиза промышленной безопасности.

В

соответствии с п.28 ФНиП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», по результатам экспертизы технического устройства, зданий и сооружений опасных производственных объектов в заключении экспертизы дополнительно приводятся расчетные и аналитические процедуры оценки и прогнозирования технического состояния объекта экспертизы, включающие определение остаточного ресурса. В большинстве случаев приходится выполнять расчет остаточного ресурса сосудов, котлов и трубопроводов, подвергающихся коррозии и изнашиванию (эрозии). Согласно разделу 6.1 [2] остаточный ресурс аппарата, подвергающегося действию коррозии (эрозии), определяется по формуле 1: Sф – Sp (1) Тк (Тэ ) = , a где Sф — фактическая минимальная толщина стенки элемента, мм; Sр — расчетная толщина стенки элемента, мм; а — скорость равномерной коррозии (эрозионного износа), мм/год. В соответствии с п. 6.1.1. [2], формула 1 используется, если число замеров N толщины стенок за время эксплуатации сосуда не превышает 3. Скорость равномерной коррозии а определяется в соответствии с п. 6.1.2.1 [2] следующим образом: если после проведения очередного обследования имеется только одно измерение контролируемого пара-

метра Sф(t1), полученное при рассматриваемом обследовании, то скорость коррозии определяется по формуле 2: S +C – S a= u 0 ф, (2)

t1 где Sи — исполнительная толщина стенки элемента, мм; С 0 — плюсовой допуск на толщину стенки, мм; t1 — время от момента начала эксплуатации до момента обследования, лет. Однако в большинстве случаев возникает неоднозначная ситуация, когда при проведении экспертизы промышленной безопасности в целях продления ресурса оборудования, отработавшего нормативный срок эксплуатации при фактической толщине стенки элемента 5,8 мм и расчетной толщине стенки элемента 4,0 мм при допуске на толщину 2 мм и нормативном сроке эксплуатации 20 лет, скорость коррозии может составить величину, равную: 4,0 + 2,0 – 5,8 = 0,01(мм/год) 20 Путем дальнейших расчетов по формуле (1) получено значение остаточного ресурса: a=

5,8 – 4,0 = 180 (лет) 0,01 Складывается ситуация, что последующую экспертизу промышленной безопасности можно провести через 180 лет, так как расчет остаточного ресурса при последующих диагностиках и обследованиях носит рекомендательный характер, в силу того что в экспертизе уже закреплен остаточный срок службы 180 лет. Тк (Тэ ) =

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Таким образом, в большинстве случаев расчет остаточного ресурса носит некорректный характер. Целесообразно будет проводить расчет прогнозируемого остаточного ресурса технических устройств по наиболее неблагоприятным условиям эксплуатации с закреплением условий расчета остаточного ресурса. Например, при проектировании технических устройств закладывается эксплуатационная прибавка к толщине стенки для сосудов 2 мм на 20 лет эксплуатации в соответствии с п. 2.2 [4]. Исходя из этих условий, нормируемая скорость коррозии составит: а=0.1 мм/год. При величине скорости коррозии а<0.1 мм/год необходимо рассчитывать прогнозируемый остаточный срок службы, исходя из нормируемой скорости коррозии а=0.1 мм/год, установленной в нормативно-технической документации на сосуды ПБ 03-584-03. Для котлов и трубопроводов пара и горячей воды согласно [3] значение эксплуатационной прибавки на расчетный ресурс 105 ч. определяется по таблице 1.2 [3] и равно 1 мм, то есть нормируемая скорость коррозии приблизительно равна 0.1 мм/год. Необходимо установить в нормативных документах, касающихся проведения экспертизы промышленной безопасности и расчетов остаточного ресурса, следующие положения: ■ при расчетной скорости коррозии менее 0,1 мм/год расчет остаточного ресурса проводить с учетом скорости коррозии 0,1 мм/год; ■ при расчетной скорости коррозии более 0,1 мм/год расчет остаточного ресурса проводить с учетом фактической коррозии. Данная методика позволяет получить реальный остаточный ресурс технических устройств для прогнозирования дальнейшей безопасной работы. Литература 1. Федеральные нормы и правила «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

2. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов».

3. РД-10-249-98. «Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды».

4. ПБ 03-584-03 «Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных».

183

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Вопросы проектирования и эксплуатации труб Проектирование и эксплуатация самонесущих стальных дымовых труб котельных УДК: 69.058.2 Артур ПРЯНИЧНИКОВ, инженер-строитель, эксперт промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «ЭКАС-Строймонтаж» (г. Курск) Сергей КРИВОНОГОВ, начальник отдела промышленной безопасности, эксперт промышленной безопасности технических устройств ООО «ЭКАС-Строймонтаж» (г. Курск) Сергей РАГУЛИН, инженер-проектировщик I категории ООО «ЭКАС-Строймонтаж» (г. Курск)

В статье рассматриваются и анализируются проблемы, возникающие при выполнении требований к самонесущим дымовым трубам при проектировании и эксплуатации, а также противоречащие расчетам требования относительно высоты и диаметра дымовых труб. Ключевые слова: стальные дымовые трубы, расчет дымовых труб, эксплуатация дымовых труб, аэродинамические расчеты дымовых труб.

В

данной работе был проведен анализ некоторых особенностей и требований нормативных документов при проектировании и расчете самонесущих стальных дымовых труб отдельных котельных, так как в их отношении возникают вопросы у проектировщиков объектов, у эксплуатирующих организаций и экспертов, проводящих обследование. Основным документом, на основании которого был проведен анализ, является СП 43.13330.2012 «Сооружения промышленных предприятий». В соответствии с п.9.3 [1], диаметр дымовой трубы определяется аэродинамическими, теплотехническими и санитарногигиенотехническими расчетами, а также, в соответствии с п. 9.3.57 [1], расчет элементов стальных конструкций дымовых труб и определение расчетных сопротивлений материалов при температуре конструкции 300 °C и менее следует производить по [2]. Однако в п. 9.3.51 [1] содержатся требования, нуждающиеся в доработке, а именно: «Для свободно стоящих стальных труб соотношения размеров к общей высоте трубы должны удовлетворять следующим условиям: диаметр цилиндрической части – не менее 1/20; диаметр основания конической части – не

184

менее 1/10; высота конической части – не менее 1/4». Данное требование достаточно при проектировании котельных, работающих на высоких тепловых мощностях, но при работе на отдельных котельных блочного исполнения возникает неопределенность. Были проведены аэродинамические расчеты дымовых труб проектируемых котельных блочного исполнения при работе котлов на природном газе, перечисленных в таблице 1. Аэродинамические расчеты проводились согласно [3]. Результаты расчетов высот дымовых труб представлены в таблице 2 и на диаграмме 1. Максимальная высота дымовой трубы рассчитана в соответствии с требованием п. 9.3.51 [1] и составляет 20 диаме-

тров дымовой трубы, расчетная высота дымовых труб принята в соответствии с аэродинамическим расчетом. Результаты представлены на диаграмме 1. В результате анализа было выявлено, что только в одном случае было исполнено требование п. 9.3.51 [1], а именно – для труб диаметром 1120 мм. В остальных случаях анализируемой линейки электросварных прямошовных труб по ГОСТ 10704-91 (2002) необходимо заранее в несколько раз увеличить диаметры дымовых труб, несмотря на перерасход металла и нарушение требований аэродинамических расчетов. Также специалисты ООО «ЭКАССтроймонтаж» произвели проверочные расчеты на прочность и устойчивость для анализируемой линейки дымовых труб при толщине стенки 6 мм, при условии расположения во втором ветровом районе по карте 3 приложения Ж [5]. При прочностном расчете дымовых труб применялась методика, изложенная в главе 1.5. [4]. Выполнялась проверка условия по формуле 1 в нижнем сечении дымовых труб на уровне опорной пятки, где возникают максимальные усилия; σM,i+ σN,i ≤ σкр (1) где

σM,i – напряжения в сечении от действия изгибающего момента; σN,i – напряжения в сечении от действия продольных сжимающих усилий;

Таблица 1. Перечень оборудования, установленного в проектируемых котельных № п/п

Наименование оборудования

1

Тепловая мощность, кВт минимальная

максимальная

Котлы Protherm NO200-NO150

40

550

2

Котлы Ferolli Prextherm RSW 600

100

400

3

Котлы WOLF Dynatherm 3200

3200

6400

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 2. Максимально допустимые и расчетные высоты дымовых труб проектируемых котельных № п/п

Диаметр, мм

Максимальная высота, м

Расчетная высота, м

1

273

5,46

15,2

Таблица 3. Результаты расчета № п/п 1

Диаметр, Расчетная мм высота, м 273

Толщина стенки, мм

σM, i , кгс/м2

σN, i , кгс/м2

σкр , кгс/м2

Условие по формуле 1, да/нет

6

4 067,21

115,16

193 406 593,41

да

15,2

2

325

6,5

18,4

2

325

18,4

6

5 149,12

138,69

162 461 538,46

да

3

426

8,52

16,7

3

426

16,7

6

3 454,25

131,57

123 943 661,97

да

4

530

10,6

18,4

4

530

18,4

6

3 157,48

139,70

99 622 641,51

да

5

630

12,6

19,7

5

630

19,7

6

3 366,90

155,50

83 809 523,81

да

6

720

14,4

17,5

6

720

17,5

6

2 324,26

140,12

73 333 333,33

да

7

820

16,4

19,2

7

820

19,2

6

2 304,81

148,06

64 390 243,90

да

8

920

18,4

19,8

8

920

19,8

6

2 305,60

155,98

57 391 304,35

да

9

1020

20,4

21

9

1 020

21

6

2 320,85

163,88

51 764 705,88

да

10

1120

22,4

21,4

10

1 120

21,4

6

2 113,63

163,97

47 142 857,14

да

11

1220

24,4

26,2

11

1 220

26,2

6

3 137,50

203,10

35 409 836,07

да

12

1420

28,4

29,4

12

1 420

29,4

6

3 446,36

226,69

30 422 535,21

да

σкр – критические напряжения в сечении ствола дымовой трубы. Результаты расчета изложены в таблице 3. На основании анализа были сделаны следующие выводы: 1) Для газовых котельных, работающих на малых тепловых мощностях, при проектировании дымовых труб в большинстве случаев получаются результаты, противоречащие требованиям п. 9.3.51 [1] , но не противоречащие аэродинамическим и прочностным расчетам.

2) Для исполнения требования п. 9.3.51 [1] приходится необоснованно увеличивать диаметры дымовых труб, а также изменять аэродинамические характеристики.

3) Необходимо во всех нормативных документах и рекомендациях применить допущение о том, что требования п. 9.3.51 [1] должны выполняться, но не противоречить расчетам. Литература 1. СП 43.13330.2012 «Сооружения промышленных предприятий».

2. СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции».

3. Бойко Е.А., Деринг И.С., Охорзина Т.И. Котельные установки и парогенераторы. Аэродинамический расчет котельных установок. – Учебное пособие. – Красноярск: КГТУ, 2006. – 71 с.

4. Сатьянов В.Г., Хапонен Н.А., Пилипенко П.Б., Французов В.А., Сатьянов С.В. Методика расчета нагрузок, прочности и ресурса стволов дымовых и вентиляционных дымовых труб. – М.: Универсум, 2005. – 264 с.

5. СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

Диаграмма 1. Максимальные и расчетные значения высот проектируемых дымовых труб при соответствующих диаметрах 30

Максимальная высота, м

Расчетная высота, м

25 20 15 10 5 0

273

325

426

530

630

720

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

820

920

1020

1120

1220

1420

185

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Вопросы расчета остаточного ресурса стальных дымовых труб УДК: 69.058.2 Артур ПРЯНИЧНИКОВ, инженер-строитель, эксперт промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «ЭКАС-Строймонтаж» (г. Курск) Сергей КРИВОНОГОВ, начальник отдела промышленной безопасности, эксперт промышленной безопасности технических устройств ООО «ЭКАС-Строймонтаж» (г. Курск)

В статье рассматриваются и анализируются проблемы расчета остаточного ресурса при проведении обследования и экспертизы промышленной безопасности стальных дымовых труб. Авторы рассматривают проблемы, возникающие при расчетах, и дают рекомендации, подходящие для применения в практических целях при проведении экспертизы промышленной безопасности стальных дымовых труб. Ключевые слова: техническое обследование, стальные дымовые трубы, остаточный ресурс, экспертиза промышленной безопасности.

В

соответствии с п.28 [4], по результатам экспертизы технических устройств, зданий и сооружений опасных производственных объектов в заключении экспертизы дополнительно приводятся расчетные и аналитические процедуры оценки и прогнозирования технического состояния объекта экспертизы, включающие определение остаточного ресурса. В соответствии с [1, 428] остаточный ресурс конструкции можно определить как время ее эксплуатации, отсчитываемое от даты пуска или даты проведения последней экспертизы, за которое происходит достижение несущей способности силовой конструкции предельного состояния. Основная проблема, возникающая при решении расчетно-аналитических задач по материалам обследования, в контексте проведения экспертизы промышленной безопасности стальных дымовых труб, состоит в отсутствии конкретных рекомендаций, методик или ограничений при решении, имеет ли остаточный ресурс минимальное или максимальное значение. Основы данной проблемы необходимо рассмотреть на конкретном примере. В рамках проведения экспертизы про-

186

мышленной безопасности стальной дымовой трубы высотой 45 м, цилиндрической формы, изготовленной из 30 секций длиной 1 500 мм каждая, эксплуатируемой во втором ветровом районе в соответствии с п.11.1 табл.11.1 [2], было проведено обследование строительных конструкций. По результатам обследования проведен расчет остаточного ресурса по методике, изложенной в разделе 3.3 [1]. Основные показатели рассчитывались по формулам: 1) Скорость коррозии: vi =

tпр– tэф , m

где tпр – проектная толщина стенки, мм; tэф – эффективная толщина стенки по результатам замеров толщин по всей высоте ствола, мм; m – фактический срок эксплуатации (в рассматриваемом случае 19 лет).

2) Допустимая толщина стенки: ti.,доп. = ε∙Znk ∙ W0 ∙ β ∙ φсм , где Zk – высота трубы, м; W 0 – нормативная величина давления ветра (в рассматриваемом случае 30 кгс/мм2);

m – фактический срок эксплуатации (в рассматриваемом случае 19 лет); ε – величина, равная 1,8∙10–5; β – коэффициент, учитывающий тип местности, принят равным 1; n – принят 1,125.

3) Коэффициент φсм:

φсм = 1+0,8∙∆Z2,25 – 1,8 ∙∆Z, где ∆Z =

Z , Zk

Z – высота на уровне расчетного сечения, м, Z k – общая высота дымовой трубы, м.

4) Допустимый срок безопасной эксплуатации: Re S =

tэф,i – tдоп,i vi

, год

Результаты расчетов в рассматриваемом примере приведены в таблице 1. В приведенной ситуации возник ряд вопросов. Во-первых, не регламентируется минимально допустимая толщина стенки обечаек ствола дымовой трубы. Таким образом, при принятой скорости коррозии в размере 0,1 мм в год, остаточный ресурс обечаек дымовой трубы колеблется в некорректных размерах от 3,15 лет до 92,2 лет. Данный вопрос был разрешен в требованиях прил.

4 п. 2.2.4 [3], где минимальная допустимая толщина ствола на уровне опорного узла равна 4,0 мм. Но данные рекомендации были разработаны для сооружений на объектах металлургии, что не дает основания применять их на объектах газораспределения или котлонадзора. Могут возникнуть случаи, когда на отметке +30,000 м дымовой трубы высотой 30 м допустимая толщина стенки составит 0 мм при расчете на ветровую нагрузку и ветровые пульсации, в результате чего ресурс примет нереалистичные значения.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1. Результаты расчета остаточного ресурса ствола дымовой трубы Z, м

t пр , мм

тэф , мм

vi , мм/год

vi обсл., мм/год

φcm

tдоп. принят., мм

Re s, годы

0

10

9,77

0,01

0,10

1,00

7,14

26,30

0,75

10

9,77

0,01

0,10

0,97

7,03

27,38

1,5

10

9,7

0,02

0,10

0,94

6,92

27,76

2,25

10

9,7

0,02

0,10

0,91

6,81

28,85

9,75

8

7,51

0,03

0,10

0,64

5,69

18,18

12,75

8

7,46

0,03

0,10

0,54

5,23

22,29

13,5

6

5,43

0,03

0,10

0,51

5,12

3,15

14,25

6

5,43

0,03

0,10

0,49

5,00

4,31

15

6

5,53

0,02

0,10

0,47

4,88

6,48

21,75

5

4,72

0,01

0,10

0,29

3,82

9,03

22,5

8

7,59

0,02

0,10

0,27

3,70

38,92

23,25

8

7,59

0,02

0,10

0,25

3,58

40,12

24

8

7,63

0,02

0,10

0,23

3,46

41,73

29,25

5

4,5

0,03

0,10

0,13

2,61

18,91

30

5

4,46

0,03

0,10

0,12

2,49

19,73

30,75

5

4,46

0,03

0,10

0,11

2,36

20,96

31,5

5

4,41

0,03

0,10

0,10

2,24

21,68

36,75

5

4,46

0,03

0,10

0,04

1,38

30,83

37,5

5

4,34

0,03

0,10

0,03

1,25

30,87

38,25

5

4,34

0,03

0,10

0,02

1,13

32,11

39

5

4,34

0,03

0,10

0,02

1,00

33,36

39,75

5

4,34

0,03

0,10

0,02

0,88

34,61

40,5

5

4,46

0,03

0,10

0,01

0,75

37,06

42,75

5

4,53

0,02

0,10

0,00

0,38

41,52

43,5

10

9,22

0,04

0,10

0,00

0,25

89,68

44,25

10

9,22

0,04

0,10

0,00

0,13

90,94

45

10

9,22

0,04

0,10

0,00

0,00

92,20

Не установлены рекомендации при расчете остаточного ресурса в случаях, если расчетная скорость коррозии за срок эксплуатации составляет менее 0,1 мм. В таком случае, например для сечения на отметке Z=0, остаточный ресурс обечайки дымовой трубы составит: Re S =

9,77 – 7,14 = 263 года.

0,01

Основная часть нормативных документов регламентирует проведение технического обследования и диагностирования для дымовых труб один раз в пять лет, но отсутствуют рекомендации в случае, если остаточный ресурс на основании расчетов принимает запредельные значения. Для приведения в соответствие с фактическими условиями эксплуатации дымовых труб и требованиями нормативно-

технической документации необходимо разработать новые или дополнить существующие методики расчетов остаточного ресурса стальных дымовых труб следующими требованиями: 1. В случаях, если расчетная скорость коррозии составляет величины менее 0,1 мм в год, в расчетах использовать 0,1 мм в год.

2. Если расчетный остаточный ресурс принимает запредельные значения, то в результатах экспертизы принимать его не более 10 лет.

3. Предусмотреть минимально-допустимые величины толщины стенок стальных дымовых труб цилиндрической формы, в целях исключения неопределенностей в случаях предельно малых величин в результате расчетов допустимых толщин обечаек дымовых труб. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Литература 1. Сатьянов С.В., Котельников В.С., Рябцев С.Л., Пилипенко П.Б., Французов В.А.. Расчет несущей способности и определение ресурса производственных зданий и сооружений при проведении экспертизы промышленной безопасности.

– М.: Универсум, 2009. – 624 с. илл.

2. СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

3. «Руководство по эксплуатации промышленных дымовых и вентиляционных труб», г. Москва, 1993. Разработано Макеевским инженерно-строительным институтом.

4. Федеральные нормы и правила «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

187

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертное расследование причин разрушения баллона Расследование причин разрушения баллона для хранения пропана УДК 621.642.02 Павел КУЗЯКИН, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Денис НОВИКОВ, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Владимир НОВИКОВ, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Юрий РЯБИНИН, зам. гл. инженера по экспертизе и наладке ЗАО «СПНУ»

Экспертное расследование причин разрушения (отрыва днища) баллона для хранения пропана. Ключевые слова: баллон, отрыв днища, сварной шов, эллиптическая вмятина.

О

писание объекта: для экспертного расследования причин разрушения был представлен газовый баллон для хранения пропана, зав. № 169949, изготовленный в июле 1986 года Нижнетагильским вагонным заводом, с толщиной стенки 3 мм, емкостью 50 л, рабочим давлением 1,6 МПа. Баллон прошел очередное освидетельствование в январе 2001 года, срок следующего освидетельствования – январь 2011 г. Баллон окрашен в красный цвет, поперек середины обечайки имеется надпись белой краской «Пропан».

22 июля 2010 года произошел разрыв сварного шва соединения нижнего днища с обечайкой.

ПРОГРАММА экспертного расследования причин разрушения газового баллона, зав. № 169949 Программа расследования составлена согласно требованиям типовой программы и Методики технического диагностирования при аварии стального баллона (Приложение 4 РД 14-001-99 «Методические указания по техническому диагностированию и продлению срока службы баллонов, работающих под давлением»): 1. Изучение таблички баллона.

2. Визуально-измерительный контроль баллона в целом.

3. Макроскопическое описание излома (фрактометрия).

188

4. Выводы о причине разрушения баллона.

5. Составление заключения. При контроле применялись: ■ Комплект для визуального контроля ВИК № 1322: 1) Шаблоны радиусные, набор № 3 (7–25 мм), зав. № 20.

2) Шаблоны радиусные, набор № 1 (1–6 мм), зав. № 19.

3) Шаблон Красовского, зав. № 18.

4) Рулетка измерительная (0–5 м) КТ 3, зав. № 21.

5) Шаблон универсальный катетов швов УШС-2, зав. № 322.

6) Шаблон сварщика универсальный УШС-3, модель 00314, зав. № 415.

7) Линейка металлическая ЛМ-300 (0–300 мм), зав. № 17.

8) Шупы, набор №4 (0,1–1,00 мм), зав. № 24.

9) Угольник поверочный 90° УП-160, зав. № 22.

10) Штангенциркуль ШЦ-I-150-0,1-2, зав. № 4062215.

11) Лупа измерительная ЛИ – 3-10, зав. № 23.

■ Микроскоп отсчетный МПБ-2 (лупа Бринелля), зав. № 783181.

■ Люксметр «ТКА-Люкс», зав. № 33 647.

■ Ультразвуковой толщиномер «Булат 1 S», зав. № 2126.

1. Изучение данных таблички баллона. Содержит все требуемые ПБ 03-576-03 данные: а) товарный знак Нижнетагильского вагонного завода – стилизованный орел в круге; б) заводской номер баллона – № 169 949; в) масса порожнего баллона – 21,6 кг; г) дата изготовления – 07 1986; д) рабочее давление – 1,6 МПа; е) пробное давление – 2,5 МПа; 43 ж) вместимость – V 50,3 м3; з) клеймо ОТК изготовителя – 309 и) год следующего освидетельствования – январь 2011 года – и клеймо 14 организации, проводившей предыдущее освидетельствование. Кроме того, имеются дополнительные данные: а) тип баллона – 350 (баллон с толщиной стенки 3 мм, номинальной вместимостью 50 л);

Рис. 1. Вид баллона после аварии

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица. Исследования разрушенного соединения Ширина шва по линии разрушения, мм

Провар стенки обечайки, мм

Утонение стенки, %

Вид излома

Минимальная

Провар стенки днища, мм

2,8

2,7

2,5

2,5

16,6

Косой, вязкий, кратковременный, кристаллический, однородный

100

2,0

1,2

1

3

0

Косой, хрупкий, кратковременный, волокнисто-чешуйчатый, неоднородный

2–3

100

1,8

1,0

0,5

3

0

Косой, хрупкий, кратковременный, волокнисто-чешуйчатый, неоднородный

4

3–4

100

1,6

0,8

3

3

0

Косой, хрупкий, кратковременный, волокнисто-чешуйчатый, неоднородный

5

4–5

100

1,7

1,3

3

3

0

Косой, хрупкий, кратковременный, волокнисто-чешуйчатый, неоднородный

6

5–6

100

2,1

0,6

0–2

3

0

Косой, хрупкий, кратковременный, волокнисто-чешуйчатый, неоднородный с коррозией шва со стороны обечайки

7

6–7

100

1,6

1,3

0

3

0

Косой, хрупкий, кратковременный, волокнисто-чешуйчатый, неоднородный

8

7–8

100

2,8

2,05

1–1,5

3

0

Косой, хрупкий, кратковременный, волокнисто-чешуйчатый, неоднородный

9

8–9

125

3,4

1,9

3

3

0

Косой, хрупкий, кратковременный, кристаллический, неоднородный

10

9–0

35

–

–

3

1,5–2,5

16,6–50

Отсутствует

Номер участка

Длина участка, мм

Средняя

1

0–1

100

2

1–2

3

№ п/п

б) ГОСТ 15860 – «Баллоны стальные сварные для сжиженных углеводородных газов на давление до 1,6 МПа. Технические условия».

2. Описание общего состояния корпуса газового баллона. У газового баллона почти полностью оторвано и отогнуто под прямым углом (параллельно образующей) нижнее днище. Разрыв стыкового сварного шва приварки нижнего днища к обечайке баллона произошел по кромке сварного шва со стороны обечайки. Длина линии разрыва – 878 мм, что составляет 93,94% периметра стыкового сварного шва. Изменений формы нижнего днища не выявлено. Наружный диаметр нижнего днища газового баллона – 297,5 мм. На наружной поверхности верхнего днища в зоне перехода цилиндрической

Рис. 2. Вид на вмятину, на верхнюю часть баллона

части в эллиптическую осмотрена вмятина от удара, длина которой вдоль образующей – 110 мм, ширина поперек образующей – 165 мм, глубина от первоначального положения (с учетом радиуса) – 44 мм. Со стороны вмятины отсутствует (отломлен) рабочий выступ «барашка» вентиля. Овальность обечайки газового баллона в верхней и средней части имеет нормальную цилиндрическую форму, в зоне отрыва овальность обечайки представляет собой эллипс с размерами по осям 345250 мм. В месте оставшегося соединения обечайки с нижним днищем в обечайке имеется вмятина длиной вдоль образующей 80 мм, шириной поперек образующей 150 мм, глубиной от первоначального положения 51 мм.

Рис. 3. Вид на нижнюю часть обечайки и днища баллона

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

3. Описание разрушившегося сварного соединения. Сборка сварного шва С5 по ГОСТ 1603780 – стыковое сварное соединение с толщиной свариваемых стенок 2–3 мм с подкладным кольцом. При осмотре выявлены следующие дефекты сборки и сварки: 1) подкладное кольцо на всем протяжении соединения не сварено со швом и неплотно прилегает к стенке днища; 2) стенки обечайки и днища имеют полный провар 3 мм на одном непрерывном участке длиной 260 мм, провар на остальных участках составляет 0–2 мм, причем на участке длиной 200 мм отсутствует полностью; 3) высота усиления шва – 3 мм, ширина – 10,5–11 мм, что выше требований ГОСТ – 2 и 7 мм. Шов смещен вниз, продольная ось шва ниже стыка кромок на 3–3,5 мм (см. эскиз № 1).

4. Макроскопическое описание излома разрушившегося сварного шва. Излом со стороны обечайки и нижнего днища и оставшееся соединение размечаем на участки по 100 мм: для обечайки от оставшегося целым участка сварного шва – по часовой стрелке, для нижнего днища – против часовой стрелки. Получаем семь участков по 100 мм, участок перед оставшимся целым участка сварного шва 125 мм и участок с оставшимся целым сварным швом 35 мм. Изучение (осмотр) излома проводится по кромке сварного шва обечайки бал-

189

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 4. Вид на торец нижней части обечайки баллона, непровар

Рис. 5. Вид на торец нижней части обечайки баллона, непровар

Рис. 6. Вид на торец днища баллона, непровар

лона, одновременно проводятся измерения.

5. В результате экспертного обследования выявлено: 5.1. На разрушившемся сварном шве баллона выявлены грубые технологические дефекты: а) подкладное кольцо на всем своем протяжении не имеет плотного прилегания к стенке днища и не имеет мест контакта со стыковым сварным швом между обечайкой и днищем; б) обнаружен полный непровар между кромками стенок днища и обечайки на протяжении 300 мм сварного шва; на 560 мм глубина непровара составляет от 66 до 100% толщины стенок обечайки и днища, протяженность участка с полным проваром стенок составляет 260 мм, или 27,82% длины шва; в) продольная ось сварного шва смещена в сторону днища, ось шва ниже стыка кромок на 3–3,5 мм.

5.2. Ширина линии отрыва по шву со стороны обечайки составляет 0,6–3,4 мм, на 600-х мм шва не превышает 2,1 мм с минимальными значениями 1,3 мм и менее.

5.3. Излом на 85,6% периметра соединения хрупкий кратковременный, на участке с минимальной толщиной 0,6 мм – с коррозией шва со стороны обечайки. Выводы Разрушение сварного соединения газового баллона, заводской № 169949, произошло одномоментно в результате удара по верхнему днищу газового баллона и технологических дефектов в стыковом сварном шве приварки нижнего днища к обечайке.

190

Выявление и устранение коррозионных повреждений К вопросу выявления и устранения коррозионных повреждений элементов котельного оборудования на примере ремонта верхнего барабана котла ДКВР20-13 УДК 621.183.4 Павел КУЗЯКИН, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Денис НОВИКОВ, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Владимир НОВИКОВ, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Юрий РЯБИНИН, зам. гл. инженера по экспертизе и наладке ЗАО «СПНУ»

На примере котла ДКВР 20-13 рассмотрена история ремонтов и неразрушающего контроля от момента обнаружения коррозионного дефекта на поверхности металла верхнего барабана по настоящее время. Ключевые слова: котел ДКВР 20-13, язвенная коррозия, скопления иглообразных раскрытий (пор), ремонт барабана методом наплавки РЭДС, неразрушающий контроль.

В

августе 2006 года проводилась экспертиза промышленной безопасности котла ДКВР 20-13. При проведении технического диагностирования во время визуально-измерительного контроля дефектоскописты обратили внимание на то, что в зоне приварки патрубков предохранительных клапа-

нов на верхнем барабане теплоизоляция (асбестоцементная обмазка) размыта. Вероятно, на поверхность теплоизоляции верхнего барабана попадает влага с отводящих труб предохранительных клапанов. Отводящие трубы установлены вертикально в отверстие в крыше здания котельной. Отверстие

Рис. 1. Общий вид ремонтного места верхнего барабана котла Помост

Предохранительные клапаны

520

280 400

3 200

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

300 160

в крыше здания значительно большего диаметра, чем отводящие трубы, и ничем не защищено. После снятия части теплоизоляции на верхнем барабане котла обнаружена отслаивающаяся чешуйчатая коррозия толщиной до 20 мм. Принято было решение снять всю изоляцию с верхнего барабана и провести очистку всей поверхности металла барабана от наслоений продуктов коррозии. В результате последующего осмотра и измерений была обозначена область язвенной коррозии (рис. 1). Местное утонение металла верхнего барабана составило 40%. В сентябре 2006 года специализированной организацией выдано отрицательное заключение экспертизы промышленной безопасности. Эксплуатация котла запрещена. Владелец обратился в ЦНКТИ им. Ползунова для получения рекомендаций. На основе выданных рекомендаций ЦНКТИ им. Ползунова и научно-технической литературы была разработана и утверждена технология ремонта, заключающаяся в следующем: 1. Разметка дефектной поверхности верхнего барабана на секторы (квадраты 100х100 мм).

2. Зачистка сектора абразивным инструментом до металлического блеска с выходом на соседние секторы.

3. Наложение на поверхность металла сектора сварных швов.

4. Подготовка к сварке другого не соседнего сектора и наплавка сварных швов.

5. После наложения не менее трех слоев сварных швов проводится зачистка, сглаживание поверхности ремонтной наплавки и дефектоскопический контроль визуально-измерительным (ВиИК), магнитопорошковым (МПК) и ультразвуковым (УЗК) методами.

6. В случае выявления внутренних или поверхностных дефектов проводится выборка дефектов абразивным инструментом и повторная наплавка РЭДС. В ноябре-декабре 2006 года проведены работы по наплавке дефектной области верхнего барабана котла ДКВР 20-13. Во время проведения сварочных работ по наплавке зоны коррозии верхнего барабана проводился послойный контроль неразрушающими методами (ВиИК, МПК и УЗК), а по окончании ремонта проведены работы по неразрушающему контролю (ВиИК, МПК и УЗК) зоны наплавки. До начала сварочных работ, во время и по окончании сварочных работ проводился контроль овальности верхнего барабана котла ДКВР 20-13.

Рис. 2. Зоны скоплений пор на ремонтной наплавке

Рис. 3. Вид на поверхность верхнего барабана после ремонта

По окончании всех ремонтных работ и после получения положительных результатов неразрушающего контроля проведены гидравлические испытания. Выдано положительное заключение экспертизы промышленной безопасности. Срок эксплуатации котла ДКВР 2013 продлен до 1 июля 2010 года. В течение продленного срока эксплуатации проводился ежегодный контроль области ремонтной наплавки на обечайке верхнего барабана неразрушающими методами. Дефекты отсутствовали. В апреле 2014 года при проведении очередного экспертного обследования было произведено вскрытие теплоизоляции области ремонтной наплавки на верхнем барабане котла. При осмотре обнаружены местные скопления игло­образных ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

раскрытий (пор). После зачистки абразивным инструментом проведен контроль цветным методом неразрушающего контроля (ЦД). В результате контроля (ЦД) на поверхности металла ремонтной наплавки верхнего барабана были обнаружены 24 зоны скоплений коррозионных иглообразных пор (рис. 2). Диаметр пор – от 0,1 мм до 3 мм, глубина – от 0,3 мм до 4 мм (на всю глубину наплавленного слоя). Проведена выборка абразивным инструментом выявленных зон скоплений иглообразных пор и заварка РЭДС. Неразрушающий контроль (ВиИК, МПК, ЦД и УЗК), проведенный после ремонта, дефектов типа трещин, расслоений, пор, подрезов в области ремонтной наплавки и околошовных зон не выявил (рис. 3).

191

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Причины возникновения повреждений автоклавов Повреждение автоклавов, используемых в строительной индустрии Александр ГОРОНИН, директор ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Дмитрий ЯСТРЕБОВ, главный инженер ООО «Новтехмонтаж» Дмитрий ЕЛКИН, инженер-дефектоскопист ООО «Новтехмонтаж» Всеволод ПУШКОВ, директор по производству ООО «НИЛИМ» Антон ЛЮХИН, технический директор ООО «НИЛИМ» Андрей МЕЛЕНТЬЕВ, главный инженер ООО «НИЛИМ»

В статье рассматриваются причины возникновения повреждений автоклавов, используемых в строительной индустрии. Ключевые слова: автоклавы, безопасность эксплуатации автоклавов.

А

втоклав – это аппарат для проведения различных процессов при нагреве под давлением выше атмосферного. В этих условиях достигается ускорение реакции и увеличение выхода продукта. Такое сложное современное устройство, как промышленный автоклав, широко применяется во многих отраслях промышленности. Сегодня автоклавы применяют в машиностроении, медицине и пищевой промышленности, химической промышленности, при производстве строительных и конструкционных материалов. Автоклавы можно классифицировать по конструкционным типам, емкости, назначению, типу нагрева и величине давления. По конструкции автоклавы можно разделить на горизонтальные, вертикальные, вращающиеся, качающиеся и колонные. По устройству крышек для загрузки материалов – на туннельные с двумя крышками и получившие более широкое распространение тупиковые автоклавы с одной крышкой. По рабочему объему автоклав можно разделить на лабораторные устройства емкостью 0,25–5 л., пищевые автоклавы 5–100 л, химические и строительные промышленные автоклавы с рабочим объемом до сотен кубометров. Такой автоклав высокого давления используют для получения кирпича.

192

По величине давления автоклавы можно разделить на устройства низкого и высокого давления. Автоклавы низкого давления – это пищевые и медицинские устройства. Промышленный автоклав высокого давления предназначен для работы с рабочим давлением до 150 МПа (1 500 кгс/см2) в условиях высоких температур, достигающих 500 °C. Рассмотрим автоклавы, которые чаще всего подпадают под экспертизу промышленной безопасности, а именно автоклавы, используемые для производства силикатного кирпича. При производстве строительных материалов применяют проходные или тупиковые автоклавы. Автоклавы оборудованы трубными магистралями для впуска насыщенного пара, выпуска пара в атмосферу и для конденсатоотвода. Для производства силикатного кирпича применяются автоклавы длиной от 17 м до 24 м со стенками толщиной 14–15 мм, работающие под давлением 8–12 кгс/см2. Промышленный автоклав – это устройство повышенной опасности. Для ускорения технологического процесса и безопасной эксплуатации болтовые затворы для крепления крышек автоклава заменены безболтовыми быстродействующими затворами байонетного типа. Для компенсации температурных деформаций корпус автоклава устанавливается горизонтально на фундамент на

роликовые опоры, одна из опор делается неподвижной. Это важный момент в устройстве автоклава, так как нужно обеспечить тепловые перемещения корпуса. Внутри автоклава проложен рельсовый путь для передвижения вагонеток с кирпичом. Дефекты возникают и развиваются на внутренней поверхности нижней части автоклава, в межрельсовом пространстве, где расположено до 80% сварных соединений. Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду автоклав и паропроводы изолируют теплоизоляцией. Работа автоклава осуществляется циклично. Это приводит к возникновению изменяющихся нагрузок в металле. Нагрузка определяется воздействием внутреннего давления пара, весом обрабатываемого материала и температурными напряжениями, возникающими изза неравномерности температур по сечению автоклава, которые усиливаются в области концентраторов напряжения, таких, как: ■ участки сварных соединений с завышенным усилением шва и их неплавный переход к основному металлу; ■ подрезы сварных швов; ■ переход цилиндрической части к фланцу байонетного устройства; ■ защемление подвижных опор автоклава; ■ разность температур между корпусом и рельсовым путем; ■ крепление рельсового пути сваркой к корпусу, что может привести к возникновению трещин в сварных соединениях; ■ царапины, возникающие от троса, который приводит в движение тележку с материалом. Наличие температурного перепада между верхней и нижней частью связано с присутствием в автоклаве большого количества конденсата, который имеет значительную температурную разность между верхней и нижней частью корпуса (40–60 °С). Неравномерность распределения температур по сечению корпуса автоклава определяется разницей температур пара и конденсата, разницей в условиях передачи тепла от пара к металлу.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Все это приводит к неодинаковым линейным удлинениям, и как следствие, возникает изгиб корпуса в сторону поверхности с меньшей температурой. Циклические деформации ведут к возникновению трещин в корпусе. Для снижения напряжений необходимо содержать автоклав в чистом состоянии, удалять строительные отходы, проверять состояние подвижных опор, избегать их защемления. При обработке материалов паром и дальнейшей его конденсации происходит растворение солей, находящихся в материале, что влечет возникновение электрохимической коррозии. Это распространенный вид разрушения металла, который протекает на поверхности металла за счет окислительно-восстановительных химических реакций, характеризующихся отдачей электронов и их переносом, так как образуются катодные и анодные участки. Образованию катодов и анодов способствует химическая неоднородность металла – примеси, включения, наличие участков остаточной деформации, неоднородность покрывающих металл пленок. Щелочной состав конденсата вызывает растрескивание металла по границам зерен – так называемая межкристаллическая коррозия. Это явление наблюдается в зонах концентрации напряжений. Межкристаллическая коррозия распространяется по границам зерен нержавеющих аустенитных и ферритных сталей Х18Н10Т, 09Х13, 08Х18Т1. В агрессив-

ных коррозионных средах происходит обеднение границ зерен хромом. Образовавшиеся соединения хрома с углеродом (карбиды) располагаются вдоль границ зерен, что приводит к образованию глубоких трещин и межзерновому разрушению. В автоклавах, где обрабатываются материалы, которые выделяют хлор, сульфат или их соединения, возникают глубокие язвы, каверны, так называемая питтинговая коррозия, которая со временем увеличивается и является концентратором напряжений. Возникающие язвы инициируют развитие трещин, проникающих на значительную глубину металла. Такие трещины возникают в результате воздействия механического нагружения на ослабленный коррозией металл и наблюдаются в зонах приварки рельсовых путей к корпусу автоклава. Для обеспечения безопасной продолжительной работы автоклава необходимо постоянно контролировать развитие этих дефектов и в случае их выявления устранять. Питтинговая коррозия удаляется методом механической зачистки, при этом необходимо следить за толщиной металла, которая не должна быть меньше допустимой. После зачистки необходимо проверить наличие трещин методом цветной дефектоскопии. Глубокие язвы и каверны завариваются электродуговой сваркой, после чего зачищаются механическим способом и проверяются визуально-измерительным контролем. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Сварные соединения с трещинами исправляются путем выполнения засверловки диаметром 5 мм с обоих концов трещины на расстоянии ≈40 мм от краев, чтобы предупредить ее дальнейшее развитие. Сварку зачищенного участка выполняют обратноступенчатым способом для снижения напряжений. При удалении дефектных мест необходимо соблюдать условие – длина удаляемого участка должна быть равна длине дефектного места плюс 10–20 мм с каждой стороны, а ширина разделки выборки должна быть такой, чтобы ширина завариваемого участка (сварного соединения) после заварки не превышала его двойной ширины до заварки. При заварке дефектного участка должно быть обеспечено перекрытие прилегающих участков основного металла. После заварки участок необходимо зачистить с выполнением плавного перехода к основному металлу и проконтролировать визуально и методом цветной дефектоскопии. После выполнения сварочных работ все брызги наплавленного металла должны быть удалены с поверхности автоклава, так как они тоже являются концентраторами напряжений и электрохимической коррозии. Исходя из вышеизложенного, можно сказать, что повышение безопасности эксплуатации автоклавов и продление срока их службы могут быть достигнуты путем уменьшения влияния коррозионной среды и снижения величин локальных напряжений.

193

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Контроль за паропроводами в процессе эксплуатации Александр ГОРОНИН, директор ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Дмитрий ЯСТРЕБОВ, главный инженер ООО «Новтехмонтаж» Дмитрий ЕЛКИН, инженер-дефектоскопист ООО «Новтехмонтаж» Всеволод ПУШКОВ, директор по производству ООО «НИЛИМ» Антон ЛЮХИН, технический директор ООО «НИЛИМ» Андрей МЕЛЕНТЬЕВ, главный инженер ООО «НИЛИМ»

Трубопроводы пара и горячей воды эксплуатируются в сложных условиях. Их элементы находятся под воздействием внутреннего давления среды, веса труб, арматуры и тепловой изоляции, напряжений, возникающих в результате теплового расширения. Внутреннее давление вызывает напряжение растягивания, а нагрузки – напряжение изгиба. Безаварийная работа паропровода зависит как от качества проекта, так и монтажных и ремонтных работ. Ключевые слова: паропроводы, трубопроводы, безопасность эксплуатации трубопроводов.

П

ри нагревании паропроводы удлиняются. При изменении длины под влиянием температуры возникают большие напряжения, изменяется структура металла. Механические свойства металлов определяются тем, как они воспринимают внешние нагрузки, то есть сопротивляются деформированию и разрушению. Различают

194

два вида деформаций: упругие и пластические, которые отличаются внешними проявлениями и внутренними механизмами. Упругие деформации происходят за счет изменения межатомных расстояний, они не изменяют структуру металла, его свойства и являются обратимыми. Пластические деформации изменяют структуру и свойства металла. После

снятия нагрузки деформация остается, то есть она необратима. В связи с этим в процессе эксплуатации паропроводов необходимо осуществлять контроль за металлом и гео­ метрическими размерами труб из-за опасности их разрушения вследствие их ползучести, эрозионного утонения металла по ходу среды в местах установки устройств (регулирующие клапаны, дроссельные шайбы), способствующих изменению скорости потока. Длительная прочность – это сопротивление металла разрушению в условиях ползучести, которая показывает зависимость времени до разрушения от температуры или напряжения. Длительная прочность металла и его сопротивляемость ползучести зависят от температуры эксплуатации. Паропроводы, работающие при температуре выше 450 °С под воздействием напряжений, подвергаются ползучести, которая заключается в медленной и непрерывной пластической деформации, в результате чего увеличивается диаметр и уменьшается толщина стенок труб. Для монтажа паропроводов применяются трубы из углеродистых и низколегированных сталей. Углеродистые и низколегированные стали до эксплуатации

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

имеют ферритную и перлитную структуру. Феррит – это раствор углерода, легирующих элементов в железе. Перлит – это механическая смесь карбидов железа и легирующих элементов с ферритом. С течением времени происходит укрупнение карбидов, которые располагаются по границам зерен. Скорость этого процесса увеличивается с ростом температуры, что, в свою очередь, увеличивает скорость ползучести стали. Изменяются механические свойства. Относительное сужение и относительное удлинение повышаются, причем относительное удлинение происходит быстрее, чем увеличение поперечного сужения. В процессе ползучести по границам зерен сначала образуются мелкие, а потом растущие пустоты. Их развитие постепенно подготавливает разрушение. Уменьшению длительной прочности предшествует накопление остаточной деформации, поэтому необходимо контролировать остаточную деформацию по реперам. Реперы устанавливаются во время монтажа паропровода. Составляется исполнительная схема их расположения на паропроводе. Реперы располагают по двум взаимно перпендикулярным диаметрам и нумеруют на схеме. На самом паропроводе места установки реперов должны быть отмечены указателями, выступающими над поверхностью тепловой изоляции. Остаточная деформация измеряется по реперам микрометром с точность до 0,05 мм при температуре не выше плюс 50 °С. Величина остаточной деформации определяется по формуле: ∆Е =

Di – Dисх Dтр

100, где

Di – диаметр трубы, измеренный по реперам по горизонтальной и вертикальной осям; D исх – диаметр трубы по реперам в том же направлении в исходном состоянии; Dтр – средний наружный диаметр той же трубы, измеренный рядом с реперами в исходном состоянии по вертикальным и горизонтальным напряжениям. В оценке работоспособности учитывается наибольшее значение деформации, полученное по приведенной формуле. Трубы пригодны для дальнейшей эксплуатации, если их остаточная деформация находится в пределах: 0,8% – для гнутых труб вне зависимости от марки стали; 1,5% – для прямых труб из стали 12Х1МФ; 1% – для прямых труб из стали других марок, кроме 12Х1МФ.

Если остаточная деформация превысила указанные выше пределы, то трубы подлежат замене. Одним из наиболее значимых элементов безаварийной работы паропровода являются гибы труб, система опор. Гибы труб обычно разрушаются путем образования трещин на наружной поверхности вдоль наиболее растянутого при гибе волокна. В этом месте действуют наибольшие дополнительные растягивающие напряжения, вызываемые изгибом поперечного сечения, а толщина стенки минимальна вследствие вытяжки. Реже наблюдаются повреждения от трещин, развивающихся с внутренней стороны. Разрушения гибов паропроводов также обусловлены наличием концентраторов напряжений, которыми являются дефекты производства – такие как риски, появляющиеся при протягивании труб. Действие их усиливается наличием наклепа при холодной гибке и значительной овальности сечения гибов. Развитию трещин способствует коррозионное воздействие среды. Так, при остановке котла давление в нем падает до атмосферного. Из-за конденсации паров воды возникает разряжение, которое способствует заполнению воздухом. Вода насыщается кислородом из воздуха. Поверхность металла в контакте с водой подвергается электрохимической коррозии. Ускоренная коррозия металла имеет место и при пуске котла, если питание его в это время осуществляется деаэрированной водой. На разрушение гибов влияет недостаточная жаропрочность (это способность металла противостоять механическим нагрузкам при высоких температурах, то есть длительно сопротивляться деформированию и разрушению) металла, а также эксплуатация при температуре выше расчетной. Существенный вклад в ускорение процесса высокотемпературного разрушения гибов вносят добавочные напряжения, возникающие из-за защемления опор паропровода, подвесок. Важную роль играют изменяющиеся во времени периодические напряжения, появляющиеся при пусках, остановах и резких изменениях режима работы. Требуется тщательный контроль за фактическим состоянием систем крепления паропровода. При выявлении отклонений в перемещениях и нагрузках на пружины опор требуется проводить регулировку, обращая внимание на необходимость отсутствия защемлений. Важную роль в обеспечении эксплуатационной надежности трубопроводов играют правильная расстановка ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

и регулировка пружинных креплений, обеспечивающих компенсацию температурных напряжений в пределах проектных величин. Для надежной работы паропроводов необходимо обеспечивать правильное конструктивное выполнение опор, затяжку пружин в соответствии с проектом и проверку правильности перемещений при тепловых расширениях по показаниям реперов. Регулировка пружинных опор может проводиться в два или один этап. Регулировка в два этапа проводится на паропроводе до наложения изоляции и после (с учетом массы изоляции). Перед выполнением проектного натяга и перед сваркой замыкающего сварного стыка устраняют все защемления трубопровода. Хомуты опор сдвигают в сторону, противоположную тепловому расширению, на половину его расчетной величины, плюс на смещение при осуществлении натяга, устанавливают зазор в замыкающем стыке, осуществляют натяг более податливой части паропровода и заваривают замыкающие стыки. После изоляции трубопровода, с учетом ее массы, осуществляется регулировка пружинных опор. При одноэтапной регулировке пружины опор затягиваются на монтаже до установочной проектной высоты. Затяжку пружин осуществляют талью или домкратом. Фиксируют затяжку приваркой двух прутков, которые срезаются после заварки замыкающего стыка и закрепления трубопровода на неподвижных опорах. Признаком неправильной регулировки опор являются кольцевые трещины в сварных соединениях, а также в местах неподвижных опор. За тепловыми перемещениями необходим контроль: проверка соответствия перемещений участков трубопровода, при тепловых расширениях, проектным величинам, устранение защемления, проверка исправности опор и подвесов. Фактические перемещения должны быть близки к проектным. Выявление деформированных структур при эксплуатации паропроводов весьма трудоемкая и не всегда выполнимая операция. Однако предупреждение их формирования позволяет увеличить ресурс эксплуатации паропроводов на 15–20%. Литература 1. РД 34.39.301-87. Методические указания по контролю за тепловыми перемещениями паропроводов тепловых электростанций: утв. Главным научнотехническим управлением энергетики и электрификации 26 августа 1987 года.

195

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Методы контроля состояния технического устройства Оценка качества по результатам технического диагностирования Александр ГОРОНИН, директор ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Дмитрий ЯСТРЕБОВ, главный инженер ООО «Новтехмонтаж» Дмитрий ЕЛКИН, инженер-дефектоскопист ООО «Новтехмонтаж» Павел СМЫСЛОВ, директор ЗАО «Нижегородский инженерный центр»

Статья описывает методы контроля состояния технического устройства и оценки качества по результатам технического диагностирования. Ключевые слова: безопасная эксплуатация технических устройств на ОПО, техническое освидетельствование, гидравлические испытания, метод акустико-эмиссионного контроля.

Т

ехническое освидетельствование, экспертиза промышленной безопасности – это система обеспечения безопасной эксплуатации технических устройств на опасном производственном объекте. При проведении этих работ одним из главных этапов, на основании которого определяется состояние технического устройства, является техническое диагностирование, включающее следующие мероприятия: 1) анализ технической и эксплуатационной документации, которая должна отображать техническое состояние и условия эксплуатации технического устройства. Это такие моменты, как требования к монтажу, подготовке и вводу в эксплуатацию, использование по назначению, техническое обслуживание, техническое освидетельствование, меры безопасности при эксплуатации, требования к ремонту и транспортированию, требования к обслуживающему персоналу; 2) анализ результатов контроля металла и сварных соединений. Данному анализу подвергаются результаты наружного и внутреннего осмотра (ВИК), неразрушающего контроля (ультразвуковой контроль, рентгенографический контроль, цветная дефектоскопия, АЭконтроль, гидравлические испытания), разрушающий контроль (механические испытания, исследования структуры металла). Анализ проводится для установления причин возникновения повреждений, для разработки рекомендаций по

196

предупреждению возможности возникновения аналогичных повреждений. В процессе дальнейшей эксплуатации повреждения, выявленные при внутреннем и внешнем осмотрах, могут являться следствием ряда причин: ■ технологические дефекты, возникшие при изготовлении технического устройства или при его монтаже (дефекты сварки – трещины, пористость, подрезы, отклонения от заданных геометрических размеров сверхдопустимых); ■ отклонение от условий эксплуатации (превышение температуры, давления и, как следствие, изменение геометрических размеров в результате деформации); ■ наличие не учтенных при проектировании особенностей эксплуатации или неудачное конструкторское решение. Так, например, в сосудах наблюдается эрозия поверхности металла, расположенного на пути входа рабочей среды, что требует конструкторской доработки или изменение параметров работы сосуда; 3) расчет на прочность с оценкой остаточного ресурса, который проводится на основании результатов контроля. Работы по подготовке технического устройства к контролю выполняются организацией-владельцем устройства, согласно РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов», утвержденные Постановлением Госгортехнадзора России от 6 сентя-

бря 2001 года № 39 [1]. Объем работ и требования по качеству устанавливает экспертная организация. Владельцу выдается карта расположения мест подготовки металла для проведения контроля, чистота зачистки поверхности металла. До осмотра проверяется надежность отключения технического устройства от подводящих и отводящих коммуникаций. При проведении работ на опасном производственном объекте оформляется наряд-допуск. При периодическом осмотре убеждаются в отсутствии повреждений и износа элементов устройства, возникающих в процессе эксплуатации. Характерными повреждениями являются: ■ трещины, чаще всего возникающие в местах загибов, приварки опор, колец жесткости, при циклической работе сосуда в местах скопления конденсата. В технических устройствах из аустенитных сталей может наблюдаться появление межкристаллитной коррозии в области сварных соединений, а также по месту сплавления основного металла с наплавленным и в наплавленном. При двусторонней сварке зона разрушения межкристаллитной коррозией больше, чем при односторонней сварке. Межкристаллитная коррозия – это разрушение металла по границам кристаллитов (зерен) при приложении нагрузки. Межкристаллитной коррозии подвержены в наибольшей степени аустенитные нержавеющие стали, но это может иметь место и в высокохромистых сталях, в швах ферритного и мартенситного классов. Приобретение склонности к этой коррозии наблюдается при нагреве в интервале температур 450–850 °С, поэтому двухсторонние сварные соединения имеют большую склонность, чем односторонние к образованию межкристаллитной коррозии. Для снижения чувствительности сварного соединения, к образованию межкристаллитных трещин необходимо стремиться к сварке с наименьшим тепловым вложением, как например, аргонно-дуговая сварка; ■ эрозионный износ, который чаще наблюдается при наличии внутренних устройств, а также в местах движения

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

рабочей среды с повышенной скоростью и изменением направления рабочей среды; ■ остаточные деформации, возникающие вследствие ползучести металла, утонения толщины стенки и увеличения диаметра в сосудах и трубопроводах пара с температурой эксплуатации, превышающей 450 °С. При проведении неразрушающего контроля, ультразвукового и радиографического, необходимо обращать внимание на объем контроля при изготовлении технического устройства. Необходимо в обязательном порядке контролировать места пересечения продольных и кольцевых сварных соединений, так как в них концентрируется напряжение. При не 100%-м контроле необходимо обследовать участки, которые не проверялись ранее. Гидравлические испытания проводят при удовлетворительных результатах технического диагностирования с целью проверки прочности и плотности элементов технического устройства. Значение пробного давления определяется по рабочим параметрам, которые устанавливаются по результатам диагностирования. В комбинированных сосудах с двумя и более рабочими полостями, рассчитанными на разные давления, гидравлическое испытание проводят для каждой полости пробным давлением, определяемым в зависимости от расчетного дав-

ления в полости. Гидравлическое испытание может быть заменено на пневматическое, при условии контроля нагружения методом акустико-эмиссионного контроля. Акустико-эмиссионный контроль осуществляется в соответствии с требованиями ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов», утвержденных Постановлением Госгортехнадзора России от 9 июня 2003 года № 77. В этом случае величина давления может быть принята равной 1,05 рабочего давления. Акустико-эмиссионный метод неразрушающего контроля основан на регистрации дефектов, которые возможны и развиваются в материале в период эксплуатации. Если при испытании дефект деформируется, возникает акустическая эмиссия. Чем выше деформации, вызванные дефектом, тем выше уровень эмиссии и тем ниже уровень напряжения, при котором она появляется. Энергия эмиссии является мерой опасности дефектов. Дефект, расположенный в более напряженном месте объекта, вызывает больший уровень концентрации напряжений и большую эмиссию и более опасен, чем аналогичный дефект, находящийся в менее нагруженном участке. Акустико-эмиссионные испытания позволяют устанавливать это различие. Бла-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

годаря отличию по своим возможностям от традиционных методов контроля, полезно совмещать акустико-эмиссионный контроль с существующими методами. Так, если при испытании с применением акустико-эмиссионного контроля обнаруживаются дефекты с эмиссией, превышающей пороговую, другой метод контроля (ультразвуковой или рентгенографический) позволит объективно их оценить. Использование метода акустикоэмиссионного контроля значительно сокращает время проведения диагностических работ и трудоемкость по подготовке технического устройства к испытаниям, экономит затраты на их проведение. Литература 1. РД 03-421-01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов: утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 6 сентября 2001 года № 39.

– Сер.03. – Вып.17 – М.: ГУП «НТЦ Промышленная безопасность», 2002.

2. ПБ 03-593-03. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов: утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 9 июня 2003 года № 77. – Сер.03. – Вып.38 – М.: ПИО ОБТ, 2003.

197

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Инструментальный контроль стальных канатов Особенности проведения инструментального контроля стальных канатов при проведении экспертизы промышленной безопасности Олег НОВОЖИЛОВ, руководитель экспертной организации ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк) Игорь ИПАТОВ, главный специалист по ЭПБ ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк) Сергей МИХАЛИН, начальник участка, эксперт ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк) Владимир РЯБЫКИН, эксперт ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк)

Проанализированы РД 03-439-02 «Инструкция по эксплуатации стальных канатов в шахтных стволах», способы и особенности инструментального контроля канатов. Ключевые слова: промышленная безопасность, инструментальный контроль, стальные канаты в шахтных стволах.

С

введением в действие Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах» ужесточились требования к надзору за стальными канатами шахтных подъемных установок [2, с. 117]. Канаты шахтных подъемных установок в процессе эксплуатации подлежат ежесуточному, еженедельному и ежемесячному осмотру лицами, назначенными приказом по шахте [2, с. 115]. Кроме того, персоналом специализированных организаций должны контролироваться подъемные прядевые канаты, эксплуатирующиеся в вертикальных стволах и на людских и грузолюдских подъемах в наклонных горных выработках при помощи инструментального контроля приборами ИИСК-5 и «ИНТРОС»[2, с. 119]. Принцип действия приборов ИИСК основан на измерении относительного уменьшения переменного магнитного потока индуктивным измерительным преобразователем, у которого составной частью магнитопровода является отрезок контролируемого каната. Показания стрелочного показывающего прибора берутся в процентах относительной потери площади сечения стали проволок. Измеритель износа стальных канатов «ИНТРОС» намагничивает при помощи магнитных головок участок контролируемого каната. Магнитные поля рассеивания, вызванные дефектами каната, создают на выходе блока преобра-

198

зователей Холла электрический сигнал, который после усиления и преобразования в цифровую форму обрабатывается в микропроцессоре. Получаемая информация запоминается, выводится на световой индикатор электронного блока, а также может быть передана на внешний компьютер для хранения, обработки и последующего анализа. Сроки инструментального контроля определяются согласно [2, с. 187]. Для подъемного неоцинкованного каната в вертикальных шахтных стволах срок до первой проверки составит 6 месяцев и далее через каждые 2 месяца при условии потери сечения металла до 12%. Обязательным требованием при эксплуатации стальных канатов является проведение повторных испытаний шахтных канатов на канатно-испытательных станциях (КИС) [2, с. 113]. Так, для вертикальных подъемов и наклонных люд-

ских, грузолюдских подъемов с углом наклона свыше 60°, проверяемых канатными дефектоскопами, головные канаты испытывают повторно через 18 месяцев. При этом суммарная площадь поперечного сечения проволок, не выдержавших испытания на разрыв и перегиб, достигает 25% от общей площади поперечного сечения всех проволок каната [2, с.

114]. Например, для шестирядного каната с органическим сердечником по ГОСТ 7665-80 636, при общем количестве проволок в канате 216 штук, число забракованных проволочек не должно превышать 54 штук. При условии выполнения всех выше­ указанных требований и положительных результатах испытания и инструментального контроля канаты могут эксплуатироваться до окончания предельного срока службы канатов [1, с. 160]. После этого канаты должны быть заменены, или срок их службы должен быть продлен комиссией, возглавляемой главным механиком шахты, по результатам осмотра и инструментального контроля потери сечения стали проволок. На людских и грузолюдских подъемных установках барабанного типа срок службы шестипрядных канатов с органическим сердечником может быть продлен до 3 лет, а на грузовых – до 4 лет. Инструментальный контроль потери сечения проволок осуществляется приборами ИИСК-5 или «Интрос». Той же комиссией срок службы канатов, указанный в приложении 12 [2, с.

185], может быть продлен свыше 3 и 4 лет

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

соответственно на основании заключения экспертной организации по результатам дефектоскопии, инструментального контроля потери сечения и обрывов проволок, анализа динамики работы подъемной установки и определения остаточной долговечности каната. Это требование отсутствовало в ранее изданных правилах ПБ 05-618-03 «Правила безопасности в угольных шахтах». Инструментальный контроль обрывов проволок можно осуществлять прибором «Интрос», у прибора ИИСК-5 эта функция отсутствует. Соответственно для тормозных канатов срок службы составляет 4 года, по результатам осмотра и инструментального контроля потери сечения стали проволок срок службы может быть продлен до 7 лет. При дефектоскопии тормозных канатов в вертикальных стволах большое влияние на показания приборов оказывает близкое расположение (менее 0,5 м) большого количество металла – расстрельных балок, проводников. Если невозможно удалить их от каната, то следует исключить погрешность из показаний прибора, а в этих местах провести визуальный осмотр каната. Шаг установки расстрелов в стволах составляет примерно 4 125 мм, следовательно, при глубине ствола 500 м число таких участков на тормозном канате составит 120 штук. Несмотря на применение современных канатных дефектоскопов с возможностью выводов результатов на компьютер и повторные испытания канатов на КИС, даже при их положительных результатах, при проведении экспертизы промышленной безопасности и продлении срока службы канатов необходимо проводить «ручной» инструментальный контроль. Число обрывов проволочек на шаге свивки стальных прядевых канатов на наклонных подъемных машинах с углом наклона до 30° может достигать 10%, а также на уравновешивающих, тормозных, амортизационных, проводниковых и отбойных канатов. Для подъемных канатов остальных подъемов – 5% [2, с. 116]. Таким образом, для шестирядного каната с органическим сердечником конструкции 636+1 ОС с числом проволок 216 единиц число обрывов проволочек на шаге свивки может составить 10 единиц. Измерители износа стальных канатов на коротком промежутке шага свивки из-за погрешности могут и не показать точное количество изломанных проволочек. В «Книге осмотра канатов и их расхода» лица, назначенные приказом по шахте, отмечают участки каната, на которых число оборванных проволочек превышает 2%.Причем учитывать

Рис. 1. Пример определения числа обрывов наружных проволок стального каната: 1, 2, 3 – порывы проволок 1

2

3

Длину участка контроля каната принимают равной 6, или 30 диаметрам каната

Рис. 2. Схема измерения диаметра каната: а – неправильно; б – правильно

а

б

надо число изломанных проволочек, а не общее число порывов, так как одна проволочка на одном шаге свивки может иметь несколько порывов. Также необходимо проводить замер утонения каната при помощи штангенциркуля. Утонение каната – это разность между его первоначальным диаметром и текущим результатом измерения диаметра. Диаметр каната должен измеряться с точностью до 0,1 мм. Утонение происходит в результате истирания проволок и их коррозии, а также вследствие смятия органического сердечника каната и пластичной деформации соседних слоев проволок и прядей. Утонение не должно превышать 10% номинального диаметра каната [1, с. 156], то есть для каната диаметром 50,5 мм допустимое утонение составит не менее 45,6 мм. В случае визуального обнаружения при проверке каната со скоростью движения не более 0,3 м/с участков с порванными, выпученными или запавшими прядями, с узлами и «жучками» канат следует заменить [2, с. 115]. Подъемный канат с такими нарушениями структуры не может обеспечивать безопасную эксплуатацию установки, так как перестает работать как цельный агрегат с заданным запасом прочности. Нарушение структуры каната вызывает перераспределение нагрузки между проволоками и прядями, в результате чего для части проволок запас прочности может значительно снизиться, так что проволоки начнут разрушаться от усталости металла в течение короткого промежутка времени. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Продолжительность эксплуатации канатов значительно зависит от условий эксплуатации: обводненности в вертикальных стволах, нагрузки, количества циклов в сутки и т.д. В сухих стволах аварийно-ремонтных подъемных установок с небольшим количеством циклов спуска-подъема в сутки продолжительность эксплуатации канатов может составить 6 лет и более при положительных результатах всех видов проверок. В этом случае канат может быть заменен не из-за износа, порывов проволочек или утонения, а из-за уменьшения количества витков трения на барабане меньше допустимого при проведении полугодовых обрубок каната под коушем [2, с. 102]. Таким образом, только применение всех видов контроля и испытаний может обеспечить выполнение требований промышленной безопасности при эксплуатации стальных канатов в шахтных стволах и одновременно исключить экономические потери из-за замены канатов раньше времени. Так, стоимость одного метра головного каната 50,5-ГЛВК-Н-Р-1770/180/ составляет 484,69 рубля в ценах 2015 года, при длине каната 725 метров общая стоимость каната составит 351 400 рублей. Литература 1. РД 03-439-02 «Инструкция по эксплуатации стальных канатов в шахтных стволах».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах».

199

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Маслоконтроль при экспертизе ПБ Эксплуатация горно-шахтного оборудования Игорь ИПАТОВ, главный специалист по ЭПБ ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк) Сергей МИХАЛИН, начальник участка ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк) Олег НОВОЖИЛОВ, руководитель экспертной организации ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк) Владимир РЯБЫКИН, эксперт ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк)

Систематическое слежение за состоянием результатов маслоконтроля горно-шахтного оборудования показывает наличие зависимости между надежностью работы оборудования и степенью загрязнения рабочей жидкости. Постоянный контроль за составом эксплуатируемого масла, регулярные плановые замены – залог бесперебойной работы оборудования. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, маслоконтроль, загрязнение масла, рабочая жидкость, износ сепараторов.

В

течение нескольких лет, проводя экспертизу промышленной безопасности горно-шахтного оборудования – ленточных конвейеров, проходческих и очистных комбайнов, подъемных установок, компрессоров и прочего оборудования, возникал вопрос, связанный с проведением визуально-измерительного контроля некоторых элементов и деталей оборудования, которые являются скрытыми и недоступными в настоящий момент, например, зубчатые колеса редукторов, подшипники и винты компрессорных блоков и т.д. Разборка оборудования всегда связана с большими трудозатратами, с нарушением ритма и приостановкой технологических процессов, а также с выполнением производственной программы, хотя на экспертизу промышленной безопасности и отводится трехмесячный срок. При проведении экспертного обследования оборудования тщательно изучались результаты анализа масла, применяемого и используемого на данном объекте экспертизы. Анализ масла путем определения его состава является быстрым, неразрушающим способом определения состояния цилиндрических и червячных редукторов, двигателей внутреннего сгорания, подшипников скольжения. Анализ масла предполагает проведение лаборатор-

200

ных тестов с образцом-эталоном масла (чистое масло) [1, с. 26]. Тесты дают информацию о состоянии масла, его загрязнении и износе смазываемых элементов оборудования. Фактический уровень загрязненности, реальные характеристики загрязненности жидкости в приводах мобильной техники определяются четырьмя обстоятельствами: ■ качеством изготовления, сборки и предпусковой подготовки привода и качеством рабочих жидкостей; ■ конструктивными особенностями системы фильтрации; ■ условиями работы машины; ■ качеством обслуживания и эксплуатации техники. Технологический процесс контроля загрязненности подразделяется на следующие операции: ■ отбор пробы; ■ транспортировка и хранение пробы; ■ обработка пробы; ■ предоставление результатов [1, с. 38]. Для осуществления каждой из операций требуется строгое соблюдение методических принципов и использование специального оборудования. Неаккуратность в проведении хотя бы одной операции приводит к неустранимым ошибкам, то есть практически, труд исполнителей всего технологического процесса оказывается напрасным.

Основной задачей пробоотбора является обеспечение максимально возможного соответствия содержания загрязняющих частиц в пробе реальным характеристикам исследуемой системы в целом. Обычно спектральный анализ проводится при каждой смене масла (250 часов для моторного масла и каждые 500 часов для других систем). Однако при работе в крайне тяжелых условиях рекомендуется проводить более частый анализ. Большее количество собранных данных увеличивает шанс своевременного определения возникшей неисправности. Информация о состоянии масла используется для определения периода эксплуатации определенного масла. Кроме того, большее количество собранных данных позволит более точно определить степень износа деталей. Эти действия позволят увеличить срок службы узлов и деталей оборудования. При проведении экспертного обследования оборудования, анализируя мониторинг состояния текущих проб масла, можно отметить следующие моменты: ■ состояние оборудования удовлетворительное; ■ высокое содержание воды в масле; ■ повышенное содержание металла и грязи; ■ высокая кинематическая вязкость; ■ низкая кинематическая вязкость. Таким образом, анализируя результаты по высокому содержанию металла и грязи, например в масле редукторов, указать обслуживающему персоналу на необходимость более пристально производить осмотр зубчатых зацеплений, подшипниковых узлов, внутренних поверхностей при проведении очередного технического обслуживания. Обращать внимание на целостность зубьев, на состояние поверхностей зацепления – наличие питтинга (выкрашивания), также обращать внимание на характерные признаки разложения масла – специфический запах и изменение клейкости. Высокое содержание воды в масле вызывает окисление металлических поверхностей и способствует образованию сгустков, забивающих маслопроводы, а изменение кинематической вязкости может вызвать постепенное уменьшение давления в масляных магистралях в течение нескольких недель. Естественно, что в этих случаях обслуживающему персоналу рекомендуется безотлагательно заменить несоответствующее масло до окончания экспертного обследования.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Повторный отбор проб, после замены масла в агрегате с повышенным содержанием металла, говорит о предпосылке и тенденции к возникновению дефекта в агрегате. В практике экспертной организации был прецедент, когда при высоком содержание металла в редукторе лавного конвейера КСЮ 391 (зав. № 1) в лаве 50– 11 бис Филиала «Шахта «Ульяновская», после повторного отбора проб, был остановлен технологический процесс в лаве, найден и устранен дефект в редукторе с минимальным временем простоя. Многолетние исследования и эксплуатационные испытания мобильной техники, проведенные во многих странах мира, доказали наличие однозначной зависимости между надежностью приводов и уровнем загрязненности рабочей жидкости. И несмотря на то, что разнообразие технических характеристик и условий эксплуатации машин, а также методик проведения исследований затрудняют сопоставление имеющихся результатов, все же представляется возможным и целесообразным обобщать многочисленные данные и уяснить качественные и количественные закономерности влияния загрязненности жидкости на показатели надежности. Понимание таких закономерностей необходимо для формирования адекватных технических требований к фильтрации, поскольку конечная цель очистки жидкости – это обеспечение требуемого качества функционирования машин, систем и агрегатов [1, с. 60]. РД-15-13-2008 «Методические рекомендации о порядке проведения экспертизы промышленной безопасности компрессорных установок, используемых на угольных шахтах и рудниках» предписывает в обязательном порядке во время проведения визуально-измерительного контроля определять места утечки масла из корпусов редукторов и через уплотнения, используя контроль проникающими веществами, в том числе и люминесцентный [2, с. 16]. Смазка компрессора и применяемые масла должны соответствовать инструкции завода-изготовителя, иметь паспорт-сертификат с указанием физикохимических свойств и перед применением должны подвергаться лабораторному анализу. Отработанное масло может быть допущено к повторному применению только после его регенерации и положительных результатах лабораторного анализа на соответствие его физикохимических свойств технической документации на масло [3, с. 11].

Влияние загрязнений на надежность гидравлических систем. Твердые частицы [1, с. 61]

Твердые частицы

Заедание предохранительных клапанов

Засорение фильтров систем управления

Абразивный износ насосов и двигателей

Заедание гидрораспределителей

Снижение рабочего давления

Повышение пикового давления

Ухудшение динамики

Снижение производительности

Разрушение конструктивных элементов

Потеря управления приводом

Снижение КПД привода

Отказы агрегатов управления

Окисление жидкости

Перегрев жидкости

Отказ гидролиний

Смолообразование

Недостаточность смазки

Потеря герметичности

Засорение фильтров

Отказ фильтров Однако все вышеизложенное практически не отражается в методических указаниях и рекомендациях по проведению экспертизы промышленной безопасности ленточных конвейерных установок, подъемных установок, вентиляторных установок главного проветривания и другого горно-шахтного оборудования. Таким образом, хотя требование проведения маслоконтроля, в отличие от вибродиагностики, при экспертизе технических устройств не является обязательным, его применение позволяет в короткий срок с незначительными затратами составить полную картину состояния зубчатых зацеплений, сепараторов и подшипников в редукторах, что, безусловно, повышает и надежность работы механизмов, и уровень безопасности работ. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Литература 1. Бродский Г.С. Фильтры и системы фильтрации для мобильных машин. – М.: Горная промышленность, 2004. – 359 с.

2. Методические рекомендации о порядке проведения экспертизы промышленной безопасности компрессорных установок, используемых на угольных шахтах и рудниках (РД-15-13-2008). Серия 26. Выпуск 8 / Колл. авт. – М.: Научнотехнический центр по безопасности в промышленности, 2008. – 68 с.

3. Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов (ПБ03-581-03). Серия 03. Выпуск 27 / Колл. авт. – М.: Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безо­ пасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2004. – 24 с.

201

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Заблаговременная дегазация угольных пластов Сергей МИХАЛИН, начальник участка ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк) Олег НОВОЖИЛОВ, руководитель экспертной организации ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк) Игорь ИПАТОВ, главный специалист по ЭПБ ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк) Дмитрий ЛЕУС, эксперт ОАО «СШМНУ» (г. Новокузнецк)

В статье рассмотрены и проанализированы варианты бурения скважин до отработки угольных пластов, способы прогнозирования аварий и катастроф на подземных угольных предприятиях, методы использования газа метан для производства тепла и электроэнергии, применяемых для собственных нужд шахт. Ключевые слова: дегазация, гидрорасчленение, бурение скважин до отработки угольных пластов, крепящий материал, реализации комплексной программы по снижению метановой опасности угольных шахт, использование метана для производства тепла и электроэнергии, снижение загрязнения атмосферы.

З

а последнее время в угольной промышленности России критического значения достигли частота и размеры аварий и катастроф на подземных угольных предприятиях. Наиболее значительные из них связаны с взрывами метана, выделяющегося из угольных пластов. Взрывы и вспышки метана инициируют взрывы угольной пыли, сопровождающиеся тяжелым материальным ущербом и большим числом человеческих жертв (c.79 [3]). Смертельный травматизм на угольных шахтах в России в десятки раз превышает аналогичные показатели в угледобывающих странах Европы, США и Австралии. Из шахт России ежегодно выделяется более 8 млрд. м3 метана, а утилизируется менее 10 % этого объема, что наносит ущерб окружающей среде и приводит к потере метана как энергетического ресурса. При этом нормативнометодическая база проектирования систем метанобезопасности угольных шахт в России отсутствует. Все эти факторы указывают на необходимость разработки и реализации комплексной программы по снижению метановой опасности угольных шахт (с.328 [2]). ООО «ЮжКузбассГРУ» производит бурение дегазационных скважин для шахт «Усковская», «Кушеявовская», «Ерунаковская», «Алардинская», «Абашевская». Скважины бурят с поверхности

202

земли в купол обрушения лавы. Предлагается бурить данные скважины за 3-5 лет до отработки угольного пласта методом воздействия на угольный массив с целью его предварительной дегазацией, получивший название направленного гидравлического расчленения пласта. Сущность технологии гидрорасчленения заключается в закачке рабочей жидкости в пласт через скважины с темпом, превышающим естественную приемис­тость пласта и обеспечивающим раскрытие, расширение и соединение пластовых трещин и объединение их в единую гидропроводную систему, ориентированную к скважине. При извлечении на поверхность или оттеснении закачиваемым воздухом из фильтрующих трещин и пор рабочей жидкости откачивается газ – в начальный период в режиме самоистечения, а затем – под вакуумом (c.119 [6]). В целях предотвращения смыкания трещин после завершения нагнетания вместе с рабочим агентом в них вносят крепящий материал. Возможно сохранение раскрытых трещин и за счет остаточных деформаций и усадки угля в процессе дренирования рабочего агента и газа. Для дегазации массива используются специальные скважины. Они обсаживаются, затрубье цементируется. Гидрорасчленению подвергаются все пласты угля, а при высокой газонасыщен-

ности и проницаемости также вмещающие породы. Порядок расчленения пластов в свите – снизу вверх, последовательно. Перед расчленением интервал обработки вскрывается абразивной перфорацией. В качестве рабочей жидкости используют воду, водные растворы кислот, поверхностно-активных веществ, загустители (с.154 [4]). Гидрорасчленение проводится циклами с чередованием вязкой жидкости и воды. Рабочая жидкость выдерживается в пласте 3-6 месяцев для замещения ею метана в сорбционном объеме угля. Освоение скважин начинается с удаления рабочей жидкости из трещин и фильтрующих пор откачкой или оттеснением. Время эксплуатации скважин – 3-5 и более лет. Добиваются съема газа через скважины, обеспечивающего снижение газообильности горных выработок на 50–80 % (рис. 1)– (с.220–224 [1]). Для нагнетания рабочей жидкости в режиме расчленения используются на-

Рис. 1. Гидрорасчленение пласта. Схема освоения скважины для добычи метана из угольных пластов после гидроразрыва 2

1

3 4 5

6 75–125 м

10

8 7

9

1 – скважина, 2 – фонтанная арматура, 3 – эксплуатационная колонна, 4 – цементное кольцо, 5 – углевмещающие породы, 6 – угольный пласт, 7 – забой скважины, 8 – перфорированная часть эксплуатационной колонны, 9 – трещина гидроразрыва пласта, 10 – внутрискважинное оборудование с насоснокомпрессорными трубами

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

рение и закачивание значительно выше, кроме того, требуется специальное оборудование и специально подготовленный персонал (c.397–403 [8]). Плотность размещения скважин определяется в основном фактором времени. А именно, количеством времени до начала работ по проведению горных выработок. Второй фактор – это планируемая эффективность дегазации. Следует иметь в виду, что два года – это минимальный период времени, при наличии которого можно ожидать хороших результатов от заблаговременной дегазации. Если располагают только двумя годами, то

плотность размещения скважин должна быть максимальной. Наиболее благоприятно планировать на заблаговременную дегазацию 5 и более лет. Такой срок обеспечит минимальные затраты на заблаговременную дегазацию угольных пластов. Рассмотрим следующий пример (рис. 2). Допустим, на шахтном поле шахты «А» предполагается начать разработку трех участков, соответственно, в конце 2013, 2014 и 2015 годов. Каждый участок имеет размеры 900 250 м. До начала работ на первом участке (2014 года) остается два года. Заблаговременная дегазация продуктивных пластов в пределах это-

Рис. 2. Плотность размещения скважин на участках предварительной дегазации в зависимости от фактора времени 900 m

8m

13

8m

125 m

2009

90 m

90 m 13

250 m

2010

m

180 m

9

21

250 m

64 m

64 m

35 m

250 m

35 m 360 m

2011

250 m 125 m

сосные агрегаты УН-450Х700. В качестве смесителей поверхностно-активных и вяжущих веществ применяют цементировочные агрегаты ЗЦА-400, ЦА-320М и пескосмесители УПС-50; для закачки кислот (в случае наличия в угольном пласте карбонатов) – агрегаты типа Азинмаш-30. Возникает вопрос: какова оценка стоимости работ по извлечению газа метана? На стоимость работ по заблаговременной дегазации, прежде всего влияет плотность размещения, глубина и тип скважин, поскольку на бурение и закачивание дегазационных скважин приходится до 60–70 % всех капитальных затрат, связанных с дегазацией. Глубина скважин определяется глубиной залегания продуктивных угольных пластов. Как правило, вертикальная скважина бурится на глубину примерно на 50 м ниже дегазируемого пласта. Тип скважин определяется конкретными горно-геологическими условиями угольного месторождения. Дешевле и проще бурить вертикальные скважины. В большинстве случаев они обеспечивают высокую эффективность дегазации, естественно, при правильной их организации. В некоторых случаях используют горизонтальные скважины – например, при большой мощности угольных пластов или при бурении в труднодоступных местах, где обеспечение доступа к каждой отдельной скважине обходится слишком дорого. Одна горизонтальная скважина может заменить несколько вертикальных, но затраты на ее бу-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

203

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 3. Технологическая схема дегазации и утилизации газа метана

Вакуумнасосная станция

Эмиссия метана в атмосферу QCH4 = 36,3 млн. м3 К = 10–40%

Утилизация метана QCH4 = 14,7 млн. м3 К = 25–40%

Котельная

Поверхностный газопровод

Каптаж метана дегазацией QCH4 = 51,0 млн. м3 К = 10–40% Условные обозначения Направления движения метановоздушной смеси по газопроводам до ВНС и котельной

Подземный газопровод

Дегазация выработанного пространства вертикальными скважинами с поверхности QCH4 = 29,4 млн. м3 К = 10–60%

Предварительная пластовая дегазация QCH4 = 5,6 млн. м3 К = 10–30 %

го участка требует наиболее плотного размещения скважин. Исходя из опыта компании CBM Partners, для максимально быстрой дегазации угольных пластов на площади 900 250 м необходимо пробурить не менее 20 вертикальных скважин. Размещение скважин – в два ряда по 10 скважин в каждом на удалении 90 м по простиранию и 125 м – по падению. Участок, на котором начало разработки планируется в 2014 году, требует менее плотного размещения скважин – примерно 7. Расстояние между двумя соседними скважинами в каждом ряду примерно 250 м [7]. На третьем участке, где работы по проведению горных выработок планируется начать в 2015 году, требуется еще меньшее число скважин и допустимым становится еще большее расстояние между ними. Третий участок даст примерно тот же дегазационный эффект, что и первые два, но при минимальных затратах. Данный пример условен, и плотность размещения скважин для каждого участка определяется в индивидуальном порядке. Однако он очень хорошо демонстрирует взаимосвязь между временем и затратами при дегазации. Таким образом, оценив работы по извлечению газа метана, можно сделать вывод, что более эффективно проводить дегазацию угольных пластов за 5 лет и более до их отработки [9]. Также нельзя оставлять без внимания вопрос об использовании извлеченного газа метана для производства тепла и электроэнергии.

204

Дегазация выработанного пространства скважинами с подземных горных вырабаток QCH4 = 16,0 млн. м3 К = 10–30%

На сегодняшний день в мире существует ряд проектов, где шахтный метан используется для производства тепла или электроэнергии применяемых для собственных нужд шахт. Наибольшим опытом ведения подобных проектов обладают Австралия, Германия, Япония, Великобритания и США. За последние годы утилизация шахтного газа стала все больше применяться на шахтах в развивающихся странах, таких как Китай, Польша, Россия и Украина. Одна из таких шахт находится на Карагандинском угольном бассейне и схему по ее дегазации и утилизации можно применить в Кузбассе (рис. 3). Добыча метана из угольных пластов позволяет проводить заблаговременную дегазацию угольных пластов и тем самым обезопасить добычу на угольных шахтах и предотвратить выделение в атмосферу метана – парникового газа, так как добыча каждой тонны угля сопровождается выделением от 5 до 30 м угольного метана. Для региона метаноугольный промысел позволяет также получить дополнительно товарную продукцию – наиболее чистое органическое топливо, использование которого сопровождается снижением загрязнения атмосферы [5]. Литература 1. Временное руководство по дегазации шахтных полей Карагандинского бассейна с гидравлическим расчленением свит угольных пластов. Под ред. Ножкина H.B. М.: МГИ, 1975, – 220 с.

2. Малышев Ю.Н., Айруни А.Т. Комплексная дегазация угольных шахт. М.:

Изд-во АГН, 1999. – 327 с. – 332.

3. Рубан, А.Д. Метановая опасность и проблемы дегазации угольных шахт / Рубан А.Д., Забурдяев В.С. // Горный вестник – 1997. – № 3. – С. 79–85.

4. Сластунов С.В., Коликов К.С., Мазанин Е.В., Лупий М.Г. Разработка основных технических решений заблаговременной дегазационной подготовки высокогазоносных угольных пластов для условий шахты «Котинская» ОАО «СУЭККузбасс».//Горный информационноаналитический бюллетень. 2009. № ОВ11 «Метан». с. 153–161.

5. Коликов К. С., Мутушев М. А., Шмидт М. В. Энерготехнологическая переработка метана как способ снижения выбросов парниковых газов.// Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. Выпуск № 1 / том 13.

6. Инструкция по дегазации угольных шахт УД АО «МИТТАЛ СТИЛ ТЕМИРТАУ».Караганда,УД АО «Миттал Стил Темиртау». 2007. – 119 с.

7. РД 15-09-2006. «Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт».

8. Коликов К.С., Лупий М.Г. Обоснование необходимой глубины дегазации разрабатываемого пласта.// Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № ОВ-12 «Безопасность». С. 397–403.

9. Сластунов С.В., Коликов К.С., Кашапов К.С. Опыт и перспективы заблаговременной дегазации в Карагандинском угольном бассейне. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. Выпуск № 12 / том 11.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Огнестойкость деревянных конструкций УДК: 614.841.41 Валерий АЛЕКСЕЕВ, директор ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Андрей АРХИПОВ, начальник ПТО ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Денис ПИСКУНОВ, инженер ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Андрей НИКИТИН, инженер ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь)

В статье рассмотрен вопрос повышения огнестойкости деревянных конструкций в зданиях и сооружениях пропиткой и нанесением составов, подавляющих или блокирующих пламенное горение.

П

ри современных темпах строительства и новых конструктивных схемах вес конструкций, их технологичность и стоимость имеют первостепенное значение. Древесина, применяемая в строительстве, обладает существенными недостатками, такими, как повышенная воспламеняемость и горючесть. Это означает, что древесина является горючим веществом, способным самостоятельно гореть после удаления источника зажигания. Здания с несущими и ограждающими конструкциями из цельной или клееной древесины относятся к IV степени огнестойкости и имеют предел огнестойкости REI 15, что означает потерю несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности через 15 минут воздействия пожара (1). Данная особенность деревянных конструкций обу­ словливает определенную специфику подхода к их огнезащите [2]. Температура воспламенения продуктов разложения большинства пород деревьев находится в диапазоне 270–300 °С, а температура воспламенения древесины – в диапазоне 330–470 °С. Длительный нагрев в связи с возможностью образования пирофорного угля делает опасной для незащищенной древесины температуру 130 °С [2]. Повышенная воспламеняемость и горючесть древесины обусловлены выделением большого количества горючих газов при термическом разложении ее основных компонентов (целлюлозы, полиоз и лигнина). Процесс термического разложения древесины подразделяется

на четыре стадии. Начальная стадия связана с сушкой и дикарбоксилированием древесины. На второй стадии происходит распад полиоз, сопровождающийся выделением СО, СН4 и других низкомолекулярных углеводородов, способных воспламениться. Третья стадия активного распада соответствует максимальной скорости разложения целлюлозы. Эта стадия характеризуется образованием основного количества летучих продуктов (55% от массы образца). Четвертая стадия – стадия формирования структуры угля – экзотермична и соответствует фазе беспламенного горения. Принцип защиты деревянных строительных конструкций от источников энергии, инициирующих возгорание (открытый огонь, искра, химические реакции с выделением большого количества тепла), заключается в предотвращении нагрева древесины до температуры начала выхода горючих продуктов термического разложения. Сделать древесину абсолютно негорючей невозможно, но, подвергнув ее определенной обработке, можно замедлить воспламенение древесины и в значительной степени ограничить распространение пламени (3). Для защиты деревянных строительных конструкций применяют следующие способы: пропитка, обработка антипи-

ренами, покраска невспучивающимися и вспучивающимися красками. При термическом воздействии на древесину происходит ее обезвоживание, затем по мере повышения температуры начинается выделение горючих газов. Эти газы при +275 °С при взаимодействии с воздухом воспламеняются и дают начало горению. Некоторые соли понижают температуру реакции между горючими газами, а также задерживают их воспламенение. Эти соли называют антипиренными солями, или антипиренами. При нагревании антипирены будут выделять газы, создающие с горючими газами невоспламеняемую смесь. Наиболее эффективными антипиренами являются фосфорная кислота, фосфат аммония, борат аммония, сульфат аммония, борная кислота и бура. Пропитка и обработка поверхности антипиренами во всех их формах сопряжена с определенными трудностями, вызываемыми большими габаритами и сложной формой элементов. Невспучивающиеся краски задерживают распространение пламени по поверхности древесины в результате присутствия в их составе элементов, препятствующих процессу горения (антипирены). Огнезащитные свойства вспучивающихся красок проявляются во время огня, но их применение ограничивается влажностью воздуха, которая должна составлять не более 60%. Пленка огнезащитной краски покрывается пузырями, образующими теплоизолирующую прослойку. В некоторых случаях пленка прорывается, и выделяющиеся из древесины газы воспламеняются, но горение не распространяется. К огнезащитным покрытиям древесины должны предъявляться следующие основные требования:

Повышенная воспламеняемость и горючесть древесины обусловлены выделением большого количества горючих газов при термическом разложении ее основных компонентов ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

205

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы 1. Огнезащитный слой должен предохранять древесину от загорания при нагревании ее до 650–700° в течение 15 минут.

2. Привес от введенных антипиренов должен быть небольшим.

3. Механические качества древесины не должны понижаться.

4. Антипирены не должны понижать прочности склейки белковыми или смоляными клеями.

5. Антипирены, введенные в древесину, не должны вызывать в ней коробления или трещин.

6. Огнезащитный слой должен препятствовать распространению пламени по древесине и тлению последней.

7. Огнезащитный слой должен быть покрыт антисептиком для дерева и не должен оказывать корродирующего действия на металлы и повышать гигроскопичность древесины.

8. Огнезащитный слой не должен иметь запаха и при воздействии высоких температур не должен выделять газов, пагубно воздействующих на организм человека. Крупные нефтехимические производства России выпускают широкий спектр соединений, разлагающихся под действием теплоты и подавляющих пламенное горение или тление, что обусловливает применение таких материалов для огнезащиты деревянных конструкций и обеспечивает соблюдение требований к объемно-планировочным и конструктивным решениям по ограничению распространения пожара в зданиях и сооружениях (4).

Литература 1. СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

2. Приказ МЧС РФ от 30 июня 2009 года № 382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности».

3. СП 2.13130.2012 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты» (утв. приказом МЧС РФ от 21 ноября 2012 года № 693).

4. СП 4.13130.2013. «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям» (утв. приказом МЧС России от 24 апреля 2013 года).

206

Предохранительные клапаны и пропускная способность УДК: 621.183.386 Валерий АЛЕКСЕЕВ, директор ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Андрей АРХИПОВ, начальник ПТО ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Денис ПИСКУНОВ, инженер ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Андрей НИКИТИН, инженер ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь)

В статье изложена проблема различной трактовки давлений настройки предохранительного клапана вследствие отсутствия единой терминологии и определений в нормативных документах.

Г

осударственная система стандартизации и технического регулирования сосудов и трубопроводов представлена системой ГОСТов и правил. Однако данные стандарты не имеют единой взаимосвязанной структуры и содержат значительно количество противоречий, в отличие от других аналогичных систем, например API+ANSI, DIN или JIS. Работа по оптимизации данной системы ведется непрерывно, но после введения в действие новых правил и актуализации стандартов противоречия усугубились. Для примера можно привести некорректное отождествление терминов «рабочее давление» и «расчетное давление»: согласно пункту 4.2 ГОСТ 12.2.085-2002, максимально допустимое давление при открытии клапана выбирается в зависимости от расчетного давления сосуда. Согласно пункту 318 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» [1], максимально допустимое давление при открытии клапана выбирается от разрешенного. Аналогично, согласно пункту 2.2 ГОСТ

24570-81, выбор происходит от давления начала открывания. Данным нормативным документам противоречит также приложение 2 Технического регламента Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (TP ТС 032/2013) [2], в п.54 которого есть требование выбирать давление предохранительного клапана в зависимости от рабочего давления. Действующий РД 51-0220570-2-93 фактически заменяет термин «расчетное давление» термином «рабочее давление» и требует осуществлять выбор давления предохранительного клапана от рабочего давления. Согласно пунктам 1.2.2 ГОСТ 14249-89, 6.2 ГОСТ 52857.1-2007 и А.12.2 ГОСТ 248562014, расчетное давление сосуда принимается равным рабочему. При этом ни в одном НТД, включая ГОСТ 24856-2014, не приведено обозначение термина «противодавление» и не выполнено разделение понятий «постоянное противодавление» и «накопленное противодавление», тогда как выбор типа и калибровка пружины предохранительных клапанов выполняется в зависимости от значений обоих противодавлений. Отсутствие единой терминологии и определений вносит противоречия в

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

практическое использование технических устройств (в данном случае – из-за некорректного определения давления настройки предохранительного клапана), что может послужить причиной инцидента. При изучении технических характеристик необходимо определить допустимую разницу между давлением настройки и давлением начала открытия. ГОСТ 24856-2014 устанавливает следующие соотношения между давлениями предохранительных клапанов в зарубежной и российской НТД: ■ set pressure = давление настройки; ■ initial openning pressure = давление начала открытия. Однако в зарубежной НТД термины не совпадают с ГОСТовскими: ■ set pressure = давление начала открытия; ■ initial openning pressure = start-todischarge pressure = нет эквивалента. В качестве примера однозначных и исчерпывающих определений для выбора давления настройки клапана можно привести терминологию зарубежной НТД: ■ установочное давление: давление, которое будет установлено на предохранительном клапане, на выходной стороне предохранительного клапана действует давление окружающей среды; ■ давление срабатывания: давление, при котором предохранительный клапан сработает на установке; ■ давление отпирания: давление, при котором предохранительный клапан выпускает заданный массовый поток (воз-

можно также показание как разность давления срабатывания в процентах от перепада давления отпирания); ■ давление замыкания: давление, при котором предохранительный клапан полностью замыкается (возможно также показание как разность давления срабатывания в процентах от перепада давления замыкания); ■ рабочее давление: давление, при котором постоянно работает установка; ■ собственное противодавление: повышение давления на выходной стороне по причине гидравлических потерь при выпуске; ■ постороннее противодавление: давление в продувочном проводе, если это является частью системы с давлениями более высокими, чем давление окружающей среды; ■ противодавление: сумма собственного и постороннего противодавлений (установочное давление = давлению срабатывания). Если на выходной стороне действует давление (постороннее противодавление), то в результате происходит воздействие сил на заднюю сторону тарелок. Таким образом, давление срабатывания повышается точно на величину этого давления. При постоянном постороннем противодавлении имеется возможность установки дифференциального давления, для чего установочное давление следует понизить на величину противодавления (установочное давление ≠ давлению срабатывания). Если отсутствует постороннее противодавление, то давление срабатывания падает. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Предусмотренное противодавление не должно быть завышено, так как в таком случае будет также завышено и давление срабатывания. При нормальных условиях эксплуатации рабочее давление должно постоянно находиться ниже давления срабатывания на величину, меньшую давления замыкания на 5%. Давление замыкания для газовых сред составляет около минус 7–8% от установочного давления, для жидких сред минус 20% от установочного давления. В противном случае после срабатывания нельзя гарантировать надежную посадку и закрытие предохранительного клапана. Безупречная работоспособность клапана обеспечивается при величине собственного противодавления на выходной стороне, не превышающей 15% от установленного давления минус постороннее противодавление (если таковое имеется). Следует учитывать погрешность настройки, которая может составлять 2–3%, данный недостаток можно устранить использованием проверочного устройства. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

2. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (TP ТС 032/2013).

207

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Организационные основы обеспечения пожарной безопасности в организации УДК 614.841.345 Андрей АРХИПОВ, начальник ПТО ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Валерий АЛЕКСЕЕВ, директор ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Денис ПИСКУНОВ, инженер ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Андрей НИКИТИН, инженер ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь)

Изложено понятие пожарной безопасности объекта, составные элементы пожарной безопасности, организационные и противопожарные мероприятия при содержании и эксплуатации промышленных объектов.

П

ожарная безопасность – состояние защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров. Система обеспечения пожарной безопасности – совокупность сил и средств, a также мер правового, организационного, экономического, социального и научно-технического характера, направленных на борьбу c пожарами. Основными элементами системы обеспечения пожарной безопасности являются органы государственной власти, органы местного самоуправления, организации, граждане, принимающие участие в обеспечении пожарной безопасности в соответствии с законодательством Российской Федерации. Противопожарный режим – требования пожарной безопасности, устанавливающие правила поведения людей, порядок организации производства и (или) содержания территорий, зданий, сооружений, помещений организаций и других объектов в целях обеспечения пожарной безопасности [1]. На предприятии и в его организационных единицах персональная ответственность за обеспечение пожарной безопасности в соответствии c действующим законодательством возлагается на его руководителя. Ответственные лица за пожарную безопасность отдельных зданий, цехов, сооружений, помещений, участков, инженерного оборудования, электросетей назначаются приказом по пред-

208

приятию. Ответственные за пожарную безопасность должны руководствоваться в своей работе «Правилами противопожарного режима в Российской Федерации», утвержденными Постановлением Правительства РФ от 25 апреля 2012 года № 390, государственными стандартами, строительными нормами и правилами, нормами технологического проектирования, отраслевыми и региональными правилами пожарной безопасности и другими утвержденными в установленном порядке нормативными документами, регламентирующими требования пожарной безопасности. Для привлечения работников предприятий к работе по предупреждению и борьбе с пожарами на объектах могут создаваться пожарно-технические комиссии (ПТК) и добровольные пожарные дружины (ДПД). Основными задачами ПТК являются: ■ разработка мероприятий по обеспечению пожарной безопасности, предупреждающих возникновение и распространение пожара; ■ организация рационализаторской и изобретательской работы по вопросам пожарной безопасности; ■ привлечение работников к выполнению мероприятий, направленных на соблюдение противопожарного режима в производственных помещениях и административных зданиях, и к массовой

разъяснительной работе среди сотрудников по вопросам соблюдения противопожарных правил. Для осуществления поставленных задач ПТК должна: ■ осуществлять контроль за выполнением противопожарных мероприятий в производственных помещениях и административных зданиях и предписаний (предложений) Государственного пожарного надзора; ■ содействовать внедрению в жизнь усовершенствований, направленных на обеспечение пожарной безопасности; ■ организовывать и проводить беседы и лекции на противопожарные темы с сотрудниками; ■ организовывать и проводить пожарно-технические совещания с участием сотрудников по вопросам пожарной безопасности. Добровольная пожарная дружина (ДПД) – территориальное или объектовое подразделение добровольной пожарной охраны, принимающее непосредственное участие в тушении пожаров и не имеющее на вооружении мобильных средств пожаротушения. На ДПД возлагается: ■ контроль соблюдения противопожарного режима; ■ контроль состояния первичных средств пожаротушения; ■ участие в тушении пожаров первичными средствами пожаротушения; ■ участие (при необходимости) в боевых расчетах на пожарных автомобилях; ■ проведение разъяснительной работы среди персонала предприятия. Организационные мероприятия по обеспечению пожарной безопасности включают в себя: наличие табличек c указанием лиц, ответственных за пожарную безопасность (Ф.И.O.), и номера телефона вызова пожарной охраны, разработку и вывешивание на видных местах планов (схем) эвакуации людей

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

в случае пожара, наличие систем оповещения людей при пожаре. Необходимо также издание распорядительного документа, согласно которому должны быть определены и оборудованы места для курения, определены места и допустимое количество единовременно находящихся в помещениях сырья, заготовок и готовой продукции, установлен порядок уборки горючих отходов и пыли, хранения промасленной спецодежды, определен порядок обесточивания электрооборудования в случае пожара и по окончании рабочего дня. На предприятии руководящими документами должны быть регламентированы порядок проведения временных огневых и других пожароопасных работ, порядок осмотра и закрытия помещений после окончания работы, действия работников в случае обнаружения пожара, порядок и сроки прохождения противопожарного инструктажа (1 раз в 3 месяца) и занятий по пожарнотехническому минимуму (1 раз в год), a также назначены лица, ответственные за их проведение. Немаловажную роль в обеспечении пожарной безопасности в организации играет обучение рабочих, руководителей и специалистов мерам пожарной безопасности. Обучение работников предприятий проводится руководителями в соответствии c Правилами противопожарного режима в Российской Федерации [2]. Лица допускаются к работе на объекте только после прохождения обу­чения мерам пожарной безопасности, которое осуществляется путем проведения противопожарного инструктажа и прохождения пожарнотехнического минимума. Противопожарный инструктаж – доведение до персонала предприятий основных требований пожарной безопасности, сведений o пожарной опасности технологических процессов производств, оборудования систем противопожарной защиты и действий в случае возникновения пожара. По характеру и времени проведения противопожарные инструктажи подразделяются на вводный, первичный, повторный, внеплановый и целевой (текущий). Проведение противопожарного инструктажа включает в себя ознаком-

ление работников со следующими нормативными документами: ■ правила содержания территории, зданий (сооружений) и помещений, в том числе эвакуационных путей, наружного и внутреннего водопровода, систем оповещения o пожаре и управления процессом эвакуации людей; ■ требования пожарной безопасности исходя из специфики пожарной опасности технологических процессов, производств и объектов; ■ мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при эксплуатации зданий (сооружений), оборудования, производстве пожароопасных работ; ■ правила применения открытого огня и проведения огневых работ; ■ обязанности и действия работников при пожаре, правила вызова пожарной охраны, правила применения средств пожаротушения и установок пожарной автоматики. Инструкция o мерах пожарной безопасности разрабатывается на основе Правил противопожарного режима РФ, нормативных документов по пожарной безо­пасности исходя из специфики пожарной опасности зданий, сооружений, помещений, технологических процессов, технологического и производственного оборудования. Инструкция o мерах пожарной безопасности может включать следующие разделы: I. Общие положения.

II. Организационные мероприятия пo обеспечению пожарной безопасности.

III. Содержание объектов.

IV. Содержание первичных средств пожаротушения.

V. Действия должностных лиц при пожаре.

VI. Обязанности ответственного за противопожарное состояние помещения.

VII. Порядок использования первичных средств пожаротушения.

VIII. Противопожарный режим на объекте. Противопожарный режим – требования пожарной безопасности, устанавливающие правила поведения людей, порядок организации производства и (или) содержания территорий, зданий, сооружений, помещений организаций и дру-

Система обеспечения пожарной безопасности – совокупность сил и средств, a также мер правового, организационного, экономического, социального и научно-технического характера, направленных на борьбу c пожарами ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

гих объектов в целях обеспечения пожарной безопасности. При установлении противопожарного режима на объекте должны быть соблюдены следующие требования: определены места и допустимое количество единовременно находящихся в помещениях сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, определены и оборудованы места для курения, определен порядок обесточивания электрооборудования в случае пожара и по окончании рабочего дня. Установленным противопожарным режимом регламентируются: порядок проведения временных и огневых, других пожаро­ опасных работ, порядок осмотра и закрытия помещений после окончания работы, действия работников при обнаружении пожара, порядок и сроки прохождения противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму, с указанием лиц, ответственные за их проведение [3].

B случае повышения пожарной опасности решением органов государственной власти или органов местного самоуправления на соответствующих территориях может устанавливаться особый противопожарный режим. На период действия особого противопожарного режима на соответствующих территориях нормативными правовыми актами Российской Федерации, нормативными правовыми актами субъектов Российской Федерации и муниципальными правовыми актами по пожарной безопасности устанавливаются дополнительные требования пожарной безопасности, в том числе предусматривающие привлечение населения для локализации пожаров вне границ населенных пунктов, запрет на посещение гражданами лесов, принятие дополнительных мер, препятствующих распространению лесных и иных пожаров вне границ населенных пунктов на земли населенных пунктов (увеличение противопожарных разрывов по границам населенных пунктов, создание противопожарных минерализованных полос и другие подобные меры). Литература 1. Федеральный закон от 21 декабря 1994 года № 69-ФЗ «О пожарной безопасности».

2. Приказ МЧС России от 12 декабря 2007 года № 645 «Об утверждении норм пожарной безопасности «Обучение мерам пожарной безопасности работников организаций».

3. Постановление Правительства РФ от 25 апреля 2012 года № 390 «О противопожарном режиме».

209

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Организация работ в ограниченных замкнутых пространствах УДК 331.43 Андрей НИКИТИН, инженер ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Валерий АЛЕКСЕЕВ, директор ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Андрей АРХИПОВ, начальник ПТО ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Денис ПИСКУНОВ, инженер ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь)

Изложен подход к организации такого сложного вида работ, каким является нахождение работника в замкнутом пространстве при выполнении ремонтных или профилактических работ.

П

ромышленные предприятия, прежде всего нефтехимические производства, имеющие дело с емкостями, бункерами и другими ограниченными пространствами (закрытые объемы) без обеспечения постоянной естественной либо принудительной вентиляции, сталкиваются с необходимостью проводить в емкостях, бункерах профилактические ремонты, осмотры и другие виды работ. Для проведения работ разрабатываются регламенты и правила, определяющие порядок работ внутри таких технологических помещений. Перед началом работ, связанных с выполнением осмотра, ремонта, очистки внутреннего пространства емкостей, бункеров без обеспечения постоянной или принудительной вентиляции, исполнителям работ проводится инструктаж непосредственно перед проведением работ и назначается ответственное лицо (супервайзер), не имеющее права лично участвовать в спасательных операциях, возникших во время проведения работ. Во время разового (ежесменного инструктажа) до сведения персонала доводятся риски, сопряженные с атмосферами с пониженным содержанием кислорода и с повышенным содержанием опасных примесей. Должен быть определен также порядок проведения спасательных операций в случае возникновения нештатных ситуаций. Необхо-

210

димо акцентировать внимание на том, что все спасательные работы основываются на принципе «обезопась себя, вызови помощь и потом помоги пострадавшему». Правила действия в нештатных ситуациях должны быть доведены до работников для того, чтобы они в критической ситуации действовали согласно правилам ведения опасных работ и основам действий в чрезвычайных ситуациях, а не по эмоциональному порыву – помочь первому пострадавшему. Такие навыки должны нарабатываться в процессе организованного тренинга, состоящего из серии регулярных занятий. Сертификация персонала для работы в ограниченных пространствах не требует повторного экзамена, но правильный инструктаж должен проводиться квалифицированным инструктором перед каждым проведением таких работ. На предприятиях, где возможны работы в ограниченных / замкнутых пространствах, должен обеспечиваться минимум необходимых условий для проведения подобных работ: ■ бригада для работ формируется в определенном составе: супервайзер, непосредственные производители работ и страхующие дежурные; ■ наличие штатной или внештатной спасательной команды; ■ утвержденная руководством про-

грамма обучения персонала по работе в ограниченном пространстве, а также требования и меры по обеспечению безо­ пасности проведения таких работ. Дополнительные требования к руководству предприятия и подразделений регламентируются и могут отличаться в зависимости от отрасли и характера производственной деятельности. Функциональные обязанности по опасным видам работ устанавливают, что непосредственное руководство работами и оперативный контроль за их выполнением осуществляет супервайзер. В обязанности супервайзера входит: ■ обеспечивать условия входа в ограниченное пространство до выдачи разрешения на проведение работ; ■ давать разрешение на проведение работ и осуществлять непосредственный контроль за вхождением в ограниченное пространство; ■ убеждаться, что в ограниченном пространстве проведен контроль атмосферы; ■ убеждаться, что работы будут проводиться квалифицированным персоналом, прошедшим обучение по ведению работ в ограниченном пространстве и ознакомленным с процедурами вхождения; ■ убеждаться, что спасательная команда из числа работников предприятия (цеха) была сформирована и проходила переподготовку для проведения спасательных работ в замкнутом пространстве в течение последних двенадцати месяцев; ■ знать опасности, с которыми может столкнуться персонал во время вхождения в ограниченное пространство; ■ заполнять разрешения на проведение работ, когда это необходимо; ■ определять, что условия являются приемлемыми для вхождения в ограниченное пространство; ■ проводить инструктажи со всеми вовлеченными в работы сотрудниками;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ контролировать, что разрешение на проведение работ вывешено на видном месте рядом с местом проведения работ; ■ продлевать разрешения на проведение работ по мере необходимости (новое разрешение обычно требуется каждую смену); ■ определять количество персонала, необходимого для выполнения работ; ■ убеждаться, что рабочие знают, как общаться с остальными участниками данных работ (в том числе – и жестами, и сигналами) и как получить помощь в случае необходимости; ■ обеспечивать меры, предотвращающие доступ посторонних лиц к месту проведения работ; ■ контролировать изменение условий проведения работ, которые могут повлиять на безопасность персонала (то есть требующие дополнительного атмосферного мониторинга или дополнительных средств индивидуальной защиты); ■ обеспечивать периодические замеры чистоты атмосферы; ■ убеждаться, что доступ в ограниченное пространство надежно изолирован, а все работники ушли с места проведения; ■ проверять ход проведения работ, по

крайней мере, два раза за смену (более частые проверки могут проводиться, если есть вероятность изменения условий проведения работ либо сопутствующих факторов); ■ обеспечивать информирование штатной или внештатной спасательной команды о проведении работ; ■ убеждаться, что, по крайней мере, один из членов спасательной команды имеет действующий сертификат по оказанию первой медицинской помощи и сердечно-легочной реанимации. Работники, назначенные на проведение работ и получившие разрешение на вход в ограниченное пространство, обязаны: ■ ознакомиться и соблюдать правила входа и работ в ограниченных пространствах; ■ быть внимательны к опасностям, которые могут возникнуть в ограниченном пространстве; ■ использовать при необходимости защитное оборудование, необходимое для проведения работ. Работники также обязаны немедленно выйти из зоны работ пространства в случаях, когда: ■ поступил сигнал на выход от страхующих дежурных; ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ сработала автоматическая звуковая / световая сигнализация; ■ при возникновении любой замеченной опасности; ■ при смене физиологических ощущений или возникновении стрессов у самого работника или коллег по работе (например, головокружение, замутненное зрение, одышка). Неукоснительное соблюдение всех перечисленных правил обязательно для безопасного выполнения работы в условиях опасных производственных факторов. Литература 1. ПОТ РМ-020-2001 «Межотраслевые правила по охране труда при электрои газосварочных работах» (утв. Постановлением Минтруда России от 9 октября 2001 года № 72).

2. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации нефтебаз, складов ГСМ, стационарных и передвижных АЗС. Постановление Минтруда от 6 мая 2002 года № 33.

3. ПОТ РО-14000-005-98 «Положение. Работы с повышенной опасностью. Организация проведения».

4. ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования».

211

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Система противодымной защиты зданий УДК 699.814 Денис ПИСКУНОВ, инженер ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Валерий АЛЕКСЕЕВ, директор ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Андрей АРХИПОВ, начальник ПТО ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь) Андрей НИКИТИН, инженер ООО «АЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ» (г. Тверь)

Изложены цели и задачи устройств противодымной защиты зданий, конструктивные решения при монтаже системы и особенности информационного обеспечения о работе системы противодымной и противопожарной защиты.

П

ри пожаре образуется значительное количество продуктов горения (окислов), дыма и тепловой энергии, которые скапливаются под крышей здания как в горизонтальном, так и в вертикальном положениях. Дым оказывает на человека токсикологическое и психологическое воздействие. В помещениях, заполненных продуктами горения, резко снижается видимость, затрудняется ориентировка людей при эвакуации, создаются трудности в обнаружении очага пожара и его тушении. Существенно сложнее обстановка на пожаре, когда при горении веществ выделяются продукты неполного сгорания или токсичные вещества. Кроме того, продукты горения, нагретые до высоких температур, способствуют распространению пожара и при определенных условиях могут вызвать повторные очаги пожара на значительном расстоянии от первоначального. Это предопределяет второе направление противодымной защиты развития пожара и создание условий для его успешного тушения. Главной целью противодымной защиты зданий и сооружений является создание условий для эвакуации людей на случай пожара [1]. Особое значение придается этому направлению при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий с массовым пребыванием людей. Система противодымной защиты зданий и сооружений позволяет: ■ создать необходимые условия для постоянного пребывания персонала,

212

обслуживающего специальное оборудование; ■ предотвратить задымления (наступление опасных факторов пожара) на путях эвакуации людей; ■ способствовать осуществлению действий по тушению пожара подразделениями пожарной охраны; ■ снизить опасное воздействие дыма на высокоточное технологическое оборудование. Система противодымной защиты здания, сооружения или строения должна обеспечить защиту людей на путях эва-

куации и в безопасных зонах от воздействия опасных факторов пожара в течение времени, необходимого для эвакуации людей в безопасную зону, или всего времени развития и тушения пожара посредством удаления продуктов горения и термического разложения и (или) предотвращения их распространения [2]. Данная система должна предусматривать один или несколько из следующих способов защиты: 1) использование объемно-планировочных решений зданий, сооружений и строений для борьбы с задымлением при пожаре (решения, предусматривающие: деление объемов здания на противопожарные отсеки и секции, изоляцию путей эвакуации от смежных помещений, изоляцию помещений с пожароопасными технологическими процессами и размещение их в плане и по этажам здания); 2) использование конструктивных решений зданий, сооружений и строений для борьбы с задымлением при пожаре (применение дымонепроницаемых ограждающих конструкций с достаточным пределом огнестойкости и соот-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ветствующей защитой в них дверных и технологических проемов, отверстий для прокладки коммуникаций, а также применение специальных конструкций конструктивных элементов для удаления дыма в желаемом направлении: дымовых и вентиляционных шахт, люков, проемов); 3) использование приточной противодымной вентиляции для создания избыточного давления воздуха в защищаемых помещениях, тамбур-шлюзах и на лестничных клетках; 4) использование устройств и средств механической и естественной вытяжной противодымной вентиляции для удаления продуктов горения и термического расположения. Системы противодымной вентиляции обеспечивают защиту людей на путях эвакуации и в безопасных зонах от воздействия опасных факторов пожара. Расчет системы дымоудаления позволяет выбрать необходимое вентиляционное оборудование. Кроме того, расчет продуктов горения, удаляемых вытяжной вентиляцией, позволяет учитывать специфику проектируемых помещений с точки зрения пожарной нагрузки, а в некоторых случаях поможет существенно снизить капитальные затраты на сооружение систем противодымной вентиляции. Этапы расчета для системы противодымной вентиляции [3]: 1. Определение категории помещения (жилое, производственное, общественное, складское).

2. Определение тепловой нагрузки при пожаре в рассматриваемом помещении и расчетной тепловой нагрузки с помощью составленных ранее расчетных формул.

3. Определение необходимой кратности воздухообмена.

4. Определение температуры газо­ образных продуктов сгорания.

5. Определение подсоса воздуха через неплотности и требуемого общего расхода.

6. Определение суммарных потерь давления в системе.

7. Выбор вентилятора. Объемно-планировочные и конструктивные решения – элементы пассивной противодымной защиты. Активная защита включает использование приточной противодымной вентиляции и средств механической и естественной вытяжной противодымной вентиляции. Взаимодействие вышеуказанных средств и элементов обеспечивают приборы управления системами противодымной защиты. Прибор управления пожарный – техни-

ческое средство, предназначенное для передачи сигналов управления автоматическим установкам пожаротушения, и (или) включения исполнительных установок систем противодымной защиты, и (или) оповещения людей о пожаре, а также для передачи сигналов управления другим устройствам противопожарной защиты [2]. Эффективность системы активной противодымной защиты в основном определяется алгоритмом ее работы. Стандартный алгоритм работы системы противодымной защиты: 1) срабатывает система оповещения и управления доступом; 2) запускается система приточновытяжной вентиляции (в автоматическом режиме); 3) проводится эвакуация людей из опасной зоны; 4) включается система автоматического пожаротушения. Однако имеется много нюансов в работе данного алгоритма. К примеру, при срабатывании вытяжной вентиляции затрудняется эвакуация персонала из комнаты или производственного помещения, если дверь открывается вовнутрь помещения. Или же расход воздуха через клапан противодымной вентиляции этажа, на котором возник пожар, может оказаться просто недостаточным для безопасной эвакуации вследствие отсутствия контроля за состоянием клапанов (когда в момент возникновения пожара часть клапанов находится в открытом состоянии). Поэтому для повышения эффективности системы противодымной защиты и создания безопасных условий для эвакуации при пожаре алгоритм работы должен учитывать все технологические и технические особенности зданий и сооружений. Немаловажным фактором обеспечения пожарной безопасности в целом является получение полной и достоверной ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

информации о месте возгорания для пожарных подразделений. Проблема обусловлена тем, что оборудование, аккумулирующее информацию о срабатывании узлов и элементов системы, располагается в отдельных помещениях, доступ в которые затруднен и требует дополнительного времени. Ориентация по внешним очагам пожара не всегда достоверна, поскольку при исправной системе противодымной защиты на этаже возгорания задымление может отсутствовать. Следовательно, для оперативной работы пожарных подразделений необходима визуализация работы систем противодымной и противопожарной защиты. Данное техническое решение может быть выполнено в виде табло или иной индикации, на которой будет отображаться номер этажа, на котором произошел пожар. При проектировании системы противодымной защиты разрабатывается проект, в котором описывается алгоритм работы данной системы с учетом специфики принятой на объекте системы автоматического пожаротушения и других особенностей объекта, включая технологический процесс. Описание алгоритма, приведенное в проекте, в дальнейшем облегчает составление инструкции по эксплуатации противодымной системы и позволяет правильно ее обслуживать персоналу, не имеющему специального образования. Литература 1. Федеральный закон от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

2. Свод правил СП 7.13130 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности».

3. Свод правил СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

213

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка состояния опасных производственных объектов Возможные направления использования пакетов расчетных программ ANSYS и LS-DYNA для оценки состояния опасных производственных объектов УДК: 658.562 Сергей ОРЛОВ, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Алексей ЖАДАЕВ, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Михаил ЕРМОЛИН, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Павел ГАРЛЫКА, старший инженер Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Юрий КАБАНОВ, старший инженер Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург)

В статье описаны возможные направления использования пакетов расчетных программ ANSYS и LS-DYNA для оценки состояния опасных производственных объектов. Ключевые слова: расчетные программы ANSYS, LS-DYNA.

Д

ля предотвращения аварий на опасных производственных объектах (ОПО) и ликвидации их последствий целесообразно применять методы оценки состояния ОПО, базирующихся на современных методах математического моделирования и прогнозирования, так как развитие современных численных методов и вычислительных средств делает их весьма эффективными. Оценкой состояния в данном случае называется анализ прочности элементов ОПО, прогнозирование процессов их разрушения, анализ путей развития аварий и воздействия поражающих факторов аварии на человека и окружающую среду, оценка возможных экономических последствий для окружающей среды после ликвидации аварии. Для решения по-

214

ставленных задач с достаточной эффективностью используются программные комплексы ANSYS и LS-DYNA. Их применение позволяет специалистам создать современную высокоэффективную технологию комплексной оценки состояния ОПО. Предлагаемая технология комплексной оценки состояния ОПО базируется: ■ на численном анализе эффективности средств дефектоскопии ОПО; ■ на прочностном анализе дефектных элементов ОПО, включающем в себя нелинейный численный анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) ОПО и численное моделирование его дефектных элементов; ■ на численном моделировании воздействия поражающих факторов аварии на человека и окружающую среду.

В зависимости от результатов численного анализа составляются рекомендации по реконструкции объекта с целью замены или ремонта дефектных элементов, на которых высока вероятность аварии и наиболее значительны ее социальные, экологические и экономические последствия. Применение ANSYS и LS-DYNA для оценки состояния ОПО позволяет провести оперативный и подробный анализ остаточного ресурса объекта, установить возможные причины его разрушения и оценить воздействие поражающих факторов аварии на человека и окружающую среду. Исходные данные для оценки состояния ОПО определяются в результате технической диагностики, сбора информации об условиях функционирования объекта, воздействия внешних и внутренних факторов (агрессивность среды, температура, давление и т.д.), металлографических исследований, а также анализа картографического материала и проектно-строительной документации. Следует отметить, что применение программного комплекса ANSYS позволяет существенно повысить качество диагностики за счет расширения возможностей программного обеспечения функционирования диагностической аппаратуры. После сбора исходной информации для комплексной оценки состояния обследуемого объекта проводится прочностной анализ дефектных элементов. Его можно разделить на следующие основные этапы: ■ проведение расчетов НДС отдельных узлов по конечно-элементным моделям с учетом всех силовых факторов, действующих на объект в процессе эксплуатации; ■ выявление по результатам расчетов наиболее нагруженных участков (элементов конструкции);

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ определение сил и моментов, действующих на границах дефектных участков; ■ ранжирование дефектных участков (элементов) на основе расчета их НДС по опасности их разрушения; ■ уточненный расчет НДС опасных участков с использованием оболочечных (SHELL) и объемных (SOLID) конечноэлементных моделей в программном комплексе ANSYS; ■ анализ прочностных свойств опасных участков объекта на основе критериев теории прочности и моделировании разрушения с применением программных комплексов ANSYS и LS-DYNA. Использование ANSYS и LS-DYNA при прочностном анализе дефектных участков (элементов) конструкции объекта позволяет учитывать весь спектр нагрузок, действующих на объект: избыточное внутреннее давление, рабочие температуры, термодеформации, распределенные и сосредоточенные силы внешних воздействий, статические и динамические нагрузки в процессе функционирования объекта, начальные нагружения при сварке швов, остаточные напряжения и др. Оценка возможности разрушения объекта производится по следующим критериям: ■ по запасам прочности (согласно нормативной документации); ■ по несущей способности (согласно НТД); ■ по моделям крупного и вязкого разрушения, реализованным в программном комплексе LS-DYNA. Программные комплексы ANSYS и LS-DYNA позволят в кратчайшие сроки создать технологию комплексной оценки состояния ОПО, позволяющую существенно повысить качество проведения экспертизы промышленной безо­пасности. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов».

3. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения».

4. РД 10-112-5-97 «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 5. Краны мостовые и козловые».

Безаварийная работа кранов в районе тупиковых упоров УДК: 658.562 Юрий КАБАНОВ, старший инженер Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Михаил ЕРМОЛИН, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Алексей ЖАДАЕВ, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Сергей ОРЛОВ, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Павел ГАРЛЫКА, старший инженер Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург)

В данной статье освещаются причины возникновения аварийных ситуаций кранов мостового типа в районе тупиковых упоров кранового пути. Ключевые слова: крановый путь, тупиковые упоры, отключающие линейки, приборы безопасности.

П

о статистике более 90% аварий происходит в тупиковых участках кранового пути. Чтобы обеспечить безопасность эксплуатации, проектировщики и лица, ответственные за исправное состояние и безопасную эксплуатацию грузоподъемных машин, производят конструкции защитной системы с разными параметрами и требованиями. Общепринятая защитная система грузоподъемных кранов на рельсовом пути в тупиковых участках состоит из ограничителей передвижения (отключающей линейки и концевых выключателей), тупиковых упоров и буферных устройств. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

В отмененных правилах ПБ 10-382-00 было установлено требование: «ограничитель механизма передвижения крана, тележки или тали устанавливается таким образом, чтобы наложение тормоза происходило на расстоянии до упора, равным не менее половины пути торможения механизма, а в механизмах передвижения башенных, портальных и котловых кранов и перегружателей – не менее полного пути торможения. Путь торможения механизма должен быть указан предприятием-изготовителем в паспорте крана». Подразумевается, что полная остановка крана должна произойти до наезда буфера на тупиковый упор.

215

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Для этого отбойная линейка LЛ должна быть достаточной длины: LЛ ≥ (0,5…1,0)Sт+l, где l – длина, обусловленная габаритом буфера; Sт – тормозной путь крана (указывается в техническом паспорте грузоподъемной машины или настраивается под специальные требования). Аналогичные требования указаны в зарубежной нормативной документации. В ранее действовавших методиках проверки приборов безопасности тормозной путь (м) определялся по формуле: SТ =

V2 , 500

где V – номинальная скорость передвижения крана перед срабатыванием тормоза в м/мин. В этом случае достигалась безударная остановка грузоподъемного крана о тупиковый упор либо о другой кран, установленный на том же крановом пути. С увеличением скоростей передвижения грузоподъемного крана применение ранее действовавших методик привело к значительному удлинению отключающих линеек и, как следствие, увеличению нерабочих зон в концах кранового пути. Методика ВНИИПТМАШ установила следующую формулу для определения тормозного пути:

216

SТ =

V2 .

5500

При сравнении приведенных формул видно, что значения тормозного пути отличаются друг от друга на порядок. Поэтому применение методики ВНИИПТМАШ привело к коротким отбойным линейкам, при которых тормоз едва успевал срабатывать, а в случае отсутствия регулировки (настройки) тормоза происходили удары в тупиковые упоры, и как следствие – разрушение тупиков и металлоконструкций грузоподъемных кранов. Применение данной методики подходит только для низкоскоростных грузоподъемных кранов. Часто в процессе эксплуатации грузоподъемных кранов приведенные выше методики и требования правил не выполняются. В некоторых случаях эксперты фиксировали, что концевые выключатели и отключающие линейки установлены на грузоподъемной машине, но не выполняют своих функций. Несоблюдение требований безопасности, отсутствие надлежащего периодического осмотра тормозных механизмов, работоспособности концевых выключателей приводят к наезду грузоподъемной машины на тупиковые упоры с большой скоростью (и со значительной кинетической энергией). При таком столкновении возникает аварийная ситуация, вызванная недопустимыми ударными нагрузками. При этом могут возникнуть аварийные ситуации, связанные с деформацией тупиковых упоров, разрушением металлоконструкций грузоподъемной

машины, разрушением строительных конструкций, сходом крана с рельсового пути и несчастным случаям. В России аварийность грузоподъемных кранов остается высокой в районах тупиковых участков пути. В последние годы из-за недостаточной квалификации обслуживающего персонала повышается риск возникновения аварийных ситуаций. Лицам, ответственным за исправное состояние и безопасную эксплуатацию грузоподъемных машин, необходимо проводить техническое обслуживание приборов безопасности, регулярно совершать осмотр буферных устройств тупиковых упоров, отключающих линеек и концевых выключателей. Только при совокупности всех этих мер может быть решена техническая задача обеспечения безопасной эксплуатации грузоподъемных машин в тупиковых участках пути. Литература 1. ПБ 10-382-00 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. Сборник нормативных документов по грузоподъемным кранам и крановым путям».

2. РД 24-112-5 «Методика проведения обследования и технического диагностирования кранов мостового типа, с целью продления их срока эксплуатации».

3. ГОСТ 27584-88 «Краны мостовые и козловые электрические. Общие технические условия».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Остаточный ресурс грузоподъемных машин

Проблемы расчета остаточного ресурса грузоподъемных машин УДК: 658.562 Михаил ЕРМОЛИН, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Алексей ЖАДАЕВ, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Сергей ОРЛОВ, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Павел ГАРЛЫКА, старший инженер Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Юрий КАБАНОВ, старший инженер Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург)

В данной статье описана проблематика расчета остаточного ресурса грузоподъемной техники легкого режима, а также приведены направления решения данной проблемы. Ключевые слова: остаточный ресурс, конструкции, кран.

О

статочный ресурс грузоподъемной машины является числовой величиной, характеризующей период (в годах, месяцах), в течение которого грузоподъемная машина может выполнять свои функции. На данный момент существуют различные методики расчета остаточного ресурса. Некоторые из них регламентированы руководящими документами, другие были разработаны специализированными организациями и предполагают коммерческую реализацию. Однако современные методики не позволяют точно спрогнозировать время, в течение которого грузоподъемная машина легкого режима работы будет гарантированно выполнять свои функции. Данная проблема стоит перед организациями, длительное время эксплуатирующими мостовые краны в сооружениях закрытого типа. В таких сооружениях краны зачастую монтировались при их строительстве. Они давно выработа-

ли нормативный срок службы и неоднократно подвергались экспертному обследованию с целью продления сроков их эксплуатации. Заменить такой кран сложно с технологической точки зрения, кроме того, это потребует крупных материальных затрат. Основным параметром, влияющим на ресурс грузоподъемной машины, является состояние ее металлических конструкций. При изменении металлически-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ми конструкциями физических свойств, ремонт, вероятнее всего, будет невозможен. То есть восстановить ресурс будет невозможно, либо затраты на ремонт будут таковыми, что он будет нецелесо­ образен. Таким образом, конечной точкой жизненного цикла грузоподъемной машины целесообразно считать тот момент, когда прочностные характеристики металлических конструкций грузоподъемной машины приобретут свойства, при которых их дальнейшая эксплуатация станет невозможна. За основу указанных прочностных характеристик можно принять предел упругости стали. В результате длительных сроков эксплуатации грузоподъемных кранов предел упругости (то есть сила, которую необходимо приложить к образцу для потери им свойства «упругость») может уменьшиться. Это происходит в результате воздействия различных факторов: накопление «усталости» металлом (старение металла), упрочнение металла в результате ненормативных нагрузок, появление участков рекристаллизации (наблюдается при сварке стали, подвергшейся пластической деформации). Кроме того, воздействие различных агрессивных факторов (таких как агрессивная внешняя среда, воздействие радиоактивного излучения) также способствует снижению предела упругости. Помимо этого, изменение свойств металла происходит также в зонах концентрации напряжения, которые могут возникнуть в результате комплексного воздействия технологических факторов,

217

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы конструктивных особенностей узла, рабочих нагрузок. При этом в обязательном порядке необходимо учитывать стандартные дефекты металлических конструкций, которые могут быть обнаружены в ходе экспертного обследования: степень коррозионных повреждений, трещин, разрывов и других повреждений, возникающих в результате ненормативной эксплуатации оборудования. Также следует обращать внимание на наличие ремонта с применением сварки, так как именно в таких местах наиболее вероятно появление участков рекристаллизации. Таким образом, для определения остаточного ресурса оборудования, имеющего легкий режим работы, необходимо применять комплексный подход при техническом диагностировании объекта контроля. Должны применяться пассивные методы неразрушающего контроля, такие как метод магнитной памяти металла (для экспресс-оценки вероятных зон концентрации напряжений) и активные методы (ультразвуковой контроль для оценки характеристик ЗКН). Для выявления поверхностных и подповерхностных усталостных трещин целесообразно применение вихретокового метода неразрушающего контроля. Также возможно проведение металлографических исследований образцов исследуемого объекта. После составления модели необходимо произвести проверочный расчет на прочность. В результате обследования необходимо выяснить, через какое время металл перейдет в зону пластической деформации. Проведение подобных мероприятий для определения остаточного ресурса необходимо. Знание остаточного ресурса оборудования позволит комплексно подойти к вопросам обеспечения безопасности на производстве, сократить затраты, возникающие при внезапном простое оборудования, качественно планировать сроки модернизации и замены грузоподъемных кранов. Литература 1. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения. М. Госгортехнадзор России».

2. РД 10-112-5-97 «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 5. Краны мостовые и козловые».

3. Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в машиностроении. СПб. 1995.

4. Дубов А.А., Дубов Ал.А., Колокольников С.М. Метод магнитной памяти металла и приборы контроля. – М. 2012.

218

Обеспечение промышленной безопасности ОПО Опыт Министерства обороны Российской Федерации по обеспечению промышленной безопасности опасных производственных объектов и взаимодействию с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору УДК: 658.562 Алексей ЖАДАЕВ, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Михаил ЕРМОЛИН, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Сергей ОРЛОВ, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Павел ГАРЛЫКА, старший инженер Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Юрий КАБАНОВ, старший инженер Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург)

В данной статье представлен краткий анализ опыта Министерства обороны по созданию системы технического диагностирования и экспертного обследования опасных производственных объектов, изложены особенности ее функционирования в рамках обеспечения промышленной безопасности на объектах Министерства обороны Российской Федерации. Ключевые слова: Министерство обороны, соглашение, Гостехнадзор, экспертиза.

О

беспечение промышленной безо­пасности опасных производственных объектов Министерства обороны Российской Федерации (далее – Министерство обороны) в первую очередь связано с выполнением требований ФЗ-116 [1]. Реализация этого закона привела к «Соглашению…» [2], которое устанавливает разграничение

между Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (далее – Ростехнадзор) и Министерством обороны специальных разрешительных, контрольных и надзорных функций в области промышленной безопасности на опасных производственных объектах в Вооруженных силах Российской Федерации.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

На данный момент уполномоченным органом военного управления Министерства обороны, исполняющим государственную функцию по осуществлению федерального государственного надзора в области промышленной безопасности на опасных производственных объектах Министерства обороны, является управление государственного технического надзора Главного управления контрольной и надзорной деятельности Министерства обороны – Управление Гостехнадзора и отделы государственного технического надзора (территориальные) – территориальные отделы [3], [4]. Для обеспечения безопасности при выполнении работ на объектах Гостехнадзора по техническим заданиям Министерства обороны в целях реализации требований промышленной безопасности на опасных производственных объектах и обеспечения их содержания в исправном состоянии и безопасных условий обслуживающему персоналу, путем организации надлежащего обслуживания, технического освидетельствования, осмотра и ремонта, проводится экспертное обследование и техническое диагностирования данных объектов, к которому привлекаются как гражданские, так и военные экспертные организации, имеющие, помимо лицензий Ростехнадзора, заключения о соответствии организационных и технических возможностей Управления Гостехнадзора. Однако высокая стоимость услуг по проведению экспертизы промышленной безопасности гражданскими организациями, проблемы, связанные с допуском гражданских экспертов на режимные территории Министерства обороны, а также возросшие требования к промышленной безопасности опасных производственных объектов и качеству экспертизы заставляют органы военного управления создавать собственные экспертные организации. В настоящее время успешно функционирует центр технического диагностирования и экспертного обследования объектов Гостехнадзора в 12 ГУ Министерства обороны (ФГКУ «12 ЦНИИ» Минобороны России). Кроме того, предполагается создание экспертных организаций в ВМФ, ВВС и других видах Вооруженных сил Российской Федерации. Также органами военного управления для подчиненных им воинских частей, организаций, учреждений, военноучебных заведений, предприятий, с учетом спецификации их функционирования и номенклатуры опасных производственных объектов, могут разрабатываться собственные организацион-

ные, нормативно-технические и иные документы, определяющие организацию проведения экспертизы промышленной безопасности и ответственность должностных лиц при выполнении требований нормативно-правовых актов в области промышленной безопасности. В 12 ГУ Министерства обороны к таким документам можно отнести руководящий документ по обследованию и техническому диагностированию грузоподъемного оборудования ВВТ [5], разработанный ОАО «ВНИИПТМАШ», и ряд других организационных приказов, инструкций, касающихся особенностей функционирования участников системы технического диагностирования и экспертного обследования объектов Гостехнадзора, согласованных с Управление Гостехнадзора. Таким образом, существующая организационная структура обеспечения промышленной безопасности на объектах Министерства обороны и порядок взаимодействия с органами Ростехнадзора предусматривают: а) строгое выполнение требований норм и правил промышленной безопасности, определенных государственными и ведомственными документами, персональную ответственность и многоуровневый контроль за их соблюдением; б) научно обоснованное разграничение специальных разрешительных, контрольных и надзорных функций между Ростехнадзором и Министерством обороны. Это позволяет поддерживать на высоком уровне защищенность жизненно важных интересов личности и общества ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

от аварий на опасных производственных объектах Министерства обороны и последствий указанных аварий. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Соглашение между Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору и Министерством обороны Российской Федерации о взаимодействии в области регулирования промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 11 октября 2006 года.

3. Приказ министра обороны Российской Федерации от 29 июня 2015 года № 365 «Административный регламент исполнения Министерством обороны Российской Федерации государственной функции по осуществлению Федерального государственного надзора в области промышленной безопасности на опасных производственных объектах Министерства обороны Российской Федерации».

4. Приказ министра обороны Российской Федерации от 30 апреля 2014 года № 280 «Инструкция по контролю на всех стадиях жизненного цикла подъемных сооружений и оборудования, работающего под давлением, в составе вооружения и военной техники».

5. РД 24-112-1 «Руководящий документ по обследованию и техническому диагностированию грузоподъемного оборудования ВВТ. Часть 1. Общие положения».

219

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Ультразвуковой контроль на объектах ГПМ Ультразвуковой контроль в системе экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов УДК: 658.562 Павел ГАРЛЫКА, старший инженер Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Алексей ЖАДАЕВ, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Михаил ЕРМОЛИН, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Сергей ОРЛОВ, начальник лаборатории Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург) Юрий КАБАНОВ, старший инженер Научно-исследовательского центра безопасности технических систем 12 Центрального научно-исследовательского института Минобороны России (г. Санкт-Петербург)

В данной статье описана проблематика проведения ультразвукового контроля на объектах ГПМ в системе технического диагностирования и экспертного обследования опасных производственных объектов, изложены особенности проведения контроля. Ключевые слова: ультразвуковой контроль, экспертное обследование, результаты контроля, экспертиза.

У

льтразвуковой контроль часто применяют в системе экспертизы промышленной безопасности и в системе выходного контроля производств, связанных с металлургией. Ультразвуковой контроль металлических конструкций проводится на стадиях жизненного цикла объекта ГПМ, таких как: изготовление; ремонт; реконструкция; экспертное обследование. УЗК обеспечивает обнаружение и оценку допустимости несплошностей труднодоступных соединений на объекте контроля. При проведении экспертного обследования ГПМ необходимость и объемы УЗК определяются выполняющими обследование специалистами с учетом требований соответствующей НД по проведению экспертного обследования ГПМ. УЗК выполняется по технологическим

220

инструкциям, разработанным при изготовлении ГПМ, и применительно к конструкциям конкретных ГПМ, а при ремонте, реконструкции и экспертном обследовании ГПМ применение УЗК распространяется на однотипные объекты. Подготовка к проведению контроля включает в себя: изучение конструкции контролируемого элемента и требований чертежей и другой НД; анализ результатов предыдущих видов контроля и принятие решения о необходимости и возможности УЗК; выбор основных параметров и средств контроля; организация рабочих мест дефектоскопистов; подготовка поверхностей, по которым будут перемещаться ПЭП; разметку контролируемых соединений; нанесение контактной смазки; проверку работоспособности средств контроля. Температура по-

верхности контролируемого материала и окружающей среды должна соответствовать техническим данным применяемых дефектоскопов. Выбор основных параметров и средств контроля следует осуществлять в соответствии с требованиями раздела 12 РД РОСЭК-001-96 [1]. При экспертном обследовании ГПМ качество проконтролированных элементов оценивают по трехбалльной системе в соответствии с требованиями РД РОСЭК-001-96 [1]: балл 1 – неудовлетворительное качество (элементы с дефектами, имеющими признаки трещин); балл 2 – условно удовлетворительное качество (элементы с дефектами, амплитуды эхо-сигналов от которых превышают браковочный уровень чувствительности, но не имеющими признаки трещин, а также элементы с дефектами, характеристики или число которых превышают нормы); балл 3 – удовлетворительное качество (элементы, в которых не обнаружены дефекты, амплитуда эхо-сигналов от которых превышает браковочный уровень). Результаты контроля каждого элемента фиксируются в журналах и заключениях. Ультразвуковой контроль при проведении экспертного обследования ГПМ позволяет дать объективную оценку несущих элементов металлоконструкции крановой установки, что, в свою очередь, ведет к качественной оценке состояния ГПМ в целом и обеспечению безопасной работы. Литература 1. РД РОСЭК-001-96 «Машины грузоподъемные. Конструкции металлические. Контроль ультразвуковой. Основные положения».

2. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения».

3. Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в машиностроении. СПб. 1995.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Отклонения направляющих путей

О нормах на отклонения направляющих путей подвесных грузоподъемных машин Евгений КУЗНЕЦОВ, кандидат технических наук, директор ООО «Уральский информационный центр «Прогресс» (г. Екатеринбург) Владимир ТЕТЮКОВ, технический директор ООО «Подъемэнергосервис» (г. Екатеринбург) Александр АКУЛОВ, начальник участка ООО «Подъемэнергосервис» (г. Екатеринбург)

В статье рассматриваются вопросы определения норм отклонения направляющих путей подвесных грузоподъемных машин.

Ф

едеральными нормами и правилами «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» [1] (далее – Правила) не регламентированы отклонения направляющих путей подвесных грузоподъемных машин (кран-балок, грузовых тележек с кабиной управления, электроталей). Регламентированы только нормы на износ полок двутавровых направляющих. Однако для решения вопроса о необходимости выправки направляющих пути и непосредственно выполнения выправки требуется знать эти отклонения. Поперечный уклон пути (уклон пути электротали, передвигающейся по кранбалке) не должен превышать значения, указанного в руководстве по эксплуатации электротали.

Нормы, указываемые разными предприятиями-изготовителями электроталей, могут отличаться. Чтобы получить допускаемую разность отметок нижних (ездовых) поясов двутавровых направляющих пути кран-балки в одном поперечном сечении, необходимо умножить значение допускаемого уклона для электротали на ширину колеи пути кран-балки. Продольный уклон пути подвесного крана (кран-балки) не должен превышать значения 0,001 (см. рекомендации для продольного уклона путей мостовых кранов в [2]). Отклонение расстояния между осями двутавровых направляющих пути кран-балки не должно превышать половины суммы зазоров между ребордами одной пары ходовых катков подвесного крана и нижней (ездовой) пол-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

кой двутавровой направляющей. Для сравнения, норма сужения (расширения) колеи рельсового пути опорных мостовых кранов с двухребордными колесами, принимаемая в ФНП «Правила безопасности ОПО, на которых используются подъемные сооружения» равной 15 мм, получена как половина суммы зазоров между головкой рельса и ребордами ходового колеса. Эта сумма зазоров у опорных кранов с двухребордными цилиндрическими колесами равна 30 мм [3]. Литература 1. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утв. приказом Ростехнадзора от 12.11.2013 № 533).

2. Справочник по кранам: В 2 т. Т. 2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов/ Александров М.П., Гохберг М.М., Ковин А.А. и др.; Под общ. ред. Гохберга М.М.. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. – 423 с.

3. Шабашов А.П., Лысяков А.Г. Мостовые краны общего назначения. – 5-е изд., перераб. И доп. – М.: Машиностроение, 1980. – 304 с., илл.

221

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Динамическая нагрузка на крышу

Особенности оценки динамической нагрузки на крышу от снега при экспертизе зданий с перепадом высот Андрей ВОРОНОВ, заместитель директора ООО «Решение» (г. Казань), Денис ТИХОНОВ, начальник строительного отдела, эксперт ООО «Решение» (г. Казань), Раиль ГИЛЯЗОВ, заместитель начальника отдела технических устройств, эксперт ООО «Решение» (г. Казань), Сергей ДАВЛЕТШИН, инженер строительного отдела, эксперт ООО «Решение» (г. Казань), Эркин АГЕЕВ, инженер, эксперт ООО «Решение» (г. Казань), Роман КОМИССАРОВ, начальник отдела технических устройств, эксперт ООО «Решение» (г. Казань),

Некоторые здания, как промышленные, так и гражданские, возводятся и проектируются с перепадом высот крыш либо навесов. Несмотря на то, что расчет на статическую снеговую нагрузку отражен в нормативной документации, в зимнее время происходят обрушения крыш из-за падения масс снега на расположенную ниже крышу или козырек. Анализ причин подобных обрушений показывает необходимость учета динамической составляющей снеговой нагрузки. В данной статье рассмотрен вариант определения величины ударной нагрузки на конструкцию крыши при падении на нее массива снега. Ключевые слова: динамическая нагрузка, перепад высот, расчет крыши.

Д

ля некоторых промышленных зданий и сооружений характерны крыши с перепадом высот – это фонарные конструкции, навесы, козырьки и т.п. Порядок расчета несущих конструкций крыш на статическую снеговую нагрузку установлен в нормативных документах. Однако в зимнее время встречаются случаи обрушения крыш, вызванные сползанием и падением снежной массы на нижерасположенную крышу или конструкцию. Проблема актуальна для крыш, на которых не установлены снегозадерживающие устройства. Причиной сползания снежной массы с кровли являются также тепловыделение чердака и колебания температуры воздуха, в результате которых происходит подтаивание и снижение сцепления снега с кровлей. Пример разрушения конструкций крыши здания показан на рисунках 1–3. Известно, что при падении тела с высоты сила удара может существенно превышать вес тела. Анализ причин обрушения крыш зданий с перепадом вы-

222

сот, связанных со сползанием и падением снежной массы, приводит к необходимости учета динамической составляющей снеговой нагрузки (оценки величины ударной силы снега о кровлю). В настоящее время в нормативной документации отсутствуют методики и рекомендации, регламентирующие динамическую нагрузку от снега при его падении

с высоты. Сложность задачи заключается в построении математической модели, учитывающей факторы движения непрерывной среды. В работе [2] рассматривалось динамическое воздействие подвижной снежной массы на снегозадерживающие устройства на кровле, где автором получены формулы для расчета и проектирования таких устройств. В данной статье приведен расчет величины ударной нагрузки на кровлю при падении на нее снежной массы с некоторой высоты. При этом снежная масса рассматривается как материальная точка, и для описания ее движения используются общие теоремы динамики точки и элементарная теория удара из курса теоретической механики. Рассматривается крыша здания с перепадом высот (рис. 4) со следующими данными: р – снеговая нагрузка на кровлю; m – масса снега; α – угол наклона верхней кровли; β – угол наклона нижней кровли; h – перепад высот; f – коэффициент трения скольжения снега по кровле [2]; l – половина пролета стропил верхней кровли; v0 – начальная скорость снежной массы в момент отрыва от верхней кровли; v1 – скорость снежной массы в момент удара о нижнюю кровлю; b – длина участка нижней кровли, на которую падает снежная масса. Снежная масса m с некоторой площади верхней кровли смещается на расстояние l/2 и в момент отрыва кровли

Рис. 1. Общий вид здания с перепадом высот

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 2. Разрушение стропил после аварии

имеет скорость v0. Воспользуемся теоремой об изменении кинетической энергии точки ,

(1)

Рис. 3. Разрушение обрешетки после аварии

кровле; dx – длина элементарного участка снежной полосы; γdx – масса элементарного участка снежной полосы. Модуль вектора dS находим из прямоугольного треугольника (рис. 5): ,

откуда находим .

(2)

Определим скорость снега v1 в момент удара о нижнюю кровлю. Запишем теорему об изменении кинетической энергии точки в виде: ,

(3)

(6)

где φ – угол между векторами v1 и v2, который зависит от уклона β нижней кровли и угла падения δ снежной массы до удара. Угол φ находим из рисунка 5: .

(7) ,

Здесь

участка на нижней кровле, на которую падает снежная масса. Тогда погонная масса снега γ = m/b = 350 кг/м. По вышеприведенным формулам имеем следующие выражения:

= 2,2 м/с. м/с; м/с.

, .

.

откуда находим , где

(4)

Разделив обе части равенства (6) на dt и учитывая, что

.

,

Для определения величины силы удара F о нижнюю кровлю воспользуемся теоремой об изменении количества движения точки при ударе. При этом упавшее количество снега заменим полосой распределенной нагрузки с погонной массой γ. Запишем теорему в дифференциальной форме: ,

(5)

где γ – погонная масса снега (распределенная нагрузка по площадке длиной b, куда падает снег (рис. 4); v1, v2 – векторы скоростей элементарного участка снежной полосы до и после удара, dS – элементарный импульс силы удара F, направленный по нормали к нижней

Рис. 4. Схема крыши с перепадом высот

м.

,

получим .

(8)

С учетом формул (2) и (4), окончательно получим

(9)

Н =1,538 т. Коэффициент динамичности k, равный отношению силы удара к весу упавшей снежной полосы: .

или .

(10)

Пример. Рассмотрим движение снежной полосы шириной 1 м по верхней кровле при следующих данных: p =100 кг/м2, l =3,5 м, h = 2 м, f = 0,015, α = β = 9°, g = 9,81 м/с2. Масса снега m с площади 1•l равна m =1•l•p =350 кг. Пусть b =1 м – длина

Рис. 5. Определение модуля вектора

Таким образом, выполненный приближенный анализ показывает, что динамическая нагрузка от удара существенно превышает статическую снеговую нагрузку, и это необходимо учитывать при проектировании крыш с перепадом высот. Вывод: при экспертной оценке аварий крыш с перепадом высот, связанных со сползанием и падением снежной массы, а также при проектировании таких крыш, наряду со статическим воздействием необходимо учитывать также и динамическое воздействие снеговой нагрузки. Литература 1. СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

2. Катюшин В.В. Здания с каркасами из рам переменного сечения. «Издательство «Стройиздат». – М. 2005. – 656 с.

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

223

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Пробелы в правовых нормах о промышленной безопасности УДК: 342.98 Виктор ГОРЮНОВ, директор ООО «ТЕХДИЭКС» Алексей БЕГУНОВ, главный инженер ООО «ТЕХДИЭКС» Александр ШЛЯХТИН, ведущий инженер ООО «ТЕХДИЭКС» Сергей ОРЛОВ, главный специалист ООО «ТЕХДИЭКС» Михаил СУШИН, главный специалист ООО «ТЕХДИЭКС»

В статье рассмотрена такая проблема применения правовых норм, как пробел в праве. Раскрыта правовая природа данного правового явления, а также представлены способы их устранения. На примерах продемонстрированы имеющиеся пробелы в правовых нормах о промышленной безопасности, с которыми могут столкнуться эксперты, а также пути их преодоления. Ключевые слова: деятельность эксперта в области промышленной безопасности, правовые нормы о промышленной безопасности, пробелы в праве.

В

предыдущей статье, посвященной вопросу о коллизиях в праве в требованиях промышленной безопасности, были рассмотрены некоторые коллизионные ситуации, ставящие под сомнение правильность применения тех или иных требований Федеральных норм и правил. В рамках настоящей статьи рассмотрим такое явление, как пробел в праве, и пути его устранения на основании конкретных проблем толкования норм, с которыми столкнулись эксперты ООО «ТЕХДИЭКС». Пункт 7 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденных приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538 (далее – ФНП № 538), устанавливает следующее: «Здания и сооружения на опасном производственном объекте, предназначенные для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий, подлежат экспертизе, в том числе по истечении сроков безопасной эксплу-

224

атации, установленных заключениями экспертизы». Экспертиза зданий и сооружений на опасном производственном объекте, предназначенном для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий, проводится при наличии соответствующих требований промышленной безопасности к таким зданиям и сооружениям. Подпункт 8 п. 26 ФНП № 538 устанавливает в качестве требования к оформлению заключения экспертизы промышленной безопасности содержание в тексте экспертизы результатов проведенной экспертизы со ссылками на положения нормативных актов в области промышленной безопасности, согласно которым проводилась оценка соответствия объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности. Таким образом, законодатель устанавливает требование о проведении экспертизы зданий и сооружений на опасном производственном объекте со ссылкой на положения нормативных актов в об-

ласти промышленной безопасности, на соответствие которым экспертиза должна быть проведена. Однако правовой акт, регламентирующий требования к объекту экспертизы, а именно – Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб ПБ 03-445-02 – утратил силу (приказом Ростехнадзора от 1 июля 2014 года № 287), а новые правила так и не были приняты. В связи с этим возникает следующая сложность – ввиду невозможности использовать нормы утративших силу ПБ 03-445-02, а также ввиду отсутствия заменяющего его нормативного правового акта провести экспертизу безопасности зданий и сооружений на опасном производственном объекте в соответствии с нормами права не представляется возможным. Данная ситуация не в полной мере подпадает под определение юридической коллизии, скорее, речь идет о близкой категории коллизионных норм права пробелу в праве, то есть об отсутствии в праве нормы, при помощи которой должно осуществляться правовое регулирование. Пробел в праве является своего рода «пропуском» в правовом пространстве, и его природа и причины возникновения схожи с причинами возникновения коллизионных норм: они могут быть как

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

объективными, когда «консервативные» нормы права «не успевают» за динамикой изменений реалий жизни общества, так и субъективными, в случаях, когда законодатель по каким-либо причинам дал неверную оценку существующим общественным отношениям и в силу этого что-то недосмотрел, упустил, неточно выразился, создал противоречие между нормами и т.д. Так же, как в случае с коллизионными нормами, наиболее адекватным и полным способом устранения пробела в праве является систематизация правовых актов и продуманное правотворчество. Лишь в этом случае можно говорить о гарантированном устранении пробела в праве, однако пока пробел в праве не ликвидирован правотворческим органом, возникает необходимость временного его преодоления в процессе правоприменительной деятельности, коей и является экспертиза промышленной безопасности. В арсенале средств юридической техники существует несколько способов преодоления пробелов в праве. Аналогия закона – применение нормы права правового акта, регулирующего сходные отношения. Иными словами, необходимо осуществить своеобразный «перенос применяемой нормы в область иных правоотношений». Субсидиарное применение права – это способ преодоления пробела, при котором правоприменительное решение принимается на основе нормы из другой отрасли права. Аналогия права – это способ преодоления пробела, при котором правоприменительное решение принимается на основе общего смысла и духа законодательства. Подобный способ преодоления пробелов в праве является менее точным и требует соблюдения определенных условий, так как в ряде случаев применение аналогии права запрещено законом. Вернемся к изучению обозначенной выше проблемы отсутствия нормы, которая применялась бы взамен утративших силу ПБ 03-445-02. В соответствии с ч. 1 ст. 3 Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116ФЗ «О промышленной безопасности производственных объектов», требования промышленной безопасности – условия, запреты, ограничения и другие обязательные требования, содержащиеся в настоящем Федеральном законе, других федеральных законах, принимаемых в соответствии с ними нормативных правовых актах Президента Российской Федерации, нормативных пра-

вовых актах Правительства Российской Федерации, а также федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности. Представляется, что в рамках обозначенной выше проблемы отсутствия норм права, устанавливающих правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб, надлежащим способом устранения имеющегося пробела будет субсидиарное применение права, а именно – использование норм, установленных РД 03-61003 «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб», который в настоящее время является действующим, но не имеет статуса Федеральных норм и правил в области промышленной безо­ пасности и не является ни Федеральным законом, ни нормативным правовым актом Президента Российской Федерации, ни нормативным правовым актом Правительства Российской Федерации. Отсутствующую норму по эксплуатации промышленных труб мы восполняем существующей нормой из смежной отрасли, а именно – нормой по обследованию промышленных труб. Таким образом, в рамках настоящей и предыдущей статей были рассмотрены некоторые коллизионные моменты реализации правовых норм в требованиях промышленной безопасности. Безусловно, обозначенные способы разрешения коллизий, пробелов в праве – это лишь временная мера, направленная на разрешение конкретной ситуации. Она не искореняет проблемы законодательства в области промышленной безопасТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ности, однако акцентирование внимания на этой проблеме проливает свет на необходимость реформ и систематизации правовых норм. Литература 1. Приказ Ростехнадзора от 1 июля 2014 года № 287 «О признании не подлежащими применению отдельных актов Федерального горного и промышленного надзора России» (зарегистрировано в Мин­ юсте России 29 июля 2014 года № 33341).

URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/ online.cgi?req=doc;base=LAW;n=166674 (дата обращения 1.10.2015).

2. Приказ Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538 (ред. от 3 июля 2015 года) «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (зарегистрировано в Минюсте России 26 декабря 2013 года № 30855). URL:http:// base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi? req=doc;base=LAW;n=184192;dst=0;ts=5 DC0D44BF10C836E93A5D6B3E40A981A; rnd=0.05571736255660653 (дата обращения 1.09.2015).

3. Лазарев В.В. Пробелы в праве и пути их устранения. – М., 1974.

4. Акимов В.И. Понятие пробела в праве // Правоведение. – 1969.

5. Алиэскеров М. Процессуальная аналогия в гражданском судопроизводстве // Рос. юстиция. – 2002. – № 3. – С. 18.

6. Уранский Ф.Р. Пробелы в праве и способы их восполнения в правоприменительной деятельности: автореф. дисс. … канд. юрид.: 12.00.01 / Ф.Р. Уранский; МГУ. – М., 2005.

225

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертное обследование драг и земснарядов Обзор методических указаний по экспертному обследованию драг и земснарядов УДК: 622.271.5 Денис ЮЩУК, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва) Максим АЛЕКСЕЕВ, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва) Владимир ЕФИМОВ, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва)

В статье приведен краткий обзор методики по проведению экспертизы промышленной безопасности драг и земснарядов. Приведен порядок обследования и метод оценки остаточного ресурса. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, драга, земснаряд, методика обследования, остаточный ресурс.

Н

а территории Российской Федерации на полигонах по добыче полезных ископаемых эксплуатируется значительное количество драг и земснарядов. В Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» (утверждены приказом Ростехнадзора от 11 декабря 2013 года № 599) требования к драгам и земснарядам устанавливают пп.632–644 (12 пунктов). В предыдущих «ЕПБ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом» техническому состоянию драг было уделено 32 пункта, а также рекомендации по составлению плана ликвидации аварий. Поэтому «Временные методические указания по проведению экспертного обследования (экспертизы промышленной безопасности) драг и земснарядов», разработанные специалистами ЗАО «СМНП «Центроналадка», и согласованные с Госгортехнадзором письмом за №08-УГР/334 от 27 мая 2003 года, имеют большое значения для обеспечения безопасности при эксплуатации драг и замснарядов. В методике рассмотрены этапы работ по обследованию, технология обследования, приведены критерии оценки состояния элементов драг и земснарядов, приведены рекомендации по составлению Заключения эксперти-

226

зы промышленной безопасности, методика оценки остаточного ресурса драг и земснарядов. При разработке Методических указаний использован опыт специалистов ЗАО «Центроналадка» по проведению пусконаладочных работ, работ по ревизии и испытаниям, экспертизе технических устройств на ОПО. В связи со значительными изменениями в законодательной базе, «Методические указания» приведены в соответствие с требованиями законодательства по состоянию на 2015 год. Методика определяет состав технической документации, наличие которой необходимо для начала проведения экспертизы. На основании изучения документации составляется карта экспертного обследования. При проведении обследования учитывается наличие в составе экспертной группы специалистов в области неразрушающего контроля, поэтому приводятся рекомендуемые методы обследования всех конструкций и узлов объекта экспертизы. Основной структурной единицей драги или земснаряда является понтон, особое внимание в методике уделяется обследованию именно этой конструкции. В приложениях можно найти примеры оформления данных обследования для последующей обработки (схема понтона, развертки отсеков, таблица замеров).

При визуальном осмотре понтонов следует уделять внимание участкам резкого изменения сечений, местам, подвергшимся повреждениям или ударам во время эксплуатации, местам, где при работе возникают значительные напряжения, коррозия или износ (например, элементы рамного прореза), места возможного скопления влаги. Особенно тщательно нужно осматривать отсеки, расположенные в носовой части понтона. При оценке возможности продления срока эксплуатации понтона следует учитывать наличие местных механических повреждений элементов конструкции, остаточные деформации узлов металлоконструкции, коррозийные повреждения металла, дефекты, явившиеся следствием нарушения технологического процесса при ремонте металлоконструкции. Следующим ответственным элементом конструкции является суперструктура драги. При внешнем осмотре особое внимание следует уделять местам возможного появления повреждений – участкам резкого изменения сечений, местам, подвергшимся повреждениям во время монтажа и эксплуатации, местам, где при эксплуатации возникают значительные напряжения (передняя и задняя мачты, особенно узлы их связи с главной фермой), местам возможного скопления влаги. В местах металлических конструкций и сварных швов, где обнаружены признаки наличия трещин (а также для определения фактических границ распространения выявленной трещины), необходимо проводить дефектоскопию с использованием приборов неразрушающего контроля. При обследовании свайного устройства необходимо учитывать, что в процессе эксплуатации при низких температурах окружающей среды нередки случаи хрупкого излома свай вследствие неудовлетворительной ударной вязкости металла и наличия остаточных напряжений от электросварки.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

В обследование черпающего устройства нужно включить проверку всех составных частей: черпаковой рамы с подчерпаковыми роликами, верхнего и нижнего барабана, черпаковой цепи и т.д. При обследовании необходимо учитывать требования, предъявляемые к конструкции черпаковой рамы при изготовлении. Особое внимание необходимо уделять состоянию плотности посадки полувтулок и пальцев в черпаке и надежности их крепления к корпусу Объем работ и метод проведения обследования рамы отвалообразователя зависят от количества стакеров на драге (от одного до трех) и от конструкции рамы. При обследовании рамы стакера, выполненной в виде пространственных ферм и вантовой конструкции, необходимо проверить наличие остаточных деформаций и состояние сварных и болтовых соединений, несущих поясов, постамента стакера, опорного кронштейна и распорных стоек. При обследовании рамы стакера, выполненной в виде секционной трубы, необходимо проверить наличие остаточных деформаций и состояние соединений секций, обшивки, рам крепления подвеса и растяжек стакера, постамента и опорного кронштейна. В ходе обследования рамы стакера особое внимание необходимо уделять состоянию конструкции подвеса стакера к задней мачте и растяжек, испытывающих в ходе эксплуатации драги повышенную вибрационную нагрузку. Методы и объемы обследования основных органов земснаряда практически не отличаются от драг. При обследовании рабочего органа земснаряда необходимо проверить состояние основных узлов металлоконструкции: рыхлитель, всасывающий трубопровод, гибкое соединение с трубопроводом землесоса, шарнирное соединение с понтоном и подвесное устройство. При обследовании пульповода необходимо проверить состояние шарнирных соединений, понтонов плавучего участка, ходового трапа и кронштейнов для укладки силового кабеля. Обследование пульповода и его понтонов проводится с наружной стороны с использованием средств толщинометрии. Канато-блочные систем и канатоведущие шкивы рекомендуется обследовать параллельно с обследованием металлоконструкций. Состояние канатов оценивается по наличию браковочных признаков, указанных в инструкции завода-изготовителя драги, либо в соответствии со стандартом ИСО 4309 или ФНП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на

которых используются подъемные сооружения». При обследовании состояния блоков и шкивов необходимо проверить: износ ручья с помощью шаблона или штангенглубиномера, наличие сколов реборд внешним осмотром, вращение блока (проскальзывание каната относительно блока при подъеме– опускании подвеса не допускается), состояние устройства, исключающего выход каната из ручья блока. Обследование механической части основного и вспомогательного оборудования драг и земснарядов – комплекс работ по определению реального состояния их несущих элементов при длительных воздействиях постоянных и временных нагрузок и окружающей среды. В ходе обследования необходимо проверить состояние механического и электрического оборудования однобарабанных и многобарабанных (папильонажных) лебедок. Обследование состояния механической части главного привода драг включает проведение вибрационного контроля и проведение диагностики состояния основных элементов в соответствии с технологией обследования лебедок. В методике приведены нормы браковки и критерии оценки предельных состояний основного и вспомогательного оборудования. Методикой также установлен порядок проведения обследования электрооборудования: ознакомление с принципиальной и монтажной схемами электроснабжения, проверка соответствия установленного оборудования, аппара-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

туры и схем управления проектной документации; анализ и предварительная оценка состояния оборудования по результатам плановых ревизий за последние 3 года, анализ отчетных документов плановых замеров сопротивления изоляции и сопротивления защитного заземления, проверка состояния распределительных устройств напряжением до и свыше 1000В, электропривода, аппаратов управления, защиты, контроля и сигнализации. Также методика предлагает способ оценки остаточного ресурса драги (земснаряда). Метод основан на оценке остаточного ресурса понтона и суперструктуры в зависимости от состояния сварных швов и коррозионного износа элементов. На основании анализа данных по толщинометрии понтона проводится выборка результатов измерений в металле, не подвергавшемся ремонту и замене. Вычисляются средние арифметические значения толщины листов элементов конструкции. Под элементом подра­ зумевается отсек понтона. Толщины вычисляются по отдельности для днища, бортов, прореза и кормы. Рассчитывается среднее уменьшение толщины обшивки по понтону и усредненный остаточный ресурс. В приложения включены рекомендуемые формы протоколов обследования узлов и элементов драги. Представлена примерная карта обследования. Данные формы рекомендуется применять при оформлении заключений экспертизы промышленной безопасности.

227

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Необходимость модернизации УДК: 622.673.1 Денис ЮЩУК, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва) Максим АЛЕКСЕЕВ, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва) Владимир ЕФИМОВ, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва)

В статье обосновывается необходимость модернизации шахтных подъемных установок, выпущенных в 80-е годы прошлого века. Ключевые слова: шахтные подъемные установки, недостаток запчастей, горно-шахтное оборудование, неисправности, модернизация.

Н

а многих предприятиях, занимающихся добычей полезных ископаемых, строительством подземных сооружений и обслуживающих подземные сооружения, находятся в эксплуатации шахтные подъемные машины производства Донецкого и Новокраматорского машиностроительных заводов. Машины были выпущены и введены в эксплуатацию в 80-е годы прошлого века. Большая часть этих машин оснащена электроприводом переменного тока с асинхронным двигателем с фазным ротором. Регулировка скорости и момента осуществляется путем изменения сопротивления в цепи ротора при помощи жидкостного реостата либо переключением схемы ящиков роторных сопротивлений. Защита от превышения скорости реализовалась путевым программным аппаратом АЗК-1 или ШПА-3 и ограничителем скорости ОСП-1 либо ЭОС-3. Многие машины до сих пор оснащены механическими указателями глубины и ограничителями скорости с ретардирующими дисками. В качестве аппаратуры шахтной сигнализации и связи устанавливалась аппаратура типа ШСС-1. Использование жидкостного реостата требует наличия насосной станции для циркуляции и охлаждения электролита, что влечет за собой повышенное количество трущихся и изнашиваемых частей, а также дополнительного расхода электроэнергии для работы насосов. Ящики роторных сопротивлений испытывают сильный нагрев при работе (особенно в летнее время), что отрицательно сказывается на условиях труда машини-

228

ста (часто станция роторных сопротивлений находится в машинном отделении), и имеют место случаи распайки связей между сопротивлениями. Путевые программные выключатели в программном аппарате ШПА-3 выполнены на основе фотоэлементов. Электрическая схема выключателя выполнена в виде заменяемого блока с отсутствием доступа к элементам схемы. При выходе из строя какого-либо элемента схемы требуется полная замена блока, однако за время эксплуатации на большинстве предприятий исчерпан запас резерва, а невозможность их ремонта приводит к снижению надежности и безопасности эксплуатации всей системы управления шахтной подъемной машины. В АЗК-1 установлены электромеханические переключатели, но и они со временем теряют надежность, и усложняется возможность их точной настройки. В электрических ограничителях скорости ОСП-1 и ЭОС-3 схемы блоков сравнения и контроля скорости и блоков ограничения скорости содержат большое количество конденсаторов, которые со временем теряют свои свойства и требую замены, а также микросхемы, не отличающиеся надежностью. Конструкции ОСП-1 и ЭОС-3 предусматривают наличие резервных блоков для замены рабочих на период ремонта, однако производство новых блоков заводским способом прекращено, что привело к отсутствию резерва и снижению надежности работы ограничителей. Несмотря на то, что аппаратура сигнализации и связи ШСС-1 полностью соответствует требованиям правил безопас-

ности, предъявляемых к стволовой сигнализации, она имеет ряд серьезных недостатков (низкая надежность всей системы и внутренних блоков, морально устаревшая элементная база и конструкция). Аппаратура ШСС-1 имеет модульную конструкцию, модули закрытого исполнения – схема залита эпоксидной смолой. Ремонт модулей невозможен, запас резервных блоков на предприятиях исчерпан. Таким образом, на сегодняшний день исчерпаны резервы запасных частей для оперативного ремонта составных частей аппаратуры управления и сигнализации, что снижает надежность и безопасность эксплуатации ШПМ. Дальнейшая эксплуатация подъемных машин при использовании вышеописанной аппаратуры управления приведет к росту эксплуатационных расходов и повышению вероятности создания аварийной ситуации. В связи с экономической и политической ситуацией отсутствует возможность заказа новых запасных частей – производство располагается в г. Конотоп, завод «Красный Металлист», Восточная Украина. Данный завод не работает уже несколько лет, распродавая некондиционные запасы со складов. В настоящее время на рынке есть предложения, в том числе от отечественных производителей, схем систем управления и комплексной защиты шахтных подъемных установок. Данные схемы выполнены на основе микроэлектронных компонентов с высокой степенью надежности. Различные типы датчиков позволяют контролировать множество параметров работы ШПМ и мгновенно обрабатывать их при помощи микроконтроллеров. Кроме того, управление асинхронным двигателем может осуществляться при помощи частотного преобразователя, что снижает энергозатраты и увеличивает надежность и плавность работы подъемной машины. Современные системы предусматривают экономию электроэнергии, наличие всех защит и блокировок, предусмотренных ПБ, высокую надежность работы и минимальные трудозатраты при эксплуатации. Однако на сегодняшний день большинство предприятий, в силу сложившейся экономической ситуации, не способны выделять средства на модернизацию и техническое перевооружение производства. Таким образом, большую ответственность несут специализированные монтажно-наладочные предприятия, проводящие предусмотренную правилами безопасности ежегодную ревизию, наладку и испытания шахтных подъемных установок.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Монтаж и наладка горношахтного оборудования Выбор специализированной организации по монтажу и наладке горно-шахтного оборудования УДК: 622.012.2 Максим АЛЕКСЕЕВ, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва) Денис ЮЩУК, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва) Владимир ЕФИМОВ, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва)

В статье рассматриваются критерии выбора специализированной организации для обслуживания горно-шахтного оборудования. Ключевые слова: ревизия и наладка, монтаж, специализированная организация по монтажу и наладке, горно-шахтное оборудование, выбор организации.

В

соответствии с Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых», Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах» и ПБ 03-428-02 «Правила безопасности при строительстве подземных сооружений», шахтная подъемная установка предполагает проведение ежегодной ревизии и наладки специализированной организацией. Также за специализированными организациями закреплены работы по ревизии и наладке вентиляторных установок главного проветривания, стационарных конвейерных линий. В действующей законодательной базе отсутствует определение «специализированной организации» применительно к горно-шахтному оборудованию. В «Перечне предприятий, надзор за которыми осуществляют органы Федерального горного и промышленного надзора России» (указ № 234 от 18 февраля 1993 года) есть упоминание о таких организациях. Далее в РД 05-52-94 и «Законе о лицензировании отдельных видов деятельности» (от 8 августа 2001 года № 128-ФЗ) предлагалось лицензирование деятельности специализированных организаций по мон-

тажу и наладке горно-шахтного оборудования в угольной отрасли. Однако нигде не было разъяснений, что такое «специализированная организация по монтажу и наладке горно-шахтного оборудования». Если обобщить все содержащиеся в словарях определения специализированных организаций, то можно дать следующее определение: «специализированная организация – это организация, располагающая условиями выполнения одной или нескольких специализированных работ и подготовленным для их проведения персоналом с опытом работы в конкретной области». Кроме того, организация должна располагать техническими средствами (испытательным оборудованием, средствами измерений), необходимыми для качественного проведения этих работ. Квалификацию организации подтверждает аттестованная в установленном порядке система качества. Для специализированной организации в области монтажа и наладки горношахтного оборудования справедливы следующие утверждения. Во-первых, коды ОКВЭД находящиеся в учредительных документах, должны включать следующие пункты: 29.22.9 – предоставление услуг по монтажу, наладке и техническому обслуживанию подъемно-транспортного оборудования; 29.23.9 –предоставление услуг по ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

монтажу, наладке и техническому обслуживанию вентиляторных установок; 29.56.9 – предоставление услуг по монтажу, наладке и техническому обслуживанию прочих машин специального назначения; 45.34. – монтаж инженерного оборудования. Также рекомендовано наличие п. 74.30 – экспертиза. Эти данные можно найти в выписке из ЕГРЮЛ (Единого государственного реестра юридических лиц). Получить данные можно как в самой организации, так и путем обращения в налоговую инспекцию по месту постановки организации на учет. Второй критерий – наличие у персонала аттестаций по ПБ в соответствующей области и электробезопасности (группа IV, V, в/в). Наладочный персонал должен иметь высшее техническое образование (желательно по профилю специализации предприятия). У руководителей бригад стаж работы по специальности должен составлять не менее 10 лет. Желательно наличие у работников аттестации по различным видам неразрушающего контроля (в первую очередь вибродиагностическое обследование и ультразвуковая дефектоскопия). Третьим критерием является техническое оснащение организации. Лаборатория неразрушающего контроля (ЛНК) должна быть аттестована в установленном порядке и укомплектована контрольно-измерительными приборами, необходимыми для проведения диагностики, испытательным оборудованием, методической и нормативно-технической документацией. При выборе организации рекомендуется запросить ее краткий референслист – не менее 90% выполненных работ должно соответствовать профилю наладочной организации. Кроме того, дополнительным преимуществом специализированной наладочной организации будет наличие сер-

229

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы тификата соответствия системы менеджмента качества требованиям ГОСТ ISO 9001-2011 применительно к монтажу, ревизии, наладке и испытаниям технологического оборудования ОПО. Если наладочная организация оказывает услуги по экспертизе промышленной безопасности технических устройств, то соответственно необходимо наличие аттестованных экспертов и лицензии на этот вид деятельности. При этом дополнительным преимуществом будет членство в саморегулируемой организации (СРО), которая несет ответственность за качество работы участников. К сожалению, на сегодняшний день в СРО объединились в основном организации, проводящие экспертизу промышленной безопасности, существуют специализированные лифтовые СРО. Саморегулируемой организации, объединяющей монтажно-наладочные предприятия, специализирующиеся на обслуживании горно-шахтного оборудования (ГШО), нет. Экспертизой ГШО должны заниматься именно организации, специализирующиеся на ревизии и наладке такого оборудования. Только тогда это будет обследованием, преду­ сматривающим не только определение соответствия оборудования требованиям ПБ, но и объективную оценку его технического состояния и выводы о возможности дальнейшей безопасной эксплуатации. Специализированная организация по монтажу и наладке горно-шахтного оборудования должна иметь: 1. В учредительных документах –данные о специализации в области монтажа, наладки, ремонта и технического обслуживания технологического и инженерного оборудования.

2. Квалифицированный персонал с опытом работы и аттестованный в соответствующем порядке.

3. Техническое оснащение, позволяющее производить монтаж, наладку и испытания различных видов оборудования.

4. Наличие в референс-листе не менее 90% профильных работ.

5. Сертификат соответствия требованиям ГОСТ ISO 9001-2011.

6. Желательно наличие лицензии Рос­ технадзора на проведение экспертизы промышленной безопасности горношахтного оборудования и свидетельство о членстве в саморегулируемой организации (СРО). Вышеприведенные критерии позволят осуществить грамотный выбор организации для обслуживания вашего оборудования.

230

Заметки наладчика шахтных подъемных установок УДК: 622.673.1-8 Максим АЛЕКСЕЕВ, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва) Денис ЮЩУК, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва) Владимир ЕФИМОВ, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва)

В статье приведен обзор основных ошибок при обслуживании шахтных подъемных машин эксплуатирующими организациями. Ключевые слова: ревизия и наладка, шахтные подъемные установки, специализированная организация по монтажу и наладке, горно-шахтное оборудование, неисправности.

В

соответствии с нормативными актами в области промышленной безопасности шахтная подъемная установка (ШПУ) предполагает проведение ежегодной ревизии и наладки специализированной организацией. ФНП «ПБ при ведении горных работ» допускают возможность проведения годовой наладки силами эксплуатирующей организации. При этом необходимо учитывать последствия, к которым это может привести. Шахтная подъемная машина является сложным техническим устройством, и для качественного обслуживания требуются обширные знания в различных областях механики и электродинамики. Порядок проведения наладки установлен в «Руководстве по ревизии, наладке и испытаниям шахтных подъемных установок». Данное руководство было разработано на основании инструкции, утвержденной Министерством угольной промышленности СССР в 1968 году. В настоящий момент вышло 4-е издание (Пермь, Изд-во ПНИПУ, 2014 г.), согласованное с Ростехнадзором РФ. В этом документе приведены параметры настройки и критерии предель-

ных состояний узлов и деталей шахтной подъемной машины, приводится порядок и технология осмотра и наладки всех узлов ШПУ. ЗАО СМНП «Центроналадка» является специализированной организацией по монтажу, наладке и испытаниям шахтных подъемных машин и многие годы занимается проведением ежегодной ревизии и наладки подъемных установок. Несмотря на подробное изложение этапов по проведению осмотра и наладки узлов и комплектующих ШПУ, специалисты ЗАО СМНП «Центроналадка» сталкиваются с одними и теми же проблемами. Кроме ежегодной наладки, в соответствии с Правилами безопасности, необходимо проведение осмотра и испытаний через 6 месяцев после годовой ревизии (полугодовая наладка). Осмотр производится силами эксплуатирующей организации. В последнее время в эксплуатирующих организациях наблюдается дефицит квалифицированных электриков и механиков, которые обслуживают шахтные подъемные машины. Многие предприятия прибегают к экономии и сокращают должность электромеханика подъема. Регламентные работы в течение го-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

да производятся не в полном объеме, и вследствие этого наладочным бригадам ЗАО СМНП «Центроналадка» ежегодно приходится сталкиваться с практически неработоспособной подъемной машиной. В настоящей статье приведены основные ошибки и недочеты в работе сотрудников эксплуатирующих организаций.

1. Коренная часть подъемной установки. Регулярная проверка затяжки всех анкерных болтов крепления к раме позволяет избежать инцидентов (зафиксирован случай разрыва рамы редуктора). Ослабление болтовых креплений тормозных цилиндров и оснований тормозных балок также может привести к аварии. Обтяжку болтовых соединений барабана необходимо проверять регулярно. Нередки случаи ослабления крепежных болтов лобовин. Зачастую на болтах отсутствовали гайки.

2. Механизм перестановки. Из-за длительного срока эксплуатации выходят из строя уплотнения внутри механизма, при наличии гидравлической системы тормоза образуется значительная течь масла. Если изношен трехходовой кран, то течь появляется не только в момент перестановки, но и во время растормаживания машины. Силами инерции масло разбрызгивается на обод и с обода попадает на тормозные колодки. Если регулярно не обезжиривать лобовину и тормозной обод, то колодки придется менять. Замена уплотнений в условиях эксплуатации невозможна, но можно врезать шаровой кран между трехходовым краном и механизмом. Перед началом перестановки кран открывают, после проведения необходимых действий кран закрывают и обезжиривают лобовину и обод.

3. Смазка подшипников. Несмотря на то, что регламентный срок замены смазки в большинстве узлов составляет не менее 1 года, учитывая качество смазочных материалов, рекомендуется проверять количество смазки в подшипниковых узлах в интервалах между ревизиями и осмотрами. При наличии следов вытекания смазки через уплотнения, необходимо вскрыть подшипник, и, при необходимости, добавить смазку.

4. Маслонасосная станция. Необходимо иметь комплект уплотняющих прокладок для фильтров и клапанов. Если есть течи в соединениях маслостанции, то полностью избавиться от них нельзя, но возможно их уменьшение. Также необходимо следить за уровнем масла в баке.

5. Устройство предохранительного торможения (УПТВ). Две пружины (разносторонней навивки), которые способствуют опусканию поршня при торможении, часто выходят из строя. При этом они могут заклинить поршень в нижнем положении, что приведет к невозможности растормаживания машины. Отсутствие пружин в устройстве может привести к тому, что тормоз не наложится в нужный момент, и, как следствие, возникнет аварийная ситуация. Обязательно иметь резервный комплект пружин в здании подъема.

6. Регулятор давления (РДУГ – при гидравлическом управлении тормозами, РДУ-1– пневматика). Известны случаи, когда при недостаточном давлении в механизме перестановки механики подъема увеличивали давление путем изменения воздушного зазора управляющего клапана, после чего поступали жалобы на неуверенную работу тормоза. Категорически ЗАПРЕЩЕНО изменять настройки, произведенные наладочной бригадой. Это влечет за собой изменение рабочего диапазона тормозной рукоятки и, как следствие, ошибки машиниста при работе, что может привести к аварии. Также не рекомендуется при неуверенной работе регулятора заменять головную часть с электромагнитом. Это влечет за собой перенастройку всей системы управления тормозом. Данную работу лучше поручить наладочной бригаде. При наличии пневматической схемы управления тормозом обязательно следить за поступлением масла из маслораспылителя в систему. В противном случае возможно заклинивание поршня в регуляторе давления.

7. Электрическая часть. Электрическая часть подъемных машин содержит множество контактов, каждый из которых тем или иным образом влияет на безо­ пасность и работоспособность подъемной установки. Возникали случаи, когда при неполадках в работе электрослесари при помощи временных перемычек исключают целые цепочки контактов, непосредственно отвечающих за безопасность ШПУ. Данные действия редко фиксируются в «Журналах приемапередачи смен», и при проведении очередной наладки наладочная бригада тратит значительное количество времени на приведения электрической схемы в исходное состояние. Имели место случаи полного исключения защитной цепи предохранительного тормоза. Такая ситуация – нарушение правил безопасности, в которых установлены все виды защиты и блокировки, котоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

рыми должна быть оснащена каждая шахтная подъемная машина. Действия по исключению цепей защит возможны только в случае необходимости завершить цикл подъема, после чего неисправность должна быть устранена до начала следующего цикла работы. Чтобы исключить инциденты с исчезновением напряжения в цепях управления подъемной машиной, необходимо регулярно производить очистку контактов реле и блок-контактов всех контакторов. Это позволит избежать внезапного наложения предохранительного тормоза. При очистке контактов лучше пользоваться специализированными средствами либо наждачной бумагой с нулевой зернистостью. Спирт, в зависимости от качества, может оставить пленку, не проводящую электрический ток, что приведет к длительному поиску отсутствующего контакта. Также есть особенности у обслуживания силовых контактов контактора динамического торможения. Дело в том, что при разрыве цепи динамического торможения в контактах возникает дуга, приводящая к повреждению контактной поверхности контактов. Это можно предотвратить, собрав несложную схему, включающую в себя пускатель, реле и диод, которая будет гасить электрическую дугу. При отсутствии этой схемы необходимо еженедельно очищать силовые контакты контактора. Часто загрязненность контактов является основной причиной пропадания тока электродинамического торможения. При нагреве подъемного электродвигателя выше допустимой нормы необходимо проверить состояние роторных сопротивлений. При помощи дистанционного термометра либо вручную (после остановки на обесточенной машине и ни в коем случае не касаясь ящиков), определить наиболее горячий ящик сопротивлений и подвергнуть его тщательному осмотру. Часто происходит распаивание связей между сопротивлениями в ящике, что ведет к неравномерности распределения токов по фазам ротора. Возникает необходимость замены ящика. Стоит учитывать, что в специализированных организациях работают профессионалы узкой специализации, с большим опытом обслуживания шахтных подъемных машин. Это позволяет поддерживать работоспособность машин (большинство с истекшим нормативным сроком эксплуатации) и обеспечивать безопасность людей при проведении горных работ.

231

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Метод оценки остаточного ресурса шахтной подъемной установки УДК: 622.673.1 Максим АЛЕКСЕЕВ, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва) Денис ЮЩУК, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва) Владимир ЕФИМОВ, инженер по наладке ГШО, эксперт ЗАО СМНП «Центроналадка» (г. Москва)

Обзор методики определения остаточного ресурса шахтных подъемных установок с истекшим нормативным сроком эксплуатации. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, шахтная подъемная установка, остаточный ресурс, методика.

В

настоящий момент на предприятиях существует необходимость определения срока, по истечении которого оборудование не должно эксплуатироваться по причине выхода из строя (то есть разрушения основных узлов). Данный промежуток времени от окончания нормативного срока службы до наступления предельного состояния определяется остаточным ресурсом. Для определения остаточного ресурса были выпущены методические указания РД 09-102-95, в которых рассматривались общие способы составления методик по расчету остаточного ресурса и рекомендации по сбору данных для оценки ресурса. Однако данные методические указания уже отменены, и требование определения остаточного ресурса содержится в п.28 ФНиП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Согласно ГОСТ 27.002-89, остаточный ресурс – это суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние. Данная статья содержит обзор «Временных методических указаний по определению остаточного срока эксплуатации шахтных подъемных установок», разработанных ЗАО «СМНП «Центроналадка» и согласованных с Ростехнадзором письмом №13-07/1650 от 10 июля 2007 года. Эта методика оценки остаточного ресурса успешно применяется при прове-

232

дении экспертных обследований шахтных подъемных установок на различных объектах. Шахтная подъемная установка состоит из подъемного оборудования и горнотехнических сооружений и представляет собой комплекс механизмов, узлов и сооружений, для каждого из которых существуют свои критерии оценки предельного состояния. Поэтому в расчете остаточного ресурса необходимо рассматривать совокупность значений сроков остаточного ресурса с учетом значимости данных узлов в работе всей подъемной установки в целом. Назначенный ресурс (рассчитанный при проектировании) можно трактовать как текущую величину, которая может уточняться при эксплуатации по мере получения информации фактической нагруженности подъемной установки, учитывающей фактическую наработку (в рабочих циклах), фактическую концевую нагрузку и разность натяжения канатов. Порядок продления срока эксплуатации ШПУ основан в том числе на определении срока эксплуатации, приведенного к эксплуатационным условиям, учитывающим фактическую интенсивность эксплуатации во времени. Это связано с тем, что в связи с экономической ситуацией многие ШПУ простаивали в течение нескольких лет и эксплуатировались с нагрузкой, значительно ниже проектной (до 10%). Следова-

тельно, итоговая наработка таких машин в годах может превышать нормативный срок эксплуатации, тогда как в циклах наработка значительно ниже нормативной. Основной вопрос при расчете остаточного ресурса состоит в пересмотре сроков службы на основе анализа состояния оборудования, дополнительных поверочных расчетов и оценки остаточного ресурса с учетом современных требований по безо­пасности. В связи с этим возникает необходимость исследований, связанных с изучением условий образования предельных состояний по критериям прочности, ресурса и надежности на разных стадиях эксплуатации. В соответствии с п. 2.1.6 РД 03-422-01 оценка состояния ШПУ проводится по результатам технического обследования элементов: ШПМ, шахтного копра, крепи и армировки ствола, подъемных сосудов, противовесов, подвесных (прицепных) устройств, канатов в целях определения возможности дальнейшей безопасной и безаварийной эксплуатации. В методике были выделены узлы, конструкции и детали ШПУ, влияющие на безопасность ее работы и работоспособность всей системы, а также определены условия наступления предельных состояний этих элементов ШПУ в соответствии с техническими условиями и требованиями нормативно-технической документации и Руководства по ревизии, наладке и испытанию шахтных подъемных установок. Необходимо также отметить разделение узлов и конструкций по трудоемкости устранения дефектов или замены – при плановом (текущем) либо при капитальном ремонте. Причины наступления предельных состояний механической части установки условно были разделены на: ■ образование и рост усталостных и коррозионно-усталостных трещин; ■ коррозия, приводящая к снижению толщин несущих элементов;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

дисперсии выборки (среднеквадратич■ допустимые нормы износа (кри■ механический износ деталей вследД ресиндивидуальных знаного отклонения терии предельного состояния) отдельствие трения.

T jcn = чений ресурса ных узлов, конструкций и деталей обоПри проведении ежегодных ревизий ∆Двгодквадрате от среднего арифметического): рудования, Д; и наладок производится проверка больД рес ■ фактический износ, ∆Д; шинства параметров узлов, подвержен(Ti − T ) 2 T jcn = Д рес ■ оставшийся ресурс допуска на изных механическому износу. Появление , T = T jcn0.85=∆ДTгод− γ * (n − 1) ∆Д год нос, Дрес; механических дефектов, образование трещин и коррозионный износ деталей ■ расчетный износ отдельных узлов и где n – количество элементов, для ко(Ti − T ) 2Тi и конструкций фиксируются и измерядеталей за контрольный период (1 год), T0.85 =торых T − γ *рассчитан T(Ti= − T ) 2остаточный ресурс; (n − 1) n ресурс i-го элеменT0.85 = TTi− γ– *остаточный ются при проведении экспертных обсле∆Дгод, с учетом коэффициента нараста(n − 1) дований ШПУ. та; ния интенсивности износа (по опытным (Ti − T ) 2 Тi Путем сравнение с нормами результаданным Книи = 1,3 – 1,5).

T= Тi − 1) тов всех проведенных испытаний и осмоВ итоге время эксплуатации приниарифметическое T = n (–n среднее тров за период эксплуатации определямается равным сроку эксплуатации обозначениеnостаточного ресурса; (Ti − T ) 2 2 ется динамика износа оборудования и рудования для деталей, подверженных (Ti − T ) его предельное состояние. коррозионному износу либо изменению (n − 1) ( n − 1) – дисперсия выборки сроНа основании анализа технической доконструктивных свойств материалов, кументации, протоколов технических иси с учетом коэффициента техническоков остаточного ресурса; пытаний, актов маркшейдерских осмого использования для деталей, подверγ = 0,85 – вероятность (85%). тров, технических отчетов по ревизии и женных механическому износу. При регулярном наблюдении (в соотналадке, результатов обследования меОкончательно остаточный ресурс эксветствии с п. 2.3.1 РД 03-422-01 и п. 8.2.14 тодами неразрушающего контроля, а такплуатации каждого узла, конструкции ПБ 03-428-02) за изменением параметров, же измерений и осмотров, проводимых и детали оборудования при проектном по которым в данной методике произпри экспертном обследовании, устанаврежиме работы ШПУ можно рассчитать водилась оценка остаточного ресурса, ливается действительное состояние ответпо формуле: можно получить ряды данных для всех ственных узлов и элементов ШПУ. узлов и деталей. После их обработки Д рес Значения параметров, полученных по вышеуказанному методу нужно ис(лет) T jcn = ∆Д год при обследовании, сопоставляются с пользовать их в расчете, пользуясь ряисходными значениями, а также с редом данных изменения параметра остаТаким образом, остаточный ресурс зультатами предыдущих испытаний. точного ресурса по узлам и деталям, и оборудования на основа(Ti определяется − T )2 = T анализа −γ * Под исходными значениями измеряе- T0.85нии применить эти значения для увеличеэксплуатации, ре(nусловий − 1) мых параметров следует понимать их ния точности оценки. зультатов технического освидетельствозначения, указанные в паспортной дования и критериев предельных состояТi = как остаточный ресурс опрекументации, протоколах заводских исЛитература ния. TТак n пытаний или проектных данных.

1. Федеральные нормы и правила в деляется на основании рассмотрения После анализа технической докуменобласти промышленной безопасности нескольких предельного со(Ti − T критериев )2 тации и обработки данных, полученных «Правила проведения экспертизы простояния, то остаточный ресурс назнача(n − 1) при обследовании ШПУ, выделяется мышленной безопасности». ется по тому критерию, который опрегруппа узлов, не требующих немедлен2. Федеральные нормы и правила в деляет минимальный срок остаточноной замены и ремонта, но имеющих изобласти промышленной безопасности го ресурса. менение параметров, являющихся кри«Правила безопасности при ведении горГамма-процентный ресурс рассчитытериями оценки предельного состояния. ных работ и переработке твердых повается исходя из совокупности данных, Для каждого из участников группы, с лезных ископаемых». полученных при определении остаточучетом их наработки, рассчитывается 3. Федеральные нормы и правила в обланого ресурса узлов и деталей шахтной остаточный ресурс, прогнозирующий сти промышленной безопасности «Правиподъемной установки, достижение пресроки текущих и капитальных ремонла безопасности в угольных шахтах». дельного состояния которых приведет тов, а также всей шахтной подъемной 4. ПБ 03-428-02 «Правила безопаснок выходу машины из строя. установки в целом. сти при строительстве подземных соПри γ = 100% гамма-процентная нараРасчет остаточного ресурса учитыоружений». ботка (ресурс, срок службы) называется вает: 5. РД 03-422-01 «Методические указания установленной безотказной наработкой ■ срок эксплуатации ШПУ в целом по проведению экспертных обследований (установленным ресурсом, установлени заменяемых узлов и конструкций, шахтных подъемных установок». ным сроком службы). При γ = 5% гаммаТэкспл.; 6. Неисправности шахтных подъемных процентная наработка (ресурс, срок служ■ плановую (Нплановая) и фактическую установок. Москва, «Недра», 1980. бы) называется медианной наработкой 7. Руководство по ревизии, наладке и (ресурсом, сроком службы). (Нфактическая) наработку ШПУ; испытанию шахтных подъемных устаВероятность (гамма) принимается ■ паспортную (Qпаспортная) и фактиченовок. Пермь, «Издательство ПНИПУ», равной 0,85, что обусловлено тем, что скую (Qфактическая) концевую нагрузку; 2014. переход ШПМ в предельное состояние ■ режим работы ШПУ за срок экс8. «Временные методические указасвязан с опасностью для жизни и здоплуатации, определяющий коэффициния по определению остаточного сроровья людей. ент технического использования, Кти, ка эксплуатации шахтных подъемных При обработке ряда данных отбрасыучитывающий коэффициент наработки установок» (согласованы с Ростехнадваются максимальный и минимальный ( использования установки по времени) зором письмом №13-07/1650 от 10 июрезультат ряда. После чего ресурс наи коэффициент загруженности (испольля 2007 года). ходится исходя из среднего значения и зования установки по нагрузке);

∑

∑ ∑

∑

∑∑ ∑

∑ ∑

∑

∑

∑

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

233

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Коррозионные процессы в нефтяных резервуарах и их комплексная защита УДК: 620.19/621.642.39:620.197 Евгений УВАРОВ, технический директор ООО ИТЦ «ДИАТЭК» (г. Железногорск) Вячеслав СИМИН, начальник испытательной лаборатории неразрушающего контроля ООО ИТЦ «ДИАТЭК» (г. Железногорск) Алексей МАШКИН, эксперт по подъемным сооружениям ООО ИТЦ «ДИАТЭК» (г. Железногорск) Илья ИЛЬИН, эксперт по оборудованию, работающему под давлением, эксперт на объектах газового надзора ООО ИТЦ «ДИАТЭК» (г. Железногорск) Александр ЛЫСКОВ, директор ООО «Стройсервис» (г. Губкин)

Нефтяной резервуар – постоянный элемент технологического процесса при добыче и переработке нефти. На сегодняшний день используется значительное число вертикальных резервуаров различной вместимости. Их общее количество в России свыше 50 000, и их численность будет расти, так как растут объемы нефтедобычи.

П

ри эксплуатации стальных резервуаров их внутренняя поверхность подвергается коррозии, скорость которой зависит в основном от типа коррозионной среды. Резервуары в 90% случаев выходят из строя в результате развития локальных коррозионных процессов на их внутренней поверхности, что приводит к тому, что межремонтный период работы незащищенных стальных резервуаров не превышает 4 лет. Небольшой срок эксплуатации, опасность аварийных ситуаций, связанных с проникающим разрушением резервуаров, а также высокие цены на ремонтные услуги свидетельствуют о важности антикоррозионной защиты нефтеемкостей. Распространенным методом защиты от коррозии является нанесение лакокрасочных и полимерных покрытий на внутреннюю поверхность резервуаров. Однако этот метод не всегда наде­ жен, несмотря на то, что затраты на осуществление такого рода защиты могут достигать 40 % первоначальной стоимости резервуара. Контроль за состоянием резервуаров, находящихся в эксплуатации, показал, что качество антикоррозионных работ, проводимых в местах эксплуатации ре-

234

зервуаров, не всегда высокое, поскольку технология не всегда соответствует требованиям нормативной документации. Типичные отклонения от технологического процесса заключаются в том, что часто для нанесения покрытий используют некачественные композиции, плохо обрабатывается поверхность, на которую наносится покрытие, используются материалы, не соответствующие условиям эксплуатации, не соблюдается температурный режим сушки. Более надежную защиту от коррозии обеспечивает электрохимическая (протекторная) защита, но и она без защитных покрытий стенок резервуаров не обеспечивает достаточного эффекта. Резервуары являются обязательным производственным элементом при добыче, сборе, подготовке, транспорте сырой нефти и нефтепродуктов. Стальные вертикальные резервуары являются наиболее распространенным видом хранилищ для нефти и нефтепродуктов: из общего объема резервуаров вертикальные стальные резервуары составляют более 80%. К материалам, применяемым для изготовления резервуаров, предъявляется ряд требований конструктивного порядка: сохранение высоких значений ударной вяз-

кости при низких температурах окружающей среды, высокая пластичность и циклическая прочность против знакопеременных нагрузок при заполнении и опорожнении резервуаров. Коррозионная стойкость практически всех марок сталей, применяемых для сооружения резервуаров, довольно невысока. Выбор марок сталей определяется расчетными нагрузками и значимостью отдельных элементов конструкции резервуара. При изготовлении резервуаров используют следующие марки стали: В18ПС5, ВстЗСП6, ВСтЗСП5, 09Г2С, 09Г2,0972С, 15ХСНД, 10ХСНД, 14Г2АФ, 16Г2АФ, 16ГС, Ст2КП2. Для резервуаров средней вместимости используют стали, обладающие высокой прочностью, значительным относительным удлинением и хорошей свариваемостью (например, сталь ВСтЗСП5 или низколегированные стали класса С44/29, марки 09Г2 и 09Г2С), сохраняющие при низких температурах высокие значения ударной вязкости. Для резервуаров вместимостью от 20 тыс. м3 и более, применяют высокопрочные стали класса С60/45 (марка 16Г2АФ). Несмотря на различные свойства, углеродистые и низколегированные стали сходны в невысокой устойчивости к коррозии в среде сырой нефти и при контакте с нефтепродуктами. Добываемая из нефтяных пластов сырая нефть представляет собой неоднородную систему, состоящую из смеси углеводородов, попутной воды и газовой фазы. При заполнении резервуара сырая нефть разделяется в ней на три основные части: нижняя (отделившаяся от нефти вода, содержащая различные электролиты), средняя часть (обводненная нефть с растворенными в ней агрессивными компонентами), верхняя (газовоздушная среда, содержащая легкие фракции нефти, пары воды и газы, такие как кислород, сероводород, дву­ окись углерода). Такая поликомпонентная структура нефтяной массы приводит к тому, что образуются несколько коррозионных зон

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

на внутренних стенках резервуаров, в которых разрушение металла протекает по различным механизмам и проявляется с разной интенсивностью. Основными факторами, определяющими коррозионную агрессивность сырой нефти, являются: содержание газов (сероводород, кислород, СО2); наличие воды с растворенными в ней электролитами; температура нефти. После изучения взаимодействия элементов системы заполненного резервуара: конструкционный материал резервуара, углеводородная среда, газовая среда, физико-химические процессы на границах сред, становится ясным, что надежно защитить металлические составляющие резервуара от коррозии можно лишь при условии комплексного подхода, который подразумевает использование полимерно-композитной и протекторной защиты. Протекторная защита – разновидность катодной. При монтаже протекторной защиты к защищаемому объекту подсоединяется металл с более электроотрицательным потенциалом. Поэтому идет разрушение не основной конструкции, а протектора. Когда протектор истощается от коррозии, его необходимо заменять. Каждый протектор имеет радиус защитного действия, который определяется максимально возможным расстоянием, на которое можно удалить протектор без потери защитного эффекта. Применяется протекторная защита в случаях, когда невозможно или экономические невыгодно подведение к конструкции электрического тока. Для изготовления протекторов используют металлы: магний, цинк, железо, алюминий. Чистые металлы не выполняют в полной мере своих защитных функций, поэтому при изготовлении протекторов их дополнительно легируют. Железные протекторы изготавливаются из углеродистых сталей либо чистого железа. Нежелательно применение магниевых протекторов для защиты внутренней поверхности танков, резервуаров, других емкостей для хранения, отстоя или перевозки нефти и нефтепереработки, так как магниевые протекторы являются крайне взрывопожароопасными (при ударе магния со сталью образуются искры), а при работе магниевых протекторов выделяется газообразный водород, который способен создавать взрывопожароопасную среду. Проанализировав многочисленный спектр лакокрасочных и полимерных покрытий, использующихся для обработки внутренней поверхности нефтяных резервуаров, будет целесообразно

использование антикоррозионной композиции, включающей: раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне, мелкочешуйчатый альфа-оксида железа, кремнийорганический отвердитель АСОТ-2, тиокол, синтетический кремнезем – аэросил А-175. Композиция уникальна тем, что всего одно ее нанесение на поверхность образует покрытие в один слой толщиной 200–250 мкм, что значительно снизит затраты. Наиболее перспективна комплексная защита резервуаров, предусматривающая совместное применение современных полимерных покрытий и электрохимической протекторной защиты. Реализация этой задачи позволит повысить надежность защиты резервуаров за счет улучшения качества антикоррозионных работ, а также снижения их себестоимости. Рациональным дополнением к решению этой задачи для резервуаров объемом до 200 м3, которые поставляются на промыслы в готовом виде, может быть перенесение антикоррозионных работ на территорию завода – изготовителя резервуаров. При этом защита резервуаров от коррозии на стадии производства должна производиться с учетом того, что параметры комплексной защиты резервуаров должны варьировать в зависимости от особенностей предполагаемых условий ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

их эксплуатации. Такой подход к решению коррозионной проблемы, состоящий из технологических новшеств и оптимизации защитных работ на стадии изготовления, позволит повысить долговечность нефтяных резервуаров и снизит себестоимость работ по их восстановлению. Литература 1. Ангал Р. Коррозия и защита от коррозии— Санкт-Петербург, Интеллект, 2013. – 344 с.

2. Данилевская Л.П., Люблинский Е.Я., Хоникевич А.А. Параметры протекторной защиты стали в подтоварных водах. РНТС. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. – М. ВНИИОЭНГ, 1981. № 8. С. 7.

3. ГОСТ 9.905-82 «Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования».

4. ГОСТ Р 9.316-2006 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования и методы контроля».

5. РД 39-0147323-321-88 «Инструкция по протекторной защите от коррозии внутренней поверхности нефтепромысловых резервуаров Западно-Сибирского региона».

235

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Повышение ресурса подкрановой балки Залог надежной и безопасной работы мостового крана УДК: 624.072.2 Вячеслав СИМИН, начальник испытательной лаборатории неразрушающего контроля ООО ИТЦ «ДИАТЭК» (г. Железногорск) Евгений УВАРОВ, технический директор ООО ИТЦ «ДИАТЭК» (г. Железногорск) Алексей МАШКИН, эксперт по подъемным сооружениям ООО ИТЦ «ДИАТЭК» (г. Железногорск) Илья ИЛЬИН, эксперт по оборудованию, работающему под давлением, эксперт на объектах газового надзора ООО ИТЦ «ДИАТЭК» (г. Железногорск) Виктор РУБАХИН, директор ООО ИЦПДиЭ «Промэкспертиза» (г. Губкин)

Металлоконструкции применяются практически в любой отрасли промышленности: при строительстве зданий и сооружений, для возведения эстакад и промышленных опор и множества других важных конструкций. Использование прочных и надежных металлоконструкций позволяет значительно повышать срок эксплуатации сооружений, а также возводить их за небольшие сроки. Одним из типов используемых металлоконструкций являются подкрановые балки.

П

одкрановая балка – конструкция, предназначенная для перемещения мостового крана или иных подъемных механизмов. Преимущество использования подкрановых балок состоит в том, что они являются высокопрочными конструкциями, способными выдерживать свой собственный вес и дополнительно вес подъемного механизма и поднимаемого груза. Как правило, это означает, что подобная балка может выдержать очень большую нагрузку. Подкрановая балка относится к тому типу конструкций, которые работают на изгиб. На балках монтируются рельсовые пути для кранов, крепления, троллеи и тупики. Конструкция подкрановой балки состоит из ребер жесткости, полок и непосредственно тела балки. Ввиду того, что подкрановые балки характеризуются в качестве особо ответственных металлоконструкций, их производят в соответствии со строгими требованиями к качеству. Также их производство требует наличия специализированного оборудования и квалифицированных рабочих. Подкрановые балки могут изготавли-

236

ваться двумя способами: из листового металла и двутавровых балок. Второй способ быстрее и экономичнее. При нем двутавровая балка размечается и режется в соответствии с необходимыми размерами. Затем поверхность балки зачищается, удаляются окалина и ржавчина, балка снабжается необходимыми ребрами жесткости с помощью сварочных прихватов. Ребра жесткости монтируются по всей ширине балки. Они бывают продольные и поперечные. Это важная часть конструкции, так как именно от нее зависит ее устойчивость и жесткость. Ребра жесткости провариваются сплошным сварочным швом. После этого подкрановая балка отправляется на сверлильный участок, где в ней просверливают отверстия для крепления рельсов. Возникают ситуации, когда подкрановые балки теряют ресурс и работоспособность из-за усталостных трещин, возникающих от дефектов сварных швов в подрельсовой зоне стенки. К появлению таких усталостных процессов привело изменение технологии изготовления стальных конструкций в первой половине прошлого столетия [1, с. 51].

Соединения заклепками стали интенсивно заменять сварными соединениями. Однако в конструкциях, подверженных динамическим воздействиям, клепаные соединения были заменены сварными соединениями. Была допущена техническая ошибка – клепаные соединения в подкрановых балках, обладающие высоким ресурсом, были заменены сварными соединениями, обладающими в несколько раз более низким ресурсом. Из-за этого возникла проблема низкой работоспособности подрельсовой зоны подкрановых балок. На основании результатов проведения многочисленных экспертиз промышленной безопасности мостовых кранов можно сделать вывод, что для повышения их ресурсного потенциала необходимо применять опыт отечественных специалистов. Проблему низкой работоспособности подрельсовой зоны подкрановых балок можно решить эффективно, если использовать высокоресурсную подкрановую балку, в которой соединения элементов выполнены посредством высокопрочных болтов. Такое решение предложили специалисты ФГБОУ ВПО «Пензенский ГУАиС» Нежданов К.К. и Нежданов А.К. [7]. Техническая задача по способу повышения ресурса подкрановой балки, содержащей верх-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ний и нижний пояса из тавров, связанные друг с другом вертикальной стенкой, на которой закреплены продольное ребро жесткости и опорные ребра из пары уголковых профилей, решена следующим образом. Для повышения ресурса подкрановой балки, содержащей верхний и нижний пояса из тавров, связанные друг с другом вертикальной стенкой, на которой закреплены продольное ребро жесткости и наклонные опорные ребра из пары уголковых профилей с горизонтальными фланцами, подготавливают элементы конструкции подкрановой балки, производят К-образную обработку кромок стенки тавров, прошивают в полке тавра верхнего пояса и в листе тормозной балки сквозные отверстия с регулярным шагом, на листогибочном станке обрабатывают лист и формируют продольными гибами пару швеллерных сечений, образующих Z-образный профиль сечения тормозной балки. Прошивают и калибруют в проектных точках сквозные отверстия с регулярным шагом в стенке подкрановой балки, ответные отверстиям в тормозной балке и в тавре нижнего пояса. По рольгангам транспортируют готовые детали на поточную линию. В нижнем положении соединяют стенку тавра верхнего пояса и стенку тавра нижнего пояса непрерывным швом со стенкой подкрановой балки, перекантовывают соединенные элементы, удаляют грат и шлак из корня одного и другого шва. Транспортируют соединенные элементы к следующему посту автоматической сварки и в нижнем положении окончательно соединяют стенку тавра верхнего пояса и стенку тавра нижнего пояса со стенкой подкрановой балки. Соединяют подкрановую балку с Z-образной тормозной балкой, совмещают их калиброванные отверстия, устанавливают легированные шпильки и механизировано за-

Рис. 1. Высокоресурсная подкрановая балка

тягивают гайки гайковертом на расчетную величину, устанавливают опорные ребра из уголков или тавров, используя высокоресурсные соединения. Основные преимущества применения высокоресурсной подкрановой балки: 1. Ресурс подкрановой балки повышен в 4–6 раз по сравнению с двутавровой сварной балкой, так как применены соединения с высоким ресурсом – легированные шпильки или болты с гарантированным натягом. Такой эффект достигнут благодаря соблюдению принципа равной выносливости при конструировании. Вертикальные опорные ребра присоединены к стенке также высокоресурсными болтовыми соединениями, что позволило снизить до минимума концентрацию напряжений в подкрановой балке. Под рельсом в зоне перехода стенки в пояс не нарушена сплошность металла, и сопряжения у тавров выполнены по радиусу.

2. Автоматизирована технология сборки подкрановой балки на поточной линии, так как применены высокотехнологичные болтовые соединения.

3. Продольный поясной шов удален от зоны динамических, циклических воздействий колес кранов.

4. Концентраторы напряжений у опорного ребра ликвидированы, так как применено соединение с высоким ресурсом.

5. Продольное ребро приварено к стенке и находится в малонапряженной зоне, соответственно появление усталостных трещин в этой зоне невозможно.

6. Предлагаемая конструкция высокоресурсной подкрановой балки позволяет ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

полностью решить проблему по повышению выносливости подкрановой зоны стенки. Данная конструкция будет работать в зоне «неограниченной выносливости». При реализации данной технической задачи можно получить повышение ресурса подкрановых конструкций с интенсивной эксплуатацией и режимом работы мостовых кранов 8К, 7К, а также автоматизацию и снижение трудоемкости изготовления конструкций на поточной линии. Литература 1. Хомутинников Н.И., Морозов К.Д. Металлические конструкции промышленных зданий. – Ленинград–Москва: Госстройиздат, 1933 – 536 с.

2. СНиП II – 23-81*. Стальные конструкции. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990 – 96 с.

3. Абаринов А.А. и др. Технология изготовления стальных конструкций. Госстройиздат, 1963. – 307 с.

4. Сахновский М.М. Справочник конструктора строительных сварных конструкций. – Днепропетровск: Промiнь, 1975. – 273 с.

5. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций: Учебное пособие для машиностроительных вузов. – М.: Высшая школа, 1971 – 760 с.

6. Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учебн. заведений / [Ю.И.Кудишин, Е.И.Беленя, B.C.Игнатьева и др.]; под ред. Ю.И.Кудишина. – 9-е изд. стер. М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 688 с.

7. Патент РФ № 2527597.

237

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Определение группы сосуда Определение группы сосуда фильтров для мазута, эксплуатирующихся в мазутных хозяйствах котельных УДК 62-932.2 Дмитрий ДАНИЛЬЦЕВ, эксперт ООО «Экспертная компания «Октябрь» (г. Омск)

В статье приводится обоснование отнесения фильтров для мазута, эксплуатирующихся в мазутных хозяйствах котельных, к третьей группе сосудов, согласно [2] на основании взрывопожароопасных свойств мазута в конкретных условиях его производственного применения. Ключевые слова: группа сосуда, экспертиза промышленной безопасности, мазут, фильтр для мазута, пожароопасность, взрывоопасность, температура вспышки.

В

процессе проведения экспертизы промышленной безопасности сосудов, работающих под давлением, возникает необходимость определения группы сосуда в соответствии с [2]. Так как сосуды, эксплуатирующиеся в различных отраслях промышленности, значительно различаются по опасности, в зависимости от своей внутренней среды, а также от таких параметров работы, как давление и температура, предъявляются различные требования к вероятности их безотказной работы. Нарушение герметичности сосуда, работающего со средой, способной в нормальных условиях эксплуатации вызвать пожар, взрываться, смешиваясь с воздухом в определенной концентрации, а также обладающей токсичным воздействием на живые организмы, может привести к серьезной аварии, в том числе с гибелью людей. Поэтому к конструктивному исполнению подобных сосудов предъявляются повышенные требования. Так, объем неразрушающего контроля сварных соединений при изготовлении таких сосудов выше и составляет для сосудов 1 и 2 групп 100%. Группа сосуда учитывается и при назначении объема неразрушающего контроля сварных швов в рамках проведения технического диагностирования сосудов. Сосуды, в зависимости от рабочей среды и параметров работы, разделены на пять групп, и на первый взгляд, все достаточно просто и однозначно. Однако автору приходилось неоднократно слышать различные мнения по поводу отнесения одного и того же сосуда к различным группам. Для пояснения приведу конкретный пример.

238

При проведении экспертизы промышленной безопасности фильтра для мазута ФМ 25-30-40, изготовленного Бийским котельным заводом, при назначении объема ультразвукового контроля сварных швов возникла необходимость определения группы сосуда в соответствии с [2]. Фильтр для мазута предназначен для грубой и тонкой очистки топочных мазутов от твердого остатка нефтяных фракций и механических примесей и устанавливается в системе мазутного хозяйства отопительных и производственных котельных. Фильтр эксплуатируется в мазутном хозяйстве котельной ОАО «Омскшина». Изготовитель сосуда определяет группу сосуда как третью, что указано в технических требованиях к сборочному чертежу фильтра для мазута. Кроме того, производитель указывает, что фильтр для мазута не подлежит регистрации в органах Ростехнадзора, что, исходя из вместимости сосуда и внутреннего давления, соответствует отнесению его к третьей группе. Тем не менее существует мнение, что указанный фильтр должен быть отнесен к первой группе сосудов на том простом основании, что мазут – горючая жидкость. Горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления [4], п. 2.1.2. Попробуем установить, к какой группе сосудов отнести фильтр мазута на основании действующих нормативных документов. Согласно [2] группа сосуда определяется в зависимости от расчетного давления, температуры стенки и рабочей сре-

ды сосуда. К первой группе сосудов относятся сосуды с расчетным давлением более 0,07 МПа с взрывоопасной или пожароопасной рабочей средой или средой 1-го, 2-го классов опасности независимо от температуры стенки. К третьей группе относятся сосуды с расчетным давлением более 0,07 МПа, до 5 МПа, работающие при температуре стенки до 400 °С в диапазоне расчетных давлений 0,07÷2,5 МПа с любой средой, за исключением указанной для первой группы сосудов. Фильтр для мазута ФМ 25-30-40, изготовленный Бийским котельным заводом и эксплуатирующийся в мазутном хозяйстве котельной ОАО «Омскшина», имеет следующие параметры работы: ■ расчетное давление – 2,5 МПа; ■ температура стенки равна максимальной температуре рабочей среды – 120 °С; ■ рабочая среда – мазут топочный. Очевидно, что отнесение фильтра для мазута к первой либо третьей группе сосудов зависит от того, является ли мазут топочный взрывоопасной или пожаро­ опасной рабочей средой или средой 1-го, 2-го классов опасности. Согласно [5] п. 5.1 мазут является малоопасным продуктом и по степени воздействия на организм человека относится к 4-му классу опасности в соответствии с [3]. Отнесение мазута к взрывоопасной или пожароопасной среде на том основании, что он является горючей жидкостью, несостоятельно, так как горючесть – это способность веществ к горению (только свойство вещества), а пожаровзрывоопасность – это возможность возникновения пожара (взрыва) в конкретных условиях, то есть определяется в том числе параметрами технологического процесса. Для пояснения несколько определений из [1]: «…технологическая среда – вещества и материалы, обращающиеся в технологической аппаратуре…»; «...Среда относится к пожароопасной, если возможно образование горючей среды, а также появление источника зажи-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

гания достаточной мощности для возникновения пожара»; «…Среда относится к взрывоопасной, если возможно образование смесей воздуха с горючими газами, парами легковоспламеняющихся жидкостей, горючими жидкостями, горючими аэрозолями и горючими пылями или волокнами и если при определенной концентрации горючего и появлении источника инициирования взрыва (источника зажигания) она способна взрываться»; «…К пожаробезопасным средам относится пространство, в котором отсутствуют горючая среда и (или) окислитель»; «…горючая среда – среда, способная воспламеняться при воздействии источника зажигания…». Способность мазута воспламеняться при воздействии источника зажигания, характеризующая его с точки зрения пожарной опасности, определяется такими показателями, как температура вспышки и температура воспламенения. Вообще температура вспышки является важнейшим свойством вещества с точки зрения взрывопожароопасности. В зависимости от температуры вспышки вещества классифицируются на горючие и легковоспламеняющиеся. Температура вспышки – наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает [4] п. 2.2. Наименьшая температура вспышки в открытом тигле для топочного мазута марки 100 согласно [5] составляет 110 °С. Фактически температура вспышки топочных мазутов, как правило, выше и может достигать 170 °С. Для сравнения – бензин А-76 имеет температуру вспышки минус 35 °С и способен воспламеняться, будучи в ненагретом состоянии. Поэтому бензин считается особо опасной легковоспламеняющейся жидкостью. Другими словами, мазут, как имеющий высокую температуру вспышки, не может загореться от какого-либо источника зажигания (например, от искры), не будучи предварительно достаточно сильно нагретым. При этом устойчивое горение мазута, продолжающееся после удаления источника зажигания, возможно только при температуре воспламенения, которая превышает температуру вспышки. Воспламенение – пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления. Таким образом, топочный мазут при температуре до 110 °С, а возможно и выше, не представляет пожарной опас-

Для исключения различных толкований классификацию сосудов лучше производить не по взрывопожароопасности рабочей среды, а в зависимости от группы рабочей среды ности, не является горючей средой и, как следствие, относится к пожаробезопасным технологическим средам. Здесь следует отметить, что указанные температуры относятся к разогреву мазута в открытых (без давления) емкостях. Заметное влияние на температуру вспышки оказывает давление, при повышении давления температура вспышки выше. В закрытых емкостях (сосудах), находящихся под давлением, мазут можно разогревать значительно выше температуры вспышки без опасности образования горючей среды, так как при наличии избыточного давления снижается возможность образования паров горючей жидкости. Поэтому топочный мазут при параметрах работы (давление, температура), при которых фильтры мазута применяются в мазутных хозяйствах котельных, не является пожароопасной средой. Образование взрывоопасной среды также исключено, так как отсутствуют пары мазута, которые в смеси с воздухом в определенной концентрации могут взрываться от источника зажигания. Взрыво­ опасная концентрация паров мазута в смеси с воздухом составляет: нижний предел – 1,4%, верхний – 8% [5] п. 5.5. В заключение важно обратить внимание на отсутствие такого фактора, как источник зажигания, без которого горение (взрыв) невозможно, а температура самовоспламенения мазута превышает 350 °С, что значительно выше температуры нагрева мазута в мазутных хозяйствах котельных, и значит, отсутствуют температурные условия для возникновения горения.

Выводы 1. Горючие жидкости, не нагретые в условиях их производственного применения до температуры вспышки, не способны к возгоранию и образованию взрывоопасных смесей, в закрытых емкостях у горючей жидкости, находящейся под избыточным давлением, температура вспышки выше.

2. При параметрах работы фильтров для мазута, при которых они эксплуатируются в мазутных хозяйствах котельных, их рабочая среда (мазут топочный) не является взрывопожароопасной средой, и, как следствие, фильтры для мазута должны быть отнесены к третьей группе сосудов в соответствии с [2]. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

3. Данное правило можно отнести и к подогревателям мазута, так как они работают с такими же или близкими параметрами (рабочая среда, давление, температура), что и фильтры.

4. Для исключения различных толкований классификацию сосудов лучше производить не по взрывопожаро­опасности рабочей среды, а в зависимости от группы рабочей среды в соответствии с [7]. Литература 1. Федеральный закон. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ (в ред. от 13 июля 2015 года) // Справочная система «Консультант Плюс» – [Электронный ресурс] / Компания «Консультант Плюс». – Дата сохранения 5 декабря 2014 года.

2. ПБ 03-584-03. Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных, утв. Постановлением Госгортехнадзора от 10 июня 2003 года. № 81. – Серия 03. – Выпуск 2. – М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2009. – 104 с.

3. ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. Введ. 1977-01-01. – М.: Стандартинформ, 2007. – 5 с.

4. ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84). Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. Введ. 199101-01. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. – 99 с.

5. ГОСТ 10585-2013. Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия. Введ.

2015-01-01. – М.: Стандартинформ, 2014. – 8 с.

6. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2 книгах / Баратов А.Н., Корольченко А.Я., Кравчук Г.Н. и др. – М., Химия, 1990.

7. Технический регламент Таможенного союза. О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением. ТР ТС 032/2013. Принят Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 2 июля 2013 года № 41 // Справочная система «Консультант Плюс» – [Электронный ресурс] / Компания «Консультант Плюс». – Дата сохранения 15 октября 2015 года.

239

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Определение остаточного ресурса сосудов и аппаратов Олег САВГАЧЕВ, эксперт Единой системы оценки соответствия на производственных объектах ООО «Амурский технический центр» Николай ЗАХАРЕВИЧ, эксперт Единой системы оценки соответствия на производственных объектах ООО «Амурский технический центр» Евгений МИУСОВ, эксперт Единой системы оценки соответствия на производственных объектах ООО «Амурский технический центр» Николай ТУЛУПОВ, генеральный директор ООО «Центр технического контроля» Игорь ВАСИЛЬЕВ, главный инженер ООО «Сибэкс-Кран»

Статья посвящена определению остаточного ресурса сосуда на основании анализа условий эксплуатации, результатов технического диагностирования и критериев предельного состояния. Остаточный ресурс определяется на основании рассмотрения нескольких критериев предельного состояния, то остаточный ресурс назначается по тому критерию, который определяет минимальный срок остаточного ресурса.

О

статочный ресурс сосуда определяется на основании анализа условий эксплуатации, результатов технического диагностирования и критериев предельного состояния. Когда остаточный ресурс определяется на основании рассмотрения нескольких критериев предельного состояния, то остаточный ресурс назначается по тому критерию, который определяет минимальный срок остаточного ресурса. Если полученный в результате расчетов остаточный ресурс превышает 10 лет, то его следует принять равным 10 годам.

да определяется по Методике прогнозирования остаточного ресурса безопасной эксплуатации сосудов и аппаратов по изменению параметров технического состояния.

1.2. Скорость равномерной коррозии а определяется следующим образом: 1.2.1. Если после проведения очередного обследования имеется только одно измерение контролируемого параметра Sф (t1), полученное при рассматриваемом обследовании, то скорость коррозии определяется по формуле

1. Прогнозирование ресурса аппаратов, подвергающихся коррозии и изнашиванию (эрозии) 1.1. Остаточный ресурс аппарата, подвергающегося действию коррозии (эрозии), определяется по формуле Sф–Sр , (1.1) Тк (Тэ) = a где Sф – фактическая минимальная толщина стенки элемента, мм; Sр – расчетная толщина стенки элемента, мм; а – скорость равномерной коррозии (эрозионного износа), мм/год; Формула (6.1), используется, если число замеров N толщины стенок за время эксплуатации сосуда не превышает 3. При N  3 остаточный ресурс сосу-

где Sи – исполнительная толщина стенки элемента, мм; С0 – плюсовой допуск на толщину стенки, мм; t1 – время от момента начала эксплуатации до момента обследования, лет.

1.2.2. Если после проведения очередного обследования имеются два измерения контролируемого параметра Sф (t2), Sф (t1), то скорость коррозии определяется по формуле

240

a=

a=

Su+C0–Sф , t1

Sф(t1)–Sф(t2) (t2–t1 )K1K2

,

(1.2)

(1.3)

где Sф (t1), Sф (t2) – фактическая толщина стенки, определенная при первом и втором обследованиях соответственно, мм;

t1, t2 – время от момента начала эксплуатации до момента первого и второго обследования соответственно, лет; К1 – коэффициент, учитывающий отличие средней ожидаемой скорости коррозии (эрозии) от гарантированной скорости коррозии (эрозии) с доверительной вероятностью γ = 0,7–0,95; К2 – коэффициент, учитывающий погрешность определения скорости коррозии (эрозии) по линейному закону, от скорости коррозии, рассчитанной по более точным (нелинейным) законам изменения контролируемого параметра. Коэффициенты К1 и К2 выбираются на основе анализа результатов расчета скорости коррозии для аналогичного оборудования на основе формул при N  4. При отсутствии данных для такого анализа значения коэффициентов К1 и К2 следует принимать в пределах К1=0,5–0,75; К2=0,75– 1,0. При этом большие значения К1 и К2 принимаются при незначительной фактической скорости коррозии (меньше 0,1 мм/год) и при общей величине коррозии, не превышающей проектную прибавку на коррозию (2–3 мм), меньшие значения К1 и К2 принимаются при значительной скорости коррозии и при общей величине коррозии, превышающей проектную прибавку на коррозию.

1.2.3. Если после проведения очередного диагностирования имеются три значения контролируемого параметра Sф (t1), Sф (t2), Sф (t3) полученные при обследованиях в моменты времени t1, t2, t3, то для определения скорости коррозии а проводятся следующие вычисления. Вычисляются величины: ; ;

; .

После чего а определяется по формуле .

(1.4)

1.3. Если число измерений N контролируемого параметра Sф (ti) больше или равно четырем (N  4), то расчет остаточного ресурса проводится в соответствии с нормативно-технической документацией.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

2. Прогнозирование ресурса аппаратов при циклических нагрузках 2.1. Для аппарата, эксплуатируемого в условиях малоциклового нагружения (до 5•105 циклов), допускаемое число циклов нагружения [N] определяется из расчета циклической долговечности по ГОСТ 25859-83. Для сосудов, у которых расчетное давление свыше 10 МПа, расчет циклической долговечности по ГОСТ 25859-83 определяется с учетом требований ОСТ 26-1046-87. Ресурс циклической работоспособности сосуда определяется по формуле Тэ [N] (2.1) Тц = ,

Nэ где Тэ – время эксплуатации сосуда с момента его пуска, лет; [N] – допускаемое количество циклов нагружения; Nэ – количество циклов нагружения за период эксплуатации. При определении [N] используются минимальные толщины стенок элементов сосуда Sф, определенные при толщинометрии сосуда с учетом прибавки на коррозию на момент исчерпания ресурса циклической работоспособности сосуда Tц.

2.2. В случае, если сосуд нагружен циклами различного вида, ресурс определяется по формуле ,

(2.2)

где Nj – количество циклов нагружения j-го вида за время эксплуатации Тэ; [Nj] – допускаемое количество циклов нагружения для j-го типа нагружения.

2.3. Ресурс остаточной работоспособности определяется по формуле Тост(ц) = Тц – Тэ (2.3) 2.4. Если аппарат эксплуатируется в условиях многоциклового нагружения (Nj > 5•105), то допускаемое количество циклов нагружения [N] (до N  1012) может быть определено с помощью зависимостей, приведенных в нормах расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок ПНАЭ Г-7-002-86. После этого ресурс остаточной работоспособности сосуда определяется также с помощью формул (2.1)–(2.3).

2.5. Если ресурс остаточной работоспособности оказался исчерпанным, то необходимо провести очередное диагностирование соответствующего сосуда или аппарата. При этом необходимо подвергнуть 100%-му контролю места концентраторов и сварные швы аппарата. Если в проконтролированных местах не обнаружено растрескивание, то

рассматриваемые сосуды можно допустить к дальнейшей эксплуатации при регулярном дефектоскопическом контроле зон концентраторов напряжений и сварных швов сосудов. Этот контроль должен проводиться через промежутки времени, за которые число циклов нагружения сосуда не превосходит 0,1 [N]. Промежутки времени между очередным контролем могут быть увеличены, если с помощью стандартных испытаний определить статические механические характеристики материала (Rmt , Ret , Zt, At) сосуда, находящегося в эксплуатации. Размеры образцов и методика их испытаний должны соответствовать ГОСТ 1497-90, ГОСТ 9651-90, ГОСТ 11150-90. После определения статических механических характеристик, допускаемое число циклов нагружения для дальнейшей эксплуатации сосуда определяется с помощью зависимостей, приведенных в нормах ГОСТ 25859-83. Ресурс циклической долговечности, определенный по результатам испытаний образцов, вырезанных из сосуда, может быть распространен на партию сосудов, имеющих однотипную конструкцию, изготовленных из одного материала и находящихся в идентичных условиях эксплуатации. При этом в качестве представителя группы для вырезки темплетов для образцов выбирается сосуд, подвергшийся наибольшему из данной группы количеству циклов нагружения или имевший большой уровень нагрузок за предшествующий период эксплуатации.

3. Прогнозирование ресурса аппаратов по изменению механических характеристик металла В процессе эксплуатации оборудования в ряде случаев происходит снижение механических свойств материала отдельных элементов сосудов и аппаратов (Rmt , Ret , Zt, At, KCU). Такое снижение механических свойств может быть определено путем испытания образцов, изготовленных из контрольных вырезок, либо путем замера твердости металла и определения механических характеристик по существующим корреляционным зависимостям. В случае, если снижение механических свойств оказалось менее 5% нормативных, то все расчеты отбраковочных размеров либо допускаемого количества циклов проводят по фактическим механическим свойствам материала. Если снижение механических свойств оказалось более 5% нормативных, то определяют скорость снижения мехаТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

нических свойств аналогично определению скорости коррозии в подпункте 1.2.1 настоящих Методических указаний и путем экстраполяции определяют механические свойства материала к концу ожидаемого остаточного периода эксплуатации. Отбраковочные размеры конструктивных элементов или остаточный ресурс определяются по этим механическим характеристикам.

4. Прогнозирование ресурса сосуда, работающего в условиях ползучести материала 4.1. Остаточный ресурс с учетом ползучести материалов (длительной прочности) определяется для сосудов, работающих при повышенных температурах, когда в расчетах на прочность допускаемое напряжение определяется по пределу длительной прочности или 1 % предела ползучести для заданного срока эксплуатации (105 ч). Если нет таких данных, то температура, когда учитывается ползучесть, принимается равной и выше 380 °С для углеродистых сталей, 420 °С – для низколегированных сталей, 525 °С – для аустенитных сталей.

4.2. Остаточный ресурс сосудов, работающих при непрерывном режиме нагружения, определяется по формуле Sф–Sр Т= a , где Sф – фактическая минимальная толщина стенки элемента, мм; Sp – расчетная толщина стенки элемента, определенная по допускаемым напряжениям, учитывающим предел длительной прочности материала элемента (1% предела ползучести) для планируемого срока службы, мм; а – скорость равномерной коррозии (эрозионного изнашивания), мм/год. Скорость равномерной коррозии (эрозии) а определяется в соответствии с подразделом 1 настоящих. Предел длительной прочности (1% предел ползучести) или допускаемое напряжение для планируемого срока службы определяется по нормативной документации (например, по ГОСТ 14249-89, ОСТ 108.031.08-85, ПНАЭ Г-7-002-86).

4.3. Если имеется какой-либо установленный фактический размер Lф(t) диаметра сосуда или другого фиксированного размера в кольцевом направлении в местах с наиболее высокой температурой и при очередном диагностировании (не более 4 лет) выявлена остаточная деформация ползучести, то ресурс сосуда может быть определен по следующей зависимости: 1 Тn = a , n

241

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы где ап – скорость установившейся ползучести, %/год. Остаточный ресурс сосуда в этом случае определяется по формуле Тn0 = Тn – Тэ, где Тэ – продолжительность эксплуатации от начала до последнего обследования. Скорость установившейся ползучести определяется по формуле: , где Lф (t1), Lф (t2) — фактический размер диаметра сосуда или другого фиксированного линейного размера в кольцевом направлении при первом и втором обследованиях соответственно, мм; ∆t – время между первым и вторым обследованиями, лет; К1 – коэффициент, учитывающий отличие средней ожидаемой скорости ползучести от гарантированной скорости ползучести с доверительной вероятностью γ = 0,7–0,95; К2 – коэффициент, учитывающий погрешность определения скорости ползучести по линейному закону, от скорости ползучести, рассчитанной по более точным нелинейным законам изменения контролируемого параметра. Значения коэффициентов К1 и К2 следует принимать в пределах: К 1 = 0,5– 0,75; К2 = 0,75–1,0. При этом большие значения К1, К2 принимаются при незначительной скорости ползучести (меньше 0,05% в год) и при общей остаточной деформации меньше 0,5%; меньшие значения К1, К2 принимаются при значительной скорости ползучести (более 0,05% в год) и при общей остаточной деформации, превышающей 0,5%.

4.4. Если после проведения очередного диагностирования имеются три значения контролируемого параметра Lф (t1), Lф (t2), Lф (t3) полученные в моменты времени t1, t2, t3, то для определения скорости ползучести ап проводятся следующие вычисления. Вычисляются величины: ; ;

; .

После этого скорость ползучести определяется по формуле .

4.5. Если число измерений N контролируемого параметра Lф (ti) больше или равно четырем (N  4), то расчет остаточного ресурса проводится в соответ-

242

ствии с нормативно-технической документацией.

4.6. Прогнозирование остаточного ресурса при циклических нагрузках в условиях ползучести проводится, если аппарат работает при температурах, вызывающих ползучесть, и при этом нагружается повторными тепловыми или механическими усилиями. В этом случае элементы аппарата должны быть рассчитаны на длительную циклическую прочность. Расчеты на длительную циклическую прочность проводятся по нормам ПНАЭГ7-002-86 с помощью тех же формул, что и расчеты на циклическую прочность при температурах, не вызывающих ползучести. При этом в формулах вместо кратковременных механических характеристик материала используются механические характеристики, полученные при испытаниях на длительную статическую прочность (Rmt /105, Zt, At).

Rmt /105 – предел длительной прочности при максимальной температуре цикла нагружения за время t.

Zt – равномерное сужение поперечного сечения при длительном статическом разрушении; At – относительное удлинение образца при длительном статическом разрушении. Остаточный ресурс определяется в соответствии с рекомендациями подраздела 2.

5. Прогнозирование ресурса сосудов по критерию хрупкого разрушения 5.1. Определение остаточного ресурса по критерию хрупкого разрушения (трещиностойкости) проводится в следующих случаях: 1. Минимальная температура стенки сосуда при рабочих режимах эксплуатации или при гидроиспытании может быть меньше минимальной температуры, предусмотренной для применения стали в Правилах.

2. При проведении дефектоскопии сосуда обнаружены дефекты, выходящие за пределы норм.

3. При проведении дефектоскопии выявлены отдельные трещины, которые после выборки были заварены и места ремонта проконтролированы на отсутствие дефектов.

5.2. Условие сопротивления хрупкому разрушению проверяется выполнением следующего соотношения: K1 ≤ [K1], где К1 – коэффициент интенсивности напряжений; [К1] – допускаемый коэффициент интенсивности напряжений.

Коэффициент интенсивности напряжений определяется в соответствии с нормами, изложенными в ПНАЭ Г-7-002–86. Для первого случая п. 5.1 (при отсутствии информации о дефекте) при определении К1 принимается условная поверхностная трещина глубиной а = 0,25S и полудлиной С = 1,5а. Для первого случая при оценке хрупкой прочности можно провести расчет по критерию «течь перед разрушением». Использование критерия «течь перед разрушением» предусматривает выполнение условия, при котором процессу неконтролируемого роста трещины (хрупкому разрушению) предшествует образование сквозного дефекта на стадии ее медленного подрастания, то есть значение критического размера дефекта lкр больше, чем толщина стенки S элемента сосуда, в котором имеется дефект: lкр > Sa. Критический размер дефекта рассчитывается по формуле , где K1c – критический коэффициент интенсивности напряжений в материале сосуда; М – параметр, зависящий от конструкции сосуда, формы трещины и напряженного состояния; σ1 – максимальное напряжение в зоне дефекта. Параметр М определяется по справочной литературе. Условие трещиностойкости по критерию «течь перед разрушением» может быть записано в следующем виде: lкр ≥ Sne, где ne – коэффициент запаса по критическому размеру дефекта. Учитывая, что коэффициент запаса прочности по коэффициенту интенсивности напряжений равен 2, значение коэффициента ne следует принимать ne = 4. Если снижение температуры по сравнению с требованиями Правил не более 20 °С, то проверку на хрупкое разрушение можно провести на основании выполнения расчетов на прочность при пониженных допускаемых напряжениях. При толщине стенки меньше 36 мм и проведении термообработки сосуда допускаемое напряжение, определяемое по ГОСТ 14249-89, должно быть понижено в 1,35 раза. При отсутствии термообработки допускаемое напряжение снижается в 2,85 раза. Для третьего случая, рассмотренного в п. 5.1, когда в процессе дефектоскопии обнаружены недопустимые один или несколько дефектов, расчет проводится для

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

трещиноподобного дефекта. Размеры дефекта и его глубина залегания определяются по результатам дефектоскопии. Учитывая, что коэффициент интенсивности напряжений зависит от размеров дефекта и величины напряжений, в расчете (при наличии нескольких дефектов), рассматривается наихудшее их сочетание и определяется максимальная возможная интенсивность напряжений. Для четвертого случая, рассмотренного в п. 5.1, когда в процессе дефектоскопии обнаружены отдельные трещины, расчет коэффициента интенсивности напряжений проводится для фактических размеров трещины, обнаруженной в сосуде. Допускаемый коэффициент интенсивности напряжений определяется по формуле K1кр [K1] = , nк где К1кр – критический коэффициент интенсивности напряжений; пк – коэффициент запаса прочности по трещиностойкости. Для рабочих условий пк = 2; для условий испытаний пк = 1,5. Критический коэффициент интенсивности напряжений может определяться на основании результатов испытания материала на хрупкое разрушение в соответствии с требованиями ГОСТ 25.506-85 для рабочих условий эксплуатации или условий испытаний. Если проведение таких испытаний невозможно, то значение допускаемого коэффициента интенсивности напряжений рекомендуется определять по ПНАЭ Г-7-002–86. При определении допускаемого коэффициента интенсивности напряжений по ПНАЭ Г-7-00286 за критическую температуру хрупкости материала следует принимать минимальную температуру применения сталей, предусмотренную Правилами.

5.3. Определение остаточного ресурса. Остаточный ресурс определяется в зависимости от первоначального расчетного срока Тнр, от объема контроля при техническом диагностировании и от вероятности хрупкого разрушения сосуда. Остаточный ресурс определяется по формуле Тхр = bТнр , где Тнр – расчетный срок службы сосуда. Если в паспорте сосуда срок не указан, то принимается 20 лет; b – коэффициент, определяемый по рис.

5.1 в зависимости от объема контроля Vк при техническом диагностировании. Для первого, второго и четвертого случаев п. 5.1 коэффициент b определяется по кривой I рис. 5.1. Для третьего случая п. 5.1 – по кривой II.

6. Определение гарантированного (гамма-процентного) и среднего остаточных ресурсов сосудов и аппаратов В заключении, подготавливаемом по результатам диагностирования сосудов и аппаратов, должен указываться допускаемый срок их безопасной эксплуатации или гарантированный остаточный ресурс. Этот ресурс должен рассчитываться для возможного наименее благоприятного режима предстоящей эксплуатации с учетом максимальной возможной погрешности контроля параметров, определяющих техническое состояние сосуда (аппарата). В тех случаях, когда указанные факторы определяются в детерминированных значениях (однозначно), то гарантированный остаточный ресурс определяется по минимальным (либо максимальным) значениям установленных при диагностировании сосуда параметров. Например, если при периодическом контроле скорости коррозии стенок сосуда установлены максимальная скорость коррозии аmах, минимальная толщина стенки сосуда Smin, определенная при последнем диагностировании, расчетная толщина стенки Sp, то в этом случае остаточный гарантированный ресурс сосуда по критерию коррозионной стойкости определяется по формуле Тог = (Smin – Sp)/amax (6.1) В тех случаях, когда прогнозирование ресурса осуществляют по результатам выборочного контроля параметров, имеющих некоторый естественный разброс (подраздел 4.2), то при определении остаточного ресурса рассчитывают средний и гаммапроцентный остаточные ресурсы. Средний ресурс представляет собой наиболее вероятное (ожидаемое) значение ресурса сосуда, по которому можно планировать необходимые затраты на ремонт или замену сосуда. Гамма-процентный ресурс определяет минимальное значение ресурса, которое способен отработать сосуд при обеспечении нормативных запасов прочности с доверительной вероятностью γ, достаточно близкой к единице. При этом остается некоторая вероятность (1–γ) выхода контролируемых параметров за пределы нормативных значений; при реализации этой вероятности потребуется остановка сосуда для проведения внепланового диагностирования. В соответствии с Методическими указаниями по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России (РД 09-102–95), при определении гаммапроцентного ресурса рекомендуется принимать значение γ ≥ 90%. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рис. 5.1 b 0,5 0,4

I

0,3 II

0,2 0,1 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100 Vk, %

Формулы для вычисления гаммапроцентного и среднего остаточного ресурса сосудов и аппаратов для различных вариантов исходных данных по параметрам технического состояния приведены в Методике прогнозирования остаточного ресурса безопасной эксплуатации сосудов и аппаратов по изменению параметров технического состояния. Если в процессе эксплуатации исходные характеристики материала сосуда могут изменяться под воздействием среды или минусовых температур, то предельное состояние сосуда определяется с учетом хрупкого разрушения или трещиностойкости. Литература 1. ГОСТ 25859-83* «Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках».

2. ОСТ 26-1046-87 «Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность».

3. ПНАЭ Г-7-002-86 «Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок».

4. ГОСТ 1497-90 «Металлы. Методы испытаний на растяжение».

5. ГОСТ 9651-90. «Металлы. Метод испытания на растяжение при повышенных температурах».

6. ГОСТ 11150-90. «Металлы. Методы испытания на растяжение при пониженных температурах».

7. ОСТ 108.031.08-85 «Котлы стационарные и трубопроводы пара и горячей воды. Нормы расчета на прочность».

8. ГОСТ 14249—89 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность».

9. ГОСТ 25.506-85 «Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении».

10. РД 09-102-95 «Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России».

243

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка технического состояния крана стрелового автомобильного КС-45717 К-1 Олег САВГАЧЕВ, эксперт Единой системы оценки соответствия на производственных объектах ООО «Амурский технический центр» Николай ЗАХАРЕВИЧ, эксперт Единой системы оценки соответствия на производственных объектах ООО «Амурский технический центр» Евгений МИУСОВ, эксперт Единой системы оценки соответствия на производственных объектах ООО «Амурский технический центр» Николай ТУЛУПОВ, генеральный директор ООО «Центр технического контроля» Игорь ВАСИЛЬЕВ, главный инженер ООО «Сибэкс-Кран»

Статья посвящена оценке технического состояния крана КС-45717 К-1, которая проводится с целью выявления его соответствия требованиям нормативной документации и требованиям Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

О

ценка технического состояния крана КС-45717 К-1 проводится с целью выявления его соответствия требованиям нормативной документации и требованиям Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1]. Выводы проведенного технического обследования: 1. Кран стреловой автомобильный КС45717 К-1, находится в исправном, работоспособном состоянии. Техническое состояние крана соот-

Условия эксплуатации крана Год ввода в эксплуатацию

Тип

Кран стреловой автомобильный

Марка

КС-45717 К-1

Грузоподъемность, т

25

Тип металлоконструкции

Сварная профильно-коробчатая

Вылет стрелы при макс грузоподъемности, м

3,0

Группа классификации (режима) крана

А1

Данные о материалах металлоконструкции

10ХСНД-2-390 ГОСТ 19281-89,

10ХСНД-12-390 ГОСТ 19281-89 Паспортные данные о нижних пределах температур рабочего и нерабочего состояния

От – 40 °С до + 40 °С

Завод изготовитель

ОАО «Автокран»

Дата изготовления

2002 г.

Заводской номер

XVN45717P21000362

Регистрационный номер

КР-10854

Скорость

подъема груза посадки вращения передвижения крана транспортная

Фактическая группа классификации (режима) крана

А1

Характеристика среды, в которой работает кран

В условиях прямого атмосферного воздействия

Минимальная температура эксплуатации

минус 40 °С

На момент обследования произведена 5-ти кратная запасовка каната, грузоподъемность крана 15 тонн (согласно паспортных данных).

6,1...35 м/мин 0,2... 1,4 м/мин 0,3... 1,7 об/мин 60 км/час

Угол поворота с грузом

240 град

Грузозахватный орган

Крюк однорогий кованый, № 20А-1 ГОСТ 6627-74

Данные о канате грузовой лебедки

15Г-ВК-НР-Т 1860(190) ГОСТ 2688-80,0 15 мм

Дата последнего освидетельствования

ЧТО 14.03.2008 г.

Сведения о ремонтах металлоконструкции

Информация отсутствует

2003 г.

Фактические условия эксплуатации крана

244

Общая характеристика крана (выписка из паспорта крана)

Проверка документации (согласно РД 10-112-2-09 п. 3.4, 6.2 [4]) Документация

Наличие

Справка о характере работ, выполняемых краном

в наличии

Паспорт крана

в наличии

Инструкция по эксплуатации крана

в наличии

Журнал технических обслуживаний с записями о проведенных технических обслуживаниях и текущих ремонтах

в наличии

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Проверка состояния канатно-блочной системы, механизмов и других узлов (согласно РД 10-112-2-09 п. 7 [4]) Сборочная единица (узел) крана и проверяемые параметры

Вид дефекта, при котором дальнейшая эксплуатация элемента не допускается

Вид контроля, необходимые средства для выполнения контроля

Наличие и характеристика дефекта

1. Крюковая подвеска Наличие кожухов (ограждений) и их креплений

Отсутствие кожухов и ослабление их креплений

Внешний осмотр, ключи необходимых размеров

не обнаружено

Зазор между ограждением и блоком

Зазор более 20 % диаметра каната

Линейка измерительная

не обнаружено

Износ зева крюка

Износ более 10 % первоначальной высоты вертикального сечения зева крюка

Штангенциркуль

не обнаружено

Целостность крюка

Наличие трещин, волосовин, закатов

Внешний осмотр, лупа

не обнаружено

Вращение крюка

Отсутствие свободного вращения

Свободный поворот от руки

не обнаружено

Наличие стопорной планки и ее крепления

Отсутствие стопорной планки или ослабление ее крепления

Внешний осмотр, ключи необходимых размеров

не обнаружено

Состояние предохранительного замка

Невозврат замка в исходное положение под действием собственного веса или пружины

Внешний осмотр и отвод замка рукой

не обнаружено

Наличие смазки

Наличие скрипа, отсутствие смазки

Внешний осмотр, прослушивание

не обнаружено

2. Блоки Наличие верхних накладных деталей и их креплений

Отсутствие деталей и ослабление их креплений

Внешний осмотр, ключи необходимых размеров

не обнаружено

Состояние опорных деталей и сварных швов

Наличие трещин или вмятин

Внешний осмотр, лупа

не обнаружено

Трещины желоба и реборд. Наружные сколы реборд на длине более 50 % d каната Износ ручья блока более 40 % первоначального радиуса ручья

Внешний осмотр, лупа

не обнаружено

Поверхность желоба и реборд блоков

Шаблон

не обнаружено

Вращение блоков

Затруднение вращения. Наличие проскальзывания каната относительно блока при подъеме и опускании подвески

Внешний осмотр

не обнаружено

Износ ручья барабана

Наличие износа ручья барабана по профилю более 2 мм

Внешний осмотр, шаблон

не обнаружено

Износ выступов ручья под канат

Уменьшение высоты выступов более 50 % первоначальной

Линейка, штангенциркуль

не обнаружено

Состояние поверхности ручья под канат

Наличие выбоин и трещин

Внешний осмотр, лупа

не обнаружено

Крепление каната

Отсутствие накладок или ослабление их креплений, отсутствие запасных витков каната

Внешний осмотр, ключи необходимых размеров

не обнаружено

Состояние подшипников качения

Ослабление креплений корпусов, крышек, отсутствие смазки, наличие трещин, ослабление посадок

Внешний осмотр

не обнаружено

3. Канатный барабан

4. Канат Состояние смазки каната

Наличие загрязнения и пересыхания смазки

не обнаружено

Состояние каната

Наличие браковочных признаков каната, указанных в инструкции по эксплуатации крана

не обнаружено

Общее уменьшение диаметра каната в результате коррозии, поверхностного износа

Не более 7 % от номинального диаметра каната

Уменьшение диаметра проволок каната в результате износа, коррозии

не более 40 %

не обнаружено

Обрывы проволок на длине 6 диаметров каната

Не более 5 шт.

не обнаружено

Внешний осмотр, лупа, штангенциркуль

не обнаружено

5. Тормоза Состояние пружины

Наличие поломок

Наличие смазки в шарнирных соединениях

Отсутствие выступания смазки на выходе шарниров

Тормозные накладки

Износ ∆h накладки толщиной h (не более ∆h/h=l/3), износ по толщине до головок заклепок, обрывы

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

не обнаружено Внешний осмотр, штангенциркуль, линейка измерительная, ключи необходимых размеров

не обнаружено не обнаружено

245

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Тормозные ленты

Наличие трещин, обломов

не обнаружено

Шкив тормозной

Трещины и обломы, износ рабочей поверхности, риски, биение более 0,15 мм

не обнаружено

Крепление тормоза

Отсутствие отдельных крепежных изделий или ослабление их затяжки

не обнаружено

Уровень масла

Уровень масла не находится между контрольными рисками маслоуказателя

Внешний осмотр

не обнаружено

Крепление редуктора

Отсутствие отдельных крепежных изделий или ослабление их затяжки

Внешний осмотр, ключи необходимых размеров

не обнаружено

Состояние поверхности зубьев колес

Площадь, занимаемая мелкими углублениями и (или) порами более 20 % поверхности зуба. Наличие следов усталости на поверхности зубьев

Внешний осмотр, лупа

не обнаружено

Толщина зубьев колес

Износ зубьев колес для редукторов подъема более 15 % и редукторов передвижения - 20 % первоначальной толщины

Штангензубомер или необходимый шаблон

не обнаружено

Подшипники качения

Наличие трещин и разрывов в кольцах и сепараторах, блестящий накат на дорожках качения, большой радиальный зазор, ослабление посадок колец сильный нагрев при эксплуатации

Внешний осмотр, измерения (при необходимости)

не обнаружено

Надежность посадок зубчатых колес на валах

Наличие ослабления посадок зубчатых колес

Внешний осмотр

не обнаружено

Отсутствие течи масла через разъем корпуса редуктора

Нарушение герметичности разъема корпуса и наличие течи масла

Внешний осмотр

не обнаружено

6. Редуктор

6. Гидрооборудование Штоки гидроцилиндров аутригеров

Наличие течи жидкости

не обнаружено

Трубопроводы и другие детали гидросистемы

Наличие течи жидкости, поврежденные зоны

не обнаружено

Корпуса гидрооборудования

Наличие трещин на поверхности, обломы лап, фланцев

Гидромоторы, насосы

Повышенный шум, нагрев, ослабления креплений, вибрация при работе

не обнаружено

Рабочая жидкость

Контроль на загрязнение и вязкость, уровень в гидробаке.

не обнаружено

Внешний осмотр, ключи необходимых размеров

не обнаружено

7. Электрооборудование Наличие паспортного комплекта оборудования

Отсутствие отдельных деталей комплекта

Состояние креплений

Отсутствие отдельных крепежных изделий и ослабление их затяжки

Состояние и работоспособность конечных выключателей

Наличие открытых неиспользованных отверстий, грязи и пыли, ослабление контактных соединений и заземления

не обнаружено Внешний осмотр, ключи необходимых размеров

не обнаружено

не обнаружено

8. Кабина Крепление кабины

Отсутствие отдельных крепежных изделий и ослабление их затяжки

Состояние каркаса

Наличие трещин, нарушение целостности

Остекление

Отсутствие стекол, трещины

Пульт управления (рукоятки, кнопки, педали)

Наличие грязи, пыли. Заедание подвижных частей

не обнаружено Внешний осмотр, ключи необходимых размеров

не обнаружено не обнаружено

Внешний осмотр, проверка срабатывания

не обнаружено

Наличие шелушения краски (с данным дефектом кран может эксплуатироваться до очередного ремонта)

Внешний осмотр

не обнаружено

Наличие многочисленных участков коррозии, превышающей величины, указанные в наст. РД

Внешний осмотр, толщиномер

не обнаружено

Наличие усталостных трещин в основном металле и (или) сварных швах

Внешний осмотр, дефектоскоп

не обнаружено

9. Металлоконструкция крана Состояние окраски, степень коррозии

Состояние несущих элементов металлоконструкций

246

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Грузовысотные характеристики крана 32 30

Стрела 21 м и гусек 7 м

1,95 т 1,6 т

28

1,15 т

26 24

0,6 т Стрела 21 м

22

6,35 т

4,5 т 20

3,0 т 2,25 т Стрела 15 м

18

13,75 т (10,0 т) 10,0 т 6,45 т

16 14

4,3 т

1,4 т 12

Стрела 9 м

25,0 т (20,0 т) 25,0 т (20,0 т) 17,0 т 13,0 т 9,65 т

10 2,65 т 8

6,35 т

0,9 т

2,15 т

4 2 0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Примечание: в скобках указана грузоподъемность для работы с ядовитыми и взрывчатыми веществами

высота подъема, м

6

22 вылет, м

Техническое обследование металлоконструкции (согласно РД 10-112-2-09 п. 6.3 [4]) Этапы

Наличие дефекта

Внешний осмотр несущих элементов металлических конструкций

Дефектов не обнаружено

Проверка элементов металлических конструкций одним (или несколькими) из видов неразрушающего контроля

Дефектов не обнаружено

Проверка качества соединений элементов металлических конструкций (сварных, болтовых, шарнирных и других)

Дефектов не обнаружено

Измерение остаточных деформаций балок, стрел и отдельных поврежденных элементов

Дефектов не обнаружено

Оценка степени коррозии элементов металлических конструкций

Измеренное значение 1,5 %, в пределах нормы

Проверка состояния приборов и устройств безопасности (согласно РД 10-112-2-09 п. 7.8 [4]) Наименование

Наличие

Работоспособность

Ограничитель грузоподъемности

в наличии

исправен

Ограничитель высоты подъема крюковой подвески

в наличии

исправен

Индикатор нагрузки

в наличии

исправен

Креномер (жидкостный, 2 шт.)

в наличии

исправен

Звуковой сигнал

в наличии

исправен

Ограничитель рабочих движений для автоматического отключения механизмов подъема, поворота и выдвижения стрелы на безопасном расстоянии от крана до проводов линии электропередачи

в наличии

исправен

Регистратор параметров работы ОНК-140-01М

в наличии

исправен

Координатная защита

в наличии

исправна

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ветствует требованиям промышленной безопасности.

2. По результатам работ по продлению срока безопасной эксплуатации принято решение о возможности продолжения эксплуатации стрелового крана с паспортными характеристиками, сроком до июня 2017 года.

3. Рекомендации. В целях безопасной эксплуатации крана необходимо выполнение следующих мероприятий: ■ выполнение работ по очередному техническому диагностированию запланировать таким образом, чтобы решение о продлении эксплуатации технического устройства было принято до истечения предыдущего срока продления.

■ решение о продолжении эксплуатации технического устройства в пределах продленных сроков эксплуатации принимается руководителем эксплуатирующей организации. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Положение об организации работы по подготовке и аттестации специалистов организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору, утвержденное приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 29 января 2007 года № 37.

3. ФНП ПС «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утверждены приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533).

4. РД 10-112-2-09 «Методические рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Часть 2. Краны стреловые общего назначения и краныманипуляторы грузоподъемные».

5. РД 10-197-98 «Инструкция по оценке технического состояния болтовых и заклепочных соединений грузоподъемных кранов».

6. ИСО 4301/1-86 «Международный стандарт. Краны и подъемные устройства. Классификация. Часть 1. Общие положения».

7. ИСО 4310-81 «Международный стандарт. Краны. Правила и методы испытания».

8. ИСО 4309-90 «Краны грузоподъемные – стальные канаты – нормы и правила осмотров и браковки».

9. ГОСТ 14782-86 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые».

247

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Программа работ по определению возможности продления срока безопасной эксплуатации крана башенного Владимир ФРОЛОВ, директор по промэкспертизе Закрытого акционерного общества «Техпром» Александр ВАТУТИН, инженер-эксперт Общества с ограниченной ответственностью «Инженерно-технический центр» Леонид НЕДЛИН, инженер Общества с ограниченной ответственностью «Инженерно-технический центр» Светлана КРАСЮКОВА, инженер-эксперт Общества с ограниченной ответственностью «Инженерно-технический центр» Дмитрий БАЛДИН, инженер Общества с ограниченной ответственностью «Промэнергоэкспертиза»

В данной статье рассматривается программа работ по определению технического состояния крана башенного и установления возможности продления срока его безопасной эксплуатации. Определены этапы проведения работ и оценка остаточного ресурса. Ключевые слова: обследование, техническое состояние, безопасная эксплуатация, кран башенный, срок, остаточный ресурс.

В

результате проведения работ определяется: ■ техническое состояние подъемного сооружения; ■ работоспособность подъемного сооружения в соответствии с его техническими параметрами; ■ возможность и условия дальнейшей эксплуатации подъемного сооружения до очередного обследования. Кран башенный КБ-408 грузоподъемностью 10 тонн установлен на площадке бетонно-растворного узла строительного цеха и предназначен для производства погрузочно-разгрузочных работ. Фактический (расчетный) режим работы крана А1, что ниже паспортного режима – А4 (среднего).

248

Кран предназначен для работы с температурой окружающей среды от минус 40°С до плюс 40°С. В соответствии с требованиями нормативно-технической документации, рассматриваются эксплуатационные документы, проводятся испытания крана, в результате чего устанавливается: ■ оценка ведения и наличия эксплуатационной документации; ■ оценка состояния технического обслуживания и надзора за краном; ■ наличие аттестованных кадров, связанных с эксплуатацией крана; ■ оценка наличия и исполнения требований технологических карт; ■ состояние объекта экспертизы (общее);

■ состояние контролируемых параметров основных несущих элементов металлоконструкции крана; ■ состояние механического оборудования; ■ состояние электрооборудования; ■ состояние приборов безопасности; ■ состояние кранового пути; Выявленные в ходе экспертизы дефекты крана, представляются в «Ведомости дефектов» и устраняются владельцем крана в полном объеме, что должно быть отражено в «Согласованных мероприятиях». Работоспособность крана в целом и оборудования в отдельности проверяется в ходе испытаний крана на холостом ходу и при статических и динамических испытаниях. Предоставляется протокол испытаний. Программа экспертного обследования крана башенного включает в себя: 1. Подготовительный этап экспертного обследования: ■ подбор нормативно-технической и справочной документации для технической диагностики крана; ■ ознакомление с сертификатами (на канаты, крюки, металл, электроды и т.п.), с эксплуатационной, ремонтной, проектно-конструкторской и другой документацией на данный кран; ■ подготовка выписок из паспорта крана; ■ подготовка рабочей карты обследования крана ■ проверка на соответствие справки о характере работы крана; ■ проверку условий и организации работ по подготовке места проведения экспертного обследования и испытаний крана;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ подготовка технических средств и приборов для обследования; ■ проведение инструктажа по технике безопасности членов комиссии.

2. Рабочий этап экспертного обследования включает в себя: ■ обследование технического состояния металлоконструкций; ■ обследование механического оборудования; ■ обследование канатно-блочной системы; ■ обследование электрооборудования; ■ обследование приборов и устройств безопасности; ■ расчет фактического режима работы крана; ■ проведение приборного контроля металлоконструкций и сварных соединений методами неразрушающего контроля; ■ обследование состояния крановых путей, выполнение планово-высотной съемки крановых путей; ■ проведение статических и динамических испытаний (если по результатам обследования комиссией установлено, что требуется произвести ремонт до испытания крана, то после ремонта производится проверка отремонтированного узла, после чего обследование крана осуществляется в той же последовательности, что и до ремонта). При проведении обследования грузоподъемной машины, отработавшей нормативный срок службы, используются следующие приборы, контрольно – измерительные инструменты и материалы: нивелир SOKKIA В40, дальномер лазерный Leica DISTO™ AS, ультразвуковой дефектоскоп USM 35ХS, штангенциркуль ШЦ-1-125-0,05, угольник поверочный 90°, линейка измерительная металлическая линейка измерительная металлическая , рулетка металлическая шаблоны радиусные, щупы, лупа измерительная, струна металлическая, динамометрический ключ, набор ключей, фонарь. Визуально - измерительный контроль выполняется согласно требованиям РД 10-112-3-97 «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 3. Башенные, стреловые несамоходные и мачтовые краны, краны-лесопогрузчики» [3] и РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю» [4]. Проводится контроль: ■ металлоконструкций и сварных швов опорной рамы, флюгеров, ходовых колес, ходовых тележек, шкворней ходовых тележек;

■ металлоконструкций и сварных швов поворотной платформы, телескопических подкосов портала, диагональных балок, портала, монтажного стола; ■ металлоконструкций и сварных швов секций башни, оголовка башни, распорки башни, секций стрелы. Капиллярный контроль металлоконструкций крана цветным методом проводится на основании РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю» [4], РД 13-06-2006 Методические рекомендации о порядке проведения капиллярного контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах» [5]. Статические и динамические испытания проводятся в соответствии с требованиями ФНП в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения» [6], РД 10-112-3-97 «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 3. Башенные, стреловые несамоходные и мачтовые краны, краны-лесопогрузчики» [7].

3. Заключительный этап экспертного обследования, включает в себя: ■ сбор и анализ результатов обследования; ■ составление ведомости дефектов; ■ оценка остаточного ресурса крана (балльная система); ■ оформление актов и протоколов (визуально-измерительного контроля, испытаний крана и т.д.); ■ расчет фактического режима работы крана; ■ выработка решения о возможности ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

и целесообразности продления срока эксплуатации крана; ■ выработка рекомендации по обеспечению безопасной эксплуатации крана; ■ оформление акта обследования; ■ оформление заключения экспертного обследования; ■ передача заключения заказчику, для внесения в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности территориальным органом Ростехнадзора. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 г. № 116-ФЗ.

2. ФНП ПС «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», приказ Ростехнадзора от 12.11.2013 № 533, зарегистрирован в Минюсте России 31.12.2013 г.

3. РД 10-112-3-97 «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 3. Башенные, стреловые несамоходные и мачтовые краны, краны-лесопогрузчики».

4. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю»; 5. РД 13-06-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения капиллярного контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах».

6. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения».

7. РД 10-112-3-97 «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 3. Башенные, стреловые несамоходные и мачтовые краны, кранылесопогрузчики».

249

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Программа работ

по определению возможности продления срока безопасной эксплуатации крана стрелового железнодорожного Владимир ФРОЛОВ, директор по промэкспертизе Закрытого акционерного общества «Техпром» Александр ВАТУТИН, инженер-эксперт Общества с ограниченной ответственностью «Инженерно-технический центр» Леонид НЕДЛИН, инженер Общества с ограниченной ответственностью «Инженерно-технический центр» Светлана КРАСЮКОВА, инженер-эксперт Общества с ограниченной ответственностью «Инженернотехнический центр» Дмитрий БАЛДИН, инженер Общества с ограниченной ответственностью «Промэнергоэкспертиза»

В данной статье рассматривается программа работ по определению технического состояния крана стрелового железнодорожного и установления возможности продления срока его безопасной эксплуатации. Определены этапы проведения работ и оценка остаточного ресурса. Ключевые слова: Обследование, техническое состояние, безопасная эксплуатация, кран стреловой, срок, остаточный ресурс.

П

рограмма работ по определению возможности продления срока безопасной эксплуатации крана стрелового железнодорожного предусматривает: 1. Подготовительный этап экспертного обследования, который включает в себя: ■ подбор нормативно-технической и справочной документации для проведения технической диагностики крана; ■ ознакомление с сертификатами (на канаты, крюки, металл, электроды и т.п.), с эксплуатационной, ремонтной, проектно-конструкторской и другой документацией на данный кран; ■ подготовка выписок из паспорта крана; ■ проверка на соответствие справки о характере работы крана; ■ проверку условий и организации работ по подготовке места проведения экспертного обследования и испытаний крана; ■ подготовка технических средств и приборов для обследования; ■ проведение инструктажа по технике безопасности членов комиссии.

2. Рабочий этап экспертного обследования включает в себя: ■ обследование технического состоя-

250

ния металлоконструкций; ■ обследование механического оборудования; ■ обследование канатно-блочной системы; ■ обследование электрооборудования; ■ обследование приборов и устройств безопасности; ■ расчет фактического режима работы крана; ■ проведение приборного контроля металлоконструкций и сварных соединений методами неразрушающего контроля; ■ проведение статических и динамических испытаний (если по результатам обследования комиссией установлено, что требуется произвести ремонт до испытания крана, то после ремонта производится проверка отремонтированного узла, после чего обследование крана осуществляется в той же последователь-

ности, что и до ремонта). При проведении обследования грузоподъемной машины, отработавшей нормативный срок службы, используются следующие приборы, контрольно – измерительные инструменты и материалы: нивелир SOKKIA В40, дальномер лазерный Leica DISTO™ AS, ультразвуковой дефектоскоп USM 35ХS, штангенциркуль ШЦ-1-125-0,05, угольник поверочный 90°, линейка измерительная металлическая линейка измерительная металлическая , рулетка металлическая шаблоны радиусные, щупы лупа измерительная, струна металлическая, динамометрический ключ, набор ключей, фонарь. Визуально-измерительный контроль выполняется согласно требованиям РД 10-112-2-09 «Методические рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Часть 2. Краны стреловые общего назначения и краныманипуляторы грузоподъемные» [3] и РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю» [5]. Проводится контроль: ■ металлоконструкций и сварных швов выносных опор; ■ металлоконструкций и сварных швов опорной рамы (зоны соединения продольных и поперечных балок, крепления ОПУ, креплений ходовых тележек, подкрановой платформы); ■ металлоконструкций и сварных швов поворотной рамы (зоны соединения продольных и поперечных балок, стойки стрелы, зоны соединения с ОПУ, кронштейны крепления стрелы, зоны крепления механизмов и грузовой лебедки); ■ металлоконструкций и сварных швов секций стрелы; ■ кожухи, кабина, лестницы и другие не несущие элементы металлоконструкций. Капиллярный контроль металлоконструкций проводится в соответствии с

Визуально-измерительный контроль выполняется согласно требованиям РД 10-112-2-09 «Методические рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Часть 2

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

РД 13-06-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения капиллярного контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах» [4]. Проверка эксплуатационных параметров проводится в соответствии с требованиями РД 10–112–2–09 «Методические рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Часть 2. Краны стреловые общего назначения и краны-манипуляторы грузоподъёмные» [3].

3. Заключительный этап экспертного обследования включает в себя: ■ сбор и анализ результатов обследования; ■ составление ведомости дефектов; ■ оценка остаточного ресурса крана (балльная система); ■ оформление актов и протоколов (визуально-измерительного контроля, испытаний крана и т.д.); ■ расчет фактического режима работы крана; ■ выработка решения о возможности и целесообразности продления срока эксплуатации крана; ■ выработка рекомендации по обеспечению безопасной эксплуатации крана; ■ оформление акта обследования; ■ оформление заключения экспертного обследования; ■ передача заключения заказчику, для внесения в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности территориальным органом Ростехнадзора.

Литература 1. Федеральный закон 21 июля 97 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от.

2. ФНП ПС «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утверждены приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533); 3. РД 10-112-2-09 «Методические рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Часть 2. Краны стреловые общего назначения и краныманипуляторы грузоподъемные»; 4. РД 13-06-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения капиллярного контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах»; 5. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

Программа обследования здания

наполнительного цеха, с целью выявления дефектов, повреждений, для безопасной эксплуатации строительных конструкций Евгений КОЙНОВ, эксперт ООО «Алтайгазэксперт» Владимир МУХИН, директор Ивановского филиала ООО «Инженерный консалтинговый центр «Промтехбезопасность» Игорь БЕЛЫХ, начальник отдела испытаний, измерений и энергоаудита ООО «НТЦ «Энергорегионразвития» Андрей РОЖДЕСТВЕНСКИЙ, главный инженер, эксперт по промышленной безопасности на ПС ООО «Сыктывкарское монтажно-наладочное управление» Валерий ВАНЮКОВ, эксперт

Целью проведения обследования является оценка технического состояния здания, установление степени повреждения и категории технического состояния строительных конструкций на основе сопоставления фактических значений количественно оцениваемых признаков со значениями этих же признаков, установленных проектом или соответствующим нормативным документом. Ключевые слова: обследование, техническое состояние, степень повреждения, дефекты, техническое диагностирование, здания, сооружения.

П

рограмма разработана согласно требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» [2]. Обследование проводится на основании следующих документов: 1. РД 22-СИ.97 [3].

2. ГОСТ 31937-2011 [4]. Подготовка к процедуре обследования наполнительного цеха, рассмотренная в данной статье, включает в себя следующие действия: 1. Анализ проектной и эксплуатационной документации 2. Рассмотрение фактических условий воздействия на строительные конструкции здания наполнительного цеха 2.1. Уточнение нагрузок на строительТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ные конструкции здания наполнительного цеха; 2.2. Установление влияния технологического процесса на состояние строительных конструкций здания наполнительного цеха; 3. Проверка состояния конструкций: 3.1. Визуальный осмотр строительных конструкций здания наполнительного цеха; 3.2. Обследование конструктивных элементов здания наполнительного цеха: фундаментов, колонн, стенового ограждения, балок покрытия, плит покрытия, кровли, полов; В ходе проведения обследования классификация состояния строительных конструкций выполняется согласно ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга тех-

251

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Таблица 1. Категории состояния конструкций Категория состояния конструкций

Общие признаки, характеризующие состояние конструкций

нормативное

категория технического состояния, при котором количественные и качественные значения параметров всех критериев оценки технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений, включая состояние грунтов основания, соответствуют установленным в проектной документации значениям с учетом пределов их изменения

работоспособное

категория технического состояния, при которой некоторые из числа оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта или норм, но имеющиеся нарушения требований в конкретных условиях эксплуатации не приводят к нарушению работоспособности, и необходимая несущая способность конструкций и грунтов основания с учетом влияния имеющихся дефектов и повреждений обеспечивается

ограниченно работоспособное

категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, включая состояние грунтов основания, при которой имеются крены, дефекты и повреждения, приведшие к снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения, потери устойчивости или опрокидывания, и функционирование конструкций и эксплуатация здания или сооружения возможны либо при контроле (мониторинге) технического состояния, ибо при проведении необходимых мероприятий по восстановлению или усилению конструкций и (или) грунтов основания и последующем мониторинге технического состояния (при необходимости)

аварийное

категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, включая состояние грунтов основания, характеризующаяся повреждениями и деформациями, свидетельствующими об исчерпании несущей способности и опасности обрушения и (или) характеризующаяся кренами, которые могут вызвать потерю устойчивости объекта

Таблица 2. Категории опасных дефектов и повреждений Категория опасности

Общие признаки

А

дефекты и повреждения особо ответственных элементов и соединений, представляющие опасность разрушения. Если в результате обследования обнаруживаются повреждения группы А, то соответствующую часть конструкций следует немедленно вывести из эксплуатации до выполнения необходимого ремонта или усиления

Б

дефекты и повреждения, не грозящие в момент осмотра опасностью разрушений конструкций, но могущие в дальнейшем вызвать повреждения других элементов и узлов или при развитии повреждения перейти в категорию А

В

дефекты и повреждения локального характера, которые при последующем развитии не могут оказать влияния на другие элементы и конструкции (повреждения вспомогательных конструкций, площадок, местные прогибы и вмятины ненапряженных конструкций и т.п.)

нического состояния» [3]. В зависимости от имеющихся дефектов и повреждений техническое состояние конструкций классифицируется по 4 категориям согласно общим признакам (таблица 1). Категории опасности дефектов и повреждений в соответствии с РД 22- СИ.97 «Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследования строительных конструкций специализированными организациями)» [4] устанавливаются в соответствии с признаками, приведенными в таблице 2: С учетом оценок технического состояния строительных конструкций, узлов со-

252

пряжения несущих и ограждающих конструкций, полученных по результатам обследования, определяются дефектные и поврежденные конструкции. Определение состояния фундаментов выполняется по результатам освидетельствования состояния конструкций, опирающихся на фундаменты. Прочность бетона колонн, плит, балок покрытия, определяется в ходе проведения обследования прибором «ИПС-МГ4.03» методом ударного импульса. Эвакуационные выходы из помещений здания наполнительного цеха должны удовлетворять требованиям СП 1.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы» [5].

3.3. Техническая диагностика строитель-

ных конструкций специальными приборами и инструментами, неразрушающими и другими методами контроля; 3.4. Выполнение поверочного расчета с учётом фактических нагрузок и определение срока эксплуатации до капитального ремонта; В ходе проведения обследования классификация состояния строительных конструкций выполнена согласно ГОСТ 31937-2011 [3].

4. Оформление Акта по результатам обследования с оценкой технического состояния строительных конструкций здания наполнительного цеха. Приводятся характеристики основных обнаруженных дефектов и повреждений конструктивных элементов, с выдачей рекомендаций по устранению замечаний, сделанных в процессе обследования для дальнейшей безопасной эксплуатации строительных конструкций здания наполнительного цеха; Оформление акта по результатам обследования производится на основе анализа предоставленных материалов и материалов обследования состояния строительных конструкций здания наполнительного цеха. По результатам проведенного обследования проводится классификация состояния строительных конструкций согласно ГОСТ 31937-2011 [3] выполняется оценка технического состояния строительных конструкций здания наполнительного цеха, разрабатываются рекомендации по устранению обнаруженных при обследовании дефектов, повреждений и обеспечению безопасной эксплуатации сооружения. Литература 1. Федеральный закон №116-ФЗ от 21 июля 97 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»; 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены приказом № 538 от 14 ноября 2013 года Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору); 3. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

4. РД 22- СИ.97 «Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производ-ственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследования строительных конструкций специализированными ор¬ганизациями)» 5. СП 1.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Программа технического диагностирования парового котла с целью определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации Евгений КОЙНОВ, эксперт ООО «Алтайгазэксперт» Владимир МУХИН, директор Ивановского филиала ООО «Инженерный консалтинговый центр «Промтехбезопасность» Игорь БЕЛЫХ, начальник отдела испытаний, измерений и энергоаудита ООО «НТЦ «Энергорегионразвития» Андрей РОЖДЕСТВЕНСКИЙ, главный инженер, эксперт по промышленной безопасности на ПС ООО «Сыктывкарское монтажно-наладочное управление» Валерий ВАНЮКОВ, эксперт

Целью проведения обследования является оценка технического состояния парового котла для определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации. Программа разработана на основании требований нормативной документации, действующей на территории России. Ключевые слова: обследование, техническое состояние, степень повреждения, дефекты, техническое диагностирование, сосуд.

П

рограмма разработана согласно требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» [2]. Обследование проводится на основании следующих документов: ■ Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538 [3]; ■ Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утверждены приказом № 116 от 25 марта 2014 года Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору [4].

Работы по диагностированию технического состояния котла, отработавшего назначенный срок службы (исчерпавшего установленный ресурс) в общем случае включают:

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

1. Анализ технической документации; 2. Визуальный и измерительный контроль; 3. Контроль толщины стенки неразрушающим методом; 4. Контроль твердости с помощью переносных приборов; 5. Контроль качества сварных соединений и зон основного металла неразрушающими методами дефектоскопии; 6. Лабораторные исследования (при необходимости) химического состава, свойств и структуры материала основных элементов (проведение коррозионных исследований); 7. Гидравлические (пневматические) испытания; 8. Прогнозирование на основании анализа результатов технического диагностирования и расчетов, возможности, допустимых параметров, условий и срока дальнейшей эксплуатации котла. Программа устанавливает порядок и методы проведения технического диагностирования парового котла, находящегося в эксплуатации и выполняется, согласно требований СО 153-34.17.469-2003

253

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Таблица 1. Программа технического диагностирования котла парового Элемент котла

Метод контроля

Зона контроля

Объем контроля

Особенности контроля

1

2

3

4

5

100%

Проверяется целостность обмуровки. При наличии признаков следов подтекания, пропаривания, сырых пятен следует удалить и провести осмотр металла

а) обмуровка и тепловая изоляция б) наружная поверхность в местах попадания воды ВК

Выявление трещин, коррозионных повреждений; особое внимание обращается на участки границ «пар-вода» и по нижней образующей

в) внутренняя поверхность г) в одной из обечаек в водяном объеме на наружной и внутренней поверхностях По всей в сечениях отстоящих друг от друга не более 500 мм

Измерение овальности и прогиба

а) в водяном объеме на одной из царг внутренней поверхности

Участок 200X200 мм

б) места выборок, дефектов, прогибов

По результатам ВК при подозрении на трещины

в) мостики между отверстиями труб

По результатам ВК, при подозрении на трещины, но не менее 10 мостиков. При обнаружении трещин объем контроля увеличивается на 100 %

УЗТ и ТВ

На внутренней поверхности

В 3 сечениях по длине барабана, в каждом сечении по 3 измерения. По нижней и боковым образующим в зоне пар-вода

ИМ

На внутренней или наружной поверхности

По результатам ЦД, УЗТ, УЗК

после 40 лет эксплуатации; при обнаружении недопустимых дефектов; при твердости больше нормативной

ВК

а) наружная или внутренняя поверхности, участки перехода и зона пар-вода

100%

Выявление трещин и коррозионных язв и их измерение

ЦД

На внутренней поверхности участки перехода и места выборки дефектов и ремонта

По результатам ВК при подозрении на трещины или при наличии выборок и их заварок

УЗТ и ТВ

Точки по нижней образующей до центра

Не менее трех измерений на каждом днище

ВК

Кроме отверстий уплотнительных поверхностей

100%

ЦД

Кромки лазового отверстия, область прилегающая к нему на 100 мм

ВК

Внутренняя поверхность труб или штуцеров, кромки и зоны на внутренней поверхности барабана шириной 50 мм от кромки

100%

ЦД

Внутренняя поверхность зоны вокруг отверстий по поверхности барабана шириной не менее 50 мм от кромки

Ввод питательной воды обязательно. По результатам ВК при подозрении на трещины, при обнаружении дефектов, объем контроля удваивается

ИК: Обечайка барабана ЦД

Днище барабана

Лазовые отверстия

Отверстия ввода питательной воды, водоопускных, перепускных, пароотводяших и прочих труб

ВК

Сварные соединения

ЦД или МПД

УЗК

254

Допускается не проводить если при ВК не обнаружено дефектов

По результатам ВК

а) наружная поверхность швов

В местах снятой изоляции

б) внутренняя поверхность шва

100 % всех швов

а) поверхность ремонтных подварок и зоны вокруг них шириной не менее 30 мм

При наличии подварок

б) приварка элементов к стенке

По результатам ВК при подозрении на трещины не менее 15 % длины швов

При обнаружении недопустимых дефектов объем контроля увеличивается вдвое

На наружной или внутренней поверхности

Продольные швы – не менее 30 % обшей длины, включая места пересечения швов на длине не менее 200 мм в каждую сторону

При обнаружении недопустимых дефектов объем контроля увеличивается вдвое

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Вальцовочные соединения

Трубы экранов и конвекторного пучка

ВК

Кромки и тело колокольчиков труб

ИК

Выступающие концы труб (колокольчики)

Не менее десяти труб, наиболее изношенных

ВК

Поверхность всех

В доступных для В К местах

Наружный диаметр

Не менее 10 труб каждого назначения (наихудших, отобранных по результатам ВК)

Выход из ранжира

Не менее десяти труб экранов и первого ряда конвективного пучка, отобранных по результатам ВК

УЗТ

В зонах наибольшего возможного утонения

Не менее чем 10 труб (наихудших, отобранных по ВК)

ИМ

Не менее двух образцов наихудших по состоянию

ИК

ВК

Коллекторы экранов, пароперегревателя, экономайзера, выносного циклона

а) наружная поверхность при снятой изоляции б) внутренняя поверхность через смотровые отверстия

100%

При выявлении недопустимой толщины стенки труб объем контроля УЗТ увеличивается вдвое

Определение состояния металла труб, причин и характера отложений

По одному коллектору каждого назначения

При выявлении недопустимых дефектов объем контроля увеличивается вдвое

ЦД

Зоны вокруг отверстий, угловые сварные швы с наружной поверхности

По результатам ВК при подозрении на трещины

ИК

Наружная поверхность

По результатам ВК при наличии видимого прогиба

УЗТ и ТВ

Точка по нижней образующей

В трех сечениях на длине одного из коллекторов каждого назначения

При выявлении недопустимой толщины стенки или твердости объем УЗТ и ТВ увеличивается вдвое

УЗК

Донышки с коллекторами

Не менее двух коллекторов

При обнаружении недопустимых дефектов объем контроля увеличивается вдвое

ВК

Не менее двух гибов

ИК Гибы труб

Оценка степени износа, окалинообразования, раздутия труб, выхода их из ранжира

УЗТ

При снятой изоляции в средней части

УЗК

«Инструкция по продлению срока безопасной эксплуатации паровых котлов с рабочим давлением до 4,0 МПа включительно и водогрейных котлов с температурой воды выше 115 °С» [4], на основе типовой программы технического диагностирования основных элементов паровых водотрубных котлов типа КЕ, ДЕ, ДКВ, ДКВр, КРШ, Шухова-Берлина (таблица 1). Оформление результатов технического диагностирования сосуда и заключения экспертизы промышленной безопасности проводится в соответствии с требованиями: Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» [2].

По результатам ВК на одном из гибов труб каждого назначения

Заключения экспертизы должно быть прошито и пронумеровано, утверждено руководителем экспертной организации, заверено печатью экспертной организации и передано предприятиювладельцу. Литература 1. Федеральный закон №116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»; 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлениТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

При обнаружении недопустимых дефектов объем контроля увеличивается вдвое

ем» (утверждены приказом № 116 от 25 марта 2014 года Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору); 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены приказом № 538 от 14 ноября 2013 года Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору); 4. СО 153-34.17.469-2003 «Инструкция по продлению срока безопасной эксплуатации паровых котлов с рабочим давлением до 4,0 МПа включительно и водогрейных котлов с температурой воды выше 115 °С».

255

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Заключение по обследованию технического состояния строительных конструкций здания котельной Николай МОКРОПУЛО, директор ООО «Томсктехсервис» Тамара МОКРОПУЛО, заместитель директора ООО «Томсктехсервис» Олег МАКАРЕВИЧ, эксперт ООО «Томсктехсервис» Андрей СКУЕ, эксперт ООО «Томсктехсервис»

В данной статье рассматривается проведение технического обследования состояния строительных конструкций здания котельной для оценки возможности дальнейшей эксплуатации здания, а также определение соответствия строительных конструкций здания требованиям нормативных документов в области промышленной безопасности. Ключевые слова: обследование, техническое состояние, степень повреждения, дефекты, техническое диагностирование, строительные конструкции, котельная.

Ц

ель обследования: оценка технического состояния строительных конструкций здания котельной Краткая характеристика и назначение объекта обследования: обследуемое здание предназначено для размещения в нем теплоэнергетического оборудования, необходимого для выработки энергоресурсов для нужд отопления и горячего водоснабжения общественноадминистративных, жилых и лечебных корпусов, расположенных на территории больницы. Вид топлива – природный газ.

1. Здание котельной в осях «1–5», «А– В» (бывшее здание ЦТП) Объемно-планировочное решение: Здание котельной в осях «1–5», «А–В» одноэтажное, прямоугольное в плане, с размерами в осях 24,012,0м, с шагом колонн 6,0 м и высотой до низа стропильных балок 6,0 м. На отметке +0,000 расположен зал с размещением в нем теплового технологического оборудования, водоподготовки, в осях «1–3», «Б–В» выгорожены по-

256

мещения бытового назначения. На отметке 42,700 в осях «1–3», «Б–В» над помещениями бытового назначения, предусмотрена открытая технологическая площадка. На отметке +3,800 в осях «1–2», «А–В» размещена антресоль для помещения операторской. Здание по оси «В» в осях «1–4», имеет пристроенный котельный зал, отделенный деформационным швом. В настоящее время в бывшем здании ДТП, размещено технологическое оборудование котельной. Конструктивные решения: Здание однопролетное с железобетонным каркасом. Узлы сопряжения сборных железобетонных колонн с фундаментами – жесткие. На колонны опираются железобетонные стропильные балки пролетом 1/=12,0 м. Узлы сопряжения колонн и балок – шарнирные, на сварке. На стропильные балки уложены сборные железобетонные плиты покрытия. Закладные детали плит приварены к верхнему поясу балок. Пространственная жесткость и геометрическая неизменяемость каркаса здания обеспечиваются жесткой заделкой колонн в фундаменты и совместной работой колонн, железобетонных стро-

пильных балок и жесткого диска перекрытия. Стены выгороженных помещений бытового назначения в осях «1–3», «Б–В» на отм. +0.000 выполнены из кирпичной кладки толщиной 250 мм. Перекрытия в осях «1–2» сборные ж. б. пустотные плиты, в осях «2–3» по металлическим балкам. Фундаменты: cвайные железобетонные стаканного типа под колонны. Ростверки и подколенники выполнены из монолитного бетона. Размер стакана 900 900 800 (h). Размер подошвы – 14001400400 (h). Фундаментные балки сборные железобетонные прямоугольного сечения. Фундаменты под оборудование - монолитные железобетонные. Колонны каркаса: cборные железобетонные сечением 400400 мм. Стропильные балки: cборные железобетонные заводского изготовления L ~ 12,0м. Под стропильными балками в продольном направлении по осям «А», «В», в осях «I–5» выполнены направляющие под подкрановые балки из двутавров №24. Плиты покрытия: cборные железобетонные ребристые, размером 3,06,00,3 (h). Наружные стены и перегородки: панели керамзитобетонные толщиной 300 мм. Панели крепятся к закладным деталям колонн на сварке. По верху стен на кровле уложены сборные железобетонные парапетные плиты, Стена по оси «В» в осях «1–2» до отметки +2,700 выполнена из кирпичной кладки (керамический полнотелый кирпич), толщиной 510 мм. Внутренние стены и перегородки выполнены из кирпичной кладки (керамический полнотелый кирпич) толщиной 120–250 мм. Перемычки: над воротами – металлические из швеллеров. Лестницы: металлические по косоурам. Антресоль: на отметке t 3,800 м. Каркас антресоли выполнен из металлических стоек и балок (швелле-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ра №14), балки перекрытия – швеллера №10 с шагом 1.0 м, покрытие пола металлический настил. Стены и потолок выполнены из гипсоволокнистых листов по каркасу. Полы: На отметке +0,000 м: В зале с технологическим оборудованием – бетонные по грунту. В служебном помещении – линолеум. В коридоре, санузле, душевой керамическая плитка. На отметке +2,700м: Над помещениями бытового назначения, открытая технологическая площадка- цементно-песчаная стяжка. На отметке +3,800м: На антресоли, в помещении операторской – металлический настил из стали листовой рифленой, ромбической. Кровля: плоская, рулонная с гидроизоляционным покрытием из 4-х слоев рубероида па битумной мастике. Водосток внутренний организованный, с двумя водоприемными воронками. Отмостка: бетонная шириной 750 мм. Окна: в зале с тепловым технологическим оборудованием, выполнено одно окно но оси «В» в осях «4–5», рама окна деревянная, с двойным остеклением. Остальные оконные проемы по оси «В» в осях «1–4», заложены кирпичной кладкой. Общая площадь остекления – 3,6 м2.

2. Здание в осях «1–4», «Г–Е» (котельный зал) Объемно-планировочиое решение: здание котельной в осях «1–4», «Г–Е» одноэтажное, прямоугольное в плане, с размерами в осях 18,012,0 м, высота до низа плит покрытия 4,60–4,85 м. На отметке +2,200м осях «1–3», «Д–Е» предусмотрена антресоль. Антресоль на отметке +2,200м предназначена для обслуживания и осмотра технологического оборудования, расположена по периметру котлов. Конструктивные решения: здание одноэтажное, с неполным каркасом. Наружные несущие стены здания: одна продольная и две поперечных выполнены из кирпичной кладки. Внутри здания выполнен несущий металлический каркас, состоящий из колонн, балок и связей. Балки выполнены с уклоном для ската кровли. На балки и наружные стены, уложены сборные железобетонные ребристые плиты покрытия. В плитах покрытия закладные детали отсутствуют, они не приварены к металлическим балкам каркаса. Пространственная жесткость и геометрическая неизменяемость здания обеспечиваются совместной работой фунда-

ментов, стен, металлического каркаса и жесткого диска плит покрытия. Антресоль на отметке 12,200 м выполнена из металлических колонн и балок, с перекрытием из металлического настила. Используется для осмотра и обслуживания технологического оборудования, нагрузок от оборудования не несет. Фундаменты: обследованию не подвергались По сведениям проектной документации, фундаменты свайные с монолитным железобетонным ленточным ростверком. Расчет свайного основания произведен па основании Инженерно-геологического заключения – сваи по ГОСТ 19804.1-79 [5], Свая С7-30; ■ железобетонный ростверк по периметру наружных стен размерами 6001170 (h). Глубина заложения ростверка –1,200м. Бетон класса В15, пространственные каркасы из арматурной стали по ГОСТ 5781 [6], арматура 06AI, 08AI, 012А1П. Бетонная подготовка толщиной 100мм из бетона класса В3.5 по тщательно уплотненному грунту.

■ железобетонный фундамент стаканного типа под металлические колонны, подошвы фундаментов имеют размеры 1500 1650 400 (h), размер стакана 500 500 500 (h). Глубина заложения подошвы –1,300 м, отметка верха – 0,40 м. Бетон класса В15, сетки из арматурной стали по ГОСТ 5781 [6], арматура 08А1, 0I2AI1I. Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В3.5 по тщательно уплотненному грунту. Крепление колони с помощью 4-х анкерных болтов М24 1000.

■ фундаменты под оборудование – монолитные железобетонные. Металлический каркас: состоит из колонн, балок и связей. Колонны-трубы 0273 на пересечении осей «2–Д», «3–Д» Балки – основные несущие балки по осям «2», «3» в осях «Г–Е», выполнены из двутавров №601111. Под ними закреплены второстепенные балки (двутавры №20), опирающиеся на наружные стены здания. Направляющая подкрановой балки расположена под основной несущей балкой, закреплена к ней с помощью болтов. Портальная связь расположена в продольном направлении, между металлическими колоннами по оси «Д» в осях «2–3», выполнена из металлических уголков 1009 и пластин 9240, соединенных на сварке. Узлы сопряжения металлических колонн с фундаментами – шарнирные; колонн с балками – в поперечном направлении жесткие, в продольном направлении шарнирные. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Плиты покрытия: сборные железобетонные размером 3,06,00,3 (h); ПГ6АIIIвТ, ПВ4-6АIIIвТ по ГОСТ 22701.1-77 [7]. Швы между плитами заделываются бетоном класса В15 на мелком заполнителе. В местах опирания плит по наружным стенам выполнены монолитные железобетонные опорные подушки. Наружные стены и перегородки: наружные стены выполнены из кирпичной кладки (керамический кирпич М75 на цементно-песчаном растворе М50). Толщина наружных стен 640 мм. С внутренней стороны стены оштукатурены, с наружной стороны выполнены с расшивкой швов. Перегородки помещения операторской на отметке 10.000 в осях «2 3», «Г–Д» выполнены из оцинкованных профилей системы «KNAUF», каркас обшит гипсоволокнистыми листами с наружной и внутренней сторон, перекрытие выполнено аналогично. Перемычки: сборные железобетонные по серии 1.038.1-1, вып.1, 3. Металлические уголки 12510 по ГОСТ 8509-93 [8]. Лестницы: металлические по косоурам. Антресоль: на отметке +2.200 м. Колонны антресоли выполнены из металлических труб 108, основные балки антресоли выполнены из спаренных швеллеров №24, второстепенные из швеллеров №10 с шагом 1,0 м. По верху балок уложен металлический пастил из стали листовой рифленой, ромбической. Полы: Ha отметке +0,000 м: В котельном зале, операторской - ксилолитовая плитка на цементно-песчаном растворе, размером 300300 мм. На отметке +2,200 м: На антресоли – металлический настил из стали листовой рифленой, ромбической. Кровля: плоская, рулонная с гидроизоляционным покрытием из 3-х слоев рубероида на битумной мастике с наружным неорганизованным водостоком. Утеплитель – жесткие мин.- ватные плиты, Y=200кг/м3, ГОСТ 22950-78 [9], толщиной 100 мм. Отмостка: бетонная шириной 750 мм. Окна: в котельном зале рамы окон деревянные, с двойным остеклением. Общая площадь остекления – 35,6 м2. По проекту приняты световые панели ОГД 18.12-2-1.2, ОГД 30.12-2-1.2 по серии 1.436.3-24. Легосбрасываемые конструкции: в качестве легкосбрасываемых конструкций в помещениях по взрывопожарной опасности категории 2Г, используются оконные проемы в наружных стенах.

257

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Площадь легкосбрасываемых конструкций составляет SЛ/СБ=35,62 м2. Легкосбраеываемые конструкции: окна по осям «1», «4», «Е». Площадь легкосбрасываемых конструкций SЛ/СБ=35,62 м2, (SKOT.ЗАЛА= 201,87 м2; VKOT. ЗАЛА=996.2 м3). Окна выполнены с двойным остеклением. Геологические условия площадки: площадка ровная, засыпные овраги, карстовые провалы, оползневые зоны и другие опасные геологические явления отсутствуют. Здание отапливаемое, II степени огнестойкости, категория производства по взрывопожарной и пожарной опасности – 2Г. Результаты по итогам проведенного обследования: Обследование технического состояния строительных конструкций здания котельной расположенного в г. Томск, проведено в объеме технического задания и программы обследования, согласованных с Заказчиком.

1. Здание в осях «1–5», «А–В» (бывшее здание ЦТП) При сплошном (визуальном) обследовании установлено: Фундаменты: при сплошном визуальном обследовании здания характерных дефектов у основания колоны, просадок, кренов колонн, а также прочих дефектов и повреждений не обнаружено, что свидетельствует о нормативном техническом состоянии фундаментов и их грунтового основания. Также в процессе сплошного визуального обследования дополнительные нагрузки на фундаменты здания не обнаружены. На основании данных выводов детальное обследование фундаментов и инженерногеологические исследования грунта их основания не проводились. По оси «5–В» в приямке был осмотрен фундамент, определено его техническое состояние. Выявленные дефекты и повреждения: замокание подколонника и ростверка. Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли у водосточной воронки. На момент проведения визуального обследования фундаменты здания находятся в работоспособном техническом состоянии. Колонны каркаса: Выявленные дефекты и повреждения: ■ разрушение защитного слоя арматуры колонны на пересечении осе «5–А», сколы бетона на грани колонны. Вероятными причинами появления данно-

258

го дефекта являются механические повреждения, воздействие эксплуатационной среды ■ замокание колонны на пересечении осе «5–А». Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли у водосточной воронки, узел устройства водосточной воронки у примыкания к парапету выполнен с нарушениями. На момент проведения визуального обследования колонны находятся в работоспособном техническом состоянии. Стропильные балки: Выявленные дефекты и повреждения: ■ замокание балок но оси «2», «5», в осях «А–В». Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли у водосточной воронки, узел устройства водосточной воронки у примыкания к парапету выполнен с нарушениями.

■ балки в осях «2–4», «А–В». Трещины в балках на опоре. Скалывание балок па опоре. Наклонные трещины в балках у опор. Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли у водосточной воронки, узел устройства водосточной воронки у примыкания к парапету выполнен с нарушениями. На момент проведения визуального обследования стропильные балки находятся в работоспособном техническом состоянии. Плиты покрытия: Выявленные дефекты и повреждения: ■ замокание плит покрытия в осях «1–5», «А–В». Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли, протечки у водосточной воронки, узел устройства водосточной воронки у примыкания к парапету выполнен с нарушениями.

■ трещина в ребре покрытия в осях «3–4», «Б–В». Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли, коррозия рабочей арматуры плиты.

■ трещины в плитной части покрытия в осях «1–3», «Б–В». Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли, разрушение от замокания, попеременного замерзания – оттаивания. На момент проведения визуального обследования плиты покрытия находятся в работоспособном техническом состоянии, кроме плиты покрытия в осях «3–4», «Б–В», находящейся в ограниченно-работоспособном техническом состоянии.

Наружные стены и перегородки: Выявленные дефекты и повреждения: ■ замокание стеновых панелей в осях «4–5», «Б–В». Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли, протечки у водосточной воронки, узел устройства водосточной воронки у примыкания к парапету выполнен с нарушениями.

■ нарушение антикоррозионного покрытия соединительных элементов, закладных деталей стеновых панелей и колонн в узлах крепления стеновых панелей в осях «1–5», «А–В». Вероятными причинами появления данного дефекта являются нарушение СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» [11], воздействие эксплуатационной среды.

■ отсутствуют крепления стеновых панелей по оси «1», в осях «Б–В» к колонне по оси «1–В». Вероятными причинами появления данного дефекта являются отступления от узлов крепления по серии 1.030.1 -1 вып. 3-3 «Монтажные узлы стен одноэтажных производственных зданий», узел 14.

■ разрушение межпанельных швов на всех фасадах здания. Толщина швов: горизонтальных а = 30–50 мм, вертикальных а = 70–100 мм. Разрушение защитного слоя арматуры стеновой панели. Вероятными причинами появления данного дефекта являются разрушение в результате замокания, попеременного замораживания-оттаивания. Узлы крепления панелей выполнены с отступлениями от серии 1.030.1-1 вып. 3-3 «Монтажные узлы стен одноэтажных производственных зданий», узлы 56, 57.

■ отверстие под стеновой панелью по оси «5», в осях «Б–В». Вероятными причинами появления данного дефекта являются разрушение, выпадение кирпичной кладки.

■ отклонение стеновых панелей по оси «1», в осях «А–В» (с отм. 6.600 до отм.

7.800) от разбивочных осей. Вероятными причинами появления данного дефекта являются: отступления от серии 1.030.1-1 вып. 3-3 «Монтажные узлы стен одноэтажных производственных зданий» при креплении стеновых панелей. Узлы 14, 25. 30. Дефект производства работ.

■ отсутствует защита парапетной части по всей поверхности из оцинкованной кровельной стали от атмосферных осадков. Вероятными причинами появления данного дефекта являются нарушение правил производства работ при устройстве кровли (п. 5.28, 5.29 [10]). Дефект производства работ.

■ в технологическом приямке в осях

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

«4–5», «Б–В» на отметке –1.100 присутствует вода, что способствует повышенной влажности в помещении. Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с инженерных коммуникаций. На момент проведения визуального обследования наружные стены находятся в работоспособном техническом состоянии, кроме стеновых панелей наружной стены по оси «1», в осях «А–В» (с отм. 6.600 до отм. 7,800), находящихся в ограниченно-работоспособном техническом состоянии. Узлы крепления стеновых панелей к колоннам находятся в ограниченно-работоспособном техническом состоянии. Перегородки находятся в работоспособном техническом состоянии. Перемычки: дефектов и повреждений не обнаружено. На момент проведения визуального обследования перемычки находятся в нормативном техническом состоянии. Лестницы: Выявленные дефекты и повреждения: ■ Наружная лестница на кровлю по оси «5», в осях «Б – В» ненадежно закреплена в нижнем сечении к стене. Вероятными причинами появления данного дефекта являются дефект производства работ, нарушение правил эксплуатации. На момент проведения визуального обследования лестницы находятся в работоспособном техническом состоянии.

Aнтресоль на отметке +3.800: на момент проведения визуального обследования антресоль находится в работоспособном техническом состоянии. Полы: дефектов и повреждений не обнаружено. На момент проведения визуального обследования полы находятся в нормативном техническом состоянии. Кровля: Выявленные дефекты и повреждения: ■ Кровля в осях «1–2», «Б–В»; «4–5», «Б–В». Отсутствуют колпаки водосточных воронок. Воронки забиты мусором. Вероятными причинами появления данного дефекта являются нарушение правил эксплуатации, нарушение правил производства работ при устройстве кровли (п. 5.28, 5.29 [10]). Дефект производства работ, ■ Разрушение кровельного водоизоляционного ковра. Малый уклон кровли, что приводит к скапливанию атмосферных. Вероятными причинами появления данного дефекта являются разрушение в результате замокания, попере-

менного замораживания – оттаивания, дефект производства работ.

■ Разрушение, проваливание отмостки по оси «В», в осях «4–5». Вероятными причинами появления данного дефекта являются нарушение правил производства работ при устройстве инженерных коммуникаций. На момент проведения визуального обследования кровля находится в работоспособном техническом состоянии. Отмостка: Выявленные дефекты и повреждения: ■ Разрушение, проваливание отмостки по оси «В», в осях «4–5». Вероятными причинами появления данного дефекта является нарушение правил производства работ при устройстве инженерных коммуникаций. На момент проведения визуального обследования отмостка находится в работоспособном техническом состоянии. Кроме отмостки но оси «В», в осях «4–5», находящейся в ограниченно-работоспособном техническом состоянии. Окна: дефектов и повреждений не обнаружено. На момент проведения визуального обследования окна находятся в нормативном техническом состоянии.

2. Здание в осях «1–4», «Г–Е» (котельный зал) При сплошном (визуальном) обследовании установлено: Фундаменты: при сплошном визуальном обследовании здания характерных дефектов у основания наружных стен, просадок, трещин, а также прочих дефектов и повреждений не обнаружено, что свидетельствует о нормативном техническом состоянии фундаментов и их грунтового основания. Также в процессе сплошного визуального обследования дополнительные нагрузки на фундаменты здания, по сравнению с проектными, не обнаружены. На основании данных выводов детальное обследование фундаментов и инженерно-геологические исследования грунта их основания не проводились. На момент проведения визуального обследования фундаменты здания находятся в нормативном техническом состоянии. Металлический каркас: Выявленные дефекты и повреждения: ■ Отсутствует противопожарная защита металлического каркаса здания в осях «1–4», «Г–В». Вероятными причинами появления данного дефекта является нарушение требований ст. 87 № 123ФЗ от 22 июля 2008 «Технический реглаТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

мент о требованиях пожарной безопасности» [4].

■ Металлическая портальная связь между колоннами по оси «Д», в осях «2–3». Недостаточная длина сварных швов крепления уголков 1009 к пластине 9240. Вероятными причинами появления данного дефекта является дефект производства работ. На момент проведения визуального обследования металлический каркас находится в ограниченно-работоспособном техническом состоянии. Плиты покрытия: Выявленные дефекты и повреждения: ■ Замокание плит покрытия в осях «1–4», «Д–Е». Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли, отсутствует уклон кровли у наружной стены по оси «Е».

■ Плиты покрытия в осях «1–4», «Г–Е» не имеют закладных деталей в опорных зонах ребер в нижнем сечении. Плиты покрытия не закреплены на сварке к металлическим балкам металлического каркаса здания. Совместная работа жесткого диска перекрытия и металлического каркаса не обеспечена. Вероятными причинами появления данного дефекта являются нарушение требований проекта по закреплению плит покрытия к металлическим балкам. Дефект производства работ. На момент проведения визуального обследования плиты покрытия находятся в ограниченно-работоспособном техническом состоянии. Наружные стены и перегородки: Выявленные дефекты и повреждения: ■ Замокание стены с внутренней стороны по оси «Г», в осях «1–4». Вероятными причинами появления данного дефекта являются примыкание кровли в месте деформационного шва между пристроенным и существующим зданиями выполнено с нарушениями.

■ Замокание стен с внутренней стороны по оси «Е», в осях «1–4»; по оси «1», в осях «Д–Е». Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли в месте наружной стены, сквозь кладку, перемычки. Отсутствует уклон кровли у наружной стены по оси «Е».

■ Трещина в стене, замокание стены по оси «4», в осях «Д–Е». Вероятными причинами появления данного дефекта являются температурно-влажностные и усадочные деформации стены, протечки с кровли.

■ Отсутствует вертикальная гидроизоляция цокольной части стен здания

259

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы по осям «1», «Е», «4», по всему периметру стен на высоту h=300. Вероятными причинами появления данного дефекта являются не выполнение требований п.6.4 [12], дефект производства работ, нарушение правил эксплуатации.

■ Трещины в стене по оси «Е», в осях «1–3». Вероятными причинами появления данного дефекта являются температурновлажностные и усадочные деформации стены. Отверстие дымохода выполнено не в проектном положении. Уменьшилось сечение кладки, воспринимающее нагрузку.

■ Замокание стены по оси «Е», в осях «1–4». Вероятными причинами появления данного дефекта являются протечки с кровли.

■ Деформация кладки парапетной части стены по оси «1», в осях «Е–Д». Вероятными причинами появления данного дефекта являются отсутствие уклона кровли на данном участке, скапливание атмосферных осадков на кровле. Деформация парапета происходи т в результате замокания кладки у основания парапета, попеременного замораживания- оттаивания. На момент проведения визуального обследования наружные стены находятся в работоспособном техническом состоянии, кроме парапетной части стены по оси «1», в осях «В–Д», находящейся в ограниченно-работоспособном техническом состоянии. Перемычки: Выявленные дефекты и повреждения: ■ Замокание перемычек при протечках с кровли. На момент проведения визуального обследования перемычки находятся в работоспособном техническом состоянии. Лестницы: дефектов и повреждений не обнаружено. На момент проведения визуального обследования лестницы находятся в нормативном техническом состоянии, Антресоль на отметке 42,200 м: дефектов и повреждений не обнаружено. На момент проведения визуального обследования антресоль находится в нормативном техническом состоянии. Полы: дефектов и повреждений не обнаружено. На момент проведения визуального обследования полы находятся в нормативном техническом состоянии. Кровля Выявленные дефекты и повреждения: ■ Примыкание кровли пристроенного здания к стене основного здания по оси «Г», в осях «1–4» выполнено без учета деформационного шва (прижимная кирпич-

260

ная стенка). Пет бортиков из цем.-песч. раствора у стены под кровельным ковром. Угол загиба ковра больше 45 градусов. Вероятными причинами появления данного дефекта являются дефект производства работ, нарушение правил производства работ при устройстве кровли (и. 5.29 [10]).

■ Кровля в осях «1–4», «Е–Д». Отсутствует уклон кровли наружу от здания па участке возле стены по оси «Е». У оси «Е» наблюдается контруклон кровли. Происходит скапливание атмосферных осадков на. Вероятными причинами появления данного дефекта являются дефект производства работ, нарушение правил производства работ при устройстве кровли (п. 4.3 [10]). На момент проведения визуального обследования кровля находится в ограниченно - работоспособном техническом состоянии. Отмостка: Выявленные дефекты и повреждения: ■ Отмостка по оси «Е» выполнена с уклоном в сторону здания. Между отмосткой и стеной имеется зазор b=10– 20 мм. Вероятными причинами появления данного дефекта являются дефект производства работ, нарушение правил эксплуатации. На момент проведения визуального обследования отмостка находится в ограниченно-работоспособном техническом состоянии, Окна: дефектов и повреждений не обнаружено. Па момент проведения визуального обследования окна находятся в нормативном техническом состоянии. Легкосбрасываемые конструкции Выявленные дефекты и повреждения ■ Окна по осям «1», «Е», «4» выполнены с двойным остеклением. Вероятными причинами появления данного дефекта является нарушение правил эксплуатации. На момент проведения визуального обследования легкосбрасываемые конструкции находятся в ограниченно - работоспособном техническом состоянии. Зафиксированное состояние дефектов и повреждений для различных типов строительных конструкций позволяет выявить причины их происхождения и является достаточным для оценки технического состояния строительных конструкций здания в целом по результатам сплошного визуального обследования. Выводы: ■ На основании данных, полученных

в процессе обследования, произведена оценка совокупного влияния выявленных дефектов и повреждений на техническое состояние строительных конструкций здания. Проведение детального (инструментального) обследования здания не требуется.

■ Для приведения в работоспособное и нормативное техническое состояние объекта, обеспечения его надежных эксплуатационных параметров и продления срока службы необходимо устранить выявленные дефекты и повреждения строительных конструкций. На основании результатов проведённого обследования технического состояния строительных конструкций здания котельной расположенного в г. Томске оценивается как ограниченноработоспособное. Следующее обследование здания рекомендуется провести после выполнения мероприятий по восстановлению и усилению строительных конструкций. Литература 1. Федеральный закон №116-ФЗ от 21 июля 97 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»; 2. ПБ 03-440-02 «Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля»; 3. Технический регламент №384-ФЗ от 30 декабря 2009 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»; 4. Технический регламент №123-ФЗ от 22 июля 2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»; 5. ГОСТ 19804.1-79 «Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры».

6. ГОСТ 5781 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия».

7. ГОСТ 22701.1-77 «Плиты железобетонные ребристые предварительно напряженные размерами 6x3 м для покрытий производственных зданий. Плиты типа ПГ. Конструкция и размеры».

8. ГОСТ 8509-93 «Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент».

9. ГОСТ 22950-78 «Плиты минераловатные повышенной жесткости на синтетическом связующем. Технические условия».

10. СП 17.13330.2011 «Кровли».

11. СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии».

12. СНиП 11-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Результаты технического диагностирования

технического устройства, применяемого на опасном производственном объекте «Станция газораспределительная» – емкость для накопления газового конденсата Анализ технической документации

Николай МОКРОПУЛО, директор ООО «Томсктехсервис» Тамара МОКРОПУЛО, заместитель директора ООО «Томсктехсервис» Олег МАКАРЕВИЧ, эксперт ООО «Томсктехсервис» Андрей СКУЕ, эксперт ООО «Томсктехсервис»

В данной статье рассматриваются результаты технического диагностирования емкости для накопления газового конденсата, которая находится на опасном производственном объекте «Станция газораспределительная» .Техническое диагностирование проводится с целью определения соответствия объекта требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Ключевые слова: анализ, обследование, техническое состояние, работоспособность, эксплуатация, дефекты, прочность, техническое диагностирование, сосуд.

Т

ехническое диагностирование станции газораспределительной проводится с целью определения его соответствия требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (далее – ФНП) [4] и является документом, определяющим: ■ соответствие технического устройства требованиям промышленной безопасности; ■ техническое состояние сосуда на момент проведения диагностирования; ■ работоспособность в соответствии с его техническими параметрами; ■ возможность и условия дальнейшей эксплуатации сосуда, работающего под давлением до очередного обследования.

1. Краткая техническая характеристика объекта технического диагностирования: Назначение сосуда: Сосуд предназначен для сбора и временного хране-

ния газового конденсата. Рабочее давление: 75 кгс/см2. Расчетное давление: 75 кгс/см2. Расчетная температура стенки: +60 °С. Минимально допустимая отрицательная температура стенки: –30°С. Пробное давление при гидравлическом испытании: 94,0 кгс/см2. Рабочая среда: природный газ, конденсат.

2. Программа технического диагностирования: 1. Анализ технической документации 2. Оперативная (функциональная) диагностика 3. Контроль технического состояния устройства – включает в себя неразрушающий контроль.

4. Проверочные расчеты.

5. Подведение итогов технического диагностирования – назначение сроков дальнейшей эксплуатации.

6. Результаты проведенного диагностирования.

3. Отчет о проведенном диагностировании: ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

По результатам анализа технической документации установлено: ■ опасный производственный объект – станция газораспределительная, включающий в себя в том числе, деятельность, связанную с эксплуатацией сосуда, работающего под давлением – емкости для накопления газового конденсата, зарегистрирован в государственном реестре.

■ за время эксплуатации сосуда аварий и инцидентов в рассмотренной документации не зафиксировано.

■ фактические технические характеристики, параметры и условия эксплуатации сосуда соответствуют требованиям конструкторской документации - заводскому паспорту сосуда.

■ материал основных элементов сосуда соответствует фактическим условиям эксплуатации по минимально и максимально допустимым температурам стенки сосуда.

■ расчет на прочность соответствует конструктивному и материальному исполнению сосуда; ■ наиболее вероятный механизм повреждения (деградационного процесса) сосуда – общий слабоинтенсивный коррозионный износ.

■ отклонения от технологического регламента (нарушений эксплуатационного режима, аварий) за время эксплуатации не происходили.

■ ремонты сосуда с применением сварки не проводились.

Оперативная (функциональная) диагностика По результатам оперативной (функциональной) диагностики установлено: ■ текущие значения основных параметров эксплуатации (давления, температуры) соответствуют требованиям конструкторской документации – заводскому паспорту сосуда.

■ контрольно-измерительные приборы (КИП), установленные на сосуде со-

261

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Гидравлическое испытание корпуса пробным давлением 69,0 кгс/см сосуд выдержал.

Назначение срока дальнейшей эксплуатации

ответствуют требованиям [4], поверены, имеют соответствующие клейма. Сведения о поверке отражаются в соответствующем журнале.

■ сосуд оборудован системой автоматизации (СА) – датчиком уровня жидкости. Сведения о настройке и поверке датчика уровня жидкости отражаются в соответствующем журнале.

■ противоаварийные защиты (ПАЗ) отдельно на сосуде не предусмотрены, а входят в систему автоматизации газораспределительной станции.

■ запорная арматура, установленная на штуцерах (патрубках), непосредственно присоединяемых к сосуду имеет соответствующую маркировку, что соответствует требованиям [4]. Сведения о техническом обслуживании отражаются в соответствующем журнале. По результатам оперативной (функциональной) диагностики контрольноизмерительные приборы (КИП), система автоматизации (СА) и запорная арматура (ЗА) находятся в технически исправном состоянии и соответствуют проектной (конструкторской) документации.

Контроль технического состояния (результаты экспертного обследования) В ходе визуального и измерительного контроля установлено: ■ конструктивное исполнение сосуда соответствует чертежу, приложенному к заводскому паспорту сосуда.

■ дефектов, связанных с изготовлением и монтажом, не обнаружено.

■ недопустимых дефектов при наружном, внутреннем визуальном и измерительном контроле не обнаружено.

■ техническое состояние сосуда по результатам визуального и измерительного контроля удовлетворяет требованиям СТО Газпром 2-2.3-491-2010 [7]. Выполнен контроль толщины стенки основных элементов сосуда ультразвуковым методом. По результатам контроля установлено: ■ минимальная измеренная - факти-

262

ческая толщина стенки основных частей корпуса сосуда (корпуса, днищ, патрубков, штуцеров, заглушек плоских) превышает номинальную толщину стенки за вычетом эксплуатационной прибавки (прибавки на коррозию, эрозию) (Sфакт>Sн–C1, мм), что соответствует требованиям конструкторской документации (заводскому паспорту сосуда, расчету на прочность). При контроле сварных соединений сосуда ультразвуковым методом контроля дефектов не обнаружено. При контроле сварных соединений сосуда методом цветной (капиллярной) дефектоскопии дефекты не обнаружены. При контроле твердости установлено: ■ измеренные значения твердости основного металла корпуса, днищ, патрубков, штуцеров сосуда по данным измерений для стали марки 20 (допустимый предел 120÷160НВ), 09Г2С-6 (допустимый предел 120÷180НВ) - находятся в допустимых пределах и соответствуют требованиям табл.8.6 СТО Газпром 2-2.3-491-2010 [7].

■ измеренные значения твердости металла сварных швов и зоны термического влияния сварных швов корпуса, патрубков, штуцеров сосуда по данным измерений для стали марки 20 (допустимый предел не более 180 НВ) 09Г2С-6 (допустимый предел не более 225 НВ) находятся в допустимых пределах и соответствуют требованиям табл. 8.6 СТО Газпром 2-2.3- 491-2010 [7].

Поверочные расчеты Выполнен поверочный расчет на прочность от действия внутреннего давления для основных элементов сосуда. По результатам расчета установлено, что фактическая толщина стенки основных элементов сосуда обеспечивает необходимый запас прочности и безопасную эксплуатацию сосуда при установленных (фактических) параметрах: рабочее давление среды 55,0 кгс/см2, температура рабочей среды от -30 до +60 °С.

Назначение срока дальнейшей эксплуатации сосуда производится на основе анализа совокупности, полученной в результате экспертного обследования информации. Выполнен расчет остаточного ресурса сосуда. В качестве критерия для прогнозирования остаточного ресурса сосуда использована величина возникших повреждений (коррозионный износ) - глубина коррозии. По результатам расчета установлено, что прогнозируемый минимальный остаточный ресурс сосуда по критерию коррозионных повреждений составляет более восьми лет (срок дальнейшей эксплуатации сосуда в соответствии с требованиями табл. 8.9 СТО Газпром 2-2.3-491-2010 [7]).

4. Заключение о техническом состоянии сосуда На основании результатов анализа повреждений, дефектов и параметров технического состояния, техническое состояние емкости для накопления газового конденсата на момент завершения технического диагностирования оценивается как «РАБОТОСПОСОБНОЕ». На основании положительных результатов выполненного комплекса работ по техническому диагностированию и с учетом результатов проведенного гидравлического испытания емкости для накопления газового конденсата установлено, что техническое устройство, соответствует требованиям промышленной безопасности, безопасная эксплуатация возможна при выполнении следующих условий: ■ эксплуатация сосуда должна производится в соответствии с требованиями Федеральных норм и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» [4] и технической документации на сосуд; ■ изменение условий эксплуатации сосуда в сторону ужесточения параметров (повышение рабочего давления, изменение температурного диапазона, замена постоянного режима нагружения на цикличный), а также переход на другую рабочую среду должны согласовываться с заводом - изготовителем, проектной организацией, разработавшей технологический процесс или экспертной организацией.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Литература 1. Федеральный закон №116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 03-440-02 «Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля».

3. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

5. ПБ 03-584-03 «Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных».

6. ГОСТ Р 52630-2012 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия».

7. СТО ГАЗПРОМ 2-2.3-491-2010 «Техническое диагностирование сосудов, работающих под давлением на объектах ОАО Газпром».

8. ГОСТ Р 55614-2013 «Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования».

9. ГОСТ Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые».

10. СТО 00220256-005-2005 «Швы стыковых, угловых и тавровых сварных соединений сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Методика ультразвукового контроля».

11. ГОСТ 22727-88 «Прокат листовой. Методы ультразвукового контроля».

12. ОСТ 26-11-09-85 «Поковки и штамповки сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Методика ультразвукового контроля».

13. ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования».

14. ОСТ 26-5-99 «Контроль неразрушающий. Цветной метод контроля сварных соединений, наплавленного и основного металла».

15. ГОСТ Р 52857.1-2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования».

16. ГОСТ Р 52857.2-2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек».

17. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определения остаточного срока службы сосудов и аппаратов».

Диагностика сосуда, работающего под давлением (сосуд для СУГ) Николай МОКРОПУЛО, директор ООО «Томсктехсервис» Тамара МОКРОПУЛО, заместитель директора ООО «Томсктехсервис» Олег МАКАРЕВИЧ, эксперт ООО «Томсктехсервис» Андрей СКУЕ, эксперт ООО «Томсктехсервис»

В данной статье рассматриваются результаты технического диагностирования сосуда, работающего под давлением – сосуда для СУГ, которое проводится с целью определения его соответствия требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Ключевые слова: обследование, техническое диагностирование, сосуд, автоцистерна, правила промышленной безопасности, избыточное давление.

Ц

елью диагностики сосуда, работающего под давлением - сосуда для СУГ являются: ■ оценка соответствия требованиям промышленной безопасности.

■ определение возможности, сроков, параметров и условий дальнейшей безопасной эксплуатации. Краткая характеристика и назначение объекта: Сосуд, работающий под давлением – сосуд для СУГ – автоцистерна для сжиженного газа заправочная, предназначена для транспортирования к месту заправки сжиженных углеводородных

газов, смесей и пропан – бутана и наполнения баллонов газобаллонных автомобилей на специально оборудованных пунктах. Паспортные данные сосуда: ■ завод-изготовитель: завод «Кузполимермаш» г.Кузнецк, Пензенской области.

■ год изготовления: 1985 г.; ■ дата ввода в эксплуатацию: 1989 г.; ■ расчетное давление: 18,0кгс/см2; ■ рабочее давление: 18,0 кгс/см2; ■ расчетная температура: +50°С; ■ рабочая температура среды (стенки): от -40 до +45 °С;

Таблица № 1 Наименование частей сосуда

Диаметр (внутр.), мм

Толщина стенки, мм

Длина (высота), мм

Обечайка

1600

10,0

5370

Днища (фронт, тыл)

1600

12,0

-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Марка стали, ГОСТ

16ГС ГОСТ 5520-79/ ГОСТ 19903-74

263

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ■ пробное давление при гидравлическом испытании: 22,5 кгс/см; ■ геометрический объем корпуса: 12,0 м3; ■ рабочая среда: сжиженный углеводородный газ; ■ количество циклов нагружения: 3000; ■ срок службы: 20 лет. Сведения об основных частях сосуда приведены в таблице 1.

Анализ технической документации Опасный производственный объект «Станция газозаправочная (автомобильная)», включающий сосуд, работающий под давлением (сосуд для СУГ). Предполагается эксплуатация сосуда на открытой площадке – АГЗС (специально оборудованном пункте для наполнения баллонов газобаллонных автомобилей). По территориальному размещению площадки, согласно таблице 1 и таблице 2 СНИП 23-01-99 температура воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 в холодный период года составляет –42 °С, абсолютная максимальная температура воздуха в теплый период года составляет +35°С. Материал основных частей сосуда на основании сведений заводского паспорта обеспечивает возможность эксплуатации сосуда с температурой рабочей среды от –40 до +50 °С. Максимальная температура рабочей среды, соответствует максимальной температуре окружающей среды в теплое время года, которая не превышает +35°С, что соответствует требованиям конструкторской документации – заводскому паспорту сосуда. Минимальная температура стенки сосуда в зимний период в случае его остановки, а также в процессе эксплуатации,

может принимать температуру окружающего наружного воздуха –42 °С, что не позволяет осуществлять эксплуатацию сосуда в данных условиях. Фактическое рабочее давление среды в корпусе сосуда – РРАБ.МАХ= 10,0 кгс/ см2, что соответствует требованиям конструкторской документации – заводскому паспорту сосуда (Допустимое рабочее давление в корпусе сосуда – [РРАБ.]= 18,0 кгс/см2). Нарушений эксплуатационного режима (превышения давления, температуры рабочей среды, понижении минимально допустимой температуры стенки), аварий за время эксплуатации в рассмотренной документации не зафиксировано. Из сведений паспорта и приложенной к нему технической документации, сосуд не подвергался ремонту с применением сварочного оборудования. Из сведений технологической справки, представленной заказчиком, число циклов изменения давления в корпусе сосуда, включающих пуск-останов сосуда, гидроиспытания и циклы переменных давлений, размах амплитуды которых превышает 15% от номинального значения, за весь период эксплуатации составляет N = 2000. По сведениям конструкторской документации, (расчета на прочность) допускаемое число циклов нагружения сосуда составляет [N] = 3000. Таким образом, проведение поверочного расчета на усталостную прочность (расчет на малоцикловую усталость) не требуется. Наиболее вероятный механизм повреждения (деградационного процесса) сосуда - общий слабоинтенсивный коррозионный износ, развитие усталостных трещин от дефектов и концентраторов напряжений. Перечень обязательных параметров технического состояния, подлежащих измерению при тех-

Таблица №2. Результаты ультразвукового контроля Толщина стенки, мм Основные элементы сосуда

Sфакт ≥ Sрасч -C1, мм (I этап)

Sфакт ≥ Sрасч + C1, мм (II этап)

1,0

да

-

7,7

1,0

да

-

7,7

1,0

да

-

Пасп., SН

Фактич., Sфакт

Расчетная (отбрак.), Sрасч

Обечайка

10,0

9,7

7,7

Днище (фронт)

12,0

11,9

Днище (тыл)

12,0

11,9

264

Прибавка на коррозию (эрозию) – C1

Выполнение условия прочности

ническом диагностировании: толщина стенки, значения твердости металла основных элементов сосуда. Потенциально опасные зоны: ■ пересечения сварных швов. Данные участки включены в объем неразрушающего контроля. Заключение о необходимости лабораторных исследованиях металла и рекомендации по отбору проб (образцов) металла: при необходимости по результатам технического диагностирования, в случае обнаружения усталостных трещин в сварных швах и основном металле сосуда.

Оперативная (функциональная) диагностика По результатам оперативной (функциональной) диагностики установлено: ■ контрольно-измерительные приборы (КИП), установленные на сосуде, соответствуют требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». КИП поверены, имеют соответствующие клейма. Сведения о поверке отражаются в соответствующем журнале.

■ в октябре 2012 года была проведена ревизия и настройка предохранительных клапанов, исходя из рабочих параметров сосуда. Сведения о ревизии предохранительных клапанов, а также периодической проверке и настройки предохранительных клапанов отражены в соответствующем журнале.

■ запорная арматура, установленная на штуцерах (патрубках), непосредственно присоединяемых к сосуду и подводящих, отводящих рабочую среду, имеет соответствующую маркировку, что соответствует требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Ревизия запорной арматуры проведена в октябре 2012 года. Сведения о техническом обслуживании, ревизии и ремонтах отражаются в соответствующем журнале. По результатам оперативной (функциональной) диагностики контрольноизмерительные приборы (КИП), противоаварийные защиты (ПАЗ) и запорная арматура (ЗА) находятся в технически исправном состоянии и соответствуют

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Эксплуатация сосуда должна осуществляться в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» и технической документации на сосуд конструкторской документации (заводскому паспорту сосуда).

Контроль технического состояния 1. Визуальный и измерительный контроль: ■ конструктивное исполнение сосуда соответствует чертежу, приложенному к заводскому паспорту сосуда.

■ дефектов, связанных с изготовлением не обнаружено.

■ недопустимых дефектов при наружном, внутреннем визуальном и измерительном контроле не обнаружено.

■ техническое состояние сосуда по результатам визуального и измерительного контроля удовлетворяет требованиям СТО Газпром 2-2.3-491-2010.

2. Ультразвуковой метод контроля. Результаты контроля приведены в Таблице 2. По результатам контроля установлено: ■ минимальная измеренная – фактическая толщина стенки основных элементов сосуда превышает номинальную толщину стенки за вычетом эксплуатационной прибавки (прибавки на коррозию, эрозию), что соответствует требованиям конструкторской документации (заводскому паспорту сосуда). Выполнение условия прочности – I этап, при соответствии дальнейший анализ не выполняется. По результатам капиллярной (цветной) дефектоскопии на поверхности сварных соединений и на основном металле корпуса сосуда дефектов не обнаружено. При контроле сварных соединений сосуда ультразвуковым методом контроля дефектов не обнаружено. По результатам измерения твердости установлено, что измеренные значения твердости находятся в допустимых пределах для стали марки 16ГС, что соответствует требованиям табл.8.6 СТО Газпром 2-2.3-491-2010.

Расчеты Выполнен поверочный расчет на прочность от действия внутреннего давления

для основных элементов сосуда. По результатам расчета установлено: ■ фактическая толщина стенки основных элементов сосуда обеспечивает необходимый запас прочности и безопасную эксплуатацию сосуда при установленных (паспортных) параметрах: рабочее давление среды – Рраб.=18,0 кгс/ см2, температура рабочей среды от -40°С до +45°С.

Гидравлическое испытание ■ гидравлическое испытание пробным давлением 22,5 кгс/см 2 сосуд выдержал.

Назначение срока дальнейшей эксплуатации Назначение срока дальнейшей эксплуатации сосуда производится на основе анализа совокупности полученной в результате диагностирования информации. Выполнен расчет остаточного ресурса сосуда. В качестве критерия для прогнозирования остаточного ресурса сосуда использована – величина возникших повреждений (коррозионный износ) – глубина коррозии. По результатам расчета установлено: ■ прогнозируемый минимальный остаточный ресурс сосуда по скорости коррозии составляет более четырех лет (планируемый срок продления дальнейшей эксплуатации сосуда при условии положительных результатов технического диагностирования, расчетов на прочность, гидравлического испытания и соблюдения, установленных требований по условиям (регламенту) пуска и эксплуатации сосуда).

Заключение о техническом состоянии сосуда На основании результатов анализа повреждений, дефектов и параметров технического состояния, техническое состояние на момент завершения экспертизы промышленной безопасности сосуда для СУГ оценивается как «РАБОТОСПОСОБНОЕ». ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Заключение о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации сосуда На основании положительных результатов выполненного комплекса работ по диагностированию ОПО и с учетом результатов проведенного гидравлического испытания сосуда для СУГ можно признать техническое устройство, соответствующим требованиям промышленной безопасности. Эксплуатация сосуда должна осуществляться в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» и технической документации на сосуд. Литература 1. Федеральный закон №116-ФЗ от 21 июля 97 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»; 2. ПБ 03-440-02 «Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля»; 3. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

4. Приказ № 116 от 25 апреля 2014 года Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

5. ПБ 03-584-03 «Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных».

6. ГОСТ Р 52630-2012 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия».

7. СТО ГАЗПРОМ 2-2.3-491-2010 «Техническое диагностирование сосудов, работающих под давлением на объектах ОАО Газпром».

8. ГОСТ Р 55614-2013 «Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования».

9. ГОСТ Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые».

10. ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования».

11. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определения остаточного срока службы сосудов и аппаратов».

265

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Программа диагностирования кранов козловых (кранов мостовых, монорельсов с электроталью) с целью определения их технического состояния и остаточного ресурса после наработки нормативного срока службы Олег МАХНИЦКИЙ, директор ООО Инженерный центр «Эксперт» Сергей ЧИРВА, инженер ООО Инженерный центр «Эксперт» Сергей ДЫГАНОВ, технический директор ООО «СТРОЙЭНЕРГОПРОЕКТ» Андрей МЕНДУКШЕВ, директор ООО «Промэнергетик-2» Дмитрий ГУСАРЕВ, генеральный директор ООО «ВЫМПЕЛ»

Настоящая программа составлена для выполнения работ по техническому диагностированию кранов козловых (кранов мостовых, монорельсов с электроталью). Цель работы – техническое диагностирование и экспертное обследование кранов козловых (кранов мостовых, монорельсов с электроталью), отработавших нормативный срок службы, с выдачей заключения о возможности и условиях их дальнейшей эксплуатации.

П

рограмма диагностирования кранов козловых (кранов мостовых, монорельсов с электроталью) разработана в соответствии с документами, утвержденными Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору: 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности № п/п 1

266

«Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» Утверждены приказом № 538 от 14 ноября 2013 года Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Зарегистрированы Минюстом России 26 декабря 2013 года. Рег. № 30855 [1]; 2. Положение о порядке продления срока безопасной эксплуатации техни-

ческих устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах. Утверждены Приказом Минприроды России от 30 июня 2009 года №195. Зарегистрировано Минюстом России 28 сентября 2009 года. Рег. № 14894 [2]; 3. РД -10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин» [3]; 4. РД -10-112-5-97 «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 5. Краны мостовые и козловые» [4]. Полное обследование кранов предусматривает выполнение следующих работ: 1. Изучение технической документации; 2. Анализ условий эксплуатации; 3. Осмотр крана; 4. Проверка приборов безопасности; 5. Контроль металлоконструкций и сварных соединений методами неразрушающего контроля; 6. Проверка химического состава и механических свойств металла несущих элементов металлических конструкций (при необходимости); 7. Оценка остаточного ресурса; 8. Дополнительное обследование после ремонта (если ремонт был необходим); 9. Проверка состояния крановых путей и рельсовых путей грузовой тележки (тельфера); 10. Испытания без груза или с грузом, не превышающим 25–30% номинальной грузоподъемности; 11. Статические и динамические испытания крана; 12. Испытания крана на соответствие паспортным данным и на устойчивость (при необходимости); 13. Оформление технической документации по результатам обследования.

Наименование работ

Сроки исполнения

Ознакомление с эксплуатационно-технической документацией. При ознакомлении с технической документацией устанавливается ее комплектность, подлинность и собираются следующие сведения: технические характеристики грузоподъемной машины; правильность ведения записей в паспорте крана; сведения о металле; данные о режимах эксплуатации крана и видах рабочих сред; данные о проведенных обследованиях с заключениями о техническом состоянии и рекомендации по дальнейшей эксплуатации или ремонту; данные о проведенных обследованиях и ремонтах (размеры и количество выявленных дефектов, изменения в конструкции после ремонта, дополнительные сварные швы, накладки и другие элементы; данные по сертификатам материалов, электродов, наличие соответствующих документов об аттестации сварщиков, проводивших ремонт металлоконструкций, и разработчиках ремонтной документации. наличие и правильность заполнения документации на крановые пути

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Исполнитель Заказчик Подрядчик

2

Проведение подготовительных работ и обеспечение техники безопасности. назначение ответственных от Заказчика за проведение работ; кран, подлежащий обследованию, должен быть вымыт и очищен от грязи, ржавчины, отслоений краски; подготовка грузоподъемной машины, испытательных грузов, а также назначение крановщика (машиниста, оператора) на период проведения обследования; подготовка оборудования для обследования металлических конструкций и механизмов на высоте (при необходимости); предоставить акт проверки сопротивления изоляции и заземления (при необходимости); предоставить данные планово-высотной съемки; предоставить проект проведенного ремонта (реконструкции), а также сертификаты металла, использованного при проведении ремонта (реконструкции), если эти работы проводились; подготовка справки о характере работ, выполняемых грузоподъемной машиной; предоставить журнал технических обслуживаний (либо вахтенный журнал) с записями о проведенных технических обслуживаньях и текущих ремонтах.

3

Анализ условий эксплуатации опрос персонала, обслуживающего ГПМ; изучение особенностей производства и использования крана, характеристика окружающей среды.

Подрядчик

4

Осмотр крана При визуальном осмотре обязательной проверке подлежат: состояние основного металла концевых балок, с установлением наличия трещин в сварных швах и в основном металле, трещин в оси колес; отклонение от прямолинейности стяжек между концевыми балками и мостом крана, геометрия концевых балок, состояние подшипников качения, износ реборд колес, состояние шпоночных и шлицевых соединений, сопряжение концевых балок с мостом крана; состояние основного металла моста крана, с установлением наличия трещин в основном металле и сварных соединениях, отклонение от прямолинейности оси моста крана, отклонение от перпендикулярности оси моста крана к осям концевых балок, отклонение от прямолинейности раскосов и распорок; ослабление затяжек или обрывов болтов в болтовых соединениях, состояние отдельных элементов моста крана, наличие местных вмятин, изогнутость и скручивание коробчатых и двутавровых балок; швеллеров и трубчатых конструкций, оценка степени коррозии. состояние редукторов и открытых передач на наличие ощутимых радиальных и осевых люфтов подшипников, выкрашивания, шелушения усталостного характера на беговых дорожках шариках или роликах, наличие раковин, чешуйчатых отслоений коррозионого характера, трещин обломов, наличия цвета побежалости на беговых дорожках колец, шариках или роликах, наличия оторваных головок заклепок сепараторов, вмятин на сепараторах, затруднительное вращение шариков или роликов, поломка сепараторов, выступание рабочих поверхностей роликов за торцы наружных колец подшипников; состояние редукторов и открытых передач на наличие обломаных зубьев шестерен, зубчатых колес, муфт, валов-шестерен, наличие трещин любых размеров и расположений, износ зубьев по толщине, уменьшение ширины головки зуба, появления ямок выкрашивания; состояние редукторов и открытых передач на износ зубьев червячного колеса; состояние редукторов и открытых передач на наличие сдвигов, смятий, обломов, скручиваний шлицов (деталей со шлицами); состояние редукторов и открытых передач на наличие смятий и сдвигов боковых поверхностей деталей со шпоночными пазами и шпонками; состояние редукторов и открытых передач на наличие трещин любых размеров и расположений, износа посадочных отверстий под подшипники валов и осей; состояние редукторов и открытых передач на наличие трещин любых размеров и расположений, выходящих на поверхность разъемов, посадочных поверхностей отверстий и масляных ванн корпусов редукторов; состояние узлов электротельфера на наличие: трещин любых размеров и расположений барабанов; срезов или износов гребня канавки барабана по высоте; износа ручья барабана по профилю и глубине; сквозной корозии на кожухах; трещин, изломов, расслоений, остаточных деформации пружин; срывов, сдвигов, заметного износа ниток деталей с резьбой; смятие граней под ключ деталей с резьбой, состояние тормозных накладок. состояние полиспастной системы на наличие: износа ручьев блоков; обломов реборд блоков; износа, деформации, изгибов и т.д. канатов; трещин, надрывов и волосовины на поверхности у хвостовика крюка; отсутствие или неисправность замка крюка; отсутствие надписи грузоподъемности на крюковой обойме; увеличение ширины зева крюка; уменьшение высоты изнашиваемой части крюка. состояние электрооборудования: панели управления, контакторы (пускорегулирующие резисторы), пульт управления, подвеска пульта управления, тормозные электромагниты и электродвигатели электрогидравлических толкателей, кабели, провода заземления, электродвигатели механизмов.

Подрядчик

5.

Проверка приборов безопасности При проверке ограничителей рабочих движений проверяется состояние узлов, состояние проводов, соединяющих эти узлы с системой электрооборудования крана и проверяется работоспособность ограничителей рабочих движений. Проверка ограничителя грузоподъемности (ОГП) проводится в соответствии с руководством по эксплуатации крана и ОГП на минимальном, максимальном и 1-2 промежуточных вылетах. Особое внимание уделяется на соответствие приборов паспортным данным и наличия пломб на электронных (релейных) блоках приборов.

Подрядчик

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Заказчик

267

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы 6.

Контроль металлоконструкций и сварных соединений методами неразрушающего контроля: Ультразвуковой контроль толщины стенки. Определение толщины металла производится толщиномером типа УТ-93П; Булат-1М позволяющими измерять толщину в интервале 0,2-50,0 мм с точностью 0,1 мм при температуре окружающего воздуха от - 10 до + 40°С. Количество и расположение мест измерений толщин устанавливается на основании результатов визуального осмотра, в объемах, не менее установленных нормативными документами. Во всех случаях измерения проводятся в местах, наиболее пораженных коррозией. Контроль сварных соединений. Проведение предварительного контроля сварных соединений осуществляется визуальным методом с инструментальными замерами параметров швов. Внешний осмотр и измерения геометрических размеров с помощью шаблонов производятся с целью выявления наружных дефектов: – несоответствия размеров швов требованиям проекта и НТД; – трещин всех видов и направлений; – наплывов, подрезов, прожогов, не заваренных кратеров, непроваров, пористости; – отсутствия плавных переходов от одного сечения к другому; -несоответствия общих геометрических размеров сварного узла требованиям проекта и НТД. По результатам визуального контроля, определяются места контроля неразрушающими методами – ультразвуковым, магнитопорошковым, рентгеновским и т.п.

Подрядчик

7.

Проверка химического состава и механических свойств металла несущих элементов металлических конструкций Проверка химического состава и механических свойств металла несущих элементов металлических конструкций проводится в следующих случаях: если в паспорте грузоподъемной машины отсутствуют данные о металле, из которого изготовлены несущие элементы металлических конструкций при ремонте крана; при работе грузоподъемной машины в условия агрессивной среды; при внеочередном обследовании (при необходимости); при сомнениях в выбранных материалах, если грузоподъемная машина подвергалась ремонтам или реконструкции, при которых были заменены элементы, марка стали которых указана в паспорте грузоподъемной машины; в случае утери паспорта на грузоподъемную машину.

Подрядчик

8.

Оценка остаточного ресурса Оценка остаточного ресурса металлических конструкций грузоподъемных машин выполняется в следующих случаях: при высокой степени коррозии (предельной или близкой к предельной); при обнаружении многочисленных трещин, особенно в узлах, которые ранее подвергались ремонтам; в соответствии с дополнительными рекомендациями головных организаций, относящимися к обследованию грузоподъемных машин данной конструкции; по просьбе владельца, для оценки предполагаемого срока до замены (списания) грузоподъемной машины. Результаты оценки остаточного ресурса оформляются в виде расчета, передаваемого владельцу грузоподъемной машины. Расчет содержит заключение о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации (с указанием перечня выполнения необходимых ремонтно-восстановительных работ).

Подрядчик

9.

Дополнительное обследование после ремонта (если ремонт был необходим); Дополнительное обследование после ремонта грузоподъемной машины проводится после предоставления подрядчику акта устранения (уведомления) об устранении обнаруженных неисправностей согласно выданной заказчику дефектной ведомости. Проверяется наличие пломб на приборах безопасности; Наличие проекта проведенного ремонта, а также сертификаты металла, использованного при проведении ремонта;

Подрядчик

10.

Проверка состояния крановых путей и рельсовых путей грузовой тележки (тельфера); Проверка состояния крановых путей проводится в соответствии с Методическими указаниями по комплексному обследованию подкрановых путей РД 10-138-97. Внешний осмотр состояния элементов крановых путей с оценкой их фактического состояния включает выполнение следующих работ: выявление участков рельсов с наличием предельного износа; выявление трещин, вмятин, сколов и др. дефектов рельсов; оценка целостности и комплектности элементов крепления рельсов; оценку соответствия по высоте тупиковых упоров и буферов крана и тельфера оценку состояния и работоспособности тупиковых упоров и отключающих линеек, проверку наличия в них трещин, механических повреждений и других дефектов; оценку соответствия проекту и целостность заземления кр. путей

Подрядчик Заказчик

11.

Испытания крана без груза или с грузом, не превышающим 25- 30% номинальной грузоподъемности; Эта контрольная проверка проводится, если при визуальном осмотре не обнаружены недопустимые дефекты. Проверка производится без груза на крюке или с грузом, составляющим 25–30% от номинального. В зависимости от типа привода, рабочего оборудования, ходового устройства проверяются: пусковые качества приводного двигателя, его состояние; работа основных механизмов; Качество работы механизмов проверяется поочередным их включением. При этом проверяется плавкость включения, отсутствие зазоров в соединительных муфтах, правильность регулировки тормозов, жесткость креплений механизмов на основаниях, отсутствие/наличие течи рабочей жидкости гидросистем, герметичность, отсутствие искрений электродвигателей.

Подрядчик

268

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

12.

Статические и динамические испытания крана. Статические испытания проводятся с целью проверки конструктивной пригодности крана и его сборочных единиц. Испытания считаются успешными, если во время их проведения не обнаружено никаких трещин, остаточных деформаций, отслаивания краски или повреждений, влияющих на работу и безопасность крана, и не произошло ослабления или повреждения соединений. Статические испытания проводятся по программе и методике, приведенным в руководстве по эксплуатации. При отсутствии указанных сведений в руководстве по эксплуатации испытания проводятся по специальной программе, составленной в соответствии со стандартом ИСО 4310 [5]. Статические испытания проводятся для каждого узла металлоконструкций, если это предусмотрено в паспорте, в положениях к вариантам исполнения, выбранных таким образом, чтобы усилия на этот узел были наибольшими. Испытательный груз приподымается на 100–200 мм от земли и удерживается в таком положении в течении времени, необходимого для проведения испытаний, но не менее 10 мин. Испытательная нагрузка Р для всех кранов составляет не менее 1,25Qhl, где (Qhl – номинальная промежуточная грузоподъемность крана на данном вылете. Если задана грузоподъемность нетто Qhl, то испытательная нагрузка вычисляется по формуле: P = 1,25Qhl+0,25Gn, где Gn – масса крюковой подвески. Динамические испытания проводятся с целью проверки действия механизмов крана и тормозов. Динамические испытания проводятся по программе и методике, приведенным в руководстве по эксплуатации. При отсутствии указанных сведений в руководстве по эксплуатации испытания проводятся по специальной программе, составленной в соответствии со стандартом ИСО 4310 [5]. Кран считают выдержавшим испытания, если будет установлено, что все узлы выполняют свои функции, и если в результате последующего внешнего осмотра не будет обнаружено повреждений механизмов или элементов конструкции и не произойдет ослабления соединений. Динамические испытания проводятся для каждого механизма или, если это предусмотрено в паспорте крана, при совместной работе механизмов в положениях и вариантах исполнения, которые соответствуют максимальному нагружению механизмов. Испытания включают повторный пуск и остановку механизмов при каждом движении во всех диапазонах данного движения. Испытательная нагрузка Р для всех кранов составляет не менее 1,1Qhl>, где Qhl – номинальная промежуточная грузоподъемность крана на данном вылете. Если задана грузоподъемность нетто Qhl, то испытательная нагрузка вычисляется по формуле: Р = 1,1Qhl +0,1Gn, где Gn – масса крюковой подвески.

Подрядчик

13.

Испытания крана на соответствие паспортным данным и на устойчивость Испытания на соответствие крана паспортным данным проводятся в случае снижения грузовых характеристик крана по результатам обследования технического состояния металлоконструкций и основных узлов. Испытания проводятся в соответствии паспортными грузовыми характеристиками с целью проверки следующих параметров: массы номинального груза (или рекомендуемого после снижения грузоподъемности); высоты подъема груза; скорости подъема-посадки груза; скорости передвижения крана; функционирования ограничительных, блокирующих устройств; рабочих характеристик силового привода; В случае, когда паспорт имеется и не обнаружено причин, вызывающих необходимость проведения испытаний в указанном объеме, испытания проводятся только с целью проверки элементов крана и сравнения действительных параметров крана, отработавшего ресурс, с паспортными.

Подрядчик

14.

Оформление технической документации по результатам обследования Результаты обследования оформляются Актом в соответствии с Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Акт содержит общую оценку технического состояния крана, срок повторного обследования и основные дефекты которые должны быть устранены. Акт о состоянии крана составляется комиссией на основании данных обследования проведенного в соответствии с настоящей методикой, с указанием фамилий и квалификации лиц, принимавших участие в обследовании (указываются номера удостоверений), утверждается руководителем организации, проводившей обследование.

Подрядчик

Примечания: 1. На всех этапах выполнения работ проверяется соответствие обследуемых объектов действующим Российским нормативам по проектированию, изготовлению и эксплуатации.

2. В ходе выполнения работ возможны дополнения и изменения отдельных пунктов Программы, а также изменение сроков выполнения отдельных этапов в соответствии с графиком регламентных работ.

3. Настоящая Программа является документом, определяющим общее содержание работ, примерные сроки их выполнения и разграничение полномочий и обязанностей. Она может служить руководящим документом для непосредственного выполнения видов работ, составляющих диагностический комплекс.

4. Работы по диагностике крана должны проводиться в строгом соответствии с «Методиками...» и «Инструкциями ...» на проведение диагностики для данного типа крана, разработанными и утвержденными специализированными научно-исследовательскими организациями и согласованными с Ростехнадзором.

Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены приказом № 538 от 14 ноября 201З года Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору).

2. Положение о порядке продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах (утверждены Приказом Минприроды России от 30 июня 2009 года №195).

3. РД -10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

емных машин».

4. РД -10-112-5-97 «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 5. Краны мостовые и козловые».

5. ISO 4310:2009 «Подъемные краны. Методика и процедуры проведения испытания».

269

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Заключение по результатам технического диагностирования крана мостового электрического, грузоподъемностью 5 т, пролет 16,5 м Дмитрий ДАНИЛЬЦЕВ, эксперт ООО «ЭК «Октябрь» Евгений ГРОМОВ, заместитель генерального директора ООО «Синарис» Евгений ГОЛУБЕВ, эксперт ООО «Фирма «Наладка-сервис» Виктор ПРОКОФЬЕВ, генеральный директор ООО «КотлоГазМонтажЭксперт» Сергей ПАТРИН, технический директор – начальник лаборатории НМК и ЭПБ ООО ЭДЦ «ЛайнсЭксперт»

Заключение по итогам технического диагностирования подъемного сооружения, проводится с целью определения возможности его дальнейшей эксплуатации, а именно – определяется техническое состояние крана на момент диагностирования, проводится расчет остаточного ресурса и определяется срок его дальнейшей эксплуатации. А также производится разработка рекомендаций для проведения корректирующих мероприятий. Ключевые слова: обследование, техническое состояние, степень повреждения, дефекты, техническое диагностирование, строительные конструкции, подъемные сооружения, кран мостовой электрический.

З

аключение в части технического диагностирования подъемного сооружения, отработавшего нормативный срок службы, проводится с целью определения возможности его дальнейшей эксплуатации, и является документом, определяющим: ■ техническое состояние грузоподъемного крана на момент диагностирования; ■ работоспособность крана в соответствии с его техническими параметрами; ■ возможность и условия дальнейшей эксплуатации крана до очередного обследования. Настоящее заключение является неотъемлемой частью паспорта крана.

Краткая характеристика и назначение объекта диагностирования Кран мостовой электрический грузоподъемностью 5 т., изготовлен Бурейским заводом ПТО в 1981 году. Кран

270

предназначен для подъема и перемещения грузов. Фактический режим работы крана – А5, что не превышает паспортного режима – средний. Кран предназначен для работы с температурой окружающей среды до +40 °С.

Несущие металлоконструкции крана ремонту не подвергались.

Сведения о документах, рассмотренных в процессе технического диагностирования При проведении диагностирования рассмотрены: 1. Паспорт мостового крана.КМ-5.

2. Инструкция по эксплуатации, включая принципиальную электро-схему.

3. Техническое описание (ТО).

4. Вахтенный журнал.

5. Акты проверки измерения сопротивлений изоляции и заземляющих устройств.

6. Журнал осмотров, технических обслуживаний и ремонтов крана и крановых путей.

7. Акт обследования крана.

9. График ППР.

10. Полис обязательного страхования ответственности за причинение вреда при эксплуатации опасного производственного объекта.

11. Справка о характере работы крана.

12. Материалы, по оценке остаточного ресурса.

Паспортные данные по крану Грузоподъемность

5 т.

Дата изготовления крана

1981 год

Группа классификации/режим работы

средний

Климатическое исполнение по ГОСТ 15150

УI

Ветровой район по ГОСТ 1451

I-III

Нижний и верхний предел по температуре

-40 °С +40 °С.

Допустимая сейсмичность района установки

До 6 баллов

Возможность установки в пожароопасной среде

Не предусмотрена

Возможность установки во взрывоопасной среде

Не предусмотрена

Проводился ли капитальный ремонт

16 марта 1987 года – 20 марта 1987 года капитальный ремонт ОАО «ДМЗ»

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

В результате проведенного диагностирования установлено 1.

Оценка ведения и наличия эксплуатационной документации

Эксплуатационная документация, предусмотренная Федеральными Нормами и Правилами в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», приказ № 533 от 12 ноября 2013 года, имеется и ведется удовлетворительно

2.

Оценка состояния технического обслуживания и надзора за краном

Техническое обслуживание крана осуществляется в соответствии с требованиями Федеральных Норм и Правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», приказ № 533 от 12 ноября 2013 года. На предприятии разработано Положение о производственном контроле.

3.

Наличие ответственных лиц и аттестованного персонала

Приказом по предприятию назначены ответственные лица, аттестованные в соответствии с Положением «О порядке подготовки и аттестации работников организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору». «Положение об организации обучения и проверки знаний рабочих организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору». К управлению и обслуживанию крана допущены крановщики, слесари, электромонтеры, стропальщики из числа обученных и аттестованных рабочих. Техническое обслуживание, ремонт крана и крановых путей производится в соответствии с графиком планово– предупредительного ремонта.

4.

Оценка наличия и исполнения требований проекта производства работ кранами

На все виды работ разработаны технологические карты

5.

Состояние крана

Работоспособное ФНП, РД 10-112-5-97, РД 10-112-1-04

Состояние контролируемых параметров основных несущих элементов металлоконструкции крана

Удовлетворительное ФНП, РД 10-112-5-97, РД 10-112-1-04

Состояние механического оборудования

Удовлетворительное ФНП, РД 10-112-5-97, РД 10-112-1-04

Состояние электрооборудования

Удовлетворительное ФНП, РД 10-112-5-97, РД 10-112-1-04

Состояние приборов и устройств безопасности

Исправное ФНП, РД 10-112-5-97, РД 10-112-1-04

Работоспособность крана в целом, и его оборудования в отдельности, проверена в ходе испытаний крана

Кран испытания выдержал

6.

7.

Заключение по результатам технического диагностирования По результатам проведенного обследования крана установлено: 1. Контролируемые геометрические параметры металлоконструкций находятся в пределах допустимых величин.

2. Состояние механического оборудования – удовлетворительное.

3. Состояние электрооборудования, приборов и устройств безопасности – удовлетворительное. На основании результатов проведенного диагностирования мостового электрического крана, выявлено, что объект на момент проведения обследования соответствует требованиям промышленной безопасности, находится в работоспособном состоянии и может быть допущен в эксплуатацию после внесения в Реестр настоящего Заключения в Центральном управлении Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21

июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 010/2011 № 823 от 18 октября 2011 года «О безопасности машин и оборудования».

3. Федеральные Нормы и Правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утверждены приказом Ростехнадзора № 533 от 12 ноября 2013 года).

4. РД 10-112-96 «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 1. Общие положения».

5. РД 10-112-5-97. «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 5. Краны мостовые и козловые».

6. ГОСТ 216736-82 «Краны грузоподъемные. Режимы работы».

7. ГОСТ 25835-83 «Краны грузоподъемные. Классификация механизмов по режимам работы».

8. ГОСТ 28609-90 «Краны грузоподъемТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ные. Основные положения расчета».

9. ГОСТ 2912,06-92 (ИСО 9373-89) «Краны грузоподъемные. Требования к точности измерения параметров при испытаниях».

9. РД 24.090.1673–90 «Подъемнотранспортные машины. Материалы для сварных металлических конструкций».

10. РД 34.10.130-96 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

11. РД РОСЭК-003-97 «Контроль магнитопорошковый».

12. РД РОСЭК-006-97 «Машины грузоподъемные. Конструкции металлические. Толщинометрия ультразвуковая».

13. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

14. РД 10-397-01 «Положение по проведению экспертизы промышленной безопасности подъемных сооружений».

15. РД-10-197-98 «Инструкция по оценке технического состояния болтовых и заклепочных соединений грузоподъемных кранов».

271

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Индивидуальная программа экспертизы ПБ на технические устройства, применяемые на взрывопожароопасном производственном объекте: наружный газопровод котельной Дмитрий ДАНИЛЬЦЕВ, эксперт ООО «ЭК «Октябрь» Евгений ГРОМОВ, заместитель генерального директора ООО «Синарис» Евгений ГОЛУБЕВ, эксперт ООО «Фирма «Наладка-сервис» Виктор ПРОКОФЬЕВ, генеральный директор ООО «КотлоГазМонтажЭксперт» Сергей ПАТРИН, технический директор – начальник лаборатории НМК и ЭПБ ООО ЭДЦ «ЛайнсЭксперт»

Основной задачей настоящей программы является определение технического состояния объекта на момент проведения экспертизы и соответствия его требованиям нормативно-технической документации. А также поиск мест дефектов и повреждений, определение причин неисправностей и отказов, с рекомендацией методов и средств восстановления работоспособности объекта, отработавшего установленный срок эксплуатации. Итогом диагностирования должна быть выдача заключения о возможности и условиях дальнейшей, безопасной эксплуатации объекта на расчетный период. Ключевые слова: обследование, техническое состояние, степень повреждения, дефекты, строительные конструкции, техническое диагностирование, сосуд.

П

рограмма экспертизы промышленной безопасности подземных газопроводов составляется в соответствии с требованиями нормативнотехнической документации: ■ Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления», утверждены Приказом Ростехнадзора от 15 ноября 2013 года № 542 [2]; ■ Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утверждены Приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538 [3]; ■ РД 12-411-01 «Инструкция по диагностированию технического состояния подземных стальных газопроводов», утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 9 июля 2001 года № 28 [4]; ■ ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии» [5]. Диагностирование газопроводов прово-

272

дится на основании Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности»: техническое диагностирование, неразрушающий контроль или разрушающий контроль технических устройств проводится для оценки фактического состояния технических устройств при проведении экспертизы по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки такого технического устройства, установленных его производителем, либо при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого технического устройства, если фактический срок его службы превышает двадцать лет. Цель обследования: выявление технического состояния наружных газопроводов и оценка возможности дальнейшей безопасной эксплуатации газопроводов. Состав работ: 1. Анализ технической документации по изготовлению (монтажу), эксплуатации, обследованиям и ремонтам.

Анализу подвергаются следующие материалы: ■ паспортные данные; ■ сведения об основных элементах газопроводов; ■ методы сварки и присадочные материалы; ■ сведения о неразрушающем контроле; ■ сведения о проведенных ремонтах с применением сварочных технологий; ■ сведения об авариях; ■ эксплуатационные документы.

2. Диагностирование без вскрытия грунта. Программа экспертизы промышленной безопасности без вскрытия грунта составляется по результатам анализа документации и включает следующие разделы: ■ выбор технических средств экспертизы промышленной безопасности из перечня, приведенного в разделе 9 Инструкции [4]; ■ проверку на герметичность в соответствии с порядком, предусмотренным подразделом п. 10.5.7 СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы» [6]; ■ проверку эффективности работы электрохимической защиты (в соответствии с [2], [5]); ■ проверку состояния изоляции (в соответствии с [5]), в том числе наличия сквозных повреждений изоляции; ■ определение коррозионной агрессивности грунта и наличия блуждающих токов на участках с наиболее неблагоприятными условиями по этому показателю, зафиксированных при предшествующих проверках. По полученным результатам экспертизы промышленной безопасности без вскрытия грунта составляется акт (приложение Г РД 12-411-01 [4]) и в случае обнаружения утечек газа, повреждений изоляционного покрытия производится шурфовое диагностирование газопровода в базовом шурфе п. 4.4.1 РД 12-41101 [4]. При необходимости разрабатывается программа закладки дополнительных шурфов (программа Шурфовое диагностирование).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

3. Шурфовое диагностирование. Если на действующем газопроводе отсутствует базовый шурф, место базового шурфа выбирается в одном из мест обнаружения наиболее значительной аномалии металла или сквозного повреждения изоляции и однозначно в случае их совпадения (критерием, подтверждающим наличие мест аномалий металла, для ИДН является всплеск параметров магнитного поля более чем на 20% по сравнению с фоновым значением). В случае если на диагностируемом участке газопровода указанных выше отклонений не обнаружено, место базового шурфа выбирается по результатам анализа технической документации с учетом требований п. 3.6 [4] (Для вводов газопроводов протяженностью до 200 м предусматривать базовые шурфы не требуется.). Основными критериями необходимости разработки программы шурфового диагностирования промышленной безопасности являются: утечка газа, совпадение показаний приборов проверки состояния изоляции (АНПИ, АНТПИ и других) с показаниями приборов определения аномалий металла (ИДН и других), результаты анализа технической документации и совпадение повреждений изоляционного покрытия с местами высокой агрессивности грунта, наличие блуждающих токов. При отсутствии прибора для обнаружения аномалий в металле труб и указанных выше отклонений, в том числе отказов в период эксплуатации, места шурфования и их количество следует предусматривать в соответствии с п.п. 3.6, [4], как при приборном техническом обследовании действующих подземных газопроводов. Срок службы в этом случае принимается по результатам обследования в шурфе, в котором установлен минимальный срок службы газопровода. Шурфовое диагностирование включает: ■ измерение поляризационного и (или) суммарного потенциала; ■ определение внешнего вида, толщины и свойств изоляционного покрытия (переходное сопротивление, адгезия); ■ определение состояния поверхности металла трубы (коррозионные повреждения, вмятины, риски и т. п.); ■ контроль геометрических размеров трубы (наружный диаметр, толщина стенки) при наличии коррозионных повреждений; ■ определение вида и размеров дефектов в сварных швах (монтажных и заводских), если они попали в зону шурфа, и

при осмотре обнаружены отклонения от нормативных требований; ■ определение коррозионной агрессивности грунта и наличия блуждающих токов; ■ визуальный осмотр газопроводов в доступных местах и измерение обнаруженных дефектов: наружной поверхности газопроводов в объеме 100%; измерение овальности гибов в объеме 100%.

■ магнитопорошковую (цветную) дефектоскопию поверхности металла: ■ угловых сварных соединений приварки ответвлений, штуцеров, фланцев на ширину 100 мм от сварного шва; ■ сварных соединений лепестковых переходов на ширину 100 мм от сварного шва.

■ ультразвуковую толщинометрию стенок газопроводов, гибов, переходов.

■ контроль сплошности стыковых сварных швов ультразвуковым (рентгенографическим) методом: ■ кольцевых сварных швов – 50%; ■ мест пересечений кольцевых и продольных сварных швов – 100%.

■ измерение твердости: стенок газопроводов, гибов, переходов.

■ испытания на прочность газопроводов.

■ анализ результатов технического диагностирования. По результатам шурфового диагностирования: составляется акт по форме 5 (приложение Д [4]); при необходимости производится ремонт; по критериям предельного состояния, приведенным в разделе 5 [4], производится расчет остаточного срока службы газопровода в соответствии с разделом 6 и приложением Е [4].

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

4. Выдача рекомендаций для обеспечения дальнейшей безопасной эксплуатации газопроводов, при наличии дефектов указываются сроки выполнения ремонтно-восстановительных работ.

5. Перечень подготовительных работ Заказчика: Заказчик обеспечивает доступ к проведению обследования газопроводов, освещение в помещении, где располагаются газопроводы, имеющуюся проектнотехническую документацию.

6. Порядок работ Исполнителя по объекту: инструктаж по технике безопасности до проведения работ, согласование времени проведения работ.

7. Меры безопасности при проведении экспертизы ПБ. Работы по экспертизе газопроводов, газового оборудования (технических устройств) являются газоопасными и должны проводиться по наряду-допуску. Наряд-допуск с предусмотренными в нем мерами оформляются в установленном порядке. Руководителем работ, назначенным приказом экспертной организации, проводится инструктаж по технике безопасности на рабочем месте. При выполнении работ должны соблюдаться меры безопасности согласно требованиям НТД в газовом хозяйстве и действующих инструкций по безопасным методам работ. Все подготовительные работы (закрытие отключающих устройств, установка заглушек, разборка узлов, регулирующих устройств, предохранительных клапанов и т.д.) должны производиться персоналом, обслуживающим данное оборудование. Все диагностическое оборудование (ультразвуковые дефектоскопы, толщи-

273

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы номеры, переносные твердомеры, осветительная аппаратура и т.д.) должно иметь автономные источники питания. Включение и выключение источников питания должно производиться вне помещения, в котором проводятся работы по экспертизе, а также категорически запрещается курение и использование открытого огня. Перед началом и по окончании работ помещения следует проверить на загазованность. Составление заключения экспертизы промышленной безопасности, регистрация заключения в реестре МТУ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. На основании результатов проведенного комплекса работ по экспертизе промышленной безопасности выдается заключение, которое позволяет либо продлить срок службы опасного производственного объекта, либо признать объект не соответствующим нормативным документам. В случае признания объекта не соответствующим нормативным документам, экспертная организация предлагаем комплекс мер по устранению замечаний, после проведения которых проводится дополнительное обследование объекта.

Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (утверждены Приказом Ростехнадзора от 15 ноября 2013 года № 542).

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утверждены Приказом Ростехнадзора от 14 года 2013 года № 538).

4. РД 12-411-01 «Инструкция по диагностированию технического состояния подземных стальных газопроводов».

5. ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии».

6. СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы».

7. ПБ 03-440-02 «Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля».

8. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

274

Обследования металлической дымовой трубы котельной Алексей РОЖКОВ, эксперт ООО фирма «Инженерный центр» Алексей КУЗОВКИН, эксперт ООО фирма «Инженерный центр» Сергей КОРОЛЕВ, эксперт, специалист НК ООО фирма «Инженерный центр» Анатолий ДОЛГОВ, эксперт ООО фирма «Инженерный центр» Андрей ГОЛОВЕНЬКОВ, эксперт, специалист НК ООО фирма «Инженерный центр»

В статье приведены результаты проведения обследования, направленные на определение состояния дымовой трубы и возможности ее дальнейшей эксплуатации, выявление и оценку дефектов и повреждений, оценку надежности с учетом выявленных дефектов и повреждений, прогнозирование продолжительности безотказной эксплуатации дымовой трубы.

Ц

ели проведения обследования.

■ определение состояния дымовой трубы и возможности её дальнейшей эксплуатации; ■ выявление и оценка дефектов и повреждений; ■ оценка надежности с учетом выявленных дефектов и повреждений; ■ прогнозирование продолжительности безотказной эксплуатации дымовой трубы. Объект обследования Металлическая дымовая труба предназначена для отвода продуктов горения топлива от котлов «Факел-Г» – 2 шт., El/9 – 1 шт., работающих на газообразном топливе. Расположена в г. Ипатово, Ставропольского края. Основные технические характеристики ствола дымовой трубы Ствол цилиндрический изготовлен из металлических прямошовных труб. Высота трубы составляет 28,6 м. Количество секций – 5. Наружный диаметр – 1020 мм. Марка стали ствола трубы СтЗпс.

Вантовые оттяжки (1 ярус) в количестве 3 ед. изготовлены из металлического прута 0 20мм. Натяжные устройства – талрепы, изготовлены из металлического прута 020 мм. Год ввода в эксплуатацию дымовой трубы – 1989 г. План проведения обследования ■ Анализ эксплуатационной документации котельной.

■ Наружный осмотр всех конструктивных элементов трубы с проверкой качества соединений элементов металлических конструкций (сварных, болтовых, шарнирных и т.п.).

■ Фотосъемка и инструментальное измерение остаточных деформаций ствола, геометрических размеров дефектов и повреждений (в том числе, определение крена трубы, осадки фундамента).

■ Определение толщины стенки ствола трубы.

■ Оценка дефектов, повреждений и причин их возникновения. Результаты проведенного обследования

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

1. Анализ эксплуатационно-технической документации. Анализ эксплуатационно-технической документации на дымовую трубу показал: ■ на дымовую трубу проектная документация отсутствует; ■ журналы контроля осадок и крена трубы в процессе строительства и эксплуатации не ведутся; ■ наблюдение за техническим состоянием дымовой трубы осуществляет мастер участка; ■ имеется паспорт на дымовую трубу; ■ к дымовой трубе наземными газоходами – 2шт. подключены водогрейные котлы «Факел-Г» – 2 шт., паровой котел Е1/9; ■ в 2013 году проведено обследование дымовой трубы, по результатам обследования срок эксплуатации продлен до октября 2017 г.; ■ владелец дымовой трубы устранил дефекты и отклонения качества формы и фактических размеров конструкций, указанных в экспертном заключении. В частности, в августе 2008г проведен ремонт с устранением дефектов сварных швов, устранением провисания оттяжек; ■ котельная предназначена для отопления и горячего водоснабжения административных, производственных и общественных зданий. На момент проведения обследования в работе находился один котел «Факел-Г»; ■ по данным, предоставленным эксплуатирующей организацией, состав уходящих газов следующий: СО2 – 5,6–7 %, О2 – 11–8,5 %, СО – 0 %. Максимальная температура уходящих газов – 170 °С, минимальная – 141 °С.

2. Наружный осмотр всех конструктивных элементов трубы и измерение выявленных местных дефектов Состояние фундамента дымовой трубы и оттяжек: ■ фундамент дымовой трубы монолитный, железобетонный, находится ниже уровня грунта, определить дефекты при осмотре не представляется возможным; ■ отмостка по периметру фундамента дымовой трубы отсутствует; ■ геометрические размеры надземной части фундамента ствола трубы составили – 2 2 м; ■ дымовые газы от котлов отводятся в надземные металлические газоходы – 2 шт. Газоход от котлов «Факел-Г» размерами 700 700 мм присоединяется к стволу дымовой трубы на высоте

2,52 м, второй дымоход от котла Е1/9 0325 мм присоединяется к стволу дымовой трубы на высоте 4,1 м, газоходы примыкают к стволу трубы плотно, зазоров не имеется; ■ количество и сортамент анкерных фундаментных болтов и гаек крепления опорной плиты ствола трубы: (8 болтов, диаметром 36 мм, 8 гаек М36, шайбы под гайками – круглые диаметром 100–120 мм, толщиной 10 мм). Анкерные болты выступают из гаек 10–80 мм. Анкерные болты не имеют антикоррозионной защиты, наблюдается равномерная коррозия глубиной до 0,5 мм, гайка одного анкерного болта не затянута; ■ фундаменты под оттяжки (3 шт.) расположены в плане по отношению к монтажным осям – в соответствие с требованиями проекта (через 120°). Фундаменты оттяжек находятся ниже уровня грунта, определить дефекты фундаментов не представляется возможным. Состояние металлоконструкций ствола трубы: ■ фактический наружный диаметр ствола трубы составляет – 1 020 мм; ■ секции трубы (5 шт.) соединены сварными швами; ■ ребра жесткости (8 шт.), толщиной 18 мм, не имеют антикоррозионную защиту, приварены двусторонним швом к опорной плите и стволу трубы; ■ опорная плита размером 1 9801 980 мм, толщиной 16 мм, в местах примыкания к фундаменту зазоров не имеет, антикоррозионная защита опорной плиты отсутствует, на опорной плите обнаружены скопления строительного мусора, грунта, растительности; 1. на опорной плите обнаружена коррозия в местах примыкания ребер жесткости к опорной плите и стволу трубы глубиной до 0,5 мм из-за застоев воды; 2. ребра жесткости имеют следующие размеры: диагональные – 7801 190 мм, осевые – 460 1 190 мм; 3. на отметке 23 ,5 м смонтирована металлическая площадка для крепления и обслуживания антенн сотовой связи, вдоль ствола трубы проложен кабельный мост и кабель рост для прокладки фидерной трассы к антеннам; 4. антикоррозионная защита металлоконструкций базы дымовой трубы (опорной плиты, ребер жесткости, анкерных болтов) отсутствует, антикоррозионная защита ствола трубы частично разрушена; 5. сварные соединения приварки ребер жесткости к стволу трубы и опорной плите не превысили норм оценки качеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ства при визуальном контроле (СНиП 3.03.01-87, п. 8.58., таблица 41); 6. механических повреждений поверхности металла (разрывов, трещин, вмятин и пр.) при наружном осмотре не обнаружено; 7. ходовые скобы выполнены из металлического прута круглого сечения 020 мм, длиной 360 мм с длиной шва до 90 мм. Состояние вантовых оттяжек: Крепление вантовых оттяжек выполнено на отметке 17,2 м.

■ вантовые оттяжки выполнены из металлического прута круглого сечения диаметром 20 мм; ■ в месте крепления вантовых оттяжек к талрепам вантовые оттяжки выполнены из шестигранника №22; ■ длина сварных швов соединительных петель звеньев вантовых оттяжек составляет 100–140 мм, что соответствует требованиям проекта; ■ натяжные устройства (талрепы) на оттяжках выполнены из прута круглого сечения 020 мм не имеют паспортов заводов изготовителей и данных о тарировке, резьба талрепов имеет равномерную коррозию глубиной до 0,7 мм. Измерение крена, осадки фундамента трубы, величины провисания оттяжек. Фактическая высота ствола трубы составила – 28,6 м от отметки 0.00.

■ Измерение крена ствола трубы. Фактическая величина крена ствола трубы с учетом ветровой нагрузки составила: по оси Г–В – 43 мм (рис. 1) по оси А–Г – 82 мм

Рис. 1. Общий вид дымовой трубы котельной

275

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Карта дефектов и результатов измерений металлической дымовой трубы

Строительный мусор, грунт, растительность на опорной плите Отсутствует антикоррозионная защита опорной плиты и ребер жесткости Не затянута гайка на анкерном болте

■ Величина крена ствола трубы соответствует норме – не более 85 мм (ПБ 03445-02, раздел III, п. 17, таблица 1). Измерение провисания оттяжек. Фактическое провисание оттяжек по данным компьютерной обработки составило: 01 – 620мм 02 – 580 мм 03 – 620 мм (норма до 680 мм); Величины провисания оттяжек не превысили нормы, установленные типовым проектом. Определение технического состояния металлических элементов неразрушающими методами контроля: ■ ультразвуковой контроль толщины стенки ствола. Проведено измерение толщины стенки ствола трубы нижней секции ультразвуковым методом контроля. По результатам ультразвукового контроля толщины стенки металла секции ствола трубы, установлено, что минимальная фактическая толщина стенки нижней секции трубы составила 9,08 мм, что не превысило утонения стенки более 20% от первоначальной толщины. По результатам контроля толщины стенки металлический ствол дымовой трубы можно признать работоспособным. Проверка контура молниезащиты: Труба имеет молниеприемник выполненный из арматурной стали класса A-II

276

020 мм – 1 шт. и контур заземления, соединенный с опорной плитой арматурой 010 мм. Величина сопротивления не превышает 50 Ом, что соответствует требованиям п. 15 разд. III ПБ 03-445-02. В результате проведенного обследования металлической дымовой трубы котельной, для оценки технического состояния основных элементов и конструкций, установлено следующее: Выявлены следующие дефекты и отклонения качества, формы и фактических размеров конструкций дымовой трубы и элементов от требований нормативных документов, возникших при изготовлении, монтаже и в процессе эксплуатации. Необходимо: ■ затянуть гайку анкерного болта; ■ очистить опорную плиту от строительного мусора, грунта, растительности; ■ восстановить антикоррозионную защиту на опорной плите, ребрах жесткости, металлоконструкций нагревающихся элементов дымовой трубы жаростойкой эмалью КО-811, не нагревающихся перхлорвиниловой эмалью ХВ-124 в три слоя по слою грунтовки ХС-059; ■ контролировать крен и осадку фундаментов геодезическими методами 2 раза в год, с указанием даты, с составлением схем исполнительной съемки и выводами о соответствии измеренных деформаций (с указанием отметок) и приобщать к паспорту трубы; ■ владельцу дымовой трубы привести паспорт в соответствии с требованиями ПБ 03- 445-02, с указанием фактических размеров (диаметр, высота). Выявленные дефекты квалифицируются как категория опасности «Б» – дефекты и повреждения труб, не представляющие при их обнаружении непосредственной опасности разрушения их несущих конструкций, но способных в дальнейшем вызвать повреждения других элементов и узлов или при развитии повреждения перейти в категорию «А». Выводы Техническое состояние металлической дымовой трубы котельной можно оценить как ограничено работоспособное - возможна дальнейшая эксплуатация при определенных ограничениях и разработке мероприятий по контролю за состоянием конструкций, параметрами технологического процесса, нагрузками и воздействиями, а также при разработке мероприятий по устранению выявленных дефектов и повреждений (п.

4 Раздел И ПБ 03-445-02), после устранения вышеуказанных дефектов.

При анализе результатов обследования дымовой трубы установлено, что сооружение в целом соответствует требованиям промышленной безопасности и требованиям ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб». Следующее плановое обследование провести не позднее февраля 2019 года.

Литература 1. Федеральный закон №116-ФЗ от 21 июля 97 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб».

3. РД 03-610-03 «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб».

4. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

5. РД 34.20.322-89 «Методические указания по обследованию дымовых труб с металлическими газоотводящими стволами».

6. РД 153-34.0-21.576-98 «Типовая инструкция по эксплуатации металлических дымовых труб энергопредприяти».

7. ГОСТ 380-88 «Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки».

8. ГОСТ 28702-90 «Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования».

9. СП 13-101-99 «Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб».

10. СНиП 3.01.04-87 «Приемка в эксплуатацию законченных строительством объектов. Основные положения».

11. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».

12. СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».

13. СНиП II-23-81* «Нормы проектирования. Стальные конструкции».

14. Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП И-23-81*).

15. Пособие по расчету и конструированию сварных соединений стальных конструкций (к главе СНиП И-23-81*).

16. СНиП 3.04.03-85 «Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии».

17. Рекомендации по сушке и разогреву дымовых труб и боровов. РТМ 26-87.

18. Руководство по определению кренов инженерных сооружений башенного типа геодезическими методами.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Программа технического диагностирования ресивера с целью определения срока и условий дальнейшей эксплуатации Юрий КУБЫШКИН, начальник лаборатории НКиД ЗАО «Технотест-Орел» Алексей НЕВСТРУЕВ, начальник производственного отдела ООО «Инженерный центр «Таймыр Эксперт Сервис» Олег МОЛЧАНОВ, специалист по промышленной безопасности подъемных сооружений ООО «Инженерный центр «Таймыр Эксперт Сервис» Виталий УШАКОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «Инженерный центр «Таймыр Эксперт Сервис»

В данной статье рассматриваются результаты технического диагностирования ресивера, предназначенного для накопления воздуха, который используется для технологического процесса оборудования предприятия. Техническое диагностирование проводится с целью определения соответствия объекта требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Ключевые слова: анализ, обследование, техническое состояние, работоспособность, эксплуатация, прочность, техническое диагностирование, ресивер.

Р

есивер установлен в закрытом помещении и предназначен для накопления воздуха, который используется для технологического процесса оборудования предприятия Расчетное (проектное) давление: 10 кгс/см2 (1,0 МПа). Расчетная (проектная) температура: от минус 50 °С до плюс 70 °С. Рабочая среда: воздух. Емкость сосуда: 20 000 л. Режим работы – непрерывный. Назначенный (расчетный) срок службы в паспорте сосуда не указан, в соответствии с СО 153-34.17.439-2003 [3] принимается равным 30 лет. Сосуд вертикальный сварной состоит из обечайки (3 царги) и двух сварных эллиптических днищ. Все штуцеры сосуда приварные. Отверстие люка усилено укрепляющей накладкой толщиной 12 мм. Стыковые сварные швы обечайки и днищ выполнены автоматической электродуговой сваркой, угловые сварные швы выполнены ручной электродуговой сваркой. На заводе-изготовителе сварные швы проконтролированы методом УЗК в объеме 100% их длины, проведено гидравлическое испытание проб-

ным давлением 15 кгс/см2, результаты удовлетворительные. Организован постоянный контроль температуры ресивера в зимнее время. Нарушений технологических режимов не зафиксировано. Общее количество остановов за все время эксплуатации – 11, общее количество гидроиспытаний пробным давлением – 4. За время эксплуатации реконструкций не проводилось. Аварий и отказов не зафиксировано. Контроль и ремонт за время эксплуатации не проводился. На основании анализа представленной документации установлено, что в установленном порядке назначены лица, ответственные за исправное состояние и безопасное действие сосудов, за осуществление производственного контроля соблюдения требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением; имеются необходимая нормативная документация; проводится подготовка и аттестация работников в области промышленной безопасности, периодическая проверка знаний персонала, обслуживающего сосуды; освидетельствование проводится в соответствии с требованиями нормативной документации. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

На основании анализа представленной документации установлено, что для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуд оснащен: ■ манометром, установленным на корпусе сосуда. Тип МП -4У, шкала 0-16 кгс/ см2, класс точности 1.5. Манометр поверен в соответствии с графиком (поверка манометра производится после снятия с сосуда метрологической службой владельца).

■ арматурой: в соответствии с проектом и требованиями ПБ 03-576-03 установлены: запорный вентиль Ду15 Ру16 материал Х18Н10Т; клапан предохранительный СППК4Р-16 Ду50 Ру 10, материал сталь 20.

■ арматура, контрольно-измерительные приборы, схема включения сосуда соответствуют требованиям. Техническое диагностирование ресивера проведено по индивидуальной программе, разработанной в соответствии с требованиями СО 153-34.17.439-2003[4], РД 03-421-01 [5]. Неразрушающий контроль проведен с применением всех необходимых методов в соответствии с действующей нормативно-технической документацией аттестованными специалистами. Все приборы, примененные при проведении неразрушающего контроля, поверены в установленном порядке. Визуально-измерительный контроль проведен в требуемом объеме. Недопустимых дефектов на наружной и внутренней поверхности сосуда не обнаружено. Геометрические размеры сварных швов соответствуют проекту, недопустимых дефектов в сварных соединениях не обнаружено. Состояние опорных элементов удовлетворительное. Состояние фланцевого разъема удовлетворительное. Геометрические размеры крепежа соответствуют проектным, недопустимых дефектов не обнаружено. Проведено измерение внутреннего диаметра в трех сечениях по высоте сосуда. По результатам измерений максимальная овальность составляет 0,5%, максимальное отклонение среднего диаметра от номинального значения составляет 0,02%, что не превышает допустимых значений.

277

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Контроль толщины стенки элементов сосуда проведен в требуемом объеме. По результатам проведенных замеров фактическая толщина элементов ресивера находится в пределах плюсового допуска по нормам на изготовление. Контроль методом МПД проведен в требуемом объеме. Проведена МПД контрольных участков, сварных швов приварки обечайки лаза к корпусу и фланцу с околошовной зоной 30–40 мм, внутренняя поверхность сосуда вокруг лаза шириной 50 мм. В результате контроля недопустимых дефектов не обнаружено. В требуемом объеме проведен УЗК 100% длины продольных и по 400 мм кольцевых сварных швов корпуса и днищ, включая все участки их пересечения. В результате контроля недопустимых дефектов не обнаружено, Контроль твердости проведен в требуемом объеме. По результатам контроля твердость элементов сосуда составляет 132–162 НВ, что удовлетворяет требованиям п. 5.9 СО 153– 34.17.439-2003 (для стали 09Г2С твердость должна быть в пределах 120-180 НВ) [3]. Гидравлическое испытание проведено в соответствии с требованиями СО 153– 34.17.439-2003 [4] пробным давлением 13 кгс/см2 (1,3 МПа), результаты удовлетворительные. На основании анализа результатов технического диагностирования установлено, что состояние ресивера соответствуют требованиям промышленной безопасности, безопасная эксплуатация возможна на параметрах давление – 10 кгс/см2 (1,0 МПа), температура – от минус 50 °С до плюс 70 °С. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

3. Федеральные нормы и правилв в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утверждены приказом Ростехнадзора № 116 от 25 марта 2014 года).

4. СО 153-34.17.439-2003 «Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением».

5. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определения остаточного срока службы сосудов и аппаратов».

278

Заключение по результатам обследования технического состояния строительных конструкций цеха по производству муки, расположенное в с. Сотниковское, Ставропольский край Алексей РОЖКОВ, эксперт ООО фирма «Инженерный центр» Алексей КУЗОВКИН, эксперт ООО фирма «Инженерный центр» Сергей КОРОЛЕВ, эксперт, специалист НК ООО фирма «Инженерный центр» Анатолий ДОЛГОВ, эксперт ООО фирма «Инженерный центр» Андрей ГОЛОВЕНЬКОВ, эксперт, специалист НК ООО фирма «Инженерный центр»

Целью проведения обследования является оценка технического состояния здания, установление степени повреждения и категории технического состояния строительных конструкций на основе сопоставления фактических значений количественно оцениваемых признаков со значениями этих же признаков, установленных проектом или соответствующим нормативным документом.

Цель проведения обследования Целью проведения обследования является оценка технического состояния здания, установление степени повреждения и категории технического состояния строительных конструкций на основе сопоставления фактических значений количественно оцениваемых признаков со значениями этих же признаков, установленных проектом или соответствующим нормативным документом. Обследование и испытания строительных конструкций и материалов здания мельницы проводится с целью: ■ установления соответствия строительных конструкций требованиям проекта, СНиП, ГОСТ, СП, Правилам безопасности, стандартам и нормам на период обследования; ■ установления соответствия прочностных характеристик материалов строительных конструкций требованиям проектной документации, нормативным документам, ГОСТ, ТУ; ■ установления соответствия параме-

тров эксплуатационной среды, климатических воздействий и динамических нагрузок величинам, принятым при проектировании или установленным в нормативных документах.

■ выявления и оценки дефектов и повреждений, установления возможных причин возникновения дефектов и повреждений.

■ определения степени повреждения и установления категории технического состояния строительных конструкций и здания в целом, разработки рекомендаций по дальнейшей эксплуатации строительных конструкций здания.

Сведения о рассмотренных в процессе обследования документах Исходными данными для проведения обследования строительных конструкций здания мельницы стали представленные заказчиком документы: ■ Проект реконструкции здания мельницы.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ Технический паспорт производственного здания цеха по переработке зерна в муку.

■ Технический отчет к инженерногеодезическим изысканиям и проектноизыскательским работам (ПИР) на объекте.

■ Данные, полученные в результате натурного обследования. Обмерные чертежи строительных конструкций здания.

■ Планы фундаментов, перекрытий, закладных деталей, архитектурностроительные и рабочие чертежи, монтажные схемы, разрезы, акты скрытых работ, спецификации и т.п.

■ Паспорта на все виды технологического оборудования, установленного в здании.

■ Рабочие инструкции по охране труда и безопасному ведению работ.

■ Испытания прочности бетона, раствора и кирпича неразрушающими методами.

■ Обмерные чертежи конструкций здания.

■ Документы аттестации ответственных специалистов и обслуживающего персонала.

■ Эксплуатационная документация.

План проведения обследования: 1. Анализ имеющейся проектной, исполнительной и эксплуатационной документации.

2. Полное предварительное визуальное обследование, обмерные работы, установление соответствия строительных конструкций требованиям проекта и строительного паспорта; рассмотрение фактических условий эксплуатации и воздействия на строительные конструкции; соответствие строительных конструкций здания мельницы нормам и допускам на отклонения.

3. Наружный и внутренний визуальный осмотр всех конструктивных элементов здания с выборочной, по результатам ВК, проверкой качества материалов и элементов конструкций здания, проверкой качества соединений элементов.

4. Визуальное обследование и контроль прочностных характеристик фундаментов здания в местах отрытых шурфов.

5. Фотосъемка и инструментальное измерение остаточных деформаций, геометрических размеров дефектов и повреждений.

6. Выборочный по результатам ВК детальный инструментальный контроль прочностных характеристик строительных материалов и элементов конструкций, определение прочности бетона в

колоннах, ригелях и перемычках методом неразрушающего контроля по ГОСТ 22690.

7. Проведение технического диагностирования с использованием приборов неразрушающего контроля – инструментальное определение параметров дефектов, несоответствий и повреждений, обследование конструкций фундаментов, материалов несущих стен здания, плит, перемычек, испытания прочности бетона и кирпичной кладки.

8. Выявление и оценка дефектов и повреждений.

9. Проведение поверочного расчета несущей способности по результатам обследования с учетом фактических нагрузок и действительного состояния конструкций.

10. Определение категории технического состояния объекта.

11. Установление возможных причин возникновения дефектов и повреждений.

12. Анализ результатов обследования, выводы, заключение, рекомендации, разработка мероприятий и рекомендаций по доведению объекта до соответствия нормативным требованиям про-мышленной безопасности согласно «Техническому регламенту о безопасности зданий и сооружений» № 384-ФЗ от 30 декабря 2009 года.

Результаты проведенного обследования Анализ эксплуатационно-технической документации выявил: 1. Проектная документация не сохранилась.

2. Имеются паспорта на технологическое и обеспечивающее технологический процесс инженерное оборудование.

3. Архитектурно-строительные и рабочие чертежи планов фундаментов, колонн, балок, перекрытий, закладных деталей, разрезы корпуса, спецификации и т.п.

4. Монтажные схемы элементов технологического оборудования, металлоконструкций колонн, стен ограждения, перекрытий, кровли и т.п.

5. Имеются акты ввода в эксплуатацию, материалы инженерно-геологических изысканий и данные по проектноизыскательским работам (ПИР) на участке.

6. Проводятся периодические осмотры и планово-предупредительный ремонт технологического оборудования.

7. Имеются удостоверения и протоколы аттестации обслуживающего и эксплуатирующего персонала в области промышленной безопасности. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Нагрузки, воздействия и условия эксплуатации 1. С момента строительства здания и по настоящее время условия эксплуатации здания существенно не изменились.

2. Изменились временные нагрузки согласно требованиям, СНиП 2.01.0785* в редакции 2003г, СНиП II-7-81*, СП 14.13330.2011 актуализированная редакция СНиП II-7-81*, СНиП 23-01-99*, в том числе: ■ Снеговая вместо 70 кгс/м2 увеличена до 84 кгс/м2.

■ Ветровая вместо 34 кгс/м2 увеличена до 48 кгс/м2.

■ Уровень сейсмичности составляет 7 баллов.

3. Климат района согласно СНиП 2301-99 характеризуется умеренным зимой и жарким летом, зона влажности нормальная, расчетная температура наружного воздуха +18 °С, расчетная зимняя температура воздуха –19 °С (наиболее холодных пяти суток), среднегодовое количество осадков – 453 мм, средняя глубина сезонного промерзания грунта – 0,8 м.

4. Строительные конструкции эксплуатируются при температуре и относительной влажности воздуха согласно климату района.

Выводы В результате анализа данных, полученных при изучении эксплуатационной документации, при проведении визуального и инструментального обследования, поверочных расчетов, исследования состояния строительных конструкций сооружения (цеха по производству муки), установлено следующее: ■ эксплуатационная документация на предприятии ведется, персонал аттестован на знание Правил безопасности в установленном порядке. Служба технического надзора контролирует выполнение предписаний, выданных органами Ростехнадзора. Отсутствует журнал периодического осмотра сооружения.

■ Фундаменты под несущие стены находятся в работоспособном состоянии. Обследованием установлено, что фундамент на момент проведения обследования имеет прочность на осевое сжатие со средним показателем == 263кг/см2, расчетное сопротивление R = 12,7 МПа, что соответствует условиям проекта (марка бетона не ниже М250) и требованиям норм оценки качества (протокол № 1, 2). В соответствии с проведенными поверочными расчетами несущей способности фундамента по фактическим нагрузкам установлено, что по расчетам прочности грунтового основания, устой-

279

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы чивости против сдвига и расчета на сейсмические воздействия несущей способности фундаментов достаточно.

■ Состояние ограждающих конструкций сооружения оценивается как ограниченноработоспособное, степень повреждения III – средняя.

■ Состояние покрытия и кровли оценивается как ограниченно-работоспособное, степень повреждения III – средняя.

■ В соответствии с проведенными поверочными расчетами несущей способности кон-струкций по результатам обследования выявлено, что состояние бетонных конструкций фундаментов соответствует требованиям СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», СНиП 52-012003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений», выявленные дефекты и повреждения не снижают несущую способность и эксплуатационную пригодность конструкции ниже допустимых пределов. На основании этого можно сделать вывод: параметры и характеристики выявленных дефектов и повреждений строительных конструкций находятся в пределах допусков. В соответствии с п. 5.1.5 ГОСТ Р 537782010 и Раздела 1. СП 13-102-2003 по степени экс-плуатационной пригодности и категории технического состояния, техническое состояние строительных конструкций сооружения оценивается как ограниченно-работоспособное, характеризующееся наличием дефектов, повреждений, снижением эксплуатационных характеристик, но при котором отсутствует опасность внезапного разрушения, потери устойчивости, и функционирование конструкций и эксплуатация здания возможны при проведении необходимых мероприятий по восстановлению или усилению конструкций с последующим мониторингом (контролем) технического состояния.

Рекомендации Выполнение конструктивными элементами сооружения своих функций возможно только при своевременном проведении восстановительных и ремонтных мероприятий, специальных мер по контролю за их состоянием. С целью обеспечения возможности дальнейшей безопасной эксплуатации здания необходимо: 1. Провести мероприятия по устранению повреждений верхнего покрытия из волнистого ас-бошифера, имеющего повреждения в виде трещин, разломов, разрывов, растрескивания, неплотного прилегания в зонах сопряжения с козырьками, необходимо заменить поврежденные

280

Выполнение конструктивными элементами сооружения своих функций возможно только при своевременном проведении восстановительных и ремонтных мероприятий, специальных мер по контролю за их состоянием участки, обеспечить отвод дождевых вод с кровли от основания сооружения. Организовать водосток с крыши здания таким образом, чтобы вода, стекающая с кровли, не попадала на стены, цокольную часть и основание здания. Для защитных фартуков, компенсаторов в деформационных швах, элементах наружных водостоков, отделки свесов карнизов следует предусматривать оцинкованную кровельную сталь толщиной 0,5–0,8 мм (ГОСТ 7118 и ГОСТ 8075), допускается применение профилированных листов из полиэфирных стеклопластиков толщиной 2 мм; герметизирующие мастики: АМ-0,5, эластосил 11-06, УТ-31, УТ-32 и др. Сверху мастика должна быть защищена цементным раствором или окрашена краской БТ-177 (ГОСТ 5631). При неорганизованном водоотводе вынос карниза от плоскости стены должен быть не менее 200 мм. При проведении ремонта соблюдать требования СП 17.13330.2011 «Кровли», СО-002-02495342-2005 «Кровли зданий и сооружений».

2. Удалить растительность, мусор и посторонние предметы у основания сооружения.

3. Восстановить гидроизоляцию цокольной части стен, фундамента и основания здания. Удалить растительность у основания стен и участки старой отмостки в местах ее повреждений, выполнить новую отмостку по периметру здания из бетона М100 шириной 1,2–1,6 м с созданием нормативных уклонов от наружных стен (уклон от стены здания 0,03; бровка отмостки должна быть выше земли на 50 мм), отмостка выполняется плотно к стенам здания, между цокольной частью стен здания и отмосткой не должно быть зазоров и щелей, куда может проникать вода.

4. Требуется проведение мероприятий по устранению повреждений кирпичной кладки цеха по производству муки на отдельных участках по осям «3» и «А». Необходимо отремонтировать повреждения кладки, в местах выколов и расколов кирпича, вымывания (выкрашивания) раствора, трещин в кирпиче и растворе – тщательно зачеканить и заштукатурить цементным раствором состава 1:3 на портландцементе марки не ниже М400.

5. Убрать недопустимое количество скопившейся пыли от нормы на технологи-

ческом оборудовании и полу в помещениях здания силосного корпуса, регулярно очищать оборудование и убирать зоны обслуживания по окончании смены от пыли. (Раздел 2., п. 29, п. 40, п. 141. «Правила безопасности взрывопожароопасных производственных объектов хранения и переработки растительного сырья»).

5. Уборку пыли в производственных помещениях проводить в строгом соответствии с графиком, утвержденным директором.

6. График уборки пыли вывесить в производственных помещениях. В графике указать периодичность текущих и генеральных уборок с указанием объемов уборки. Литература 1. Федеральный закон №116-ФЗ от 21 июля 97 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральный закон № 384-ФЗ от 30 декабря 2009 года «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

3. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

4. ГОСТ Р 53964-2010 «Вибрация. Измерение вибрации сооружений. Руководство по проведению измерений».

5. ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля».

6. СП 13-102-2003 «Система нормативных документов в строительстве. Свод правил по проектированию и строительству. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений». Свод правил принят и рекомендован к применению Постановлением Госстроя РФ от 21 августа 2003 года №153.

7. СП 14.13330.2011 «Строительство в сейсмических районах».

8. СП 17.13330.2011 «Кровли».

9. СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».

10. СНиП 23-01-99. Строительная климатология.

11. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

12. СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

13. СО-002-02495342-2005 «Кровли зданий и сооружений»

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Тонкораспыленная вода вместо защитного пара

при эксплуатации сушильных установок на углеобогатительных фабриках Кузбасса Анатолий САМИГУЛЛИН, руководитель экспертной организации, эксперт Ильсияр ШАКИРОВА, начальник отдела термической сушки и вентиляции, эксперт Владимир ТУНИК, начальник отдела экспертиз и проектов, эксперт Татьяна ИЛЬИНА, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Сергей ЗДЫРКО, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Ольга МИЛЛЕР, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов, эксперт Константин КОНЫШЕВ, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов ЗАО «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск)

В соответствии с «Правилами безопасности при обогащении и брикетировании углей» (ПБ 05-580-03), к опасным по взрывам пыли объектам относятся обогатительные фабрики, перерабатывающие угли с выходом летучих веществ 15% и более, а также с меньшим выходом летучих веществ, взрывчатость пыли которых установлена лабораторными испытаниями. К опасным объектам по взрыву газа относятся обогатительные фабрики, на которых перерабатываются угли шахт (разрезов), опасных по газу.

Н

а ОФ, перерабатывающих угли, опасные по содержанию пыли и газа, организован контроль за их концентрацией. На многих углеобогатительных фабриках Кузбасса эксплуатируются сушильные установки. Сушильные установки являются объектом повышенной опасности, так как процесс термической сушки угля во взвешенном состоянии сопровождается высокими температурами, пылеобразованием и возможным образованием взрывоопасных пылегазовых смесей. Наибольшая опасность возникновения взрыва нагретой пылегазовой смеси в сушильной установке возникает в периоды пуска, остановки и перебоев подачи угля в сушильную установку. При работе газовой сушильной установки объемное содержание кислорода в отработавших газах в пересчете на сухой газ не должно превышать: ■ 16% – при сушке сланцев; ■ 18% – при сушке бурых и каменных углей с выходом летучих веществ > 35%; ■ 19% – при сушке каменных углей с выходом летучих веществ < 35%. Контроль за содержанием кислорода

должен осуществляться по показаниям автоматических газоанализаторов. Взрывобезопасность процесса сушки угля и пылегазоочистки, технологические и экологические показатели обеспечиваются управлением температурными и кислородными параметрами, а также последовательностью операций технологического процесса. ПБ 05-580-03 предусмотрено в период пуска и остановки дистанционно подавать защитный пар. В исключительных случаях допускается применять тонкораспыленную воду после разработки мероприятий по обеспечению безопасности сушильных установок, прошедших экспертизу промышленной безопасности. Сибирский научно-исследовательский институт обогащения полезных ископаемых (ЗАО «Сибнииобогащение») разработал технологию использования тонкораспыленной воды вместо защитного пара в сушильных установках. Вода в тонкораспыленном виде при пусках и остановках подается в зону забрасывания угля, для тушения загораний – дополнительно в сухую ступень пылеулавливания и выполняет следующие основные функции: ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ образование защитного пара, количество которого зависит от расхода воды и температуры сушильного агента в смесительной камере (борове); ■ снижение температуры сушильного агента перед дымососом до взрывобезопасной температуры, соответствующей значению режимной карты; ■ снижение объемного содержания кислорода в сушильном тракте, соответствующей значению режимной карты; ■ увлажнение пыли. Тонкораспыленной водой называется вода, имеющая размер капель от 10 до 1 000 мкм. В соответствии с ПБ 05-580-03, температура газов на выходе из сушильной установки (перед дымососом) не должна превышать 120 °С. Подача тонкораспыленной воды в сушильный тракт снижает температуру газов перед дымососом, что обеспечивает взрывобезопасность режимов пусков и остановок без подачи защитного пара. Количество тонкораспыленной воды, подаваемой в сушильный тракт для снижения температуры газов по тракту сушильной установки во время пусков и остановок, определяется из количества тепла, забираемого тонкораспыленной водой на ее нагрев и испарение, равное количеству избыточного тепла, содержащегося в сушильном агенте. Вода должна подаваться под давлением не менее 15 атм без содержания твердого осадка в ней. Однако при недостаточном давлении вода, подаваемая в сушильный тракт, не будет превращаться в пар, а будет распыляться крупными каплями, что приведет к смачиванию и налипанию пыли в сушильном тракте. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 05-58-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)».

3. Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Том I. Обогатительные процессы и аппараты. – Москва. 2008.

281

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О безопасной эксплуатации галерей на обогатительных фабриках Кузбасса Анатолий САМИГУЛЛИН, руководитель экспертной организации, эксперт Ильсияр ШАКИРОВА, начальник отдела термической сушки и вентиляции, эксперт Владимир ТУНИК, начальник отдела экспертиз и проектов, эксперт Татьяна ИЛЬИНА, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Сергей ЗДЫРКО, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Ольга МИЛЛЕР, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов, эксперт Константин КОНЫШЕВ, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов ЗАО «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск)

В Кузбассе вместе с увеличением добычи угля интенсивно наращиваются объемы его обогащения. За последние 18 лет построено 30 новых обогатительных фабрик и установок, что позволило увеличить выпуск обогащенного, более дорогостоящего угля, и повысить экономическую эффективность угольной промышленности Кузбасса.

В

настоящее время в Кузбассе работают 52 обогатительные фабрики и установки. Однако, наряду с новыми фабриками двенадцать обогатительных фабрик находятся в эксплуатации более 50 лет, а шесть фабрик отработали более 60 лет. Наиболее уязвимы к коррозионному износу, высокой вероятности подверженые механическим воздействиям металлические эстакады (галереи) обогатительных фабрик. Для галерей обогатительных фабрик пятидесятилетней давности и более – применение малоэффективных конструктивных решений при проектировании и использовании в металлических конструкциях стального проката малой толщины. Основными несущими конструкциями галерей являются металлические фермы с параллельными поясами и металлические опоры под фермы (пространственные и плоские). Галереи этих ОФ имели ограждающие конструкции (стены), перекрытия и покрытия из дерева. Почти все фабрики заменили сгнившие деревянные конструкции на трехслойные металлические конструкции (сэндвичи). При эксплуатации элементы ферм (стойки, раскосы, пояса ферм) и опоры подвержены коррозийному износу, что при-

282

водит к снижению расчетных усилий в узлах ферм или уменьшению несущей способности. Основными факторами коррозионного износа конструкций и, как следствие, сокращением безопасной эксплуатации объектов, являются: ■ длительный срок эксплуатации, (50 и более лет);

Ось конвейера

Ось галереи

■ условия эксплуатации; ■ агрессивность окружающей и эксплуатационной сред; ■ материалы, из которых выполнены строительные конструкции. Антикоррозионное покрытие должно находиться в ненарушенном состоянии, иначе через определенное время потребуется проведение работ по усилению изношенных элементов. Учитывая многочисленные недостатки галерей с описанной конструкцией, на новых обогатительных фабриках запроектированы и введены в эксплуата-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

цию галереи более совершенной конструкции. Несущими конструкциями являются опорные металлические пролетные балки №№ 100–120, смонтированные на металлические плоские опоры. На пролетные балки установлены лотковые керамзитобетонные или железобетонные плиты, на них – монтируются рамные металлические конструкции в виде арок. К арочному каркасу подвешиваются ленточные конвейеры для транспортировки рядового угля и продуктов обогащения для удобства обслуживания оборудования. Ограждающими конструкциями галерей являются металлические трехслойные панели, которые смонтированы на фахверки. Пол галерей устроен из пароизоляционных слоев изопласта, бетонной стяжки толщиной 65 мм и водонепроницаемой бетонной стяжки толщиной 25 мм. Галереи данной конструкции имеют ряд преимуществ: ■ доступность выполнения качественной антикоррозийной защиты, что обеспечивает их длительную эксплуатацию; ■ исключение металлических ферм с большим количеством элементов, подверженных интенсивному износу и коррозии и требующих затрат на их усиление и ремонт; ■ исполнение полов галерей с возможностью проведения качественной мокрой уборки от взрывоопасной угольной пыли, что является основным требованием по обеспечению промышленной безопасности галерей; ■ мощные опорные металлические пролетные балки и металлические опоры обеспечивают продольную и поперечную устойчивость галереи. Литература 1. Федеральный закон №116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральный закон «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

3. РД 22-01-97 «Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследование строительных конструкций специализированными организациями)».

4. СП 28.13330.2012 «Защита от коррозии строительных конструкций».

5 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции».

6. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».

О повышении эффективности систем аспирации при использовании рукавных фильтров на угольных предприятиях Анатолий САМИГУЛЛИН, руководитель экспертной организации, эксперт Ильсияр ШАКИРОВА, начальник отдела термической сушки и вентиляции, эксперт Владимир ТУНИК, начальник отдела экспертиз и проектов, эксперт Татьяна ИЛЬИНА, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Сергей ЗДЫРКО, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Ольга МИЛЛЕР, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов, эксперт Константин КОНЫШЕВ, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов ЗАО «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск)

В соответствии с ПБ 05-580-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей» к опасным по взрывам пыли объектам относятся обогатительные фабрики, перерабатывающие угли с выходом летучих веществ 15% и более, а также с меньшим выходом летучих веществ, взрывчатость пыли которых установлена лабораторными испытаниями. К опасным объектам по взрыву газа относятся обогатительные фабрики, на которых перерабатываются угли шахт (разрезов), опасных по газу.

О

богатительная фабрика – это технологический комплекс на поверхности, в который входят здания и сооружения, связанные с приемом угля, складированием, механическим и физико-химическим обогащением, рассортировкой, брикетированием и погрузкой продукции. Все эти процессы сопровождаются интенсивным образованием вредной для здоровья человека пыли. Для улучшения качества атмосферного воздуха и предотвращения его вредного воздействия на здоровье человека и окружающую среду в зданиях фабрик проектом предусматривается аспирация. Улавливание пыли осуществляется непосредственно у мест ее образования. Пылящие точки объединяются в аспирационные системы по территориальному признаку и в зависимости от одновременности работы оборудования. Запылённый воздух и отходящие газы подвергаются очистке в пылеулавливаюТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

щих устройствах, в том числе и в рукавных фильтрах. Рукавные фильтры предназначены для высокоэффективной очистки запыленного воздуха (газов) от различных видов пыли, с автоматической очисткой фильтрующих элементов посредством подачи импульсов сжатого воздуха. Отделяемая пыль должна быть сухой и сыпучей. Запыленный воздух поступает в камеру, где расположены фильтрующие рукава. Пыль задерживается на фильтрующей поверхности материала, а очищенные газы удаляются через верхние открытые части рукавов в камеру очищенного газа. Регенерация фильтровальных рукавов осуществляется автоматически по заданному циклу без отключения секций. Система регенерации рассчитана на использование сжатого воздуха давлением 3–6 кгс/см2. Для обеспечения нормальной работы фильтра должна периодически или по-

283

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

стоянно (в зависимости от начальной запыленности) проводиться выгрузка уловленной пыли из бункера. В качестве фильтровального материала используется нетканый полиэстер. Камера секционная, компактная, возможна любая конструктивная комбинация и нужная фильтрующая площадь. Смена фильтровальных элементов не требует больших трудозатрат. Экономный расход электроэнергии и сжатого воздуха, при этом достигается максимальный эффект обеспыливания до 98–99%. В настоящее время рукавные фильтры нашли применение на таких обогатительных фабриках Кузбасса, как дробильно-сортировочный комплекс ООО «Участок Коксовый» и филиал ОАО «Южный Кузбасс» – управление по обогащению и переработке угля (ОФ «Красногорская»). На дробильно-сортировочном комплексе ООО «Участок Коксовый» от укрытий технологического и транспортного оборудования на трактах пылящего угля предусмотрена аспирационная установка. Степень очистки предусмотрена двухступенчатая. Загрязненный воздух засасывается в батарейный циклон ПБЦГ 2-15, где происходит очистка воздуха от частиц пыли размером более 5 мкм. Более мелкая пыль (менее 5 мкм) улавливается двумя параллельно работающими рукавными фильтрами тонкой очистки ФРКН-90ВУ отечественного производства.

a) фильтр рукавный ФРКН б) карманный фильтр «INFA-LAMELLEN-JET» a)

284

б)

Таблица 1. Сравнительная характеристика фильтров (техническая) ФРКН-ВУ

параметр

INFA-LAMELLEN-JET(AJL) значение проект

параметр

значение проект

Допустимая пылевая нагрузка:

не > 50 г/м3

Допустимая пылевая нагрузка:

не > 50 г/м3

Выходная концентрация пыли:

не > 0,05 г/м3

Выходная концентрация пыли:

не > 0,1 г/м3

Производительность:

До 36 720,00 м3/ч

Производительность:

До 32 400,00 м3/ч

Активная фильтрующая поверхность:

До 360 м2

Активная фильтрующая поверхность:

до 432 м2

Температура загрязненного воздуха:

не >130 °С

Температура загрязненного воздуха:

Не > 80 °С

Степень очистки (расчетная), %

не < 99%

Степень очистки (расчетная), %

не < 98%

На филиале ОАО «Южный Кузбасс» – управлению по обогащению и переработке угля (ОФ «Красногорская») в здании окончательной классификации проектом предусмотрена аспирационная установка. В качестве пылеулавливающего аппарата служит рукавный фильтр типа «INFA-LAMELLEN-JET(AJL) 2/1083». Фильтры рукавные ФРКН-90ВУ – взрывозащищенного исполнения изготовлены заводом Кемерово Химмаш. Институт «Сибнииобогащение» провел испытания и определил эффективность работы аспирационных систем, укомплектованных этими рукавными фильтрами. Выводы: ■ Рукавные фильтры взрывозащищенного исполнения, выпускаемые предприятиями России, соответству-

ют требованиям промышленной безопасности.

■ Эффективность работы рукавных фильтров, выпускаемых предприятиями России и иностранными фирмами, почти одинаковая, поэтому рукавные фильтры, выпускаемые предприятиями России, могут использоваться для импортозамещения. Литература 1. Федеральный Закон №116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 05-580-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)».

3. Фильтры воздушные. Пылеуловители. НПП «Фолтер», Москва, выпуск 7, август, 2004г. – 76 с.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

О безопасной эксплуатации камерных топок

сушильных установок с пылеугольным сжиганием Анатолий САМИГУЛЛИН, руководитель экспертной организации, эксперт Ильсияр ШАКИРОВА, начальник отдела термической сушки и вентиляции, эксперт Владимир ТУНИК, начальник отдела экспертиз и проектов, эксперт Татьяна ИЛЬИНА, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Сергей ЗДЫРКО, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Ольга МИЛЛЕР, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов, эксперт Константин КОНЫШЕВ, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов ЗАО «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск)

В настоящее время в Кузбассе в эксплуатации находятся 52 обогатительные фабрики и установки. На 13 обогатительных фабриках Кузбасса применяются сушильные установки для термической сушки концентратов. На сушильных установках обогатительных фабрик в качестве сушильного агента используются топочные газы, которые получают в специальных топках при сжигании топлива.

Т

опочные устройства сушильных установок делятся на несколько типов: ■ топочные устройства со слоевым сжиганием топлива; ■ камерные топки с пылеугольным сжиганием; ■ топочные устройства в кипящем слое. Слоевая топка – топка для слоевого сжигания, в которой горение топлива, загруженного слоем на колосниковую решетку, происходит в струе воздуха, пронизывающего этот слой (обычно снизу вверх). Эта топка состоит из колосниковой решетки, поддерживающей слой кускового топлива, и топочного пространства, в котором сгорают горючие летучие вещества. Камерная топка – выполненная обычно в виде прямоугольной призматической камеры, в которой топливо сгорает в струе воздуха (в факеле). В таких топках сжигают твердое пылевидное топливо. Топка с кипящим слоем занимает промежуточное положение между топками слоевого сжигания и факельными.

Со слоевыми топками их объединяет, прежде всего, возможность сжигания «дробленки» с размером кусков до 10–20 мм и наличие решетки, через которую в слой подается воздух. При повышении скорости воздуха, продуваемого через слой, наступает момент, когда аэродинамическая сила, действующая на каждую частицу топлива, преодолевает силы взаимного трения частиц. Дальнейшее увеличение расхода воздуха приводит к псевдоожижению частиц топлива, слой как бы кипит (отсюда название «кипящий слой»), высота и пористость его увеличивается. Камерные топки разделяют: ■ По способу сжигания топлива: – Вихревые топки; – Факельные топки; – Топки с кипящим слоем.

■ По способу удаления шлака: – с твердым шлакоудалением; – с жидким шлакоудалением. Факельные топки – топки, в которых топливо (угольная пыль, распыл, мазут или газ) сгорает в факелах, занимающих в отличие от слоевой топки больТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

шую часть объема топочной камеры. Факельные топки разработаны для сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии в факельном процессе. Большое значение для работы пылеугольных топок имеет конструкция применяемых горелок. Горелки должны обеспечивать хорошее перемешивание топлива с воздухом, надежное зажигание аэросмеси, максимальное заполнение факелом топочной камеры и легко поддаваться регулированию по производительности в заданных пределах. Основные преимущества камерных топок заключаются в следующем: ■ возможность экономичного использования всех сортов угля, в том числе и низкокачественных, которые трудно сжигать в слое; ■ хорошее перемешивание топлива с воздухом, что позволяет работать с небольшим избытком воздуха (λ = 1,2–1,25); ■ возможность повышения единичной мощности топочного устройства; ■ относительная простота регулирования режима работы и, следовательно, возможность полной автоматизации топочного процесса. В области обогащения каменных углей на единственной фабрике ОАО «ЦОФ «Кузнецкая» (г. Новокузнецк) в России эксплуатируются камерные топки с пылеугольным сжиганием. Топливо, измельченное в среднеходных валковых мельницах МВС-90 и высушенное в системе пылеприготовления поступает в камерную топку через горелки в смеси с транспортирующим его подогретым воздухом. Время пребывания газа и пыли в объеме топки незначительно (1,5–2 сек.). Количество транспортирующего (первичного) воздуха составляет 12–50% от всего подаваемого воздуха. Вторичный воздух подается в топку через отдельные каналы в горелке. Суммарное количество воздуха обычно на 15–25% больше, чем теоретически необходимо для полного сгорания топлива. Для предварительного разогрева (растопки) холодной пылеугольной топки используется коксовый газ, поступающий с Западно-Сибирского металлургического комбината. Коксовый газ применяется также для поддержания (подсветки) горения основного топлива. При эксплуатации пылеугольных топок кроме первичного и вторичного дутья используется также третичное и четвертичное дутье. Третичное дутье предназначено для охлаждения стенок топочной камеры.

285

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Четвертичное дутье предназначено для охлаждения перегородки между топочной и смесительной камерами. При эксплуатации пылеприготовительных установок должен быть организован контроль за следующими процессами, показателями и оборудованием: ■ бесперебойным поступлением топлива в мельницы; ■ уровнями в топочных бункерах для предотвращения снижения или увеличения уровня по сравнению с предельными значениями, указанными в режимной карте; ■ температурой сушильного агента и пылегазовоздушной смеси на выходе из мельницы; ■ температурой масла в блоке подшипников; ■ исправности изоляции и плотности всех элементы установки (выбивание пыли должно быть немедленно устранено); ■ нагрузками электродвигателей оборудования пылеприготовительной установки; ■ давлением сушильного агента перед мельницей и за мельничным вентилятором; ■ содержание кислорода в сушильном тракте; ■ тонкостью пыли. Эксплуатация топок слоевых, кипящего слоя и с камерным сжиганием топлива (пылевидного, жидкого и газообразного) должна осуществляться в соответствии с инструкциями по эксплуатации оборудования топок завода-изготовителя и действующими нормативно-техническими документами, устанавливающими требования: взрывобезопасности установок для приготовления и сжигания топлива в пылевидном состоянии; взрывобезопасности котельных установок, работающих на мазуте или природном газе; безопасности в газовом хозяйстве.

Литература 1. Федеральный Закон №116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 05-580-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)».

3. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. – Москва: Энергия, Энерго­ атомиздат, 1988. – 528 с. – 35000 экз. – ISBN 5-283-00016-8 4. Абрамов А.С. Шенин Б.И. Топливо топки и котельные установки. – Москва: 1953. – 247 с.

286

Эксплуатация сушильных установок Повышение безопасности эксплуатации сушильных установок углеобогатительных фабрик за счет частичной регенерации дымовых газов Анатолий САМИГУЛЛИН, руководитель экспертной организации, эксперт Ильсияр ШАКИРОВА, начальник отдела термической сушки и вентиляции, эксперт Владимир ТУНИК, начальник отдела экспертиз и проектов, эксперт Татьяна ИЛЬИНА, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Сергей ЗДЫРКО, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Ольга МИЛЛЕР, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов, эксперт Константин КОНЫШЕВ, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов ЗАО «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск)

Сушильные установки углеобогатительных фабрик являются объектами повышенной опасности в связи с тем, что технологический процесс сушки во взвешенном состоянии концентратов производится топочными газами и сопровождается высоким пылеобразованием взрывоопасных пылегазовых смесей.

В

зрывобезопасность процесса сушки и газоочистки, технологические, экономические и экологические показатели обеспечиваются управлением температурными и аэродинамическими параметрами и последовательностью операций технологического процесса. В соответствии с ПБ 05-580-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)» содержание кислорода после дымососа не должно превышать 18% при сушке каменных углей с выходом летучих веществ более 35%. Соответственно, на входе в сушильную установку содержание кислорода должно быть еще ниже. Для снижения содержания кислорода в сушильной установке возможно внедрение частичной регенерации дымовых газов в сушильной установке. Исследованиями института установлено, что на дымососах за счет центро-

бежных сил у наружных стенок кожуха концентрация пыли значительно больше, чем поступает в дымосос. Предложено часть запыленного газа отсечь с нагнетания дымососа и подать на сжигание в топку. Для этого необходимо смонтировать систему отбора более запыленного потока газов и подать в топку на сжигание. Содержание кислорода в дымовых газах на 3-4% ниже, чем в атмосферном воздухе. За счет этого возможно снижение содержания кислорода на входе в сушилку и за дымососом. Система отбора пылегазовой смеси из нагнетательного патрубка дымососа и система подачи в топку предусмотрены для многотоннажных конвективных труб-сушилок с целью интенсификации горения топлива, снижения содержания кислорода на входе в сушильную установку, уменьшения количества отработавшего сушильного агента, удаляемого в атмосферу, снижения выбросов

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

План пылепроводов

топка 8 11

3 1500

600

2 10

пар

I

600

9

0

90

9

ревизия

пар

10

2400 870

Разрез I-I 2

11

1

I

3270

4

Подача угольной пыли для сжигания в топку трубы сушилки.

1 – устройство пылезаборное; 2 – переходник; 3 – сопло; 4,5 – отвод; 6 – заслонка; 8,9 – клапан запорный; 10,11,12 – труба.

дымосос

8

вредных веществ в атмосферу, уменьшения нагрузки на мокрую ступень пылеулавливания и количества переводимой в шламы угольной пыли, улучшению работы топки (снижению химического и механического недожогов, повышению КПД топки и экономии основного топлива). Система отбора пылегазовой смеси и подачи в топку предназначена для отбора части более запыленных газов из нагнетательного патрубка дымососа, содержащих наибольшую концентрацию угольной пыли фракции 0–100 мкм за счет центробежного эффекта на лопатках рабочего колеса, через пылезаборное устройство, управляемое дистационно. Далее пылегазовая смесь проходит по основному пылепроводу до топки, здесь разделяется на два вспомогательных пылепровода, по которым подается в смотровые окна навстречу движению колосникового полотна топки. Взрывобезопасность пылепровода обеспечивается подачей пара, равного пятикратному объему защищаемого пространства из паропровода. Паропровод подводится в верхнюю часть пылепровода для исключения забивания угольной пылью. Участок от паровой задвижки до пылепровода – вертикальный. Расстояние между паровой задвижкой и верх-

ней образующей пылепровода – минимальное. Для защиты пылепровода от возможной аварии во время остановки сушильного агрегата, когда пылепровод отключен поворотными заслонками и заборным шибером от тракта сушилки, преду­ смотрена установка предохранительного клапана. Наличие отложений налипшего угля определяется визуально через ревизии, равномерно расположенные по длине пылепровода. Для обслуживания ревизий по всей длине пылепровода устраиваются трапы. По трапам прокладываются шланги для промывки пылепровода водой. На концах пылепроводов при входе в зону горения устанавливаются водоохлаждаемые сопла, имеющие наружную обшивку. Вода подается по трубе от общей магистрали. Система отбора пылегазовой смеси из нагнетательного патрубка дымососа и подачи в топку смонтированы на трубахсушилках ГОФ «Томусинская» . Испытания сушильных установок ГОФ «Томусинская», оборудованных системой отбора пылегазовой смеси из нагнетательного патрубка дымососа и подачи в топку на сжигание проводилась в соответствии с дополнительными требованиями «Режимной карты труб-сушилок ГОФ «Томусинская», оборудованных топками прямого хоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

да, для сушки концентрата каменных углей, оснащенных системой отбора угольной пыли из потока отработавших газов с последующим сжиганием в топках и дополнений к «Рабочей инструкции ГОФ «Томусинская» с топками прямого хода». Испытания системы отбора пылегазовой смеси из нагнетательного патрубка дымососа и подачи в топку показали, что подача угольной пыли на сжигание в топку позволила: ■ Снизить содержание кислорода после дымососа на 1,5%; ■ Снизить расход топлива в среднем на 22%; ■ Увеличить КПД топки на 5,5%; ■ Снизить запыленность газов, выбрасываемых в атмосферу на 45,0%; ■ Снизить выбросы вредных газов в атмосферу по оксиду углерода на 44,0%, по диоксиду серы на 26,0% и диоксида азота на 67,0%; ■ Снизить нагрузку на мокрую ступень пылеулавливания в среднем на 25%. Литература 1. Федеральный Закон №116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 05-580-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)».

287

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О безопасной эксплуатации сушильных установок обогатительных фабрик при их вынужденных остановках Анатолий САМИГУЛЛИН, руководитель экспертной организации, эксперт Ильсияр ШАКИРОВА, начальник отдела термической сушки и вентиляции, эксперт Владимир ТУНИК, начальник отдела экспертиз и проектов, эксперт Татьяна ИЛЬИНА, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Сергей ЗДЫРКО, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Ольга МИЛЛЕР, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов, эксперт Константин КОНЫШЕВ, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов ЗАО «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск)

В настоящее время на Кузбассе в эксплуатации находятся 13 обогатительных фабрик на которых применяются сушильные установки для термической сушки угольного концентрата. На 6 фабриках в эксплуатации применяются трубы-сушилки, на 7 фабриках – сушильные барабаны.

С

ибирский научно-исследовательский институт обогащения полезных ископаемых (ЗАО «Сибнииобогащение») длительное время занимается режимными испытаниями сушильных установок углеобогатительных фабрик с разработкой индивидуальных режимных карт и рабочих инструкций по безопасной эксплуатации. Институт разработал и согласовал с Управлением Ростехнадзора «Технические требования на режимно-наладочные испытания сушильных установок» и «Методику на экспертизу Режимных карт и Рабочих инструкций сушильных установок». В соответствии с ПБ 05-580-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)» остановки сушильных агрегатов подразделяются на плановые и вынужденные (автоматические). При плановых остановках для создания безопасной среды в сушильном тракте в первую очередь подается защитный пар, а потом производятся все операции по остановке сушильного агрегата. Параграф 417.5 ПБ 05-580-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)» предусматривает вынужденную (автоматическую) остановку труб-сушилок, барабанных

288

сушилок при остановке механизмов топочного отделения – колосникового полотна топки, системы шлакозолоудаления, вентиляторов первичного и вторичного дутья, переполнения бункера шлака и снижение уровня воды в ванне системы шлакозолоудаления. При проведении остановки сушильных агрегатов любого типа существует вероятность выброса топочных газов в производственные помещения. Поэтому оператор сушильного цеха перед пла-

новой остановкой по громкоговорящей связи извещает обслуживающий персонал о предстоящей плановой остановке и недопустимости присутствия персонала в этот период вблизи топочных устройств. С позиции безопасной эксплуатации сушильных установок менее опасными являются плановые остановки. Вынужденные (автоматические) остановки являются более опасными, так как перед остановками не оповещается обслуживающий персонал сушильного отделения и не подается защитный пар в тракт сушильной установки. Вынужденные (автоматические) остановки сушильных агрегатов, по сути, являются аварийными остановками. Так их определяли «Правила безопасности по обогащению и брикетированию углей (сланцев)» в 1992 году. Следовательно, для уменьшения опасности эксплуатации сушильных установок количество вынужденных автоматических остановок должно быть минимальным. Вынужденные (автоматические) остановки сушильных агрегатов должны производиться при остановке механизмов, без которых не могут работать сушильные агрегаты, или создают аварийные ситуации при эксплуатации сушильных агрегатов:

Зиминка

14 Отм. +21 м.

13 9

5

+17 м 8 +13 м

2 1 6

10

+10 м

12

4 +4,5 м 7

11

3

1 – топка; 2 – бункер топлива; 3 – узел шлакоудаления; 4 – боров; 5 – бункер сырого угля; 6 – узел загрузки УЗТ2-11; 7 – узел удаления провала; 8 – труба-сушилка d=1100 мм; 9 – циклон d=3200 мм; 10 – разгрузочное устройство СБП-350; 11 – дымосос ВВН-18; 12 – скруббер ЦС_ВТИ; 13 – мокрый пылеуловитель ПМ-60; 14 – выхлопная труба d=1650 мм

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Схема сушильной установки

XII 13

1

Коксовая сушильная установка

XI

14

13 VIII

VI VI

12

8

2

1

VIII

9

11 2

IX

8

X II

10 III 4

3

VII

11

III 4

7 3

I

IV

X

9

7

12

V 10

VII

IX

II

V

IV I

5

6

5

1 – растопочная труба 1200 мм; 2 – бункер сырого угля; 3 – питатель скребковый; 4 – клапан растопочной трубы; 5 – топка БЦРМ; 6 – боров; 7 – зубчатый забрасыватель; 8 – труба-сушилка 900; 9 – циклон НИИОГАЗ 2650 мм; 10 – разгрузчик барабанный; 11 – дымосос Д-15,5; 12 – скруббер; 13 – ПМ-60 ■ остановке дымососов; ■ остановке загрузочного устройства сушилки; ■ остановке разгрузочных устройств циклонов, разгрузочных камер, сепараторов сухого пылеулавливания, конвейеров высушенного угля; ■ забивке разгрузочной камеры, циклонов, аппаратов сухого пылеулавливания, узла провала; ■ превышении температуры газов более 120 °С перед дымососом; ■ нарушении кислородного режима; ■ отключение аспирационных систем; ■ прекращение подачи воды в мокрые пылеуловители и на подшипники дымососов; ■ отсутствие защитного пара. Рассмотрев целесообразность проведения вынужденных (автоматических) остановок сушильных агрегатов в случаях остановки колосникового полотна топки, систем шлакозолоудаления, вентиляторов первичного и вторичного дутья, переполнения бункера шлака и снижения уровня воды в ванне системы шлакозолоудаления можно сделать следующие выводы. Топки слоевого сжигания достаточно инерционные, что позволяет определенное время поддерживать требуемую температуру в топке. Этого времени достаточно, чтобы произвести более безопасную плановую остановок сушильных

6

1 – растопочная труба 1200 мм; 2 – бункер сырого угля; 3 – питатель скребковый; 4 – клапан растопочной трубы; 5 – топка ТЧЗМ-2; 6 – шибер борова; 7 – зубчатый забрасыватель; 8 – труба-сушилка 900; 10 – циклон НИИОГАЗ 2650 мм; 10 – ЖБа-0,9М; 11 – ПКВ-60; 12 – дымосос; 13 – ПМ-60.

I–XI – точки замера

агрегатов в случае остановки колосникового полотна топки. Для обеспечения безопасной эксплуатации сушильных установок целесообразным является установка световой и звуковой сигнализации на пульте оператора об остановке колосникового полотна топки и последующая более безопасная плановая остановки сушильных агрегатов. Механизмы системы шлакозолоудаления работают периодически по мере накопления и гашения шлака. Нет необходимости вводить механизмы шлакозолоудаления в постоянную эксплуатацию, так как это приведет к дополнительному износу оборудования и дополнительным затратам электроэнергии. Для обслуживающего персонала постоянная откачки шлака более опасна, так как возможна откачка незагашенного (раскаленного) шлака. Следовательно, вынужденная (автоматическая) остановка сушильных агрегатов при остановке механизмов системы шлакозолоудаления совершенно не целесообразна. Достаточно установить световую сигнализацию на пульт оператора о работе механизмов системы шлакозолоудаления. Для обеспечения безопасной эксплуатации сушильных отделений недопустимо производить вынужденную (автоматическую) остановку сушильных агрегатов при переполнении бункера шлака. Выход шлака на фабриках небольТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

шой, и вывозится шлак обычно в первую смену. Более целесообразным является установка сигнализации уровня шлака в бункере, чтобы персонал смены мог принять меры по отгрузке шлака. При этом выполнять вынужденную (автоматическую) остановку не требуется. Нецелесообразными являются вынужденные (автоматические) остановки сушильных агрегатов при снижении уровня воды в системе шлакозолоудаления. Задача обслуживающего персонала – не допустить чрезвычайно опасных вынужденных автоматических остановок сушильных агрегатов. Для этого необходимо установить сигнализацию уровня воды в ванне с выводом её оператору сушки. Это исключит необходимость выполнения электрических блокировок на вынужденные остановки сушильных агрегатов при снижении уровня воды в ванне шлакозолоудаления. Вывод: уменьшение количества вынужденных (автоматических) остановок сушильных агрегатов повысит безопасность их эксплуатации на обогатительных фабриках. Литература 1. Федеральный Закон №116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 05-580-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)».

289

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Защита строительных конструкций обогатительных фабрик от коррозии Анатолий САМИГУЛЛИН, руководитель экспертной организации, эксперт Ильсияр ШАКИРОВА, начальник отдела термической сушки и вентиляции, эксперт Владимир ТУНИК, начальник отдела экспертиз и проектов, эксперт Татьяна ИЛЬИНА, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Сергей ЗДЫРКО, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Ольга МИЛЛЕР, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов, эксперт Константин КОНЫШЕВ, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов ЗАО «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск)

Обогатительная фабрика – это комплекс зданий и сооружений по приемке, переработке и погрузке продуктов обогащения угля. Здания главных корпусов многоуровневые, каркасные, высотой до 40 м. Здания насыщены огромным количеством оборудования, передающего на здания динамические и вибрационные нагрузки. Поэтому строительные конструкции должны проектироваться с определенным запасом прочности.

П

роцесс обогащения угля проводится в водной среде, с использованием флотореагентов и флокулянтов, поэтому среда в большинстве зданий обогатительных фабрик агрессивная. По итогам участия в экспертных обследованиях промышленной безопасности зданий и сооружений обогатительных фабрик Кузбасса, можно провести обобщение по результатам анализа обнаруженных дефектов строительных конструкций. Характерным примером можно считать строительные конструкции здания главных корпусов обогатительных фабрик. Это самые крупные строения, при строительстве которых использованы различные материалы (монолитный и сборный железобетон, каменные и металлические конструкции), наличие агрессивных сред и других факторов. Конструкция таких зданий главных корпусов обогатительных фабрик «Зиминка», «Тайбинская», «Анжерская» в Кемеровской области одинакова. До отметки +10.000 м выполнен в монолитном железобетонном каркасе, выше – металлический каркас. Колонны и балки выполнены из двутавра различного сече-

290

ния, стены зданий – кирпичные. Срок эксплуатации зданий – 60 лет. При обследованиях технического состояния строительных конструкций этих зданий можно делать обобщенные выводы по условиям, факторам, причинам о влиянии агрессивности на конструкции из различных материалов, сравнении надежности при эксплуатации, снижения их несущей способности. Монолитный железобетон за время эксплуатации практически не имеет дефектов, могут быть механические повреждения и разрушения защитного слоя бетона от воздействий на строительные конструкций повышенной вибрации от работы оборудования. Металлические конструкции за время длительной эксплуатации изношены от коррозии. 25-30 лет на этих фабриках проводятся работы по усилению строительных конструкций по мере наступления проблем. Каменные конструкции также имеют разрушения кирпичной кладки от атмосферных воздействий. Каждая фабрика имеет собственный подход по решению проблем с разрушениями кирпичной кладки. ОФ «Анжерская» произвела покрытие кирпичных стен с применени-

ем полиуретана – это защита кирпичных стен от атмосферных воздействий и дополнительное утепление. На фабрике «Зиминка» ООО ОФ «Прокопьевскуголь» кирпичные стены оштукатурены цементным раствором. ОФ «Коксовая» демонтировала кирпичные стены и произвела замену на трехслойные металлические панели (сэндвич). Другой пример воздействия коррозии на строительные конструкции на обогатительной фабрике города Шахтерска на острове Сахалин. Фабрика находится на берегу Татарского пролива. Воздействие морского климата одинаково вредно для железобетонных и металлических конструкций. Есть объекты построенные в 80-х годах. В Кузбассе влажность от пресных вод оказывает менее отрицательное влияние на железобетонные конструкции, а на Сахалине это влияние больше, также влажность от морской воды вредна для конструкций из любого материала. Характерно, что коррозия металлических конструкций Кузбасса и Сахалина имеют отличительные особенности – частичные, послойные разрушения и на толщину сечения проката. Если конструкция работает в агрессивной среде, то ее срок службы может значительно сократиться. Если коррозия развивается от поверхности в глубину материала, то этот процесс происходит тем медленнее, чем больше размеры поперечного сечения элемента и чем меньше отношение его периметра к площади сечения. Например, при одинаковой несущей способности одна колонна большого сечения будет долговечнее двух колонн (обладающих в сумме такой же несущей способностью, но большей площади, подвергаемой коррозии), а колонна круглого сечения будет долговечнее колонны квадратного сечения. При проектировании конструкций, работающих в агрессивных средах, следует принимать во внимание форму поперечного сечения и применять конструкции с возможно меньшим числом элементов малого сечения. Например, по сравнению с ребристыми перекрытиями из тонких плит значительно выгоднее применять

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

перекрытия с более мощными плитами и увеличенными пролетами. По этим же причинам монолитные конструкции могут оказаться более долговечными, чем сборные, элементы которых обычно имеют меньшие размеры. Коррозия является весьма опасной, когда несущие конструкции закрыты облицовкой из химически нейтральных материалов. В таком положении находятся, например, стальные балки в кирпичных стенах. Через определенный период эксплуатации таких конструкций может оказаться, что стальные балки или другие элементы, недоступные для осмотра, уже в значительной степени подверглись коррозии, и имеет место угроза аварии. Во избежание разрушений, подобные конструкции в агрессивных средах должны быть более открытыми, чтобы имелась возможность постоянного мониторинга их состояния. На бетонные и железобетонные конструкции, эксплуатируемые в промышленных зданиях, могут воздействовать агрессивные среды. Долговечность конструкций определяется стойкостью как бетона, так и арматуры при воздействии на них агрессивной среды. Степень агрессивного воздействия среды на бетон определяется специальными нормами по антикоррозионной защите строительных конструкций (СНиП 3.04.03-85 «Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии»). При воздействии на бетон воды и среды может происходить разрушение бетона, характеризующееся I, II или III видом кор-

розии бетона. Разрушение конструкции в данном случае наступает вследствие недостаточной стойкости бетона. Различают два вида защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии: первичная и вторичная. Первичная защита от коррозии заключается в придании способности бетону и железобетону сопротивляться воздействию агрессивных сред посредством обеспечения оптимального их состава и структуры при изготовлении конструкций. Вторичная защита от коррозии заключается в создании условий, ограничивающих или исключающих воздействие агрессивных сред на бетонные конструкции после их изготовления. Первичную защиту следует предусматривать на стадии строительства путем выбора стойких составляющих бетона и железобетона, необходимых технологических параметров приготовления, уплотнения и твердения бетона, геометрической конфигурации конструкции, препятствующей образованию или уменьшению скопления агрессивных веществ на их поверхности, толщины защитного слоя бетона, обеспечения трещиностойкости конструкции и допустимого раскрытия трещин при эксплуатационных нагрузках. Первичная защита включает также нанесение защитного металлического, пленочного или лакокрасочного покрытия на поверхность арматуры. Металлические покрытия для защиты стальной арматуры, стальных закладных деталей и соединительных элементов железобетонных конструкций должны образовывать слой толщиной от 0,05 до 0,2 мм. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Большинство дефектов связано с неравномерными деформациями оснований фундаментов, коррозионными разрушениями, замораживанием-оттаиванием, низким качеством строительно-монтажных работ, несоблюдением действующих норм, нарушением условий эксплуатации, несвоевременным выполнением ремонтновосстановительных работ. Анализ причин повреждений и разрушений конструкций, зданий и сооружений дает основание для предотвращения наиболее часто допускаемых ошибок на всех этапах строительного процесса, разработки предложений по повышению их надежности и долговечности при эксплуатации.

Литература 1. ГОСТ Р 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

2. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».

3. СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции».

4. СНиП 31-03-2001 «Производственные здания».

5.СНиП II – 22 – 81 «Каменные и армокаменные конструкции».

6. СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции».

7. СП 28.13330.2012 «Защита от коррозии строительных конструкций».

8. СНиП 3.04.03-85 «Защита от коррозии строительных конструкций и сооружений».

291

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Контроль за безопасной эксплуатацией сушильных установок Эксплуатация сушильных установок углеобогатительных фабрик Анатолий САМИГУЛЛИН, руководитель экспертной организации, эксперт Ильсияр ШАКИРОВА, начальник отдела термической сушки и вентиляции, эксперт Владимир ТУНИК, начальник отдела экспертиз и проектов, эксперт Татьяна ИЛЬИНА, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Сергей ЗДЫРКО, главный специалист отдела экспертиз и проектов, эксперт Ольга МИЛЛЕР, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов, эксперт Константин КОНЫШЕВ, научный сотрудник отдела экспертиз и проектов ЗАО «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск)

Термические сушильные установки на углеобогатительных фабриках используются для интенсивного снижения влажности концентратов после гидравлического обогащения рядовых углей. Сушильные установки углеобогатительных фабрик являются объектами повышенной опасности, поэтому процесс сушки углей должен проводиться в строго определенных условиях.

В

зрывобезопасность процесса сушки и газоочистки, технологические, экономические и экологические показатели обеспечиваются управлением температурными и аэродинамическими параметрами и последовательностью операций технологического процесса. В настоящее время теплотехнический контроль сушилок является неотъемлемой частью комплекса этих установок, позволяющих судить о ходе термического процесса, производить его регулировку и предупреждать неполадки в работе. Контроль за работой сушилок осуществляется с помощью измерительных устройств, регистрирующих и записывающих измеряемые параметры. В соответствии с ПБ 05-580-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)» режимноналадочные испытания сушильных установок проводятся не реже одного раза в 2 года экспертными организациями. По результатам режимных испы-

292

таний корректируются режимная карта, которая утверждается Главным инженером фабрики, и согласовывается с экспертной организацией, а также рабочая инструкция.

жение в верхней части топки, на входе в сушилку, в разгрузочной камере (циклоне), перед дымососом; ■ газоанализаторами (с самопишущими приборами) для определения содержания кислорода в газовой смеси в сушилке после дымососа; ■ сигнализаторами (световой и звуковой), оповещающими о достижении температуры газов перед дымососом 115 °С; в случае схода ленты, транспортирующей высушенный уголь; при превышении содержания кислорода в дымовых газах выше предельных норм, а также при снижении содержания кислорода ниже нижнего уровня при сушке шихты с выходом летучих веществ выше 35% после дымососа; Световую сигнализацию в случаях: ■ падения давления защитного пара ниже норм; ■ забивки разгрузочной камеры (циклона); ■ забивки сухого пылеуловителя; ■ срабатывания концевого выключателя осевого смещения сушильного барабана;

В настоящее время теплотехнический контроль сушилок является неотъемлемой частью комплекса этих установок, позволяющих судить о ходе термического процесса, производить его регулировку и предупреждать неполадки в работе Для обеспечения безопасности эксплуатации сушильные установки должны оснащаться контрольно-измерительной аппаратурой для контроля параметров: ■ термодатчиками в топке и непосредственно у входа газов в сушилку, в разгрузочной камере (циклоне), перед дымососом; ■ самопишущими приборами для регистрации температуры газов на входе в сушилку и перед дымососом; ■ тягомерами, измеряющими разре-

■ забивки узла провала; ■ превышения температуры в корпусе подшипников дымососов; ■ снижения уровня исходного угля в бункерах сухого угля ниже 1/3 его высоты; ■ изменения положения шиберов сушилки и клапанов растопочных труб; ■ дистанционным управлением с указателями крайних положений клапанов на растопочных трубах и степени открытия направляющих аппаратов дымосо-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

сов и дутьевых вентиляторов; ■ амперметрами для измерения нагрузки на электродвигатели барабанной сушилки; дымососа, мельниц, дутьевых вентиляторов. Каждая сушильная установка должна иметь блокировочные устройства: ■ автоматическими приводами, обеспечивающими синхронное открытие клапанов растопочных труб, направляющих аппаратов дымососов; ■ препятствующие включению электродвигателей дымососов и сушильного барабана, узла загрузки сушилки при отсутствии защитного пара или снижения его давления против заданного режимной картой, а также отсутствии воды на мокрые пылеуловители; ■ снижении давления воды, подаваемой на мокрые пылеуловители и на охлаждение подшипников дымососа; ■ повышения температуры газов перед дымососом до 120 °С; ■ запрещающие пуск двигателей дымососов при температуре газов в борове (смесительной камере) ниже безопасной, определенной проектом; ■ отключающие привод барабана и всю сушильную установку при срабатывании датчика реле скорости вращения барабана. Автоматизация сушильного агрегата включает системы: ■ автоматического контроля основных технологических параметров и состояния оборудования; ■ автоматического контроля процессов сушки и горения; ■ электрическую блокировку механизмов установки в целях обеспечения строгой последовательности включения при пуске и отключения механизмов при плановой остановке сушильной установки; ■ автоматической защиты и блокировок, обеспечивающих предупреждение аварийных ситуаций и нарушений технологического процесса. Промышленность приборостроения выпускает большое количество быстродействующих современных контрольноизмерительных приборов на основе контроллеров (многоканальных) с дисплеями и выходом в АСУТП (общая компьютеризация технологического процесса). На фабриках Кузбасса, таких как ЦОФ «Кузнецкая», ОФ «Томусинская», ЦОФ «Сибирь», ОФ «Анжерская», ЦОФ «Беловская» и других проведена общая компьютеризация технологического процесса. Сушильные установки фабрик оснащены автоматизированной системой управления механизмами техноло-

Рис. 1. Схема трубы-сушилки и расположение точек замеров на ней CO, SO2, NO2+Nσ Aσ, W2, Vdaf, гран. состав 5 А, W2, O2, гран. состав

O2, H O 2, H 8

2

H, t, CO2H2 1 CH4O2CO2 6 4

tc, tm, V, μ, H

O2, H

ty, Aσc, W2tc, Vdafc гран. состав

13

+21 м

9 +17 м tc, tm, V, μ, H

+13 м 12

10

+10 м

O2, H O2, t, H G, Aσ, Vdaf

7

+ 4,5 м 11

Т:Ж

3

1 – топка; 2 – бункер топлива; 3 – узел шлакоудаления; 4 – боров; 5 – бункер сырого угля; 6 – узел загрузки; 7 – узел удаления провала; 8 – труба-сушилка; 9 – циклон; 10 – разгрузочное устройство; 11 – дымосос; 12 – скруббер; 13 – мокрый пылеуловитель. гических процессов (АСУ ТП) на основе контроллеров (микропроцессорного устройства). Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) – это совокупность аппаратнопрограммных средств, осуществляющих контроль и управление производственными и технологическими процессами; поддерживающих обратную связь и активно воздействующих на ход процесса при отклонении его от заданных параметров; обеспечивающих регулирование и оптимизацию управляемого процесса, включающая в себя следующие подсистемы: ■ сбора и отображения информации о состоянии механизмов (включеновыключено); ■ автоматического управления пуском и остановкой в соответствии с алгоритмом; ■ дискретно-логического управления; ■ противоаварийных защит и блокировок. Основные компоненты системы: 1. Контроллер.

2. Станции оператора СТО и машиниста-кочегара на базе промышленных компьютеров и мониторов с повышенной защитой от электромагнитных полей.

3. Сетевые средства со 100%-ным резервированием.

4. Станция архивирования.

5. Станция инжиниринга.

6. Принтер.

7. Программное обеспечение.

8. Конструктивы (шкаф). АСУ ТП производит сбор информации ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

аналоговых и дискретных сигналов со штатных контрольно-измерительных приборов, опрашивает состояние механизмов (включен, выключен, не готов, открыт, закрыт и прочее). В зависимости от действий технического персонала, состояния механизмов и противоаварийных защит и блокировок автоматизированная система управления выдает управляющий сигнал на электроприводы механизмов сушильных установок. Применение таких систем позволяет снизить влияние человеческого фактора на управляемый процесс, минимизировать расход сырья, оптимизировать работу оборудования, повысить качество продукции, и что в конечном итоге обеспечивает существенное повышение эффективности производства. Основные функции, выполняемые подобными системами, включают в себя контроль и управление, обмен данными, обработку, накопление и хранение информации, формирование сигналов тревог, построение графиков и отчетов. Внедрение новых средств контроля и строгое соблюдение ПБ 05-580-03 обеспечит безопасную эксплуатацию сушильных установок углеобогатительных фабрик.

Литература 1. Федеральный Закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безо­ пасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 05-580-03 «Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)».

293

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности диагностирования подземных технологических трубопроводов систем воздухоснабжения предприятий Наталья РЯЗАНОВА, эксперт, начальник отдела промышленной безопасности ООО «НТК ЭКОНТ» (г. Реутов) Татьяна СМИРНОВА, эксперт ООО «НТК ЭКОНТ» (г. Реутов) Александр ГАНШИН, эксперт ООО «НТК ЭКОНТ» (г. Реутов) Андрей КОЗЛОВ, эксперт ООО «НТК ЭКОНТ» (г. Реутов) Ксения РЯЗАНОВА, эксперт-стажер ООО «НТК ЭКОНТ» (г. Реутов)

В статье рассматриваются проблемы определения фактического технического состояния подземных технологических трубопроводов систем воздухоснабжения предприятий и раскрываются подходы к проведению работ по их комплексному техническому диагностированию. Ключевые слова: промышленная безопасность, подземный технологический трубопровод, техническое диагностирование, определение технического состояния, изоляционное покрытие, прогнозирование ресурса эксплуатации.

П

одземные технологические трубопроводы систем воздухоснабжения предприятий являются неотъемлемой частью технологических установок, к безопасности и надежности эксплуатации которых предъявляются повышенные требования системой промышленной безопасности Российской Федерации. Это связано с тем, что аварии технологических трубопроводов сопровождаются потерями, обусловленными разрушением оборудования, зданий и сооружений, прекращением производственного (испытательного) процесса на продолжительный срок, значительным экологическим ущербом. Для промышленных предприятий России необходимость обеспечения безопасности эксплуатации подземных технологических трубопроводов систем воздухоснабжения (далее подземных технологических трубопроводов/ ПТ трубопроводов) носит особо острый характер.

294

Это связано с большой протяженностью действующих подземных технологических трубопроводов систем воздухоснабжения предприятий, а также со спецификой диагностирования, учитывая особенности размещения ПТ трубопроводов на промышленных площадках предприятий (локальная скученность коммуникаций: электричество, связь, водопровод, канализациция, газ и т.п.). Рекомендуемая оптимальная политика эксплуатирующих организаций – максимально возможное продление безопасной эксплуатации подземных технологических трубопроводов за счет использования современных методов диагностирования и проведения на основе их результатов профилактических мероприятий, необходимых текущих ремонтов, без значительных затрат на реконструкцию либо замену. Таким образом, перед специалистами, занимающимися вопросами диагно-

стирования (определением технического состояния ПТ трубопроводов и про­ длением дальнейшего срока эксплуатации), стоит непростая задача: на основании исследования элементов трубопроводов на контрольных участках (в шурфах) сделать вывод об эксплуатационной надежности подземного технологического трубопровода в целом. Специалисты ООО «НТК ЭКОНТ» имеют значительный опыт работы по диагностированию подземных технологических трубопроводов. В период с 2013 по 2014 год проведены работы по определению технического состояния более 15 км подземных технологических трубопроводов, расположенных на промышленных площадках предприятий. Работа по диагностированию ПТ трубопроводов является комплексной и проходит в несколько этапов, представленных на рисунке 1.

Этап №1. Анализ эксплуатационной и технической документации Анализ предъявленной эксплуатационной и технической документации позволяет установить: ■ дату изготовления и монтажа ПТ трубопровода, пуска в эксплуатацию; ■ конструктивные особенности ПТ трубопровода (включая особенности технологии изготовления и методов монтажа); ■ режимы работы ПТ трубопровода и их соответствие фактическим условиям эксплуатации по температуре, давлению, рабочей среде; ■ материал, из которого изготовлены элементы ПТ трубопровода, сертификатные данные (при их наличии) для выявления случаев отклонения в исход­ных механических свойствах металла и его химического состава;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ данные о повреждениях, ремонтах, заменах, реконструкциях, осмотрах, очистках, промывках, результатах ревизий, гидравлических (пневматических) испытаниях ПТ трубопровода; ■ полноту организации обслуживания ПТ трубопровода эксплуатирующей организацией в соответствии с требованиями норм промышленной безопасности.

Этап №2. Разработка программы комплексного диагностирования На основании анализа эксплуатационной и технической документации разрабатывается комплексная Индивидуальная программа по техническому диагностированию ПТ трубопровода, учитывающая его конструктивные особенности (типоразмер, материал, геометрию трассы, наличие на трубопроводе фасонных элементов, арматуры, гнутых участков и т.п.), расположение на промышленной площадке предприятия. Программа включает в себя дистанционную диагностику (с поверхности земли) и контактное диагностирование (контроль основного металла и сварных соединений элементов ПТ трубопроводов на контрольных участках в шурфах). После каждого этапа работ программа по необходимости может корректироваться.

Этап №3. Определение осевой линии, пространственного положения, глубины заложения ПТ трубопровода Для работы по данному этапу используют трассоискатели или другие многофункциональные приборы или системы, состоящие из генераторов и приемных устройств, позволяющих определить следующее: ■ определение осевой линии (проекции осевой линии на земную поверхность) ПТ трубопровода с земной поверхности. По результатам отметок мест осевой линии на местности строят проекцию осевой линии ПТ трубопровода, углы поворота, радиусы изгиба. Угол поворота определяют продолжением осевых линий до их пересечения и одним из известных методов находят величину угла и радиус изгиба ПТ трубопровода; ■ глубину заложения трубопровода от его верхней образующей до уровня земной поверхности (весьма важный пункт в диагностировании, позволяющий определить эксплуатационную надежность ПТ трубопровода, учитывая материал изготовления элементов трубопровода и глубину промерзания грунта зимой).

Рис. 1 Этап № 1. Анализ эксплуатационной и технической документации Этап № 2. Разработка программы комплексного диагностирования ПТ трубопровода Этап № 3. Определение осевой линии, пространственного положения, глубины заложения ПТ трубопровода Этап № 4. Техническое диагностирование в части дистанционной диагностики состояния изоляционного покрытия ПТ трубопровода Этап № 5. Выбор контрольных участков ПТ трубопровода (шурфов) Этап № 6. Диагностирование контрольных участков ПТ трубопровода (в шурфе) Этап № 7. Проведение поверочного расчета на прочность и эксплуатационную надежность ПТ трубопровода Этап № 8. Определение технического состояния ПТ трубопровода. Расчет остаточного ресурса Определение глубины заложения ПТ трубопровода следует производить через каждые 3–5 м и в местах изменения рельефа местности, то есть в местах изгиба осевой линии трубопровода; ■ позиционирование расположения ПТ трубопровода в глобальной системе координат и составление карты расположения трассы ПТ трубопровода с привязками к местности.

Этап №4. Техническое диагностирование в части дистанционной диагностики состояния изоляционного покрытия ПТ трубопровода. Определение наличия блуждающих токов Изоляционное покрытие является основным компонентом комплексной защиты ПТ трубопроводов от коррозии, и его состояние решающим образом влияет на надежность и эксплуатационные характеристики ПТ трубопровода. Определение обобщенных сравнительных оценок состояния изоляционного покрытия участков трубопровода и мест повреждения покрытия производится как контактными методами измерений на переменном токе, так и бесконтактными. Контактные и бесконтактные методы измерений переменных и постоянных токов, протекающих по протяженному ПТ трубопроводу, позволяют оценивать: ■ состояние изоляционного покрытия; ■ величину электрического сопротивления изоляции ПТ трубопровода; ■ места повреждения изоляционного покрытия; ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ места сквозных повреждений изоляционного покрытия ПТ трубопровода. Защитные свойства изоляционного покрытия характеризуются переходным сопротивлением, представляющим собой интегральную оценку защитной способности системы «труба–покрытие–грунт». При помощи этого показателя с достаточной степенью точности можно оценить состояние изоляционных материалов в процессе эксплуатации. Изменение состояния изоляционного покрытия вследствие протекания процессов старения приводит к постепенному монотонному снижению переходного сопротивления, прогнозируя которое можно определить остаточный ресурс изоляции. Дублирующее обследование состояния изоляции ПТ трубопровода, с поиском дефектных мест, проводится при помощи искателя повреждений изоляции типа ИПИ-90. На границе перехода «грунт–трубопровод» ток концентрируется в местах сквозных дефектов в изоляции, создавая на участках прилегающего грунта большее падение напряжения по сравнению с участками, не имеющими дефектов. О размерах площади повреждения изоляционного покрытия ПТ трубопровода можно судить по интегральной величине площади дефекта на одном квадратном метре площади. Анализ значений переходного сопротивления изоляции по всему ПТ трубопроводу позволяет провести расчет остаточного срока службы изоляционного покрытия. Для вычисления скорости старения изоляционного покрытия и определения

295

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы его ресурса используется номограмма зависимости минимальных величин постоянных времени старения изоляционных покрытий (τ) от величин удельного электрического сопротивления грунтов (ρ) и от типа изоляционного покрытия (рисунок 3.11 ВРД 39-1.10-026-2001 [2]). По результатам обследования, зная минимальное фактическое удельное электрическое сопротивление грунта, возможно установить коррозионную активность грунта и, исходя из этих данных, рассчитать остаточный ресурс изоляционного покрытия ПТ трубопровода. Результаты диагностирования, интегральная величина переходного сопротивления изоляционного покрытия, отнесенная к одному квадратному метру площади покрытия, и величина падения тока по всей протяженности обследованного трубопровода представляются в виде графиков (диаграмм). Графики имеют привязку по длине ПТ трубопровода и дают объективное представление о состоянии изоляционного покрытия на любом его участке. Таким образом, техническое диагностирование в части дистанционной диагностики состояния изоляционного ПТ трубопровода позволяет выявить участки с низким уровнем переходного сопротивления покрытия, причиной которого являются процессы деградации материала изоляции. Расчет ресурса изоляционного покрытия, по данным электрометрических измерений и измерений коррозионной активности грунта, показывает, обеспечивает ли изоляционное покрытие антикоррозионную защиту трубопровода в соответствии с требованиями нормативно-технической документации. В подземных сооружениях, особенно находящихся вблизи источников электромагнитного поля, могут возникать индуктивно-наведенные токи. Блуждающие токи опасны, прежде всего, своей электрохимической активностью, которая приводит к ускоренной коррозии подземных металлических сооружений, в том числе ПТ трубопроводов, которые наиболее подвержены подобного рода наводкам как линейные сооружения. Определение наличия блуждающих токов производится в полевых условиях методом естественного поля. Методика работ реализуется согласно ГОСТ 9.602-2005. Результатом обработки данных является заключение о наличии/отсутствии блуждающих токов в каждой точке измерения. Если измеряемое значение превышает 0,040 В или разность наибольшего и наименьшего значений во времени превышает 0,040 В, то в дан-

296

ном пункте измерения регистрируют наличие блуждающих токов.

Этап №5. Выбор контрольных участков ПТ трубопровода (шурфов) Выбор контрольных участков (шурфов) для диагностирования элементов ПТ трубопроводов является важнейшей задачей в определении фактического технического состояния ПТ трубопровода в целом. Необходимо выбрать участки ПТ трубопровода, работающие в наиболее сложных условиях и имеющие наихудшие значения состояния изоляционного покрытия (по результатам этапа №4) и признанные специалистами, проводящими техническое диагностирование, как потенциально опасные. Контрольные участки в первую очередь следует выбирать в местах: ■ расположения дефектов, выявленных по результатам предыдущих диагностирований; ■ с наиболее вероятным максимальным износом ПТ трубопровода вследствие коррозии, эрозии, изменения направления потока среды, скопления влаги и веществ, вызывающих коррозию (колена, тройники, врезки, места изменения диаметра трубы, перемычки, отводы и т.п.); ■ с наиболее сложными инженерногеологическими условиями расположения (участки с просадочными, пучинистыми и набухающими грунтами, в местах локального скопления других коммуникаций, таких как водопровод, канализация, электричество, а также в местах вероятностного возникновения блуждающих токов); ■ где по результатам диагностирования по этапу № 4 зафиксирована максимальная агрессивность грунта и наихудшее состояние изоляционного покрытия; ■ максимальных эксплуатационных нагрузок и воздействий на ПТ трубопровод. Шурфление (вскрытие и выемка грунта) производится на контрольных участках ПТ трубопровода из расчета не менее 1 участка на 200 м погонной длины ПТ трубопровода, однако, учитывая фактическое исполнение трассы и его сложность, а также все вышеперечисленные рекомендации при выборе мест, количество контрольных участков может корректироваться в сторону увеличения.

Этап №6. Диагностирование контрольных участков ПТ трубопровода (в шурфах)

Наружный осмотр и визуальноизмерительный контроль поверхности металла и сварных соединений (при их наличии) контрольного участка трубопровода в шурфе позволяет установить состояние изоляции (определяются тип покрытия, его состояние, значение адгезии, выявляются повреждения покрытия), геометрические размеры элементов ПТ трубопровода, наличие (отсутствие) поверхностной коррозии, поверхностных трещин, эрозионного износа, выходящих на поверхность расслоений, механических повреждений, а также качество сварных соединений на участке. Внутренний осмотр ПТ трубопровода проводят с помощью эндоскопа через арматуру, а в случае больших диаметров ПТ трубопровода и наличия фланцевой арматуры, непосредственно специалистом (через частичный демонтаж фланцевой арматуры), при строжайшем соблюдении требований Правил технической безопасности. Внутренний осмотр позволяет выявить участки с коррозионным (эрозионным) повреждением металла, наличие влаги на стенках ПТ трубопровода и тому подобные дефекты. Ультразвуковая толщинометрия позволяет определить количественные характеристики утонения стенок элементов ПТ трубопровода. Замеры толщин стенок элементов ПТ трубопровода на прямых участках производятся в четырех точках по окружности, через каждые 200–400 мм равномерно по длине контрольного участка, на отводах – в трех-четырех точках на выпуклой поверхности. В каждой точке выполняются три замера, полученные данные усредняются. Перед измерением необходимо произвести зачистку контролируемой поверхности до чистоты Rz40. Контроль твердости проводится с целью определения косвенных физикомеханических свойств металла элементов ПТ трубопровода. Контроль твердости проводится в точках замера толщин стенок. Магнитопорошковый контроль основного металла и околошовной зоны сварных соединений элементов ПТ трубопровода проводится с целью выявления поверхностных и подповерхностных (глубиной не более 2 мм) дефектов типа трещин, закатов, включений и т.п. Объем контроля устанавливается по результатам ВИК, не менее 50% площади контрольного участка. Ультразвуковой контроль металла сварных соединений элементов ПТ трубопровода выполняется с целью выявления их внутренних дефектов. Контро-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

лю подлежат 100% сварных соединений (при их наличии). Для подтверждения информации о материалах, из которых изготовлены элементы трубопровода, либо, в случае отсутствия таких сведений, проводятся исследования химического состава металла элементов ПТ трубопровода. В случае получения информации об использовании при изготовлении элементов трубопровода стали, рекомендованной для применения при положительных температурах воздуха (например, Ст3сп, Марочник [8]), необходимо при принятии решения о дальнейшей эксплуатации трубопровода учитывать глубину залегания трубопровода (согласно полученным данным по дистанционной диагностике) и глубину промерзания почвы в районе пролегания трубопровода. Если глубина залегания ПТ трубопровода меньше, чем глубина промерзания почвы, необходимо разработать и внедрить компенсационные мероприятия (в частности, достаточно будет выполнить обваловку трубопровода в местах прокладки по поверхности земли тех участков трубопровода, залегание которых находится выше уровня промерзания почвы).

Этап №7. Проведение поверочного расчета на прочность и эксплуатационную надежность ПТ трубопровода Поверочный расчет на прочность ПТ трубопровода проводится с учетом экс-

плуатационных нагрузок и полученных при техническом диагностировании данных – фактических значений толщин стенок, значений твердости металла и химического состава материала ПТ трубопровода и позволяет выполнить сравнительный анализ минимально допустимых расчетных толщин стенок с фактическими данными. А также провести расчет допускаемого избыточного давления в трубопроводе. Если условие прочности соблюдается для всех контрольных участков ПТ трубопровода, и, учитывая, что все элементы ПТ трубопровода работают в аналогичных условиях, следует предположить, что условие прочности соблюдается ПТ трубопровода в целом.

Этап №8. Определение технического состояния ПТ трубопровода. Расчет остаточного ресурса Коррозионная активность грунта (установленная по минимальному фактическому удельному электрическому сопротивлению грунта) позволяет выполнить расчеты по прогнозированию ресурса эксплуатации элементов ПТ трубопровода с учетом коррозионного износа и установить минимальный и максимальный остаточный ресурс его эксплуатации. Таким образом, именно комплексный подход к проблемам технического диагностирования ПТ трубопроводов дает возможность максимально достоверно оценить техническое состояние ПТ тру-

бопровода, при необходимости разработать компенсирующие мероприятия и рекомендовать мониторинг технического состояния его элементов, дать оценку соответствия ПТ трубопровода предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности и определить условия и сроки его дальнейшей безопасной эксплуатации.

Литература 1. Руководство по безопасности. «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов». Приказ № 784 от 27 декабря 2012 г.

2. ВРД 39-1.10-026-2001 «Методика оценки фактического положения и состояния подземных трубопроводов».

3. СНиП 23-01-99 (СП 131.13330.2012) «Строительная климатология».

4. СА 003-003-07 «Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов».

5. СНиП 2.02.01-83 «Пособие по проектированию зданий и сооружений».

6. ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии».

7. СТО Газпром 2-2.3-085-2006 «Методика проведения базового диагностического обследования подземных технологических трубопроводов подземных хранилищ газа ОАО «Газпром».

8. Марочник сталей и сплавов. Под ред. А.С. Зубченко. 2003 г.

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-техническая компания ЭКОНТ» (ООО «НТК ЭКОНТ»)

Основной деятельностью компании является проведение технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности, неразрушающий контроль, а также ремонт опасных производственных объектов 143966, Московская область, г. Реутов, ул. Победы, д. 9, офис 406. Телефон/факс: (495) 721-89-94/(495) 528-64-29 E-mail: ekont@ekont.ru www.ekont.ru

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

297

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Увеличение расстояния между участками пожарной нагрузки

как эффективный инструмент снижения пожарной опасности объекта Сергей ШКЕРИН, специалист ООО ИДЦ «ОЛИМП» (г. Челябинск) Антон ЮЛДАШЕВ, начальник отдела ЭПБ ООО ИДЦ «ОЛИМП» (г. Челябинск) Александр МОГИЛЬНИКОВ, эксперт ООО ИДЦ «ОЛИМП» (г. Челябинск) Антон КОВТУНЕЦ, эксперт ООО ИДЦ «ОЛИМП» (г. Челябинск) Сергей УСОЛЬЦЕВ, эксперт ООО ИДЦ «ОЛИМП» (г. Челябинск)

В статье представлен способ снижения пожарной опасности склада промышленного предприятия за счет изменения мест расположения пожарной нагрузки. Ключевые слова: склад промышленного предприятия, пожарная нагрузка, категория помещения, снижение затрат.

В

настоящее время в Российской Федерации установлена четкая система категорирования производственных и складских помещений и зданий, определяющая уровень их взрывопожарной и пожарной опасности. Назначение категории влечет за собой комплекс пожарно-профилактических мероприятий, обеспечивающих безопасную эксплуатацию зданий, безопасность людей и сохранность материальных ценностей. Установление той или иной категории формирует противопожарные требования к планировке и застройке промышленных предприятий, этажности производственных зданий, огнестойкости применяемых строительных конструкций, размерам площадей пожарных отсеков, расположению и протяженности путей эвакуации, применению легкосбрасываемых противовзрывных конструкций, использованию электрооборудования с соответствующей взрыво- и пожарозащитой, ограничению источников зажигания и применению автоматических установок пожаротушения (АУП) и автоматических установок пожарной сигнализации (АУПС). Приведенный перечень мероприятий свидетельствует о важности правильно-

298

го установления категории, поскольку ошибки в этой области определяют недостаточность или избыточность мероприятий по предупреждению пожаров и пожарной защите. Рассмотрим на примере один из способов снижения категории помещения по пожарной опасности без увеличения риска для жизни и здоровья людей, и потери материальных ценностей, который позволяет снизить финансовые затраты на мероприятия по обеспечению пожарной безопасности. Данный способ основан на зависимости категории помещения по пожарной опасности от расстояния между участками пожарной нагрузки. В качестве примера выбран склад одного из промышленных предприятий, на котором осуществляется хранение негорючих материалов (металлоизделий) в ящиках, изготовленных из древесины. Пожарная нагрузка сосредоточена на трех участках в виде металлических стеллажей размером 16 м, ширина прохода между стеллажами равна 2 м. Минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм перекрытия составляет 4 м. В каждом стеллаже содержится по три яруса, в каждом ярусе по 10 деревянных

ящиков массой 3 кг каждый. Схема расстановки стеллажей в помещении склада представлена на рисунке 1. Расчет категории пожарной опасности помещения проведен в соответствии с СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»[1]. Определим величину пожарной нагрузки первого участка: Q= где Gi – количество i-го материала пожарной нагрузки, кг; – низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж∙кг –1. Определим количество i-го материала пожарной нагрузки на первом участке: Gi = 3∙3∙10 = 90 кг. Исходя из [2], для ящиков, изготовленных из древесины, принимается равной 13,8 МДж∙кг –1.

Q = 90∙13,8 = 1242 МДж. Определим удельную пожарную нагрузку для первого участка: Q q= , S где S – площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2); q=

1242 МДж = 124,4 м2 10

Аналогичным способом производится расчет данных на втором и третьем участках помещения склада. Удельная пожарная нагрузка всех трех участков равна между собой. На основании данных о том, что площадь отдельных участков пожарной нагрузки не превышает 10 м2, а удельная пожарная нагрузка q = 124,4 МДж/м2 меньше, чем 180 МДж/м2, помещение может быть отнесено к категории В4, при условии, если расстояние между участками не более предельных lпр. В таблице 2 приложения Б [1] приве-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Схема помещения стеллажного склада промышленного предприятия (вид сверху)

дены рекомендованные значения предельных расстояний в зависимости от величины критической плотности падающих лучистых потоков qкр кВт∙м –2, значения которой для некоторых материалов пожарной нагрузки представлены в таблице 3 приложения Б [1]. Критическая плотность падающих лучистых потоков для древесины qкр = 13,9 кВт∙м –2, исходя из этого, lпр = 5,6 м. Так как расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм перекрытия удовлетворяет неравенству H < 11 м, то, в соответствии с пунктом 2 приложения Б [1], предельное расстояние l определяется по формуле: l = lпр + (11 – Н), l = 5,6 + (11 – 4) = 12,6 м Так как расстояние между участками пожарной нагрузки lуч = 2 м меньше l, оно не удовлетворяет требованиям пункта 2 приложения Б [1]. Из этого следует, что площадь имеющихся участков суммируется.

Рис. 2. Схема расстановки стеллажей

Sобщ = S1 + S2 + S3, S = 6 + 6 + 6 = 18 м2 Площадь пожарной нагрузки более 10 м2 и не удовлетворяет значениям в таблице 1 приложения Б [1]. Из этого следует, что помещение следует отнести к категории В3 по пожарной опасности. Исходя из представленного примера, очевидно, что увеличение расстояния до 12,6 метра между стеллажами с пожарной нагрузкой позволяет снизить категорию помещения промышленного склада с В3 на В4. Пространство между стеллажами в целях экономии полезной площади помещения можно заполнить металлическими стеллажами с негорючими материалами. Схема расстановки стеллажей в помещении склада представлена на рисунке 2. Снижение категории помещения с В3 на В4 в соответствии с пунктом 4 приложения А СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и прави-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ла проектирования» [3] позволяет избавится от необходимости монтажа автоматических установок пожаротушения (АУП) и автоматических установок пожарной сигнализации (АУПС), тем самым снижая затраты на проектирование, установку и обслуживание данных автоматических систем. Литература 1. СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

2. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (утверждена приказом МЧС России от 10 июля 2009 года № 404).

3. СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования».

299

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Роль специалиста опасного производственного объекта в процессе проведения экспертизы промышленной безопасности Антон ЮЛДАШЕВ, начальник отдела ЭПБ ООО ИДЦ «ОЛИМП» (г. Челябинск) Александр МОГИЛЬНИКОВ, эксперт ООО ИДЦ «ОЛИМП» (г. Челябинск) Дмитрий СМИРНОВ, эксперт ООО ИДЦ «ОЛИМП» (г. Челябинск) Антон КОВТУНЕЦ, эксперт ООО ИДЦ «ОЛИМП» (г. Челябинск) Сергей УСОЛЬЦЕВ, эксперт ООО ИДЦ «ОЛИМП» (г. Челябинск)

В статье в краткой форме рассмотрен процесс проведения экспертизы промышленной безопасности и роль в данном процессе специалиста опасного производственного объекта. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, этапы проведения, опасный производственный объект, специалист ОПО, уровень безопасности, повышение качества проведения экспертиз.

В

настоящее время на опасных производственных объектах (ОПО) промышленных предприятий с целью повышения безопасности эксплуатации технических устройств и поддержания их безаварийной работы применяются организационные и технические мероприятия, направленные на защиту персонала объектов и третьих лиц. Одним из таких мероприятий является экспертиза промышленной безопасности [1], процесс проведения которой имеет ряд общих и частных особенностей, зависящих от вида оборудования. Понимание основных составляющих и некоторых особенностей данного процесса специалистами, работающими на ОПО, и прежде всего ответственными за безопасную эксплуатацию оборудования, позволяет повысить качество ее проведения через улучшение взаимодействия в системе «специалист ОПО – эксперт». Необходимо рассмотреть некоторые особенности проведения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ) технических устройств, на которые следует обратить внимание специалистам ОПО. ЭПБ проводят организации, имеющие лицензию, и в соответствии с [2] ЭПБ технического устройства проводится (если законодательством РФ не установлена иная форма оценки соответствия технического устройства обязательным требованиям):

300

■ до начала применения на ОПО; ■ по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки технического устройства, установленных его производителем; ■ при отсутствии в технической документации данных о сроке службы технического устройства, если фактический срок его службы превышает двадцать лет; ■ после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов технического устройства, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых было повреждено техническое устройство. При выборе экспертной организации следует обращать внимание на наличие в ее составе квалифицированного аттестованного персонала и аккредитованной лаборатории неразрушающего контроля. При этом экспертной организации разрешается привлекать аккредитованную лабораторию на договорной основе. Проведение экспертизы промышленной безопасности с точки зрения специалистов опасного производственного объекта как процесса, условно можно разделить на три основных этапа: ■ сбор документации, необходимой для проведения ЭПБ, и предоставление ее специалистам экспертной организации;

■ проведение оценки фактического состояния технических устройств (экспертного обследования) специалистами экспертной организации; ■ получение заключения экспертизы промышленной безопасности и анализ результатов ее проведения. На первом этапе специалистами экспертной организации запрашивается перечень документов, необходимых для проведения экспертизы промышленной безопасности. Данная документация включает: ■ документы предприятия (лицензия, свидетельство о регистрации в реестре ОПО, договор страхования гражданской ответственности и т.д.); ■ документы структурного подразделения (цеха, участка и т.д.), в составе которого находится объект экспертизы (протоколы аттестации персонала, планы локализации и ликвидации аварий и т.д.); ■ документы, касающиеся непосредственно технического устройства (паспорт технического устройства, инструкции по безопасной эксплуатации, акты приемки в эксплуатацию, проверки на плотность и прочность, полугодового обхода и т.д.). С помощью собранной документации специалист экспертной организации определяет общее состояние промышленной безопасности объекта и получает информацию, касающуюся технических характеристик оборудования (диаметры трубопроводов, давление, температура технологической среды, объемы веществ, средства и типы КИПиА и т.п.). В зависимости от вида оборудования перечень документов может изменяться и уточняться. Роль специалистов ОПО заключается в свое­ временном и качественном ее предоставлении. На этапе экспертного обследования с помощью специалистов ОПО обеспечивается доступ к техническим устройствам – объектам экспертизы. Обследование проводится с целью установки технического состояния устройства и его элементов и осуществляется с применением методов неразрушающего контро-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ля (НК), целью которого является обнаружение возможных дефектов. Методы проведения НК определяются специалистами экспертной организации в зависимости от вида технических устройств и поставленных задач. Неразрушающий контроль, в зависимости от физических явлений, положенных в его основу, подразделяется на следующие виды: магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновый, тепловой, оптический, радиационный, акустический, контроль проникающими веществами. Каждый из методов обладает своими достоинствами и недостатками, исходя из которых обосновывается его применение в тех или иных условиях. В зависимости от вида, НК позволяет выявлять как внешние, так и внутренние дефекты. Одним из основных и наиболее распространенных видов НК является визуальноизмерительный контроль (ВИК) – разновидность оптического контроля. Основной задачей данного метода является обнаружение видимых дефектов при помощи визуального осмотра объекта с дальнейшим измерением их размеров. Основным средством для проведения ВИК служат органы зрения человека – глаза. Для определения размеров дефектов применяются: лупа, линейка, штангенциркуль, универсальный шаблон сварщика. При помощи ВИК можно определить такие дефекты, как прогиб, коррозия, механические повреждения, вмятины, гофры, расслоения металла, плены, риски, царапины, задиры и т.д. Обнаруженные дефекты указываются в акте ВИК. По результатам обследования технических устройств другими методами неразрушающего контроля также составляются соответствующие акты. Персонал ОПО, ответственный за безо­ пасную эксплуатацию, осуществляет мероприятия по подготовке технических устройств к проведению неразрушающего контроля и совместно со специалистами экспертной организации проводит необходимые испытания оборудования. После сбора и анализа полученной информации, проведения необходимых расчетов и сравнения фактического состояния технического устройства с требованиями нормативных документов специалистами экспертной организации подготавливается заключение экспертизы промышленной безопасности. При обнаружении несоответствия требованиям норм разрабатывается план корректирующих мероприятий, в который включаются все несоответствия и сроки их выполнения. План согласовы-

вается с ответственными специалистами предприятия, которые должны проводить мониторинг исполнения сроков реализации пунктов плана. На третьем этапе по результатам проведения экспертизы промышленной безо­пасности заказчику экспертной организацией выдается заключение ЭПБ, оформленное в соответствие с Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности [2], имеющее определенную структуру: 1) титульный лист с указанием наименования заключения экспертизы; 2) вводную часть, включающую: ■ основание для проведения экспертизы; ■ сведения об экспертной организации (наименование организации, организационно-правовая форма организации, адрес местонахождения, номер телефона, факса, дата выдачи и номер лицензии на деятельность по проведению ЭПБ); ■ сведения об экспертах (образование, стаж работы по специальности, сведения об аттестации на знание специальных требований промышленной безопасности); 3) перечень объектов экспертизы, на которые распространяется действие заключения ЭПБ; 4) данные о заказчике (наименование организации, организационно-правовая форма организации, адрес местонахождения); 5) цель экспертизы; 6) сведения о рассмотренных в процессе экспертизы документах с указанием объема материалов, имеющих шифр, номера, марки или другой индикации, необходимой для идентификации; 7) краткую характеристику и назначение объекта экспертизы; 8) результаты проведенной экспертизы со ссылками на положения нормативноправовых актов в области промышленной безопасности, согласно которым проводилась оценка соответствия объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности; 9) выводы заключения ЭПБ; 10) приложения, содержащие перечень использованных при экспертизе нормативно-правовых актов в области промышленной безопасности, технической документации, актов испытаний и обследований, технических отчетов. Основным разделом заключения ЭПБ, который необходимо изучить ответственным специалистам ОПО, является раздел № 9 «Выводы заключения ЭПБ». В данном разделе приводится один из трех обязательных, приведенных в Федеральных нормах и правилах [2], выводов о соответТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ствии объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности: ■ объект экспертизы соответствует требованиям промышленной безопасности (положительное заключение); ■ объект экспертизы не в полной мере соответствует требованиям промышленной безопасности и может быть применен при условии внесения соответствующих изменений в документацию или выполнения соответствующих мероприятий в отношении рассматриваемого технического устройства с указанием срока безопасной эксплуатации (положительное заключение с условием выполнения плана корректирующих мероприятий); ■ объект экспертизы не соответствует требованиям промышленной безопасности (отрицательное заключение). После завершения оформления заключение ЭПБ представляется в территориальный орган Ростехнадзора для внесения сведений в реестр заключений ЭПБ. Положительное заключение ЭПБ хранится у ответственного лица предприятия и предъявляется при проведении проверок Ростехнадзора по требованию государственного инспектора. Отрицательное заключение показывает недопустимость эксплуатации объекта экспертизы до полного устранения всех выявленных нарушений, после устранения которых организация, эксплуатирующая объект, вправе провести повторную экспертизу. Понимание целей и задач экспертизы промышленной безопасности, ее основных этапов и принципов проведения специалистами предприятий, эксплуатирующими опасные производственные объекты, позволяет повысить качество взаимодействия и обмена информацией между специалистами ОПО и экспертами, проводящими ЭПБ. Данный подход позволяет эксперту более полно представить фактическое состояние объектов экспертизы и уровень их безопасности, что положительно влияет на качество проведения экспертизы промышленной безопасности. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538).

301

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Выявление неисправностей регуляторов давления при диагностировании газорегуляторных пунктов (ГРП), газорегуляторных установок (ГРУ) и методы их устранения УДК: 62-621.2 Дмитрий ГЕННЕЛЬ, директор (эксперт) ООО «Эксперт» (г. Челябинск) Ирина БОБРОВА, директор (эксперт) ООО «Экспертиза промышленной безопасности» (г. Челябинск) Андрей ЕГАРМИН, ведущий специалист (эксперт) ООО «Экспертиза промышленной безопасности» (г. Челябинск)

В статье рассматриваются основные неисправности арматуры и газового оборудования в ГРП, ГРПШ (ГРУ), а именно запорной арматуры, фильтров, предохранительных запорных клапанов, предохранительных сбросных клапанов, регуляторов давления, и методы устранения неисправностей на них. Ключевые слова: регулятор давления, РДУК, РДБК, РДГ, ГРУ, ГРП, ГРПШ.

Р

егуляторы давления, применяемые в ГРП (ГРУ), – это технические устройства, предназначенные для снижения давления газа до заданных параметров и поддержания его на выходе из них в автоматическом режиме независимо от изменения потребления газа и его давления на входе перед ними. Согласно п. 6 «Правил проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 538 от 14 ноября 2013 года, техническое устройство, применяемое на опасном производственном объекте, подлежит экспертизе промышленной безопасности (если техническим регламентом не установлена иная форма оценки соответствия указанного устройства обязательным требованиям): ■ до начала применения на опасном производственном объекте; ■ по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки технического устройства, установленных его производителем; ■ при отсутствии в технической документации данных о сроке службы технического устройства, если фактический срок его службы превышает двадцать лет.

302

В данной статье рассмотрены неисправности регуляторов давления, отработавших 20 и более лет, и методы их устранения. Наиболее характерными типами регуляторов давления, применяемыми в ГРП (ГРУ), являются регуляторы типа РДУК, РДБК и РДГ. Данные типы регуляторов состоят из исполнительного механизма и регулирующего органа (пилота). При проведении диагностирования были выявлены наиболее часто встречающиеся неисправности: 1. Регулирующего органа (пилота).

1.1. Износ седла клапана.

1.2. Износ уплотнения клапана.

1.3. Изменение сопряжения шпильки и толкателя клапана.

1.4. Деформация диска мембраны.

1.5. Засоренность регулирующего органа.

2. Исполнительного механизма.

2.1. Износ седла клапана.

2.2. Износ уплотнения клапана.

2.3. Износ колонки регулятора.

2.4. Изменение сопряжения толкателя и штока клапана.

2.5. Засоренность дросселей и импульсных трубопроводов.

2.6. Повреждение мембраны.

2.7. Негерметичность седла относительно корпуса.

Методы ремонта и устранения неисправностей регулирующего органа (пилота) по каждому пункту: 1.1. При попадании механических частиц между седлом и уплотнением клапана происходит износ и механическая деформация седла. Данный дефект возможно устранить путем механического восстановления кромки седла клапана или заменой. Притирка седла клапана методом притирки вентилей и задвижек не приводит к должному результату.

1.2. При износе уплотнения клапана необходима замена всего клапана по причине того, что замена уплотнения без вулканизации не приводит к восстановлению герметичности клапана.

1.3. При износе мембраны и втулок толкателя нарушается соосность относительно центра крестовины, что приводит к деформации шпильки и отсутствию сопряжения толкателя. Данный дефект устраняется заменой частей, ответственных за сопряжение шпильки и толкателя. В отдельных случаях необходимо заменить шпильку, мембрану и восстановить токарным способом толкатель.

1.4. При переводе регулятора с низкого на среднее давление пусконаладочные организации используют увеличение жесткости пружины, что приводит к деформации диска и мембраны. Для устранения данной неисправности необходима замена корпуса, применяемого для данного давления, или установка шайбы, ограничивающей ход мембраны относительно корпуса.

1.5. При засорении регулирующего органа происходит ограничение хода пружины клапана, что препятствует герметичному закрытию клапана и вследствие чего происходит неконтролируемое повышение давления после регулятора. Устраняется данная неисправность очисткой (продувкой) фильтра исполнительного механизма. Методы ремонта и устранения неис-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. Устройство и схема обвязки регулятора РДУК-2 a) 1

б)

3

2

15 11

5 6

7 1 13

11

4 23 24

в) 1

8

3

2 6

9

17 18 19

20

12

4

16

21 22

9

8

6

14

5

7

25

7 10

а – регулятор в разрезе; б – пилот регулятора; в – схема обвязки пилота с регулятором; 1 – импульсная трубка конечного давления; 2 – регулятор управления (пилот); 3 – импульсная трубка начального давления; 4 – импульсная трубка под мембрану регулятора; 5 – корпус регулятора; 6 – клапан; 7 – мембрана; 8 – импульсная трубка стабилизации; 9 – импульсная трубка сброса; 10 – резьбовой стакан; 11 – пружина; 12 – диск; 13 – шток с толкателем; 14 – выход газа; 15 – пробка; 16 – седло клапана пилота; 17 – вход газа; 18 – гайка; 19 – крышка корпуса; 20 – корпус; 21 – колонка; 22 – шток клапана; 23 – дроссель; 24 – штуцер; 25 – опора

правностей исполнительного механизма по каждому пункту: 2.1. Устранение износа седла необходимо произвести токарной проточкой до появления относительно острой кромки седла, находящейся в размерах уплотнительного материала клапана, или заменой сменного седла клапана. Притирка седла клапана методом притирки вентилей и задвижек не приводит к должному результату.

2.2. Износ уплотнительного материала клапана происходит вследствие прохождения механических частиц или неполной загрузки регулятора. Данная неисправность устраняется только заменой уплотнительного материала.

2.3. При превышении расхода газа расчетной пропускной способности регулятора происходит износ направляющих втулок колонки регулятора. Опытным путем установлено, что замена втулок приводит к кратковременному сохранению работоспособности. Рекомендуется замена колонки вместе со штоком клапана.

2.4. При износе мембраны и втулок толкателя нарушается соосность относительно корпуса регулятора, что приводит к износу (деформации) штока и отсутствию сопряжения толкателя. Данный дефект устраняется заменой частей, ответственных за сопряжение штока и толкателя. В отдельных случаях необходимо заменить шток, мембрану и восстановить токарным способом толкатель.

2.5. Засоренность дросселей и импульсных трубопроводов устраняется продувкой или заменой.

2.6. В результате проведения текущих ремонтов или вследствие дефектов литья тарелки мембраны возможно нарушение герметичности слоя мембраны многослойного мембранного материала. Вследствие чего происходит раздутие мембраны, что влияет на ход клапана регулятора. В данном случае нужно удалить дефект литья и установить новую мембрану. В результате эксплуатации происходит потеря чувствительности мембраны вследствие ее механической деформации и высыхания материала. В данном случае также необходимо произвести замену мембраны.

2.7. При проведении капитальных ремонтов регуляторов давления возможен дефект негерметичности сменного седла к корпусу вследствие применения несоответствующих материалов, что приводит к неконтролируемому превышению давления после регу-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

лятора. Уплотняющий материал между корпусом и сменным седлом клапана должен быть пролакирован и иметь толщину не более 0,5 мм. При диагностировании ГРП (ГРУ) выявлено, что модели регуляторов давления типа РДУК, РДБК и РДГ при правильной эксплуатации зарекомендовали себя как износоустойчивые, ремонтопригодные и надежные элементы технических устройств для безопасной эксплуатации в составе ГРП (ГРУ). Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 ноября 2013 года № 542).

3. Федеральные нормы и правила «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538).

4. СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб».

5. Промышленное газовое оборудование: Справочник. 6-е изд., перераб. и доп. /под ред. Е. А. Карякина – Саратов: Газовик, 2013. – 1280 с. ISBN 978-5-9758-1454-8.

6. СП 62.13330. 2011 «Газораспределительные системы».

7. ГОСТ 54960-2012. «Пункты газорегуляторные блочные. Пункты редуцирования газа шкафные. Общие технические требования».

303

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Своевременная вибродиагностика фундаментов и строительных конструкций, участвующих в технологических процессах, для предупреждения аварийных ситуаций УДК: 62-621.2 Надежда ГУРЬЕВА, технический директор ООО «Строй-Эксперт» (г. Санкт-Петербург) Вячеслав СМИРНОВ, главный инженер ООО «Строй-Эксперт» (г. Санкт-Петербург)

На современных предприятиях эксплуатируется значительное количество оборудования, вызывающего динамические нагрузки. Большая часть используемого в технологических процессах оборудования была установлена при первых запусках предприятий в 1960-1970-е годы. Модернизация или замена оборудования проводятся медленно. На сегодняшний день состояние фундаментов и машин с динамическими нагрузками неудовлетворительное, в то время как официальные нормативные акты, регламентирующие частоту вибрационного обследования, отсутствуют. В данной статье на примере проводимых вибрационных обследований рассматриваются возможные причины повышенных вибраций низко- и высокочастотного технологического оборудования. Ключевые слова: машины с динамическими нагрузками, повышенные вибрации оппозитных компрессоров, уравновешенность рядов, поломка картера, разрыв шпилек между рамой ползуна и картером, система «валопровод-опоры-фундамент», повышенные вибрации высокооборотных машин, механический дисбаланс, центровка валопровода, интенсивность вибраций турбогенераторов.

Н

астоящая публикация вызвана беспокойством в отношении надзора за состоянием фундаментов машин с динамическими нагрузками, большинство из которых являются производящим или обслуживающим оборудованием взрывопожароопасных производств. Ранее подобные фундаменты обследовались в соответствии с «Руководством по эксплуатации строительных конструкций производственных промышленных зданий» (Москва, 2004 год) (п. 7.67; 7.68), где указано, что регулярные инструментальные обследования фундаментов машин с динамическими нагрузками и цехов, в которых они установлены, должны проводиться с периодичностью один раз в 5 лет.

304

К машинам и оборудованию с динамическими нагрузками относятся: ■ машины с вращающимися частями: энергетические, нефте- и газоперекачивающие турбоагрегаты мощностью до 100 000 кВт, турбокомпрессоры, турбовоздуходувки, турбонасосы, мотор-генераторы, синхронные компенсаторы, центрифуги, центробежные насосы, дымососы, вентиляторы и т.п. машины; ■ машины с кривошипно-шатунными механизмами, имеющими неуравновешенные силы и моменты, дизели, поршневые компрессоры, мотор-компрессоры, лесопильные рамы и т.д. В течение 30 лет и более, на многих производствах продолжают работать машины, установленные со времен первых запусков.

Замена старых компрессоров на новые модификации хорошо уравновешенных машин, которые практически не создают вибраций, передаваемых на фундаменты, как и модернизация технологических процессов и оборудования проводятся медленно. Продолжают работать на химических производствах горизонтальные поршневые компрессоры на оппозитной базе: двух, четырех и реже шестирядные. Проблемы, возникающие при работе этих компрессоров, с числом оборотов в минуту 300–375 (5,0–6,25 Гц), а встречаются они на производствах карбамида, аммиака и др., в настоящее время состоят в следующем: ■ оппозитные компрессоры работают длительное время и ремонтные периоды должны быть чаще; на практике этого нет, ремонтные периоды сокращаются, несмотря на изношенность машин; ■ служба механиков зачастую не может полностью отладить машину за отведенное время и выбирает из нескольких проблем, ту, что которую считает наиболее важной, так как производство выдает продукцию непрерывно и объем не может быть сокращен; ■ отсутствие заводских деталей для замены, ремонт деталей и изготовление деталей своими силами и естественный уход старых мастеров-механиков с «золотыми руками». В результате работники механических служб не могут отладить машину полностью и начинают искать причину, на которую можно списать невозможность отладить компрессор за предоставляемое время и технические средства. Начинают предъявлять претензии к фундаментам и строительным конструкциям. На примере четырехрядного оппозитного компрессора, можно показать какие силы возникают при работе машин и передаются на фундаменты. Компрессор 4М16-100/200 является четырехрядным поршневым оппозитного типа с электродвигателем, число оборотов которого составляет 375 об./мин.

(6,25 Гц). Силы инерции оппозитных компрессоров, передаваемые на фундамент, и его колебания происходят с основной оборотной частотой 6,25 Гц. Все цилиндры компрессора располагаются в одной плоскости параллельно друг другу. Силы инерции всей машины приводят к равнодействующей, вектор направления которой пересекает ось главного вала к двум парам сил, одна из которых действует в плоскости цилиндров, другая – в перпендикулярной ей. При одинаковых массах поршневых пар инерционные силы должны быть

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Схема расположения точек измерений вибраций фундамента оппозитного компрессора

Ось цилиндра I и IV ступени Ось цилиндра III ступени

Ось цилиндра I ступени Ось цилиндра II ступени

y

X

полностью уравновешены. На практике полного уравновешивания достичь не удается. В случае если ряды не уравновешены, то на фундаменте, на фоне общих колебаний будут наблюдаться периодические «всплески» амплитуд в районе неуравновешенных рядов. Один из наиболее тяжелых поршневых рядов вызывает колебания фундамента с первой основной частотой для четырехрядной машины 6,25 Гц. Если в другой паре также имеется неуравновешенная сила, то возникают колебания с другим фазовым углом. Кроме того, и при хорошей уравновешенности в машинах с поступательно движущимися частями возникают силы второго порядка с двойной частотой 12,5 Гц. На фундамент оппозитного компрессора передаются воздействия разных частот и интенсивности, в том числе и высокочастотные, не связанные с инерционными силами. Интенсивные нагрузки могут возникать в местах опор рядов. Концевые части поршневых рядов (корпуса цилиндра) имеют качающиеся пластинчатые опоры («сухари»). Опоры должны воспринимать только вертикальные нагрузки от веса элементов поршневого ряда. Конструктивно компрессор является шестирядным поршневым оппозитно-

го типа. Поршневые парные ряды движутся при работе компрессора навстречу друг другу. В том случае, если веса движущихся частей рядов одинаковы, то инерционные силы, имеющие частоту их движения (первого порядка), полностью уравновешиваются. При неполной уравновешенности весов сила инерции 1-го порядка (гармоники) будет вызывать колебания фундамента с частотой вращения вала. Кроме указанных, в поршневых рядах возникают силы второго порядка (частота в два раза больше числа оборотов – 10 Гц), не поддающиеся уравновешиванию, величина которых составляет 12–16% от сил первого порядка. Между парами рядов имеется угол сдвига («заклинивание кривошипов»), который для данного компрессора составляет 120 град. Поэтому, если несколько рядов неуравновешенны, то на фундаменте, на фоне общих колебаний, будут наблюдаться всплески амплитуд в районе неуравновешенных рядов. Фундамент под этот компрессор относится к стенчатому типу. Верхняя плита опирается на четыре поперечных стены, установленных на нижней плите. В районе электродвигателя имеется статорная яма и размеры фундамента равны ширины плиты. В районе компрессоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ра плита свисает консолями и имеет ряд технологических отверстий для пропуска трубопроводов. Для измерений фундамент условно разбивался на зоны, в которых измерялись вибрации. Идентичность результатов измерений и их соответствие нормативным показателям свидетельствует о монолитности фундамента, а наличие разброса по величине амплитуд и виброскоростей, появление частот колебаний, не связанных с инерционными силами фундамента, могут свидетельствовать о дефектах фундамента (обычно трещинах в теле фундамента) или, в большей степени, о физическом износе механизма компрессора. Места измерений в основном располагались (рис. 1): ■ на верхней плите фундамента, в случае обнаружения трещин с двух сторон трещины (для определения состояния монолитности фундамента); ■ на подливке рамы корпуса компрессора и рамы статора электродвигателя (для определения состояния крепления рам машины); ■ на нижних плитах опорных пластин в начале и конце поршневых рядов для определения их состояния; ■ на болтах электродвигателя, картера и рядов для определения надежности

305

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы крепления машины и совместной работы с фундаментом; ■ на уровне пола цеха для определения параметров колебаний, приходящих к стенам и нижней плите фундамента. Вибрации регистрировались в один момент времени в трех взаимно перпендикулярных направлениях, из которых «х» и «у»– горизонтальные, «z»– вертикальные. Ось «х» совпадает с направлением оси движения поршней, «у» – параллельно оси вала. При записи колебаний фундаментных болтов, корпуса машин, опор рядов на фундаменте постоянно располагался контрольный датчик для одновременной фиксации вибраций. Результаты обследования шестирядных оппозитных компрессоров установленных в производстве аммиака, показали следующее: ■ Отсутствие в основном массиве фундаментов скрытых трещин; ■ Вибрации основного массива в различных точках меньше допустимых по СНиП. Местные дефекты на фундаментах состояли в следующем. На одном из компрессоров подливка выносной (качающейся) опоры первого из цилиндров 2 ступени имела вибрации в 4–5 раз больше, чем фундамент, кроме того имелись интенсивные высокочастотные наложения (100 Гц). Подливка находилась в неудовлетворительном состоянии и требовала ремонта. На другом компрессоре узел опирания рамы ползуна ближайшего к электродвигателю ряда 3–4 ступеней сжатия находился в неудовлетворительном состоянии: подливка рамы откололась от массива фундамента, происходил сдвиг рамы ползуна относительно подливки. Такое состояние опорных конструкций передавало на стенку рамы картера дополнительные, не предусмотренные конструкцией, нагрузки и могло вызвать поломку рамы картера или разрыв шпилек между рамой ползуна и картером или стяжки картера. Такие случаи имелись в практике эксплуатации. Необходимо было произвести устранение дефекта подливки рамы в период планового ремонта компрессора. Результаты вибрационных обследований фундаментов под четырехрядные оппозитные компрессоры показали работоспособное состояние фундаментов, отсутствие трещин вокруг электродвигателя, картера, банкетов поршневых рядов. На одном из фундаментов недопустимые вибрации концевой части ряда цилиндра I ступени сжатия были связаны с отсутствием достаточной жесткости са-

306

мой пластины («сухаря»), которая была заменена на пластину большей толщины с надежным закреплением на фундаменте. На других фундаментах также на концевых опорах некоторых рядов отмечались недопустимые колебания, связанные с конструктивными изменениями самой опоры, недостаточной жесткостью и креплением. По результатам измерений практически на всех машинах отмечены в разной степени повсеместные и неравномерные вибрации рядов. При этом колебания фундаментных болтов электродвигателя и корпуса компрессора не превышали допустимых. В настоящее время наибольшее распространение имеют высокооборотные (высокочастотные) машины. Практика эксплуатации таких машин, которые должны быть хорошо уравновешенными, показывает, что их фундаменты нередко испытывают повышенные вибрации. На примере турбоагрегатов, работающих на производстве метанола, показывается, как при обследовании фундаментов определяются также и вибрации самого компрессора. Турбокомпрессор марки КТК-9,6/26 производительностью 9600 м3/ч предназначен для сжатия газа до 26 атм. Турбокомпрессор КТК-9,6/26 имеет следующие основные параметры и характеристики: скорость вращения ротора компрессора – 13 200 об./мин. (220 Гц); скорость вращения ротора электродвигателя – 3 000 об./мин. (50Гц). Разберем возможные причины повышенной вибрации турбокомпрессоров и поддерживающих конструкций. Турбокомпрессор КТК -9,6/26 представляет собой сложную динамическую систему, все части которой (валопровод, опоры, фундамент и т.д.) совершают колебания. Вибрации установки являются сложным периодическим процессом. Основные силы, вызывающие колебания, имеют частоты, соответствующие частотам вращения вала турбокомпрессора и электродвигателя (или кратные ей). Составляющие вибраций образуют сложный дискретный спектр, состоящий из основной и кратной ей частот. Кроме основных частот могут появляться вибрации, возникающие от энергосистемы, трения в подшипниках машин. Вибрации фундаментов могут возникнуть также от трубопроводов и имеют локальный характер с произвольной частотой. Интенсивность таких вибраций не должна превышать регламентируемую для самой машины. Основным источником возмущения колебаний турбоустановки является его валопровод, колебания которого через мас-

ляную пленку подшипников передаются на опоры, статор, фундамент. В динамической системе «валопровод – опоры – фундамент» основным демпфирующим элементом является масляная пленка подшипников, а основным элементом, определяющим жесткость опорной системы, являются части статора – опоры и фундамент. Основным фактором, вызывающим динамические нагрузки, передающиеся через подшипники фундаменту, обычно являются центробежные силы. Центробежные силы появляются на валах роторов турбокомпрессора в связи с тем, что в условиях эксплуатации всегда имеется небаланс вращающихся деталей, и при высоких числах оборотов достаточно незначительного дисбаланса вращающихся масс, чтобы создалась значительная по величине возмущающая сила. Центробежные силы, возникающие на валах роторов, передаются на подшипники, вызывая их вибрацию. Вибрации возникают также в результате расцентровки осей валов, неудовлетворительного состояния соединения муфт, недостаточной жесткости стульев подшипников, недостаточных или избыточных зазоров между шейками валов и вкладышами подшипников, дефектов вкладышей и т.п. Воздействие сил дисбаланса в значительной степени определяется динамическими свойствами ротора. Механический дисбаланс – наиболее распространенное явление, связанное с дефектами изготовления, монтажа, ремонта и эксплуатации турбокомпрессоров. На механическую уравновешенность роторов в процессе монтажа и ремонта может оказывать влияние замены некоторых деталей, например, лопаток, их перестановка, уменьшение натяга при посадке на вал. Во время эксплуатации механический дисбаланс часто связан с неисправностью, поломкой отдельных деталей, их перестановкой со смещением, уменьшением натяга на вал. Особый вид дисбаланса вызывается остаточным прогибом ротора, причинами которого также могут являться дефекты изготовления (остаточные деформации, неоднородность поковки, тепловая нестабильность), некачественный монтаж и нарушения условий нормальной эксплуатации при неравномерном нагреве или охлаждении ротора. Кроме причин механического характера существуют причины, связанные с электрическими и тепловыми явлениями. Недостаточное крепление установки на фундамент приводит к тому, что

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 2. Схема расположения точек измеренйи вибраций турбоагрегата на верхней плите

y

x

Oz

Ось электродвигателя

машина начинает совершать самостоятельные колебания, при этом меняются жесткость системы и масса, включенная в колебания. Ослабление соединения опорных рам элементов турбокомпрессора с фундаментом приводит к неустойчивой работе подшипников на масляной пленке. При этом вибрации имеют частоту равную, примерно, половине рабочей. Интенсивность вибраций турбогенераторов может быть выражена в виде функции: M = φ(P, β, δ, κ) где P – силы, вызывающие вибрацию, кН; β – степень отстройки колеблющейся системы от резонанса (динамический коэффициент); δ – характеристика демпфирования системы; κ – жесткость системы, кН*м2. Из четырех основных факторов определяющих колебания турбоустановки, активными являются только силы, вызывающие вибрацию. Остальные – определяют интенсивность проявления этих сил. Вибрации фундамента могут возникать также от трубопроводов. Они имеют локальный характер. Частота в этом случае может быть произвольной. Интенсивность таких вибраций (в пересчете на скорость) не должна превышать регламентируемую для самой машины. Кроме вибраций, возникающих на фундаментах компрессоров при их работе, могут проявляться колебания, приходящие по грунту от других источников. Измерение колебаний для фундаментов турбокомпрессоров несколько отличается от измерений на оппозитных компрессорах и производилось в тех точках фун-

дамента и его конструктивных элементов, которые дают возможность определить техническое состояние фундамента, его целостность, способность восприятия динамических нагрузок, возникающих при работе турбоустановки для обеспечения безопасной эксплуатации (рис.

2). Одновременно проводились измерения на корпусах подшипников, фундаментных рамах, опорных конструкциях агрегатов установки. Места измерений располагались: ■ на верхней плите фундамента (отметка обслуживания агрегата), на рамных конструкциях и ригелях, подливках; ■ на верхней плите фундамента – рамах турбокомпрессора, корпусе электродвигателя; ■ на корпусах(крышках) подшипников агрегатов турбокомпрессора; ■ на отметке уровня пола цеха, около фундамента для определения параметров колебаний, передаваемых на нижнюю плиту и колонны фундамента. Состояние всех трех фундаментов турбокомпрессоров по результатам вибрационного обследования признано работоспособным и пригодным к дальнейшей эксплуатации. На всех машинах подшипники электродвигателя имели предельно допустимые или недопустимые вибрации, характеризуемые как «требующие остановки и ремонта». Методика измерения вибраций на компрессорах учитывает тип фундамента и установки, крепления ее агрегатов на фундаменте, расположение подшипников. Из рассмотренных примеров обследования становится понятным, что причин повышенных вибраций технологического оборудования и строительных конструкций может быть множество. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

С учетом эксплуатации машин с динамическими нагрузками более 30 лет все более становится актуальным проводить своевременную диагностику фундаментов и опорных конструкций агрегатов для предупреждения аварийных остановов и планирования ремонтных мероприятий. Литература 1. ГОСТ Р ИСО 13373-1-2009 «Контроль состояния и диагностика машин. Вибрационный контроль состояния машин. Часть 1. Общие методы» 2. ГОСТ Р ИСО 13373-2-2009 «Контроль состояния и диагностика машин. Вибрационный контроль состояния машин. Часть 2. Обработка, анализ и представление результатов измерений вибраций » 3. ГОСТ Р ИСО 10816-3-2002 «Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 3. Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 мин-1» 4. ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования.»

5. ГОСТ 24347-80 «Вибрации. Обозначения и единицы величин.»

5. СНиП 2.02.05-87 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками» 6. СП 26.13330.2012 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками Актуализированная редакция СНиП 2.02.05-87» 7. Справочник по динамике сооружений. Под ред. Коренева Б.Г., Рабиновича И.М. М. Стройиздат. 1972.

8. Руководство по эксплуатации строительных конструкций производственных зданий промышленных предприятий (4-е издание, стереотипное)/ ЦНИИПромзданий.– М., 2004.

307

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Нормирование вибраций фундаментов поршневых компрессоров и турбокомпрессоров Надежда ГУРЬЕВА, технический директор ООО «Строй-Эксперт» (г. Санкт-Петербург) Вячеслав СМИРНОВ, главный инженер ООО «Строй-Эксперт» (г. Санкт-Петербург)

В настоящее время существует несколько нормативных документов, регламентирующих предельные уровни вибраций машин с динамическими нагрузками и поддерживающими конструкциями. При диагностике такого оборудования специалист должен определиться с тем, как оценить допустимость полученных параметров вибрационного процесса. Ключевые слова: предельно допустимая амплитуда колебаний, обобщенный график интенсивности вибраций, зоны состояния машин.

О

сновным документом при оценке состояния фундаментов компрессоров машин с динамическими нагрузками является СНиП 2.02.0587 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками», в котором установлены предельно допустимые амплитуды колебаний (в мм) для машин с поступательно движущимися частями в зависимости от частоты и гармоники, а также для машин с вращающимися частями. Выписка из СНиП приведена в таблицах 1 и 2. Например, для фундамента оппозитного компрессора 4М16-100/200 предельно допустимая амплитуда колебаний для основной рабочей частоты 6,25 Гц – 0,15 мм, для второй гармоники 25,5 Гц –

0,10 мм. В СНиП указано, что при числе оборотов машины 1 500 об/мин и больше, амплитуда горизонтальных колебаний фундамента не должна превышать 50 мкм (0,05 мм). Предельно допустимая амплитуда вертикальных колебаний не оценивается. Для оценки интенсивности вибраций фундаментов используются обобщенные графики, в которых вся область возможных частот и амплитуд разбивается на зоны. При возникновении высокочастотных колебаний на фундаментах машин их оценка не может быть проведена по СНиП 2.02.05-87, как так эти нормы рассматривают только вибрации, вызываемые инерционными силами (относитель-

Таблица 1 Машины с кривошипно-шатунным механизмами при частоте вращения – об/мин

Предельно допустимые амплитуды колебаний – мм Для первой гармоники

Для второй гармоники

Менее 200

0,25

0,15

От 200 до 400

0,25 – 0,15

0,15 – 0,1

От 400 до 600

0,15 – 0,1

0,1 – 0,05

Свыше 600

0,1

0,05

Таблица 2 Предельно допустимые амплитуды колебаний – мм

Машины с вращающимися частями при частоте вращения – об/мин

Для первой гармоники

Для второй гармоники

Менее 500

0,2

0,15

308

От 500 до 750

02, - 0,15

0,15 – 0,1

От 750 до 1000

0,15 – 0,1

0,1 – 0,06

От 1000 до 1500

0,1 – 0,5

0,06

Свыше 1500

0,005

–

но движущихся или вращающихся частей) с рабочей частотой машины. Высокочастотные колебания обычно обуславливаются износом механизма компрессора. В этом случае используется обобщенный график оценки интенсивности колебаний, составленный О.А. Савиновым и применяемый для оценки состояния фундаментов (рис. 1). Графики О.А. Савинова построены по результатам массовых инструментальных обследований фундаментов машин периодического действия и наблюдений за ними с учетом особенностей поведения фундаментов и условий работы обслуживающего персонала. Вся область возможных частот и амплитуд в графике характеризуется зонами интенсивности. Граница зон «умеренные» и «сильные» в низкочастотной зоне была принята за основу при определении предельно допускаемых амплитуд колебаний в СНиП 2.02.05-87. В настоящее время действуют два ведомственных документа, регламентирующих эксплуатацию поршневых компрессоров: 1. «Основные технические условия на ремонт поршневых компрессоров предприятий азотной промышленности», Химия, М., 1970 г.

2. «Правила устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров, работающих на взрывоопасных и токсических газах», Металлургия, М., 1977г. Положения о вибрациях фундамента, приведенные в указанных источниках, дублируются в соответствующих разделах СНиП 2.02.05-87. Дополнительно имеются указания о креплении рамы компрессора на фундаменте: если отставание рамы компрессора от фундамента составляет более 50% всего периметра рамы или амплитуда вертикальных колебаний превышает 0,2 мм, то компрессор необходимо снять с фундамента и раму перезалить заново. При выпуске турбомашины на заводе изготовителе производится ее балансировка на стенде до уровня, при котором вибрации незначительны. При эксплуатации состояние машины и ее элемен-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. График оценки интенсивности вибраций фундаментов под машины периодического действия по О.А. Савинову

Рис. 2. График интенсивности вибраций на подшипниках по ОТУ

2.0 1.0 По СНИП 2.02.05-87 для поршневых машин

0.75

125 100

Область чрезвычайно сильных вибраций

Зоны оценки вибраций 1 «Отлично» 2 «Хорошо» 3 «Удовлетворительно» 4 «Предельно допустимая» (требуется ремонт) 5 «Недопустимая» (требуется остановка)

60

0.50

0.20

Ум

Ориентировочные значения

ере

0.15

33

V = 1,2 мм/с

ые

нны

е

V = 2,1 мм/с

0.10 Сла

0.075

бы

е

0.05 По СНИП 2.02.05-87 0.03 для машин с вращающимися 0.02 частями

V = 4,5 мм/с

4

15 10

5

2

8 5 4 3 2

1

3

1

Область весьма слабых вибраций V = 2,8 мм/с

0.01

20

0,5 Эффективная вибростойкость

0,4

Число оборотов в минуту (Гц)

тов меняется, и уровень вибрации отражает эти изменения. Наиболее распространенный метод контроля – фиксации амплитуд колебаний или скоростей на крышках (корпусах) подшипников. Амплитуды колебаний самих подшипников и фундамента связаны между собой. Коэффициент, характеризующий отношение амплитуд колебаний подшипника и фундамента, имеет значение от 1,0 до 5,0. Коэффициент передачи зависит от жесткости корпуса и способа крепления опоры к фундаменту (жесткая или скользящая). Критерием расчета колебаний обычно является допускаемая амплитуда. Между амплитудами колебаний подшипников и фундамента существует линейная зависимость. В условиях эксплуатации при установлении динамической надежности конструкций для обеспечения нормальной работы турбоагрегата важно не абсолютное значение, а отношение амплитуд вибраций подшипников и фундамента. Повышенные амплитуды колебаний подшипников приводят к увеличению амплитуд колебаний фундамента, которые могут оставаться допустимыми. Эксплуатационные нормы допускаемой вибрации контролируют вибрационные параметры технического состояния машин в процессе их работы. Эти

12000 (200)

10200 (170)

7200 (120)

6000 (100)

5000 (83)

3600 (60)

3000 (50)

2400 (40)

1800 (30)

1500 (25)

6000 (100)

4300 (71,7)

3600 (60,0)

3000 (50,0)

2000 2400 (40,0)

1500 (25,0)

1000 (16,6)

750 (12,5)

500 (8,33)

300 (5,0)

200 (3,33)

100 (1,67)

1200 (20)

0,2

0.0025

900 (15)

Амплитуда колебаний в мм

льн

Амплитуда колебаний (мкм)

Си

Число оборотов в минуту (Гц)

нормы не имеют единого регламентирующего документа, который охватывал бы все типы машин с вращающимися частями. Перечень нормативных документов, используемых для анализа работы агрегатов: 1. ГОСТ Р 55265.2-2012 «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях» (табл. А.1) используют значение виброскорости. Длительная эксплуатация турбин мощностью более 250 МВт допускается при условии значения виброскорости 2,8 мм/с; для остальных – 4,5 мм/с. Эксплуатация при скорости 7,1 мм/с и более запрещена.

2. РД 34.20.501-95, СО 153-34.20.501-2003 «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации» (п.4.4.26) устанавливают двойную амплитуду (размах) вибрационного смещения, измеряемого в трех главных направлениях на крышках подшипников. Эти значения, как и значения соответствующих виброскоростей сведены в таблице 3.

3. В стандарте УО 38.12.007-87 «Центробежные компрессоры. Общие технические условия на ремонт» (далее – «ОТУ») нормирование вибраций рассматривается наиболее подробно. В данных нормах указано, что если допускаемые нормы вибрации не указаны в инструкции

Таблица 3 Элемент оборудования

Опоры турбоагрегатов

Опоры электродвигателей

Частота вращения об/мин/Гц

Размах виброперемещений (мкм)

Виброскорость V, мм/сек

1500/25

50/25

3,93

3000/50

50/15

4,71

5000/83

15/7,5

4,71

8000/133 и более

10/5

4,71

750/12,5 и менее

160/80

6,28

1000/16,7

130/65

6,82

1500/25

100/50

7,85

3000/50

50/25

7,85

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

309

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы завода-изготовителя, то рекомендуется использовать данные, приведенные в таблице 4. График, построенный по данным значений «ОТУ» (рис. 2 и табл. 4), может быть использован для оценки интенсивности вибраций подшипников турбокомпрессоров. Требования к значениям виброскоростей, приведенных в «ОТУ», более жесткие, чем в остальных нормах.

4. ГОСТ Р 55265.2-2012 «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибраций на невращающихся частях. Часть 3» устанавливает критерии для измерения и оценки вибраций во время эксплуатации на корпусе машины, корпусе или опоре подшипника в установленном режиме работы в диапазоне номинальных скоростей вращения. Стандарт распространяется на машины с приводом мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью вращения от 120 до 15 000 мин –1. Абсолютные значения параметров вибрации установлены из условия допустимых динамических нагрузок на подшипники и допустимой вибрации, передаваемой на опоры и фундамент. Для качественной оценки вибраций машины установлены следующие зоны состояния (таблица 5): зона А – вибрация новых машин, вводимых в эксплуатацию; зона В – вибрация машин, пригодных к эксплуатации без ограничения сроков; зона С – вибрация машин, непригодных для длительной непрерывной эксплуатации с разрешенным ограниченным периодом времени до начала ремонтных работ; зона Д – уровень вибраций может вызвать серьезные повреждения машины. Значения с «*» относятся к жестким опорам, которые классифицируются по жесткости в направлении измерения вибрации.

5. Ассоциация «Ростехэкспертиза» в 2005 году выпустила стандарт СА-03001-05 «Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибраций». Настоящий стандарт распространяется, в том числе, на центробежные компрессорные агрегаты с приводом от электродвигателей или паровых турбин мощностью более 2 кВт и номинальной частотой вращения от 120 до 15 000 мин –1. Техническое состояние при эксплуатации по данному нормативу оценивается следующими характеристиками:

310

Таблица 4 Число оборотов ротора в мин.

Частота в сек -1

900

Отлично

Хорошо

Предельно допустимо

Удовлетворительно

2А мм

V мм/сек -1

2А мм

V мм/ сек-1

2А мм

V мм/сек -1

2А мм

V мм/сек -1

15

0,100

4,71

0,150

7,1

0,200

9,42

0,250

11,77

1200

20

0,055

3,45

0,0825

5,18

0,1125

7,06

0,200

12,56

1500

25

0,035

2,75

0,050

3,93

0,075

5,89

0,120

9,42

1800

30

0,025

2,36

0,0375

3,53

0,075

5,89

0,120

9,42

2400

40

0,0125

1,57

0,0200

2,51

0,027

3,39

0,066

8,29

3000

50

0,0075

1,18

0,0125

1,96

0,017

2,67

0,040

6,28

3 600

60

0,0050

0,94

0,0100

1,88

0,0125

2,35

0,030

5,65

5000

83,3

0,0025

0,65

0,005

1,31

0,0075

1,96

0,020

5,23

7200

120

0,0010

0,38

0,0025

0,94

0,0050

1,88

0,015

5,65

12000

200

0,0000

0

0,001

0,63

0,0025

1,57

0,010

6,28

Таблица 5 Граница зон

Среднеквадратические значения перемещений, мкм

Среднеквадратические значения скорости, мм/с

А/В

29*–45

2,3*–3,5

В/С

57*–90

4,5*–7,1

С/Д

90*–140

7,1*–11,0

Таблица 6 Оценочная характеристика

Среднеквадатические значения перемещений

Среднеквадратические значения скорости

Хорошо Допустимо Требует принятия мер Недопустимо

18 28 45

4,5 7,1 11,2

«отлично» – используется при приемке нового оборудования; «хорошо» – используется при приемке отремонтированного оборудования; «допустимо» – характеризует неисправную работу агрегата в эксплуатации; «требует принятия мер» – характеризует наличие развивающихся неисправностей; «недопустимо» – характеризует наличие существенных неисправностей и опасное состояние агрегата Нормируемые параметры для приведенных характеристик приведены в таблице 6. Оценка технического состояния агрегатов дает возможность принять решение дальнейшего обслуживания агрегатов. Нормы допустимых колебаний неподвижных частей машины (ГОСТ Р ИСО 10816-3-99 и СА-03-001-05) по сравнению со СНиП 2.02.05-87 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками» дают более ужесточенные в 2–3 раза значения амплитуд виброперемещений, и не мо-

гут применяться для оценки вибраций фундаментов компрессоров. Литература 1. СНиП 2.02.05- 87 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками».

2. СП 26.13330.2012 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками».

3. ГОСТ Р 55265.2-2012 (ИСО 10816-2:2009) «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 2. Стационарные паровые турбины и генераторы мощностью более 50 МВт с рабочими частотами вращения 1500, 1800, 3000 и 3600 мин (-1)».

4. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2003 год 5. УО 38.12.007-87 «Центробежные компрессоры. Общие технические условия на ремонт».

6. СА-03-001-05 «Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибраций».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Влияние состояния грунтового основания и фундаментов на безопасную работу зданий и сооружений опасных производственных объектов Надежда ГУРЬЕВА, технический директор ООО «Строй-Эксперт» (г. Санкт-Петербург) Вячеслав СМИРНОВ, главный инженер ООО «Строй-Эксперт» (г. Санкт-Петербург)

Одним из основополагающих требований безопасной эксплуатации зданий и сооружений является удовлетворительное состояние грунтов основания. В условиях действующих химических предприятий свойства грунтов могут существенно изменяться, что требует от эксперта, проводящего техническую диагностику и экспертизу промышленной безопасности зданий или сооружений предприятий такого рода, особые знания и внимания в отношении состояния не только надземных конструкций, но и основания фундаментов. Специфика исследований фундаментов требует от экспертов также широкого знания строительных дисциплин, строительных норм и истории их развития. Ключевые слова: пучинистость грунтов, возведение зданий на просадочных грунтах, устойчивость откоса, подтопление территории, суффозия грунтов, карстовые процессы, торфоилы, силы отрицательного трения по боковой поверхности свай.

П

ри обследовании строительных конструкций особое внимание необходимо обращать на состояние грунтов основания и фундаментов, которые являются важнейшими конструктивными элементами здания. Потеря несущей способности и деформации основания приводят к аварийному состоянию строительных конструкций. Основными причинами деформаций строительных конструкций являются: ■ недостаточная изученность грунтов основания; ■ отсутствие в нормативных документах, которые использовались при проектировании фундаментов, положений, введенных в нормы в последующие годы; ■ невыполнение или небрежное выполнение при эксплуатации проектных решений и указаний действующих СНиП; ■ изменение свойств грунтов основания здания в процессе эксплуатации. Среди основных конкретных причин

отказа оснований можно выделить: длительные простои разработанных котлованов, изменения влажностного режима грунтов (в том числе насыщение их химическими растворами), морозное пучение, динамические воздействия и др., или их сочетание. Наибольшее количество воды в грунт основания попадает из подземных коммуникаций. Большую опасность для оснований фундаментов представляют поверхностные воды, отведению которых часто не уделяется должного внимания. Между тем, замачивание оснований из поверхностных источников, как правило, приводит к неравномерным деформациям зданий. Особо опасно замачивание оснований, сложенных структурно-неустойчивыми грунтами – просадочными, набухающими, засоленными, пылеватыми и песчаными. Анализ объектов, возведенных на просадочных грунтах показывает, что в большинстве случаев, проектировщики ограничиваются расчетом деформаций ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

оснований для маловажного состояния грунтов, не учитывая возможности полного их замачивания, которое в принципе не должно допускаться. К не менее опасным неравномерным деформациям здания приводит неполный учет свойств пучинистых грунтов при проектировании, а также нарушение при эксплуатации предусмотренного температурно-влажностного режима оснований, сложенных такими грунтами. Технологические процессы на многих предприятиях химической, металлургической и других отраслей промышленности связаны с производством или потреблением различных химических растворов, которые, попадая в грунт, вызывают коренные изменения свойств основания. Так взаимодействие с грунтами химических растворов соляной, плавиковой и кремнефтористоводородной кислот приводит к образованию легкорастворимых и легковымываемых солей, что вызывает просадочные явления. Проливы же растворов щелочей и серной кислоты вызывают химическое набухание грунтов, при этом силы кристаллизации солей развивают давление, значительно превышающие нагрузку от здания. Внешние деформации оснований, взаимодействующих с агрессивными химическими растворами, проявляются в образовании характерных трещин в стенах, перекосе фундаментов оборудования, колонн, металлических и железобетонных конструкций. Реакция грунта оснований на динамические воздействия проявляется в снижении его прочности при вибрации, виброуплотнении, виброползучести, виброразжижении и др. Специфика отказов при динамических воздействиях проявляется прежде всего в том, что колебания фундаментов под машинами являются источниками волн, распространяющихся в грунте и вызывающих вибра-

311

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ции фундаментов и строительных конструкций зданий и сооружений. Разработчики проектов промышленных зданий руководствовались положениями действующих на момент проектирования СНиП. Однако с течением времени, после дополнительных исследований, в последующие издания СНиП вводятся новые главы, в которых требуется учет нагрузок, не учтенных в прежних норм. Бывают случаи, когда расчет существующих конструкций с учетом введенных дополнений показывает значительное снижение несущей способности и объясняет происходившие аварии. Проиллюстрируем сказанное наиболее характерными примерами, где недостаточный учет свойств грунта и изменение условий эксплуатации привели к предаварийным и аварийным ситуациям. Пример 1. «Влияние разрабатываемого рядом с объектом котлована на состояние самого объекта». При экспертизе промышленной безопасности кирпичной дымовой трубы высотой 60 м было отмечено разуплотнение грунта основания, переход мелкого песка в рыхлое состояние и присутствие воды на глубине 3,5–4,0 м. Измеренный в 2005 году крен трубы составил 266 мм и не превышал допустимого по ПБ 03-445-02 значения, равного 420 мм. Отмечена тенденция увеличения крена: по результатам замеров геодезических служб предприятия в 2003 году крен составил 65 мм, в 2004 году – 103 мм. Динамика развития крена указывала на возникновение неравномерных осадок грунта под фундаментной плитой. На расстоянии 20 м от трубы интенсивно разрабатывался котлован для размещения накопленных отходов (см. рис. 1). При вскрытии бетонной отмостки трубы в направлении котлована обнаружен провал грунта. Осмотр территории под забором показал оседание и вымывание грунта, наличие оползневых явлений с разрушением откоса уступа котлована. Для дальнейшей разработки котлована по уступу была проложена дорога, для устройства которой продолжалась разработка грунта и разрушение откоса. Фактически откос котлована не был сформирован и являлся естественным склоном, образовавшимся в результате выемки грунта и устройства уступа для проезда автомобильного транспорта. Результаты исследований грунта по1

казали, что откос сложен мелким песком. Отмечено значительное количество нитратов – 0,57%, которые в грунте должны отсутствовать. Насыпная плотность пробы грунта в естественном состоянии была значительно меньше показателей грунта естественного сложения, песок являлся рыхлым. Основными причинами потери устойчивости откосов и склонов явились: ■ устройство откоса недопустимой крутизны; ■ подрезка склона, находящегося в состоянии, близком к предельному, при устройстве уступа; ■ снижение сопротивления грунта сдвигу за счет повышения влажности при стоке «верховодки»; ■ появление динамических воздействий при движении большегрузных машин. Разработка котлована в непосредственной близости от фундамента дымовой трубы нарушило требования действовавших на то время ПБ 03-445-02 и СНиП 3.02.01-87. Отрывка котлована является естественным водопонижением, и в этом случае необходимо предусматривать меры по предотвращению разуплотнения грунтов, а также нарушения устойчивости откосов котлована и оснований, расположенных рядом сооружений (фундамент трубы) [7, п.2.3]. Перед началом производства земляных работ необходимо обеспечить отвод поверхностных вод, не нарушая при этом сохранность сооружения [7, п.2.14]. При необходимости разработки выемок (ступени) в непосредственной близости и ниже подошвы фундамента существующего сооружения проектом должны быть предусмотрены технические решения по обеспечению его сохранности [7, п.3.19]. Устойчивость откоса (склона) считается обеспеченной, если выполняется условие: Kst>K где Kst – нормативный коэффициент устойчивости , задаваемый в проекте; его значение находится в пределах 1,1–1,3 С учетом нормативного коэффициента устойчивости угол откоса должен быть принят не более 23°, а учитывая результаты динамического зондирования угол откоса не должен превышать 21–22°. Крутизна откоса уступа по факту достигала 45°. Таким образом, нарушение устойчивости откоса произошло из-за его излишней крутизны, подрезки откоса при устройстве дороги для проезда автотранспорта, из-за уменьшения

прочности характеристик грунта откоса вследствие увлажнения и динамических воздействий. Для увеличения общей устойчивости откоса со стороны дымовой трубы было рекомендовано провести следующие мероприятия: ■ уположение откоса до угла 21–22°; ■ пригрузку нижней части откоса; ■ закрепление поверхности откоса одерновкой, мощением камнем, укладкой бетонных или железобетонных плит; ■ отвод поверхностных вод с помощью дренажа Проезд транспорта по уступу склона со стороны дымовой трубы и разработка котлована в этом направлении были запрещены. Администрация завода пошла по другому пути: засыпала котлован и посадила сад. Увеличение крена трубы прекратилось. Пример 2 «Неучет сил отрицательного трения при проектировании свайного основания». Очень интересная инженерная ситуация создалась на объекте, где не были учтены свойства основания, которые в более поздние годы вошли в соответствующие СНиП. При экспертизе промышленной безопасности двухэтажного здания холодильника в Морском рыбном порту было выяснено следующее. Двухэтажное здание холодильника с размерами в плане 230x50 м было построено в 1962 году. Конструктивная схема здания – полный несущий ж.б. каркас, стены – кирпичные самонесущие. Основание свайное с армированными в верхней части бетонными ростверками стаканного типа для установки железобетонных колонн. В соответствии с проектом сваи – железобетонные забивные, сечением 40х40 см длиной 15 м. По сохранившейся архивной документации удалось восстановить картину происходивших аварийных ситуаций. После ввода в эксплуатацию в здании возникли деформации конструкций: осадки колонн и связанных с ними конструкций перекрытий и покрытий составили от 12 до 23 см. При осадке колонн произошла деформация опорных подушек балок перекрытия и покрытия, опирающихся на колонны. На опоре балок покрытия появились трещины, а плиты покрытия и перекрытия имели заметный наклон в сторону просевших колонн. Первоочередными мероприятиями предусматривалось временное раскрепление аварийных конструкций, раз-

здесь и далее в статье указаны нормативные документы, действовавшие на момент проведения обследования и экспертизы промышленной безопасности

312

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Схема кренов и расположения трубы

грузка второго этажа со снижением вес складируемых продуктов до 0,3 т/м2 ., ограничение нагрузки на пол первого этажа до 3 т/м2. После аварийной ситуации был установлен инструментальный геодезический контроль за осадками фундаментов колонн. Геодезические наблюдения, проводившиеся до 1974 года, показали продолжающиеся осадки фундаментов, которые носили неравномерный характер. Здание холодильника продолжало эксплуатироваться без ограничения временных нагрузок первого и второго этажей. В 1988 году была обнаружены очередная недопустимая осадка одной из колонн и наклон балок перекрытия в сторону просевшей колонны. Ростверки осевших колонн имели значительные трещины и были усилены. Лифтовые шахты стали отходить от основного корпуса и в последствии были разобраны. Геодезические наблюдения за осадками фундаментов колонн здания холодильника продолжались до1991 года, позже наблюдения не проводились. В 1999 году было обследовано состоя-

ние строительных конструкций здания холодильника.

1. Контрольно-инструментальные геодезические измерения осадок колонн показали: ■ осадки фундаментов здания продолжаются и носят незатухающий и неравномерный характер: осадки некоторых марок за 8 лет больше, чем за весь период измерений до 1991 года (27 лет); ■ стабилизация деформаций не происходит; ■ осадки колонн, на которых произошла авария, за 8 лет оказались больше, чем за предыдущие годы.

2. При проектировании свайного основания здания холодильников в 60-х годах не были учтены расчетные положения, которые были введены в последующие годы и отражены в СНиП 2.02.0385 «Свайные фундаменты».

3. Геолого-литологическое строение площадки здания холодильника представлено илами, торфами, заиленными песками, суглинками и песками. Вся толща неуплотненных илов и торфов находится в рыхлом, мягкопластичном и те-

Таблица 1 Нормативный документ

Значение крена

СП 13-101-99 п. 5.7

700мм – при высоте трубы 120–300 м

ПБ 03-445-02 п.2.1

360 мм – при высоте трубы 120 м

СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»

500 мм – при высоте трубы 120 м

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

кучепластичном состоянии. Торфоилы характеризуются как один условно однородный слой слабых грунтов, мощность которых колеблется от 11 до 17 м.

4. Нагрузка, действующая на сваю, передается грунтом через острие сваи и боковую поверхность. Распределение усилий между боковой поверхностью и концом сваи зависит от соотношения показателей сжимаемости грунта, находящегося в пределах глубины погружения свай, и грунта под ее концом. Торфоилы и слабые грунты характеризуются большой сжимаемостью, медленным развитием осадок во времени и возможностью возникновения нестабилизированного состояния, изменчивостью прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик и изменением их в процессе консолидации основания.

5. В соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 при наличии в пределах длины свай слоев сильнодеформирующихся грунтов, имеющих модуль деформации Е < 5 МПа, и уплотнение этих грунтов, независимо от загрузки сваи, на боковой поверхности могут возникать отрицательно направленные (негативные) силы трения. В рассматриваемом случае присутствовали все причины для возникновения отрицательно направленных сил трения. Расчеты показали, что фактическая несущая способность сваи, с учетом отрицательных сил трения по боко-

313

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы вой поверхности, оказалась значительно ниже (в 2 раза) принятой по проекту, определенной без учета этих сил, и это стало основной причиной происходивших аварий и продолжающихся неравномерных деформаций.

6. Кроме того, данные пробной бойки 1964 года показали, что глубина погружения нижних концов свай в мелкий плотный песок составила не более 1 м. В соответствии с положениями СНиП 2.02.0385 «Свайные фундаменты», если на слое грунта, принятого за основание залегает торф, заторфованные грунты или пылевато-глинистые грунты текучей консистенции, нижние концы свай должны быть заглублены в подстилающие плотные грунты не менее чем на 2 м. После проведенного обследования было рекомендовано не допускать складирования грузов в помещениях второго этажа, ограничить нагрузку на пол первого этажа до 2 тс/м2 ,продолжить геодезический контроль за развитием осадок, провести инструментальное обследование вибраций, возникающих при работе компрессоров и железнодорожного транспорта. Были разработаны также рекомендации по усилению деформированных конструкций. Приведенные примеры показывают, что специалисты, участвующие в обследованиях опасных производственных объектов, обязаны обладать широким комплексом знаний по строительным дисциплинам. Здания и сооружения представляют собой единую систему взаимосвязанных между собой элементов (грунты основания, фундаменты и верхние строительные конструкции), обследование которых требует знаний нормативных документов, расчетных положений (методов и инженерно-математического аппарата) и свойств конструкций. Литература 1. ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб».

2. ГОСТ 19912-81 «Грунты. Методы полевого испытания динамическим зондированием».

3. СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства».

4. СП 13-101-99 «Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб».

5. СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

6. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

7. СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

314

Исследования работы бетона строительных конструкций, эксплуатирующихся в условиях химических предприятий и агрессивной среды, на примере грануляционной башни производства нитроаммофоски Вячеслав СМИРНОВ, главный инженер ООО «Строй-Эксперт» (г. Санкт-Петербург) Надежда ГУРЬЕВА, технический директор ООО «Строй-Эксперт» (г. Санкт-Петербург)

На сегодняшний день в нормативной документации по обследованию строительных конструкций практически отсутствуют конкретные требования по исследованию химического состава бетона конструкций, эксплуатирующихся в условиях агрессивных сред. Отсутствуют требования по количественному содержанию тех или иных посторонних химических веществ. Тем не менее, большинство зданий и сооружений, расположенных на химических и нефтехимических производствах, построены из железобетонных конструкций и длительное время эксплуатируются в условиях агрессивных сред. С учетом наработанного опыта в обследовании требуется комплексный подход с использованием лабораторных исследований состава бетона, что позволит, с помощью известных алгоритмов разрушения материала, точно спрогнозировать остаточный ресурс сооружений, запланировать необходимые ремонтные мероприятия. Ключевые слова: степень агрессивности веществ по отношению к бетону, железобетону; грануляционная башня; пассивное состояние стали; солевая коррозия; нитраты аммония; кристаллические модификации молекул нитратов аммония; показатель рН; водопоглощение бетона; процессы массопереноса; долговечность железобетонных и бетонных конструкций; прогноз остаточного ресурса.

В

данной статье рассматривается необходимость проведения детального обследования состава бетона строительных конструкций с целью прогнозирования его долговечности и ремонтопригодности в существующих условиях эксплуатации. В железобетоне исполнена основная часть зданий и сооружений, возведенных на химических и нефтехимических предприятиях: очистные сооружения, технологические эстакады, сооружения башенного типа, здания каркасного типа (котельные, производственные цеха), отдельные сборные части конструкций (панели, плиты). Необходимо обратиться к истории вопроса развития нормативных требований по защите строительных конструкций от коррозии (разрушения). Основные труды по изучению рабо-

ты железобетонных и бетонных конструкциях в условиях агрессивных среды были опубликованы НИИЖБ в 7080-е годы прошлого века [6, 7] по мере возникновения проблем с разрушением бетона на химических предприятиях, построенных в конце 1960-х – начале 1970-х годов. В настоящее время положения основных инструкций по проектированию антикоррозийной защиты строительных конструкций, такие как СН 262-67 и СН 262-68, установлены в СНиП 2.03.11-85*, актуализированной редакции [3]. В 1983 году НИИЖБ разработал рекомендации по защите конструкций складов минеральных удобрений [8]. В них наиболее подробно рассмотрено влияние тех или иных химических веществ на бетонные и железобетонные конструкции (таблица 1).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1 Степень агрессивности по отношению к бетону

Вид удобрения

железобетону В климатической зоне по влажности

Сухой

Нормальной

Влажной

Сухой

Нормальной

Влажной

Сульфат аммония,-натрия, селитра аммиачная

Слабая

Средняя

Сильная

Средняя

Средняя

Сильная

Селитра натриевая, калиевая, кальциевая

‘’

Слабая

Средняя

Слабая

‘’

Средняя

Карбамид

‘’

‘’

‘’

‘’

Слабая

Сильная

Калий хлористый

‘’

Средняя

‘’

Средняя

Средняя

‘’

Сульфат калия, калие-магнезия, сильвинит, карналлит, калийная смешанная соль

Неагрессивная

Слабая

‘’

Слабая

‘’

‘’

Суперфорсфат гранулированный и аммонизированный

‘’

Неагрессивная

Слабая

Неагрессивная

Слабая

Средняя

Суперфосфат простой и двойной

Неагрессивная

‘’

‘’

Неагрессивная

Слабая

Аммофос гранулированный

‘’

‘’

‘’

‘’

Слабая

Средняя

Нитрофоска, нитроаммофоска

‘’

Слабая

Средняя

‘’

‘’

‘’

Таблица 2 Примерный состав для различных марок, %:

1:1:1

2:1:1

2:1:0

моно- и диаммонийфосфат NH4Н2PO4 x (NH4)2HPO4

23.2

13

16

CaHPO4 x Ca(H2PO4)2

4.5

6

6

аммиачная селитра NH4NO3

39

58

72

фосфаты кальция

калий хлористый KCl

27.5

18

-

кальций фтористый CaF2

5.3

5

6

вода H2O

0.5

0.5-1

0.5-1

В данной таблице приведены данные применительно к бетону водопроницаемости W4. Как видно из таблицы, основным фактором, влияющим на степень воздействия минеральных удобрений на бетон и железобетон, является влажность климатического района строительства, что подтверждается результатами натурного обследования в разных регионах нашей страны (Новгородская область, Кировская область, Пермский край, Воронежская область, Смоленская область). В настоящее время о необходимости исследования химического состава бетона можно найти упоминания в нормативной документации [4, п.8.3.6] и [5, п.п. 5.14.10-5.14.11], но в СП [4] не указывается на обязательность этих исследований, а в РД [5] не указывается, какие выводы можно сделать при обнаружении в бетоне конструкций свободного или связанного аммиака в виде ионов аммония. Рассмотрим необходимость изучения химического состава бетона на примере одного из сооружений химического предприятия, такого как грануляционная башня производства нитроаммо-

фоски. Общий вид башни представлен на рисунке 1. Грануляционная башня производства нитроаммофоски относится к инженерным сооружениям башенного типа и предназначена для получения гранулированного продукта из плава, разбрызгиваемого на отметке 60.60 м. Грануляционная башня представлена замкнутой осесимметричной круговой цилиндрической оболочкой с перекрытиями. Внутренний диаметр оболочки – 28.0 м, высота 117.7 м. Оболочка гранбашни выполнена из монолитного железобетона, толщина стенки до отметки 12.00 м – 650 мм, выше отметки 13.00 м – 350 мм. В таблице 2 приведен примерный состав продукта, выпускаемого на грануляционной башне. В основных производственных помещениях на бетон конструкций воздействуют пары оборотной воды, аммиак, пыль нитроаммофоски и вещества, содержащиеся в атмосфере промышленного предприятия. В уровне рабочего объема ствола, где происходит грануляция производимого продукта, воздействие веществ на внутреннюю поверхность бетона может хаТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рис. 1. Грануляционная башня производства нитроаммофоски

315

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Таблица 3 Вид уборки пола

средняя

умеренная

мокрая

рактеризоваться по данным, приведенным в таблице 3. Кроме того, часть ствола башни оказывается в зоне окутывания газов, отводимых вытяжной трубой производства нитроаммофоски, расположенной рядом (состав отводимых газов аммиак не более 160 мг/м3; фториды не более 5 мг/м3; – диоксид азота 294 мг/м3) и газов отводимых вытяжками из грануляционной башни. В результате на наружную поверхность ствола башни будут попадать различные вещества, количественное содержание которых приведено в таблице 4.1 и таблице 4.2. Из данных таблицы 4.1 следует, что на бетонную поверхность стенок гранбашни воздействует раствор, в составе которого могут содержаться следующие ионы: NO3–, NH4+, Н+, Сl–, К–. При этом значение показателя рН находится в интервале 2–6. При проектировании грануляционной башни степень воздействия газовоздушной среды на строительные конструкции определялась в соответствии с условиями эксплуатации следующим образом: ■ для конструкций, эксплуатируемых на открытом воздухе при наличии выбрасываемых газов и влажности 61–75% – среднеагрессивная; для металлических конструкций, слабоагрессивная – для железобетонных конструкций и неагрессивная – для бетона, асбоцементных листов, древесины; ■ для конструкций, эксплуатируемых внутри гранбашни между отметками 0.00–60.00 м, при воздействии плава NPK и влажности 61–75% – сильноагрессивная по отношению к железобетонным и стальным конструкциям; ■ для конструкций, эксплуатируемых внутри гранбашни между отметками 60.60–116.40 м при воздействии окислов азота NO2 5-10 мг/м3 и влажности 61–75% – среднеагрессивная по отношению к железобетонным и стальным конструкциям; ■ для конструкций внутри пристройки гранбашни при воздействии пыли NPK

316

Относительная влажность, %

Механическое воздействие на полы

до 80 °C

Температура, °С

Интенсивность воздействия агрессивной среды на полы

до 85 %

Концентрация, мг/л, г/л, %

Температура, °С

Раствор нитроаммофоски

Наименование или химический состав

Концентрация, мг/л, г/л, %

Характеристика газовоздушных сред

Наименование или химический состав

Характеристика жидких сред

окиси азота, фтор, NH3, пыль NPK

0,6 0,5 0,4–0,5 1–5

-8 – +26 °С

42–88

Рис. 2. Вид разрушения наружной поверхности стенки ствола грануляционной башни производства нитроаммофоски

Таблица 4.1. Образующийся конденсат, попадающий на ствол гранбашни Вещество

Количество

Азот нитратный

До 1 500 мг/л

Азот аммонийный

До 1 000 мг/л

Калий хлористый

Возможно попадание

Таблица 4.2. Газовый выброс из вентиляторов Вещество

Количество

Аммиак

До 20 мг/ м3

Пыль азофоски

До 20 мг/м3

до 30 мг/м3 и влажности 61–75% – сильноагрессивная по отношению к стальным конструкциям и среднеагрессивная – к железобетонным конструкциям При проектировании исключалась возможность образования конденсата внутри ствола башни, так как вентиляция гранбашни организовывалась таким образом, чтобы внутренние поверхности стен омывались сухим воздухом и тепловыми конвективными потоками от тех-

нологических воздуховодов. Учитывая устройство вентиляции в соответствии с положениями СНиП II-А.7-71 (современный СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование»), железобетонный ствол гранбашни в рабочей зоне (между отметками 63.60–116.40 м) выполнен без утепления. Для сооружения грануляционной башни выполнялась защита ствола от воздействия минеральных веществ: с вну-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 4. Содержание веществ по толщине стенки ствола грануляционной башни производства нитроаммофоски (пример из обследования в 2009 г.)

тренней стороны ствола с отм. 0.00 до отм. 64.80 м по проекту предусматривалось эпоксидно-фурфуроловое покрытие, которое было заменено на эпоксиднокаменноугольное, с наружной стороны ствол первоначально покрывался 2 слоями лака ХСЛ, 4 слоями эмали ХСЭ и 3 слоями эмали в смеси с лаком ХСЛ (1:1). Для монолитных, сборных железобетонных и бетонных подземных и надземных конструкций принят бетон повышенной плотности: прочность, соответствующая марке М300 (класс В25); морозостойкость не ниже Мрз300 (F300); марка по водонепроницаемости В-6 (W6); водопоглощение в % по массе 4.7–4.3; водоцементное отношение (В/Ц) не более 0,55. За грануляционными башнями производства нитроаммофоски ведется систематическое наблюдение с 2001 года по настоящее время. В процессе обследования выполняется: определение прочностных характеристик и состояния бетона ствола башни; освидетельствование состояние бетона путем отбора проб на всю толщину конструкций в местах, выбранных по результатам неразрушающего метода контроля; проведение испытаний отобранных образцов для оценки влияния химически агрес-

Рис. 3. Вид образца бетона, отобранного из стенки ствола грануляционной башни производства нитроаммофоски

сивной среды на бетонные конструкции ствола гранбашни, оценка прочностных характеристик бетона по толщине ствола башни. По результатам наблюдений происходит нарастание разрушений бетона в количественном выражении как по площади поврежденных конструкций, так и по глубине (рисунок 3). В процессе исследования химического состава отобранных образцов бетона из оболочки ствола грануляционной башни (основной несущей конструкции) выполняются исследования следующих показателей: ■ Массовая доля ионов NH4+ – по методике измерений массовой концентрации ионов аммония фотометрическим методом Несслера ПНДФ 14.1.1-95.

■ Определение рН – по методике ГОСТ 19609.19-89 « Метод определения концентрации водородных ионов (рН) водной суспензии».

■ Массовая доля ионов NO3– – по методике измерений массовой концентрации нитрат-ионов фотометрическим методом с салициловой кислотой ПНДФ 14.1; 2,4-95.

■ Массовая доля Cl– ионов и SO42–. по ГОСТ 5382-91. «Цементы и материалы цементного производства». Методы химического анализа.

■ Водопоглощение по ГОСТ 12730.3. На рисунке 4 приведены результаты исследования количественного содержания ионов в бетоне с распределением по толщине стенки ствола грануляционной башни (на примере одного обТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

разца), на рисунке 5 – содержание свободных ионов водорода (водородный показатель рН), на рисунке 3 – вид отобранного образца (керна). Для анализа содержания того или иного вещества на материал конструкции необходимо разобрать механизм коррозии бетона и железобетона. Развитие коррозионных сред вызывает в бетоне физико-механические и физикохимические коррозионные процессы, что приводит к изменению свойств бетона, перераспределению внутренних усилий в сечениях нагруженных элементов и изменению условий по сохранению арматурной стали. Как правило, для ж.б. конструкций, эксплуатирующихся в условиях химических предприятий, невозможно выделить отдельный вид коррозии: присутствуют, как правило, сразу несколько. Скорость протекания коррозионного процесса зависит от бетона и его плотности, а также от присутствия агрессивных веществ у поверхности арматуры в результате развития трещин в бетоне. Ширина раскрытия трещин влияет на коррозию и сохранность арматуры как в слабо-, так и сильноагрессивных средах. В плотном, неповрежденном бетоне обычно арматура находится в сохранности на протяжении длительного срока эксплуатации конструкции при любых условиях влажности окружающей среды, так как в результате наличия щелочной влаги (рН примерно равно 12.5) у поверхности металла сохраняется пассивное состояние стали.

317

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 5. Показатель рН по толщине стенки ствола грануляционной башни производства нитроаммофоски (пример из обследования в 2009 г.)

Коррозия арматуры в бетоне возникает в результате нарушения ее пассивности, которое может быть вызвано: ■ уменьшением щелочности окружающего арматуру электролита до рН, равного или меньше 12 при карбонизации и коррозии бетона; ■ активирующим действием хлоридов и сульфат-ионов, которые проникают к поверхности арматуры через дефекты структуры и трещины бетона. Нарушение пассивности, зависящее от влажностного состояния бетона, его плотности, а также от присутствия у поверхности арматуры агрессивных веществ, ускоряет протекание коррозионного процесса. Если бетон полностью насыщен водой, то поступление кислорода к поверхности арматуры практически прекращается, обеспечивая арматуре железобетонных конструкций, находящихся под водой, длительную сохранность. При постоянно низкой относительной влажности воздуха (до 60–70%) коррозия арматуры также не возникает. Недостаточная плотность бетона и трещины облегчают поступление влаги, воздуха и агрессивных веществ из окружающей среды к поверхности стали, нарушая ее пассивное состояние на отдельных участках. В местах образова-

ния трещин усилие, воспринимаемое бетоном, передается на арматуру; удлинение ее в этих местах возрастает, вызывая нарушение сцепления между арматурой и бетоном на некоторой длине. В связи с этим процесс коррозии арматуры начинается не только в трещинах, но и под бетоном на участке потери сцепления и образования микрощели. Развитие коррозии вглубь, а также распространение ее по длине стержней в сторону от трещины, глубокое местное поражение может значительно уменьшить сечение арматуры и быть причиной аварии. Распространение коррозии вдоль стрежней может способствовать раскалыванию защитного слоя бетона расширяющимися в объеме продуктами коррозии и полному нарушению сцепления между бетоном и арматурой. Коррозионные трещины образуются в защитном слое вследствие больших растягивающих напряжений в бетоне, развивающихся из-за накопления ржавчины на поверхности арматурного стержня, если условия для среды благоприятствуют коррозии. Нормативным состоянием стали в щелочной среде бетона является пассивность. Условия, при которых нарушается пассивное состояние поверхности ар-

По результатам наблюдений происходит нарастание разрушений бетона в количественном выражении как по площади поврежденных конструкций, так и по глубине 318

матуры в бетоне и становится возможной ее коррозия: ■ при введении в бетон коррозийноактивных добавок, главным образом хлоридов, или их диффузия из внешней среды; ■ уменьшение щелочности влаги в бетоне ниже критической путем выщелачивания или нейтрализации кислыми газами Са(ОН)2; ■ механическое или коррозионное разрушение защитного слоя бетона; ■ образование трещин в бетоне. Постоянно или временно раскрытые на различную ширину трещины способствуют быстрому проникновению агрессивных агентов вглубь бетона и к арматуре. Повышенное содержание органических соединений активного хлора, гипохлоридионов приводит к коррозии и разрушению строительных материалов и конструкций, находящихся в контакте с растворами. Повышенное содержание ионов-восстановителей – сульфит-ионов способствует связыванию кислорода, растворенного в воде и образованию сульфатионов, в свою очередь также агрессивно действующих на окружающую среду. Значительное солесодержание является дополнительным фактором в создании условий солевой коррозии. Присутствие анионов кислого характера (хлорид-ионов, сульфат-ионов, карбонатгидрокарбонат-ионов) вызывает деструкцию и коррозию строительных материалов и конструкций. Сульфат-ионы и

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 5. Свойства IV и V кристаллических модификаций NН4NО3 Параметры решетки, нм

Модификация

Кристаллическая решетка

Область существования °С

а

в

с

IV

Ромбическая

От 32,2 до -16,9

0,494

0,544

0,575

V

Тетрагональная

Ниже -16,9

0,572

-

1,600

Таблица 6 Наименование ионов

Среднее содержание ионов (массовая доля в водной вытяжке, %) 2002 г.

2007 г.

2012 г.

«чистый» бетон

NH4

0,05

0,15–0,24

0,75-1,71

0,03

NO3–

0,6–1,50

1,20–1,79

1,5-2,7

нет

+

хлорид-ионы вызывают сульфатную коррозию, а их количественная оценка определяет агрессивность среды. Сульфат и хлорид-ионы при повышенной влажности создают условия для химической солевой формы коррозии. Сульфаты вступают в реакции с составляющими строительных материалов: гидрооксидом и гидроалюминатом кальция вызывая деформацию и вспучивание. Присутствие сульфатов усиливает и углекислотную коррозию. Сульфат-ионы оказывают каталитическое влияние на углекислотную коррозию. Особое внимание должны вызывать содержание в бетоне ионов аммония и нитрат ионов (рис. 4), которые характеризуют наличие в бетоне растворов нитратов аммония NН4NО3, и косвенно свидетельствующие о процессе коррозии показатели рН (рис. 5) и водопоглощения бетона. Уменьшение прочностных характеристик зависит от степени воздействия на бетон растворов NН4NО3. Нитрат аммония достаточно гигроскопичное соединение. Его растворимость в 100 г H2O при 25 °С растворяется 212 г. Известно V кристаллических модификаций NН4NО3. Особенно следует выделить полиморфный переход IVV модификациями. В результате такого перехода, объем элементарной ячейки кристаллической решетки увеличивается (по оси с, более чем в 3 раза, табл. 5), причем этот переход возможен при определенных условиях окружающей среды. Увеличение объема кристаллической решетки при указанном полиморфном переходе свидетельствуют о значительном разрушающем воздействии растворов аммиачной селитры. Влияние остальных веществ (сульфатионы, хлор-ионы) на процесс коррозии оказывается не столь значительным, их содержание в бетоне скорее вызвано добавками, вводимыми в бетон на стадии строительства грануляционной башни.

Понижение значения рН к краям стены свидетельствует о том, что проникающая с внешней поверхности жидкая среда, имеет кислую реакцию и, по мере проникновения, нейтрализует щелочные соли, содержащиеся в основном связующем. Учитывая нарастание показателя водопоглощения, можно говорить о факте влияния проникающих извне веществ на структуру и прочностные показатели бетона и наличии в порах растворимых солей, обладающих гигроскопичными свойствами и способными при кристаллизации приводить к разрушению цементного камня. Дополнительным фактором разрушения стенки ствола является разность температур на внутренней и наружной поверхности. Отрицательное влияние разности температур между окружающей средой и средой внутри гранбашни будет сказываться в основном на внутреннюю поверхность ствола гранбашни. Из законов термодинамики следует, что в случае наличия градиента температур происходит тепло- и массообмен. Направление, в котором происходит перенос массы, определяется значением кинетической энергии частиц, то есть от более теплой, зоны, для которой характерна большая кинетическая энергия частиц, к менее теплой. Для рассматриваемой конструкции наибольшая разность температур будет наблюдаться в зимний период. При этом внутренняя среда гранбашни будет иметь температуру большую, чем температура окружающей среды. При таких условиях массообмен будет направлен изнутри гранбашни наружу, а следовательно, конденсат, попадающий на внешнюю поверхность стенок гранбашни, будет проникать в них медленнее, чем в летний период, для которого разность температур будет не значительна. Таким образом, основным фактором, определяющим направление процесса проникновения, будет являться разТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ность температур между температурой окружающего воздуха и температурой внешней поверхности стенок гранбашни. Дополнительно следует указать отрицательное влияние повышенной температуры воздуха в летний период. При увеличении температуры скорость процессов коррозии значительно возрастает, так как увеличится скорость соответствующих химических реакций. Также при повышенной температуре увеличивается растворимость солей и способность воды и водных растворов. На основе сравнения количественного содержания ионов аммония и нитрат ионов получена следующая картина нарастания количества веществ (табл. 6). Процесс увеличения массового содержания ионов аммония сопровождается прогрессирующими разрушениями наружной поверхности бетона стенки ствола. На основании изучения химического состава бетона и результатов визуальноинструментального обследования железобетонных конструкций представляется возможным смоделировать коррозионные процессы математически и перейти затем к прогнозу остаточного ресурса грануляционной башни, а также подобрать необходимые методики и составы ремонта бетона и арматуры. Литература 1. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

2. ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля».

3. СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии».

4. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».

5. РД 03-410-01 «Инструкция по проведению комплексного технического освидетельствования изотермических резервуаров сжиженных газов».

6. ВСН 01-82 «Инструкция по защите от коррозии строительных конструкций производств азотной кислоты, аммиачной селитры , капролактам и карбамида». НИИЖБ Госстроя СССР 1972 г.

7. «Рекомендации по натурным обследованиям железобетонных конструкций». НИИЖБ Госстроя СССР. 1972 г.

8. «Рекомендации по проектированию защиты от коррозии строительных конструкций складов минеральных удобрений» НИИЖБ Госстроя СССР. М. Стройиздат, 1983 г.

319

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О некоторых вопросах сейсмобезопасности ведения взрывных работ с точки зрения долговечности производственных зданий УДК: 69.002.5 Максим ОРЛОВ, начальник отдела, эксперт по обследованию зданий и сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Равиль САЛЬМАНОВ, эксперт по промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск)

В статье рассматриваются вопросы, связанные с воздействием на здания взрывов, производимых в карьерах по добыче железной руды. Ключевые слова: сейсмобезопасность, долговечность зданий и сооружений, колебания грунта.

О

ОО «ИКЦ ТБ и Э» за последние 10–12 лет выполнило ЭПБ около 25 зданий и сооружений в ОАО «Коршуновский ГОК» (г. ЖелезногорскИлимский, Иркутская область). Обследуемые объекты находятся на расстоянии до двух километров от проведения массовых взрывов на Коршуновском месторождении железных руд. В связи с этим в ходе проведения технического обследования зданий и сооружений в составе экспертизы промышленной безопасности необходимо учитывать влияние сейсмических и ударновоздушных волн (УВВ) на техническое состояние строительных конструкций. Коршуновское месторождение железных руд разрабатывается открытым способом. Глубина рудной залежи достигает 700 м. В годы интенсивной добычи массовые взрывы проводятся один-два раза в неделю общей массой заряда до 200 тонн взрывчатых веществ (далее – ВВ). Масса ВВ в ступени замедления – до 5,2 т, масса ВВ в одной скважине – от 40 до 900 кг, интервалы замедлений – 20, 35, 50 мс, глубина скважин – 30 м. Известно, что интенсивность сейсмического воздействия характеризуется скоростью колебания частиц при прохождении сейсмовзрывных волн. За пределами ближней зоны дробления и трещинообразования скорость колеба-

320

ний грунта (V) зависит от массы заглубленного заряда и расстояния до места взрыва: , где: Q – масса мгновенно взрываемых зарядов, кг; r – расстояние до места взрыва, м; К – коэффициент, зависящий от грун-

товых условий в основании сооружений (К=200-600). Значения допустимой скорости колебаний грунта приводятся в таблице I.2 «Методики обеспечения сейсмобезопасной технологии ведения взрывных работ», разработанной в Институте горного дела г. Свердловска (ныне – Екатеринбурга) [1]. Для зданий значение предельно допустимой скорости колебаний грунта ограничивается значениями от 1,5 до 3,0 см/с, причем в указанном документе отсутствует какое-либо деление зданий по этажности, что противоречит требованиям СП 14.13330.201 (СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» [2]). Кроме того, в «Методике...» [1] для зданий, имеющих деформации, значения V повышаются до 3 см/с, без какой-либо классификации дефектов, хотя существуют дефекты (деформации), при ко-

Коршуновское железнорудное месторождение

Коршуновское месторождение железных руд разрабатывается открытым способом. Глубина рудной залежи достигает 700 м

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

торых, наоборот, необходимо снизить значения V, например крен. В г. Железногорск-Илимский исследование параметров сейсмических колебаний грунта проводилось Институтом горного дела (г. Екатеринбург) в 1993 году [3]. Исследование параметров сейсмических колебаний грунта проводилось при 33 массовых взрывах на 18 объектах города. Результаты исследований можно свести к следующим выводам. Частоты колебаний грунта по горизонтальным составляющим в свободной фазе составили 4–8 ГЦ и близки к частоте собственных колебаний зданий. Скорость колебаний грунта в обводненных грунтах превышала скорость колебаний в необводненных грунтах в 2–3 раза. Наиболее неблагоприятным, с точки зрения интенсивности УВВ, является интервал замедления между группами зарядов – 18–20 мс, при инициировании взрывов в сторону объекта, так как происходит наложение импульсов от всех групп зарядов, и параметры УВВ определяются общей массой ВВ взрыва. Допустимое избыточное давление на фронте УВВ составляет Р = 100 Па. Плавно направленные вверх склоны могут вызвать усиление УВВ. «Совместное действие сейсмических и ударных воздушных волн от одного взрыва на здания города исключается ввиду значительной удаленности их от карьера. Не исключается, однако, совместное действие сейсмических волн одного взрыва и УВВ другого или комбинации нескольких взрывов, что может привести к значительному усилению колебаний зданий» – с. 42 [3]. ООО «ИКЦ ТБ и Э» установлено также, что сейсмическому воздействию подвергаются не только близлежащие здания Коршуновского ГОКа (колебания колонн, образование дефектов в стеновом ограждении, выпадение стекол оконных ограждений и др.), но и жилые здания 125-й серии, имеющие крен (например, девятиэтажный дом на ул. Радищева,12). Здания с кренами наиболее чувствительны к сейсмическому воздействию массовых взрывов: наблюдаются колебания мебели в квартирах, крен продолжает увеличиваться при прекращении осадок здания, см. [4]. Выводы: Как следует из вышеизложенного, влияние сейсмических и ударно-воздушных волн при ведении массовых взрывов оказывает существенное влияние на состояние строительных конструкций

Коршуновский ГОК. Взрыв

ООО «ИКЦ ТБ и Э» установлено также, что сейсмическому воздействию подвергаются не только близлежащие здания Коршуновского ГОКа (колебания колонн, образование дефектов в стеновом ограждении, выпадение стекол оконных ограждений и др.), но и жилые здания 125-й серии, имеющие крен (например, девятиэтажный дом на ул. Радищева,12) зданий и сооружений. Между тем нормативная база для учета подобных воздействий, по состоянию на 15 февраля 1999 года, отсутствует. Действующий СП 14.13330.201 (СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» [2]) не рассматривает районы с сейсмичностью менее 7 баллов, но с интенсивностью воздействий 1 раз в 1–3 недели. «Методика обеспечения сейсмобезопасности технологии ведения взрывных работ» [1] не согласована с разработчиками СНиП [2], не включена в перечень действующих в области строительства нормативных документов. В связи с этим необходимо: 1) разработать программу для детального изучения данной тематики на федеральном уровне, дополнить СНиП [2] соответствующим разделом, включить районы, непосредственно примыкающие к местам массовых взрывов, в карту сейсмического районирования; 2) при расчете остаточного ресурса зданий и сооружений учитывать влияТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ние сейсмического воздействия на техническое состояние строительных конструкций. Литература 1. Методика обеспечения сейсмобезопасности технологии ведения взрывных работ / ИГД МЧС СССР. Унипромедь ММ СССР, 1984. 12 с. – Свердловск, 1984 г.

2. СП 14.13330.201 (СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах»).

3. Исследование и разработка рекомендаций по безопасному воздействию сейсмических и ударных воздушных волн взрыванию на карьере Коршуновского ГОКа / Отчет ИГД МЧС России. – Екатеринбург, 1993 г.

4. Орлов М.Т. О некоторых вопросах сейсмобезопасности ведения взрывных работ с точки зрения долговечности жилых зданий. / Труды межрегиональной научно-практической конференции «Строительный комплекс Востока Сибири. Проблемы, перспективы, кадры». – Улан-Удэ, 1999 г.

321

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемные вопросы проведения экспертизы ПБ зданий в помещениях категорий «А» и «Б» по взрывопожарной и пожарной опасности УДК: 69.002.5 Максим ОРЛОВ, начальник отдела, эксперт по обследованию зданий и сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Равиль САЛЬМАНОВ, эксперт по промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск)

В статье рассматриваются вопросы, связанные с проведением ЭПБ зданий и сооружений, в состав которых входят помещения категорий «А» и «Б» по взрывопожарной и пожарной опасности. Ключевые слова: взрывопожарная и пожарная опасность, легкосбрасываемые кровли, снеговая нагрузка, пластиковые окна.

О

пасные производственные объекты практически всех отраслей промышленности содержат в своем составе помещения категорий «А» и «Б» по взрывопожарной и пожарной опасности. К этим зданиям предъявляются специальные требования, изложенные в СП 56.13330.2011 (СНиП 3103-2011 «Производственные здания») [1] и в других нормативных документах. Но, как показывает практика проведения экспертиз промышленной безопасности объектов с подобными помещениями, СП 53.13330.2011 содержит спорные моменты и не отвечает на ряд вопросов, стоящих перед экспертом. Рассмотрим одно из требований к покрытиям так называемой легкосбрасываемой кровли – пункт 5.10 [1]. Цитируем: «Расчетная нагрузка от массы легкосбрасываемых конструкций покрытия должна составлять не более 0,7 кПа». При этом в СП [1] отсутствуют требования по очистке кровель от снега. Территория Российской Федерации такова, что, согласно [2], расчетная снеговая нагрузка варьируется от 80 до 560(!) кгс/м2. Понятно, что при значении снеговой нагрузки более 80 кгс/м2 легкосбрасываемая кровля не будет выполнять свою основную функцию – снижать энергию взрыва ра-

322

ди сохранения каркаса здания и ограждающих конструкций. СП 53.13330.2011 не содержит запрета кровель со снеговыми мешками (в местах перепада высот), которые приводят к еще большим значениям снеговых нагрузок, что можно отнести к недостаткам данного документа. Имеются и другие недочеты данного СП, такие как: ■ документ не отвечает на вопрос, как считать площадь остекления, – с учетом переплетов или без учета; ■ нет сведений о том, что при подсчете объема помещения необходимо вычитать объемы оборудования. Строительное законодательство в течение уже двух десятков лет никак не регламентирует применение пластиковых окон в качестве легкосбрасываемых конструкций. Проектные организации вынуждены на свой страх и риск издавать свои внутренние документы о признании, например, однокамерных пластиковых окон легкосбрасываемой конструк-

цией. Не в лучшем положении находится и эксперт – при замене ветхого остекления на новенькие пластиковые окна обосновать адекватность замены с точки зрения работы этих окон в качестве легкосбрасываемой конструкции объективно, опираясь на нормативные документы, не представляется возможным. По состоянию на 1 октября 2015 года отсутствует нормативный документ, который бы четко и недвусмысленно отвечал на вопрос – должна ли экспертная организация, проводящая техническое обследование зданий и сооружений в составе экспертизы промышленной безопасности и имеющая лицензию Ростехнадзора, быть членом СРО по линии Госстроя? Выводы: 1. Действующий СНиП 31-03-2011 «Производственные здания» (СП 56.13330.2011) не учитывает снеговую нагрузку, действующую на легкосбрасываемые конструкции.

2. Строительное законодательство никак не регламентирует применение пластиковых окон в качестве легкосбрасываемых конструкций, что приводит к снижению объективности проведения ЭПБ.

3. Необходима глубокая переработка разделов СП 56.13330.2011, посвященных расчету и устройству легкосбрасываемых конструкций. Литература 1. СП 53.13330.2011 (СНиП 31-03-2001 «Производственные нагрузки»).

2. СП 20.13330.2011 (СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).

Строительное законодательство в течение уже двух десятков лет никак не регламентирует применение пластиковых окон в качестве легкосбрасываемых конструкций

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Основы эффективной эксплуатации автомобильных подъемников УДК: 621.876.1 Николай БРАТУХИН, начальник отдела по экспертному обследованию подъемных сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Дмитрий КАНДЕЛАКИ, начальник Усть-Илимского отдела службы ПБ ЦЛАТИ по СФО филиала «ЦЛАТИ» по Восточно-Сибирскому региону» ФБУ «ЦЛАТИ по СФО» (г. Иркутск) Александр ЭЙСМОНТ, эксперт в области промышленной безопасности подъемных сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск)

В публикации рассмотрен вопрос о роли автомобильных подъемников и вышек в производственных процессах народного хозяйства и эффективности их использования. Ключевые слова: подъемник, эффективность, надежность.

А

втомобильные подъемники и вышки являются одним из ведущих звеньев системы строительно-монтажных машин, обеспечивающих механизацию строительства и производства работ. Подъемники, обладающие мобильностью, универсальностью применения, способные доставить рабочих с инструментом в рабочую зону за короткое время, отвечают этим требованиям. Эффективность эксплуатации автомобильных подъемников и вышек зависит от умелого и экономического использования их. Поэтому предъявляются все больше требования к машинистам и обслуживанию подъемников, надежности машин. Надежность машины – это свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Подъемник наде­ жен, если его сборочные единицы работают безотказно в течение длительного времени, а расходы на него не выходят за пределы установленных норм. Надежность машины не остается постоянной за весь срок ее эксплуатации. По мере изнашивания деталей и сборочных

единиц надежность снижается в связи с увеличением вероятности появления неисправностей. Поэтому надежность машины обеспечивается квалифицированным обслуживанием, своевременным диагностированием, обнаружением и устранением неисправностей. Диагностирование – часть операций технического обслуживания и ремонта машин, цель которых выявить признаки неисправного состояния без разборки и снятия сборочных единиц. Последовательность диагностирования устанавливают из значимости влияния параметров на работоспособность машины. В первую очередь, подлежат

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

проверке приборы и устройства безопасности, гидрооборудование и электрооборудование, затем силовые установки, ходовые устройства и тормоза рабочих механизмов. Техническое обслуживание – комплекс диагностических и профилактиковосстановительных работ для поддержания работоспособности машин во время их эксплуатации. Система планово-предупредительного технического обслуживания и ремонта – это комплекс мероприятий по организации и проведению работ на поддержание работоспособности машины в течение всего срока службы. Все перечисленное имеет одну цель – эффективное использование автомобильных подъемников и вышек в производственных процессах народного хозяйства. Литература 1. Гудков Ю.И. Автомобильные подъемники и вышки: 2-е издание, переработанное и дополненное. – Москва: Высшая школа, 1992 г.

2. ОАО «Абаканский экспериментальномеханический завод». Подъемник автомобильный гидравлический ВС-22МС 48090000010. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ВС 22.00.00.000.00ТО, 2000 г.

323

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оформление заключения экспертизы ПБ Проблемы оформления заключения ЭПБ документации на техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию ОПО Мария ЛОГИНОВА, директор, эксперт ООО «ЭКФ «ДиаЛог» (г. Омск) Алексей КРАПИВА, заместитель директора, эксперт ООО «ЭКФ «ДиаЛог» (г. Омск) Михаил СТРАТОНОВ, эксперт ООО «ЭКФ «ДиаЛог» (г. Омск) Виталий КРЮКОВ, эксперт ООО «ЭКФ «ДиаЛог» (г. Омск)

О противоречиях требований к оформлению заключений экспертизы в ФНП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, правила проведения экспертизы, оформление заключений.

С

огласно статье 13, п.1 116-ФЗ экспертизе промышленной безопасности подлежат: ■ документация на консервацию, ликвидацию ОПО; ■ документация на техническое перевооружение опасного производственного объекта в случае, если указанная документация не входит в состав проектной документации; ■ технические устройства на опасных производственных объектах; ■ здания и сооружения на ОПО, предназначенные для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий; ■ декларация промышленной безопасности, разрабатываемая в составе документации на техническое перевооружение (в случае, если указанная документация не входит в состав проектной документации), консервацию, ликвидацию опасного производственного объекта, или вновь разрабатываемая декларация промышленной безопасности; ■ обоснование безопасности опасного производственного объекта, а также изменения, вносимые в обоснование опасного производственного объекта. Экспертиза промышленной безопасности проводится в порядке, установленном Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности [2]. Результатом проведения экспертизы

324

промышленной безопасности является заключение. Согласно разделу IV, п.26 [2] заключение экспертизы содержит: 1) титульный лист с указанием наименования заключения экспертизы; 2) вводную часть, включающую: ■ положения нормативных правовых актов в области промышленной безопасности (пункт, подпункт, часть, статья), устанавливающих требования к объекту экспертизы и на соответствие которым проводится оценка соответствия объекта экспертизы; ■ сведения об экспертной организации (наименование организации, организационно-правовая форма организации, контакты, дата выдачи и номер лицензии на деятельность по проведению экспертизы промышленной безопасности); ■ сведения об экспертах, принимавших участие в проведении экспертизы (Ф.И.О., регистрационный номер квалификационного удостоверения эксперта); 3) перечень объектов экспертизы, на которые распространяется действие заключения экспертизы; 4) данные о заказчике (наименование организации, организационно-правовая форма организации, адрес местонахождения); 5) цель экспертизы; 6) сведения о рассмотренных в процессе экспертизы документов с указанием объема материалов, имеющих шифр, номер, марку или другую индикацию, необходимую для идентификации;

7) краткую характеристику и назначение объекта экспертизы; 8) результаты проведенной экспертизы со ссылками на положения нормативных правовых актов в области промышленной безопасности, на соответствие которым проводилась оценка соответствия объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности; 9) выводы заключения экспертизы; 10) приложения, предусмотренные пунктом 23 настоящих Правил. Нет прямых указаний по включению приложений в заключение при оформлении заключения на документацию, хотя это является нарушением п. 10 «Правил». Также не установлены действия руководителя, который обязан организовать проведение экспертизы промышленной безопасности в соответствии с требованиями [2] соблюдать порядок проведения экспертизы промышленной безопасности и требования к оформлению заключения. Кроме того, ни одним нормативным документом не предусматривается состав разделов документации на техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию ОПО, что позволяет проектным организациям выпускать и создавать проекты в свободной форме. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора № 538 от 14 ноября 2013 года).

3. Приказ Ростехнадзора № 266 от 3 июля 2015 года о внесении изменений в «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

4. ГОСТ Р 21.1101-2013 «Основные требования к проектной и рабочей документации».

5. Постановление Правительства РФ от 16 февраля 2008 года № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ЭПБ зданий и сооружений

Характерные проблемы при проведении ЭПБ зданий и сооружений Мария ЛОГИНОВА, директор, эксперт ООО «ЭКФ «ДиаЛог» (г. Омск) Алексей КРАПИВА, заместитель директора, эксперт ООО «ЭКФ «ДиаЛог» (г. Омск) Михаил СТРАТОНОВ, эксперт ООО «ЭКФ «ДиаЛог» (г. Омск) Виталий КРЮКОВ, эксперт ООО «ЭКФ «ДиаЛог» (г. Омск)

О необходимости проведения экспертизы зданий и выборе экспертной организации. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, качество экспертизы, экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений.

В

настоящее время здания котельных, расположенных в сельских районах Омской области, построенных в период с 1950 по 1990 годы, в которых после реконструкции установлено газоиспользующее оборудование, в большинстве случаев эксплуатируются в ограниченно работоспособном техническом состоянии. Для предотвращения возникновения аварийных ситуаций и оперативного их устранения необходимо периодически проводить экспертизу промышленной безопасности в соответствии с требованиями Федерального закона № 384ФЗ [3]». Экспертиза промышленной безопасности проводится согласно федеральному закону № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Ее задача заключается в оценке соответствия объекта экспертизы (проектная документация, здания и сооружения на опасном производственном объекте) предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности. Результатом экспертизы является заключение, содержащее обоснованные выводы о соответствии или несоответствии объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности. Обследование строительных конструкций зданий и сооружений согласно СП 13-102-2003* «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений» проводится, как правило, в три этапа: 1. подготовка к проведению обследования; 2. предварительное (визуальное) обследование;

3. детальное (инструментальное) обследование. Надежность зданий и сооружений характеризуется надежностью отдельных составляющих элементов и зависит от соблюдения предусмотренных для них эксплуатационных условий, которые должны обеспечиваться наиболее простыми и экономичными методами. За всеми конструкциями и сооружениями на протяжении всего периода их эксплуатации организация, эксплуатирующая опасный объект, организует надзор, включающий осмотры, обследования, в необходимых случаях – испытания, специальные наблюдения и исследования, своевременный ремонт и восстановление изношенных конструкций. Персонал производственного цеха или другого подразделения, осуществляющего эксплуатацию технологического оборудования в соответствующих зданиях и сооружениях, осуществляет повседневный контроль над состоянием зданий и сооружений. Выявленные нарушения в состоянии конструкций оформляются записью в технические журналы по эксплуатации зданий и сооружений. Проведение экспертизы промышленной безопасности подразумевает контроль технического состояния и порядка эксплуатации объектов, зданий и сооружений. Каждое здание или конструкция в процессе эксплуатации изнашиваются: проседают фундаменты, ослабевают перекрытия, перекашиваются стены. Важно контролировать процесс износа. При выборе организации для проведения экспертизы промышленной безопасности, предприятия из-за недостатка средств часто ориентируется только на стоимость проведения экспертизы, не ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

учитывая качество проведения работ экспертной организацией. Возникает ситуация, когда для минимизации расходов организации, эксплуатирующих опасный производственный объект, выбирают экспертную организацию лишь исходя из соображения экономии, не рассматривая объективность проведения экспертизы. Но даже когда экспертная организация добросовестно проводит экспертизу, и при обследовании выясняется, что, к примеру, строительные конструкции требуют усиления и внепланового капитального ремонта, то экспертной организации часто приходиться нарушать федеральный закон, продлевая сроки проведения экспертизы, что, в свою очередь, также может привести к потере потенциальных заказчиков. Соображения экономии присущи любому предприятию, но безопасность должна быть в приоритете. Исходя из этого, при выборе экспертной организации необходимо оценить ее по следующим признакам: 1. количество утвержденных (зарегистрированных) экспертиз промышленной безопасности в территориальном органе Ростехнадзора; 2. отзывы контрагентов экспертной организации; 3. наличие специальных разрешительных документов. Только после установки данных критериев можно приступить к тендеру (выбору) экспертной организации. Грамотное проведение экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений способствует снижению появления аварийных ситуаций на промышленных предприятиях РФ. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».

3. Федеральный закон от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены приказом Ростехнадзора № 538 от 14 ноября 2013 года).

325

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Исследование влияния процесса изготовления труб на основе механических свойств стали 10Г2СБ УДК: 620.172 Денис ГРЕБЕНЕВ, начальник ЛНК, инженер ООО «Диагностика и неразрушающий контроль» (г. Дзержинск) Алексей КРАСИЛЬНИКОВ, инженер ООО «Диагностика и неразрушающий контроль» (г. Дзержинск)

В статье приведены методика и результаты металлографических и механических испытаний при комнатной и пониженной температуры до -60 °С образцов из стали 10Г2СБ вырезанных из листа и трубы. Ключевые слова: структура, ударная вязкость, механические свойства, магистральные трубопроводы.

П

реимуществом использования сварных труб, в сравнении с бесшовными является значительное снижение затрат на изготовление, перевозку и последующий монтаж конструкций. Это, в первую очередь, обусловлено тем, что современная технология сварки позволила добиться качества шва, не уступающего по своей прочности цельному металлу. В тоже время, использование современных методов изготовления листа позволяет получать стали с высокими показателями не только прочности, но и пластичности. Вместе с тем стенки сварной трубы имеют значительно меньшие отклонения по толщине, поскольку изготавливаются из листовой стали, имеющей однородную толщину по всей площади. Как следствие, на сегодняшний день в создании системы магистральных трубопроводов широко применяются сварные трубы из стали ферритоперлитного класса, изготовленной по технологии контролируемой прокатки. Данный способ изготовления листового проката позволят получать мелкозернистую структуру и обеспечивать прочностные характеристики не ниже класса прочности Х60 (К55 в отечественной классификации). Наиболее распространены стальные трубы, полученные из листового проката с использованием электрической сварки. Как правило, технология производства таких труб состоит из нескольких этапов. При помощи специальных

326

прокатных станов холодные стальные листы проходят процедуру формовки, в результате которой превращаются в трубные заготовки. В процессе изготовления прямошовных труб любого диаметра обычно применяется валковая формовка. Прессовая формовка используется для изготовления полуцилиндров или круглых заготовок для прямошовных изделий большого диаметра. Если же требуется произвести формовку стали для изготовления спиралешовных труб, применяются валково-оправочные станы или станы втулочного типа. В дальнейшем, в зависимости от вида изготавливаемой трубы, кромки заготовок с обеих сторон свариваются электродуговой сваркой, в результате чего на поверхности изделия образуется продольный или спиральный шов. После снятия гранта со шва и охлаждения трубы водой она поступает в калибровочный стан, позволяющий добиться точного соблюдения диаметра по всей длине. Далее труба проходит визуальный и ультразвуковой контроль качества шва, а также специальное гидроиспытание, предназначенное для проверки прочности шва высокому внутреннему давлению, которому изделие будет подвергаться в процессе эксплуатации. После повторной проверки ультразвуком тру-

бы без выявленных дефектов отправляются потребителям [1]. В результате такого процесса в металле листа могут быть внесены изменения, которые в последствие неблагоприятно скажутся на склонности труб к разрушению. В связи с этим существует задача определения изменений эксплуатационной надежности при изготовлении трубы из листа. Для исследования изготовливались образцы из листа и трубы диаметром 1420 мм и толщиной стенки 25 мм, полученных по технологии контролируемой прокатки. Химический состав исследуемой стали приведен в таблице 1. По своему химическому составу трубная сталь соответствует стали 10Г2СБ. Механические испытания проводились на разрывной машине УМЭ-10ТМ по ГОСТ 1497-84. Исследования ударной вязкости осуществлялись с помощью маятникового копра МК - 30 по ГОСТ 9454 – 78 на образцах Менаже (с U-образным концентратором). Для равномерного охлаждения образцы выдерживались в криостате не менее 15 минут [2]. Металлографические исследования проводили на травленых шлифах с помощью металлографического микроскопа XDS-3MET при различном увеличении. Исследование макроструктуры проводилось согласно ГОСТ 5639-82, представлены на рисунках 1 и 2. Из анализа структуры следует, что основной металла как листа, так и трубы имеет типичную полосчатую ферритоперлитную структуру с близким размером зерна G13. При этом в центральной части листа средний балл зерна оказывается несколько меньше, чем в приповерхностном слое, что также характерно и для листа, и для трубы.

Таблица 1. Химический состав исследуемой стали С

Mn

Si

Cr

Ni

Cu

P

N

0,097

1,6

0,436

0,032

0,05

0,02

0,01

0,004

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Микроструктура листа

×100

×1000

Рис. 2. Микроструктура трубы

×100

×1000

В таблице 2 приведены механические свойства для основного металла листа и тубы. Как видно из представленных данных, основной металл листа и трубы по величине предела прочности идентичен, а разница в пределе текучести не превышает 10%. При этом по своим основным механическим свойствам согласно ГОСТ 19281, основной металл исследуемой стали соответствует классу прочности К60. Зависимости изменения ударной вязкости от температуры продемонстрированы на рисунке 3. При комнатной температуре величины ударной вязкости листа и трубы имеют близкие значения 245 Дж/см2 и 240 Дж/см2 соответственно. Однако с понижением температуры изменения KCU в трубе снижается быстрее. Так при температуре -60 °С KCU листа равна 210 Дж/см2, а KCU трубы – 155 Дж/см2. Как видно из представленных зависимостей, температура хрупко-вязкого перехода у металла трубы существенно выше, чем у металла листа, поскольку при температуре -60°С металл листа имеет показатели ударной вязкости существенно выше, чем у металла трубы.

При комнатной температуре величины ударной вязкости листа и трубы одинаковы. При -60ºС ударная вязкость листа снизилась всего на 15%, тогда как для трубы – на 35%. Такое отличие может быть обусловлено незначительными изменениями структуры, неопределимыми с помощью классических методов исследования, однако вносящими существенный вклад в дальнейшую стойкость конструкции. Работа разрушения – максимальная энергия, которую способен поглотить материал при деформации и разрушении. Это означает, что чем меньше работа разрушения, тем выше внутренняя энергия материала, обусловленная его структурой. В процессе изготовления трубы в листе происходят как процессы деформации, так и процессы старения, что обуславливает изменение

внутренней энергии системы. В итоге это приводит к необходимости приложения меньшего усилия для разрушения образца. Работа разрушения обусловлена не только усилием, которое прикладывается к материалу внешними факторами (например, копром), но и наличием концентраторов. Чем меньшую работу нужно приложить для разрушения, тем существеннее влияние концентраторов напряжений. Таким образом, размеры дефектов, которые могут присутствовать на поверхности материала трубы и листа, будут существенно отличатся при отрицательных температурах эксплуатации, при этом чем ниже температура, тем существеннее различие. В процессе изготовления труб из листового проката в металл вносятся деформационные изменения в структуру, необнаружимые с помощью стандартных методов испытаний на разрыв и металлографических исследований. В тоже время методика испытания на ударную вязкость является структурно - чувствительной, и вносимые изменения в структуру материала оказывают существенное влияние на ударную вязкость. Литература 1. Одесский П.Д., Ведяков И.И. Ударная вязкость сталей для металлических конструкций. - М.: Интермет Инжиниринг, 2003. - 232 с.

2. В.С. Золоторевский. Механические свойства металлов: Учебник для вузов.

2-е изд. - М.: Металлургия, 1983. - 352с.

3. ГОСТ 1497- 84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение».

4. ГОСТ 9454 – 78 «Металлы. Методы испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатных и повышенных температурах».

5. ГОСТ 5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна».

Рис. 3. Зависимость ударной вязкости от температуры испытания KCU, Дж/см2 260 240 220

лист труба

200

Таблица 2. Механические свойства образцов, вырезанных из листа и трубы

σ02, МПа

σВ, МПа

Δ 5, %

Лист

570

645

20

Труба

525

640

22,5

180 160 T, °C 140 –80

–60

–40

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

–20

0

20

327

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Исследование влияние концентратора на ударную вязкость при пониженных температурах стали 10Г2СБ УДК: 620.172 420 мм и толщиной стенки 25 мм, полученных по технологии контролируемой прокатки. Химический состав соответствует стали 10Г2СБ. Механические испытания проводились на разрывной машине УМЭ-10ТМ по ГОСТ 1497-84. Исследования ударной вязкости проводились на однотипных образцах с надрезами по ГОСТ 9454-78. Надрезы имели одинаковую глубину, но разный радиус закругления. На рисунке1 и в таблице 1 представлены геометрические характеристики испытанных образцов. При проведении испытаний делались не менее трех образцов в точку. Для равномерного охлаждения образцы выдерживались в криостате не менее 15 минут [3]. Механические свойства образцов, вырезанные из листа следующие: σ02 = 570 МПа, σВ = 645; Δ5 = 20%. Механические свойства, вырезанные из трубы: σ 02 = 525 МПа, σ В = 640; Δ5 = 22,5%.Как видно из представленных данных основной металл листа и трубы по величине предела прочности идентичен, а разница в пределе текучести не превышает 10%. При этом важно подчеркнуть, что по своим основным механическим свойствам согласно ГОСТ 19281 основной металл исследуемой стали соответствует классу прочности К60. Зависимости ударной вязкости от температуры представлены на рисунке 2. Как видно из представленных данных величина ударной вязкости, как у листа, так и у трубы существенно снижается с увеличением радиуса закругления надреза. При комнатной температуре уменьшение радиуса надреза и у листа и у трубы приводит к снижению значения KC на 15–20%. Однако, с по-

Денис ГРЕБЕНЕВ, начальник ЛНК, инженер ООО «Диагностика и неразрушающий контроль» (г. Дзержинск) Алексей КРАСИЛЬНИКОВ, инженер ООО «Диагностика и неразрушающий контроль» (г. Дзержинск)

В статье приведены результаты ударной вязкости KCU и KCV при комнатной и пониженной температуры до - 60°С образцов из стали 10Г2СБ, вырезанных из листа и трубы. Ключевые слова: структура, ударная вязкость, механические свойства, магистральные трубопроводы, концентратор напряжений.

В

настоящее время для магистральных трубопроводов применяют конструкционные стали третьего поколения, полученные с помощью контролируемой прокатки. При этом снижено содержание серы до 0,004–0,006%, использовано современное карбонитридное упрочнение и субструктурное упрочнение. Данный способ изготовления листового проката позволят получать довольно мелкозернистую феррито-перлитную структуру и обеспечивать прочностные характеристики не ниже класса прочности Х60 (К55 в отечественной классификации). Изготовление трубы представляет собой сложный многостадийный процесс термической и пластической обработки.

В результате чего в металле листа могут быть внесены изменения, которые в последствие неблагоприятно скажутся на склонности труб к разрушению. Магистральные трубопроводы работают как на крайнем севере (при отрицательных температуре), так и на юге. При пониженных температурах в конструкционных сталях возникает хладноломкость, которая в свою очередь увеличивает чувствительность материала к концентраторам напряжений. Поэтому влияние концентратора напряжений на ударную вязкость при пониженных температурах является актуальной задачей [1, 2]. Для исследования изготовлялись образцы из листа и трубы диаметром 1

Таблица 1. Размеры образцов на ударную вязкость Вид концентратора

Радиус концентратора R, мм

Длинна L, мм

Ширина В, мм

Высота Н, мм

Высота рабочего сечения Н1, мм

U

1,01

55

7,5

10

8

V

0,26

55

7,5

10

8

Рис. 1. Форма образцов для испытания на ударную вязкость: а) образец с U-образным концентратором; б) образец с V-образным концентратором B

L

H

а)

328

H1

R

2

H

б)

B

L

H1

R

2

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

нижением температуры характер влияния концентратора различен. Показатели ударной вязкости металла трубы практически не изменяются и при температуре -60 °С отличие также не превышает 20%, как и при комнатной температуре. В тоже время, металл листа проявляет более высокую чувствительность к форме надреза и при температуре -60 °С величина KCV на 40% ниже KCU (рисунок 3). Изменение формы надреза образца приводит к изменению напряженного состояния в вершине концентратора. Оценить изменение можно с помощью коэффициента интенсивности напряжений следующим образом:

K = 1+ 2 ⋅

a

ρ

,

где а – глубина надреза, ρ – радиус закругления. Величина К для U-образного надреза составляет 3.8, для V-образного – 6.6. Известно, что чем выше коэффициент интенсивности напряжений, тем более жесткими являются условия нагружения. Это, в свою очередь, позволяет утверждать, что для зарождения трещины в условиях наличия концентратора, необходимы тем меньшие напряжения, чем жестче надрез. Из представленных на рисунке 3 зависимостей можно отметить следующее. С понижением температуры испытания чувствительность к форме надреза для трубы, которая может быть рассчитана как отношение KCV к KCU, остается величиной постоянной и составляет около 20%. Из выше сказанного можно сделать вывод, что чувствительность к концентраторам металл трубы не зависит от температуры эксплуатации, а определяется только геометрическими параметрами самого концентратора. Несколько иная картина наблюдается в металле листа, из которого изготовлена труба. Как видно из кривой на рисунке 2а и 3, чувствительность к форме концентратора в металле листа существенно увеличивается с понижением температуры эксплуатации. Это позволяет говорить о том, что металл листа трубы более чувствителен к концентраторам напряжений. Заключение При комнатной температуре чувствительность к форме концентратора у металла трубы и листа практически одинакова. С понижением температуры испытания до -60°С чувствительность к концентратору увеличивается у металла листа, что проявля-

Рис. 2. Зависимость ударной вязкости от температуры испытания: а – лист, б – труба а

KC, Дж/см2 260 240 220 200 180

KCU KCV

160 140 120 100

T, °C –80

–60

–40

–20

0

20

б

KC, Дж/см2 260 240 220 200 180 160

KCU KCV

140 120 100

T, °C –80

–60

–40

–20

0

20

Рис. 3. Зависимость соотношения KCV/KCU от температуры испытания KCV/KCU 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 лист труба

0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00

T, °C –80

–60

–40

ется резким падением ударной вязкости с V-образным надрезом. Литература 1. Конакова М.А., Теплинский Ю.А. Коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей. – СанктПетербург.: 2004. – 358 с.

2. Одесский П.Д., Ведяков И.И. Ударная вязкость сталей для металлических конструкций. – М.: Интермет Инжиниринг, 2003. – 232 с. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

–20

0

20

3. В.С. Золоторевский. Механические свойства металлов: Учебник для вузов. 2-е изд. – М.: Металлургия, 1983. – 352с.

4. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение.

5. ГОСТ 9454-78. Металлы. Методы испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатных и повышенных температурах.

6. ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

329

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Трещиностойкость феррито-перлитных сталей Изменение параметров трещиностойкости феррито-перлитных сталей в зависимости от срока службы и температуры эксплуатации УДК: 621.791:620.172 Геннадий МАТОХИН, д.т.н., профессор, генеральный директор ООО «Региональный центр диагностики инженерных сооружений» (г. Владивосток) Евгений ГАРКАЕВ, заведующий отделом экспертизы ОК и ПС ООО «Региональный центр диагностики инженерных сооружений» (г. Владивосток) Виталий ЛЮТАРЬ, заведующий отделом экспертизы объектов горнорудной промышленности ООО «Региональный центр диагностики инженерных сооружений» (г. Владивосток) Александр БРАЖНИКОВ, заведующий отделом экспертизы взрывопожароопасных объектов ООО «Региональный центр диагностики инженерных сооружений» (г. Владивосток)

В статье рассмотрена зависимость изменения пороговых характеристик разрушения феррито-перлитных сталей от срока службы и времени эксплуатации. Ключевые слова: хрупкое разрушение, сопротивление микросколу, коэффициент интенсивности напряжений, вязкость разрушения.

В

се факторы, воздействие которых меняет характеристики трещиностойкости материала, можно разделить на две большие группы: факторы, изменяющие механические и структурные характеристики металла, и факторы, ослабляющие связь между зернами, без существенного изменения видимых в микроскоп параметров структуры сталей и их механических свойств. Влияние первой группы факторов на долговечность конструкций достаточно полно учитывается существующими схемами расчета ресурса сварных конструкций, основанными на определении макро- и микрохарактеристик сопротивления разрушению [1]. Вторая группа факторов связана в основном с условиями эксплуатации, вызывающими тепловую и водородную хрупкость [2]. С общих позиций факторы, не меняющие основные механические характеристики сталей, устанавливаемых при растяжении гладких образцов (ГОСТ 1497-73), не должны влиять на кинетические диаграммы усталостного разрушения сталей. Это связано с тем, что вязкое разрушение управляет-

330

ся процессом пластического деформирования в вершине трещины, который определяется механическими характеристиками материала и параметрами напряженно-деформированного состояния и, видимо, не чувствителен к изменению связей между зернами.

Тем не менее в условиях эксплуатации, когда масштаб пластических деформаций в вершине трещины существенно ограничен (низкие температуры, динамические нагрузки и т.п.), фактор ослабления связей по границам зерен может достаточно сильно изменить сопротивляемость сталей хрупкому разрушению. Экспериментальное исследование влияния срока и температуры эксплуатации на кинетику разрушения производилось на специальном стенде (рис. 1), включающем в себя устройство нагpужения (УН), блок управления (БУ), регистрирующую аппаратуру и блок испытываемых образцов (БО). Устройство нагpужения состоит из гидронасоса 1 (типа 435 ФТ) с электродвигателем 2, охлаждаемого резервуара с маслом 3 и трехпозиционного электромагнитного крана 4 (типа ГА163). Гидронасос обеспечивает высокую производительность при давлении до 1500 МПа, рабочей жидкостью является масло типа АМГ-10. Блок управления состоит из электроконтактного манометра 5 и блока реле 6. Он осуществляет запуск комплекса и управление циклом нагpужения по заданной программе. Блок образцов состоит из двух цилиндрических образцов-обечаек.

Рис. 1. Блок-схема экспериментального комплекса (БО – блок образцов, БУ – блок управления, УН – устройство нагружения, РА – регистрирующая аппаратура) БО

БУ

4

9

5

6

1

2

9 8

7

8

7

4

3 УН РА

10

11

12

13

14

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

15

Рис. 2. Влияние температуры эксплуатации на Тэкс на величину охрупчивания ΔТх основного металла сварных сосудов, работающих под давлением (при эксплуатации 26–28 лет) ΔТх, °С

Рис. 3. Изменение KC для стали ВСт3 (листовой прокат S=20 мм) при Т = – 20 °С Кс, МПа

экспериментальные данные расчетная кривая

80 60

40

40 20

20 Тэкс, °С

0

–40

0

40

80

120

160

200

Цилиндрические образцы – обечайки изготавливались из листовой стали 20 толщиной листа 12–14 мм. В обечайке производилась вырезка 250–300 мм, в которую вваривались вставки из различных материалов с различными сварными соединениями и с различной величиной наработки. В разных зонах сварных соединений с внутренней (внешней) стороны наносились надрезы, имитирующие трещины. Слежение за развитием трещины осуществлялось с помощью комплекта регистрирующей аппаратуры, включающего ультразвуковой дефектоскоп 11 с блоком датчиков 9 и коммутирующим устройством 10; приставку 12 для записи сигнала с блоком согласования 13; ЭВМ 14 с графопостроителем 15. Комплект регистрирующей аппаратуры позволяет оценивать скорость развития трещин при одночастотном и двухчастотном нагружении. Образцы вырезались из элементов сварных конструкций, отработавших свой проектный ресурс. Были подготовлены две группы образцов: 1) образцы, вырезанные из элементов сварных конструкций, работающих в условиях климатических температур (марки ВСт3, 20, 22К, 17ГС); 2) образцы из элементов конструкций, работающих при повышенных температурах (20, 22К). Кинетические диаграммы образцов первой группы практически совпали с диаграммами феррито-перлитных сталей в состоянии поставки. Результаты испытаний образцов второй группы показали, что при эксплуатации сталей в условиях повышенных температур (до 350 °С) более 20 лет их сопротивление циклической усталости изменяется несущественно. Следует заключить, что оценку долговечности конструкций, эксплуатирующихся в условиях работы, которые не приводят к изменению механических характеристик, по сравнению с исходными свойствами материала, можно производить, используя кинетические диаграм-

240

280

320

0

10

20

30

40

50

ΔТк, °С

60

мы циклической трещиностойкости стагде τ0, u0 и γ – постоянные коэффицилей в состоянии поставки. енты, определяющие прочностные свойИсследование охрупчивания сталей ства данного материала, R – универсальпод действием эксплуатационных факная газовая постоянная. Величина (u0-γσ) торов, выполненное авторами работы [2], выполняет роль активационного барьепоказывает, что по мере увеличения срора, преодоление которого необходимо ка и температуры эксплуатации наблюдля разрыва колеблющимся в решетке дается отчетливая тенденция повышеатомом связи с соседями, u0 – исходный ния температуры вязкохрупкого перебарьер. Феноменологический параметр хода Тх (рис.2). γ несет всю информацию о структуре Основными причинами охрупчиваматериала, константа τ = 10-13 близка к ния малоуглеродистых и низколегипериоду тепловых колебаний атомов в рованных сталей является водородная твердых телах. и тепловая хрупкость. При температуИз (1) выразим σ в явном виде: ре эксплуатации ниже 150 °С охрупчи1 τ  вание металла связано с воздействием σ =  u 0 − RT ln .

(2) коррозионной среды, и прежде всего с γ τ0  влиянием водорода, а при температуре выше 150 °С – с тепловой хрупкостью. Согласно (2) прочность твердых тел Естественно, что охрупчивание снижадолжна убывать с увеличением времени ет критический коэффициент интенсивнагpужения по логарифмическому закону. ности напряжений KC. На рисунке 3 приОценить понижение сопротивления микросколу для сплавов железа, не опредеведены экспериментальные данные изляя параметра γ (так как его определить менения KC для стали ВСт3 в зависимости от температуры эксплуатации, повесьма сложно), можно, используя фор- u − γσ  exp 0 τ = τ 0 базу , лученные авторами работы [2]. Видно, мулу (3). Если принять временную  RT  10 что значение KC стали после эксплуа10-10 с, то можно записать:  u 0 − γσ  10 тации около 30-ти лет при температуре τ 0 (exp  ,10 − ln 10) 1010) RT (ln 2,3 ⋅ 9RT RMC (10) τ− = RMC 350 °С снизилось более чем в три раза. =  =RT  10 (10) − 2,3RT l R u MC 0 u 0 − RT ln −13 Такое существенное снижение KC вызы10 10 u − γσ 10 вает резкое уменьшение значений   ( 10 ) (ln 10 − ln 10 ) 2,3 ⋅ 9RT 20,7RT RMC (10) τ−допуR RT 0 = τMC0 exp = , = = 14⋅ 8,4 ⋅ 300 стимых размеров трещин, вызывающих R ∆ 20 , 7 10 RT − 2 , 3 ln 10 RMC (10) u RT u M C  0 0 − 32,2RT ≈0 = u 0 −RT ln −13 хрупкое разрушение конструкций. Поэ10 RM C (10) 407400 − 32,2 ⋅ 84 ⋅ 300 10 тому необходимо для (10прогнозирования ) RT (ln 1010 − ln 10) ∆R 2,3 ⋅ 9RT20,7 ⋅ 8,4 ⋅ 300 20,7RT RMC (10) − RMC  u 0 − γσ  ≈ 016 = = MC = = . , (3) полного и остаточного ресурса уметь 1 14

10

RMC (10)

, τ =ln τ 010exp u 0 − 32,2RT u 0 − 2,3RT

(

)

 

84 u 0 − RTкриln −13 RM C (10) 407400 − 32 ,2 ⋅RT m  ⋅ 300 рассчитывать степень понижения   RMC RT ln 10 x   10 R D , 1 62 − ⋅     MC тического коэффициента интенсивноВместо u0 надо подставить значение U − 32,2 RT        1 0 10,4 ⋅ 300 10 R ⋅ ∆ 20 , 7 8 1 +   сти напряжений при различных услоэнергии сублимации ) =ln 10железа τ≈,T016 C (10) ) RTK (ln ) x 2Q,30⋅=407400 9RT 20,7RT RMMC 1C (10 ,− = − RMC (10  =   m   m114−1=  m1 +1 Rкомнатной RT ln 10 ,2=⋅ 84 ⋅ 300 MC 10 − RM C (10) R 407400 32 виях эксплуатации. Дж/моль. Для температуры ,3RT lnσ⋅10 u 0 −⋅2D 6T,18π⋅dquЗ 0 − 32,2RT − ln 1,62 uR0MC MC (10) − RT 13 ,2 RT  U 010 − −32 Ленинградской школой С.Н. Жуpкова (T =300 К) получаем:     .

K1C (τ ,T ) = 1  1  1  развита кинетическая теория прочности  +1 −1  +1  m 20,7 x ,4 ⋅300 m ⋅8 m  R ∆     1 ln R RT 10 M C σT ⋅q  основывает-MC твердых тел [3], [4], которая +1 , = x џ πd,2З ⋅ 84 ⋅ 300 ≈ 016 1832 ⋅ 6,− )⋅ D 1,62 RMC − 407400  RT ln 10 R ( 10 M C ся на зависимости, связывающей долго, 32 2 U RT −   R 1 η = −   0     mc   . ) = нагрузкой K1C (τ ,T под вечность материала τ, ве- (4) 1   U 0 − 32,2 RT  1  1 −1  +1 1   + 1 m  m  +1 x 10с џ(300 лет) время личину растягивающих напряжений σ и σT Иначе ⋅ q говоря, x   R заRT ln 10 10 η  m     MC RT ln 10  R 1 = −  температуру T: сопротивление микросколу R стали mc D ⋅ 6,18πd З 1,62 RMC − U 0 − 32,2 RT  ⋅MC 32,2Как U 016− %.

RT следует     уменьшилось на из    u 0 − γσ  1 .

K1C ((1) τ ,T ) =(4.23), температура 1  1  +1 τ = τ 0 exp весьма сильно влия,  −1  +1  m  m  RT ln 10 x  џ  RT  q σ ⋅ RMC.T η = Rmc 1 − ет на изменение 

(

(

)

)

(

)

 U 0 − 32,2 RT  − ln 10) № 11 (108),2,ноябрь 3 ⋅ 9RT 20,7RT RMC (10) − RMC (1010 ) RT (ln 1010ТехНАДЗОР 2015 www.tnadzor.ru = = = .

1331 +1 10 − 2,3RT ln 1014 u 0 − 32,2RT RMC (10) u 0  u 0 − RT ln −13 RT ln 10 x  џ η = Rmc 1 − 10   U 0 − 32,2 RT  ∆RM C 20,7 ⋅ 8,4 ⋅ 300 =

≈ 016 ,

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

 u 0 − γσ  RT

τ = τ 0 exp

 , 

2,3 ⋅ 9RT 20,7RT RMC (10) − RMC (1010 ) RT (ln 1010 − ln 10) = = = .

14 10 − 2 , 3 ln 10 RMC (10) u RT u 0 0 − 32,2RT  u 0ln− γσ−13 u − RT х 0 = exp , τ τ  Попытаемся оценить изменение где 10 – срок службы в секундах. Под0 10 крити RT эксплу ческих характеристик в процессе ставляя в (6) значения температур из ∆RMиC формулу20(3). ,7 ⋅ 8,4 ⋅ 300 заданного диапазона, получим завиатации, используя ≈ 016 , = 10 10 − ⋅ 84 ⋅ 300 R ( 10 ) 407400 ,2RT ) (ln 10 − ln 10 ) 2,332⋅ 9 20,7коэффициента RMC (10) − RMC (10 RT RT MC Запишем выражение для η от величины = = оценки из- 14симость = .

10 − 2 , 3 ln 10 − 32 ,2RT стали ВСт3 (m для ВСт3 RMC (10)менения вязкости u RT u охрупчивания в за0 K 0 u − RT lnразрушения 0

1С

10−13

1



 +1 равен от температуры и времениx  m 0,22 [5]). Далее, используя исход­  u − γσвисимости     RMC ( RT ln 10 )  ное   значение величины K , приведенτ 0 exp 0  , ∆R работы: С R D , 1 62 ⋅ 6,18πd З − ⋅ ⋅ ⋅ 20 , 7 8 , 4 300     MC MC  RT  ≈ 016 , =  ное на графике, изображенном на ри − 32,2U 0 − 32,2 RT     ⋅ ⋅ R ( 10 ) 407400 84 300 .

K1C (τM,CT ) = 1   1  сунке 3, и рассчитанные значения η для  −1  +1 0 m  m  − ln 10) 2,3 ⋅ 9RT 20,7RT σT ⋅q1  соответствующей степени охрупчива= = .  +1 10 u 0 − 2,3RTln 1014 u 0 − 32,2RT m  x ния, вычисляем значения KС. Результа ln −13  ln R RT 10 )   MC ( 10 ,18πрасчета dЗ ⋅ 6ты  ⋅ D 1,62 RMC − представлены на рисунке 3 1 U 0 − 32,2 RT     +1   x в виде пунктирной линии. Видно, что џ 20,7 ⋅ 8   .

K,41C⋅(300 τ ,T ) = ≈ 016 RT ln 10 , η = R m1mc−1 1 − m1 +1 расчетная и экспериментальная кри07400 − 32,2 ⋅ 84 ⋅ 300 σT  ⋅ q U 0 − 32,2 RT  вые достаточно хорошо соответству u − γσ  τ = τ 0 exp 0 , ют друг другу. 1   +1  RT  1  m  Таким образом, полученная зависиRMC ( RT ln 10 x )   +1 ⋅ 6,18πd З  ⋅ D RT ln 10 x  џ мость (5) удовлетворительно описывает 10 10 , 2 RT   = −Rln 1)− mc 10 (10U) 0−−R32 2,3 ⋅ 9RT 20,7RT  (lnη10 MC (10 )  RT снижения сопротивляе= . . =U 0 − 32,2 RT  14(5)= закономерности 1  1  10  −)1  +1 − 2 , 3 ln 10 − 32,2RT RMC (10 u RT u 0 0 мости металла хрупкому разрушению в m  m  u 0 − RT ln −13 σ ⋅q

10 процессе работы. Проверку работоспособности полученной можно провести на ба⋅ ⋅ ∆RMзависимости 20 , 7 8 , 4 300 C ≈ 016 , пред= 1 зе экспериментальных +1 ⋅ 300 407400 − 32,2 ⋅ 84данных, xRM C џ(10)   RT ln 10 ставленных на рисунке 3. Для диапазо 1 − натемператур от минус 40 до 320  1 °С  рас U 0 − 32,2 RT  +1  mкрити x считаем коэффициент снижения     RMC RT ln 10   R D , 1 62 − ⋅ ⋅ 6,18πd З  MC   интен ческого значения коэффициента U 0 − 32,2 RT       KC. Из (5) следу.

K1C (τ ,T ) = сивности напряжений 1  1  −1  +1 ет, что указанный mкоэффициент можно  m  σT ⋅q определить по формуле T

(

)

1

 RT ln 10 x  џ η = Rmc 1 −   U 0 − 32,2 RT 

332

+1

,

(6)

Литература 1. Матохин Г.В. Оценка ресурса сварных конструкций из феррито-перлитных сталей: Монография. – Владивосток: Издво ДВГТУ, 2001. – 202 с.

2. Горицкий В.М., Дерен Г.С., Стародубцев Э.С. Влияние эксплуатационных факторов на охрупчивание металла сварных сосудов, работающих под давлением // Техника безопасности. – 1995. – № 5. – С. 26–28.

3. Журков С.Н., Нарзулаева Б.Н. Временная зависимость прочных твердых тел // ЖТФ. – 1953. – 23, вып.10. – С.

1053–1089.

4. Журков С.Н. Проблемы прочности твердых тел // Вестник АН СССР. – 1957.

– № 11. – С.78–82.

5. Мешков Ю.Я., Пахаренко Г.В. Структура металла и хрупкость стальных изделий. – Киев: Наук. думка, 1985. – 268 с.

Основными причинами охрупчивания малоуглеродистых и низколегированных сталей является водородная и тепловая хрупкость. При температуре эксплуатации ниже 150 °С охрупчивание металла связано с воздействием коррозионной среды, и прежде всего с влиянием водорода, а при температуре выше 150 °С – с тепловой хрупкостью

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Опыт проведения ЭПБ

сосудов (колонн), побывавших в зоне высоких температур (при пожаре) Рауль КУЗЕЕВ, директор, специалист III уровня по НК, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Амир АНВАРОВ, кандидат технических наук, заведующий центральной лабораторией ООО «Центр НК», специалист III уровня ЛРИ ООО «Центр НК» (г. Казань) Дмитрий СТАРЦЕВ, начальник отдела диагностики ООО «Центр НК» (г. Казань) Евгений СЕМЕНОВ, ведущий инженер, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Сергей КРЫЛОВ, инженер, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Сергей ШИЛОВ, директор, эксперт ООО «ИКЦ «Калибр» (г. Ижевск)

В статье на примере проведения комплекса диагностических работ, а также исследования механических характеристик и структуры металла сосудов, побывавших в зоне высоких температур (при пожаре), показан алгоритм (программа) экспертизы. Ключевые слова: экспертиза, высокие температуры, геометрия сосуда, мини-темплеты, неразрушающий контроль, исследования структуры металла, пожар.

Н

ашей экспертной организации пришлось принять участие в экспертизе промышленной безопасности сосудов (колонн), побывавших в зоне высоких температур. Для этого была составлена программа работ, предусматривающая комплекс специальных исследований, в том числе: 1 – измерения и исследования геометрии колонн в нескольких сечениях для определения деформации корпуса; 2 – поиск участков корпуса с минимальной и максимальной твердостью, для определения уровня падения прочностных характеристик металла в нагретой зоне; 3 – определение фактических значений температур и времени пребывания металла сосуда в зоне нагрева по данным термодатчиков; 4 – вырезка мини-темплетов (666 мм) снаружи и изнутри сосудов в нагретых и холодных зонах для определения твердости (прочности) в выборках и изготовления шлифов для проведения металлографических исследований структуры металла с целью определения его деградации при нагреве до максимальных температур; 5 – 100%-й ультразвуковой контроль сварных швов в зоне нагрева; 6 – магнитопорошковый контроль сварных швов и основного металла в зоне нагрева;

7 – акустико-эмиссионный контроль (АЭК) при гидроиспытании. Также были применены стандартные методы: ■ 100%-й визуальный контроль всего тела колонн и сварных швов снаружи и изнутри; ■ ультразвуковая толщинометрия, расширенная в зоне нагрева; ■ ультразвуковой контроль перекрестий сварных швов; ■ магнитопорошковый контроль перекрестий, всех угловых и тавровых сварных швов, люков, штуцеров и других деталей; ■ участие в гидроиспытаниях с АЭК. Техническое диагностирование и исследования металла показали: 1. Измерение внутреннего диаметра колонн проводилось лазерной рулеткой DISTOtm F5 в семи сечениях. Изменений диаметра выше допустимых не было выявлено, геометрия сосуда не изменилась, локальных деформаций в зоне нагрева также не было выявлено.

2. Измерение твердости металла элементов сосуда проводилось твердомерами портативными: динамическим, марки INATEST-D, и ультразвуковым, марки INATEST. Перед измерениями каждую смену проводилось определение погрешности измерений на мерах твердости 100, 150 и 200 ед. НВ. Для сравнения значений твердости ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

измерения проводились в зонах максимального воздействия температур и в противоположных по диаметру сосуда зонах без нагрева снаружи и изнутри сосуда. Для исключения выпадения значений твердости из-за неоднородности поверхности измерения проводили по зачищенной на глубину 0,3-0,5-1,0 мм от поверхности сосуда. Все измерения показали норму, то есть 120–180 ед. НВ для стали марки 09Г2С. Также была измерена твердость на глубине основного металла ≈ 6–8 мм в вырезках мини-темплетов. В этих точках твердость также была в норме.

3. Фактическое значение температур нагрева металла определилось на основании показаний от штатных термопар, установленных по высоте и диаметру колонны, которые работали в течение почти всего времени нагрева. Оказалось, что максимально металл нагрелся до 615 °С и находился при этой температуре не более 10 минут, что ниже температуры Ас3 (фазового превращения) и не должно было привести к изменению структуры металла.

4. Структура металла в зоне высоких температур не подверглась фазовым превращениям, что было подтверждено металлографическими исследованиями структуры металла по шлифам, изготовленным из мини-темплетов, вырезанных из тела колонны.

5. Ультразвуковой контроль сварных швов в местах нагрева дефектов не обнаружил.

6. Магнитопорошковый контроль выбранных в зоне нагрева участков основного металла и сварных швов дефектов не выявил.

7. Акустико-эмиссионный контроль при гидроиспытании сосудов активных источников эмиссии не выявил.

8. Расчеты элементов сосудов на прочность показали их достаточность для обеспечения прочности при эксплуатации на паспортных режимах. Выводы: По результатам диагностирования техническое состояние колонн после пожара было оценено как удовлетворительное. Было принято решение рекомендовать их к дальнейшей безопасной эксплуатации на несколько лет при условии ежегодного контроля над их техническим состоянием.

333

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Реконструкция сосудов с применением сварки Проблемы реконструкции с применением сварки сосудов (колонн), отработавших расчетный ресурс УДК: 620.18 Рауль КУЗЕЕВ, директор, специалист III уровня по НК, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Амир АНВАРОВ, кандидат технических наук, заведующий центральной лабораторией ООО «Центр НК», специалист III уровня ЛРИ ООО «Центр НК» (г. Казань) Дмитрий СТАРЦЕВ, начальник отдела диагностики ООО «Центр НК» (г. Казань) Евгений СЕМЕНОВ, ведущий инженер, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Сергей КРЫЛОВ, инженер, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Сергей ШИЛОВ, директор, эксперт ООО «ИКЦ «Калибр» (г. Ижевск)

Срок в 30 или 40 лет может являться критическим сроком эксплуатации металлов сосудов (колонн), работающих длительное время при температурах 270–400 °С, так как в них могут начаться деградационные процессы, наличие или отсутствие которых можно обнаружить только при детальном исследовании основного металла и сварных швов методами металлографии и комплексом механических испытаний с обязательным определением запасов пластичности и ударной вязкости. Ключевые слова: деградационные процессы, остаточный ресурс, неразрушающий контроль.

К

лассическое металловедение дает некоторое объяснение процессам старения металлов, работающих длительное время при температурах от 270 до 400 °С. Это относится как к основным низколегированным сталям 16ГС, 09Г2С и другим [1], так и к плакировкам из 08x13 [2]. При длительной эксплуатации в указанном температурном режиме в них образуются вторичные хрупкие фазовые системы фосфидов железа и кремния на участках «достаривания» зон термического влияния (ЗТВ) «старых» сварных соединений, что в итоге понижает порог хладноломкости для этих сталей. При повторной сварке таких металлов очень опасна сварка замкнутых систем, таких как круговые зоны термовлияния сварки штуцеров, где возникает объемное напряженное состояние, что весьма опасно в условиях стесненных де-

334

формаций. При этом реальные запасы пластичности зон термического влияния «старых» сварных соединений снижаются в несколько раз, особенно если новые сварные швы расположены близко к старым, в ЗТВ которых и возникают эти провалы пластичности, которые могут привести к трещинообразованию. С точки зрения опыта практической сварки, старые стали ведут себя непредсказуемо – при сварке круговых швов (новых штуцеров или заплаток на месте старых) образуются круговые трещины по ЗТВ, или в новых сварных швах трещин нет, но при этом они образуются в ближайших «старых» сварных швах. Плакирующая сталь 08Х13 требует особого внимания даже при «первой» сварке, и тем более нет никаких рекомендаций по качественной сварке этой марки, проработавшей около 30 лет.

Процессы повторной сварки металлов, проработавших в условиях температурных и механических нагрузок более 30 лет, практически не изучены, так как ведущие индустриально развитые страны не эксплуатируют оборудование, работающее под давлением, более 25 лет, хотя металлы у них практически всегда превосходят отечественные по многим характеристикам. В России этими исследованиями практически никто не занимается (только в случаях проведения экспертизы промышленной безопасности при продлении остаточного ресурса оборудования), потому что исследования требуют серьезных затрат, на которые руководители предприятий часто не готовы пойти. Это – одна их причин повышения количества техногенных аварий в России в последнее десятилетие. Решить вопросы реконструкции таких сосудов (колонн) с применением сварки возможно только после детального сплошного контроля основного металла и сварных швов методами неразрушающего контроля на наличие внутренних дефектов и предварительного исследования металла, вырезанного из различных наиболее термически и механически нагруженных мест колонны. Металлографическую структуру и ее деградацию можно исследовать без разрушения переносными микроскопами, а также методом реплик или вырезкой малых односторонних темплетов размерами 5  5  5 мм с последующей заваркой точечных выборок. Кроме того, необходима аттестация технологии ремонтной сварки с применением старых и новых основных металлов. Литература 1. ГОСТ 19281-89 «Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия».

2. ГОСТ 10885-85 «Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионностойкая. Технические условия».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Исследование качества металла осушителей УДК: 620.18 Рауль КУЗЕЕВ, директор, специалист III уровня по НК, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Амир АНВАРОВ, кандидат технических наук, заведующий центральной лабораторией ООО «Центр НК», специалист III уровня ЛРИ ООО «Центр НК» (г. Казань) Дмитрий СТАРЦЕВ, начальник отдела диагностики ООО «Центр НК» (г. Казань) Евгений СЕМЕНОВ, ведущий инженер, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Сергей КРЫЛОВ, инженер, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Сергей ШИЛОВ, директор, эксперт ООО «ИКЦ «Калибр» (г. Ижевск)

В статье на примере исследования качества металла осушителей пирогаза, вызванного необходимостью оценки возможности дальнейшей эксплуатации оборудования, пострадавшего в результате пожара, показана необходимость проведения дополнительных металлографических исследований на этапе строительства оборудования с целью обеспечения возможности выявления аномалий структуры вследствие нарушений режимов эксплуатации оборудования. Ключевые слова: сфероидизация перлита, деградация структуры, аномалии структуры металла.

В

данной работе исследованы участки осушителей пирогаза, подвергшиеся температурному воздействию вследствие пожара, а также места этих осушителей вне зоны температурного воздействия. Для исследований влияния высокой температуры на состояние микроструктуры металла осушителей, изготовленных из стали 09Г2С [1], были выбраны участки основного металла с максимальным и минимальным уровнями твердости, НВ210 и НВ145, с зоны и вне зоны температурного воздействия. Для этого были вырезаны 4 окна во внешней облицовке и удалена теплоизоляция для доступа металлографического оборудования непосредственно к металлу аппаратов. Для металлографических исследований использовались переносные микроскопы ММУ-1 и ТВП-2, а также стационарный микроскоп Neophot 21. Съемка микроструктуры велась с реплик, изготовленных из компаунда К27. Структура исследованной стали 09Г2С осушителей анализировалась послойно на глубинах 1,5 и 3...4 мм от поверхности аппаратов. Использовалась процедура многократной механической зачистки,

полирования и тонкого травления. Микроструктура стали осушителя, не подвергавшегося температурному воздействию на поверхности, и относительно глубокого шлифа практически идентичны. По шкале ГОСТ 5639 соответствуют 5...6 баллам [2]. Структура характеризуется также началом распада перлита (сорбита) и его сфероидизацией карбидами, образующими оторочку феррита. Принято считать, что эти процессы происходят при температурах 400 °С и выше. Однако установлено [3], что процессы сфероидизации перлита происходят уже при 200 °С при длительной эксплуатации оборудования. Микроструктура металла этого же осушителя с мест температурного воздействия соответствует 8...9 баллу зерна и характеризуется практически полностью распавшимся перлитом и сфероидизацией карбидов. Такие структуры могут быть обусловлены как отклонениями в технологии металлургического цикла производства, так и повышением температуры в период эксплуатации. Размер зерна соседнего осушителя соответствует 7...8 баллам. На шлифах у ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

поверхности аппарата произошла перекристаллизация смеси в карбиды. Аналогичная картина с более полной оторочкой карбидами феррита наблюдается при более глубоком травлении. Однако структура неоднородна, поскольку на той же глубине травления от поверхности степень перекристаллизации незначительна, что подтверждается типичной феррито-перлитной структурой. В результате проведенной работы можно сделать вывод, что выявленные аномалии структуры могли быть вызваны: 1) воздействием высоких температур вследствие пожара; 2) отклонениями технологии производства стали; 3) длительным воздействием повышенных температур в период эксплуатации оборудования. Однозначный вывод сделать невозможно, так как при изготовлении отечественных аппаратов дополнительных требований к состоянию структуры не предъявляют и контролируют только химический состав и механические свойства. Для улучшения качества изготовления сосудов, работающих под давлением, особенно для взрывопожароопасных высококоррозионных сред, будет целесообразно установить обязательным требование документального подтверждения состояния структуры основного металла при изготовлении. Данное требование необходимо внести в нормативные документы на изготовление сосудов, работающих под давлением. Литература 1. ГОСТ 19281-89 «Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия».

2. ГОСТ 5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна».

3. Гевлич С.О. Деградационные процессы в низколегированных сталях тепловых установок в процессе длительной эксплуатации / С. О. Гевлич, С. А. Пегишева, В. С. Козлов // труды V Рос. науч.техн конф; Ресурс и диагностика материалов и конструкций – 2010–2011: ИМАШ УрО РАН. Екатеринбург, октябрь 2011. – Т.1 – С.148–149.

335

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Техническое диагностирование горизонтальных гидравлических прессов, используемых для изготовления профилей из цветных сплавов Евгений КРУГЛОВ, кандидат технических наук, профессор КНИТУ-КАИ (г. Казань) Рауль КУЗЕЕВ, директор, специалист III уровня по НК, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Дмитрий СТАРЦЕВ, начальник отдела диагностики ООО «Центр НК» (г. Казань) Евгений СЕМЕНОВ, ведущий инженер, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Сергей КРЫЛОВ, инженер, эксперт ООО «Центр НК» (г. Казань) Сергей ШИЛОВ, директор, эксперт ООО «ИКЦ «Калибр» (г. Ижевск)

В статье изложены методика и результаты технического диагностирования горизонтальных гидравлических прессов, используемых для изготовления профилей из цветных сплавов. Показаны применяемые виды и методы неразрушающего контроля и исследования структуры металла. Приведены технические средства, используемые в процессе диагностирования, показана возможность установления ресурса дальнейшей безопасной эксплуатации прессов на основании расчетов на малоцикловую усталость по ГОСТ Р 52857.6 -2007. Ключевые слова: гидропресс, метод, диагностика, эксплуатация, исследование, ресурс.

Д

ля изготовления профилей из алюминиевых сплавов широко используются импортные горизонтальные гидравлические прессы. На одном из предприятий, выпускающем профили, в процессе длительной эксплуатации прессов (самый длительный период эксплуатации – с 2001 года) возникла проблема определения ресурса дальнейшей эксплуатации, так как на каждом прессе прошло по несколько капитальных ремонтов и даже поломок, но изготовители прессов (Тайвань, Испания, Италия) четко не установили в паспортах ни количество лет безаварийной работы, ни количество циклов нагружения, ни ресурс базовых деталей прессов, ни количество и период капитальных ремонтов. Ресурс пресса – это время его эксплуатации до перехода в предельное состояние. Для прессов, изготовленных в разных странах, ресурс разный: для германских, с литыми станинами и особо точным изготовлением он составляет 30–50 лет, для

336

испанских и итальянских, более «легких», и со сварными основаниями – 20– 25 лет, а для китайских и тайваньских с предельной минимизацией металлозатрат – не более 10–15 лет. Установление остаточного ресурса потребовало проведения исследования (технического диагностирования) базовых деталей прессов. Базовыми деталями пресса являются станины, основные гидроцилиндры, передние и задние траверсы (плиты или поперечины), колонны, контейнеродержатели. В разные годы некоторые базовые детали выходили из строя, но никакой устойчивой связи со сроками их эксплуатации и количеством нагрузок владельцем не прослеживалось. Для определения ресурса необходимо было выполнить анализ эксплуатационной документации, провести неразрушающий контроль и исследование состояния материала базовых деталей прессов, выполнить расчеты усталостной прочности, установить остаточный ре-

сурс эксплуатации пресса. Результаты диагностирования: 1. По результатам анализа паспортов и эксплуатационных документов было установлено, что прессы эксплуатировались много лет круглосуточно, останавливались 1 раз в месяц для технического обслуживания и ревизии, средний ремонт с заменой быстроизнашиваемых деталей проводился один раз в полгода в зависимости от технического состояния пресса, а капитальный ремонт обычно проводился один раз в год. При поломке какой-либо детали остановы были до окончания ремонта.

2. Неразрушающий контроль. При диагностировании базовых деталей прессов был выполнен 100%-ный визуально-измерительный контроль, использовались методики и приборы неразрушающего контроля – ультразвукового с применением дефектоскопа УСД-50, магнитопорошкового с применением дефектоскопа на постоянных магнитах большой мощности МДПМ-1, феррозондового с применением измерителя трещин ИМИТ-2М, капиллярного с применением комплекта SHERWIN (Франция). Для контроля температуры поверхности деталей применялись пирометрические приборы марок «Кельвин 1200» и Optris. Практика технического диагностирования показала, что базовые детали прессов, такие как станины, плиты, колонны и другие силовые детали, эксплуатируемые при относительно низких температурах (не более 100 °С), по результатам визуально-измерительного и других неразрушающих методов контроля, дефектов не имели. На некоторых деталях, работающих при температурах 150 – 250 °С и выше (например, контейнеродержатель), неразрушающими методами контроля обнаружились термоусталостные трещины с раскрытием до 1,0 мм и длиной до 500 и более мм (фото 1). Исследования показали, что применение современных методов и приборов неразрушающего контроля для полно-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ценного технического диагностирования прессов эффективно, но недостаточно. Возможно также применение тензометрии и акустико-эмиссионного контроля.

3. Измерения твердости, спектральный анализ состава металла, металлографические исследования. Более полную картину работоспособности деталей прессов дают исследования их материалов. Большое внимание при диагностировании было уделено измерениям твердости базовых деталей динамическими и ультразвуковыми приборами марки INATEST (D), так как твердость всегда являлась показателем меры прочности металла детали. Трудности исследования материала деталей были связаны с отсутствием в представленной владельцем документации на прессы данных о примененных марках материала. Металлографические исследования для определения структуры стали проводились на темплетах, которые вырезались из базовых деталей. Спектральным методом определялся химический состав материала. В соответствии с химическим составом по транслятору материалов определялась аналоговая отечественная марка металла. Исследование микроструктуры материала проводилось совместно со стационарным определением твердости и микротвердости. Как показали результаты исследований структуры, базовые детали гидравлических прессов изготовлены из низкоуглеродистых качественных сталей типа «Сталь 20 – Сталь 25» литых или сварных, структура ферритно-перлитная. По определенной твердости на темплетах образцов, вырезанных из деталей, в соответствии с ГОСТ 22-761-77 [3], оценивалась прочность металла, в частности Ϭв. Полученные значения сравнивались с нормами прочности, указанными в государственных стандартах. Для аналога отечественной марки материала, например, нормы приведены в ГОСТ 977-88 [4]. Приведенная методика позволяет объективно оценить состояние материала базовых деталей и дает возможность выполнить необходимые прочностные расчеты по определению остаточного ресурса и сроков возможной дальнейшей эксплуатации прессов. Горизонтальные гидравлические прессы для экструзии при производстве алюминиевых профилей работают практически круглосуточно в условиях малоцикловой усталости. Для установления ресурса деталей использовалась методика расчета, изложенная в ГОСТ Р.

Фото 1. Трещина сварного шва контейнеродержателя пресса

52857.6 -2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках» [2]. Для диагностируемых прессов остаточный ресурс составил от 1 года до 18 лет. Вывод: примененная методика позволяет рассчитать ресурс базовых деталей гидравлических прессов для изготовления профилей из цветных металлов, с учетом фактического технического состояния, результатов металлографических исследований, неразрушающего контроля и выполнения расчетов на малоцикловую усталость. Рекомендации к дальнейшей эксплуатации горизонтальных прессов. Дальнейшую эксплуатацию рекомендуется проводить при условии проведения мониторинга работы пресса по техническому состоянию, в том числе: а) ежесменный тщательный осмотр базовых деталей пресса с записью результатов осмотра в журнал передачи смен; б) строгое выполнение утвержденного графика планово-предупредительного ремонта, предусмотренного инструкцией по эксплуатации завода-изготовителя и по фактическому техническому состоянию пресса; при проведении ремонта параллельно провести визуально-измерительный контроль базовых деталей; ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

в) не реже одного раза в год, желательно в условиях капитального ремонта, проводить визуально-измерительный контроль всех доступных поверхностей базовых деталей, феррозондовый контроль на особо напряженных участках деталей для обнаружения трещин и измерение твердости (прочности) металла для анализа изменений прочностных характеристик металла; г) при обнаружении внешних, подповерхностных, внутренних дефектов и (или) уменьшения твердости базовых деталей в сравнении с параметрами, измеренными в процессе раннего диагностирования, детали заменять или ремонтировать.

Литература 1. Бочаров Ю.А. Кузнечно-штамповочное оборудование. – М.: Изд. центр «Академия», 2008.

2. ГОСТ Р. 52857.6 -2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках».

3. ГОСТ 22761-77 «Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бриннелю переносными твердомерами статического действия».

4. ГОСТ 977-88 «Отливки стальные. Общие технические условия».

337

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности технического диагностирования

сосудов и аппаратов, имеющих односторонний доступ к поверхности корпуса (сосуды, заглубленные в грунт) УДК 620.179.1 Леонид ПОПОВ, генеральный директор ООО ИЦ «Оргтехдиагностика» (г. Воронеж)

Изложен один из аспектов безопасной эксплуатации технических устройств – диагностирование методами неразрушающего контроля с целью профилактики коррозионных повреждений металла и получения достоверной оценки надежности устройства. Ключевые слова: сосуд, техническое диагностирование, ультразвуковая толщинометрия.

О

сновной особенностью сосудов, имеющих односторонний доступ к поверхности, как объектов диагностирования технических устройств с целью продления сроков безопасной эксплуатации, является сложность проведения их визуального контроля в полном объеме. Для осмотра недоступны те поверхности сосудов, появление дефектов на которых наиболее вероятно (внутренняя поверхность футерованных сосудов). Характерным дефектом для сосудов, имеющих односторонний доступ к поверхности, является коррозионное поражение металла из-за нарушений защитного покрытия при эксплуатации, поэтому одной из основных задач технического диагностирования является определение состояния защитного покрытия. Частичный контроль состояния наружной поверхности сосудов может быть проведен путем рытья шурфов на глубину 1–2 м для осмотра. Основными видами контроля технического состояния изоляции и коррозионного состояния корпуса подземных сосудов являются внутренний осмотр и ультразвуковая толщинометрия (УЗТ). При внутреннем осмотре необходимо исследовать состояние нижней части корпуса, при обнаружении зон повышенной общей коррозии [7] в них необходимо проводить дополнительный ультразвуковой контроль. По условиям аэрации наибольшей коррозии подвергаются зоны, примыкающие к нижней образующей обечайки (для горизонтальных сосудов) и нижнему днищу (для вертикальных сосудов).

338

Поэтому число точек измерения толщины в указанных зонах должно обеспечивать выявление областей возможного повышенного утонения металла. При проведении УЗТ подземных сосудов необходимо выполнять следующие требования: ■ число точек измерения должно быть не менее 12- на каждой царге обечайки и не менее 5 на каждом листе металла; ■ в вертикальных сосудах обратить особое внимание на УЗТ нижнего днища и примыкающую к нему царгу обечайки (число точек измерения на днище должно быть не менее 9, при этом обязательным является измерение толщины в полюсе днища и не менее 5 на каждом листе, в случае сварного днища); ■ в горизонтальных сосудах при проведении УЗТ необходимо в обязательном порядке проводить измерения по нижней образующей обечайки, а также по двум образующим обечайки, находящимся на расстоянии 100–150 мм и 200–250 мм с каждой стороны нижней образующей вверх по периметру окружности обечайки; ■ в зонах протечки продукта, повышенной коррозии, вмятин и выпучин измерения необходимо проводить по сетке с шагом не более 25 мм. Качество изоляции должно соответствовать требованиям [8] на сплошность, отсутствие трещин и повреждений. В случае обнаружения у подземных сосудов локального утонения стенок из-за коррозии внешней поверхности, эти места должны быть осмотрены и повторно изолированы.

Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 13 июля 2015 года) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под давлением». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 марта 2014 года № 116.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538.

4. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов». Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 6 сентября 2001 года № 39.

5. И 3-94 «Инструкция по диагностированию технического состояния резервуаров установок сжиженного газа». Актуализированная редакция. Утверждена Главным управлением промышленной безопасности и охраны труда Минтоп­ энерго России 31 января 1994 года.

6. СО 153-34.17.439-2003 «Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением». Утверждена приказом Минэнерго России от 24 июня 2003 года № 253.

7. ГОСТ 9.908-85 «Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости». Межгосударственный стандарт. Введен в действие 1 января 1987 года.

8. СНиП 3.05.05-84. «Технологическое оборудование и технологические трубопроводы». Актуализированная редакция. Утверждены постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 7 мая 1984 года № 72.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Методика технического диагностирования

оборудования, имеющего односторонний доступ к поверхности (футерованные аппараты, сосуды, заглубленные в грунт и подземные) УДК 006.88 Леонид ПОПОВ, генеральный директор ООО ИЦ «Оргтехдиагностика» (г. Воронеж)

Изложены особенности при составлении программы работ по проведению технического диагностирования оборудования, имеющего односторонний доступ к поверхности, с целью профилактики коррозионных повреждений металла и получения достоверной оценки надежности устройства. Ключевые слова: сосуд, защитное покрытие, коррозия, толщинометрия, техническое состояние.

Т

ехническое состояние футерованных, заглубленных и подземных сосудов (аппаратов) чаще всего определяется состоянием футеровки и защитного покрытия. Программа работ по техническому диагностированию такого оборудования составляется в соответствии с требованиями нормативно-технической документации [1, 2, 3, 4] и рекомендации [5, 6], с учетом следующих особенностей: ■ целостность футеровки оборудования может быть оценена при изучении эксплуатационной документации, в которой фиксируются значения температур. Для оборудования, на котором системный контроль температуры стенки не ведется, рекомендуется, до вывода оборудования из эксплуатации для технического диагностирования, провести оценку равномерности распределения температурных полей на наружной поверхности диагностируемого оборудования с помощью тепловизора или пирометра; ■ осмотр футеровки следует предусматривать в местах, на которых при оценке температурных полей зафиксированы пиковые выбросы температур. Чаще всего такие участки футеровки имеют дефекты и подлежат удалению; ■ для ультразвуковой толщинометрии и замеров твердости металла должны в первую очередь назначаться участки поверхности, на которых зафиксированы пиковые выбросы температур; ■ на участках внутренней поверхности с демонтированной футеровкой ре-

комендуется проводить металлографический контроль металла методом «реплик»; ■ если по результатам замеров твердости или металлографического контроля появляются сомнения в качестве металла, производится вырезка пробы металла для проведения исследования; ■ участки футеровки с трещинами подлежат удалению и последующему восстановлению по технологии, предусмотренной проектом; ■ состояние наружного защитного покрытия заглубленных и подземных сосудов (аппаратов) оценивается в отрываемых шурфах, количество которых назначает эксперт; ■ наличие коррозии на наружной поверхности заглубленной части сосудов (аппаратов) косвенно оценивается путем сравнения результатов толщинометрии надземной и подземной частей оборудования, имеющих одинаковую исходную толщину стенки; ■ наличие коррозии на наружной поверхности подземных сосудов (аппаратов) косвенно оценивается по результатам толщинометрии, полученным на участках внутренней поверхности, которые по результатам осмотра оцениваются как одинаковые, а по коррозионному износу – значительно разнятся; ■ шурфы для оценки состояния защитного покрытия следует преимущественно располагать в тех местах, где возникает сомнение в целостности изоляционного покрытия; ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ поврежденные участки защитного покрытия или защитное покрытие целиком, по решению эксперта, должны быть демонтированы и заизолированы вновь в соответствии с требованиями проекта. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 13 июля 2015 года) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под давлением». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 марта 2014 года № 116.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538.

4. ДиОР-05 «Методика диагностирования технического состояния и определения остаточного ресурса технологического оборудования нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств». Утверждена ОАО «ВНИКТИнефтехимоборудование». – г. Волгоград, 2006 г.

5. И 3-94 «Инструкция по диагностированию технического состояния резервуаров установок сжиженного газа». Актуализированная редакция. Утверждена Главным управлением промышленной безопасности и охраны труда Минтоп­ энерго России 31 января 1994 года.

6. М 4-96 «Методика диагностирования технического состояния и оценки остаточного ресурса аппаратов для гидролиза и варочных котлов стальных футерованных». Информационный материал от 4 декабря 1996 года № М 4-96, № 4-96.

339

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Техническое диагностирование сосудов и аппаратов для аммиака УДК 006.88

Леонид ПОПОВ, генеральный директор ООО ИЦ «Оргтехдиагностика» (г. Воронеж)

Изложен один из аспектов безопасной эксплуатации технических устройств – диагностирование методами неразрушающего контроля с целью профилактики возникновения трещин коррозионного растрескивания в сосудах для аммиака и получения достоверной оценки надежности устройства. Ключевые слова: сосуд, аммиак, техническое диагностирование.

Н

аиболее опасными дефектами в сосудах для аммиака являются трещины коррозионного растрескивания (КР), которые могут возникать в сосудах из углеродистых и низколегированных сталей, особенно в тех случаях, когда сосуды не подвергались термической обработке для снятия остаточных напряжений. Поэтому выявление трещин коррозионного растрескивания является одной из основных задач при техническом диагностировании аммиачных сосудов. Технический аммиак, выпускаемый по ГОСТ 6221-90, относится, в соответствии с ГОСТ 12.1.007-98 ССБТ, к четвертому классу опасности. Выпускается жидкий аммиак марок А и Б. Аммиак марки Б имеет повышенное содержание влаги (0,1–0,2% воды). Применение аммиака марки А увеличивает опасность коррозионного растрескивания, поэтому при анализе технической документации и условий работы сосудов необходимо установить группу аммиака, который использовался при эксплуатации сосуда. Техническое диагностирование сосудов и аппаратов для аммиака проводится в соответствии с требованиями нормативно-технической документации с целью своевременного выявления поверхностных и подповерхностных дефектов стенок [1, 2, 3, 4, 5, 6]. При диагностировании аммиачных сосудов особую роль для выявления кор-

340

розионного растрескивания играет внутренний осмотр, которому в обязательном порядке подлежат все доступные для его проведения сосуды. Осмотру подлежат все сварные швы, особое внимание должно быть уделено сварным швам в зонах концентрации напряжений (зоны приварки патрубков, горловин люков, швы в местах приварки опор и др.), а также зонам ремонта. Сварной шов должен просматриваться с помощью лупы 2,5–7,0-кратного увеличения. В случаях, когда сосуд недоступен для непосредственного внутреннего осмотра из-за отсутствия или малых размеров люков, осмотр внутренней поверхности должен проводиться с помощью специальных приборов (эндоскопов, перископов, смотровых приборов типа РВП и др.). При отсутствии возможности проведения визуального внутреннего осмотра с помощью приборов, его необходимо заменить акустико-эмиссионным методом контроля. При обнаружении трещин (или при подозрении наличия трещин) зона их расположения в обязательном порядке подвергается дополнительному контролю цветным, магнитопорошковым или вихретоковым методами. Зоны концентрации напряжений и зоны ремонта в аммиачных сосудах подвергаются неразрушающему контролю в объеме 100% в соответствии с п. 3.6 Методических указаний [4].

Последующая эксплуатация сосудов и аппаратов для аммиака проводится в подконтрольном режиме, основанном на рекомендациях специализированной организации.

Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 13 июля 2015 года) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Постановление Госгортехнадзора России от 9 июня 2003 № 79 «Об утверждении Правил безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок» (ПБ 09-595-03). Зарегистрировано Мин­ юстом России 19 июня 2003 г., регистрационный № 4779.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538.

4. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов». Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 6 сентября 2001 года № 39.

5. РД 09-244-98 «Инструкция по проведению диагностирования технического состояния сосудов, трубопроводов и компрессоров промышленных аммиачных холодильных установок». – М.: «ПолиМЕдиа», 1999 (с изменениями от 21 ноября 2002 года № 1, РДИ 09-513(244)02).

6. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю». Утверждена Постановлением Госгортехнадзора России от 11 июня 2003 года № 92.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Особенности технического контроля сосудов и аппаратов, эксплуатирующихся в сероводородсодержащих средах УДК 006.88 Леонид ПОПОВ, генеральный директор ООО ИЦ «Оргтехдиагностика» (г. Воронеж)

Изложен один из аспектов безопасной эксплуатации технических устройств – диагностирование методами неразрушающего контроля с целью профилактики коррозионного растрескивания и расслоения металла и получения достоверной оценки надежности устройства. Ключевые слова: сосуд, неразрушающий контроль, техническое диагностирование.

П

ри эксплуатации сосудов в сероводородсодержащих средах в первую очередь возникают дефекты в виде коррозионного растрескивания и расслоения металла, вызванные водородом, образующимся в результате электрохимических процессов на поверхности стенки сосуда. Главная опасность сероводородной коррозии заключается не в увеличении скорости коррозии, а в усилении наводораживания стали, которое приводит к охрупчиванию металла и коррозионному (сульфидному) растрескиванию. В отличие от хлоридного коррозионного растрескивания, которое начинается с поверхности, сероводородное растрескивание и расслоение могут начаться внутри металла, вдалеке от поверхности. Техническое диагностирование сосудов и аппаратов, эксплуатирующихся в сероводородсодержащих средах, проводится в соответствии с требованиями нормативно-технической документации с целью выявления внутренних дефектов стенок [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Сероводородное растрескивание под напряжением характерно для сталей аустенитного и аустенитно-мартенситного классов. Водород в этих сталях облегчает протекание мартенситного превращения и зарождение трещин. Наиболее часто сероводородное растрескивание под напряжением наблюдается в зонах термического влияния сварного шва, в наиболее опасном интервале температур – 30– 40 °С. Кроме того, склонность к сероводо-

родному растрескиванию под напряжением определяется особенностью структуры самого металла: наличием структурных неоднородностей, количеством и распределением неметаллических включений, химическим составом. Сероводородное расслоение металла проявляется в образовании трещин в направлении прокатки стали даже в отсутствие внешних напряжений. Обычно вследствие этого возникает расслоение металла и образуются «пузыри» на поверхности. Иногда трещины распространяются ступеньками – такой вид растрескивания называют ступенчатым растрескиванием, инициированным водородом. Сероводородному расслоению подвергаются в основном стали с пределом прочности от 300 до 800 МПа, в то время как сероводородное коррозионное растрескивание под напряжением более характерно для высокопрочных сталей. Анализ разрушений оборудования, эксплуатирующегося в сероводородсодержащих средах, показал, что сосуды и трубопроводы из углеродистых низколегированных материалов подверга-

ются расслоению, в отдельных случаях наблюдается растрескивание сварных соединений. При проведении неразрушающего контроля сосудов и аппаратов, эксплуатирующихся в сероводородсодержащих средах, дополнительно выполняется контроль стенок сосудов на наличие в них расслоений и вспученных участков. Участки с вспученной поверхностью могут быть обнаружены визуальным контролем с помощью светового луча, направленного касательно к поверхности. Такому же осмотру подвергают сварные соединения для обнаружения на них трещин. Сварные швы необходимо исследовать на участках наибольших напряжений. Чаще всего трещины возникают поперек шва. Для выявления трещин применяют методы цветной, магнитопорошковой и вихретоковой дефектоскопии. Для обнаружения расслоений используют в основном ультразвуковую дефектоскопию (УЗК) и толщинометрию (УЗТ). Эти методы позволяют выявить дефекты на любой глубине в толще стенки аппарата. Надежность выявления дефектов (расслоений) обеспечивается сплошным сканированием поверхности. При выборочном контроле рекомендуется контролировать не менее 5 точек на 1,0 м2 поверхности. В случаях обнаружения пораженных расслоением участков, необходимо определить размеры пораженных участков (оконтурить) путем сканирования или пошагового контроля участков поверхности ультразвуковыми методами (УЗК, УЗТ).

Сероводородное растрескивание под напряжением характерно для сталей аустенитного и аустенитномартенситного классов. Водород в этих сталях облегчает протекание мартенситного превращения и зарождение трещин ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

341

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы При наличии признаков сероводородной коррозии для проведения диагностирования сосудов и оценки результатов контроля участков, склонных к сероводородному растрескиванию, рекомендуется использовать Методику диагностирования технического состояния сосудов и аппаратов, эксплуатирующихся в сероводородсодержащих средах [5]. Оценка прочности сосудов, работающих в контакте с сероводородсодержащими средами, должна проводиться по РД 26-02-62-98 [6]. Последующая эксплуатация сосудов и аппаратов, эксплуатирующихся в сероводородсодержащих средах, проводится в подконтрольном режиме, основанном на рекомендациях специализированной организации.

Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 13 июля 2015 года) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под давлением». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 марта 2014 года № 116.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538.

4. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов». Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 6 сентября 2001 года № 39.

5. «Методика диагностирования технического состояния сосудов и аппаратов, эксплуатирующихся в сероводородсодержащих средах». Утверждена Минтоп­ энерго России 30 ноября 1993 года и согласована с Госгортехнадзором России.

6. РД 26-02-62-98 «Расчет на прочность элементов сосудов и аппаратов, работающих в коррозионно-активных сероводородсодержащих средах». Актуализированная редакция. Утвержден ТК 260 Оборудование химическое и нефтегазоперерабатывающее 10 ноября 1998 года.

342

Контроль за техническим состоянием футерованных аппаратов УДК 006.88 Леонид ПОПОВ, генеральный директор ООО ИЦ «Оргтехдиагностика» (г. Воронеж)

Изложен один из аспектов безопасной эксплуатации технических устройств – диагностирование методами неразрушающего контроля с целью профилактики коррозионных повреждений металла и получения достоверной оценки надежности устройства. Ключевые слова: сосуд, техническое диагностирование, футеровка, ультразвуковая толщинометрия.

О

сновной особенностью сосудов, имеющих односторонний доступ к поверхности, как объектов диагностирования технических устройств с целью продления сроков безо­пасной эксплуатации, является сложность (или невозможность) проведения их визуального контроля в полном объеме. При этом для осмотра недоступны именно те поверхности сосудов, появление дефектов на которых наиболее вероятно (внутренняя поверхность футерованных сосудов). Техническое диагностирование сосудов и аппаратов, имеющих односторонний доступ к поверхности корпуса (футерованных аппаратов), проводится в соответствии с требованиями нормативно-технической документации [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Наиболее характерным дефектом для сосудов, имеющих односторонний доступ к поверхности, является коррозионное поражение металла из-за нарушений защитного покрытия при эксплуатации, поэтому одной из основных задач технического диагностирования является определение состояния защитного покрытия.

Наружный осмотр проводится до снятия изоляции, если сосуд термоизолирован, в целях выявления участков с признаками нарушения ее целостности для последующего тщательного обследования металла, находящегося под этими участками термоизоляции. После снятия термоизоляции проводится осмотр поверхности в объеме 100%. При этом особое внимание необходимо обратить на наличие следов пропуска продукта на основном металле и сварных швах, а также на наличие трещин, отслоений, следов коррозии, нарушений геометрической формы и ремонтных зон с применением сварки. Состояние футеровки можно косвенно установить по результатам осмотра, а также по результатам ультразвуковой толщинометрии (УЗТ). При проведении УЗТ футерованных сосудов необходимо выполнять следующие требования: ■ число точек измерения должно быть не менее 12 на каждой царге обечайки и не менее 5 на каждом листе металла; ■ в вертикальных сосудах обратить особое внимание на УЗТ нижнего днища и примыкающую к нему царгу обе-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

чайки (число точек измерения на днище должно быть не менее 9, при этом обязательным является измерение толщины в полюсе днища, и не менее 5 на каждом листе, в случае сварного днища); ■ в горизонтальных сосудах при проведении УЗТ необходимо в обязательном порядке проводить измерения по нижней образующей обечайки, а также по двум образующим обечайки, находящимся на расстоянии 100–150 мм и 200– 250 мм с каждой стороны нижней образующей вверх по периметру окружности обечайки; ■ в зонах протечки продукта, повышенной коррозии, вмятин и выпучин измерения необходимо проводить по сетке с шагом не более 25 мм. При внутреннем осмотре в первую очередь определяется целостность футеровки, в местах неплотности или нарушения ее целостности (трещины, сколы, отслоения и т.п.) футеровка подлежит обязательному удалению. Снятие и восстановление футеровки должно проводиться только специализированными организациями. Поверхность металла, находящаяся под снятой футеровкой, должна быть проконтролирована визуально с лупой

10-кратного увеличения, а также магнитным или вихретоковым методами. В этих зонах проводится дополнительный контроль толщины методом УЗТ по сетке с шагом не более 25 мм. Контроль коррозионного состояния металла [7] корпуса под футеровкой в зоне накладных листов производится высверливанием дренажного отверстия диаметром 15–20 мм в накладном листе на наружной поверхности корпуса. Отверстие сверлится в нижней части накладного листа до основного металла, повреждение поверхности которого не допускается. Последующая эксплуатация сосудов и аппаратов, имеющих односторонний доступ к поверхности корпуса (футерованных аппаратов), проводится в подконтрольном режиме, основанном на рекомендациях специализированной организации. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 13 июля 2015 года) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности

Наиболее характерным дефектом для сосудов, имеющих односторонний доступ к поверхности, является коррозионное поражение металла из-за нарушений защитного покрытия при эксплуатации, поэтому одной из основных задач технического диагностирования является определение состояния защитного покрытия ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

«Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под давлением». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 марта 2014 года № 116.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538.

4. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов». Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 6 сентября 2001 года № 39.

5. М 4-96 «Методика диагностирования технического состояния и оценки остаточного ресурса аппаратов для гидролиза и варочных котлов стальных футерованных». Информационный материал от 4 декабря 1996 года № М 4-96, № 4-96.

6. СО 153-34.17.439-2003 «Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением». Утверждена приказом Минэнерго России от 24 июня 2003 года № 253.

7. ГОСТ 9.908-85 «Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости». Межгосударственный стандарт. Введен в действие 1 января 1987 года.

343

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Эксплуатация товарно-сырьевого парка Риски, возникающие при эксплуатации товарно-сырьевого парка, связанные с наливом мазута в автоцистерны УДК: 665.637 Юрий УСЕНКО, генеральный директор ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Андрей МАНАСТЫРНЫЙ, первый заместитель генерального директора – главный инженер ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Михаил УСЕНКО, заместитель генерального директора по развитию ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Юрий КОВАЛЕВ, заместитель генерального директора по экспертной деятельности ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Денис НОВОСЕЛОВ, заместитель начальника испытательной лаборатории по качеству ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск)

Эксплуатация любого опасного производственного объекта связана с определенным риском. В статье рассматривается вероятность высвобождения опасного вещества из автоцистерны в момент налива мазута на сливоналивной эстакаде товарно-сырьевого парка. Ключевые слова: автоцистерна, мазут, сливоналивная эстакада, товарно-сырьевой парк.

П

рием и отгрузка нефти и неф­ тепродуктов в автоцистерны осуществляется через специально оборудованные сливоналивные устройства при обеспечении безопасного проведения сливоналивных операций. Указанный процесс регламентирован нормативной документацией и прописан в технологическом регламенте предприятия. Однако нарушения отработанной технологии могут привести к серьезным последствиям. Так, в товарно-сырьевом парке при наливе мазута в полуприцеп-цистерну произошел неконтролируемый выброс продукта. Впоследствии были установлены следующие обстоятельства происшествия. На площадке налива мазута в автоцистерну оператор совместно с машинистом насосной установки начали отгрузку мазута из емкости РГС-60 № 1 в полуприцеп-цистерну общей емкостью 30 м 3. Налив происходил с помощью

344

устройства для верхнего налива нефти и нефтепродуктов в автомобильные цистерны и насоса шестерного. Примерно через 20 минут процесс налива был остановлен по причине появления брызг мазута из горловины цистерны. Цистерна на момент остановки налива была заполнена мазутом примерно на 10 м3. После этого цистерна была протерта снаружи от брызг мазута. Примерно через 30 минут налив в цистерну возобновили из РГС-60 № 2. Налив происходил без брызг. В тот момент, когда цистерна почти заполнилась мазутом, произошел выброс продукта. В результате выброса мазута из цистерны излилось примерно 8 т продукта. Излитие мазута произошло фонтанообразно. Остаток мазута в цистерне после аварии составил примерно 19 м 3. В ходе проведенной экспертизы было установлено, что на территории предприятия есть резервуарный парк, в который входят резервуары горизонтальные сварные РГС-60 № 1, № 2. Резерву-

ары предназначены для хранения мазута, оснащены штуцерами и люкамилазами, а также трубопроводом подогрева продукта. РГС-60 № 1, № 2 не были оборудованы системой контроля температуры подогреваемого в резервуаре нефтепродукта с регистрацией показаний в помещении управления (операторной). Контроль температуры осуществлялся в момент отбора проб лабораторными методами, что являлось нарушением пункта 10.33 Руководства по безопасности для нефтебаз и складов нефтепродуктов (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 26 декабря 2012 года № 777): «Температура подогрева нефтепродуктов в резервуарах принимается ниже температуры вспышки паров нефтепродуктов в закрытом тигле не менее чем на 15 °С и не выше 90 °С. Температуру подогреваемого в резервуаре нефтепродукта рекомендуется постоянно контролировать с регистрацией показаний в помещении управления (операторной)». РГС-60 № 1, № 2 оборудованы автоматической системой дискретного контроля уровня мазута в резервуарах. В ходе расследования были проведены испытания технологических трубопроводов подогрева РГС-60 № 1, № 2 на прочность, плотность и герметичность с целью обнаружения утечек теплоносителя. Во время испытания указанного трубопровода дефектов не обнаружено. Трубопровод признан выдержавшим испытания. Отбор проб мазута регламентирован государственным стандартом: ГОСТ 25172012 «Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб». Определение содержания воды в мазуте регламентировано ГОСТ 2477-65 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды». Поступающие в товарно-сырьевой парк продукты проверялись на содержание во-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ды с помощью пасты Владыкина. Данный метод не регламентирован нормативными документами. При проведении лабораторного анализа было обнаружено наличие воды в количестве 15,7 % от массы мазута в резервуаре РГС-60 № 1, что противоречит данным таблицы 1 ГОСТ 10585-2013 «Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия» (содержание воды в мазуте топочном 100 не должно превышать 1% от массы). На основании расчетов тепловых, материальных балансов и построения графических зависимостей установлен наиболее вероятный сценарий физических процессов, приведших к возникновению аварии. Налитый из РГС-60 № 1 мазут имел 15,7% массовой доли воды. Налитый за 15–20 минут продукт содержал примерно 1,62 т воды, которая находилась в кипящем состоянии. Процесс кипения вызвал выплески продукта из горловины, что явилось причиной остановки налива из РГС-60 № 1. В течение времени остановки продукт в цистерне успел остыть до температуры ниже температуры кипения воды. После возобновления налива ма-

зута из РГС-60 № 2 (содержание воды 0,03%) вода внутри цистерны начала нагреваться. К моменту полного налива цистерны, вода – переходящая в парообразное состояние, – накопила достаточное количество энергии для совершения работы по выбросу продукта, который вскоре и произошел. Оставшийся в цистерне после выброса мазут имеет содержание воды 0,07%, что говорит о полном выходе воды из цистерны в виде паромазутной смеси. Высота столба паромазутной смеси при выбросе превысила 5 м. На основании вышеизложенного были сделаны следующие выводы: ■ отсутствие системы непрерывного автоматизированного приборного контроля температуры подогреваемого в резервуаре нефтепродукта с регистрацией показаний привело к нагреву мазута в РГС-60 до температур выше 100°С; ■ отсутствие мероприятий по проведению химического анализа 100% поступающих нефтепродуктов на наличие воды методами, регламентированными ГОСТ, привело к накоплению аварийного количества воды в РГС-60; ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ совокупность указанных факторов привела к тому, что в полуприцепецистерне образовалась смесь мазута с водой в опасном соотношении, которая при повторном наливе мазута из РГС60 № 2 нагрелась до температуры кипения, и давлением пара мазут был выброшен из цистерны. Рассмотренный случай доказывает, что несоблюдение утвержденных норм и правил при эксплуатации опасного производственного объекта существенно увеличивает риски возникновения инцидентов и аварий. Литература 1. Руководство по безопасности для нефтебаз и складов нефтепродуктов (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 26 декабря 2012 г. № 777).

2. ГОСТ 2517-2012 «Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб».

3. ГОСТ 10585-2013 «Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия».

4. ГОСТ 2477-65 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды».

345

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Коррозионное растрескивание змеевиков трубчатых печей для нагрева нефти участка предварительной подготовки нефти УДК: 66.041.454 Юрий УСЕНКО, генеральный директор ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Андрей МАНАСТЫРНЫЙ, первый заместитель генерального директора – главный инженер ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Михаил УСЕНКО, заместитель генерального директора по развитию ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Юрий КОВАЛЕВ, заместитель генерального директора по экспертной деятельности ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Денис НОВОСЕЛОВ, заместитель начальника испытательной лаборатории по качеству ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск)

Для производства сварных змеевиков трубчатых печей используются конструкционные стали. В статье приведены дефекты, связанные с коррозионным растрескиванием под напряжением таких змеевиков, возникающие в процессе эксплуатации. Ключевые слова: змеевик, печь, трещина, напряжение.

пытании змеевиков; результаты заводских испытаний и исследований сварных соединений змеевиков; 2) горизонтальные гладкие трубы змеевиков частично не опираются на трубные опоры, что создает дополнительные непроектные знакопеременные напряжения на сварные швы змеевиков, стимулируя коррозионное растрескивание; 3) марка стали труб и отводов сталь 20 по ГОСТ 1050-2013, что не соответствует заявленной марке (09Г2С) имеющегося паспорта на печь. Для выяснения характера и причины образования трещин проводился металлографический анализ металла фрагментов труб. Микроанализ проводился с помощью металлографического микроско-

В

рамках проведения технического диагностирования змеевиков трубчатых печей участка предварительной подготовки нефти были выявлены трещины длиной 30–50 мм по основному металлу труб 1598,0 мм вдоль сварного шва (рис. 1). При этом рабочей средой печи является нефть, неф­ тяная эмульсия, расчетная температура стенки труб составляет 250 °С, рабочее давление 6,4 МПа. По результатам технического диагностирования было установлено, что змеевики технического устройства не соответствуют требованиям РД 26-02-80-2004 «Змеевики сварные для трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке» и СТО-СА-03-0042009 «Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковке»: 1) отсутствуют данные о термообработке, гидравлическом (пневматическом) ис-

346

Рис. 1

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

па AxioObserver производства Karl Zeis с увеличениями до 1000 крат. Металлографические шлифы готовились в поперечном сечении шлифованием на абразивном круге и шлифовальных шкурках с различной величиной зерна абразива. Последующую полировку проводили на сукне с применением водной суспензии окиси хрома. Контроль микроструктуры проводили после травления микрошлифа. Травление проводили 4%-м раствором азотной кислоты в этиловом спирте. На рисунке 2 приведено поперечное сечение нетравленого шлифа фрагмента трубы в области трещин. Трещина имеет извилистый и разветвленный в глубину характер. Раскрытие трещины максимально на поверхности труб. В поперечном сечении нетравленого шлифа фрагмента трубы имеются микротрещины, развивающиеся от поверхности труб. На рисунке 3 приведено с большим разрешением поперечное сечение нетравленых шлифов фрагмента труб в области

трещин. Хорошо видно, что трещина развивается внутри слоя окисла. Микроструктура основного металла фрагмента трубы представляет собой незакаленную мелкозернистую ферритоперлитную структуру малоуглеродистой стали. На рисунках 4–5 приведена микроструктура с трещиной фрагмента трубы после травления шлифа. На фотографиях хорошо видна не только магистральная трещина, окруженная слоем окисла, но и тонкая сетка окисла по границам зерен феррита и перлита Таким образом, на основании проведенного металлографического анализа сделан вывод о коррозионном механизме образования трещин. В связи с тем, что трубы змеевика находятся под напряжением (давление нефти) и нагреваются на поверхности до 250 °С, происходит окисление границ зерен, и по хрупким окислам из-за растягивающих напряжений на поверхности образуются трещины. Постоянное напряжение приводит к раскрытию микротрещин, что ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

приводит к окислению границ нижних слоев металла, и таким образом, трещина развивается вглубь. Такой характер образования трещин относится к известному коррозионному растрескиванию под напряжением. Наличие в непосредственной близости от зоны растрескивания сварного соединения труб с отводами способствует появлению дополнительного напряжения растяжения, которое стимулирует развитие коррозионного растрескивания. Литература 1. ГОСТ 1050-2013 «Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия».

2. РД 26-02-80-2004 «Змеевики сварные для трубчатых печей. Требования к проектированию, изготовлению и поставке».

3. СТО-СА-03-004-2009 «Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковке».

347

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Взрывозащищенное оборудование и системы заземления

Монтаж взрывозащищенного оборудования и систем заземления взрывопожароопасных производственных объектов УДК: 69.059 Юрий УСЕНКО, генеральный директор ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Андрей МАНАСТЫРНЫЙ, первый заместитель генерального директора – главный инженер ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Михаил УСЕНКО, заместитель генерального директора по развитию ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Юрий КОВАЛЕВ, заместитель генерального директора по экспертной деятельности ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Денис НОВОСЕЛОВ, заместитель начальника испытательной лаборатории по качеству ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск)

Монтаж систем заземления и установка взрывозащищенного оборудования являются важными составляющими в обеспечении дальнейшей безаварийной работы взрывопожароопасных производственных объектов. Ключевые слова: монтаж, зануление, проводник, нарушения, взрывозащищенное оборудование.

П

роектной документацией, как правило, предусмотрены только общие рекомендации в части требований к монтажу систем заземления и установки взрывозащищенного оборудования на опасных производственных объектах. При этом монтажные организации должны руководствоваться такими документами, как Правила устройства электроустановок (ПУЭ), РМ 14-177-05 «Инструкция по монтажу электрических проводок систем автоматизации». Исходя из опыта проведения экспертиз на опасных производственных объектах, а также осуществления строительного контроля при их строительстве, можно сделать выборку наиболее распространенных нарушений строительных и монтажных организаций: 1) использование металлических конструкций производственного назначения во взрывоопасных зонах в качестве основных защитных (заземляющих) проводников (ПУЭ 7 п. 7.3.138);

348

2) нарушение требований к прокладке кабельных линий в кабельных сооружениях (ПУЭ 7 п. 7.3.138); 3) нарушение правил маркировки жил и кабелей (ПТЭЭП п. 2.6.15);

4) нарушение требований к соединению заземляющих проводников (РМ 4-249-91 п. 3.6); 5) присоединение 2 и более проводников к одному винтовому (болтовому) соединению (ГОСТ 10434-82 п.2.1.12, ПУЭ 7 п.1.7.139); 6) нарушение правил выполнения проводки, присоединяемой к электрооборудованию с взрывозащитой (ПУЭ 7 п.

7.3.117, ПТЭЭП п. 3.4.5); 7) последовательное включение в защитный проводник открытых проводящих частей (ПУЭ п. 1.7.144); 8) нарушение правил выполнения главной шины заземления (выбор материала и конструкции шины) (ПУЭ 7 п.1.7.119); 9) нарушение взрывонепроницаемой оболочки исполнительного механизма (ПУЭ п. 7.3.112, ПТЭЭП п. 3.4.5; п. 3.4.6; п. 3.4.21); 10) отсутствие заземления металлических оболочек проводов и кабелей, брони кабелей, металлических оплеток проводов, а также металлических экра-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Несоблюдение подрядными организациями при строительстве взрывопожароопасных производственных объектов основных правил в области промышленной безопасности может привести в дальнейшем к вспышке, возгоранию или взрыву нов кабелей с двух сторон, путем присоединения к ним гибких нулевых защитных (заземляющих) проводников (РМ 4-249-91 п. 3.22); 11) параллельная прокладка кабельных линий с кабелями систем автоматизации и силовыми кабелями (РМ 14177-05 п.7.15 (в); 12) использование отдельных провод­ ников заземления на частях, подлежащих занулению или заземлению (электроустановки, металлорукава, корпуса и т. п.) (ПУЭ 7 п. 1.7.46). Несоблюдение подрядными организациями при строительстве взрывопожароопасных производственных объектов основных правил в области промышленной безопасности может привести в дальнейшем к вспышке, возгоранию или взрыву.

Литература 1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Издание седьмое.

2. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Издание шестое.

3. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.

4. ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические условия».

5. РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений».

6. РМ 4-249-91 Системы автоматизации технологических процессов. Устройство сетей заземления. Пособие к ВСН 205-84/ММСС СССР.

7. РМ 14-177-05 «Инструкция по монтажу электрических проводок систем автоматизации. Часть 2. Монтаж проводов и кабелей». ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

349

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Техническое диагностирование зданий опасных производственных объектов в условиях Крайнего Севера УДК: 697.1 Юрий УСЕНКО, генеральный директор ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Андрей МАНАСТЫРНЫЙ, первый заместитель генерального директора – главный инженер ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Михаил УСЕНКО, заместитель генерального директора по развитию ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Юрий КОВАЛЕВ, заместитель генерального директора по экспертной деятельности ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Денис НОВОСЕЛОВ, заместитель начальника испытательной лаборатории по качеству ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск)

В проектной документации здания или сооружения должны быть определены значения характеристик ограждающих конструкций и приняты конструктивные решения, обеспечивающие соответствие расчетных значений теплотехнических характеристик требуемым значениям, установленным исходя из необходимости создания благоприятных санитарно-гигиенических условий в помещениях. В условиях Крайнего Севера выполнение этих условий может стать сложной задачей как для проектировщика, так и для строительной организации. Ключевые слова: здание, микроклимат, обследование.

М

икроклимат помещения – климатические условия внутренней среды помещения, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха. Такое определение устанавливает Федеральный закон от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». В случае расхождения фактических параметров микроклимата с требуемыми по нормативной документации РФ требуется проведение технической экспертизы. Проведение такой экспертизы можно рассмотреть на примере здания лаборатории, расположенной на опасном про-

350

изводственном объекте, эксплуатирующемся в условиях Крайнего Севера. Обследованию подлежало одноэтажное здание длинной 33,64 м, шириной 14,62 м, высотой 5,7 м, выполненное из стеновых панелей типа «сэндвич» с

заполнением в виде минераловатных плит. Обследование здания включало в себя: ■ тепловизионное обследование ограждающих конструкций; ■ определение параметров микроклимата в помещениях; ■ определение параметров систем вентиляции. Все измерения проводились специалистами в зимний период с использованием следующего оборудования: ■ измеритель комбинированный Testo 425; ■ измеритель комбинированный (термогигрометр) 605-Н1; ■ тепловизор E40bx, Flir Systems (Швеция). На основании анализа имеющейся проектной и исполнительной документации, определения фактических условий воздействия на конструкции здания, предварительного (внешнего) осмотра и детального (инструментального) обследования было сделано заключение: 1) строительные конструкции здания лаборатории соответствуют требованиям действующей нормативно-технической документации, а также проектной документации;

Создание оптимальных параметров микроклимата в условиях Крайнего Севера представляет собой комплексную задачу, решение которой невозможно без надлежащего контроля процесса проектирования и строительства зданий, а также проведения последующего мониторинга в процессе эксплуатации

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

2) ограждающие конструкции имеют повышенную теплопроводность в местах соединения стеновых и потолочных панелей, в местах установки оборудования кондиционирования воздуха, через оконные и наружные дверные блоки в местах соприкосновения оконных блоков со стеновыми панелями, а также в местах установки уплотнителей дверных полотен и поворотно-откидных элементов оконных блоков (рис. 1–3); 3) относительная влажность воздуха во всех помещениях лаборатории не соответствует требованиям проектной и действующей нормативно-технической документации, отклонения от требований составляют: минимум – 4%, максимум – 10,5%; 4) скорость движения воздуха в помещениях не соответствует требованиям проектной и действующей нормативнотехнической документации, отклонения от требований составляют: минимум – 0,09 м/с, максимум – 0,55 м/с; 5) температура воздуха в помещениях не соответствует требованиям действующей нормативно-технической и проектной документации, отклонения от требований составляют: минимум – 0,1 °С, максимум – 6,5 °С; 6) фактическая производительность систем вытяжной вентиляции не соответствует проектной, отклонения составляют: минимум – 1,72%, максимум – 100%; 7) фактическая производительность систем приточной вентиляции не соответствует проектной, отклонения составляют: минимум – 5,8%, максимум – 413,9%; 8) оперативно-технический персонал не поддерживает температуру теплоносителя в системе отопления, согласно утвержденной расчетной режимной карте индивидуального теплового пункта; 9) в ходе проведения поверочного теплотехнического расчета стеновой панели типа «сэндвич» теплопроводность утеплителя была принята в соответствии с ТУ изготовителя, по результатам проведенного поверочного теплотехнического расчета установлено: расчетное значение приведенного сопротивления теплопередаче утеплителя составляет R=2,39 Вт/м2*°С, что меньше требуемого значения (R тр=3,08 Вт/ м2*°С), следовательно, толщина стеновой панели – 150 мм не соответствует требованиям по теплопередаче ограждающих конструкций; 10) радиаторы отопления не соответствуют решению, принятому в проектной документации, замена типа радиа-

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

торов отопления письменно не согласована, отсутствует исполнительная документация на проведение монтажных работ системы отопления. Для приведения параметров микроклимата в соответствие требованиям нормативной документации РФ эксплуатирующей организации были рекомендованы следующие мероприятия: 1) разработать техническое решение по снижению теплопроводности ограждающих конструкций здания лаборатории; 2) для обеспечения температурного режима в помещениях здания лаборатории необходимо привести температуру теплоносителя системы отопления в соответствие с расчетной режимной картой индивидуального теплового пункта; 3) для приведения показателей температуры и скорости движения воздуха в помещениях лаборатории до нормативных значений провести пускоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

наладочные работы систем приточной и вытяжной вентиляции; 4) для обеспечения нормативных значений влажности воздуха в помещениях лаборатории установить в системы приточной вентиляции канальные увлажнители воздуха требуемой мощности. Таким образом, создание оптимальных параметров микроклимата в условиях Крайнего Севера представляет собой комплексную задачу, решение которой невозможно без надлежащего контроля процесса проектирования и строительства зданий, а также проведения последующего мониторинга в процессе эксплуатации. Литература 1. Федеральный закон от 30 декабря 2009 года №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

2. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих конструкций зданий и сооружений».

351

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О требованиях установленного порядка по аттестации в области промышленной безопасности УДК: 342.98 Юрий УСЕНКО, генеральный директор ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Андрей МАНАСТЫРНЫЙ, первый заместитель генерального директора – главный инженер ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Михаил УСЕНКО, заместитель генерального директора по развитию ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Юрий КОВАЛЕВ, заместитель генерального директора по экспертной деятельности ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск) Денис НОВОСЕЛОВ, заместитель начальника испытательной лаборатории по качеству ООО «Томский ИТЦ» (г. Томск)

Введение изменений к Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» изменило понятие об аттестации эксперта в области промышленной безопасности. Ключевые слова: аттестация, эксперт, промышленная безопасность.

Д

о вступления в силу последних изменений (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 3 июля 2015 года № 266) к Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» существовали следующие требования к экспертам: ■ наличие высшего образования; ■ аттестация в области промышленной безопасности по области аттестации, соответствующей объекту экспертизы; ■ стаж работы не менее 5 лет в соответствующей области аттестации требований промышленной безопасности; ■ знание законодательных актов, нормативных правовых актов Российской Федерации, технических документов по вопросам экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов, связанных с объектами экспертизы, используемых средствах измерений, испытательного оборудова-

352

ния, методов технического диагностирования технических устройств и обследований зданий и сооружений. При этом аттестация в области промышленной безопасности по области аттестации, соответствующей объекту экспертизы, проводилась в соответствии с требованиями приказа Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 29 января 2007 года № 37 «О порядке подготовки и аттестации работников организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору». Положение, в соответствии с которым проводилась аттестация, устанавливает порядок организации работы по подготовке и аттестации специалистов (должностных лиц) организаций, осуществляющих в отношении опасного производственного объекта, объекта энергетики, объекта, на котором эксплуатируются тепловые и электроустановки и сети, гидротехнического сооружения (далее –

объекты) их проектирование, строительство, эксплуатацию, реконструкцию, капитальный ремонт, техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию, а также изготовление, монтаж, наладку, обслуживание и ремонт применяемых на них технических устройств, технических средств, машин и оборудования, а также подготовку и переподготовку руководителей и специалистов по вопросам безопасности. Однако это положение не устанавливает требований к наличию такой аттестации у перечисленных работников и специалистов. В соответствии с п. 3 статьи 4 Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»: «Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности устанавливают обязательные требования к деятельности в области промышленной безопасности, в том числе работникам опасных производственных объектов, экспертам в области промышленной безопасности». Таким образом, требования о наличии такой аттестации у экспертов по промышленной безопасности могут быть установлены только Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности. В утвержденной приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 3 июля 2015 года № 266 редакции документа «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» требования к экспертам по промышленной безопасности имеют следующий вид: «Эксперт первой категории должен соответствовать следующим требованиям: 1) иметь высшее образование; 2) иметь стаж работы не менее 10 лет по специальности, соответствующей его области (областям) аттестации; 3) обладать знаниями нормативных

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

правовых актов Российской Федерации в области промышленной безопасности, используемых средств измерений и оборудования, а также методов технического диагностирования, неразрушающего и разрушающего контроля технических устройств, обследования зданий и сооружений; 4) иметь опыт проведения не менее 15 экспертиз промышленной безопасности; 5) являться автором не менее 10 публикаций в области промышленной безопасности, размещенных в периодических изданиях (данное требование не относится к экспертам, имеющим ученую степень). Эксперт второй категории должен соответствовать следующим требованиям: 1) иметь высшее образование; 2) иметь стаж работы не менее 7 лет по специальности, соответствующей его области (областям) аттестации; 3) обладать знаниями нормативных правовых актов Российской Федерации в области промышленной безопасности, используемых средств измерений и оборудования, а также методов технического диагностирования, неразрушающего и разрушающего контроля технических устройств, обследования зданий и сооружений; 4) иметь опыт проведения не менее 10 экспертиз промышленной безопасности; 5) являться автором не менее 10 публикаций в области промышленной безопасности, размещенных в периодических изданиях (данное требование не относится к экспертам, имеющим ученую степень). Эксперт третьей категории должен соответствовать следующим требованиям: 1) иметь высшее образование; 2) иметь стаж работы не менее 5 лет по специальности, соответствующей его области (областям) аттестации; 3) обладать знаниями нормативных правовых актов Российской Федерации в области промышленной безопасности, используемых средств измерений и оборудования, а также методов технического диагностирования, неразрушающего и разрушающего контроля технических устройств, обследования зданий и сооружений; 4) являться автором не менее 5 публикаций в области промышленной безопасности, размещенных в периодических изданиях (данное требование не относится к экспертам, имеющим ученую степень)». При этом требованиями пп. 17.1 – 17.3 Федеральных норм и правил в области

промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» установлено: «В проведении экспертизы в отношении опасных производственных объектов I класса опасности вправе участвовать эксперты первой категории, аттестованные в порядке, установленном Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 мая 2015 года № 509 «Об аттестации экспертов в области промышленной безопасности» (официальный интернет-портал правовой информации www.pravo.gov.ru, 1 июня 2015 г.). В проведении экспертизы в отношении опасных производственных объектов II класса опасности вправе участвовать эксперты первой и (или) второй категории, аттестованные в порядке, установленном Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 мая 2015 года № 509 «Об аттестации экспертов в области промышленной безопасности». В проведении экспертизы в отношении опасных производственных объектов III и IV классов опасности вправе участвовать эксперты первой и (или) второй, и (или) третьей категории, аттестованные в порядке, установленном постановлением Правительства Российской Федерации от 28 мая 2015 г. № 509 «Об аттестации экспертов в области промышленной безопасности»». В соответствии с требованиями статьи 1 Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»: «эксперт в области промышленной безопасности – физическое лицо, аттестованное в установленном Правительством Российской Федерации порядке, которое обладает специальными познаниями в области промышленной безопасности, соответствует требованиям, ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

установленным Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, и участвует в проведении экспертизы промышленной безо­ пасности». Таким образом, единственный порядок аттестации эксперта по промышленной безопасности установлен Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 мая 2015 года № 509 «Об аттестации экспертов в области промышленной безопасности». На основании вышеизложенного можно утверждать, что требования к наличию у эксперта дополнительной аттестации, в соответствии с требованиями приказа Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 29 января 2007 года № 37 «О порядке подготовки и аттестации работников организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору», на текущий момент лишены оснований. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности»».

2. Федеральный закон от 21 июля 1997 года №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 29 января 2007 года № 37 «О порядке подготовки и аттестации работников организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору».

4. Постановление Правительства Российской Федерации от 28 мая 2015 года № 509 «Об аттестации экспертов в области промышленной безопасности».

353

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Предотвращение аварийного разрушения фрагмента здания Калужская ТЭЦ-1 филиала ОАО «Квадра» – «Центральная генерация» в г. Калуге Фото 1. Общий вид здания Калужской ТЭЦ-1 на момент обследования. 2012 г.

Ангелина ДУВАЛИНА, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга) Александр МАРТЮШЕВ, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга) Игорь ОСПИЩЕВ, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга)

Старение основных производственных фондов, в том числе зданий и сооружений, является одной из проблем практически всех отраслей промышленности. Отсутствие финансовых возможностей для введения новых мощностей делает невозможным их плановую замену и выявляет необходимость их сверхнормативной эксплуатации.

В

соответствии с требованием нормативной документации, эксплуатация зданий и сооружений с истекшим нормативным сроком эксплуатации возможна исключительно после проведения экспертизы промышленной безопасности специализированной экспертной организацией. В настоящий момент практически все здания основных промышленных производств отработали нормативной срок эксплуатации, а некоторые из них находятся в аварийном состоянии. В августе 2012 года специалисты ООО «Виброзащита» проводили экспертизу промышленной безопасности здания Калужской ТЭЦ-1, принадлежащего филиалу ОАО «Квадра» – «Центральная генерация» в г. Калуге (фото 1). Первая очередь главного корпуса Калужской ТЭЦ-1 была построена по проекту института «Промэнергопроект» в 1948 году. При проектировании были использованы чертежи ТЭЦ Gibbs&Hill.

Inc., Engineers-constructors, New-York, 1944 год. Прямоугольное в плане, с габаритными размерами 31,8 29,3 м здание имеет два этажа с отметкой второго этажа + 6,0 м, отметка карниза + 25,1 м. В помещениях первой очереди расположен котельный зал, условно поделенный на три части: дымососное отделение, котельное отделение и бункерное отделение. Пространственная жесткость здания

354

котельного зала обеспечивается конструкцией бункерной и дымососных этажерок. Несущие конструкции этажерок выполнены из монолитного железобетона с проектной прочностью бетона 110 кг/см2. Здание котельного зала 5-пролетное, с пролетами различной длины. Колонны всех пролетов котельного зала также выполнены из монолитного железобетона. Шаг колонн переменный (от 4,572 до 8,84 м).

Перекрытие второго этажа выполнено в виде монолитной железобетонной плиты толщиной 150 мм. Несущие конструкции перекрытия предусмотрены металлическими (колонны и балки). Несущие конструкции покрытия выполнены в виде стальных ферм трапецеидального очертания с треугольной решеткой и дополнительными стойками. Сечение элементов ферм выполнено из парных уголков. Между фермами предусмотрены го-

Фото 2. Разрушение и отслоение плотного защитного слоя бетона керамзитобетонных панелей стенового ограждения

а)

б)

в)

г)

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ризонтальные и вертикальные связи, а также распорки. Стеновое ограждение комбинированное: кирпичное заполнение толщиной 380 и 510 мм из глиняного кирпича и шлакобетонные блоки. Фундаменты под самонесущие стены монолитные, ленточные, бутобетонные. Фундаменты под колонны монолитные, железобетонные ленточные и отдельно стоящие ступенчатые башмаки. Глубина заложения от поверхности грунта от 2,7 м до 3,0 м. Покрытие котельного отделения облегченное – стальной профнастил, утеплитель, гидроизоляция, стальной профнастил. Система водоотвода с кровли внутренняя с организованным водостоком. Перекрытие бункерного и дымососного отделений – монолитные железобетонные плиты. Кровля – односкатная, теплая (утеплитель, выравнивающий слой, гидроизоляционный ковер). Система водоотвода с кровли внутренняя с организованным водоотводом. К корпусу первой очереди главного корпуса примыкает здание второй очереди, построенное в 1968 году по проекту Государственного проектного института «Гипросахара». Здание выполнено двухэтажным по схеме с несущим сборным стальным каркасом. Фундаменты каркаса здания – монолитные, железобетонные, стаканного типа. Фундаменты под стены из железобетонных фундаментных балок по серии КЭ-01-15. Стропильные конструкции – сборные стальные стропильные фермы. Отметка низа стропильных ферм – 25,0 м. Несущие элементы кровли – сборные железобетонные ребристые плиты размером 60001500 м по серии ПК-01-128. Ограждающие конструкции представлены в виде стенного ограждения из навесных керамзитобетонных стеновых панелей длиной 6,0 м серии СТ-02-18. Перекрытие пристройки – монолитная железобетонная плита. Кровля – двускатная, теплая (утеплитель, выравнивающий слой, гидроизоляционный ковер). Система водоотвода с кровли внутренняя с организованным водостоком. Обследование технического состояния здания показало, что несущие конструкции первой и второй очереди главного корпуса здания имеют значительные дефекты и повреждения, снижающие эксплуатационную надежность конструкций и здания в целом. Элементы железобетонного каркаса здания находились в ограниченно работоспособном состоянии, стеновое ограждение – в аварийном. Состояние остальных конструкции также не удовлетворяло требованиям нормативной документации.

Фото 3. Разрушение защитного слоя бетона, оголение и коррозия арматуры элементов несущего монолитного железобетонного каркаса

а)

б)

в)

г)

Кроме сквозных трещин шириной раскрытия до 30 мм и глубоких (до 300 мм) эрозионных разрушений кладки кирпичных стен здания, наибольшую опасность представляло состояние панельного ограждения. При обследовании были выявлены глубокие разрушения и отслоения плотного защитного слоя бетона керамзитобетонных панелей стенового ограждения (фото 2), образовавшиеся в результате попадания на поверхность панелей и их торцевые части (панели парапета здания) атмосферной влаги и ее циклического замораживания и оттаивания. Следствием этого явилось оголение и коррозия арматуры плит. За счет образования продуктов коррозии металла происходит разрушение целостности панели. Восстановление или усиление панелей при данных разрушениях невозможно. Анализ данных выявил разрушение защитного слоя бетона с оголением и коррозией рабочей арматуры и продольные трещины на колоннах каркаса в зоне примыкания к ним монолитных железобетонных ригелей (фото 3). Состояние конструкций оценивалось как ограниченно работоспособное. Однако наличие прогрессирующих признаков развития обнаруженных дефектов свидетельствовало о скором переходе несущих конструкций в неработоспособное или в аварийное состояние. Сложившаяся ситуация была обусловлена несколькими факторами. Во-первых, основными причинами образования всех выявленных дефектов здания категории «А» и «Б» явились протечки атмосферных осадков с кровли и выход из эксплуатации системы водоотвода. Во-вторых, ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

за весь период эксплуатации здания отсутствовал контроль за его состоянием. Технические обследования и экспертизы промышленной безопасности не проводились, хотя здание является опасным производственным объектом. После проведения экспертизы промышленной безопасности руководством ОАО «Квадра» были незамедлительно изысканы ресурсы для проведения капитального ремонта здания. Кирпичное и стеновое ограждения были полностью демонтированы и заменены утепленными металлическими сэндвич-панелями. Был выполнен капитальный ремонт кровельных покрытий, произведена полная замена системы водоотвода с кровли, несущий железобетонный каркас был восстановлен с использованием отечественных высокотехнологичных ремонтных смесей CONSOLIT BARS (фото 4). Таким образом, своевременно выполненная экспертиза промышленной безо­ пасности здания, а также незамедлительное выполнение необходимых мероприятий по устранению дефектов, выявленных этой экспертизой, позволили исключить возможность возникновения аварийной ситуации.

Фото 4. Общий вид здания Калужской ТЭЦ-1 после капитального ремонта

355

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Последствия некачественного строительства 70-х годов на примере административного здания МП «Теплоснабжение» в г. Обнинске Калужской области Ангелина ДУВАЛИНА, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга) Александр МАРТЮШЕВ, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга) Игорь ОСПИЩЕВ, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга)

12 июля 2015 года в четырехэтажной казарме 242-го учебного центра ВДВ в поселке Светлый под Омском произошло обрушение пролетов и перекрытий. В момент аварии в здании находились 337 военнослужащих.

23 из них погибли на месте, 19 были госпитализированы, один из них позже скончался. Трагедия унесла жизни 24 человек.

О

кончательное заключение экспертов о причинах обрушения здания еще не опубликовано. По предварительным данным, причиной стала некачественная кладка 1975 года и ошибки при ремонте 2013 года. В данном случае под понятием «некачественная кладка» подразумевается кирпичная кладка с минимальным количеством цементного раствора. За 40 лет эксплуатации здания проектная и исполнительная документация была утрачена, поэтому сложно установить, была ли причиной нарушения выполнения строительных работ проектная ошибка или низкая квалификация строителей, возводивших здание. Качество строительства нередко становится причиной образования дефектов, влияющих на несущую способность строительных конструкций зданий, построенных в 70-е годы прошлого века. В 60–70-е годы XX века масштабы строительства в России росли высокими темпами. Однако этот рост сопровождался и негативными тенденциями. Несмотря на значительное увеличение основных фондов, резко замедлились темпы роста производительности труда при опережающем повышении уровня заработной платы; понизилась трудовая и производственная дисциплина; продолжительность строительства превышала нормативную в 2–3 раза, качество оставалось невысоким, росло число маломощных строительных организаций, увеличился управленческий аппарат и стоимость строительства. В этих усло-

356

виях к строительству как промышленных объектов, так и жилых зданий стали привлекаться студенческие отряды и рядовой личный состав военных частей. Использование труда студентов и военных, не обладающих необходимой квалификацией, значительно снижало сроки строительства и финансовые затраты на него. Длительный срок эксплуатации, отсутствие контроля за техническим состоянием, эксплуатация с нарушениями нормативных требований проявили и усугубили дефекты зданий, построенных в 70-е годы прошлого века, причиной которых явилось качество строительно-монтажных работ. Примером несоответствующего отношения к качеству строительства зданий

70-х годов может послужить 3-этажное административное здание МП «Теплоснабжение» в г. Обнинске Калужской области. Здание было построено в 1972 году силами студенческих стройотрядов ПТУ г. Обнинска. Пространственный каркас здания спроектирован по комбинированной схеме, представляющий собой сочетание рамной системы в продольном направлении и связевой в поперечном направлении, при этом связевая система решена с применением плит перекрытия и покрытия. В конструкции здания использованы сборные железобетонные элементы для зданий каркасной конструкции серии ИИ 04-01 (в настоящее время серия заменена серией 1.020-1/87). Колонны жестко защемлены в столбчатых железобетонных фундаментах. Фундаменты каркаса здания – монолитные, железобетонные, стаканного типа со ступенчатой плитной частью из бетона М200. Фундаменты под наружные и внутренние стены здания – ленточные, бутобетонные (бут М150, бетон М75). Колонны каркаса сборные, железобетонные, сплошного прямоугольного сечения с консолями для опирания ригелей. Шаг колонн 6,0 м. Перекрытие решено по варианту опирания плоских железобетонных плит на

Фото 1. Трещина шириной раскрытия до 25 мм в месте сопряжения продольной стены здания и плитами покрытия

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

полки ригелей. По аналогичной системе выполнено покрытие здания. Кровля двускатная, теплая с многослойным гидроизоляционным ковром из рубероида по битумной мастике с неорганизованным водостоком по уклону кровли. Ограждающие конструкции представлены в виде несущих стен из силикатного кирпича. Прочность и устойчивость здания обеспечивается совместной работой продольных и поперечных кирпичных стен, продольных рам, образованных сборными железобетонными колоннами и ригелями, шарнирно соединенных с жесткими дисками перекрытия и покрытия. При обнаружении трещин шириной раскрытия до 25 мм в местах сопряжения продольных стен здания с колоннами и плитами перекрытий и покрытия, было принято решение о проверке связки несущего железобетонного каркаса здания и кирпичных стен (фото 1). Трещины были выявлены на всех этажах здания, ширина их раскрытия увеличивалась от узлов сопряжения стен с перекрытием 1-го этажа (5 мм) до узлов сопряжения стен с плитами покрытия (до 25 мм). Обследование здания специалистами экспертной организации привело к выводу о том, что причиной образовавшихся трещин является некачественное выполнение строительно-монтажных работ при возведении здания неквалифицированными кадрами. Количество узлов крепления кирпичных стен здания к несущему железобетонному каркасу оказалось минимальным, имеющиеся узлы были установлены с грубыми нарушениями требований СНиП и на момент обследования были практически разрушены. Ситуацию усугубили периодические вибрации от железнодорожных составов, проходящих в непосредственной близости от здания. Это было предварительное заключение. К моменту написание статьи персонал предприятия эвакуирован из аварийного здания. Объект подвергается комплексному длительному обследованию, ведется постоянный мониторинг состояния трещин при помощи угловых маяков марки ЗИ-2у (фото 2,а,б). Мониторинг трещин в здании при помощи маяков — первый этап обследования при выявлении процессов деформации строительных конструкций. Однако стабилизация деформаций, зафиксированная при помощи маяков, не является гарантией того, что деформации не возобновятся. Для повышения надежности результатов мониторинга важна организация процесса контроля – места

Фото 2. Мониторинг состояния трещин при помощи угловых маяков марки ЗИ-2у

а)

б) установки маяков и марок, периодичность и длительность наблюдений, точность выполняемых измерений и сопоставление их с влияющими на процессы деформации факторами (например, температура, производственные процессы и т.п.). Независимо от того, в рамках какой работы по наблюдению за деформациями зданий и сооружений используются маяки, важно, какие именно это маяки. Пластинчатые профессиональные маяки, выпускаемые промышленно, могут отличаться как по качеству, так и по имеющимся возможностям. Выбор зарубежных образцов таких маяков достаточно велик, в России выпускаются маяки серии ЗИ. Главные преимущества профессиональных пластинчатых маяков заключаются в: ■ удобстве и наглядности визуальных наблюдений; ■ возможности ведения визуальных наблюдений за перемещением конструкций по двум осям (не только за шириной раскрытия трещины); ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ возможности выполнения инструментальных точных измерений (не все модели маяков); ■ возможности простой установки на конструкции с использованием различных способов крепления (включая позволяющие повторное использование маяка); ■ наличии дополнительных функций и возможностей, предусмотренных производителем. Решение по возможности эксплуатации данного административного здания вынесут эксперты, основываясь на результатах мониторинга и комплексного обследования. Для предотвращения подобных аварийных ситуаций необходимо проводить тщательные обследования состояния промышленных и жилых зданий, построенных в 70-х годах ХХ века. Во избежание человеческих жертв и крупных материальных потерь всем организациям, имеющим на балансе подобные здания, необходимо провести их комплексное обследование и необходимый ремонт.

357

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы отведения конденсата из металлических дымовых труб Ангелина ДУВАЛИНА, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга) Александр МАРТЮШЕВ, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга) Игорь ОСПИЩЕВ, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга)

Организации, эксплуатирующие металлические дымовые трубы, часто сталкиваются с комплексом типовых проблем, характерных именно для данного вида труб по конструктивным и прочим особенностям. Это коррозионный износ, крен, а также проблемы, связанные с отводом конденсата наружу из внутренней поверхности ствола трубы. Данная статья рассматривает эту проблему и предлагает пути ее решения.

К

ак известно, дымовые газы при температуре точки росы превращаются в конденсат, который накапливается на внутренней поверхности ствола трубы и стекает по стенкам вниз. Чем ниже температура отводимых газов, тем больше образуется конденсата. Чем выше температура отводимых газов, тем суше труба. К сожалению, эксплуатирующим организациям не всегда удается поддерживать высокую температуру отводимых газов, что неизбежно ведет к образованию большого количества конденсата, который преимущественно скапливается в нижней части ствола. Специалистами ООО «Виброзащита» было найдено техническое решение, заключающееся в устройстве системы отвода конденсата наружу ствола (рис. 1). Система используется на большинстве металлических труб и представляет собой пластину из тонкой стали (2–3 мм) в форме эллипса, приваренную внутри ствола под определенным углом к конденсатоотвод-

чику, который выполнен в виде тонкой трубочки диаметром 20–40 мм и выполняет функцию миниатюрного водопровода, соединяющего внутреннюю часть ствола с окружающей средой. Иногда встречается «упрощенный» вариант, когда отсутствует наклонная пластина, а отводчик просто выполнен в виде трубочки в нижней части ствола. Такая конструкция, на первый взгляд, вполне работоспособна – вода выходит наружу, но имеет два существенных недостатка: 1) конденсат вытекает на фундамент и разрушает его; 2) при сильных морозах система замерзает и перестает работать. Как известно, многие вещества при переходе из жидкого состояния в твердое уменьшаются в объеме. Но с водой происходит совершенно противоположная вещь. Вместо уменьшения в объеме она расширяется и увеличивается в объеме примерно на одну девятую. Это значит, что если у вас есть девять литров воды

Рис. 1. Наиболее часто используемая система отвода конденсата

и эта вода замерзает, то у вас получится 10 литров твердого льда! Вода в объеме увеличивается, а дымовая труба растягиваться не может. Отсюда и возникают дополнительные нагрузки на металлический ствол, которые не приводят ни к чему хорошему. Соответственно решение проблемы лежит в безопасном удалении конденсата из внутренней поверхности ствола дымовой трубы, в том числе и зимой. В данной статье предлагается вариант решения проблемы, который одновременно исправляет оба указанных выше недостатка. Решение является одновременно и простым, и незатратным, и может быть использовано конструкторами при проектировании металлических труб. Как известно, к дымовой трубе примыкает газоход. Как правило, надземный и чаще всего не один. В газоходе всегда поддерживается достаточно высокая температура отводимых газов, даже если котел работает на половину мощности. Такой температуры вполне достаточно для того, чтобы не дать конденсату замерзнуть внутри отводчика, который мы и пустим вдоль газохода (рис. 2). Как правило, газоход изолируется. Под этой изоляцией и будет проходить отводчик, по которому конденсат потечет «обратно» в котельную и будет уходить в дренажную систему, без разрушающих последствий для основных несущих конструкций сооружения. Такое решение было опробовано на нескольких дымовых трубах и показало свою работоспособность.

Рис. 2. Предлагаемая система отвода конденсата Здание котельной

Наклонная стальная пластина, обварена сплошным швом по периметру

Слой теплоизоляции газохода

25–38 20 10°

358

Отводчик конденсата

Дренажная система котельной

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Определение направления и размера крена дымовой трубы Ангелина ДУВАЛИНА, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга) Александр МАРТЮШЕВ, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга) Игорь ОСПИЩЕВ, эксперт ООО «Виброзащита» (г. Калуга)

При проведении экспертизы промышленной безопасности и диагностики высотных сооружений башенного типа (дымовые промышленные, вентиляционные трубы, градирни, вышки сотовой связи и др.) важно определить отклонение сооружения от вертикальной оси (крен). При превышении отклонения от допустимого возможна потеря несущей способности, вплоть до падения сооружения. ψ −ψ л ψ ф = ψ л + прнаправкально вверх, а положительное дин из существующих методов 2

О

определения отклонения приведен в СО153-34.21.322-2003 «Методические указания по организации и проведению наблюдений за осадкой фундаментов и деформациями зданий и сооружений строящихся и эксплуатируемых тепловых электростанций» и производится при помощи теодолита, компаса, дальномера. Данный метод требует расположения мест стоянок теодолита строго под углом 90° друг к другу, что не всегда возможно в реальных условиях. В данной статье рассматривается способ замера отклонения от вертикали в том случае, когда угол между стоянками теодолита отличается от 90°. Определить направление и размер крена можно, выполнив графическое построение и сложив векторы отклонений, видимые со стоянок теодолита. Для определения крена выбирают две стоянки теодолита под произвольным углом. Места стоянок теодолита выбираются из расчета видимости образующей правой и левой боковой поверхности ствола дымовой трубы. При определении места стоянки теодолита учитывается также направление визуально видимого наклона ствола дымовой трубы. Угловое положение оси ствола трубы определяется следующим образом:

ψ ф =ψ л +

ψ пр − ψ л 2

вым коэффициентом в общем виде выглядит следующим образом: Y = KX + B (4), где K – угловой коэффициент, равный тангенсу угла, образованного данной прямой и положительным направлением оси ОХ. ψ −ψ л Определяем коэффициенты уравнеψ ф = ψ л + пр ния прямой направления на верх ды2 мовой трубы со стоянки 1: K1ψ= tg(90 – βψ )пр − ψ л X st1 = − L1 ⋅ sin α1 1 (5) ф =ψ л + B1 = Yst1 – Xst1· K1 2 Yst1 = − L1 ⋅ cos α1 Определяем коэффициенты уравнеX st1 = − Lнаправления 1 ⋅ sin α1 ния прямой дыX st2на = −верх L2 ⋅ sin α2 мовойYstтрубы со стоянки 2: α = − L ⋅ cos 1 1 1 Yst2 = − L2 ⋅ cos α 2 K2 = tg(90 – β2) (6) B2 =XYstst2 = –X · K2 α 2 −L st22 ⋅ sin 2 Определяем координаты точки пересеψ лα2 Yst2 = ψ − Lпр2 − ⋅ cos чения проходящих через места ψ ф = ψпрямых, л + ψ пр − ψ л 2 ψ ф = ψ л теодолита, + стоянок и проекцию центра 2 верха трубы на плоскость XOY:

ление оси OX – горизонтально вправо. Направление севера совпадает X st1 = − L1с⋅ положиsin α1 тельным направлением оси OY. Yst1 = − L1 ⋅ cos α1 Пусть труба расположена в начале координат (0, 0). Есть направление на X st2 = − L2 ⋅ sin α 2 центр низа трубы со стоянки 1 (α1), выX st1 = − L1 ⋅ sin α1 Yst(1), = − L численное по формуле и расстояние 2 ⋅ cos α 2 α1 2 ;  K1 ⋅ X R + B1 = K 2 ⋅ X R + B2 ; −2L1⋅ ⋅Xsin 2 XYstR1 == K R + B «стоянка 1 – труба» (L1). Есть направлеYst1 = − L1 ⋅ cos α1  α1B1; YR = K1 ⋅ X R + B1; cos YYst1R == −KL11⋅⋅X R + ние на центр верха трубы со стоянки 1 (β1), также вычисленное поформуле (1). + B ; XKst2 ⋅=X− L+2 ⋅Bsin=αK2 ⋅ X + B ;  X = B2 − B1 ; YR = K 2 ⋅ X 2 1 1 α 2 2  R R R R ⋅ sin K1 − K 2 2 Аналогично определяется направление  X st2==−−LL2⋅ cos  αB st2 = K 2⋅ X + 2 ; YR = K1 ⋅ X R + B1; Y Y   1 1 R R Y = K ⋅ X + B . на центр низа трубы со стоянки 2 (α2) и Yst2 = − L2 ⋅ cos α 2  R 1 1 R направление на центр верха трубы со B2 − B1  ; YR = K 2 ⋅ 2X(Rβ+),Bрасстояние B1 = K 2 ⋅ X2 R– + B2 ;  X R = стоянки 2 ;  K1 ⋅ X R +«стоянка 2 K1 − K 2    YR = K1(L ⋅ X2)R(рис. + B1;1).YR = K1 ⋅ X R + B1; труба» Y = K ⋅ X + B .

(7)  R 1 1 R Определяем координаты стоянки 1: Xst1 = – L1·sinα1 Полученная координата является B −B  (2) = B2 − B1 ; ствола Yst1 = – L1·cosα1 K1 ⋅ X R + B1 = Kверха YR = K 2 ⋅ X R + B2 ; координатой 2 ⋅ X R + B2 ;   X Rдымовой YR =стоянки K 2 ⋅ X R +2:B2 ; трубы.

K1 ⋅ X R + B1 = K 2 ⋅ X R + B2 ;  X R = K12 − K12 ; Определяем координаты − K2 YR = K1 ⋅ X R + B1; YR = K1 ⋅ X R + B1; Y =R:KK⋅1 X вектора Xst2 = – L2·sinα2  R B1; YRОпределяем ; = K1 ⋅ X R + B1длину 1 R + B1. YR = K1 ⋅ X R +(3) YR = K1 ⋅ X R + B1.

Yst2 = – L2·cosα2 (8) Мысленно проводим прямую через сто янку 1 и точку верха трубы и вторую пряОпределяем угол между R и севемую через стоянку 2 и точку верха труром: бы. Уравнение данных прямых с угло(9)

Рис. 1. Общий вид построений в декартовой системе координат

(1),

где ψпр, ψл – угловое положение правой X st1 = − L1 ⋅ sin α1 и левой образующей боковой поверхно⋅ cos α1 со стоянок; st1 = − L1 видимое стиYствола, ψф – угловое положение оси ствола, X st2 = со − Lстоянок. видимое 2 ⋅ sin α 2 Для определения Yst2 = − L2 ⋅ cos α 2 направления и размера крена воспользуемся декартовой системой координат. Положительное направление оси OY направлено вертиТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

B − B1  ; ⋅ X R + B2 ;  K1 ⋅ X R + B1 = K 2 ⋅ X R + B2 ;  X R = 2 K   1 − K2 ⋅ X R + B1; YR = K1 ⋅ X R + B1; Y = K ⋅ X + B .

359

 XR =  Y =  R

Экспертное сообщество ■ научные подходы

Об экспертизе ПБ подъемных агрегатов

для ремонта скважин, отработавших нормативный срок эксплуатации удк 622.242 Олег МАХНИЦКИЙ, директор ООО ИЦ «Эксперт» (г. Когалым) Сергей ЧИРВА, инженер ООО ИЦ «Эксперт» (г. Когалым) С. ГРИГОРЬЕВ, главный инженер ООО ИЦ «Эксперт» (г. Когалым) Николай ОЩЕПКОВ, технический директор, главный эксперт ООО «Нефтехимпромэксперт» (г. Сургут) Руслан РАХМАТУЛЛИН, эксперт по промышленной безопасности ООО «Нефтехимпромэксперт» (г. Сургут)

Статья 7 закона о промышленной безопасности [1] устанавливает обязательные требования по проведению экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ) для технических устройств по истечении назначенного срока их службы или при превышении количества циклов нагрузки такого технического устройства, установленных его производителем. В статье дан анализ результатов экспертных обследований подъемных агрегатов для ремонта скважин и приведено распределение дефектов по узлам таких агрегатов. Ключевые слова: промышленная безопасность, экспертиза промышленной безопасности, подъемный агрегат, срок эксплуатации.

Э

ПБ агрегатов для подземного и капитального ремонта скважин является обязательным требованием при эксплуатации сверх назначенного срока их службы и проводится с целью определения соответствия объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности и основывается на принципах независимости, объективности, всесторонности и полноты исследований, проводимых с использованием современных достижений науки и техники. При проведении ЭПБ подъемных агрегатов используется нормативно-техническая документация: ■ Правила проведения экспертизы промышленной безопасности [2].

■ Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности [3].

■ Методические указания по экспертизе промышленной безопасности буровых установок с целью продления срока безопасной эксплуатации [4].

360

■ РД-08-195-98 Инструкция по техническому диагностированию состояния передвижных установок для ремонта скважин [5].

■ РД 14707683-013-2006 Программа по проведению обследования установок для свабирования скважин с истекшим расчетным сроком службы [6]. ООО ИЦ «Эксперт» осуществляет работы по ЭПБ аттестованными эксперта-

ми и дефектоскопистами, что позволяет проводить работы по техническому диагностированию подъемных агрегатов с использованием следующих методов неразрушающего контроля: 1 метод – визуальный и измерительный контроль; 2 метод – ультразвуковой контроль (ультразвуковая дефектоскопия и толщинометрия); 3 метод – магнитный контроль (магнитопорошковая дефектоскопия); 4 метод – вихретоковый контроль. Переходя непосредственно к анализу результатов экспертного обследования подъемных агрегатов для ремонта скважин, необходимо отметить, что обследование агрегатов на основании МУ 03-008-06 [4] включает в себя следующие работы: ■ подготовительные работы, предусматривающие рассмотрение проектной и эксплуатационной документации; ■ натурное обследование агрегата; ■ контроль за состоянием материала особо ответственных конструкций агрегата; ■ контроль за состоянием сварных конструкций и ответственных элементов агрегата (включая элементы тормозной системы); ■ проверка наличия коррозионного износа внутренних и внешних элементов металлоконструкций по контролю толщины металла;

Рис. 1. Распределение дефектов по узлам агрегатов типа А-50

3% 7%

1% 1% 7% 2% 2% 2% 7%

1% 67%

■ Мачта ■ Утонение обечайки барабана ■ Механизмы ■ Тормозные шкивы ■ Тормозная система, ленты ■ Талевый блок ■ Кронблок ■ Канаты ■ Пневмосистема ■ Гидросистема ■ Прочее

ИнформацИонно-консультатИвное ИзданИе по промышленной И экологИческой безопасностИ

Рис. 2. Трещина в вилке тормозной системы агрегата А-50

a)

б)

■ проведение, при необходимости, геодезических и натурных измерений в целях определения крена или деформации мачты; ■ проверка работы приборов и устройств безопасности; ■ взятие проб металла, в случае необходимости, для определения марки металла несущих элементов; ■ проведение статических испытаний; ■ обработка и анализ результатов обследования, проведение оценки остаточного ресурса подъемных агрегатов; ■ составление заключения экспертизы промышленной безопасности. Опыт экспертных обследований подъемных агрегатов для ремонта скважин показывает, что в процессе эксплуатации наибольшие повреждения (см. рисунок 1) получают металлоконструкции агрегата (мачта) – 67%, тормозные шкивы (7%), тормозная система в целом с тормозными лентами (7%). На рисунке показано распределение дефектов по узлам для агрегатов типа А-50, полученных на основе обследования 162 агрегатов. Примеры возможных дефектов, которые могут возникнуть при эксплуатации передвижных агрегатов типа А-50, приведены на рисунках 2–6. Дефекты металлоконструкций мачты, на восстановление которых требуются значительные финансовые и временные затраты (простои машин в ремонтах), возникают на агрегатах по следующим причинам: ■ тяжелые условия эксплуатации на месторождениях (бездорожье, буксировка, сцепки); ■ работа с неисправными приборами безопасности (перегруз, превышение параметров грузовой характеристики); ■ нарушение инструкций по эксплуатации при установке и монтаже (монтаж мачт и установка подъемных агрегатов над устьем скважины).

Выводы 1. Проведение экспертизы промышленной безопасности – это необходимый

Рис. 3. Трещины на наружных поверхностях рукавов пневмосистемы агрегата А-50

в) процесс, представляющий систему технически обоснованных и экономически оправданных мероприятий, влияющих в конечном результате на обеспечение безопасной эксплуатации подъемных агрегатов.

2. Для повышения работоспособности и надежности в эксплуатации необходимо строго соблюдать руководство и инструкции заводов-изготовителей по технической эксплуатации агрегатов.

3. Наибольшее количество повреждений у подъемных агрегатов для ремонта скважин, отработавших нормативный срок эксплуатации, приходится на металлоконструкции мачты агрегата. Литература 1. Федеральный закон Российской Федерации «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (с изменениями).

2 .Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538 (ред. от 3 июля 2015 года).

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденные приказом Ростехнадзора от 12 марта 2013 года № 101 (ред. от 12 января 2015 года).

4. МУ 03-008-06 Методические указания по экспертизе промышленной безопасности буровых установок с целью продления срока безопасной эксплуатации. Согласовано Федеральной службой по технологическому надзору письмом от 23 июня 2004 года № 02-03-08/8.

5. РД-08-195-98 Инструкция по техническому диагностированию состояния передвижных установок для ремонта скважин.

6. РД 14707683-013-2006 Программа по проведению обследования установок для свабирования скважин с истекшим расчетным сроком службы. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рис. 4. Трещины на рабочих поверхностях тормозных шкивов агрегата А-50

Рис. 5. Износ поверхности заклепок тормозных лент агрегата А-50

Рис. 6. Выработка отверстия проушин крепления ролика выдвижения верхней секции мачты А-50

361

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Организация проведения технического освидетельствования оборудования Организация проведения технического освидетельствования оборудования, работающего под избыточным давлением на опасных производственных объектах, с учетом требований новых нормативных документов по ЭПБ УДК: 620.179.1 Олег МАХНИЦКИЙ, директор ООО ИЦ «Эксперт» (г. Когалым) Николай ОЩЕПКОВ, технический директор – главный эксперт ООО «Нефтехимпромэксперт» (г. Сургут) Сергей ЧИРВА, эксперт промышленной безопасности ООО ИЦ «Эксперт» (г. Когалым) Руслан РАХМАТУЛЛИН, эксперт промышленной безопасности ООО «Нефтехимпромэксперт» (г. Сургут)

В статье рассмотрены вопросы организации проведения технического освидетельствования оборудования, работающего под избыточным давлением, с учетом требований новых нормативных документов. Ключевые слова: избыточное давление, опасный производственный объект.

П

ри проведении работ на оборудовании, работающем под избыточным давлением на опасных производственных объектах, персонал постоянно находится в зоне риска воздействия такого травмоопасного фактора, как повышенное давление жидкости или газа. Непосредственное воздействие данного фактора, возникшее в результате инцидента, осложнения либо аварии, на производственный персонал повлечет за собой такие негативные последствия, как контузии, ожоги, переломы и даже смерть. С целью обеспечения безопасных условий труда, повышения эффективности и технологичности производства, на опасных производственных объектах должен быть установлен порядок организации проведения технического освидетельствования оборудования, работающего под избыточным давлением.

362

Осуществление производственной деятельности, связанной с оборудованием, работающим под избыточным давлением, должно производиться в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» [1]. Техническими службами предприятия совместно со специалистами по охране труда и промышленной безопасности разрабатывается нормативнотехнический документ (положение, регламент, стандарт), устанавливающий порядок организации проведения технического освидетельствования оборудования, работающего под избыточным давлением. Данный документ утверждается руководителем предприятия и

вводится в действие приказом, с указанием лиц, ответственных за его исполнение. Разработанный документ должен содержать в себе: ■ общие требования к оборудованию, работающему под избыточным давлением; ■ требования к техническому освидетельствованию сосудов; ■ требования к техническому освидетельствованию котлов; ■ требования к техническому освидетельствованию технологических трубопроводов, трубопроводов пара и горячей воды. В общих требованиях указывается перечень оборудования и случаи, при которых оно должно подвергаться техническому освидетельствованию: ■ до ввода в эксплуатацию после монтажа (первичное техническое освидетельствование); ■ периодически в процессе эксплуатации (периодическое техническое освидетельствование); ■ до наступления срока периодического технического освидетельствования (внеочередное техническое освидетельствование). Также указывается объем работ, порядок и периодичность проведения технических освидетельствований в пределах срока службы оборудования (определяются руководством (инструкцией) по эксплуатации и требованиями ФНП [1]), лицо, ответственное за осуществление производственного контроля безо­ пасной эксплуатации оборудования, со-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

вместно с лицом, ответственным за исправное состояние и безопасную эксплуатацию оборудования, назначенные приказом по предприятию. Указываются условия, при которых производится внеочередное техническое освидетельствование оборудования: ■ оборудование не эксплуатировалось более 12 месяцев, а трубопроводы более 24 месяцев; ■ оборудование было демонтировано и установлено на новом месте, за исключением транспортабельного оборудования, эксплуатируемого одной и той же организацией; ■ производился ремонт оборудования с применением сварки, наплавки и термической обработки элементов, работающих под давлением, за исключением работ, после которых требуется экспертиза промышленной безопасности в соответствии с законодательством Российской Федерации в области промышленной безопасности. В связи с тем что при освидетельствовании оборудования зачастую выявляются некоторые дефекты, в общих сведениях необходимо указать порядок действий в случае их обнаружения. Например, если при освидетельствовании дефекты будут обнаружены, то для установления их характера и раз-

меров должно быть проведено техническое диагностирование с применением методов неразрушающего контроля в порядке, предусмотренном ФНП [1]. В случае обнаружения дефектов или нарушений, опасных для дальнейшей эксплуатации оборудования, работа такого оборудования должна быть запрещена. Если по результатам проведенного технического диагностирования выявлены дефекты, снижающие прочность оборудования, то его эксплуатация до устранения дефектов может быть разрешена на пониженных параметрах (давление, температура). В данном случае, при переводе оборудования в режим щадящей эксплуатации, для обеспечения безопасности работ должна быть проведена проверка пропускной способности предохранительных клапанов соответствующим расчетам, а также их перенастройка (с учетом пониженных параметров) или замена (в случае отрицательных результатов расчета пропускной способности). Решение о возможности и сроках использования оборудования на пониженных параметрах вносит в паспорт оборудования лицо, проводившее техническое освидетельствование, с указанием причин снижения разрешенных параметров и приложением подтвержТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

дающих документов (результатов диагностирования и расчетов). Если при анализе дефектов, выявленных при техническом освидетельствовании оборудования, установлено, что их возникновение обусловлено режимом эксплуатации или особенностями (недостатками) конструкции данного типа оборудования, то специалисту, проводившему техническое освидетельствование, следует сообщить руководителю эксплуатирующей организации о необходимости проведения внеочередного технического освидетельствования всего оборудования, эксплуатируемого в данной организации в аналогичном режиме или подобной конструкции. Таким образом, общие требования к оборудованию, работающему под избыточным давлением, содержат в себе сроки (периодичность) технического освидетельствования и условия, их определяющие, а также последовательность работ в случае обнаружения дефектов или недостатков. Объем, методы и периодичность технических освидетельствований сосудов (за исключением баллонов) должны быть определены изготовителем и указаны в руководстве (инструкции) по эксплуатации. Первичное, периодическое и внеочередное техническое

363

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы освидетельствование сосудов проводит лицо, ответственное за осуществление производственного контроля и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, совместно с лицом, ответственным за исправное состояние и безопасную эксплуатацию сосудов, работающих под давлением, назначенные приказом по предприятию в сроки, установленные в руководстве (инструкции) по эксплуатации. Минимальный объем первичного технического освидетельствования сосудов включает: ■ визуальный и измерительный контроль с внутренней (при доступности) и наружной поверхностей сосуда; ■ контроль толщины стенок элементов сосудов, работающих под давлением коррозионно-агрессивных сред, если это установлено в руководстве (инструкции) по эксплуатации и (или) преду­смотрено в проектной документации ОПО, с учетом специфики технологического процесса, в котором используются сосуды; ■ проверку соответствия монтажа, обвязки технологическими трубопроводами, оснащения контрольноизмерительными приборами и предохранительными устройствами сосуда требованиям проектной и технической документации; ■ проведение гидравлических испытаний. Порядок проведения указанных работ, в зависимости от свойств рабочей среды, конструкции сосуда, особенностей схемы его включения и технологического процесса, должен быть установлен в производственной инструкции по безопасному ведению работ и требованиях, указанных в разделе VI «Техни-

364

ческое освидетельствование сосудов» ФНП[1]. Работы в замкнутом пространстве (визуальный и измерительный контроль с внутренней поверхности сосуда) должны проводиться в светлое время суток. В темное время суток работы могут проводиться только в аварийных ситуациях. Перед выполнением работ в замкнутом пространстве должен быть оформлен наряд-допуск [2]. При осмотре сосуда необходимо обращать внимание на возможные отклонения от гео­метрических форм (овальность выше допустимой, прогибы, вмятины, отдулины, несоосность и др.), а также на наличие люков, правильность расположения сварных швов, надежность крепления крышек. В сосудах, предназначенных для работы с опрокидыванием, следует проверить также наличие приспособлений, предотвращающих самоопрокидывание. При периодическом освидетельствовании следует убедиться в отсутствии повреждений и износа элементов сосуда, возникающих в процессе его эксплуатации. Наиболее характерными повреждениями сосудов являются: ■ трещины, чаще всего возникающие в местах загибов, отбортовок, в заклепочных швах и в местах приварки опор и колец жесткости; коррозионные повреждения внутренних, а также наружных поверхностей сосуда, особенно в нижней части и в местах опор; ■ механический (эрозионный) износ, чаще наблюдающийся у сосудов, снабженных внутренними вращающимися устройствами, а также в местах движения рабочей среды с повышенной скоростью; ■ износ запорных устройств крышек с накидными болтами;

■ остаточные деформации, возникающие вследствие ползучести металла у элементов сосудов, работающих при температуре стенки, превышающей 450 °С. Гидравлические испытания сосуда должны быть проведены в соответствии с утвержденными схемами и инструкциями по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов, разработанными на предприятии с учетом требований руководства (инструкции) по эксплуатации. В случаях, когда проведение гидравлического испытания невозможно (большие нагрузки от веса воды на фундамент, между­ этажные перекрытия или на сам сосуд; трудность удаления воды, наличие внутри сосуда футеровки), допускается заменять его пневматическим испытанием в соответствии с требованиями подраздела «Гидравлическое (пневматическое) испытание» раздела III ФНП [1]. Сосуды, работающие под давлением сред, отнесенных к I группе, согласно Техническому регламенту Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (TP ТС 032/2013) [3], до пуска в работу после окончания технического освидетельствования и иных работ должны подвергаться эксплуатирующей организацией испытанию на герметичность воздухом или инертным газом под давлением, равным рабочему давлению, в соответствии с инструкцией, утвержденной эксплуатирующей организацией. Техническое освидетельствование котлов, а также металлоконструкций их каркасов (при наличии) включает: ■ наружный и внутренний осмотр котла и его элементов; ■ осмотр металлоконструкций каркаса котла (при наличии); ■ гидравлические испытания; ■ испытания электрической части (для электрокотлов). При техническом освидетельствовании котла допускается использовать иные методы неразрушающего контроля в случаях, установленных руководством (инструкцией) по эксплуатации котла, требованиями ФНП [1]. Наружный и внутренний осмотр котлов проводят с целью: ■ при первичном освидетельствовании проверить, что котел установлен и оборудован в соответствии с требованиями ФНП [1], проекта и руководства (инструкции) по эксплуатации, а также, что котел и его элементы не имеют повреждений, возникших в процессе их транспортирования и монтажа;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ при периодических и внеочередных освидетельствованиях установить исправность котла и возможность его дальнейшей работы. Периодическое техническое освидетельствование котлов проводит лицо, ответственное за осуществление производственного контроля безопасной эксплуатации котлов, совместно с лицом, ответственным за исправное состояние и безопасную эксплуатацию котлов, назначенные приказом по предприятию в сроки (если иные сроки не предусмотрены руководством (инструкцией) по эксплуатации) не реже: ■ одного раза в четыре года – наружный и внутренний осмотры; ■ одного раза в восемь лет – гидравлическое испытание. Внеочередное техническое освидетельствование котла проводят: ■ если заменено более 15% анкерных связей любой стенки; ■ после замены барабана, коллектора экрана, пароперегревателя, пароохладителя или экономайзера; ■ если заменено одновременно более 50 % общего количества экранных и кипятильных или дымогарных труб или 100 % труб пароперегревателей и труб экономайзеров; ■ если такое освидетельствование необходимо по решению ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию котла по результатам проведенного осмотра и анализа эксплуатационной документации. Гидравлическое испытание котлов проводят только при удовлетворительных результатах наружного и внутреннего осмотров. При проведении гидравлического испытания котла должны быть выполнены соответствующие требования подраздела «Гидравлическое (пневматическое) испытание» раздела III ФНП [1]. Если при освидетельствовании котла будут обнаружены поверхностные трещины или неплотности (течь, следы парения, наросты солей), то перед их устранением путем подварки должны быть проведены исследования дефектных соединений на отсутствие коррозии. Участки, пораженные коррозией, должны быть удалены. Трубопроводы пара и горячей воды при проведении технического освидетельствования должны подвергаться: ■ наружному осмотру и гидравлическому испытанию – перед пуском вновьсмонтированного трубопровода, после реконструкции и ремонта трубопровода, связанного со сваркой и термической обработкой, а также перед пуском трубопровода после его нахож-

дения в состоянии консервации свыше двух лет; ■ наружному осмотру – в процессе эксплуатации в горячем и холодном состоянии; ■ с периодичностью не реже одного раза в три года, если иные сроки не установлены в руководстве (инструкции) по эксплуатации. При техническом освидетельствовании трубопроводов также допускается применение методов неразрушающего контроля. Первичное, периодическое и внеочередное техническое освидетельствование трубопроводов пара и горячей воды проводит лицо, ответственное за осуществление производственного контроля безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды, совместно с лицом, ответственным за исправное состояние и безопасную эксплуатацию, назначенные приказом по предприятию. Периодическое освидетельствование трубопроводов проводят не реже одного раза в три года, если иные сроки не установлены в руководстве (инструкции) по эксплуатации. Техническое освидетельствование (первичное, периодическое, вне­очередное) и ревизию технологических трубопроводов проводят в соответствии с требованиями проектной и технологической документации, руководства (ин струкции) по эксплуатации. При проведении технического освидетельствования трубопроводов следует уделять внимание участкам, работающим в особо сложных условиях, где наиболее вероятен максимальный износ трубопровода вследствие коррозии, эрозии, вибрации и других причин. К таким относятся участки, где изменяется направление потока (колена, тройники, врезки, дренажные устройства, а также участки трубопроводов перед арматурой и после нее) и где возможно скопление влаги, веществ, вызывающих коррозию (тупиковые и временно не работающие участки). При наружном осмотре вновь смонтированного трубопровода необходимо убедиться, что изготовление, монтаж и схема трубопровода (расположение опор, компенсаторов, арматуры, спускных, продувочных и дренажных устройств и реперов) соответствуют требованиям ФНП и проектной документации. При проведении гидравлического испытания трубопровода должны быть выполнены соответствующие требования подраздела «Гидравлическое (пневматическое) испытание» раздела III ФНП. Сосуды, являющиеся неотъемТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

лемой частью трубопровода (не имеющие запорных органов – не отключаемые по среде), испытывают тем же давлением, что и трубопроводы. В отдельных случаях гидравлическое испытание может быть заменено двумя видами контроля (радиографическим и ультразвуковым). Организация работ по проведению технического освидетельствования оборудования, работающего под избыточным давлением на опасных производственных объектах, является неотъемлемой частью комплекса мероприятий по созданию безопасных условий труда и повышению уровня промышленной безопасности на предприятии. Поэтому, помимо внутреннего надзора за эксплуатацией и обслуживанием данного оборудования, необходимо обеспечить проведение технической экспертизы. К таким работам должны привлекаться организации, имеющие лицензию в соответствии со статьей 12 Федерального закона «О лицензировании отдельных видов деятельности» [4], у которых основными видом оказываемых услуг является проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, в случаях, установленных статьей 7 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [5]. Привлечение высококвалифицированных специалистов к проведению технического освидетельствования оборудования, работающего под избыточным давлением, – основа для повышения безопасности и надежности ОПО. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности».

3. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (TP ТС 032/2013).

4. Федеральный закон от 04.05.2011 № 99-ФЗ «О лицензировании отдельных видов деятельности».

5. Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

365

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Применение образцов-аналогов Применение образцов-аналогов при определении причин разрушения сварных швов трубопроводов УДК: 691.714.122 Николай ОЩЕПКОВ, технический директор – главный эксперт ООО «Нефтехимпромэксперт» (г. Сургут) Руслан РАХМАТУЛЛИН, эксперт промышленной безопасности ООО «Нефтехимпромэксперт» (г. Сургут) Олег МАХНИЦКИЙ, директор ООО ИЦ «Эксперт» (г. Когалым) Сергей ЧИРВА, эксперт промышленной безопасности ООО ИЦ «Эксперт» (г. Когалым)

В статье рассмотрена возможность применения образцов-аналогов при определении причин разрушения сварного шва трубопровода в условиях отсутствия достаточного количества натурных данных. Ключевые слова: сварной шов, разрушение, трубопровод.

П

ри определении причин разрушения сварных швов трубопроводов часто источниками исходных данных становятся исполнительная документация по строительству трубопровода, документация по НК в процессе монтажа или ремонта трубопровода, представленные в той или иной степени полноты и достоверности, и информация, полученная в ходе опроса специалистов монтажной либо эксплуатирующей организации, зачастую не имеющих прямого отношения к возникшей ситуации. Ситуация проясняется, если к экспертам попадают фрагменты разрушенного стыка, на которых визуально обнаруживаются возникшие в процессе монтажа дефекты сварки в виде пор, несплавлений, подрезов и т.п. Тогда с высокой долей вероятности можно предполагать, что данные дефекты являются причиной разрушения. Но существуют ситуации, когда разрушение происходит точно по оси сварного шва при транспортных манипуляциях с вновь изготовленным дюкером, в процессе подготовки его к монтажу. При этом, согласно представленным документам, нарушений требований технологических карт по перемещению зафиксировано не

366

было. Превышения внешних нагрузок на трубопровод по показаниям динамометров не зафиксировано. Дефекты сварного шва, которые могли быть причиной разрушения, отсутствуют, что подтверждается как визуальным осмотром фрагментов разрушенного стыка, так и результатами рентгеновского контроля, проведенного при монтаже. В таком случае задача экспертизы – выяснить, что является причиной разрушения шва: некачественная сварка или условия транспортирования. Если шов разрушился по вине монтажников, то это результат нарушения тех-

нологии производства работ в конкретном месте и никак не касается остальных участков газопровода. Если причина в сварке, то в такой ситуации можно сделать вывод о наличии некоего системного нарушения технологии сварки. Это означает, что подобный случай может повториться с любым из швов, сваренных при сходных условиях комплектации, сборки и выполнения работ. Таким образом, возникает задача обеспечения общей надежности и безопасности трубопровода в любом месте и на любом этапе его жизненного цикла. Пример. По информации, представленной непосредственным исполнителем работ и технадзором Заказчика, «при проведении работ по укладке на роликовые опоры дюкера вновь строящегося продуктопровода через р. Большой Балык, для протаскивания в пробуренную скважину, произошел разлом дюкера по сварному стыку. В процессе изготовления на сварных швах дюкера был произведен 100%-й визуально-измерительный и рентгенографический контроль, недопустимых дефектов не обнаружено, что подтверждалось заключением и снимками. По завершении изготовления дюкера были произведены гидравлические и пневматические испытания на прочность и плотность. По результатам испытаний дюкер был признан соответствующим требованиям, о чем свидетельствуют акты проведения испытаний. Целостность дюкера после разрушения сварного шва, в соответствии с существующими технологиями ремонта, была восстановлена посредством замены дефектного участка трубы». Для проведения экспертизы с целью установления причин разрушения были представлены: ■ изъятый с места происшествия фрагмент трубы, содержащий разрушенный сварной шов с прилегающими к нему

Таблица 1. Технико-эксплуатационные характеристики обследуемого участка трубопровода (по данным проектной и монтажной документации) Дюкер перехода продуктопровода через р. Большой Балык

Назначение Транспортируемый продукт

Углеводородное сырье

Тип укладки дюкера

Подземный, методом ННБ

Диаметр, толщина, мм Материал трубы Электроды

720х13

по сертификату

10Г2ФБЮ ТУ 14-1-5477-2004

по факту

10Г2ФБЮ ТУ 14-1-5477-2004

по тех. инструкции

LB-52U; ОК53.70; УОНИ 13/55

по факту

LB-52U

Изоляция антикоррозийная

Эпоксидный праймер + адгезив + полиэтилен

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Образцы-аналоги для испытания сварного соединения на статическое растяжение. Ось сварного шва отмечена белым маркером

Рис. 2. Образцы-аналоги после испытаний. Характерная особенность – разрушение всех образцов по оси сварного шва

Доп 1

Доп 1

Доп 2

Доп 2

участками основного металла, вырезанный холодным способом; ■ проект, в части требований к изготовлению дюкера; ■ сварочно-монтажная документация Исполнителя; ■ документация по неразрушающему контролю; ■ сертификаты и паспорта качества на свариваемые и сварочные материалы; ■ протоколы, акты, объяснительные, фотографии с места происшествия; ■ документация по аттестации сварочного оборудования, сварочных технологий и специалистов сварочного производства. Анализ полученных данных показал, что имеющейся информации недостаточно для однозначного определения причин разрушения сварного шва. Для получения информации о физикомеханических свойствах разрушившегося сварного шва был применен метод исследования образцов-аналогов, для чего на площадке размещения дюкера в условиях, аналогичных тем, при которых сваривался исследуемый стык, из катушек, отобранных из той же партии трубы, которая применялась при изготовлении дюкера, теми же электродами, по тем же технологическим картам были сварены два образца-аналога в виде катушек 72013 мм, которые вместе с дефектным фрагментом были доставлены в лабораторию ООО «Нефтехимпром­ эксперт», г. Сургут. В процессе диагностического обследования дефектного фрагмента трубопро-

вода и образцов-аналогов были выполнены следующие виды работ: ■ общий визуальный и измерительный контроль и контроль образцов, изготовленных для других видов контроля и испытаний; ■ измерение толщины и твердости основного металла, зоны термического влияния и шва; ■ рентгенографический контроль сварных швов; ■ спектральный анализ основного металла, зоны термического влияния и шва; ■ механические испытания образцов, изготовленных из образцов-аналогов; ■ металлографические исследования основного металла, зоны термического влияния и шва. Таким образом, были получены данные, которые позволили получить недостающую информацию о механических характеристиках разрушенного шва, с высокой долей вероятности, соответствующей реальной действительности. Результаты испытаний и исследований приведены в таблице 2. Контроль производили в соответствии с требованиями действующих НТД аттестованные специалисты на сертифицированном оборудовании в объемах, необходимых и достаточных для получения точных и достоверных результатов. Визуальный и измерительный контроль показал, что исследуемый образец представляет собой фрагмент трубопровода с номинальным наружным диаметром 720 мм, номинальной толщиной стенки 13 мм, ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

содержащий разрушенный монтажный сварной шов. Характер излома и геометрия деформаций участков трубы, прилегающих к шву, указывают на то, что разрушение произошло под воздействием внешней изгибающей силы. Наружная поверхность дефектного фрагмента в эпоксидно-компаундной изоляции, с номинальной толщиной 10 мм, внутренняя поверхность без изоляции.

Рис. 3. Образцы-аналоги для испытания сварного соединения на статический изгиб

Доп 1

Доп 2

367

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Таблица 2. Сравнительная таблица результатов обследований и испытаний дефектного фрагмента и образцов-свидетелей № п/п

Вид обследования, контроля, испытания

Результаты обследования, контроля, испытания Дефектный фрагмент

Аналог №1

Аналог №2

Выводы

1

Документ, регламентирующий изготовление

Операционная технологическая карта РД-IV-III/I

Операционная технологическая карта РД-IV-III/I

Операционная технологическая карта РД-IV-III/I

Одинаково (в наличии)

2

Место сборки и сварки

Монтажная площадка сборки дюкера

Монтажная площадка сборки дюкера

Монтажная площадка сборки дюкера

Одинаково

3

Визуальный и измерительный контроль

Годен

Годен

Годен

Одинаково (в пределах допусков на изготовление)

4

Рентгенографический контроль

Годен

Годен

Годен

Одинаково (в пределах допусков на изготовление)

ОМ1- 12,9-13,3

ОМ1- 13,2-13,3

ОМ1- 13,0-13,3

ЗТВ1 -13,0-13,2

ЗТВ1 -13,1-13,3

ЗТВ1 -13,0-13,3

ЗТВ2 -12,8-13,2

ЗТВ2 -13,0-13,2

ЗТВ2 -13,1-13,2

ОМ2- 13,2-13,3

ОМ2- 12,9-13,1

ОМ2- 13,0-13,3

ОМ1-217-226

ОМ1-223-248

ОМ1-221-234

ЗТВ1-209-220

ЗТВ1-201-206

ЗТВ1-198-220

СШ-126-133

СШ-180-201

СШ-170-179

ЗТВ2-220-235

ЗТВ2-209-219

ЗТВ2-221-225

ОМ2-208-219

ОМ2-220-251

ОМ2-224-240

ОМ1:С≤0,12; Mn=1,72

ОМ1:С≤0,12; Mn=1,62

ОМ1:С≤0,12; Mn=1,60

ЗТВ1: С≤0,12; Mn=1,59

ЗТВ1:С≤0,12; Mn=1,62

ЗТВ1:С≤0,12; Mn=1,65

СШ:С≤0,12; Mn=1,13

СШ:С≤0,12; Mn=1,15

СШ:С≤0,12; Mn=1,17

ЗТВ2:С≤0,12;Mn=1,69

ЗТВ2:С≤0,12;Mn=1,64

ЗТВ2:С≤0,12;Mn=1,58

ОМ2:С≤0,12;Mn=1,60

ОМ2:С≤0,12;Mn=1,74

ОМ2:С≤0,12;Mn=1,66

по шву

σв = 619Мпа; по шву

σв = 590Мпа; по шву

по шву

σв = 530Мпа; по шву

σв = 637Мпа; по шву

по шву

σв = 624Мпа; по шву

σв = 605Мпа; по шву

по шву

σв = 579Мпа; по шву

σв = 615Мпа; по шву

-

ДНО

ДНО

-

Шов KCv = 33,9 Дж/см2

Шов KCv = 41,0 Дж/см2

-

Лин. сплавлен.

KCv = 142,2 Дж/см2

Лин. сплавлен.

KCv= 129,2 Дж/см2

-

Шов KCv=22,0 Дж/см2

Шов KCv=16,5 Дж/см2

-

Лин. сплавлен.

KCv = 158,1 Дж/см2

Лин. сплавлен.

KCv=80,9Дж/см2

5

6

7

8

9

10

Ультразвуковая толщинометрия

Измерение твердости НВ

Химический анализ

Статическое растяжение

Статический изгиб

Ударный изгиб

Одинаково (в пределах допусков на изготовление)

Одинаково (в пределах допусков для данной марки стали)

Одинаково (в пределах допусков для данных марок сталей)

Одинаково (по подобию факторов сравнения)

Одинаково (по подобию факторов сравнения)

Одинаково (по подобию факторов сравнения)

11

Металлографические исследования

ДНО

ДНО

ДНО

Одинаково (в пределах допусков на изготовление)

12

Определение марки стали (по WinSteel-7 Prof )

ОМ – 10ГФБЮ СШ – 08Г2С

ОМ – 10ГФБЮ СШ – 08Г2С

ОМ – 10ГФБЮ СШ – 08Г2С

Одинаково (по подобию пп. 6–10)

368

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 4. Образцы-аналоги после испытаний. Характерная особенность – отсутствие трещин и надрывов в зоне растяжения

Доп 1

Доп 2

Образцы-аналоги представляют собой катушки длиной 700 мм, с номинальным наружным диаметром 720 мм, номинальной толщиной стенки 13 мм, содержащие целые монтажные сварные швы, по всем параметрам аналогичные разрушенному. Наружная и внутренняя поверхности без изоляции. При общем осмотре на наружной и внутренней поверхностях основного металла, зоны термического влияния и шва следов механического воздействия, коррозионных и иных дефектов, способных появиться в процессе изготовления, транспортировки, монтажа, отсутствия или нарушения изоляции, не обнаружено. При визуальном и измерительном контроле сварных швов дефектного фрагмента и образцов-аналогов недопустимых дефектов не обнаружено. При рентгенографическом контроле сварных швов дефектного фрагмента и образцов-аналогов недопустимых дефектов не обнаружено. По результатам измерения толщины стенки дефектного фрагмента и образцованалогов отклонения толщины от номинальной в сечениях на основном металле трубы и в зонах термического влияния не превышают допустимых НТД для условий изготовления. По результатам спектрального анализа установлено: ■ металл трубы по химическому составу и процентному содержанию ком-

понентов соответствует заявленной в исполнительной документации и подтвержденной сертификатом качества стали 10Г2ФБЮ ТУ 14-1-5477-2004; ■ металл сварного шва по химическому составу и процентному содержанию компонентов лежит в границах возможных вариаций сплава при сварке стали 10Г2ФБЮ электродами LВ-52U и аналогичен стали 08Г2С – 09Г2С. Твердость металла в зоне термического влияния и на основном металле прилегающих участков в пределах, установленных НТД для стали марки 10Г2ФБЮ ТУ 14-1-5477-2004. Твердость металла сварного шва в пределах, установленных НТД для стали марки 08Г2С – 09Г2С. При испытаниях на статическое растяжение образцов, содержащих сварной шов, разрушения во всех случаях происходили по оси шва при нагрузках, достигающих 90–100% от нормативной для сталей класса прочности К60 (класс прочности металла трубы) и 120% от нормативной для стали класса прочности К55 (класс прочности металла электродов) (рис. 1–2). При испытаниях на статический изгиб образцов, содержащих сварной шов, на угол 150° все образцы остались целыми (рис. 3–4). При испытаниях на ударный изгиб образцов, содержащих сварной шов, при температуре -30 °С и -70 °С разрушения происТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ходили при нагрузках, достигающих 70– 80% от нормативной для сталей класса прочности К60 (класс прочности металла трубы) и 100–110% от нормативной для стали класса прочности К55 (класс прочности металла электродов) (рис. 5–6). По результатам макрографических исследований нарушений требований операционных технологических карт к подготовке, сборке и сварке монтажных сварных швов дефектного фрагмента и образцов-аналогов не обнаружено (рис. 7–10). Микрографические исследования не проводились в связи с достаточным объемом информации, необходимой для достижения целей экспертизы и очевидностью причин возникновения дефекта. По результатам изучения представленных документов, натурных обследований и механических испытаний дефектного фрагмента дюкера 72013 и двух образцов-аналогов: ■ нарушений в выборе сварочных и свариваемых материалов, при условии, что рабочие параметры при эксплуатации дюкера не будут превышать допустимых для сталей класса прочности К55, не обнаружено; ■ отступлений от требований технологических карт по сборке и сварке не обнаружено; ■ дефектов основного металла и сварного шва, выходящих за пределы допустимых НТД, образовавшихся в процессе изготовления, транспортировки, монтажа, отсутствия или нарушения изоляции, не обнаружено; ■ результаты комплексных механических испытаний образцов-аналогов подтверждают соответствие прочностных характеристик свариваемых и сварочных материалов требованиям проекта и ВСН 012-88, при условии, что рабочие параметры при эксплуатации дюкера не будут превышать допустимых для сталей класса прочности К55. Разрушение исследуемого стыка, как и разрушение образцов-аналогов по оси сварного шва, обусловлено применением для сварки стали класса прочности К60, электродов класса прочности К55, что при приложении сверхнормативной внешней нагрузки привело к разрушению сварных швов как участков с большей пластичностью и меньшей гарантированной прочностью. С учетом выводов о полном соответствии разрушенного сварного стыка требованиям действующих НТД, подтвержденных натурными обследованиями, пневматическими и механическими испытаниями, выполненными в объ-

369

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 5. Образцы-аналоги для испытания сварного соединения на ударный изгиб при температуре -30 °С и -70 °С., с зарубкой KCV по оси шва и линии сплавления

Рис. 6. Образцы-аналоги после испытаний. Разрушения по стандартной схеме – от вершины концентратора по линии наибольшего напряжения

Доп 1

Доп 1

Доп 2

Доп 2

Рис. 7. Макрошлиф разрушенного шва, изготовленный из средней части уцелевшего участка в секторе сжатия. Без дефектов, отклонений, особенностей

Рис. 8. Макрошлиф разрушенного шва, изготовленный из крайней части уцелевшего участка в секторе сжатия. С макротрещиной, развивающейся от вершины подреза в корневой части шва

Рис. 9. Макрошлиф, изготовленный из сварного шва образцааналога 1. Без дефектов, отклонений и особенностей

Рис. 10. Макрошлиф, изготовленный из сварного шва образцааналога 2. Без дефектов, отклонений и особенностей

емах, необходимых и достаточных для получения достоверного результата, было установлено, что причиной разрушения сварного стыка стало приложение сверхнормативных внешних изгибающих нагрузок в процессе перемещения дюкера по площадке при его укладке на роликовые опоры. Литература 1. ФНиП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

370

2. РД 12 – 411 – 01 «Инструкция по диагностированию технического состояния подземных стальных газопроводов».

3. СП 86.13330.2014 «Магистральные трубопроводы».

4. СП 36.13330.2012 «Магистральные трубопроводы».

5. СТО Газпром 2-3.5-454-2010 «Правила эксплуатации магистральных газопроводов».

6. ВРД 39-1.11-014-2000 «Методические указания по освидетельствованию и

идентификации стальных труб для газонефтепроводов».

7. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

8. ВСН 012-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль качества и приемка работ».

9. Методические пособия по проведению металлографических исследований, механических испытаний и замера твердости металла.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Об экспертизе промышленной безопасности технических устройств для изготовления сыпучих гранулированных ВВ УДК: 622-1/-9 Виктор ЖУЛИКОВ, главный инженер ООО НТФ «Взрывтехнология» (г. Москва) Игорь ДОКУТОВИЧ, технический директор ООО НТФ «Взрывтехнология» (г. Москва)

Рис. 1. Смесительно-зарядная машина МСЗ-15-НП-К-061

В настоящее время многие организации используют для заряжания сухих скважин смесительно-зарядные машины (СЗМ), изготавливающие сыпучие бестротиловые гранулированные взрывчатые вещества (ГВВ) на основе аммиачной селитры. Ключевые слова: промышленная безопасность, техническое устройство, смесительно-зарядная машина, взрывчатые вещества, опасный производственный объект.

З

а 2014 год было произведено в СЗМ более 100 тысяч тонн ГВВ. Каждая новая СЗМ, в соответствии с Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 13 июля 2015 года) «О промышленной безопасности», является техническим устройством (ТУ). В соответствии с пунктом 2 статьи 7 данного закона ТУ подлежит экспертизе промышленной безопасности до начала применения на опасном производственном объекте, если не установлена иная форма оценки соответствия ТУ обязательным требованиям. При проведении экспертизы проводится оценка соответствия СЗМ требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах», ПБ 13-564-03 «Правила устройства зарядного, доставочного и смесительного оборудования, предназначенного для механизации взрывных работ», а также требованиям европейского соглашения о международной дорожной перевозке опасных грузов (ДОПОГ). После проведения работ, связанных с изменением конструкции, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых СЗМ была повреждена, также необходимо провести экспертизу промышленной безопасности.

При проведении экспертизы промышленной безопасности необходимо обращать внимание на то, что для перемещения гранулированных взрывчатых веществ или их компонентов по внутренним трактам оборудования в основном используются шнековые питатели, конструкция таких питателей должна исключать воздействие на гранулы, приводящее к их разрушению от механических нагрузок. Применение для этих целей колесных, цепных и других подобных устройств не допускается. Количество оборотов шнек-винта диаметром 200 мм и более при горизонтальном и наклонном расположении не должно превышать 90 об/мин, при вертикальном – 150 об/мин. В шнековых транспортерах должна быть исключена возможность запрессовки взрывчатых веществ или их компонентов в торцевых частях шнеков, попадание продуктов в подшипники и трение шнек-винта о внутренние стенки кожуха. Для исключения запрессовки взрывчатых веществ в торцевых частях шнека в конструкции шнек-винта должна предусматриваться отсечка потока взрывчатых веществ путем применения в горце шнека отбойных витков. Длина шнеков во всех случаях должна приниматься такой, чтобы исключалось трение его ребер о кожух, в том числе за счет прогиба. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рис. 2. Смесительно-зарядная машина ШТ

При установке манипулятора на СЗМ для загрузки аммиачной селитры в приемный бункер в СЗМ нужно учитывать, что такой манипулятор не является опасным производственным объектом в соответствии с пунктом 4 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения». В соответствии с производственным опытом проведения экспертизы промышленной безопасности СЗМ, машины типа МСЗ-15-НП-К-061 (рис.1), МЗ-3Б, МЗ-3Б-16, МЗ-4, ШТ (рис. 2) отвечают требованиям промышленной безопасности при транспортировании, изготовлении и заряжании скважин гранулированными бестротиловыми взрывчатыми веществами.

371

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Безопасное хранение аммиачной селитры Обеспечение безопасности зданий складов хранения аммиачной селитры УДК: 66-7 Владимир ЦВЕТКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Георгий ТЕЛКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Сергей ЛЯШОВ, главный инженер, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Любовь ШЕВЦОВА, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар)

На основании результатов экспертизы промышленной безопасности зданий складов аммиачной селитры можно рассмотреть характерные дефекты, на которые стоит заострить внимание при проведении экспертизы промышленной безопасности и эксплуатации зданий складов аммиачной селитры. Ключевые слова: аммиачная селитра, экспертиза промышленной безопасности, взрывчатые вещества, обеспечение безопасности.

Н

итрат аммония (аммонийная (аммиачная) селитра) – химическое соединение NH4NO3, соль азотной кислоты, впервые была получена Глаубером в 1659 году. Используется в качестве компонента взрывчатых веществ и как азотное удобрение. Кристаллическое вещество белого цвета. Температура плавления 169,6 °C, при нагреве выше этой температуры начинается постепенное разложение вещества, а при температуре 210 °C происходит полное разложение. Температура кипения при повышенном давлении – 235 °C. Молекулярная масса 80,04 а.е.м. Скорость детонации 2 570 м/с. Аммиачная селитра используется в настоящее время как аммиачно-нитратное азотное удобрение. Гранулированное, физиологически кислое удобрение, растворяется в воде, гигроскопичное, содержит около 34% азота. Получают нейтрализацией азотной кислоты аммиаком. Применяют на почвах всех типов под различные сельскохозяйственные культуры как основное и предпосевное удобрение, а также для подкормки. При этом аммиачная селитра нетоксична, относится к категории окисляющих веществ (поддерживающие горение, вызывающие воспламенение или способствующие воспламенению других веществ в результате окислительновосстановительной экзотермической ре-

372

акции). При взаимодействии с минеральными удобрениями (которые в большом количестве встречаются в свободном виде) приводит к образованию азотной кислоты, которая, в свою очередь, также является сильным окислителем. При попадании в аммиачную селитру различных примесей: горючих веществ (нефтепродуктов, торфа, соломы, жмыха, опилок, серы и др.), порошков некоторых металлов и окислов металлов (алюминия, меди, цинка, железа и др.) взрывчатость и вероятность самовозгорания значительно увеличиваются. Для предотвращения создания взрывчатых веществ на основе нитрата аммония в удобрения, доступные в широкой продаже, добавляют компоненты, снижающие взрывоопасность и детонационные свойства чистого нитрата аммония, такие как мел (карбонат кальция). В Австралии, Китае, Афганистане, Ирландии и некоторых других странах свободная продажа нитрата аммония даже в виде удобрений запрещена или ограничена. После террористического акта в Оклахома-Сити ограничения на продажу и хранение нитрата аммония были введены в некоторых штатах США. В соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», объекты хранения аммиачной селитры

идентифицируются в качестве опасных производственных объектов (далее – ОПО) [1]. Строгое соблюдение правил хранения и транспортирования является одним из условий обеспечения безопасности складов хранения аммиачной селитры. Самовоспламенение аммиачной селитры происходит при температуре 350 °С, а нижний концентрационный предел распространения пламени составляет 175 г/м. Разложение селитры на оксиды азота и пары воды происходит при температуре 210 °С, при этом при взаимодействии оксидов азота и селитры выделяются кислород и аммиак, что может привести к пожару или взрыву. При пожаре разложение селитры переходит во взрыв, также селитра взрывается под действием сильных ударов и при попадании в нее органических материалов. Выделяемые при горении или взрыве аммиачной селитры окислы азота опасны для жизнедеятельности человека. Поэтому при организации тушения пожаров на складах аммиачной селитры (ядохимикатов и минеральных удобрений) необходимо выяснить свойства веществ, находящихся на складе, выявить зоны загазованности и выбрать наиболее соответствующие огнетушащие средства, а также организовать пост охраны для предотвращения проникновения посторонних лиц на территорию пожара. По степени воздействия на организм человека селитра относится к умеренно опасным веществам (3-й класс опасности). Предельно допустимая концентрация (ПДК) селитры в воздухе рабочей зоны гигиеническими нормами составляет 10 мг/м3. Контроль за состоянием рабочей зоны объекта по хранению селитры в таре должен проводиться предприятием или аккредитованными организациями по утвержденному графику, разработанному в соответствии с санитарногигиеническими требованиями [7]. Увеличение риска возникновения аварий и пожаров и возрастание масштабов их последствий являются следствием несоблюдения установленных требований хранения и транспортировки селитры в

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

таре. Известно несколько крупных техногенных аварий, связанных со взрывом аммиачной селитры. За рубежом синтетический аммиак первоначально перерабатывали в малоконцентрированные удобрения – сульфат аммония и известково-аммиачную селитру, содержащие 21% азота, однако аммиачную селитру не применяли в сельском хозяйстве из-за ее взрывоопасности (известен взрыв в Оннау в 1921 году, когда при разрыхлении с помощью взрывчатых веществ слежавшейся двойной соли сульфата-нитрата аммония произошла детонация с катастрофическими последствиями). Взрыв в Техас-Сити – техногенная катастрофа, случившаяся 16 апреля 1947 года в порту города Техас-Сити, США. Пожар на борту французского судна «Гранкан» (фр. Grandcamp) привел к детонации около 2 100 тонн нитрата аммония (аммиачной селитры), что повлекло за собой цепную реакцию в виде пожаров и взрывов на близлежащих кораблях и нефтехранилищах. В результате трагедии погибли по меньшей мере 581 человек (включая всех, за исключением одного, сотрудников пожарной охраны Техас-Сити), более 5 000 человек получили ранения, 1 784 попали в больницы. Порт и значительная часть города были полностью разрушены, многие предприятия сгорели. Более 1100 автомобилей и 362 грузовых вагона были повреждены – имущественный ущерб оценивается в 100 миллионов долларов. Законодательство Российской Федерации предусматривает ряд требований, направленных на обеспечение безопасности ОПО при хранении и транспортировке аммиачной селитры в таре [4], [п.

206; 5], [13]. При хранении и транспортировке аммиачную селитру следует пре-

дохранять от нагревания, воздействия пламени или попадания искр, от загрязнения посторонними примесями. Поэтому аммиачную селитру чаще всего упаковывают в транспортную тару (влагопрочные мешки [8], мешки полиэтиленовые сварные [9] и мешки из полипропиленовой ткани, сшитые с внутренним полиэтиленовым вкладышем [10]). Для хранения насыпью и в мешках следует предусматривать одноэтажные складские здания II степени огнестойкости. Штабели аммиачной селитры в мешках не должны превышать общей массы 700 т; расстояние между штабелями для проезда механизмов должно быть не менее 1,5 м, проходы 1,0 м. Склады аммиачной селитры должны быть оборудованы вентиляцией и воздушным отоплением, не допускается устанавливать калориферы (с трубопроводами). Полы должны содержаться в чистоте и исправном состоянии (без выбоин и неровностей), чтобы в случае россыпи селитры ее можно было собрать и затарить, не допуская загрязнения, а покрытие полов в отделении обработки гранул, на складе и рампы должно быть кислотоупорным и искробезопасным. При обслуживании транспортера и уборке пыли должна быть полностью исключена возможность падения с мостика и попадания в селитру любых предметов, материалов и т.п. Опыт проведения экспертизы на ОПО по хранению селитры в таре позволяет составить список типичных нарушений при проектировании и эксплуатации зданий и складов. Наиболее опасным с точки зрения взрывоопасности является несоблюдение правил при проектировании склада [15], когда сооружение находится на уровне земли, происходит залив водой складов, при этом селитра мокнет и «тает», превращаясь в насыщенный рас-

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

твор. В помещениях, соответствующих «Техническому регламенту о безопасности зданий и сооружений» [2], при повышении влажности и увеличении температуры хранения изменяется кристаллическая структура аммиачной селитры, так как она обладает большой гигроскопичностью, в результате чего происходит связывание массы удобрения в сплошной монолит. При дроблении образовавшегося монолитного пласта механическим способом существует вероятность возникновения взрыва. Другим распространенным нарушением требований промышленной безопасности, выявляемым при экспертизе, является хранение (временное хранение) аммиачной селитры на рампе склада, под навесом или на открытых площадках. Данное хранение может привести не только к потере физическо-химических свойств вещества, но и значительно повышается опасность загрязнения селитры органическими или горючими веществами, порошками металлов, что может стать следствием возникновения пожара или взрыва. При несоответствующем уровне вентиляции, температуры хранения селитры в складских помещениях, а также несоблюдении целостности тары существует вероятность проявления взрывчатых свойств аммиачной селитры. Согласно п. 4.1 [18], селитру, упакованную в полиэтиленовую тару, хранят в открытых, сухих и чистых складах, защищающих продукт от увлажнения. Селитру, упакованную в бумажные мешки или отгруженную насыпью, хранят на складах с регулируемой температурой (не более 30°С) и влажностью воздуха (не более 50%). Аммиачная селитра, затаренная и незатаренная, должна храниться в закрытых складах. Полы складов и секций для размещения аммиачной селитры должны быть безыскровыми (п. 5.27 [18]). Требования к проектированию и эксплуатации складов хранения аммиачной селитры изложены в нескольких документах. Отсутствует единый документ, в котором были бы в обобщенном виде изложены требования по хранению и транспортированию аммиачной селитры. В настоящее время для предотвращения чрезвычайных ситуаций на объектах, на которых применяется аммиачная селитра, специалисты, принимающие участие в проектировании, эксплуатации складов, экспертизе промышленной безопасности, обязаны изучать своды правил и требования стандартов. При разработке программ проведения экспертизы промышленной безопасности должны учитываться требования

373

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

федеральных законов, Федеральных норм и правил, СП, ГОСТ, СНиПов и другой нормативной документации. Специалисты ООО «Таурас-М» провели ряд обследований в объеме экспертизы промышленной безопасности зданий и складских сооружений по хранению селитры с целью оценки соответствия их установленным требованиям, а также определению их остаточного ресурса, возможности продления и установления срока и условий дальнейшей безопасной эксплуатации. В ходе работ специалисты определяли категорию помещения по взрывопожарной и пожарной опасности, степень огнестойкости, категорию молниезащиты здания, выявляли дефекты и повреждения элементов и узлов конструкций. Был выполнен визуальный и инструментальный контроль состояния строительных конструкций и инженерного оборудования складов аммиачной селитры. По результатам экспертизы промышленной безопасности выявлены дефекты и повреждения, а также некоторые отступления от требований Правил промышленной безопасности и СП. Выявленные типичные нарушения норм и дефекты зданий складов аммиачной селитры: ■ нарушение норм размещения удобрений на складе (расстояния между штабелями и стенами, высота штабелей); ■ отсутствие молниезащиты склада; ■ разрушение несущих колонн склада погрузчиками; ■ отсутствие нормативной вентиляции; ■ разрушение кровли и стен вследствие отсутствия текущих ремонтов; ■ отсутствие безыскрового покрытия полов; ■ коррозия металлических конструкций, ворот, дверей;

374

■ невзрывозащищенное исполнение светильников; ■ отсутствие пожарной сигнализации; ■ отсутствие либо захламление пожарных проездов. По результатам экспертизы ООО «Таурас-М» предоставил предприятиямвладельцам: ■ схемы и ведомости дефектов и повреждений с фиксацией их мест и характера; ■ описания, фотографии дефектных участков; ■ результаты проверки наличия деформаций здания (сооружения) и его отдельных строительных конструкций; ■ места аварийных участков; ■ конструктивные схемы зданий складов; ■ предварительную оценку технического состояния строительных конструкций, инженерного оборудования, электрических сетей, водопровода и канализации, определяемого по степени повреждений и характерным признакам дефектов. Оценка дефектов и их влияния на работоспособность зданий производилась согласно требованиям ГОСТ Р 537782010 [20]. Инструментальный контроль при обследовании технического состояния здания специалистами ООО «Таурас-М», включал в себя: ■ измерение необходимых для выполнения целей обследования геометрических параметров здания, конструкций, их элементов; ■ инженерно-геологические изыскания (при необходимости, в случае обнаружении характерных трещин, перекосов частей здания (сооружения), разломов стен и прочих повреждений и де-

формаций, свидетельствующих о неудовлетворительном состоянии грунтового основания); ■ инструментальное определение параметров дефектов и повреждений; ■ определение фактических характеристик материалов основных несущих конструкций и их элементов; ■ определение эксплуатационных постоянных и временных нагрузок и воздействий, воспринимаемых несущими конструкциями; ■ определение расчетной схемы здания или сооружения, или его отдельных конструкций; ■ поверочный расчет несущей способности конструкций при обнаружении дефектов категории А; ■ анализ причин появления дефектов и повреждений в конструкциях. По результатам обследования специалисты ООО «Таурас-М» разрабатывали заключения с выводами, рекомендациями по устранению дефектов и повреждений, делался расчет остаточного ресурса здания (его элементов). Опыт, полученный специалистами ООО «Таурас-М» при проведении исследований эксплуатируемых складов аммиачной селитры, мог бы быть использован при создании данного нормативного документа.

Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральный закон № 384-ФЗ от 30 января 2009 года «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

3. ФНП № 96 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств».

4. ГОСТ 2-2013 «Селитра аммиачная. Технические условия».

5. «Правила противопожарного режима в Российской Федерации (утв. Постановлением Правительства РФ от 25 апреля 2012 года № 390).

6. ГОСТ 30181.4-94 «Удобрения минеральные. Метод определения суммарной массы азота, содержащегося в сложных удобрениях и селитрах в аммонийной и нитратной формах (метод Деварда)».

7. ГОСТ 12.1.005-88 «Система стандартов безопасности труда. Общие санитарногигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

8. ГОСТ 26319-84 «Грузы опасные. Упаковка».

9. ГОСТ 17811-78 «Мешки полиэтиленовые для химической продукции. Технические условия».

10. ГОСТ 30090-93 «Мешки и мешочные ткани. Общие технические условия».

11. СП 2.13130.2012 «Система противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты».

12. СП 4.13130.2013 «Ограничение распространения пожара на объектах защиты».

13. СП 12.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

14. СП 92.13330.2012 (СНиП II-108-78) «Склады сухих минеральных удобрений и химических средств защиты растений».

15. СА 03-006-06 «Методические указания по проведению технического обслуживания, ремонта, обследования, анализа промышленной безопасности производственных зданий и сооружений предприятий, эксплуатирующих взрывоопасные и химически опасные объекты».

16. Информационное письмо ВНИИПО «Пожаровзрывоопасность аммиачной селитры при хранении и транспортировке», 1970 год.

17. Смирнов И.В. «Пожарная безопасность при хранении аммиачной селитры», М. Россельхозиздат. 1984. – 62 с.

18. Правила по безопасному складированию, хранению, перевозке, подготовке и внесению аммиачной селитры. М. «Колос». 1973 год.

19. НТП-АПК 1.10.13.001-03. Нормы технологического проектирования складов твердых минеральных удобрений и химических мелиорантов.

20. ГОСТ Р 53778-2010 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. Общие требования».

О недоработках конструкции котлов, допущенных заводомизготовителем УДК: 66-7 Сергей ЛЯШОВ, главный инженер, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Георгий ТЕЛКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Владимир ЦВЕТКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Любовь ШЕВЦОВА, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар)

Настоящая статья раскрывает дополнительные требования при обследовании технических устройств, кроме требований нормативных документов, регламентирующих данный вид обследований. Ключевые слова: паровой котел, первичное техническое освидетельствование, Руководство.

Э

ксперты, выполняющие работы по первичному техническому освидетельствованию паровых котлов, руководствовались РД 0329-93 «Методические указания по проведению технических освидетельствований паровых и водогрейных котлов, сосудов, работающих под давлением, трубопроводов пара и горячей воды», Руководством по эксплуатации (инструкцией) заводов-изготовителей и ПБ 10-57403 «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов» до вступления в силу с 22 декабря 2014 года Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (далее по тексту ФНП). ФНП ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

устанавливают требования, в частности, к техническому освидетельствованию оборудования, работающего под избыточным давлением. «Методические указания…» в настоящее время не применяются. Руководство по эксплуатации (инструкция), упоминаемое в ст. 361 ФНП, редко освещает вопросы технического освидетельствования, включая первичное. Таким образом, руководством к действию экспертов являются ФНП и приобретенный опыт. Также в ФНП в разделе VI «Техническое освидетельствование, экспертиза промышленной безопасности, техническое диагностирование оборудования под давлением» в статьях «Общие требования», «Техническое освидетельствование котлов» содержится небольшое количество информации о прове-

375

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

дении первичных технических освидетельствований, а упоминаемые в разделе VI «…обнаруженные при технических освидетельствованиях дефекты» подразумевают преимущественно эксплуатационные. Например, в ст. 365 устанавливается: «Если при освидетельствовании будут обнаружены дефекты, то для установления их характера и размера должно быть проведено техническое диагностирование с применением методов неразрушающего контроля…». При первичном техническом освидетельствовании технических устройств редко встречаются дефекты изготовления, но для их обнаружения не придется проводить техническое диагностирование. Термин «техническое диагностирование», означающий определение технического состояния, подразумевает выполнение комплекса мероприятий на техническом устройстве, отработавшем какой-либо срок либо побывавшем в условиях, неблагоприятных для хранения (простоя, консервации). Также в указанных документах не упоминаются конструкторские ошибки. При выполнении первичного освидетельствования котла эксперты соблюдают регламент в соответствии со ст. 368 ФНП, а именно – проводят наружный и внутренний осмотр котла и его элементов, осмотр металлоконструкций котла (при их наличии) и гидравлическое испытание, а также, в соответствии со ст.

369 ФНП, при первичном освидетельствовании проводят проверку того, что котел

установлен и оборудован в соответствии с требованиями ФНП, проекта и руководства (инструкции) по эксплуатации, а также, что котел и его элементы не имеют повреждений, возникших в процессе их транспортирования и монтажа. Таким образом, документы не прогнозируют возможности появления ошибок в конструкторской документации и непосредственно в конструкции котла. Для примера можно привести ошибки, допущенные конструкторским отделом завода-изготовителя – разработчика проекта котла, с которым экспертной организации пришлось столкнуться при выполнении первичного технического освидетельствования котлов на одном из промышленных предприятий Краснодарского края. В 2013 году на ТЭЦ одного из крупнейших нефтеперерабатывающих предприятий Краснодарского края были смонтированы два паровых котла Е-50-3.9440ГМ. Разработчик проекта и изготовитель – ОАО «М Альянс», г. Таганрог, и ЗИО «Белцентр», г. Белгород. Котлы смонтированы в ТЭЦ в 2013 году.

1. Результаты первичного технического освидетельствования.

1. Замечания, выявленные при анализе технической документации заводаизготовителя.

1.1. В руководстве по эксплуатации БЦ-5.430РЭ (далее – Руководство) указано: «Рабочее давление пара – 40 кг/см2», в разделе паспорта «Основные характеристики» указано: «Расчетное давление –

39 кг/см2». Очевидно, что рабочее давление не может быть ниже расчетного.

1.2. В Руководстве указано: «…контролировать тепловые перемещения элементов по реперам, сравнить на соответствие указанным в технической документации». В прилагаемом комплекте технической документации данные по предполагаемым тепловым перемещениям отсутствовали.

1.3. В Руководстве указано: «…обслуживающему персоналу запрещается изменять регулировку предохранительного клапана…», далее по тексту описан процесс регулировки (настройки) предохранительного клапана, но не определяется исполнитель.

1.4. В Руководстве указано: «…администрация предприятия-владельца котла проводит гидравлическое испытание котла рабочим и пробным давлением». Это нарушение пункта 10.2.1 ПБ 10-57403, действующих на момент выполнения первичного технического освидетельствования. Гидравлическое испытание пробным давлением входит в состав работ по техническому освидетельствованию технических устройств*, которое проводится специалистом специализированной организации, имеющей лицензию Ростехнадзора.

1.5. В Руководстве указано о необходимости проведения технического диагностирования котла не реже одного раза в 8 лет. При этом не установлены цели и методы этого вида обследования. Соответственно не ясна целесообразность и необходимость проведения данного технического диагностирования. Кроме того, в ПБ 10-574-03 в ст. 10.2.4. указано, что при обнаружении или подозрении на наличие недопустимых дефектов, по решению лица, проводящего техническое освидетельствование, возможно применение методов неразрушающего контроля, позволяющих выявить дефекты, определить границу их распространения и т. д.

1.6. В Расчете на прочность элементов котла сказано – расчетный ресурс барабана котла – 100 тыс. часов. В технических условиях на котел этот же параметр указан – 200 тыс. часов. В разделе 1 паспорта «Технические характеристики» также указано – расчетный ресурс 200 тыс. часов. Разработчику технической документации четко определить расчетный ресурс, учитывая, что ресурс котла принимается по расчетному ресурсу барабана.

2. Замечания по конструкции котла.

* Для технических устройств, регистрируемых в Ростехнадзоре.

376

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

2.1. Нижний поперечный коллектор первой ступени пароперегревателя упирается донышками в боковые коллекторы экранов без зазоров, то есть отсутствует возможность теплового удлинения коллектора пароперегревателя. Световые зазоры между верхними коллекторами боковых экранов и поперечным верхним коллектором первой ступени пароперегревателя для газоплотности закрыты стальными пластинами, приваренными к вышеназванным коллекторам. При этом в расчете на прочность не учтены дополнительные напряжения, возникающие вследствие разницы температур стенок коллекторов пароперегревателя и экранов (нарушение ст. 3.1.41 ПБ 10-574-03).

2.2. У всех вышеназванных коллекторов отсутствует возможность контроля технического состояния вследствие недоступности – донышек, как снаружи, так и изнутри (нарушение ст. 3.1.12 ПБ 10-574-03); – сварных швов приварки донышек.

2.3. У вышеназванных коллекторов, а также у нижних коллекторов фронтального и заднего экранов, коллекторов впрыска и перегретого пара отсутствует возможность проведения внутреннего осмотра – нарушение ст. 3.3.13 ПБ 03-574-03. При этом в техдокументации изготовителя отсутствуют соответствующие указания по периодическому контролю технического состояния вышена­ званных элементов.

2.4. Запорная арматура дренажей коллекторов первой ступени пароперегревателя размещена за рядами высокорасположенных импульсных трубок различного назначения. Осуществлять продувку коллекторов обслуживающему персоналу практически невозможно.

2.5. На дренажных линиях коллекторов первой ступени пароперегревателя фактически установлено по одному запорному органу, так как второй смонтирован на удаленной площадке – нарушение п. 6.6.84 ПБ 03-574-03.

2.6. Указатели уровня прямого действия соединены с барабаном котла трубами (длина труб не менее 500 мм), имеющими внутренний диаметр 20 мм – нарушение п. 6.3.25 ПБ 03-574-03.

2.7. Отводящий трубопровод Ду 200 предохранительных клапанов коллектора перегретого пара (2 шт.) расположен поперек прохода верхней площадки обслуживания. Безопасное перемещение обслуживающего персонала невозможно. Расстояние от оси трубопровода до площадки равно 500 мм – нарушение п. 7.4.46 ПБ 03-574-03.

2.8. Отсутствуют дренажи для слива конденсата на отводящих трубопроводах предохранительных клапанов – нарушение п. 6.2.217 ПБ 03-574-03.

2.9. Предохранительный клапан барабана котла смонтирован под площадкой обслуживания, отсутствует устройство для принудительного подрыва клапана, необходимое при ежесменной проверке его работоспособности согласно инструкции по безопасной эксплуатации котла.

2.10. Требуемая ширина бокового прохода при боковом обслуживании горелочных устройств – 2 м, фактическая ширина бокового прохода менее 1 м – нарушение п. 7.3.4 ПБ 03-574-03.

2.11. Взрывные клапаны топки котла смонтированы таким образом, что при срабатывании откидная крышка клапана может нанести травму обслуживающему персоналу в боковых проходах котла.

2.12. Внутрибарабанные устройства – перегородки между солевыми и чистым отсеками барабана выполнены сварными (приварены к обечайке барабана), что создает трудности при техническом освидетельствовании и обслуживании барабана (чистка, ремонт) – нарушение ст. 3.1.18 ПБ 03-574-03. При этом размеры перегородки и ее конструкция позволяют изготовить среднюю часть перегородки съемной.

2.13. Учитывая стесненность участка проектирования для размещения котла и

вспомогательного оборудования, на разных высотных отметках котла – проходах, площадках, лестницах – не обеспечены габариты проходов для удобного перемещения обслуживающего персонала и безопасного обслуживания оборудования котла. В частности, на отметке + 13.620 между корпусом электропривода запорного клапана байпаса ГПЗ (главной паровой задвижки) и ограждением площадки ширина прохода для обслуживающего персонала равна 300 мм. Согласно ст. 7.4.4 предлагается согласовать указанные отступления от требований ПБ 03-574-03 в установленном порядке, то есть с Ростехнадзором. Экспертная организация, выполнявшая первичное техническое освидетельствование котла, рекомендовала генподрядчику устранить вышеперечисленные замечания. При невозможности устранения замечаний предлагается обосновать невозможность устранения и согласовать эти отступления от требований Правил по котлам с Рос­ технадзором. Все нарушения, обнаруженные в ходе обследования котла и связанные с конструкцией котла, были отражены в конструкторских чертежах и прошли несколько ступеней контроля у разработчика проекта котла. Вывод: необходимо установить четкие требования к контролю конструкции при выполнении первичного технического освидетельствования в нормативной документации, регламентирующей этот вид обследования. Литература 1. ПБ 10-574-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности № 116 от 25 марта 2014 года «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

1 Конструкция котла должна обеспечивать возможность равномерного прогрева его элементов при растопке и нормальном режиме работы, а также возможность свободного теплового расширения отдельных элементов котла. При невозможности обеспечения свободного теплового расширения при расчетах на прочность, необходимо учитывать соответствующие дополнительные напряжения.

2 Конструкция котла и его основных частей должна обеспечивать возможность технического освидетельствования, очистки, промывки, ремонта и эксплуатационного контроля металла.

3 В коллекторах внутренним диаметром более 150 мм должны быть предусмотрены отверстия (лючки) для осмотра и чистки внутренней поверхности. Вместо указанных лючков разрешается применение приварных штуцеров круглого сечения, заглушаемых приварным донышком, отрезаемым при осмотре, чистке. Количество и расположение штуцеров разрабатываются при разработке проекта.

4 У котлов с давлением более 0,8 МПа на каждом продувочном, дренажном трубопроводе должно быть установлено не менее двух запорных органов либо один запорный и один регулирующий.

5 При соединении указателей уровня воды с котлом при помощи труб длиной до 500 мм, внутренний их диаметр должен быть не менее 25 мм.

6 Свободная высота над полом площадок и ступенями лестниц должна быть не менее 3 м.

7 Предохранительные клапаны должны иметь отводящие трубопроводы. Эти трубопроводы должны быть защищены от замерзания и оборудованы дренажами для слива скапливающегося в них конденсата.

8 Внутренние устройства в паровой и водяной части барабана котлов, препятствующие осмотру их поверхности, а также проведению дефектоскопического контроля, должны выполняться съемными.

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

377

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы практики в работе с ФНП и ТР ТС 032/2013 УДК: 66-7 Сергей ЛЯШОВ, главный инженер, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Георгий ТЕЛКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Владимир ЦВЕТКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Любовь ШЕВЦОВА, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар)

В статье приведены сведения о требованиях ФНП и ТР ТС, толкование которых может быть неоднозначным. Ключевые слова: подтверждение соответствия, сертификат, паспорт сосуда.

Т

ехнический Регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» ТР ТС 032/2013(далее – ТР ТС) устанавливает единые требования к оборудованию, впервые выпускаемому в обращение и предназначенному для применения на территории Таможенного союза. Подтверждение соответствия оборудования требованиям ТР ТС 032/2013 осуществляется посредством сертификации (или декларирования) конкретного вида оборудования аккредитованным органом по сертификации (оценке (подтверждению) соответствия), включенным в Единый реестр органов по сертификации и испытательных лабораторий (центров) Таможенного союза (далее – орган по сертификации). Подтверждение соответствия при сертификации осуществляется согласно схемам сертификации 1с, 3с, 4с и 7с, приведенным в ТР ТС. После вступления в силу с 22 декабря 2014 года Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (далее – ФНП) были отменены «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлени-

378

ем» ПБ 03-576-03 (далее – Правила по сосудам), которые содержали требования к конструкции (раздел II) и изготовлению технического устройства (раздел III). В настоящее время эти требования приведены в Приложении 2 ТР ТС, при этом они были значительно сокращены. Соответствие оборудования требованиям ТР ТС (согласно п. 35 главы V) обеспечивается, в частности, путем выполнения требований стандартов, включенных в перечень стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований настоящего регламента. Формулировка «на добровольной основе» означает, что некоторая часть требований, которые ранее были обязательными, теперь могут быть проигнорированы. Например, в перечень стандартов, которые могут применяться на добровольной основе, включен ГОСТ Р 52630-2012 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия» (далее – ГОСТ). Этот нормативный документ регламентирует объемы и методы контроля сварных соединений сосудов и аппаратов при изготовлении. Объемы, методы и результаты контроля должны быть указаны в паспорте сосуда или аппарата. При этом, например, для сосуда 4-й группы, изготовленного в России, требуется выполнить контроль не менее 25% длины каждого сварного соединения (табл. 19

ГОСТа), включая 100% пересечений сварных швов (п.8.7.3 ГОСТа). Теперь это требование для оборудования, впервые выпускаемого в обращение на территории Таможенного союза, превращается в рекомендацию из-за п. 35 ТР ТС. Тот же сосуд, изготовленный в Европе, подвергается 10%-ному контролю сварных соединений, и при прохождении процедуры оценки соответствия требованиям ТР ТС, аккредитованный орган по сертификации не требует доводить этот объем до уровня требований национального стандарта. В указаниях ТР ТС, регламентирующих содержание паспорта технического устройства, требования по контролю качества конструкции при изготовлении и контролю качества сварных соединений фактически отсутствуют, так как пункт ж) «иные сведения, обеспечивающие безо­пасность эксплуатации сосуда» не обязывает указывать данные сведения. Правила по сосудам устанавливали, что результаты контроля должны быть приведены на отдельных страницах паспорта сосуда – раздел «6. Карта измерений корпуса сосуда», раздел «7. Результаты испытаний и исследований сварных соединений», раздел «8. Данные о неразрушающем контроле сварных соединений» и раздел 9. В настоящее время эти требования и данные необязательны. Следуя этой практике, логичными станут действия по отмене определенных объемов неразрушающего контроля при проведении экспертиз промышленной безопасности сосудов и аппаратов. Противоречивыми (с требованиями п.35) являются требования пункта 36 главы V ТР ТС, где установлены «… методы исследований (испытаний) и измерений оборудования, устанавливаются стандартами, включенными в перечень стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для примене-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ния и исполнения требований настоящего регламента и осуществления оценки (подтверждения) соответствия оборудования». В этом пункте отсутствует упоминание «добровольной основы», которую допускает пункт 35. Есть еще несколько неоднозначных требований в пункте 36: ■ методы и объемы контроля в нормативных документах раньше не разделяли, но данный пункт не устанавливает требования к объемам, что может привести к меньшим объемам контроля качества изготовления импортного оборудования; ■ «…метод исследований (испытаний) и измерений…». Например – измерительный контроль конструкции (измерение овальности, отклонений диаметра и т.д.) должен быть обязательным, согласно п.

36, и является необязательным, согласно п. 35, и в итоге не выполняется аккредитованным органом по сертификации, например при сертификации оборудования по схеме 3 с. Также неясно, о каком отборе и каких образцах идет речь в подпункте б) пункта 52 ТР ТС: ■ «орган по сертификации или аккредитованная испытательная лаборатория проводит отбор образцов у заявителя для проведения испытаний; ■ аккредитованная испытательная лаборатория проводит испытания образцов оборудования; ■ орган по сертификации проводит анализ результатов испытаний образцов …». Не установлено, каким документом регламентируется необходимость, количество и места отбора образцов. Следующая проблема, которая косвенно касается практической деятельности экспертов, проводящих экспертизу промышленной безопасности технических устройств, это оформление паспорта технического устройства, впервые выпускаемого в обращение и предназначенного для применения на территории Таможенного союза. До вступления в силу ТР ТС, паспорта изготавливали заводыизготовители технических устройств, или дубликаты паспортов изготавливались силами экспертных организаций (в частности, для технических устройств, регистрируемых в органах Ростехнадзора или подлежащих учету в органах Рос­технадзора). В ТР ТС в пункте 21 указано, какую информацию включает в себя паспорт, но отсутствует форма паспорта. В Приложении 2 Правил по сосудам была приведена форма паспорта, а также «Инструкция о порядке оформления и заполнении

Испытания сосуда, работающего под давлением

паспорта». В РД 10-209-98 были указания о том, какая информация или данные должны вноситься в разделы и таблицы паспорта. Однако и Правила по сосудам, и РД 10-209-98 были отменены. В настоящее время форма паспорта приведена в ГОСТ Р52630-2012, но требования этого стандарта, как известно, применяются на «добровольной» основе, а значит, не являются обязательными. Таким образом, паспорт может быть оформлен в свободной форме. Например, иностранная компанияизготовитель сосудов, с помощью органа по сертификации, в разделе 1 паспорта «Технические характеристики и параметры» в строке «Минимальная допустимая отрицательная температура стенки» для сосудов, устанавливаемых на открытой площадке, указывает минимальную температуру рабочей среды, равную «минус 10 °С». Согласно РД 10-209-98, в этой строке в данном случае необходимо было указать «абсолютную минимальную температуру наружного воздуха района установки сосуда, если температура стенки может стать отрицательной от воздействия окружающего воздуха, когда сосуд находится под давлением», и эта температура равна «минус 19 °С». При указании аккредитованному органу по сертификации на ошибку, фактически не позволяющую эксплуатировать сосуд при температурах ниже –10 °С, ответ был – РД 10-209-98 отменен. В Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

вание, работающее под избыточным давлением» также есть некорректная терминология. В пункте 215 а) есть фраза, встречающаяся дважды: «…произведение давления на вместимость…». В пункте 9 сказано, что в настоящих ФНП использованы термины и определения, приведенные в Техническом регламенте ТС 032/2013. Если ознакомиться с разделом II ТР ТС 032/2013 «Основные понятия», то в нем приведены семь определений термина «давления», а в пункте 215 а) не указано, о каком именно давлении идет речь. По приведенным причинам будет целесообразно переработать требования ТР ТС и ФНП, которые могут быть истолкованы двояко. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности № 116 от 25 марта 2014 года «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

2. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 032/2013 от 2 июля 2013 года «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».

3. ГОСТ Р 52630-2012 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия».

4. РД 10-209-98 «Методические указания о порядке составления и форме паспорта сосуда, работающего под давлением».

5. ПБ 03-576-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

379

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

ЭПБ технических устройств аммиачных холодильных установок Проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств аммиачных холодильных установок УДК: 66-7 Владимир ЦВЕТКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Сергей ЛЯШОВ, главный инженер, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Георгий ТЕЛКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Любовь ШЕВЦОВА, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар)

В статье на основании результатов экспертизы промышленной безопасности сосудов и трубопроводов аммиачных холодильных установок (АХУ) рассматриваются характерные дефекты, на которые стоит обращать внимание при проведении экспертизы промышленной безопасности и эксплуатации данных технических устройств.. Ключевые слова: аммиачная холодильная установка, потребители холода, сосуды, трубопроводы, компрессоры, остаточный ресурс.

А

ммиак – NH3, нитрид водорода, при нормальных условиях – бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта). Плотность аммиака почти вдвое меньше, чем у воздуха, ПДКр.з. 20 мг/м3 – IV класс опасности (малоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.007[2]. Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика – около 1200 объемов (при 0 °C) или 700 объемов (при 20 °C) в объеме воды. В холодильной технике носит название R717, где R – Refrigerant (хладагент), 7 – тип хладагента (неорганическое соединение), 17 – молекулярная масса. Аммиак был впервые выделен в чистом виде Дж. Пристли в 1774 году, который назвал его «щелочной воздух» (англ. alkaline air) [4]. Через одиннадцать лет, в 1785 году, К. Бертолле установил точный химический состав аммиака [6]. С того времени в мире начались исследования по получению аммиака из азота и водорода. Аммиак был нужен для синтеза соединений азота, поскольку получение их из чилийской се-

380

литры ограничивалось постепенным истощением ее запасов. Проблема уменьшения запасов селитры обострилась к концу XIX века. Только в начале XX века удалось изобрести процесс синтеза аммиака, пригодный для промышлен-

ности. Это осуществил Ф. Габер, начавший трудиться над этой задачей в 1904 году и к 1909 году создавший небольшой контактный аппарат, в котором использовал повышенное давление (в соответствии с принципом Ле-Шателье) и катализатор из осмия. 2 июля 1909 года Габер устроил испытания аппарата в присутствии К. Боша и А. Митташа (нем. Alwin Mittasch), оба – от Баденского анилинового и содового завода (BASF), и получил аммиак. К. Бош к 1911 году создал крупномасштабную версию аппарата для BASF, а затем был построен и 9 сентября 1913 года вступил в строй первый в мире завод по синтезу аммиака, который был расположен в Оппау (ныне район в черте города Людвигсхафенна-Рейне) и принадлежал BASF. В 1918 году Ф. Габер стал лауреатом Нобелевской премии по химии «за синтез аммиака из составляющих его элементов». В России и СССР первая партия синтетического аммиака была получена в

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

1928 году на Чернореченском химическом комбинате [8]. Аммиак, обладая высокими термодинамическими характеристиками, остается наиболее предпочтительным рабочим веществом для крупных холодильных установок, работающих в области умеренного холода. Обеспечение промышленной безопасности аммиачных холодильных установок (АХУ) является одной из основных задач в условиях современного роста числа предприятий, нуждающихся в значительном хладо­снабжении. Этот холодильный агент является природным веществом, обладает нулевыми потенциалами разрушения озонового слоя и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Немаловажен такой показатель, как стоимость хладагента, так как в процессе эксплуатации неизбежны утечки холодильных агентов и существует необходимость дозаправки установок. Цена аммиака существенно ниже, чем у фреонов, а высокая текучесть последних в несколько раз увеличивает стоимость эксплуатации АХУ на фреоне, нежели на аммиаке. В пользу аммиака говорит большой опыт его применения на холодильных

установках, изученность свойств, наличие опытных кадров. Но аммиак является взрывоопасным и токсичным хладагентом и требует внимательного отношения к безопасности при эксплуатации. Аммиачные холодильные установки являются объектами повышенной опасности, аварии которых из-за токсичности аммиака, а также из-за расположения АХУ на предприятиях в населенных пунктах могут привести к тяжелым последствиям. В этих условиях наличие острого раздражающего запаха, позволяющего вовремя обнаружить утечку и принять меры к ликвидации аварийной ситуации, не снижает требований промышленной безопасности при эксплуатации аммиачных холодильных установок. Вопросам безопасности АХУ и изменениям в концепции такой безопасности уделялось большое внимание. С 30-х годов XX века в СССР было разработано несколько изданий «Правил устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок», каждое из которых соответствовало своему уровню развития холодильной техники. Были разработаны также «Мероприятия по повышению безопасности аммиачных ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

холодильных установок» (1979 год) и «Методические указания по контролю за соблюдением правил техники безопасности на холодильных установках (1984 год, 1991 год). Основное внимание органы надзора уделяют контролю за выполнением предприятиями требований Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». В развитие вышеуказанного Федерального закона были разработаны ПБ 09-595-03 «Правила безопасности аммиачных холодильных установок», содержащие организационные, технические и технологические требования, выполнение которых способствует обеспечению безопасности при использовании стационарных компрессорных холодильных установок (систем хладоснабжения), работающих по замкнутому циклу с аммиаком в качестве холодильного агента. Правила предназначены для использования при проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации аммиачных холодильных установок. Кроме того, разработаны РД 09-241-98 «Методические указания по обследованию технического состояния и обеспе-

381

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы чения безопасности при эксплуатации аммиачных холодильных установок», предназначенные для инспекторов химического надзора территориальных органов Ростехнадзора, а также для специалистов технических служб предприятий, осуществляющих ведомственный контроль за содержанием и эксплуатацией указанных установок. В ходе экспертизы промышленной безо­пасности особое внимание уделяется вопросам соблюдения требований к технологическому оборудованию АХУ, состоянию технологической дисциплины, организации обучения и допуска персонала к работе, работе производственного контроля предприятий, своевременности проведения технического освидетельствования сосудов (аппаратов) и аммиачных трубопроводов эксплуатируемых холодильных установок и др. При этом важное значение для безаварийной эксплуатации опасных производственных объектов имеет своевременное выявление дефектов и ремонт оборудования АХУ. Основные элементы аммиачных холодильных установок, обеспечивающие протекание технологического процесса получения холода – сосуды, трубопроводы и компрессоры. Порядок и методы проведения диагностирования технического состояния и определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации сосудов, трубопроводов и компрессоров аммиачных холодильных установок, находящихся в эксплуатации, устанавливаются в РД 09-244-98 «Инструкции по проведению диагностирования технического состояния сосудов, трубопроводов и компрессоров промышленных аммиачных холодильных установок». В соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», объекты хранения и использования аммиака идентифицируются в качестве опасных производственных объектов (далее – ОПО) [1]. Строгое соблюдение правил хранения и использования является основным условием обеспечения безопасности аммиачных холодильных установок. Взрыв аммиака происходит при концентрации 350 °С, а нижний концентрационный предел распространения пламени составляет 175 г/м. Контроль за состоянием рабочей зоны объекта хранения аммиака должен проводиться предприятием или аккредитованными организациями по утвержденному графику, разработанным в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями [7].

382

Увеличение риска возникновения аварий и пожаров и возрастание масштабов их последствий являются следствием несоблюдения установленных требований хранения и использования аммиака. Известно несколько крупных техногенных аварий, связанных с утечкой аммиака.

20 марта 2012 года выброс аммиака произошел в частном цехе по фасовке и рафинированию подсолнечного масла в селе Самарское Азовского района Ростовской области. В результате ЧП одна из женщин‑рабочих скончалась на месте происшествия, вторая – в медицинском учреждении. В 1989 году произошла химическая авария в г. Ионаве (Литва). Около 7 тыс. т жидкого аммиака разлилось по территории завода, образовав озеро ядовитой жидкости с поверхностью около 10 тыс. кв. м. От возникшего пожара произошло возгорание склада с нитрофоской, ее термическое разложение с выделением ядовитых газов. Глубина распространения зараженного воздуха достигала 30 км, и только благоприятные метеорологические условия не привели к поражению людей, так как облако зараженного воздуха прошло по незаселенным районам. В ликвидации последствий этой аварии участвовали 982 человека, привлекалась 241 единица техники. В апреле 2001 года на холодильной установке в колбасном цехе ОАО «Поиск» в Томске произошел взрыв емкости с аммиаком. В момент взрыва в цехе находились 40 человек, шестеро из них получили ранения. Законодательство Российской Федерации предусматривает ряд требований, направленных на обеспечение безопасности ОПО при хранении и транспортировке аммиака. При хранении и транспортировке аммиак следует предохранять от нагревания, воздействия пламени, механических воздействий. Промышленное использование аммиака требует от предприятий ответственности. Опыт проведения экспертизы на ОПО по использованию аммиака позволяет составить список самых типичных нарушений при монтаже и эксплуатации технических устройств. Наиболее опасным с точки зрения взрывоопасности является несоблюдение правил при эксплуатации технических устройств, когда они находятся под воздействием влаги, при этом техническое устройство подвергается длительному воздействию влаги, особенно в местах нарушения окрасочного слоя, опор и хомутов. Другим распространенным нарушением требований промышленной безопасности, выявляемым при экспертизе, является на-

личие мест самостоятельных ремонтов и переделок конструкции технических устройств, что может вызвать появление свищей, трещин и разгерметизацию АХУ. Данное нарушение может вызвать взрыв или отравление обслуживающего персонала. При несоответствующем уровне вентиляции, температуры хранения аммиака, а также несоблюдении целостности технических устройств существует вероятность проявления взрывчатых свойств аммиака. В настоящее время для предотвращения чрезвычайных ситуаций на объектах, на которых применяется аммиак, специалисты, принимающие участие в проектировании, эксплуатации АХУ, экспертизе промышленной безопасности, обязаны знать и применять требования Правил и стандартов. При разработке программ проведения экспертизы промышленной безопасности должны учитываться требования нормативных документов. Специалисты ООО «Таурас-М» провели ряд освидетельствований и диагностики технических устройств в объеме экспертизы промышленной безопасности с целью оценки соответствия их установленным требованиям, а также определения их остаточного ресурса, возможности продления и установления срока и условий дальнейшей безопасной эксплуатации. В ходе работ специалисты выполняли техническое освидетельствование, неразрушающий контроль, выявляли дефекты и повреждения технических устройств. Был выполнен визуальный и инструментальный контроль состояния элементов технических устройств. По результатам экспертизы промышленной безопасности выявлены дефекты и повреждения, а также некоторые отступления от требований Правил промышленной безопасности. По результатам экспертизы специалисты ООО «Таурас-М» предоставили предприятиям-владельцам заключения экспертизы промышленной безо­ пасности. Оценка дефектов производилась согласно требованиям ПБ 09-595-03 «Правила безопасности аммиачных холодильных установок» [10]. Инструментальный контроль при обследовании технического состояния здания специалистами ООО «Таурас-М» включал в себя: ■ измерение необходимых для выполнения целей обследования геометрических размеров технических устройств, их элементов; ■ инструментальное определение параметров дефектов и повреждений;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Ликвидация разлива аммиака

■ определение фактических характеристик материалов основных конструкций и их элементов (при отсутствии данных о марке материалов); ■ контроль толщины элементов неразрушающими методами; ■ неразрушающий контроль сварных соединений и основного металла; ■ определение эксплуатационных постоянных и временных нагрузок; ■ расчет остаточного ресурса; ■ анализ причин появления дефектов и повреждений в конструкциях; ■ выдача заключения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ). По результатам ЭПБ специалисты ООО «Таурас-М» разрабатывали заключения с выводами, делали расчет остаточного ресурса сосудов, аппаратов, трубопроводов. Выявленные типичные нарушения норм и дефекты сосудов и аппаратов аммиачных холодильных установок: ■ нарушение норм размещения технических устройств (отсутствие проходов для обслуживания, навесов); ■ самостоятельные переделки конструкций сосудов и их патрубков; ■ нарушение требований Правил и НТД при монтаже трубопроводов АХУ; ■ отсутствие заземления; ■ разрушение теплоизоляции; ■ наружная коррозия элементов технических устройств; ■ отсутствие гильз при проходе трубопроводов аммиака через стены; ■ отсутствие проектных устройств КИПиА, предохранительных устройств; ■ трещины основного металла сосудов в местах воздействия вибрационных нагрузок; ■ отсутствие площадок обслуживания арматуры и КИПиА.

На каждом ОПО по хранению, использованию аммиака сотрудники обязаны соблюдать все требования, предъявляемые к эксплуатации опасных производственных объектов соответствующими нормативными правовыми актами и техническими документами. Однако при эксплуатации требования безопасности не всегда выполняются, чем и определяется необходимость проведения экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений опасных производственных объектов на территории Российской Федерации. Представляется целесообразным переработать ведомственный нормативный документ по техническому диагностированию [12]. Опыт, полученный специалистами ООО «Таурас-М» при проведении исследований эксплуатируемых технических устройств АХУ, мог бы быть использован при создании данного нормативного документа.

Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ГОСТ 6221-90 «Аммиак жидкий технический. Технические условия».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, неф­техимических и нефтеперерабатывающих производств».

4. Priestley, Joseph. Observations on Alkaline Air // Experiments and Observations on Different Kinds of Air. – Second edition. – 1775. – Vol. I. – P. 163-177.

5. «Правила противопожарного реТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

жима в Российской Федерации (утв. Постановлением Правительства РФ от 25 апреля 2012 г. № 390).

6. Berthollet (1788). «Analyse de'l Alkali volatil». Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Année M. DCCLXXXV. Avec les Mémoires de Mathématique & de Physique pour la même Année: 316-326.

7. ГОСТ 12.1.005-88 «Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

8. Малина И.К. Синтез аммиака // Книга для чтения по неорганической химии. Пособие для учащихся. Ч. II. – М.: Просвещение, 1975. – С. 52–62.

9. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

10. ПБ 09-595-03 «Правила безопасности аммиачных холодильных установок».

11. ГОСТ 12.1.005-88. «Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

12. РД 09-244-98 «Инструкция по проведению диагностирования технического состояния сосудов, трубопроводов и компрессоров промышленных аммиачных холодильных установок».

13. РД 09-241-98 «Методические указания по обследованию технического состояния и обеспечению безопасности при эксплуатации аммиачных холодильных установок».

14. ГОСТ 16037-80 «Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».

383

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Ошибки при составлении ПЛАС Характерные ошибки при составлении планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на опасных производственных объектах, связанных с потреблением хлора УДК: 66-7 Любовь ШЕВЦОВА, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Владимир ЦВЕТКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Георгий ТЕЛКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Сергей ЛЯШОВ, главный инженер, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Геннадий ЯКОВЕНКО, заместитель директора ООО «Таурас-М» (г. Краснодар)

В настоящее время отменена экспертиза Планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС). Но практика проведения экспертизы показала, что встречаются ПЛАС на объектах водоснабжения и канализации, на которых используется хлор в качестве обеззараживающего агента, не соответствующие требованиям промышленной безопасности. Более того, в ПЛАС включались мероприятия, противоречащие правилам промышленной безопасности, последствия которых могли привести к развитию аварии с необратимыми последствиями, а также к человеческим жертвам. При проведении экспертизы ПЛАС был выявлен ряд нарушений, которые приводим в данной статье и которые предлагаем использовать для анализа имеющихся Планов мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на опасных производственных объектах, на которых используется хлор в качестве обеззараживающего агента, для исключения повторения ошибок. Ключевые слова: хлор, локализация и ликвидация аварийных ситуаций, герметизирующий колпак.

П

лан локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) определяет действия персонала по локализации и максимальному снижению тяжести последствий при возможных аварийных ситуациях. Однако, специалисты, разрабатывающие ПЛАС, не всегда умеют совместить понимание требований нормативных документов с особенностями эксплуатации конкретного технологического оборудования. Есть Планы локализации и ликвидации аварийных ситуаций для объектов, на которых используется хлор в качестве обеззараживающего агента на объектах водоснабжения и канализации, не соответствующие требованиям промышленной безопасности. В результате действия персонала по локализации аварийной си-

384

туации в соответствии с разработанным ПЛАС могут привести к развитию аварии с необратимыми последствиями, а также к человеческим жертвам. ПЛАС разрабатываются в соответствии с РД 09-536-03 «Методические указания о порядке разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций на химико-технологических объектах», утвержденными постановлением Госгортехнадзора России от 18 апреля 2003 года

№14, но при рассмотрении ПЛАС выявлен ряд нарушений, в том числе таких, которые могли привести к развитию аварии, а не к ее локализации. Опыт поведения экспертизы промышленной безопасности ПЛАС показывает, что в отдельных Планах локализации и ликвидации аварийных ситуаций для объектов, на которых используется хлор в качестве обеззараживающего агента, допускаются мероприятия, при соблюдении которых персонал опасного производственного объекта (далее – ОПО) может усугубить аварийную ситуацию или способствовать развитию аварии, а не привести к ее локализации. Любая авария на ОПО может повлечь человеческие жертвы и разрушение оборудования. Например, при аварийной ситуации, связанной с выбросом хлора из поврежденного контейнера, в ПЛАС предлагается: ■ передавливание хлора из поврежденного контейнера в резервный, что опасно и чревато разрушением контейнера. Другой пример: ■ помещение аварийного контейнера в дегазационный приямок – что недопустимо с точки зрения безопасности, так как это может привести к резкому повышению скорости испарения и возрастанию утечки хлора, усугублению аварийной ситуации. Данные примеры являются нарушением п.п.137, 154, 160, 161, 195, 207, 257 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности производства хлора и хлорсодержащих сред» (утверждены приказом

Cпециалисты, разрабатывающие ПЛАС, не всегда умеют совместить понимание требований нормативных документов с особенностями эксплуатации конкретного технологического оборудования

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 20 ноября 2013 года № 554). Согласно «Табелю оснащения аварийными средствами объектов, связанных с производством, хранением и применением хлора», необходимо применить конкретные мероприятия, обеспечивающие безопасность, а именно: ■ для ликвидации утечек хлора из баллона должны быть предусмотрены: – футляр для аварийного баллона; – герметизирующий колпак на арматуру баллона; – быстромонтируемое устройство для ликвидации утечек хлора из корпуса баллона; ■ для ликвидации утечек хлора из контейнера: – герметизирующий колпак на арматуру контейнера; – быстромонтируемое устройство для ликвидации утечек хлора из корпуса контейнера. Из характерных и нередко встречающихся недостатков мероприятий ПЛАС и ПМЛА следует отметить следующие: 1. На блок-схеме в ПЛАС не указаны характеристики, быстродействие отсекающей межблочной арматуры, имеющей непосредственное отношение к локализации и ликвидации аварийной ситуации.

2. На принципиальной технологической схеме не указаны технологические параметры, технологические потоки, их условные сечения, производительность и параметры, основные технические характеристики оборудования, не выделена арматура, участвующая в ликвидации аварий, приборы, системы контроля и регулирования, противоаварийной защиты.

3. На плане расположения оборудования не указаны места размещения отсекающей арматуры, пультов управления, средств противоаварийного назначения (водяная завеса, гидранты, средства оповещения, СИЗ), средств противоаварийной защиты, автоматических извещателей, средств связи и оповещения, эвакуационные выходы, маршруты эвакуации, зоны возможного поражения по разработанным сценариям, места подъезда и маневрирования спецтехники, а также инструмента, материалов, средств индивидуальной защиты, имеющих непосредственное отношение к локализации и ликвидации аварийной ситуации.

4. В оперативной части предусматривается включение аварийной вентиляции без санитарной колонны, что является нарушением п. 154 Федеральных норм и правил в области промышлен-

ной безопасности «Правила безопасности производства хлора и хлорсодержащих сред».

5. На ситуационном плане не указаны: ■ места скопления опасных продуктов с указанием наименования, массы продукта; ■ места установки отсекающей арматуры, ее технические характеристики; ■ места нахождения средств противоаварийной защиты; ■ места расположения пунктов или средств связи и оповещения кроме хлораторной в других производственных корпусах; ■ убежища и места укрытий; ■ пути подъезда, места установки и маневрирования спецтехники; ■ места наиболее вероятного возникновения аварийной ситуации; ■ зоны возможного поражения обслуживающего персонала, с учетом распространения взрывных и ударных волн; ■ направления движения токсичных облаков. В настоящее время отменена экспертиза ПЛАС. Практика показала, что наличие на предприятии разработанного ПЛАС не обеспечивало готовности организации к действиям по локализации и ликвидации последствий аварий. Более того, в ПЛАС включались мероприятия, противоречащие правилам промышленной безопасности, последствия которых могли привести к развитию аварии с необратимыми последствиями, а также к человеческим жертвам. Решение подобной ситуации заключается в изучении нормативно-технической документации, проработке Планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций на объектах, Планов мероприятий по локализации и ликвидации поТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

следствий аварий на опасных производственных объектах. Также действенными могут оказаться следующие меры: воспроизведение различных сценариев аварийных ситуаций на противоаварийных тренировках с последующими выводами; повышение ответственности технического руководства предприятия за обеспечение готовности организации к локализации и ликвидации аварийных ситуаций на опасном производственном объекте, за разработку мероприятий, направленных на повышение противоаварийной защиты и снижение масштабов последствий аварий. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 03-517-02 «Общие правила промышленной безопасности для организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» (утверждены приказом Ростехнадзора от 11 марта 2013 года № 96).

4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности производств хлора и хлорсодержащих сред» (утверждены приказом Ростехнадзора от 20 ноября 2013 года № 554).

5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности химически опасных производственных объектов» (утверждены приказом Ростехнадзора от 21 ноября 2013 года № 559).

385

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Применение методов тепловизионной съемки в процессе обследования и оценки дефектов строительных конструкций зданий Роман ЗИННАТУЛЛИН, ведущий инженер отдела ОЗиС ООО «БашНИПИнефть» (г.Уфа) Александр ПОРОШИН, директор ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа) Рустам НАБИУЛЛИН, начальник лаборатории ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа) Марат ИДРИСОВ, эксперт ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа)

С течением времени строительные конструкции, какими бы качественными они не были и как бы качественно не были проведены строительно-монтажные работы, имеют свойство изнашиваться, приобретать различного рода повреждения, влияющие на работоспособное состояние зданий. В современном строительстве появляется все больше новых приборов для диагностирования строительных конструкций, которые позволяют своевременно обнаруживать дефекты и тем самым избегать дальнейшего их развития.

О

дним из основных приборов, применяемых отделом для диагностирования конструкций, в последнее время стал тепловизор. В процессе тепловизионного обследования изучению подвергают наружные и внутренние поверхности ограждающих конструкций. По обзорной термограмме наружной поверхности ограждающих конструкций выявляют участки с нарушенными теплозащитными свойствами, которые затем подвергают детальной экспертизе путем термографирования с внутренней стороны ограждающих конструкций. Однако не все дефекты, возникающие в процессе эксплуатации зданий, наблюдаются визуально, есть и скрытые дефекты и повреждения. К приме-

386

Рис. 1. Сквозная трещина в несущей стене, невидимая снаружи (стены оштукатурены)

а

Рис. 2. Сквозная трещина в несущей стене, невидимая снаружи (стены оштукатурены)

а -11.1 °C

-4.5 °C

-20

-20 Sp1

-30

б

-31.8

б

-40.0

Рис. 4. Пример теплопотерь по окну, вследствие некачественного монтажа

Рис. 3. Пример некачественной конопатки стыков бревен сруба, снаружи дефекта не видно

а

а 9.8 °C

-5.6 °C -10 Sp1

Sp1

0

-20

-30

б

-33.9

-10

б

-13.1

Посредством тепловизионной съемки можно обнаружить скрытые дефекты в ограждающих конструкциях

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ру, такие как промораживание ограждающих конструкций, вызванное постоянными перепадами температур в условиях нашего климата, наличие пустот и трещин в несущих конструкциях, когда состояние их скрыто облицовкой или стены оштукатурены. Данного рода дефекты, возможно и незначительные, с течением времени могут получить развитие, и на их устранение потребуются существенные затраты. При анализе теплопотерь зданий в процессе тепловизионной съемки было найдено более широкое применение тепловизора. Посредством тепловизионной съемки можно обнаружить скрытые дефекты в ограждающих конструкциях в виде сквозных трещин, пустот в бетонных и железобетонных конструкциях и конструкциях из кирпича, а также в виде негерметичных стыков деревянных конструкций (см. рис. 1–4). Таким образом, в некоторых случаях можно избежать затрат на вскрытие конструкций и последующую их заделку. Что касается несущих ограждающих конструкций, то окончательные выводы о пригодности конструкций к дальнейшей эксплуатации невозможны без оценки их несущей способности. Изучение и анализ дефектов, выявленных с помощью тепловизора, позволяет, в конечном итоге, решить эту задачу посредством введения поправочных коэффициентов. Тепловизионная съемка позволяет, кроме того, обнаружить замачивание и увлажнение конструкций рулонных кровель и утепленных минераловатными плитами фасадов, где проникновение воды является довольно частой проблемой. При использовании тепловизора можно в ряде случаев (к примеру, при ремонте сквозных трещин в ограждающих конструкциях) проконтролировать качество выполненных ремонтных работ. Использование тепловизора в данных целях возможно лишь для отапливаемых зданий в отопительный период при наличии температурного перепада между характеристиками внутреннего и наружного воздуха. Таким образом, тепловизионная съемка в процессе обследования специалистами отдела ОЗиС ООО «БашНИПИнефть» и ООО «Нефтехиминженеринг» используется не только для тепловизионного обследования ограждающих строительных конструкций и определения возможных теплопотерь, но и как инструмент для оценки скрытых дефектов строительных конструкций зданий.

Проблемы эксплуатации и реконструкции плоских кровель Рустем САБИРОВ, главный специалист отдела ОЗиС ООО «БашНИПИнефть» (г.Уфа) Александр ПОРОШИН, директор ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа) Рустам НАБИУЛЛИН, начальник лаборатории ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа) Шамиль ХАСАНОВ, специалист ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа)

В 1970–90-х годах в нашей стране было необычайно популярно и распространено возведение плоских кровель с малым уклоном при строительстве административных и производственных зданий. Некоторые из них выполнялись с отрицательным уклоном. Иными словами, крыша здания представляла собой некое подобие небольшой ямы. Правда, досаждала скапливающаяся вода, но данную проблему решали с помощью механизма отвода воды. Для Республики Башкортостан, где из-за климатических условий зимой выпадает значительное количество снега, такие кровли часто требуют ремонта после очередной зимы.

О

пыт эксплуатации дал понять, что ремонтировать крыши из дешевого рубероидного покрытия, чаще всего бессмысленно, поскольку мельчайший дефект, образующийся в ходе ремонтных работ и эксплуатации (например, после первого крупного града, механического повреждения при установке оборудования), вызывает неизбежные протечки. При этом вероятность замачивания утеплителя остается высокой и, соответственно, снижаются теплотехнические свойства покрытия в целом. Капитальный ремонт с периодичностью, в лучшем случае, 4–7 лет, с полным снятием старого покрытия с неэффективным мокрым утеплителем, требует значительных финансовых вложений. В настоящее время такие крыши никто не ремонтирует – проблема решается путем устройства конструкций нового покрытия поверх старого. И наиболее популярным вариантом решения в данном случае является преобразование плоской кровли в скатную, двускатную, полувальмовую или вальмовую с использованием стропильных систем из металлических профилей. КоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

нечно, это будет стоить дороже ремонта, но значительная экономия достигается за счет дальнейшей безремонтной эксплуатации в течение длительного времени. К тому же итоговая конструкция будет легкой, надежной, прочной и долгие годы не потеряет своих эксплуатационных свойств. Методика преобразования плоской крыши в скатную с технической точки зрения несложная: все фермы, прогоны, связи и обрешетка имеют нужные размеры, монтаж происходит достаточно легко. Стропильные конструкции с новым покрытием из оцинкованной профилированной или кровельной стали по деревянной обрешетке и стальным прогонам монтируются на существующую плоскую кровлю. Следует отметить, что в процессе технического обследования многих аналогичных объектов выявлено, что на практике работы по реконструкции кровли исполнителем выполняются без предварительной проектной детальной проработки конструктивных решений. При этом не учитываются важные моменты, в разной степени влияющие не только

387

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис.1. Общий вид здания БКНС-5

на надежность новой кровли, но и на надежность здания в целом, в отдельных случаях доводя ситуацию до критической (аварийной). К основным моментам можно отнести: ■ недопустимое опирание и передачу усилий на ненесущие конструкции; ■ приложение значительной по величине сосредоточенной нагрузки в центр плиты покрытия или на стеновое ограждение без укладки мауэрлата (или других распределителей усилий); ■ ненадежное крепление элементов конструкций новой кровли друг к другу или к существующим конструкциям, что при сильных ветрах приводит к их сдвигу и даже сбросу с покрытия здания, при этом велика вероятность причинения ущерба здоровью людей, повреждения техники и благоустройства вокруг объекта; ■ подбор заниженных сечений конструкций без поверочных расчетов специалистами, что приводит к потере устойчивости, деформации несущих конструкций нового покрытия и в целом к снижению эксплуатационной надежности; ■ отсутствие слуховых окон; ■ не выведение за пределы нового покрытия вентиляционных шахт и труб канализации, которые остаются под крышей, при этом: – теплый воздух попадает в неутепленное чердачное подкровельное замкнутое пространство и оседает в виде конденсата на конструкциях, что при полном отсутствии вентиляции вызывает в короткие сроки коррозию стальных элементов, гниение деревянных;

Рис. 2. Расчетная схема здания БКНС-5

– не происходит естественная вентиляция внутри здания, ухудшается санитарногигиеническая ситуация в помещениях (отсутствует приток свежего воздуха, повышенная влажность). Ниже приведены примеры, связанные с обследованием крыш зданий после их реконструкции: замена плоской кровли на двускатную; замена старой крыши, выполненную по проекту, на новую – менее надежную – без проектных решений. Здание БКНС-5 (рис. 1) на производственной территории УПСВ «Бузовьязы» (48 км по трассе Уфа – Оренбург) в Кармаскалинском районе РБ служит для размещения энергетического оборудования, используемого в технологическом процессе по поддержанию пластового давления на нефтяном месторождении. В ходе обследования выявлено, что стропильная ферма представляет собой сквозную (решетчатую) безраскосную треугольную несущую конструкцию, образованную из отдельных стальных трубчатых стержней диаметром 57 мм и толщиной стенки 3,5 мм, соединенных в узлах на сварке встык. Стропильные фермы между собой соединены по коньку прогоном из трубы диаметром 73 мм и толщиной стенки 4,0 мм; посередине ската – прогоном из одинарного равнополочного уголка 50х5; по опорным узлам – прогоном (мауэрлатом) из трубы диаметром 57 мм и толщиной стенки 3,5 мм. Оба ската закрыты стальным листом толщиной 4 мм. При этом все вышеуказанные конструкции соединены между собой на сварке встык и образуют цель-

Ремонтировать крыши из дешевого рубероидного покрытия чаще всего бессмысленно, поскольку мельчайший дефект, образующийся в ходе ремонтных работ и эксплуатации, вызывает неизбежные протечки 388

ную пространственную конструкцию. Покрытие здания перекрыто тремя такими пространственными конструкциями (по количеству пролетов). При монтаже покрытия опорные балки сварной конструкции уложены в направляющие из швеллера № 18, проложенные по стойкам каркаса здания. По результатам проведенного визуальноизмерительного контроля отдельных конструкций объекта выявлены сверхнормативные прогибы балок, смонтированных по стойкам каркаса здания, и деформации элементов настила покрытия. Для расчета строительных конструкций обследуемого объекта смоделирована фактическая расчетная пространственная схема (рис. 2) в программном комплексе SCAD Office, расчет несущей способности отдельных элементов выполнен в постпроцессорах или в сателлитах указанного программного комплекса. Проверочным расчетом выявлены перенапряженные элементы стропильных ферм покрытия. Коэффициент перенапряжения составил более трех. Разрушение строительных конструкций не происходит по нескольким причинам: ■ фактически отсутствует полная снеговая нагрузка на покрытие (наблюдения велись в зимнее время в течение нескольких месяцев); ■ покрытие обогреваемого здания утеплено слабо, при относительно теплой погоде происходит таяние снега; ■ здание удачно сориентировано по направлению розы ветров, происходит сдувание снега. Здание столовой № 23 (рис. 3) на территории промбазы «Ташкиново». В этом примере обнаружено следующее: ■ вентиляционные шахты (рис. 4) не выведены за пределы новой крыши, поэтому вентиляция осуществляется не должным образом, так как отверстия шахты

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

практически заблокированы покрытием из профилированного настила (для монтажа двускатного покрытия отдельные шахты частично разобраны); ■ отсутствуют связи жесткости по стропильным фермам; ■ стальные элементы ферм, обладающие плохой свариваемостью, составные прогоны выполнены из труб НКТ и деревянного бруска, на скрутках скрепленного с прогоном из трубы; ■ стропильные фермы по торцам опираются на продольное стеновое ограждение здания, в пролете через подкладки из стальных пластин и деревянных досок – на поверхность старой кровли (при этом сосредоточенная нагрузка приходится на середину плиты покрытия); ■ идет процесс коррозии всех стальных элементов по причине отсутствия вентиляции чердачного пространства, на профилированном листе выявлен конденсат; ■ на деревянных элементах составных прогонов выявлены отдельные участки, пораженные гнилью. Еще один пример – здание санаторияпрофилактория «Березка» в г. Октябрьский. В этом примере дефлекторы и вентиляционные шахты (рис. 5) не выведены за пределы новой крыши. Выявлен процесс гниения деревянных элементов, на поверхности стальных элементов обнаружен конденсат. Как видно из примеров, работы по реконструкции кровель выполнены в большом объеме с привлечением немалых финансовых средств. Вместе с тем отсутствие детальной проектной проработки привело ко многим ошибочным решениям, которые влияют как на эксплуатационные свойства отдельных конструкций (второй и третий примеры), так и на надежность здания в целом (первый пример).

Рис. 3. Общий вид здания столовой

Рис. 4. Вентиляционная шахта под крышей здания

Рис. 5. Дефлекторы и вентиляционные шахты под крышей здания

а

б

ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

389

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Анализ состояния опор ВЛ на основе обобщенных данных обследований за период с 2010 по 2013 годы Ринат ТИМЕРБУЛАТОВ, главный специалист отдела ОЗиС ООО «БашНИПИнефть» (г.Уфа) Александр ПОРОШИН, директор ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа) Рустам НАБИУЛЛИН, начальник лаборатории ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа) Марат ИДРИСОВ, эксперт лаборатории ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа)

В 60–70-х годах прошлого века происходил интенсивный прирост мощностей на электростанциях и, соответственно, быстрыми темпами увеличивалась протяженность воздушных линий (ВЛ) электрических сетей напряжением 6-110кВ и более. Одновременно на этих линиях сооружались подстанции (ПС) и открытые распределительные устройства (ОРУ). В качестве опор ВЛ и стоек порталов подстанций в это время широко применялись железобетонные центрифугированные опоры (ЦФО) конического и цилиндрического профиля.

В

настоящее время в Российской Федерации в эксплуатации находится более 500 тыс. км ВЛ и более 500 ПС напряжением 35–500 кВ, на которых количество ЦФО составляет 57% от всего количества опор. Для оценки состояния опор ВЛ используется «Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередач» (РД 34.20.504-94). Средний срок эксплуатации таких опор, по данным ОРГРЭС, около 32 лет. По отдельным же электросетевым объектам срок эксплуатации ЦФО достигает 40–50 лет. Несмотря на кажущуюся надежность и простоту, конструкции ЦФО по количеству отказов превосходят металличе-

ские, решетчатые опоры ВЛ и стойки порталов ПС из-за наличия значительного количества скрытых технологических дефектов, нарушений при транспортировке, монтаже и эксплуатации. От снижения несущей способности изза различных нарушений и физического износа количество отказов ЦФО после 30–40 лет эксплуатации начинает увеличиваться, так как этот период при оценке долговечности железобетонных конструкций принято называть зоной ускоренного износа. При этом следует отметить, что ЦФО отличаются низкой ремонтной пригодностью. Необходимость срочного обследования для последующего восстановле-

ния несущей способности ЦФО с нарушениями, превосходящими допустимые, определяется хроническим недофинансированием капитальных ремонтов ВЛ и ПС начиная с 90-х годов прошлого века и по настоящее время. Это привело к росту объемов «отложенных ремонтов». Кроме того, следует ожидать увеличения количества недопустимых повреждений ЦФО из-за предельных сроков эксплуатации сотен тысяч таких опор. При обследовании опор, оценка состояния которых не производилась с момента ввода в эксплуатацию, нередки случаи, когда опоры требуют не просто ремонта, а уже усиления. Процесс этот трудоемок, требует привлечения специалистов разных направлений, устройства лесов на высоту необходимого усиления опоры, применения различных механизмов и последующих эксплуатационных затрат на окраску металлической обоймы усиления. Поэтому технические решения по восстановлению несущей способности становятся в разы дороже, чем если бы ремонт производился вовремя. Замена же ЦФО на действующих ВЛ или ПС, кроме удорожания стоимости, сопряжена с необходимостью решения сложных технических и технологических проблем. Процесс этот состоит из целого ряда операций: это доставка на трассу новой длинномерной опоры, демонтаж дефектной

График 1. Процентное соотношение опор линий 6 кВ, нуждающихся в ремонте, усилению или замене с разделением на временные промежутки

График 2. Процентное соотношение опор линий 35–110 кВ, нуждающихся в ремонте, усилению или замене с разделением на временные промежутки

40.00

50.00 40.00

30.00

30.00 20.00

1970–1979 гг.

1980–1989 гг.

10.00

1990–1999 гг.

0.00 Ремонт бетона

390

2000–2009 гг. Бандаж усиление

Замена

1970–1979 гг.

20.00

1980–1989 гг.

10.00

1990–1999 гг.

0.00 Ремонт бетона

2000–2009 гг. Бандаж усиление

Замена

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

опоры, переключение ВЛ по временной схеме, монтаж новой опоры и восстановление ВЛ по постоянной схеме. Кроме того, может потребоваться отвод земли в радиусе установки новой опоры. Особую сложность замена ЦФО представляет при работах в стесненных условиях, например, на ПС или в условиях плотной застройки. Замена стойки портала ПС требует, как правило, демонтажа, а также траверса, ошиновки и вспомогательного оборудования. Решение проблемы восстановления несущей способности дефектных ЦФО на ВЛ и ПС с целью продолжения безопасной эксплуатации в течение 15–20 лет востребовано всеми сетевыми организациями в условиях продолжающегося кризиса и увеличения количества недопустимых повреждений, вызванных длительными сроками эксплуатации. Своевременное обследование конструкций опор ВЛ приведет как к существенной экономии денежных средств, так и к увеличению срока эксплуатации самих опор линий ВЛ. На основе данных обследования опор ВЛ, произведен количественный анализ состояния опор ВЛ. При этом анализу подвергнуты 22 участка различных линий ВЛ общей протяженностью около 200 км. Следует отметить, что у опор для линий ВЛ 6 кВ (см. график 1) значимые дефекты уже начинают проявляться в течение первых 10 лет эксплуатации, и к 30 годам эксплуатации развитие дефектов стабилизируется. По опорам линий 35–110 кВ (см. график 2) ситуация несколько иная: в первые 10 лет эксплуатации развитие дефектов, как правило, не наблюдается; в дальнейшем рост числа дефектов наблюдается скачкообразно (каждые 20 лет). В отличие от опор линий 6 кВ эти опоры после 20 лет эксплуатации требуют более материалоемких затрат на ремонт и усиление. Можно констатировать, что если в первые 10 лет эксплуатации опоры линий ВЛ 35–110 кВ требуют минимальных затрат на ремонт (или затраты вовсе отсутствуют), то после 40-ка лет эксплуатации количество опор, требующих ремонта и усиления, превышает аналогичные значения для опор на линиях 6 кВ. Для снижения материальных затрат на ремонт и усиление опор линий ВЛ предлагается установить срок одного детального обследования от начала эксплуатации: для опор линий 6 кВ – не позднее 8 лет, для опор линий 35–110 – не позднее 15 лет.

Особенности ремонта железобетонных конструкций объектов нефтехимической промышленности Андрей АВРЕНЮК, ведущий инженер отдела ОЗиС ООО «БашНИПИнефть» (г.Уфа) Александр ПОРОШИН, директор ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа) Рустам НАБИУЛЛИН, начальник лаборатории ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа) Шамиль ХАСАНОВ, специалист ООО «Нефтехиминженеринг» (г.Уфа)

В настоящее время бетон и железобетон являются одним из основных материалов конструкций эксплуатируемых сооружений нефтехимической отрасли. Бетонные и железобетонные емкости, каналы, лотки, фундаменты под оборудование, трубы, колодцы канализационных сетей, промышленные полы, резервуары – все эти сооружения и конструкции, составляющие большую часть инфраструктуры многих предприятий, подвергаются воздействию агрессивных сред различной концентрации.

В

ышеперечисленные инженерные сооружения относятся к категории повышенной экологической опасности. При этом для предупреждения возникновения аварийных ситуаций необходимо предусматривать своевременное выявление и ремонт конструкций, поврежденных воздействием серосодержащих сред, как одной из самых распространенных на данных предприятиях. Однако, опыт эксплуатации отремонтированных конструкций после воздействия серосодержащих сред (серной кислоты H2SO4, сернистых газов SO2, SO3, H2S, растворов сульфатов Na2SO4 и др.) свидетельствует о том, что в большом числе случаев они служат недолго по причине отслоения ремонтного материала. Причина этого – сохранение непрочного сульфатизированного слоя даже при тщательной, на первый взгляд, подготовке поверхности перед ремонтом и, как следствие, образование в контактной зоне «бетон основы – ремонтный состав» расширяющихся соединений, таких как гидросульфоалюминат кальция (ГСАК) – продукта взаимодействия сульфатов с ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

аллюминатной фазой материала покрытия (C3A) [1, 2] (рис. 1). Отслоение покрытия может произойти даже при использовании для ремонта обычных растворов на средне- или высокоалюминатном цементе. Большинство же современных ремонтных составов, поставляемых в виде сухих смесей с целью обеспечения безусадочности (усадка – один из главных недостатков ремонтного материала,

Рис.1. Отслоение ремонтного состава на цементной основе от плохо подготовленной поверхности стены, содержащей сульфаты в основном в виде гипса: 1 - ремонтный состав; 2 – сульфатизированный слой; 3 – неповрежденный бетон

2 3

1

391

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы способствующая снижению адгезии и появлению микротрещин), имеют в своем составе повышенное содержание алюминатов (C3A). В процессе обследования при устройстве шурфа в зоне отслоившегося покрытия (рис. 1) и обработки поверхности индикатором (раствором фенолфталеина) малиновый цвет принимают только ремонтный состав 1 и неповрежденный бетон в глубине 3, а сульфатизированный слой 2 не окрашивается. Слой продуктов коррозии может сохраняться в случае обработки поверхности при недостаточном давлении. На рисунке 2 показан слой гипса, сохранившийся на поверхности бетона после водоструйной обработки под давлением 250 атм. После удаления зерна крупного заполнителя и обработки поверхности индикатором, неповрежденный бетон под удаленным зерном окрашивается в малиновый цвет (рН > 9). Механизм отслоения ремонтных составов был исследован с использованием тонких методов анализа. При обследовании из эксплуатирующихся конструкций были отобраны натурные образцы бетона с сохранившимся слоем продуктов коррозии. В результате проведенных послойных физико-химических исследований (при использовании РЭМ «JEOL JSM 6460 LV» с ЭДС «Oxford INCAPentaFETx3», дифрактометра «ДРОН-2») были получены электронно-микроскопические снимки поверхности образцов бетона, где обнаружены гипс и ГСАК различной степени кристаллизации (рис. 3). Был проведен рентгеноспектральный микроанализ, который показал снижение содержания серы в соединениях в направлении от наружного корродированного слоя к слою неповрежденного бетона основы. Послойный химический и рентгенофазовый анализы подтвердили наличие обнаруженных кристаллов новообразований. При выполнении ремонтных операций во всех случаях, когда материал должен быть надежно соединен с другим, прочности основания придается наибольшее значение. От его свойств зависит долговечность соединения, нанесенного на него материала. Без тщательной подготовки поврежденного основания, даже в случае последующего применения ремонтных материалов с заданными свойствами, нельзя обеспечить надежное и долговременное восстановление эксплуатационной надежности бетонных и железобетонных конструкций. Выбор наиболее целесообразного метода производства работ по подготовке поверхности бетона зависит, с одной стороны, от существующего состояния этой

392

Рис. 2. Состояние корродированной поверхности бетона после водоструйной обработки давлением 250 атм.: 1 – исходное сечение конструкции; 2 – сохранившийся слой продуктов коррозии (слой гипса); 3 – карбонизированный слой; 4 – неповрежденный бетон основы 1

2

3

4

Неповрежденный бетон основы после обработки раствором фенолфталеина Крупный заполнитель Сохранившийся слой продуктов коррозии (слой гипса) 15...20

3...7

0,5...1

Рис. 3. Электронно-микроскопические снимки рентгеноспектрального микроанализа поверхности сколов корродированного бетона после воздействия серной кислоты O Сa Сa

S S Сa Сa

C PtPt 0

20kV

1.000 10 nm

Pt

2

4

6

8

10

Full Scale 2316 cts Cursor: 0.000 keV

13 55 SE 1

Pt 12

Содержание, %

O

C

S

Ca

Всего

Спектр 1

58,51

3,65

18,4

19,44

100

поверхности, и, с другой стороны, от требований к поверхности в строгом соответствии с предполагаемым ремонтностроительным мероприятием. О том, подходит или нет выбранный метод производства работ по очистке, можно практически убедиться, заранее выполнив обработку на небольшом участке поверхности и сравнив полученное качество обработанной поверхности с необходимым. При этом основным параметром является величина давления очистки, а степень повреждения структуры бетона (или отсутствие данных признаков) становится заметной сразу после начала обработки поверхности. При этом недостаточная величина давления не позволяет качественно удалить продукты коррозии до неповрежденного бетона (рис. 2), а превышение давления чревато повреждением структуры (табл. 1). Данный характер повреждений также был зафиксирован при обработке натурных образцов бетона эксплуатируемых конструкций. В таблице 1 показан вид образцов-кубов двух разных классов по прочности после обработки различными способами. Очевидно, что явные повреждения структуры образцов марки (класса) М100 (B7,5) свидетельствуют о том, что такая поверх-

ность не может являться надежной основой для нанесения ремонтных составов по трем основным причинам: 1) наличия участков с поврежденной или ослабленной структурой, не способных воспринимать эксплуатационные нагрузки и равномерно передавать возникающие напряжения на соседние участки конструкции; 2) разности модуля упругости поврежденной основы и наносимого состава, изготовленного на основе цемента; 3) возможного проникновения агрессивной среды по наружным границам контакта при некачественном заполнении основы ремонтным составом. Если же при таких условиях обработке подвергается обширная площадь несущей конструкции в зоне рабочей арматуры, это может привести к резкому снижению ее несущей способности и созданию аварийных ситуаций в процессе ремонта. В таблице 2 приведены некоторые рекомендуемые способы подготовки поверхности железобетонных конструкций перед ремонтом. Следует отметить, что корродированный слой гипса после воздействия серной кислоты может быть полностью удален при использовании водоструйной очистки только при

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1. Вид образцов-кубов после обработки различными способами Марка (класс) бетона

Вид и параметры обработки Водоструйная, давлением 500 атм.

Водоструйная, давлением 600 атм.

Водоструйная, давлением 900 атм.

Абразивная, давлением 7 атм.

М100 (B7,5)

М500 (B40)

давлении в пределах 450–500 атм. Выше данной границы происходит повреждение структуры. При значениях давлений 100–450 атм. корродированный слой полностью не удаляется. Ключевым признаком качественной очистки является удаление именно сульфатированного слоя. Поскольку в карбонизированном слое, содержащим продукты взаимодействия бетона с углекислым газом воздуха, не содержится веществ, вызывающих протекание реакций с увеличением объема продуктов, он при подготовке поверхности и ремонте может быть сохранен. Кроме того, при ремонте материалами на цементной основе будет иметь место восстановление pH в этом слое за счет миграции щелочей из нового покрытия, что исключит опасность коррозии арматуры. Очистку поверхности бетона класса по прочности ниже B10, в любом случае, необходимо проводить абразивным методом. При ремонте железобетона оправдано соблюдение принципа – «ремонтируй подобное подобным». Предпочтение целесообразно отдавать материалам на цементной основе со сходными с бетонным основанием эксплуатационными характеристиками. При этом имеющиеся в структуре неповрежденного бетона основы негидратированные зерна цемента (обычно 20–40% от первоначального количества) при подготовке очищаются от продуктов гидратации и в последующем обеспечивают долговечное сцепление с ремонтным составом на основе цемента. Поскольку технология и организация ремонтных работ по большей ча-

Таблица 2. Степень повреждения структуры поверхности бетона в зависимости от его марки (класса) Способ подготовки Водоструйный, давлением

№ п/п

Марка (класс) бетона

1

М100 (B7,5)

2

М200 (B15)

3

М300 (B22,5)

4

М400 (B30)

5

М500 (B40)

150 атм.

250 атм.

500 атм.

600 атм.

900 атм.

Абразивный, давлением 7 атм.

Степень очистки бетонной поверхности Сохранение сульфатизированного и карбонизированного слоев МП

Граница безопасной обработки

МП

малая степень повреждения структуры поверхности бетона

ВП

высокая степень повреждения структуры поверхности бетона

сти связаны с индивидуальным подходом к решению конкретных задач, рабочие и бригадиры являются основой их выполнения. Поэтому качество работ без траты лишнего времени и средств (при устранении последствий некачественного ремонта) напрямую зависит от постоянного технического обучения и повышения квалификации на любом этапе. Литература 1. Базанов С.М. Механизм разрушеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Сохранение карбонизированного слоя

Удаление обоих слоев

ВП

ВП

ВП

V

МП

ВП

ВП

V

V

МП

ВП

V

МП

ВП

V

МП

МП

очистка без повреждения структуры поверхности бетона

V

рекомендуемый способ подготовки

ния бетона при воздействии сульфатов / С.М. Базанов // Строительные материалы. – 2004 г. – № 9. С. 46–47.

2. Козлова В.К. Состав алюминатноалюмоферритных фаз и их продукты гидратации в различных цементах и смешанных вяжущих: Монография. Часть I: Состав алюминатов, алюмоферритов и ферритов кальция и их продукты гидратации в различных условиях / В.К. Козлова, Ю.В. Карпова, А.М. Маноха / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул, 2008. – 302 с.

393

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Опыт проведения экспертизы промышленной безопасности магистральных газопроводов в условиях Западной Сибири УДК: 622.691.4.053 Денис БИЕШЕВ, эксперт, начальник отдела диагностики емкостного оборудования ООО «Инновационные нефтегазовые технологии» (г. Москва) Дмитрий ЛАХТИН, эксперт, начальник отдела диагностики технологического оборудования и трубопроводов ООО «Инновационные нефтегазовые технологии» (г. Москва) Игорь ТИМОШКО, эксперт, начальник отдела диагностики устьевого и бурового оборудования ООО «Инновационные нефтегазовые технологии» (г. Москва) Антон ГУЛЯЕВ, эксперт, заместитель начальника отдела диагностики технологического оборудования и трубопроводов ООО «Инновационные нефтегазовые технологии» (г. Москва) Владимир ИВАНОВ, эксперт, ведущий инженер отдела диагностики емкостного оборудования ООО «Инновационные нефтегазовые технологии» (г. Москва)

Газопровод – потенциально опасное сооружение. Эксплуатировать и проводить работы на объекте без проведения специальной экспертизы промышленной безопасности запрещено. Специалистами ООО «ИНГТ» накоплен значительный опыт проведения диагностических работ и ЭПБ различных технических устройств, зданий и сооружений, магистральных газопроводов в разнообразных природных условиях, в том числе в условиях Западной Сибири. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, газопровод, трубопровод, коррозия, Западная Сибирь.

В

настоящее время ПАО «Газпром» управляет единой газотранспортной системой (ГТС) общей протяженностью более 170 тысяч километров. Для поддержания надежности и функционирования в соответствии с нормативными документами периодически проводятся диагностические работы, позволяющие выявить опасные дефекты и устранить их до появления аварийной ситуации. Почти половина магистральных газопроводов (МГ) имеют значительный возраст – более 30 лет (см. таблицу). Согласно Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности, в случае истечения срока эксплуатации МГ, установленного проектной документацией, необходимо проведение экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ). Также подлежат экспертизе МГ, на которые отсутствует проект-

394

ная документации, либо в ней не отражены данные о сроке эксплуатации. Также Ростехнадзор и природоохранная прокуратура выявляют при проверках и после аварий сооружения, не прошедшие экспертизу. Таким образом, проблема массового проведения ЭПБ МГ стоит перед всеми дочерними обществами ПАО «Газ-

пром», транспортирующими газ. Специалистами ООО «ИНГТ» накоплен значительный опыт проведения диагностических работ и ЭПБ различных технических устройств, зданий и сооружений, в том числе участков МГ в разнообразных природных условиях. В 2015 году на договорной основе в одном из газотранспортных предприятий Западной Сибири были проведены работы по обследованию более двух тысяч километров МГ диаметром от 1020 мм до 1420 мм, проходящих по Западно-Сибирской равнине. Для реализации данной программы обследования приказами по экспертной организации была определена диагностическая бригада и назначены аттестованные эксперты. На первом этапе после анализа представленных эксплуатирующей организацией материалов была составлена «Программа проведения экспертизы промышленной безопасности участков магистральных газопроводов» и определена цель работы – определение соответствия участков МГ предъявляемым к ним требованиям промышленной безо­ пасности, определение их технического состояния и назначение срока безопасной эксплуатации. На втором этапе экспертами была изу­ чена вся техническая документация, относящаяся к объекту исследования, а именно: проект, паспорта на участки МГ, исполнительная и эксплуатационная документация, материалы по ранее выполненным обследованиям участков МГ и системы ЭХЗ, отчеты по внутритрубной дефектоскопии (ВТД), сведения о причинах аварий и инцидентов. Анализировались конструктивные особенности, характер и объемы выполненных ранее ремонтных работ, режимно-технологические характеристики и условия эксплуатации участков МГ, результаты предыдущих освидетельствований и испытаний, предписания надзорных органов. В результате изучения и анализа всего комплекса данных определено следующее:

Таблица 1 № п/п

Возраст магистрального газопровода*

Протяженность, тыс. км

Доля, %

Доля, %

1

10 лет и менее

20,6

12,0

53,8

2

От 11 до 20 лет

20,7

12,1

3

От 21 до 30 лет

50,6

29,7

4

От 31 до 40 лет

46,6

27,3

5

От 41 до 50 лет

20,6

12,1

6

Более 50 лет ИТОГО

11,6

6,8

170,7

100

* по состоянию на 31 декабря 2014 г.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

46,2

100

■ состав и ведение эксплуатационной документации полностью соответствуют нормативным требованиям; ■ конструкция и фактические эксплуатационные параметры соответствуют проектным решениям; ■ удовлетворительная защищенность трубопроводов средствами ЭХЗ, отсутствие блуждающих токов по трассе; ■ полнота выполненных ремонтных работ. Кроме этого, выявлены потенциально опасные участки газопроводов и определены основные механизмы, обусловливающие критическое воздействие на объект. Особое внимание при изучении отчетов по внутритрубной дефектоскопии участков МГ было уделено: ■ сопоставлению данных ВТД за разные годы обследований участков газопровода; ■ оценке поврежденности и динамики накопления повреждений (распределение дефектов различных типов по протяженности газопроводов, интегральная оценка распределения плотностей дефектов металла труб газопроводов, количественный прирост числа дефектов на единицу длины участка за время между обследованиями); ■ оценке работоспособности участков магистральных газопроводов с учетом роста размеров коррозионных дефектов (расчет предельного разрушающего и максимального допустимого рабочего давлений); ■ ранжированию дефектов по степени опасности в соответствии с СТО Газпром 2-2.3-112-2007, СТО Газпром 2-2.3173-2007; ■ отображению результатов анализа на ситуационных планах участков газопроводов. В ходе работы были выявлены потенциально опасные участки (ПОУ) мг. В соответствии с «Правилами эксплуатации магистральных газопроводов» (СТО Газпром 2-3.5-454-2010), к потенциально опасным отнесены участки с высоким уровнем грунтовых вод, участки с наиболее высокими эксплуатационными нагрузками и воздействиями на трубопровод, участки, имеющие сложную конфигурацию в горизонтальной и/или вертикальной плоскостях, участки, не защищенные средствами ЭХЗ, пересечения с другими трубопроводами; конструктивные узлы, компенсаторы, тройники, отводы; участки с дефектами (по результатам неразрушающего контроля). Для подтверждения данных, полученных при анализе всех ПОУ, результатов внутритрубной дефектоскопии и элек-

Рис. 1. Общий вид шурфа

Рис. 2. Характерный дефект – коррозионные язвы глубиной до 2 мм

Рис. 3. Характерный дефект – задиры глубиной до 2 мм

трометрического контроля, определены зоны выборочного коррозионного обследования (около 10% от суммарной протяженности участков), места шурфоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

вания (более двадцати шурфов). На рисунках 1–4 приведены общий вид одного из шурфов и выявленные характерные дефекты.

395

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

396

Рис. 4. Вид зоны КРН на теле трубы

Рис. 5 1,1 1,0 0,9 Относительная глубина дефекта

Область закритических дефектов

0,8 0,7 0,6 0,5 0,4

Область критических дефектов

0,3 Область потенциально опасных дефектов

0,2 0,1 0,0

Область безопасных дефектов 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000

При обследовании участков газопроводов в шурфах в основном были подтверждены результаты проведенной внутритрубной дефектоскопии. Кроме этого, в двух шурфах вместо коррозионных язв, наличие которых было отражено в отчетах по ВТД трехлетней давности, были обнаружены зоны коррозионного растрескивания под напряжением (КРН). В связи с наличием зон КРН были проведены ремонтные работы по замене девяти труб на новые. Для определения масштаба распространения КРН был выбран участок трубопровода, имеющий аналогичные природные условия, материал труб и коррозионные зоны по ВТД, и назначен дополнительный шурф. В добавочном шурфе КРН отсутствовало, специалистами по НК лишь подтвердили наличие коррозии. Проведенные работы дали необходимый объем информации, позволяющий провести оценку степени опасности дефектов и определить срок службы участков магистральных газопроводов. В результате проведенных работ было установлено, что характерными дефектами, выявленными при диагностировании участков МГ, являются: коррозионные язвы – 85%, царапины и задиры – 13%, зоны КРН – 2%. На рисунке 5 приведен пример графической оценки одного из участков с определением границ областей закритических, критических и потенциально опасных дефектов, рассчитанных в соответствии с СТО Газпром 2-2.3-112-2007, где черными круглыми маркерами обозначены размеры обнаруженных при ВТД коррозионных дефектов. Как видно из рисунка, на рассматриваемом участке ни закритических, ни критических, ни потенциально опасных дефектов не обнаружено. Срок службы участков МГ был определен в соответствии с СТО Газпром 2-2.3292-2009 «Правила определения технического состояния магистральных газопроводов по результатам внутритрубной инспекции» и Р Газпром 2-2.3-609-2011 «Определение критериев вывода в комплексный ремонт и сроков безопасной эксплуатации технологических трубопроводов компрессорной станции» по условиям усталостной прочности. В результате весь комплекс проведенных работ дал возможность сделать вывод о соответствии участков магистральных газопроводов нормам промышленной безопасности при условии соблюдения рекомендаций по дальнейшей эксплуатации и позволил определить следующие сроки службы:

Длина дефекта, мм

■ 5 лет для участка, на котором были выявлены и заменены трубы с КРН; ■ 10 лет для всех остальных участков. Таким образом, экспертиза промышленной безопасности, как фактор повышения надежности технологических систем, позволяет оценить любое сооружение на опасном производственном объекте и минимизировать, а может, и предотвратить причинение вреда здоровью и имуществу. В случае с магистральным транспортом углеводородов экспертиза также способствует бесперебойному снабжению потребителей как внутри страны, так и за ее рубежом. Литература 1. Отчет руководстваОАО «Газпром» за 2014 г.

2. Федеральные нормы и правила «Правила проведения экспертизы промышлен-

ной безопасности» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 октября 2012 года №584).

3. СТО Газпром 2-2.3-112-2007 «Методические указания по оценке работоспособности участков магистральных газопроводов с коррозионными дефектами».

4. СТО Газпром 2-2.3-173-2007 «Инструкция по комплексному обследованию и диагностике магистральных газопроводов, подверженных коррозионному растрескиванию под напряжением».

5. СТО Газпром 2-2.3-292-2009 «Правила определения технического состояния магистральных газопроводов по результатам внутритрубной инспекции».

6. Р Газпром 2-2.3-609-2011 «Определение критериев вывода в комплексный ремонт и сроков безопасной эксплуатации технологических трубопроводов компрессорной станции».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности