Vt3vn431f43f0341f45b by Denis Y

№ 10 (107), часть 2, октябрь 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. 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./факс (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 Дизайн и верстка Владимир МИХАЛИЦЫН Корректура Лилия Коробко Руководители проектов Анастасия БУШМЕЛЕВА, Ирина МОРОЗОВА, Анастасия МОСЕЕВА, Инна НЕНАШЕВА, Елена ЧАПЛЫГИНА Коммерческая служба (e-mail: tnadzor@tnadzor.ru) Ольга АБДУЛЛИНА, Ксения АВДАШКИНА, Светлана БУРЦЕВА, Юлия ИШТИМИРОВА, Татьяна КАДНИКОВА, Ольга КАЗЕННОВА, Елена КОНОНОВА, Галина КОРЗНИКОВА, Наталья КОРОЛЕВА, Ирина КРАСНОВА, Инна КУШНИР, Елена МАЛЫШЕВА, Лия МУХАМЕТШИНА, Софья ПАНИНА, Елена ПЕРМЯКОВА, Екатерина РАДИОНИК, Наталья РЮМИНА, Ольга РЯПОСОВА, Эльвира ХАЙБУЛИНА, Елена ШАЙХЛИСЛАМОВА, Екатерина ШЛЯПНИКОВА 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» №10 (107), части 1, 2 Подписано в печать 6 октября 2015 года Выход из печати 9 октября 2015 года Отпечатано в ООО «Астер-Ек+» г. Екатеринбург, ул. Черкасская, 10ф Тел. +7 (343) 310-19-00 Заказ № 27529 от 6 октября 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

18+

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Выход из тупика Иван КАРПОВ, директор Александр ЧАСОВСКОЙ, начальник лаборатории НК Владимир КУЦ, инженер-эксперт Ростислав КУЗЬМИН, инженер-эксперт ООО «Эксперт»

К концу XX века техногенное воздействие на природу приобрело катастрофический характер. Одним из существенных факторов загрязнения и деградации окружающей среды являются чрезвычайные ситуации, техногенные аварии и катастрофы. По экологическим последствиям наибольшую опасность представляют аварии в нефте-, газои угледобывающих отраслях, металлургии, химической, нефтехимической и микробиологической промышленности.

ехногенные катастрофы на объектах топливно-энергетического комплекса – разливы нефти и неф тепродуктов, разрушение трубопроводов, сопровождающиеся утечкой транспортируемых продуктов, аварии, связанные с отказом технических устройств, и другие – оказывают негативное воздействие практически на все компоненты окружающей среды и создают угрозу жизни людей. Все эти аварии являются преимущественно следствием изношенности оборудования, эксплуатируемого на опасных производственных объектах (ОПО). Со-

гласно статистическим данным на сегодняшний день более 75% основных фондов ОПО выработали свой ресурс, но все еще продолжают использоваться. Обеспечение безопасной эксплуатации существующего фонда оборудования ОПО невозможно без проведения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ), основной целью которой является предотвращение аварийных ситуаций на опасных производственных объектах, а также сведение к минимуму влияния негативных факторов и последствий катастроф. ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

В свое время в сфере ЭПБ были разработаны диагностические методы для определения и прогнозирования безопасного ресурса эксплуатации ОПО. Их применение позволяло предприятиям использовать оборудование после окончания нормативного срока эксплуатации, исходя из его реального состояния. Такая практика была обусловлена и оправдана тяжелейшей экономической ситуацией в стране в 1990-х и начале 2000-х годов, но продолжает широко применяться и сегодня, так как дает возможность вести свою деятельность, не затрачивая средств на техническое перевооружение. Результатом этого являются не только морально устаревшее оборудование и, как следствие, технологии, не соответствующие современным требованиям по экологической безопасности, но и работа всего предприятия в ущерб человеку и природе. Однако очевидно, что концептуально данный путь не совсем правильный. Если мы хотим развивать добывающую и перерабатывающую промышленность, то делать это необходимо с учетом как сохранения экологии на территориях, прилегающих к ОПО, так и затрат на экологическую и социальную безопасность. Без этого мы пойдем по тупиковому пути, приводящему к истощению природы

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы и исчезновению жизни на земле. И в целом реализация государственной политики по модернизации промышленности невозможна без экологической составляющей, которой до последнего времени уделялось недостаточно внимания. Поэтому не случайно 2013 год в России был объявлен Годом охраны окружающей среды. Каким бы путем ни шло развитие промышленных предприятий, в том числе и эксплуатирующих ОПО, без капитальных вложений, будь то новое строительство или реконструкция и техническое перевооружение действующих предприятий, невозможно будет добиться устойчивого и долговременного развития экономики страны и общего оздоровления экологической обстановки. При формировании состава и структуры капитальных вложений необходимо учитывать передовые технологии, направленные на сохранение окружающей среды и здоровья человека. При проектировании и строительстве новых объектов, техническом перевооружении и модернизации существующих ОПО нужно использовать передовые технологии, которые берут в расчет экологическую составляющую и применение сертифицированного и стандартизованного оборудования, прошедшего экспертизу промышленной и экологической безопасности. К участию в проектах, связанных как со строительством новых ОПО, так и с реконструкцией и техническим перевооружением действующих, следует привлекать организации, имеющие квалифицированный персонал, аттестованный на знание правил и норм по промышленной и экологической безопасности, хорошо знающий и чувствующий местные условия эксплуатации, ведущий авторский надзор за своими разработками, своевременно и адекватно реагирующий на изменения в законодательных актах. Вновь разрабатываемые проекты должны проходить экспертизу, выполняемую экспертными организациями, которые обладают необходимым опытом и квалифицированным персоналом для проведения определенного комплекса работ. Что касается действующих предпри-

ятий, то очевидно, что полностью заменить все их изношенное оборудование вряд ли представится возможным. Поэтому на сегодняшний день еще одним из путей развития является постепенная (поэтапная) замена устаревших технических устройств. В решении данной задачи важнейшую роль должна сыграть экспертиза промышленной безопасности, которая позволяет сегодня выявить и вывести из эксплуатации оборудование, отработавшее два и более нормативных срока эксплуатации. Поскольку очевидно, что предложенный подход идет вразрез с финансовыми интересами владельцев ОПО, проведение такого рода экспертизы необходимо поручить компаниям, зарекомендовавшим себя как высококвалифицированные, компетентные и независимые экспертные организации. Для осуществления задач, связанных с развитием топливно-энергетического комплекса и охраной окружающей среды, необходимо еще раз провести проверку экспертных организаций на предмет их компетентности в этой области, уровня квалификации и независимости экспертных оценок, и только по результатам этой проверки аккредитовать их для проведения экспертных работ на объектах ТЭК. Учитывая принципиальную важность экспертизы промышленной безопасности для безаварийной работы предприятия, необходимо исключить тенденцию по привлечению организаций на проведение ЭПБ по принципу: «у кого ниже цена, тот и выиграл тендер». ЭПБ изначально предполагает выполнение широкого круга сложных, трудоемких, дорогостоящих и ответственных мероприятий, поэтому объективно является процедурой дорогостоящей. Применение ценового критерия как решающего создает условия для демпинга цен, что может привести к необъективной оценке технического состояния оборудования и устройств, эксплуатируемых на ОПО, и свести всю экспертизу к бесконечному продлению возможности эксплуатации оборудования и в конце концов к достижению им предельного состояния (разрушению), как именно сейчас и происходит.

Учитывая принципиальную важность экспертизы промышленной безопасности для безаварийной работы предприятия, необходимо исключить тенденцию по привлечению организаций на проведение ЭПБ по принципу: «у кого ниже цена, тот и выиграл тендер» 88

Поэтому проведение ЭПБ с объективной оценкой работоспособности оборудования и технических устройств, зданий и сооружений, эксплуатируемых на ОПО, является одним из ключевых этапов развития той или иной организации и промышленности в целом. Для развития предприятий ТЭК путем замены изношенного и устаревшего оборудования и внедрения передовых технологий необходимо широко привлекать инвестиции банков и иностранный капитал, снижая налоговое бремя, если это целенаправленно идет на решение указанных задач. Но модернизация должна заключаться не только в замене технических устройств и внедрении новых технологий. Формирование устойчивого высокопрофессионального кадрового состава – одна из важнейших составляющих успешного развития. То, насколько долго и успешно, без сбоев и аварий сможет функционировать ОПО, зависит не только от состояния технических устройств и конструкций. Не менее важными являются квалификация и менталитет работников, поскольку от степени компетентности людей в вопросах промышленной безопасности напрямую зависит и ее уровень на предприятии в целом. Поэтому для живучести производств, их нормального функционирования необходимо проводить обучение и своевременную аттестацию сотрудников ОПО по промышленной и противопожарной безопасности. Расходы на это обучение должны быть обязательной статьей в бюджете организации. Один из главных стимулов в решении задачи формирования кадрового состава – заинтересованность работающих на предприятии людей в успешном развитии производства, что является условием повышения их благосостояния. Квалифицированный специалист не захочет трудиться за недостойную плату, в связи с чем нужно разрабатывать комплекс мер, направленных на материальное стимулирование специалистов и рабочих предприятий. А молодым кадрам следует обеспечить возможность получения целевого направления на обучение в вузы с условием возврата на предприятие и отработкой на нем не менее трех лет. Таким образом сформированный в организации устойчивый состав высококвалифицированных кадров будет заинтересован и в долговременной работе предприятия, и в работоспособности эксплуатируемого оборудования, что в конечном итоге снизит аварийность, сохранит жизни людей и улучшит экологическую обстановку в регионе.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Промышленная безопасность Восемнадцать лет спустя

Александр ПОДДУБСКИЙ, эксперт, генеральный директор ООО «Монолит Эксперт»

Подведены итоги актуальности, эффективности и работоспособности Федерального закона «О промышленной безопасности…» в реальных сферах его применения на объектах промышленных предприятий.

июля 1997 года был принят Федеральный закон о промышленной безопасности опасных производственных объектов. Прошло уже восемнадцать лет с момента его принятия, и мало кто брался подводить итоги в части актуальности, эффективности и работоспособности закона в реальных сферах его применения на объектах промышленных предприятий, расположенных на территории Российской Федерации. Рассмотрим эти моменты на примере эксплуатации объектов газораспределения и газопотребления и объектов, где используется оборудование, работающее под избыточным давлением более 0,07 МПа или с температурой нагрева воды свыше 115 °С. Актуальность закона в этой сфере только возросла. Начиная с 2000 года лишь единицы из эксплуатирующих организаций смогли выполнить частичное или полное техническое перевооружение своих эксплуатируемых объектов. Большая часть таких объектов находится на грани максимального физического износа, оборудование морально и технически устарело, что требует постоянного мониторин-

га, своевременного контроля и строгого надзора. Наступает время, когда некоторые из таких объектов требуют уже не перевооружения, а срочной реконструкции, путем полного демонтажа старого и монтажа нового оборудования и трубопроводов. Данные меры позволят исключить в ближайшем будущем возникновение аварийных ситуаций с частичным или полным разрушением опасных производственных объектов. Однако далеко не все эксплуатирующие предприятия готовы тратить свой бюджет на такие изменения. Одни действительно не могут выделить такие средства на реконструкцию, другие просто не хотят и существуют по принципу «работает и ладно». Именно как раз в такие моменты и требуется эффективная работа Федерального закона, за исполнением которого следит орган постоянного государственного надзора. И в случае нежелания эксплуатирующими организациями принимать меры по устранению несоответствий на своих опасных производственных объектах данный орган привлекает их к административной ответственности в соответствии с положениями КоАП РФ. ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

На сегодняшний день работоспособность Федерального закона обеспечивается именно его эффективностью в области надзора и актуальностью применения на поднадзорных объектах. Единственное препятствие для повышения работоспособности и эффективности закона – это отсутствие необходимого количества квалифицированных кадров в конкретной области, а именно экспертов, специалистов неразрушающего контроля, специалистов органа, осуществляющего государственный надзор, и самое важное – опытного аттестованного обслуживающего персонала, на котором лежит большая доля ответственности за безопасную и безаварийную эксплуатацию объектов. Многие эксперты в силу разных причин оставили данную сферу деятельности. Обслуживающий персонал вырождается, а достойная смена еще не сформирована. Зато появилось много юридических и консалтинговых организаций, которые предлагают свои работы и услуги в области промышленной безопасности, не имея в своем штате квалифицированных специалистов и экспертов. Подводя итог, можно сказать, что Федеральный закон о промышленной безо пасности опасных производственных объектов с последними изменениями как никогда ранее необходим и актуален именно в настоящее время, когда надо приложить все усилия по надзору, экспертизе и мониторингу в строгом соответствии с его положениями.

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Виды НК: нюансы выбора Иван КАРПОВ, директор Александр ЧАСОВСКОЙ, начальник лаборатории НК Владимир КУЦ, инженер-эксперт Ростислав КУЗЬМИН, инженер-эксперт ООО «Эксперт»

В зависимости от физических явлений, положенных в основу методов неразрушающего контроля, они подразделяются на девять основных видов: акустический, магнитный, вихретоковый, проникающими веществами, радиоволновый, радиационный, оптический, тепловой и электрический. На практике наиболее широкое распространение нашли первые четыре метода.

од акустическим видом неразрушающего контроля (НК) понимают вид, основанный на регистрации параметров упругих колебаний, возбуждаемых и (или) возникающих в контролируемом объекте. В акустическом виде НК чаще всего применяют звуковые и ультразвуковые частоты, то есть используют диапазон частот приблизительно от 0,5 кГц до 30 МГц. При частотах свыше 20 кГц допустимо употребление термина «ультразвуковой» вместо «акустический». По характеру взаимодействия упругих колебаний с контролируемым материалом акустические методы подразделяют на шесть основных: прошедшего излучения (теневой, зеркальнотеневой), отраженного излучения (эхо-импульсный), резонансный, импедансный, свободных колебаний, акустикоэмиссионный. По характеру регистрации первичного информативного параметра выделяют амплитудный, частотный и спектральный методы. Акустические методы НК решают следующие контрольно-измерительные задачи: ■ метод прошедшего излучения выявляет глубинные дефекты типа нарушения сплошности, расслоения, непроклепа, непропаев; ■ метод отраженного излучения обнаруживает дефекты типа нарушения сплошности, определяет их координаты, размеры, ориентацию путем прозвучивания изделия и приема отраженного от дефекта эхо-сигнала; ■ резонансный метод применяется в основном для измерения толщины изделия, иногда его используют для обнаружения зоны коррозионного поражения,

непропаев, расслоений в тонких местах из металлов; ■ акустико-эмиссионный метод обнаруживает и регистрирует только развивающиеся трещины или способные к развитию под действием механической нагрузки (квалифицирует дефекты не по размерам, а по степени их опасности во время эксплуатации); имеет высокую чувствительность к росту дефектов – обнаруживает увеличение трещины на 1–10 мкм, причем измерения, как правило, проходят в рабочих условиях при наличии механических и электрических шумов; ■ импедансный метод предназначен для контроля клеевых, сварных и паяных соединений, имеющих тонкую обшивку, приклеенную или припаянную к элементам жесткости; дефекты клеевых и пая-

ных соединений выявляются только со стороны ввода упругих колебаний; ■ метод свободных колебаний применяется для обнаружения глубинных дефектов. Магнитный вид неразрушающего контроля, подразделяемый на магнитопорошковый, феррозондовый, магнитографический и другие методы, основан на анализе взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом. Магнитопорошковый метод базируется на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качестве индикатора ферромагнитного порошка или суспензии. Феррозондовый метод контроля основан на измерении напряженности магнитного поля, в том числе и магнитных полей рассеяния, возникающих в зоне дефектов, феррозондами. Магнитографический метод заключается в намагничивании зоны контролируемого металла или сварного шва вместе с прижатым к его поверхности эластичным магнитоносителем (магнитной лентой) и фиксации на магнитоносителе возникающих в местах дефектов полей рассеяния с последующим воспроизведением полученной записи. Считывание магнитных отпечатков полей дефектов с магнитной ленты осуществляется в дефектоскопах. Магнитные методы неразрушающего контроля решают следующие задачи. Магнитопорошковый метод предназначен для выявления поверхностных и

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

подповерхностных (на глубине до 1,5–2 мм) дефектов типа нарушения сплошности материала изделия: трещин, волосовин, расслоений, непровара стыковых сварных соединений, закатов и так далее. Им можно контролировать изделия любых габаритных размеров и форм, если магнитные свойства материала изделия (относительная максимальная магнитная проницаемость не менее 40) позволяют намагничивать его до степени, достаточной для создания поля рассеяния дефекта, способного притянуть частицы ферромагнитного порошка. Феррозондовый метод контроля применяется для выявления поверхностных и подповерхностных (глубиной до 10 мм) дефектов типа нарушения сплошности материала: волосовин, трещин, раковин, закатов, плен и тому подобных, а также типа нарушения сплошности сварных соединений. Кроме того, он используется для контроля качества структуры и геометрических размеров изделий, определения степени их размагниченности после магнитного контроля. Данный метод можно применять на изделиях любых размеров и форм, если отношение их длины к наибольшему размеру в поперечном направлении и их магнитные свойства дают возможность намагничивания до степени, достаточной для создания магнитного поля рассеяния дефекта, обнаруживаемого с помощью преобразователя. Магнитографическим методом выявляют дефекты типа нарушения сплошности материала изделий, в основном для контроля сварных стыковых соединений из ферромагнитных материалов при их толщине от 1 до 18 мм. Вихретоковый вид неразрушающего контроля, основанный на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объект контроля этим полем, применяют для контроля деталей, изготовленных из электропроводящих материалов. Методам, входящим в эту группу, присущи следующие особенности: многопараметровость, бесконтактный контроль, нечувствительность к изменению влажности» давления и загрязненности газовой среды и поверхности объектов контроля непроводящими веществами. Однако они имеют два основных ограничения. Вопервых, вихретоковые методы НК применяют только для контроля электропроводящих изделий, во-вторых, они имеют малую глубину контроля, связанную с особенностями проникновения электромагнитных волн в объект контроля.

С помощью вихретоковых методов можно: ■ обнаружить трещины, раковины, неметаллические включения и другие виды нарушений сплошности (дефектоскопия); ■ измерять толщины прутков, стенок труб (при одностороннем доступе), диаметр проволок, а также толщины лакокрасочных, эмалевых, керамических, гальванических и других покрытий, нанесенных на электропроводящую основу (толщинометрия); ■ контролировать химический состав, механические свойства, остаточные напряжения (структуроскопия). Неразрушающий контроль осуществляют с помощью средств неразрушающего контроля (СНК): приборов (дефектоскопов, толщиномеров, структуроскопов и так далее), установок, а также дефектоскопических веществ и материалов (проникающих и проявляющих жидкостей, магнитных порошков и суспензий, паст и других), стандартных образцов, вспомогательного оборудования. Дефектоскопы представляют собой приборы и установки, предназначенные для обнаружения дефектов типа сплошности. Практически все они не только выявляют дефекты в изделии, но и определяют с установленной погрешностью их размеры и местонахождение. Некоторые дефектоскопы способны обнаруживать дефекты, определять их глубину и координаты относительно плоскостей изделия. Структуроскопы в зависимости от принципа их действия могут определять физико-химические свойства матеТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

риалов, оценивать их твердость и прочность, глубину и качество термической обработки, обнаруживать отклонения содержания углерода от номинального значения, рассортировывать изделия по твердости, выявлять неоднородные по структуре области. Толщиномеры, принцип работы которых основан на одном из методов НК, позволяют быстро и без повреждения объекта контроля получить информацию о толщине изделия при одностороннем к нему доступе, а также о толщине лакокрасочных, гальванических, специальных покрытий, нанесенных на металлическую основу. Основополагающими критериями при выборе толщиномера являются соответствие диапазона измерений контролируемым толщинам, допустимый радиус кривизны контролируемой поверхности, шероховатость контролируемой поверхности и донной поверхности (при необходимости), клиновидность контактной и донной поверхностей. Основная погрешность прибора не должна превышать: ■ для толщиномеров, контролирующих толщину гальванопокрытий, – 30% от допуска на контролируемый параметр; ■ для толщиномеров, контролирующих линейные размеры деталей, погрешность измерения регламентируется ГОСТ 8.051. Следует помнить, что основная погрешность прибора определена для нормальных условий его применения, оговоренных в нормативной документации на прибор.

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Повышение эффективности системы ПБ

на основе внедрения международных стандартов ISO 14001 и OHSAS 18001 Евгений КУДРЯВЦЕВ, заместитель директора по капитальному строительству, эксперт в области ЭПБ ООО «Вертикаль» (г. Курск) Виктор ЩУКИН, директор, эксперт в области промбезопасности на обьектах газового котлонадзора с правом расчета остаточного ресурса ООО «Вертикаль» (г. Курск)

Когда говорят о сертификации на соответствие стандартам ISO 9001, ISO 14001, OHSAS 180001, немногие воспринимают их как инструменты, оказывающие существенное влияние на эффективность работы промышленного предприятия. Успешность интегрирования «Системы экологического качества» и «Системы профессиональной безопасности и охраны здоровья» в действующую систему охраны труда и промышленной безопасности предприятия зависит от правильного формулирования целей данного проекта (1,2).

сновной идеей внедрения стандартов должна являться мотивация персонала на личное участие в системе по обеспечению своей собственной безопасности и охране окружающей среды. Первичной задачей интегрированной системы становится идентификация опасностей и определение рисков. Для эффективной реализации данной работы необходимо участие всего персонала, поскольку только непосредственный исполнитель знает обо всех потенциальных опасностях его рабочего места. На первом этапе внедрения стандартов разрабатываются карты оценки и анализа рисков, реестр существующих экологических аспектов организации, в соответствии с которыми формируется комплекс мероприятий по доработке существующей системы менеджмента. С целью повышения эффективности необходимо особое внимание уделить вопросам вовлечения персонала в процесс построения и развития системы менеджмента: 1. Для повышения мотивации работников в качественном и добросовестном исполнении своих обязанностей рекомендуется внедрить «Положение о премировании», где бонусными показателями являются: качество выполнения работ, соблюдение требований охраны труда и промышленной безопасности. 2. Внедрить процедуру «Общественный контроль», где бонусом является каждое рациональное предложение по доработке системы менеджмента по категори-

ям: управление качеством, охрана труда и промышленная безопасность, соблюдение требований природоохранного законодательства. 3. С целью мотивации ИТР предлагается анонсировать профессиональный рост сотрудника и его личный вклад в повышение эффективности работы. 4. Разработать комплексную оценку интегрированной системы менеджмента с разделением по группам: ■ производственные показатели; ■ показатели в области качества; ■ показатели в области промышленной безопасности. Комплексная оценка формируется на основании производственных показателей организационных единиц, причем каждая единица оценивает собственную выполненную работу, ресурсы и прочие услуги в рамках производственной деятельности. 5. С целью повышения качества ежедневного инструктажа персонала разработать инструктивную карту «Выявление опасностей и рисков». Для инструктажа использовать видеоматериалы, в которых рабочие процессы и объекты показаны в деталях, в движении. Принципиальное отличие системы менеджмента на основе OHSAS 18001, ISO 14001 от традиционной системы управления: ■ расширение области управления: в фокусе стандартные и нестандартные виды деятельности, деятельность всего персонала, вне предприятия, которая

может повлиять на состояние здоровья работников; ■ обстоятельный, развернутый подход к идентификации рисков на производстве, определению класса условий труда по травмобезопасности, оценка обеспеченности работника СИЗ; ■ предельное тщательное расследование происшествий на производстве, включая расследование микротравм и потенциально опасных ситуаций; ■ максимальная вовлеченность персонала в организацию работ по охране труда и окружающей среды; ■ четкое распределение ответственности за реализацию мер управления рисками на конкретном участке; ■ доступность информации о качестве функционирования системы для заинтересованных лиц; ■ гибкость системы к преобразованиям и изменениям: зависимость аттестации рабочих мест от актуальности нормативно-правовых актов и технических регламентов по безопасности оборудования не способна реагировать на динамичность технологических изменений цикла производства и материальнотехнической базы. Идея стандартов OHSAS 18001, ISO 14001 заключается не только в поддержании вероятности возникновения рисков на определенном уровне, но и в постоянном совершенствовании системы по управлению рисками. Практика показывает, что постепенное системное внедрение стандарта OHSAS 18001 уже на первых этапах позволяет устранить те недостатки в сфере безопасности труда, которые наблюдаются на многих предприятиях. Постоянный контроль за состоянием здоровья сотрудников со стороны руководства повышает лояльность персонала, улучшает моральный климат в организационной единице и на предприятии в целом и, следовательно, увеличивает производительность труда. Литература 1. ГОСТ Р ИСО 14001-2007 «Системы экологического менеджмента. Требования и руководство по применению». 2. ГОСТ Р ИСО 9001-2001 «Система менеджмента качества. Требования».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Взаимосвязь эксплуатации технических устройств с безаварийной эксплуатацией зданий и сооружений на ОПО Вадим КОЛЕСНИЧЕНКО, генеральный директор ООО «Волга-Пром-Экспертиза» (г. Волгоград) Александр ГРИГИН, главный инженер ООО «Волга-Пром-Экспертиза» (г. Волгоград) Александр ЗОТКИН, начальник отдела нефтехимии, котлонадзора и газа ООО «Волга-Пром-Экспертиза» (г. Волгоград) Виталий БЛИНОВ, зам. начальника отдела проектной документации ООО «Волга-Пром-Экспертиза» (г. Волгоград) Виктор ПИЩИКОВ, начальник отдела зданий и сооружений ООО «Волга-Пром-Экспертиза» (г. Волгоград) Олег СТЕПАНЕНКО, эксперт ООО «Волга-Пром-Экспертиза» (г. Волгоград) Дмитрий СТУРОВ, эксперт ООО «Волга-Пром-Экспертиза» (г. Волгоград) Владимир КАЛИНИН, первый заместитель генерального директора ЗАО «ВолгоградНИПИнефть»

Одним из факторов безаварийной эксплуатации зданий и сооружений на опасных производственных объектах является безопасная работа технических устройств и соответствие их требованиям промышленной безопасности.

стечение вещества через образовавшееся отверстие в техническом устройстве – одна из распространенных причин возникновения аварии. Она включает в себя разрывы аппаратов и трубопроводов, истечение через неисправные вентили, потери герметичности в результате внешнего воздействия, коррозии или превышения эксплуатационных норм. Анализ аварий показывает, что примерно 90% аварий на аппаратах и трубопроводах происходит путем истечения вещества через отверстие, трещины, и в 10% – путем полного разрыва (на полное сечение) или образованием протяженной трещины. При выбросе горючей жидкости из аппарата, при наличии источника воспламенения, возможно ее мгновенное воспламенение (в том числе с образованием горящей струи) или воспламенение разлива горючего вещества («пожар пролива»). Основными поражающими факторами на опасных производственных объектах являются: 1) разрыв технологического трубопровода или разрушение емкости, аппарата, установки с газом (жидкостью) под давлением с выбросом (истечением) и вос-

пламенением газа и образованием струевых пламен или колонного пожара с распространением вблизи места аварии поражающих факторов; 2) осколков (фрагментов трубы); 3) воздушной волны сжатия, образующейся в начальные моменты истечения сжатого газа в атмосферу; 4) скоростного напора струи газа, прямого воздействия пламени, теплового излучения от пламени; 5) разрыв технологического газопровода или разрушение емкости, аппарата, установки истечением природного газа в атмосферу, его рассеиванием, образованием зоны загазованности и последующим задержанным воспламенением и дефлаграционным сгоранием газовоздушной смеси; 6) утечка газа (жидкости) внутри производственного помещения с образованием взрывоопасной газовоздушной смеси, воспламенением смеси и ее взрывное превращение по дефлаграционному типу с образованием волны сжатия и пожара колонного типа в загроможденном пространстве; 7) взрыв топливно-воздушной смеси в емкостях с газовым конденсатом, метаТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

нолом, дизельным топливом, бензином с последующим разливом и воспламенением горючих жидкостей; 8) осколков емкостей, воздушной волны сжатия, прямого воздействия пламени и теплового; 9) излучения от пламени; 10) утечка горючей термодинамически стабильной жидкости (стабильного газового конденсата, дизельного топлива, турбинного масла, бензина, метанола) из емкости, резервуара, технологического трубопровода с образованием лужи разлития и испарением жидкости с поверхности разлива; воспламенение паров жидкости от источника зажигания, находящегося вблизи лужи разлития с возникновением воздушной волны сжатия, прямого воздействия пламени при сгорании облака топливно-воздушной смеси и теплового излучения от пламени пожара разлития; 11) утечка термодинамически нестабильной жидкости (газового конденсата, хладагента (пропана, пропан-бутана и др.) из технологического трубопровода, емкости, резервуара, насоса с образованием лужи разлития с интенсивным испарением легких фракций с поверхности разлития с образованием, рассеиванием и переносом паров продукта (тяжелее воздуха) вблизи поверхности земли по направлению ветра; воспламенение взрывопожароопасного облака от источника зажигания (автомобиля с работающим двигателем, неисправного электрооборудования или открытого источника огня) как на территории промплощадки, так и вне ее с возникновением воздушной волны сжатия, образующейся при сгорании топливо-воздушной смеси, прямого воздействия пламени при сгорании облака топливно-воздушной смеси и от пожара разлития, теплового излучения от пламени пожара разлития. Для снижения уровня опасности эксплуатации опасных производственных объектов техническим устройствам необходимо своевременно проводить мероприятия по оценке технического состояния оборудования с целью определения их соответствия требованиям промышленной безопасности.

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности экспертизы документации на техническое перевооружение металлургических объектов УДК: 628.51 Анатолий ВОЛКОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности технических устройств, эксперт НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Сергей ГОЛУШКО, ведущий эксперт НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Вячеслав ХАЛАИМ, эксперт НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Сергей ВЛАСОВ, эксперт НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Петр СУЩЕВ, руководитель организации НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

Оценка документации на техническое перевооружение металлургических объектов. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, документация на техническое перевооружение металлургических объектов, оценка опасных, вредных факторов.

окументация на техническое перевооружение металлургических объектов в соответствии с требованиями ФЗ № 116 от 21 июля 1997 года подвергается экспертизе промышленной безопасности до начала технического перевооружения и после внесения изменений в разделы проектной документации на техническое перевооружение. Экспертиза проводится для определения соответствия принятых технических и технологических решений действующим нормам и правилам промышленной безопасности. Для проведения экспертизы рассматриваются следующие документы: ■ исходные данные для проектирования; ■ пояснительная записка; ■ рабочая документация по отдельным частям проекта (автоматизация, аспирация и другие) с описанием принятых технических решений и решений по обеспечению требований промышленной безопасности;

■ сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженерно-технического обеспечения, перечень инженерно-технических мероприятий, содержание технологических решений; ■ основные чертежи по технологической части проекта и необходимые чертежи по другим частям проекта, чертежи технических устройств (общие виды, установочные чертежи); ■ заключение о соответствии применямых технических устройств нормам и правилам промышленной безопасности (заключения экспертизы или сертификаты); ■ проектная документации по ранее выполненным проекты по рассматриваемому производству; ■ мероприятия, обеспечивающие пожарную безопасность объекта, план мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий. В ходе экспертизы промышленной безопасности документации на техническое перевооружение металлургических объектов проводятся анализ и оценка харак-

теристик основных взрывопожароопасных, токсичных свойств сырья, полупродуктов, продукта и отходов. На металлургических производствах различают следующие группы опасных веществ: окисляющие вещества – кислород, воздушно-кислородные смеси, используемые для интенсификации процессов плавления руд и металлов (доменное, сталеплавильное, медеплавильное и другие производства), для огневой зачистки и резки металла (в прокатном производстве), а также объекты производства и распределения продуктов разделения воздуха (кислородные станции и их коммуникации, хранилища газо образных и жидких продуктов разделения воздуха); горючие вещества – жидкости, газы, пыли, способные самовозгораться и (или) возгораться от источника зажигания и гореть после его удаления. В металлургии горючие вещества используются на объектах, связанных с потреблением и выработкой топливных газов и водорода. Это непосредственно объекты газового хозяйства – газоповысительные и газокомпрессорные станции, межцеховые и цеховые коммуникации природного, коксового, конвертерного, ферросплавного газа и их смесей; газовое оборудование цехов потребителей, газоочистные, пылеулавливающие, аспирационные установки и вентиляционные системы. Производственные объекты, связанные с получением и использованием кокса, пылеугольных смесей, с использованием жидкого топлива (резервное топливо – мазут). Технологические объекты получения и очистки водорода – станции (отделения) получения водорода с электролизными, адсорбционными или диффузионными установками. К этой же группе относятся объекты с опасными токсичными веществами. Наиболее распространенный – это СО (оксид углерода, или угарный газ), образующийся при неполном сгорании органических веществ в различ-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ных металлургических и коксохимических процессах, а также различные высокотоксичные вещества, образующиеся в процессах получения цветных металлов и сплавов, хлор, аммиак и другие вещества, представляющие опасность для человека и окружающей природной среды. К следующей группе относятся объекты, на которых производятся расплавы черных и цветных металлов и сплавы на основе этих расплавов. К этой группе оборудования относятся плавильные и раздаточные металлургические печи, сталеразливочные стенды, миксеровозы, ковши, изложницы. На следующем этапе проводится проверка соответствия проекта требованиям научно-технической документации по промышленной безопасности в части обеспечения: ■ безопасного ведения технологических процессов; ■ безопасной эксплуатации технических устройств и коммуникаций по всем частям проекта, а также по их монтажу, ремонту, диагностированию; ■ условий безопасной эксплуатации объекта; ■ проверяется обеспеченность объекта средствами механизации и автоматизации трудоемких работ, наличие и степень автоматизации и механизации. Особенно это касается участков с тяжелыми и опасными видами работ – это производственные участки с расплавленным металлом и шлаком, участки с использованием промышленных газов, обращением вредных веществ, прокатные производства; ■ проверяются технические решения по обеспечению безопасных условий труда и выполнение требований системы стандартов безопасности труда (ССБТ) на рабочих местах (то есть обеспечение допустимых уровней шума, вибрации, освещенности, электробезопасности, ПДК вредных веществ воздухе рабочей зоны и других опасных для здоровья производственных факторов); ■ обеспечение мер по предупреждению и локализации (ликвидации) аварий; ■ наличие автоматических систем контроля и управления процессами и устройствами, систем сигнализации и блокировки; наличие систем информации об отклонениях заданных параметров технологического процесса или работы технических устройств. По статистке проектные ошибки являются причинами 25 % аварий и несчастных случаев [3]. Наиболее характерные нарушения порядка проектирования, нарушения пра-

вил промышленной безопасности и других нормативных документов: ■ неверно категорируются здания и помещения по взрывопожарной и пожарной опасности, что ведет к нарушению требований промышленной безопасности и влечет за собой неверные технические решения при определении опасных зон, и инженерного обеспечения производства (устройство систем ОВ, ВК, электроснабжение, оснащение средствами автоматики, сигнализации, средствами тушения пожара); ■ не определяется категория взрывоопасности отдельных технологических блоков; ■ принятые в проекте технологические решения не всегда соответствуют требованиям промышленной безопасности и не являются в полной мере безопасными и прогрессивными, то же по применяемым техническим устройствам. Некоторые принятые технологические решения оказываются недостаточно изученными и апробированными; ■ не всегда дается описание и характеристики технологических процессов в проектах, не дается описание (назначение) тех.устройств, не излагаются меры безопасности при работе с ними, а также требования к разработке технологических инструкций; ■ конструкции технических устройств не всегда обеспечивают должный уровень безопасности при их эксплуатации. Конструктивные недостатки технических устройств становились причиной инцидентов (отказы, повреждения), аварий или несчастных случаев; ■ неправильный выбор конструкционных материалов узлов и деталей технических устройств, который приводит их к досрочному износу и, как следствие, к аварии всего устройства; ■ не выполняется маслозащита фундаментов (прокатное производство) и химзащита строительных конструкций и сооружений; тепловая защита строительных конструкций в местах возможного контакта с расплавленным металлом, жидким шлаком; ■ недостаточная степень механизации и автоматизации технических устройств и технологических процессов; ■ отсутствие комплексных решений по устройству защитных, предохранительных, блокировочных, сигнальных или контрольных устройств и систем; ■ отсутствует блокировка пуска и работы взаимоисключающих технологических процессов или последовательно работающих технических устройств; ■ недостаточная оснащенность средствами связи; ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ не всегда предусматривается установка необходимого резервного и аварийного оборудования (это и сосуды воздуха на нужды КИП, другие реципиенты, сборники аварийных сбросов масла, опасных жидких продуктов); ■ не предусмотрено резервирование насосов, вентиляторов и компрессоров, резервных линий подачи продуктов, байпасных линий и т.п.; ■ не определяется уровень шума при работе оборудования и сбросе продувок, соответственно и не выполняются мероприятия по его снижению (шумоизоляция технических устройств, трубопроводов и строительных конструкций, установка шумоглушителей на сбросах в атмосферу при пуске и обкатке компрессора); ■ проектные решения не обеспечивают безопасные условия обращения (хранения, транспортировки и переработки) опасных веществ; ■ не механизирована или недостаточно механизирована уборка производственных отходов и уборка помещений (не даются решения по уборке опасных помещений, где требуется сухая или другая специальная уборка); ■ неверно выбраны материалы трубопроводов, арматуры, емкостной аппаратуры и сосудов – не учтены свойства и параметры рабочей и окружающей среды; ■ неверно выбирается арматура по типу (назначению – запорная/пропускная), по классу герметичности, условному диаметру и давлению, по степени быстродействия; ■ не предусмотрены меры безопасности при использовании топливных газов, инертных газов (аргон, азот), кислорода и водорода; ■ не предусматривается контроль газовой среды в производственных помещениях, где возможно образование или выделение опасных веществ (газов и паров), не устанавливаются автоматически действующие сигнализаторов среды; ■ не предусматриваются грузоподъемные средства периодического использования (для обслуживания и ремонта оборудования) или возможность использования действующих грузоподъемных средств – наличие «мертвой зоны» в местах размещения технических устройств; ■ не увязана прокладка трубопроводных коммуникаций на схемах и монтажных чертежах, а также прокладка трубопроводов на совмещенных эстакадах по отдельным частям проекта; ■ неправильно организованы выбросы в атмосферу (конструкции свечей и места выбросов), системы продувок аппаратов;

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ■ сбросы в атмосферу выполняются с нарушением НТД – не предусмотрена очистка или дожигание сбросов и т.д.; ■ не предусматривается устройство продувочных коммуникаций, – это линии подача пара, азота, воздуха на продувку и пожаротушение, а также дренажные линии (сливы из аппаратов), конденсатоотводчики и др.; ■ не предусмотрен контроль состава выбросов и степени очистки воздуха от опасных веществ; ■ охрана окружающей среды – нет данных о количестве и составе отходов; способах их утилизации или ликвидации; ■ в характеристики выброса не включаются отдельные источники загрязнений – аварийные выбросы и др., не приводятся расчеты прогнозируемых зон поражения аммиаком, хлором и другими опасными веществами; ■ отсутствуют требования к производству монтажных работ, порядку испытаний и приемке технических устройств и трубопроводов; не устанавливаются их ресурс и срок службы; ■ решения по вентиляции зачастую не проработаны – места забора воздуха, как для вентиляции, так и на технологические нужды, выбраны без учета требований правил и т.д. Опыт проведения экспертизы показывает, что качество выполнения проектной документации с точки зрения требований действующих строительных норм и правил, государственных стандартов, норм и правил промышленной безопасности уменьшается. Необходима разработка конкретных требований промышленной безопасности к проектированию опасных металлургических и коксохимических производственных объектов. Таким образом, полнота проведения экспертизы документации на техническое перевооружение металлургических объектов и ее результаты являются эффективным средством промышленной безопасности металлургических производств. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. 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» (утверждены приказом Ростехнадзора от 30 декабря 2013 года № 656). 3. Мартынюк В.Ф., Матрохин В.Ф., Сысоев А.А. Анализ аварий и несчастных случаев в металлургии. ООО «Анализ опасностей». 2008 г.

Безаварийная работа подъемных сооружений как результат эффективного сотрудничества экспертной организации и специалистов Заказчика УДК: 621.874.7/62-05 Александр БАРКИН, эксперт в области промышленной безопасности отдела ГПМ НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Александр АФАНАСЬЕВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных механизмов, старший эксперт в области промышленной безопасности НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Петр СУЩЕВ, руководитель организации НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Светлана ВЛАСОВА, заместитель директора по производству, эксперт в области промышленной безопасности НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

Подъемные сооружения, в зависимости от назначения, конструктивного исполнения, характера и условий работы, рассчитаны на определенный срок службы, в течение которого они должны быть надежны и безопасны в эксплуатации. Для сохранения их работоспособности и продления безопасной эксплуатации привлекаются экспертные организации. Для достижения эффективной работы подъемных механизмов и сооружений необходимы скоординированные действия всех ответственных служб и экспертов промышленной безопасности. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, экспертная организация, подъемные сооружения, эксплуатация, контроль.

одъемные сооружения (ПС) задействованы почти в каждом технологическом процессе на промышленном предприятии – от подъемно-транспортных операций до разливки жидкого металла. Только при их надежной, бесперебойной работе возможно точное выполнение технологического цикла, повышение производительности труда, увеличение эффективности производства, поэтому их безаварийная и безопасная работа имеет значение для предприятий. Важным фактором, влияющим на работу ПС, эксплуатируемых на опасном производственном объекте (ОПО), в том чис-

ле после истечения нормативного срока службы, являются качество изготовления и монтажа, режим эксплуатации и контроль за техническим состоянием. Реальное техническое состояние ПС с истекшим нормативным сроком службы определяется путем проведения комплекса организационно-технических мероприятий, направленных на установление фактического риска и экономической целесообразности дальнейшей его эксплуатации. При этом необходимо наличие квалифицированных специалистов, ответственных за промышленную безопасность кранов, производственного контроля за безопасностью эксплуата-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ции ПС, обеспечения надлежащего освидетельствования, осмотров, обслуживания и своевременных ремонтов. Обязательным условием обеспечения безопасной эксплуатации подъемных устройств является проведение экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ) и технического диагностирования. Экспертная организация НП «СПЧС» (Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций») имеет многолетний опыт в проведении экспертизы промышленной безопасности подъемных сооружений на промышленных предприятиях. Большинство кранов обследуются НП «СПЧС» с начала 2000-х годов и проходят экспертизу уже не первый раз. В качестве примера можно рассмотреть результаты обследований мостовых специальных кранов, используемых в цехе одного из предприятий. В данном цехе в 2014 году сложилась ситуация, связанная с частой сменой специалистов, ответственных за исправное состояние подъемных сооружений, временным недокомплектом штата и дефицитом запасных частей и ремкомплектов. В этот период под экспертизу промышленной безопасности попали 18 кранов, большая часть из которых была 1965–1971 годов выпуска. При выполнении обследования этих кранов, в процессе проведения ЭПБ, был выявлен ряд отступлений от действующих правил промышленной безопасности и нормативных документов. По частоте выявления дефекты можно классифицировать следующим образом: 1. Дефекты и нарушения в части электрооборудования – отсутствие проводников заземления электрооборудования, несинхронность включения электродвигателей механизмов передвижения моста крана, закорочены реле максимального тока, отсутствие дугогасительных камер в шкафах управления, прокладка кабелей управления механизмами в обход кабель-каналов, использование подручных материалов вместо плавких предохранителей, отсутствие катушек тормоза механизмов передвижения, свободный доступ к токоведущим частям крана. Подобные нарушения выявлены на тринадцати кранах из общего числа. 2. Дефекты по приборам и устройствам безопасности – неработоспособное состояние концевых выключателей либо полное их отсутствие, повреждение упругих вставок на буферных устройствах. Данные дефекты диагностированы на девяти кранах из восемнадцати. 3. Дефекты механической части – износ реборд ходовых колес свыше предельно допустимого значения, отсут-

ствие регулировки тормоза и ослабление затяжки отдельных болтовых соединений. Восемь кранов из восемнадцати имели подобные дефекты. 4. Дефекты металлоконструкций кранов – повреждения конструкций балансирных тележек (выработка в проушинах крепления оси балансира), грузовых тележек, поворотной платформы, шахты и главных балок мостового крана. На трех из восемнадцати подъемных сооружениях были выявлены данные дефекты. По результатам проведения ЭПБ работа тринадцати кранов из-за дефектов и несоответствий нормам и правилам была приостановлена специалистами по надзору, остальные подъемные сооружения в этот период работали «на пределе». Экспертами НП «СПЧС» составлены и выданы Заказчику ведомости дефектов, было проведено согласование мероприятий по устранению дефектов. Также эксперты НП «СПЧС» направили письма начальнику управления охраны труда и промышленной безопасности, начальнику управления технического надзора и начальнику цеха с описанием проблемы и предложением восстановить работоспособное состояние подъемных сооружений в оговоренные законодательством сроки. На основании полученных результатов проекта экспертизы Заказчиком в двухнедельный срок был составлен график выполнения ремонтов. Однако, в связи со сложившейся ситуацией, а именно сменой специалистов, ответственных за исправное состояние, увеличились сроки работ по восстановлению работоспособного состояния кранов. Для сокращения сроков выполнения мероприятий экспертам и специалистам по надзору приходилось по нескольку раз присутствовать на каждом объекте экспертизы с целью выявления полноты и качества ремонта. ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

В результате совместной работы экспертов и специалистов предприятия четырнадцать подъемных сооружений получили положительные заключения экспертизы промышленной безопасности в установленный законодательством срок (три месяца). Остальные четыре крана Заказчику не удалось привести в работоспособное состояние в отведенный законом срок, и по ним были выданы отрицательные заключения экспертизы. Подобные ситуации возникают в результате нарушений в системе обслуживания подъемных сооружений, отсутствия или несвоевременности проведения ремонтных работ на предприятиях, эксплуатирующих подъемные сооружения. Очевидно, что проведение экспертизы промышленной безопасности и надзор за эксплуатацией этих механизмов являются эффективным средством обеспечения безопасности людей, эффективной эксплуатации оборудования и непрерывности технологических процессов. 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 опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения». 3. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения». 4. РД 10-112-6-03 «Методические указания по обследованию специальных металлургических кранов». 5. Петухов П.З., Ксюнин Г.П., Серлин Л.Г. Специальные краны: Учебное пособие для машиностроительных вузов по специальности «Подъемно-транспортные машины и оборудование» – М.: Машиностроение, 1985, 248 с.

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Подход к оценке технического состояния и остаточного срока службы металлургических агрегатов для производства расплавов УДК: 62-93 Сергей ВЛАСОВ, эксперт НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Вячеслав ХАЛАИМ, эксперт НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Анатолий ВОЛКОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности технических устройств, эксперт НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Сергей ГОЛУШКО, ведущий эксперт НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Светлана ВЛАСОВА, заместитель директора по производству, эксперт НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

Оценка сроков безопасной эксплуатации плавильного оборудования. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, плавильные агрегаты, неразрушающий контроль, диагностика незаменяемых элементов.

настоящее время одной из актуальных проблем промышленной безопасности на металлургических предприятиях является обеспечение безопасной эксплуатации технических устройств, отработавших нормативный срок службы. Количество таких технических устройств превышает 50% от их общей численности. Обеспечение безопасности эксплуатации технических устройств, отработавших нормативный срок службы, регламентируется статьей 7 Федерального закона о промышленной безопасности опасных производственных объектов. Возможность, условия и сроки дальнейшей эксплуатации технических устройств, отработавших нормативный срок или превысивших количество циклов нагружения, установленных производителем, определяются на основании экспертизы промышленной безопасности [1] . Проведение подобных работ производится в два этапа – оценка техническо-

■ огнеупорной футеровки с учетом основных факторов, влияющих на ее износ; ■ системы охлаждения с учетом конструктивных и эксплуатационных требований, влияния ее на сохранность огнеупорной футеровки и кожуха; ■ системы обеспечения автоматического контроля, регулирования и управления техническим процессом. Результаты технического диагностирования используются в качестве основных критериев при оценке соответствия объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности. Определение остаточного срока службы (продление ресурса) производят в том случае, когда техническое устройство по результатам технического диагностирования имеет удовлетворительное техническое состояние и признано работоспособным.

го состояния и оценка срока безопасной эксплуатации. Экспертная организация НП «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» более десяти лет проводит работы по экспертизе промышленной безопасности плавильных агрегатов по выплавке черных и цветных металлов и сплавов на их основе. К этой группе относятся: вагранки для плавки чугуна, дуговые электропечи, индукционные тигельные печи, отражательные и шахтные плавильные печи. Диагностика и оценка технического состояния этой группы технических устройств имеет достаточную информационнометодическую базу. Основными элементами по оценке технического состояния данной группы металлургического оборудования являются обследование: ■ кожуха плавильного агрегата с определением изменения механических свойств и основных причин его повреждения;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

После завершения технического диагностирования и принятия решения о работоспособности приступают к расчету оставшегося срока службы (срока безопасной эксплуатации) технических устройств, отработавших нормативный срок, указанный в технической документации на устройство. В конструкциях плавильного оборудования существуют заменяемые элементы и узлы. Состояние заменяемых элементов оказывает влияние на текущее техническое состояние, оценивается в процессе технического диагностирования. Периодичность замены этих элементов обеспечивает работоспособность технического устройства. К таким элементам относятся футеровка, системы нагрева и элементы охлаждения печей, приборы КИПиА и т.п. При оценке сроков безопасной эксплуатации плавильного оборудования параметры заменяемых элементов не могут оказывать влияние на определение остаточного срока безопасной эксплуатации. Для оценки сроков безопасной эксплуатации следует принимать за определяющий критерий состояние незаменяемых элементов. В конструкциях плавильного оборудования незаменяемыми являются кожухи, опорные металлоконструкции. Диагностике незаменяемых элементов (кожухов) необходимо уделить особое внимание. Необходимо выявить параметры, влияющие на переход элемента в предельное состояние, и определить время или количество циклов нагружения до перехода в предельное состояние.

Существует несколько критериев предельного состояния незаменяемых элементов плавильных агрегатов: ■ деформационные дефекты; ■ трещиноподобные дефекты; ■ локальная деградация механических свойств незаменяемых элементов; ■ изменение механических свойств под длительным воздействием относительно невысокой температуры. Два последних критерия перехода в предельное состояние незаменяемых элементов являются наиболее распространенными для плавильных агрегатов емкостью до 10 т расплава. Для защиты кожухов и элементов конструкции в плавильных агрегатах используется футеровка огнеупорными материалами. Однако в процессе эксплуатации происходит износ и частичное разрушение футеровки, что приводит к перегреву защищаемых элементов. Под действием температуры в структуре металла кожуха возможно протекание таких процессов, как термодеформационное старение, начальные стадии рекристаллизации. Эти структурные изменения приводят к упрочнению (охрупчиванию) низколегированных малоуглеродистых сталей. Охрупчивание сопровождается увеличением предела текучести (твердости), снижением ударной вязкости, повышением температуры вязкохрупкого перехода. Инциденты, связанные с протечкой жидкого металла и попаданием его на кожух, ведут к локальной деградации свойств металла. В этой зоне происходит изменение структуры металла и, следовательно, изменение механических свойств.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Учет этих механизмов повреждения или деградации позволяет прогнозировать ресурс по фактическому состоянию металла [2], [3]. В качестве критерия предельного состояния можно выбрать следующее соотношение: σ0,2/σв  0,8, где σ0,2 – предел текучести стали; σв – предел прочности (временное сопротивление разрыву). Характеристики прочности металла кожуха печи определяют по результатам измерения твердости, химического и металлографического анализов. Измерение твердости производится при помощи твердомера, и полученные результаты измерений переводятся в значения σ0,2 (предел текучести, МПа) и σв (предел прочности, МПа). Повышенные значения твердости свидетельствуют о склонности металла к деградации (охрупчиванию). Значения предела прочности и предела текучести сравнивают с допустимыми значениями по ГОСТ 19281-89 для стали О9Г2С, ГОСТ 380-2005 для стали Ст3сп. Для случая низколегированной стали типа 09Г2С нормативный срок эксплуатации tн=20 лет, σ0,2/σв для указанного класса сталей колеблется от 0,6 до 0,67 (стандартизированные данные) в начале эксплуатации. За допустимый предел принято отношение [σ0,2/σв] = 0,8, что соответствует максимально допустимому значению согласно РД 03-421-03 [4]. Линейная зависимость строится из предположения, что за 20 лет эксплуатации отношение [σ0,2/σв] достигнет принятого максимума, то есть объект отработает нормативный срок эксплуатации. Используя полученные данные, соответствующие реальному состоянию объекта, строится линейная зависимость для данного элемента и определяется реальное время наступления предельного состояния tр. Остаточный ресурс будет равен разности tр– tн. Литература 1. Федеральный закон №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственых объектов». 2. Горицкий В.М. Диагностика металлов. ЗАО «Металлургиздат», 2004. – 408 с. 3. Горицкий В.М. Тепловая хрупкость сталей. ЗАО «Металлургиздат», 2007 – 384. 4. РД 03-421-01. «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов».

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Неопределенности правового регулирования в области промышленной безопасности

Олег КОЛЧИН, менеджер по качеству, эксперт ООО «ЛНК ИП НОВИЦКОЙ» Виталий ОРЕШЕВ, специалист НК и РИ испытательной лаборатории ООО «ЛНК ИП НОВИЦКОЙ» Сергей ЖИЛИНСКИЙ, специалист НК и РИ испытательной лаборатории ООО «ЛНК ИП НОВИЦКОЙ»

Об отсутствии единообразия в нормативно-правовых актах, регулирующих правовые отношения в области промышленной безопасности. Ключевые слова: правовое регулирование, экспертиза промышленной безопасности.

равовой основой обеспечения промышленной безопасности в Российской Федерации является Федеральный закон РФ № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», который регулирует отношения, связанные с обеспечением промышленной безопасности опасных производственных объектов при их проектировании, строительстве, приемке в эксплуатацию, эксплуатации, выводе из эксплуатации и иные отношения в области промышленной безопасности. Закон направлен на предупреждение аварий на производственных объектах, которые по определенным в нем критериям относятся к категории опасных. В законе установлены основные процедуры, используемые для регулирования промышленной безопасности – лицензирование, декларирование безопасности. Указом Президента РФ № 780 от 23 июня 2010 года «Вопросы Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору» для осуществления государственной политики в области промышленной безопасности федеральным органом исполнительной власти определена Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору, на которую возложены «функции по выработке и реализации государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере технологического и атомного надзора», а также специальные разрешительные, надзорные и контрольные функции в области промышленной безопасности. Указом установ-

100

лено, что руководство деятельностью Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору осуществляет Правительство Российской Федерации. Итак, в общем виде правовое регулирование представляет собой процесс воздействия государства на общественные отношения с помощью юридических норм. Этот процесс основывается на предмете и методе правового регулирования. Если предметом правового регулирования является сфера общественных отношений в области промышленной безо пасности, то под методом правового регулирования понимается способ воздействия юридических норм на общественные отношения, по сути, являющийся способом властного воздействия, то есть одной из сторон всегда выступает государственный орган или его должностное лицо. Пункт 1 статьи 4 Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ определяет особенности правового регулирования в области промышленной безо пасности как правовое регулирование, осуществляемое федеральными правовыми актами. Правовое регулирование в области промышленной безопасности осуществляется федеральными нормативными правовыми и иными актами: ■ Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»; ■ другими федеральными законами;

■ принимаемыми в соответствии с федеральными законами нормативными правовыми актами Президента РФ; ■ принимаемыми в соответствии с федеральными законами нормативными правовыми актами Правительства РФ; ■ Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности. Пункт 3 статьи 4 Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ регламентирует, что «Федеральные нормы и правила в области промышленной безо пасности» устанавливают обязательные требования к: ■ деятельности в области промышленной безопасности, в том числе работникам опасных производственных объектов, экспертам в области промышленной безопасности; ■ безопасности технологических процессов на опасных производственных объектах, в том числе порядку действий в случае аварии или инцидента на опасном производственном объекте; ■ обоснованию безопасности опасного производственного объекта. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности разрабатываются и утверждаются в порядке, установленном Правительством Российской Федерации. Согласно приказу Ростехнадзора от 24 декабря 2009 года № 1053 «О порядке подготовки нормативных правовых актов Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору и их государственной регистрации» п.9 регламентирует правотворческому органу Ростехнадзора издавать нормативные правовые акты в виде приказов, правил, инструкций и положений. В свою очередь п.12 приказа Ростехнадзора от 24 декабря 2009 года № 1053 четко указывает на этапы разработки нормативных правовых актов Ростехнадзора: а) проведение мероприятий по подготовке нормативного правового акта; б) подготовка проекта нормативного правового акта; в) согласование проекта нормативного правового акта;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

г) подписание (утверждение) нормативного правового акта и его регистрация; д) направление нормативного правового акта на государственную регистрацию в Министерство юстиции Российской Федерации (далее – Минюст России); е) сопровождение прохождения государственной регистрации нормативного правового акта в Минюсте России; ж) опубликование нормативных правовых актов и вступление их в силу. Нормативные правовые акты Ростехнадзора, прошедшие государственную регистрацию, подлежат официальному опубликованию в газете «Российская газета», Бюллетене нормативных правовых актов федеральных органов исполнительной власти. Вступают в силу по истечении 10 дней с момента их официального опубликования, если иной срок не обозначен в тексте этого нормативного правового акта. Акты Ростехнадзора, признанные Минюстом России не нуждающимися в государственной регистрации, подлежат опубликованию в ежемесячном массовом научно-производственном журнале широкого профиля «Безопасность труда в промышленности» и одновременно размещаются на официальном интернет-сайте Ростехнадзора. Опубликование в указанном журнале является официальной публикацией. Несмотря на то, что приказом Ростехнадзора установлено, что нормативные правовые акты должны быть изданы федеральными органами исполнительной власти в виде постановлений, приказов, распоряжений, правил, инструкций и положений, пройти в установленном порядке государственную регистрацию и процедуру опубликования, как того требует п.2 «Правил подготовки нормативных правовых актов федеральных органов исполнительной власти и их государственной регистрации», утвержденных Постановлением Правительства РФ от 13 августа 1997 года № 1009, в то же время существует некоторая неопределенность в наименовании актов и их правовом статусе. Среди нормативных правовых и иных актов в области промышленной безопасности встречаются Правила безопасности (ПБ), Правила технической эксплуатации, Ведомственные руководящие документы (ВРД), Руководящие документы (РД), Временной порядок, Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности, Руководство по безопасности и т.д. Некоторые из них носят рекомендательный характер, не проходили государственной регистрации в Минюсте России. Например, приказом Ростехнадзора от

26 декабря 2012 года № 777 было утверждено Руководство по безопасности для нефтебаз и складов нефтепродуктов, которое носит рекомендательный характер и не является нормативным правовым актом. То же самое касается и приказа Ростехнадзора от 26 декабря 2012 года № 780, которым было утверждено Руководство по безопасности вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов. Требования Постановления Правительства РФ от 26 декабря 2014 года № 1521 отсылают участников правового регулирования в области промышленной безопасности систем газораспределения к СП 62.13330.2012 п. 10.4.1, согласно которому регулирование правовых норм в части назначения объема неразрушающего контроля сварных соединений газопроводов из обязательных требований промышленной безопасности переведены в разряд рекомендательных. Главным отличием нормативного правового акта от иных актов, в том числе нормативно-технических, является то, что нормативный правовой акт содержит в себе правовые нормы, то есть правила поведения, направленные на создание, изменение и прекращение соответствующих правоотношений. Именно правовая норма, а соответственно и нормативный правовой акт, может содержать в себе права, обязанности, запреты и ограничения. Исходя из того, что Федеральный закон № 116-ФЗ не раскрывает формулировку «федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности», можно предположить, что все вышеперечисленные нормативные правовые и нормативные технические акты: Правила безопасности (ПБ), Правила технической эксплуатации, Ведомственные руководящие документы (ВРД), Руководящие документы (РД), Временной порядок, Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасно-

сти, Руководство по безопасности – относятся к категории федеральных норм и правил в области промышленной безо пасности. Действующее законодательство в области промышленной безопасности РФ изобилует огромным количеством нормативных правовых и иных актов, разных по своему статусу, содержанию, наименованию и виду. Таким образом, при разработке проектов строительства машин и оборудования, зданий и сооружений, обосновании безопасности технических устройств, при реализации иных регулируемых законодательством в области промышленной безопасности действий разноуровневость и многочисленные отсылки правового нормативного акта к нормативнотехническим документам, а также разностатусность нормативных правовых и иных актов в области промышленной безопасности ведут к размыванию четкого восприятия правовых норм и технических требований участниками правового регулирования, конфликту интересов между ними и, как следствие, к непреднамеренному, а порой и преднамеренному, нарушению общих принципов механической безопасности технических устройств, зданий и сооружений. Такая же картина складывается и в вопросах, связанных с деятельностью экспертных организаций при проведении экспертизы промышленной безопасности и диагностики технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, в случаях, установленных статьей 7 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», и в деятельности испытательных лабораторий при оказании услуг изготовителю – заказчику, при верификации и валидации продукции методами неразрушающего контроля и разрушающих испытаний, в ходе строительства опасных производственных объектов.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

101

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Изменения, которые давно назрели в области промышленной безопасности

Виталий ОРЕШЕВ, специалист НК и РИ испытательной лаборатории ООО «ЛНК ИП НОВИЦКОЙ» Сергей ЖИЛИНСКИЙ, специалист НК и РИ испытательной лаборатории ООО «ЛНК ИП НОВИЦКОЙ» Олег КОЛЧИН, менеджер по качеству, эксперт ООО «ЛНК ИП НОВИЦКОЙ»

Комментарии к проекту документа «Изменения, которые вносятся в Положение о лицензировании деятельности по проведению экспертизы промышленной безопасности, утвержденное постановлением Правительства РФ от 4 июля 2012 года № 682». Ключевые слова: лицензирование, экспертиза промышленной безопасности, независимость, объективность.

та аналитическая заметка является выражением частного мнения специалистов региональной экспертной организации, анализом, по сути локальным отображением актуальной ситуации в части оценки надлежащей практики исполнения требований, установленных статьей 13 п. 3 Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» по соблюдению общих принципов независимости и объективности при проведении экспертизы промышленной безопасности, и анализом лицензионных требований, предусмотренных подпунктами «в» и «г» пункта 3 «Положения о лицензировании деятельности по проведению экспертизы промышленной безопасности», утвержденного Постановлением Правительства РФ от 4 июля 2012 года № 682. Можно декларировать эти важнейшие принципы на бумаге, но, к сожалению, они не будут работать. Важнее разработать базовую модель процесса оценки соответствия технических устройств, зданий и сооружений на основе стандартов серии ИСО/МЭК 15504, учитывающих все уровни и этапы организационного и технологического взаимодействия при проведении экспертизы промышленной безопасности, создать условия и задать вектор развития отдельных организаций и экспертного сообщества в целом. При разработке стратегии экономического развития и государственного управления в области промышленной безопасности необходимо стимулировать разви-

102

тие специализированных экспертных организаций и испытательных лабораторий «третьей стороны», способных продемонстрировать беспристрастность и независимость своих сотрудников от коммерческого, финансового и другого давления, что могло бы положительно повлиять на независимость и объективность экспертной и технической оценки при проведении экспертизы промышленной безопасности, направить усилия на создание единой информационной сети в системе оценки соответствия на объектах, подконтрольных Ростехнадзору. Сейчас в национальной системе аккредитации и в рамках действия Федерального закона об аккредитации от № 412-ФЗ позиция Федеральной службы по аккредитации, многократно озвученная в выступлениях ее руководителей, однозначна: не может лаборатория быть аккредитована, если у нее нет независимости. Испытательные лаборатории не должны заниматься никакой деятельностью, которая может поставить под угрозу независимость ее оценки и ее честность в отношении испытательной деятельности, которой она занимается. В реформируемом законодательстве в области промышленной безопасности наблюдаются другие тенденции. На фоне ослабления обязательных нормативных требований к объему контроля и испытаний продукции в целом некоторые статьи федерального законодательства носят декларативный характер и буквально противоречат друг другу. Например, в упомянутой статье 13 п.3 действу-

ющей редакции Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ декларируется: «Экспертиза промышленной безопасности проводится в порядке, установленном федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, на основании принципов независимости, объективности, всесторонности и полноты исследований, проводимых с использованием современных достижений науки и техники». И далее в ФНП от 14 ноября 2013 года № 538 «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» в п.10 уточняется: «Эксперту запрещается участвовать в проведении экспертизы в отношении опасных производственных объектов, принадлежащих на праве собственности или ином законном основании организации, в трудовых отношениях с которой он состоит». И еще п.16: «Организации, имеющей лицензию на проведение экспертизы промышленной безопасности, запрещается проводить данную экспертизу в отношении опасных производственных объектов, принадлежащих на праве собственности или ином законном основании ей или лицам, входящим с ней в одну группу лиц в соответствии с антимонопольным законодательством Российской Федерации, а также в отношении иных объектов экспертизы, связанных с такими опасными производственными объектами. Заключение экспертизы, составленное с нарушением данного требования, не может быть использовано для целей, установленных законодательством Российской Федерации». В п. 22: «В случаях, когда заказчик имеет в своем штате специалистов по техническому диагностированию, обследованию зданий и сооружений, неразрушающему контролю, разрушающему контролю, уровень квалификации которых позволяет выполнять отдельные виды работ, допускается привлекать данных специалистов заказчика к выполнению этих работ и учитывать результаты работ, выполненных указанными специалистами при оформлении заключения экспертизы. При этом в заключении экспертизы должны указываться виды ра-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

бот, выполняемые специалистами заказчика. Ответственность за качество и результаты работы привлекаемых организаций и лиц несет руководитель организации, проводящей экспертизу». Остается, как говорится, «за скобками», как при этом обеспечить независимость и объективность. Очевидно, на практике эти постулаты работать не будут или будут, но не всегда. Естественно, собственник (заказчик или иное лицо, его представляющее) заинтересован навязать своих технических специалистов хотя бы даже из соображений экономической целесообразности. Если экспертная организация против, так можно же привлечь и другую. Также сомнительна независимость руководителя испытательной лаборатории от производства, все равно в определенной ситуации «конфликта интересов» не избежать, а испытательная лаборатория неизбежно будет выразителем интересов производства. Никто не оспаривает важности внутреннего контроля, который необходим для того, чтобы вести мониторинг технологического процесса. На выходе же необходим выборочный независимый контроль.

Итак, для обеспечения независимости и объективности экспертизы промышленной безопасности и работы испытательных лабораторий необходимо идти тем же путем, что и все развитые экономики в мире, использовать уже существующие и отработанные методики менеджмента качества. Применительно к экспертным организациям и испытательным лабораториям это: ■ развитие специализированных организаций, организаций третьей стороны, имеющих в своей структуре экспертов в области промышленной безопасности, в том числе штатных, и аккредитованную испытательную лабораторию неразрушающего контроля; ■ общий менеджмент качества организационных и производственных процессов внутри организации; ■ формирование положительного имиджа организации, культуры производства, накопления информационной базы данных, опыта и сохранения истории предприятия; ■ формирование принципа прозрачности организации для всех заинтересованных сторон;

Подготовка объектов котлонадзора к проведению экспертизы ПБ

Предложение о внесении дополнений в нормативные документы о подготовке объектов котлонадзора к проведению экспертизы ПБ. Ключевые слова: объект котлонадзора, подготовка, экспертиза ПБ.

соответствии с документами, утвержденными Министерством энергетики РФ и согласованными с Госгортехнадзором России: 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», раздел 2 п. 2.1 и раз-

дел 3; СО 153-34.17.439-2003 «Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением», раздел 2 п.2.1 и раздел 3; РД 153-34.0-17.464-00 «Методические указания по контролю металла и продлению срока службы трубопроводов II, III и IV категорий» раздел 2 п. 2.1, – организация работ по техническому диагностированию объектов котлонадзора возлагается на ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ привлечение экспертов в области промышленной безопасности и испытательных лабораторий из числа независимых контрагентов для обеспечения всесторонности и полноты исследований в рамках, например, саморегулируемого некоммерческого партнерства. Развитие законодательства в области промышленной безопасности в отношении лицензионных требований к юридическим лицам и индивидуальным предпринимателям не должно носить запретительный характер, но, тем не менее, оно должно являться преградой для проникновения мошеннических организаций. Считаем проект постановления «Изменения, которые вносятся в Положение о лицензировании деятельности по проведению экспертизы промышленной безо пасности, утвержденное постановлением Правительства РФ от 4 июля 2012 года № 682» своевременным и целесообразным, в том числе и в плане приведения к единому образцу разрешительных документов об аттестации/аккредитации испытательных лабораторий и специалистов по неразрушающему контролю и механическим испытаниям.

предприятие-владельца котла, сосуда или трубопровода. Перед проведением экспертизы составляются графики, согласованные с обеих сторон, где расписываются конкретные работы и сроки их выполнения. После проведения подготовительных мероприятий владелец объекта обязан письменно уведомить экспертную организацию о готовности к экспертизе. В реальности, по прибытии на объект, выясняется, что подготовка не проведена или выполнена не в полном объеме. Приходится или ждать окончания подготовительных работ, или активно в них участвовать, что приводит к потерям времени работников экспертной организации и дополнительным материальным и трудовым затратам. Поскольку работники эксплуатирующих организаций практически не знакомы со специальными документами по экспертизе промышленной безопасности объектов котлонадзора, предлагается включить требования по подготовке объектов в Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности, раздел VI «Техническое освидетельствование, экспертиза промышленной безопасности, техническое диагностирование оборудования под давлением».

103

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Коллизии правовых норм о промышленной безопасности УДК: 342.98 Виктор ГОРЮНОВ, директор ООО «ТЕХДИЭКС» (г. Ангарск) Алексей БЕГУНОВ, главный инженер ООО «ТЕХДИЭКС» (г. Ангарск) Сергей МУРЗИН, инженер 1 категории ООО «ТЕХДИЭКС» (г. Ангарск) Александр ШЛЯХТИН, ведущий инженер ООО «ТЕХДИЭКС» (г. Ангарск) Давид УШАКОВ, ведущий инженер ООО «ТЕХДИЭКС» (г. Ангарск)

Зачастую эксперту в области промышленной безопасности встречаются вопросы, ответы на которые не всегда очевидны. Решая возникшую проблему, эксперт обращается к правовым актам, содержащим предписания о правомерном поведении. Будучи заинтересованным в качестве выполняемой работы, эксперт проявляет осмотрительность и изучает нормы подзаконных актов, которые, по логике вещей, конкретизируют нормы основных актов. Однако вместо готового ответа на свой вопрос он иногда обнаруживает противоречие одних норм с другими, в результате чего возникает еще одна проблема – толкования и реализации нормы помимо той, решение которой он старался найти.

теории права описанное явление именуется юридической коллизией, то есть расхождением между отдельными нормативными правовыми актами, регулирующими одни и те же или смежные общественные отношения. В юридической практике в области промышленной безопасности можно выделить несколько видов правовых коллизий: между законами и подзаконными актами, между актами одного и того же органа, изданными в разное время, между актами, принятыми разными органами. Изучение правовых коллизий способствовало появлению правовых способов их разрешения. К таким относятся: замещение противоречивого нормативного акта новым, внесение изменений в действующие акты, систематизация законов. Однако эксперт не обладает законодательной инициативой и не может напрямую повлиять на устранение коллизий, осложняющих его профессиональную жизнь. Тем не менее существуют правила разрешения коллизий, выработанные в ходе правоприменения государственными органами и должностными лицами. Так, при обнаружении коллизий они руководствуются следующими правилами:

104

Правило №1. В случае, если противоречащие друг другу акты изданы разными органами, то применяется акт, обладающий более высокой юридической силой. Правило №2. При противоречии общего акта, устанавливающего общие принципы правового регулирования и специального акта, который конкретизирует эти общие нормы, применяются нормы специального акта – приоритет специальной нормы. Правило №3. Если противоречат друг другу акты одного и того же органа, изданные в разное время по одному и тому же вопросу, то применяется акт, изданный последним – приоритет нормы, принятой позднее. Чтобы данная информация не была лишь теорией, рассмотрим на примерах способы разрешения правовых коллизий в сфере промышленной безопасности, с которыми столкнулись эксперты ООО «ТЕХДИЭКС». Пример 1. Пункт Федеральных норм и правил в области промышленной безо пасности «Правила безопасности автогазозаправочных станций газомоторного топлива» (ФНП №559) гласит: «Лицо, ответственное за исправное состояние и безопасную эксплуатацию оборудования,

работающего под избыточным давлением, может совмещать обязанности ответственного за осуществление производственного контроля». При этом п. 218 б) Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (ФНП №116) устанавливает обязанность для организаций, индивидуальных предпринимателей, осуществляющих эксплуатацию оборудования под давлением, назначать приказом из числа специалистов, прошедших аттестацию в области промышленной безопасности, ответственного за осуществление производственного контроля за безопасной эксплуатацией оборудования под давлением, а также ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию оборудования под давлением. «Ответственный за осуществление контроля за безопасной эксплуатацией оборудования под давлением не может совмещать обязанности ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию оборудования под давлением». Таким образом, возникает противоречие между двумя актами, изданными одним и тем же органом, но в разное время. ФНП №116 содержат правила, соблюдение которых является обязательным для организаций и работников, осуществляющих разработку технологических процессов, техническое перевооружение опасного производственного объекта, а также при размещении, монтаже, ремонте, реконструкции (модернизации), наладке и эксплуатации, техническом освидетельствовании, техническом диагностировании и экспертизе промышленной безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением (п. 3 ФНП №116). При детальном изучении норм, содержащихся в указанном акте, выявляется, что область их применения распространяется и на эксплуатацию газового оборудования, работающего под давлением. Об этом говорят нормы пункта 2 в), уста-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

навливающего, что ФНП №116 направлены на обеспечение промышленной безопасности при использовании оборудования, работающего под избыточным давлением более 0,07 МПа жидкостей при температуре, превышающей температуру их кипения при избыточном давлении 0,07 МПа, которое, по мнению авторов, относится к газовому оборудованию (п. 2 и), л), м), н) ФНП №116). В коллизионный конфликт указанным нормам вступают нормы ФНП № 559, область применения которых, как это следует из п.2 ФНП № 559, выражена более конкретно: эксплуатация стационарных автозаправочных станций, газомоторного топлива, газообразного горючего, используемого в двигателях внутреннего сгорания, снабжающих автотранспорт газомоторным топливом, сжиженным углеводородным газом с избыточным давлением не более 1,6 МПа, используемым в качестве автомобильного топлива, компримированным природным газом с избыточным давлением не более 25 МПа, сжиженным природным газом, а также к многотопливным АЗС. Из пунктов 3, 4 ФНП № 559 усматривается, что, направленные на обеспечение безопасной эксплуатации, в том числе на обеспечение взрывопожаробезопасности автозаправочных станций, ФНП № 559 содержат обязательные требования к автозаправочным станциям, системам безопасности и обсуживающему персоналу, а также к эксплуатации технических устройств, применяемых для сжатия и сжижения природного газа, хранения СУГ, КПГ, СПГ на автозаправочных станциях. Анализ приведенных норм позволяет сделать вывод о том, что нормы ФНП № 116 являются общим правилом использования оборудования, работающего под избыточным давлением более 0,07 Мпа, в то время как ФНП № 559 содержат более конкретные нормы, применяемые на автогазозаправочных станциях, где имеет место эксплуатация технических устройств, применяемых для сжатия и сжижения природного газа, хранения СУГ с избыточным давлением не более 1,6 МПа, КПГ с избыточным давлением не более 25 МПа, СПГ. Выходит, что нормы ФНП № 559 по отношению к ФНП №116 являются специальными для эксплуатации технических устройств (в том числе оборудования под давлением), применяемых на автогазозаправочных станциях, и подлежат применению в соответствии с Правилом № 2. Ввиду чего совмещение обязанностей лица, ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию оборудования, работающего под избы-

точным давлением, и лица, ответственного за осуществление производственного контроля на автогазозаправочных станциях газомоторного топлива, является допустимым в рамках настоящего законодательства. Пример 2. Пункт 12.1 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности» ( ФНП № 584) устанавливает следующее правило: «Продление срока безопасной эксплуатации технических устройств осуществляется в соответствии с приказом Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации от 30.06.2009 № 195 «Об утверждении Порядка продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах». Однако приказом от 8 апреля 2014 года № 173 Минприроды России Приказ № 195 был признан утратившим силу. Коллизия заключается в том, что ФНП № 584 вобрали в себя большое количество заимствований из отмененного приказа № 195 и при столкновении с изданными позднее Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (далее – ФНП № 538) вступают с ними в противоречие. В этом случае, чтобы экспертиза была проведена в рамках действующего законодательства, надлежит применять нормы ФНП № 538, так как они обладают приоритетом нормы, принятой последней, несмотря на то, что ФНП № 584 являются специальными по отношению к ФНП № 538. Таким образом, в рамках настоящей статьи были рассмотрены некоторые коллизионные моменты реализации правовых норм в сфере промышленной безопасности. Дальнейшее изучение проблемы применения норм в области промышТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ленной безопасности, а также выработка путей их решения будут продолжены в следующей публикации, где будет рассмотрено такое правовое явление, как пробел в нормах права о промышленной безопасности, а также предложены пути его устранения. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности автогазозаправочных станций газомоторного топлива» (утв. приказом Ростехнадзора от 11.12.2014 № 559, зарегистрировано в Минюсте РФ 29.01.2015 г., рег. №35780). 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утв. приказом Ростехнадзора от 25.03.2014 № 116, зарегистрировано в Минюсте РФ 19.05. 2014 г., рег. №32326). 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14.11.2013 № 538, зарегистрировано в Минюсте РФ 26.12.2013 г., рег. № 30855). 4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности» (утв. приказом Ростехнадзора от 15.10.2012 № 584, зарегистрированы в Минюсте РФ 29.12. 2012 г., рег. № 26450). 5. Тилле А.А. Время, пространство, закон: М.: Юрид. лит., 1965. С. 361. 6. Венгеров А.Б. Теория государства и права: Уч-к, 3-е изд. — М.: Юриспруденция, 2000. С. 528. 7. Матузов Н.И., Малько А.В. «Теория государства и права» – 3-е изд. – М.: Издательство «Дело» АНХ, 2009. С. 361.

105

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Еще раз об экспертизе промышленной безопасности УДК 657.6.012.16 Сергей БОГДАН, начальник отдела экспертиз АО «Кронштадтский морской завод» (г. Кронштадт)

Статья посвящена рассмотрению содержательной части экспертизы промышленной безопасности и необходимости ее регламентирования в нормативно-правовых документах. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, техническое диагностирование, эксперт, регламентирование, Федеральные нормы и правила.

реди всех элементов системы промышленной безопасности экспертиза (ЭПБ) технических устройств (ТУ) занимает особое место. Процесс проведения ЭПБ имеет два аспекта: организационный, то есть порядок проведения экспертизы, и процедурный, подразумевающий содержание операций и действий, которые проводит эксперт. Организационно порядок проведения ЭПБ регламентирован в приказе Ростехнадзора, но содержательная часть экспертизы в нормативноправовом ракурсе остается не до конца раскрытой. Все специалисты, так или иначе связанные с эксплуатацией технических устройств на опасных производственных объектах, понимают, что такое ЭПБ, и знают порядок ее проведения. Однако, несмотря на наличие алгоритмов проведения ЭПБ ТУ, проблема остается. Федеральный закон ФЗ-116 (1) определяет экспертизу промышленной безо пасности как «определение соответствия объектов экспертизы промышленной безопасности, указанных в пункте 1 статьи 13 настоящего Федерального закона, предъявляемым к ним требованиям промышленной безопасности». Это определение очень прозрачное, хотя его можно понять двояко. По результатам анализа нормативно-технических документов в области экспертизы промышленной безопасности технических устройств можно прийти к выводу, что главная цель ЭПБ ТУ – определение ресурса или срока службы на различных этапах его эксплуатации (в начале, по окончании ресурса или срока службы, в случае значительных изменений в конструкции или после аварий

106

и проводимых ремонтов). Экспертиза промышленной безопасности оборудования, работающего под давлением (ОРД), включает такие процедуры, как анализ эксплуатационной документации, проведение неразрушающего и, при необходимости, разрушающего контроля, прогноз ресурса, расчеты на прочность и т.д. Все эти процедуры описаны в нормативных документах, например (5), (6) и (7). При этом перечисленные документы регламентируют техническое диагностирование ОРД. Из этого следует, что техническое диагностирование является синонимом ЭПБ. На практике встречаются заключения ЭПБ с заголовком «Экспертиза промышленной безопасности по результатам технического диагностирования», и здесь нет логического противоречия. Однако в Федеральных нормах и правилах, касающихся ОРД (2), установлено, что техническое диагностирование является частью ЭПБ или проводится в рамках ЭПБ. Федеральные нормы и правила (2) определяют техническое диагностирование как «комплекс операций с применением методов неразрушающего и разрушающего контроля, выполняемых в процессе эксплуатации в пределах срока службы, в случаях, установленных руководством по эксплуатации, и при проведении технического освидетельствования для уточнения характера и размеров выявленных дефектов, а также по истечении расчетного срока службы оборудования под давлением или после исчерпания расчетного ресурса безопасной работы в рамках экспертизы промышленной безопасности в целях определения возможности, параметров и условий

дальнейшей эксплуатации этого оборудования». Из этого определения следует, что Федеральные нормы и правила подчиняют процедуру технического диагностирования ЭПБ. В п.415 Федеральных норм и правил (2) перечислены мероприятия, проводимые при техническом диагностировании ОРД. В частности: подпункт д) «обобщающий анализ результатов контроля, исследования металла и расчетов на прочность с установлением назначенного ресурса или срока службы». В п.417 «По результатам технического диагностирования и определения остаточного ресурса (срока службы) оборудования, выполненных в рамках экспертизы промышленной безопасности….». Таким образом, ЭПБ по сути приравнивают к техническому диагностированию. Эксперты в области подъемных сооружений (ПС) редко используют термин «Техническое диагностирование», предпочитая «Экспертное обследование» или «Полное техническое освидетельствование». Федеральные нормы и правила (3) вообще никак не определяют ЭПБ. Таким образом, возникает необхо-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

димость четко дать определение ЭПБ и регламентировать ее процедуры, хотя могут возникнуть сомнения в целесообразности такого регламентирования, при условии, что существует устоявшаяся практика проведения ЭПБ, легитимный набор технических средств, методов и методик. Однако эта практика сложилась в то время, когда заключения ЭПБ согласовывались и утверждались в территориальных органах Рос технадзора, и ответственность за качество проведенной экспертизы делилась между экспертной организацией и надзорными органами. С 2014 года действует уведомительный порядок регистрации заключений ЭПБ. Необходимость регламентирования процедур проведения ЭПБ ТУ обусловлена двумя обстоятельствами: правовыми и техническими. Правовые обстоятельства могут возникнуть в случае разногласий между заказчиком и экспертной организацией по качеству выполненной экспертизы. В этом случае арбитражная организация сможет опираться на нормативноправовой документ и судить о правильности проведения процедурной части экспертизы. Другое обстоятельство связано с применяемыми при ЭПБ техническими средствами и методами проведения операций неразрушающего контроля, методиками анализа результатов и оценки технического состояния и ресурса. Иногда процедуры проведения ЭПБ бывают технически не обоснованными или чересчур усложненными.

Однако подобное регламентирование должно иметь рекомендательный характер. Номенклатура технических устройств чрезвычайно широка, и поэтому невозможно создать единственный оптимальный алгоритм проведения ЭПБ. Кроме того, постоянно совершенствуется и развивается техническая база. Например, в действующих нормативных документах до сих пор можно встретить рекомендации по применению морально устаревшего или снятого с производства оборудования. Кроме того, квалификация эксперта предполагает его компетентность и высокий уровень подготовки, а следовательно, свободу в выборе средств и методов проведения ЭПБ ТУ. Вопрос определения понятия ЭПБ имеет глубокий практический смысл и, как следствие, влечет за собой регламентирование содержательной части проведения экспертизы. 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.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

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. 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. 5. 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. 6. РД 14-001-99 «Методические указания по техническому диагностированию и продлению срока службы стальных баллонов, работающих под давлением». Согласованы: письмом Федерального горного и промышленного надзора России (Госгортехнадзора России) от 24 декабря 1998 года № 12-06/1211; письмом Технического комитета по стандартизации ТК-357 «Трубы и стальные баллоны» от 17 декабря 1998 года № 15/ТК. 7. 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.

107

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Ценообразование ЭПБ зданий, сооружений и технических устройств, применяемых на ОПО Владимир ВЫДРИН, эксперт по промышленной безопасности, директор ООО «ВВЗ» (г. Тула) Ольга ЗУБКО, эксперт по промышленной безопасности, производственно-коммерческий директор ООО «ВВЗ» (г. Тула)

В статье рассматриваются вопросы определения цены экспертизы промышленной безопасности.

ынок экспертизы промышленной безопасности начал формирование еще в 90-х годах ХХ века, однако до сих пор не существует единого подхода при определении цены ЭПБ, так как существует большое количество справочников, сборников, методик, определяющих стоимость работ по экспертизе. Только в случае проведения экспертизы организациями, находящимися в ведении Ростехнадзора, стоимость проведения экспертизы определяется в соответствии с «Методикой определения размера платы за оказание услуги по экспертизе промышленной безопасности». (3) Отсутствие единообразия в подходе формирования цены приводит к тому, что эксплуатирующие и экспертные организации могут использовать при составлении смет на ЭПБ различные документы с получением трудно сопоставимых результатов с разным перечнем выполняемых работ. Иногда цена диктуется предложением экспертных организаций с учетом бюджета эксплуатирующей, а сметы вообще не составляются. Тендеры, аукционы и прочие формы закупок работ по выполнению ЭПБ характеризуются тем, что для организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты, при отборе главным критерием является наименьшая цена, что можно увидеть на примере закупок ПАО «Квадра», приведенных в таблицах № 1 и 2. Так, разница между максимальной и минимальной ценой достигает двух раз. Аналогичная ситуация характеризует весь рынок ЭПБ, что приводит к снижению качества проведения экспертизы. В своем интервью Интерфаксу от 9 декабря 2014 года глава Ростехнадзора А. Алёшин отмечает, что снижение лицензионных требований привело к «появлению на рынке экспертизы большого количества непрофессиональных, не-

108

компетентных, а иногда и мошеннических компаний, которые не имеют ни диагностического оборудования, ни соответствующих специалистов, но берутся проводить экспертизу самой высокой степени сложности. По самым скромным оценкам, таких организаций на рынке экспертизы не менее 30%. Честно работать на рынке экспертизы стало невыгодно. Зачем покупать дорогостоящее диагностическое оборудование, платить достойную зарплату экспертам, тратиться на командировочные расходы, если действующая система регулирования позволяет взять аналогичное заключение и продать его заказчику?» (4). Такое состояние в области ценообразования может привести к деградации

ЭПБ как залога безопасности в целом, потому что организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты, воспринимают ее как формальность, что может привести к возникновению аварийных ситуаций (4).

Литература 1.Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Данные итогов предложений проведения закупок с сайта http:// www. quadra.ru/. 3. Методика определения размера платы за оказание услуги по экспертизе промышленной безопасности. Утверждена приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 февраля 2012 года № 97. 4. Интервью от 9 декабря 2014 года главы Ростехнадзора А. Алёшина «Интерфаксу» с сайта (электронный ресурс) URL: http://www.interfax.ru/.

Таблица 1. Пример закупки № 25224 ПАО «Квадра», Воронежская ТСК, прошедшей в апреле 2015 года (2) Предложенная стоимость, руб.

Отношение предложенной стоимости к стоимости предложения занявшего 1 место

ООО «Эксперт Контроль»

991139, 10

1 место

ООО «ВЕЛД»

1100000,00

1,11

ООО «Подъемник»

1232944,08

1,24

ООО «Велес»

1310000,00

1,32

ООО «ПромТехПроект»

1331348,38

1,34

Организации–участники

ООО «МЕТАМ»

1512000,00

1,53

ЗАО МНТЦ «Диагностика»

1664980,00

1,68

ООО «Комплексные инженерные системы»

1955405,32

1,97

Таблица 2. Пример закупки № 25808 ПАО «Квадра», Восточная генерация (Липецк), в июне 2015 года (2) Организации–участники торгов

Предложенная стоимость, руб.

Отношение предложенной стоимости к стоимости предложения, занявшего 1 место

ООО «Компания Эксп Инжиниринг-К»

280 000,00

1 место

ООО «Комплексные инженерные системы»

483 062,44

1,72

ООО «ПромТехПроект»

511 775,74

1,82

ГОУВПО ЛГТУ

531 000,00

1,9

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Экспертиза промышленной безопасности – не формальная процедура Сергей КОРОТИН, директор ООО ЮУРТЦ «Промбезопасность» (г. Челябинск) Борис КИЛЯКОВ, первый заместитель директора ООО ЮУРТЦ «Промбезопасность» (г. Челябинск)

Высокие показатели травматизма и аварийности, неэффективные действия механизмов управления промышленной безопасностью на опасных производственных объектах (ОПО) становятся препятствием на пути обеспечения конкурентоспособности российских предприятий.

татистические показатели аварийности за последние три года на предприятиях, подконтрольных Уральскому управлению Рос технадзора, свидетельствуют о положительной, снижающейся динамике. Количество зарегистрированных аварий с 2012 по 2014 год снизилось с 22 до 11. В то же время число пострадавших в результате произошедших аварий за это время составило 17 человек, из их числа 9 человек получили смертельные травмы. Ущерб от аварий превысил 197 миллионов рублей. Временное старение (превышение паспортного срока эксплуатации оборудования, которое могло бы безопасно эксплуатироваться), в случае замены оборудования на новое, еще более усугубляет экономическое положение предприятий [1]. В таких условиях «смягчить» экономическую нагрузку на предприятия позволяет процедура проведения экспертизы промышленной безопасности для про дления сроков безопасной эксплуатации технических устройств, обеспечивающая оптимизацию ресурсов, выбор и реализацию такого набора мер безопасности из возможных, внедрение которых снижает производственный риск. В соответствии с приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 3 июля 2015 года № 266 «О внесении изменений в федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», экспертиза промышленной безопасности проводится с целью определения соответствия объекта экс-

пертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности и основывается на принципах независимости, объективности, всесторонности и полноты исследований, проводимых с использованием современных достижений науки и техники. Все более укореняется мнение о том, что руководство промпредприятий воспринимает проведение экспертизы промышленной безопасности как формальное, затратное по финансам и времени мероприятие. Поэтому предприятия, являющиеся заказчиками экспертизы, выбирают экспертные организации, ориентируясь только на стоимость или вообще отказываются от ее проведения. Однако результат проведения экспертизы промышленной безопасности может иметь более высокий эффект, если заказчику экспертизы самому подойти к этому вопросу ответственно. Например, результаты расследования конкретной аварии. 11 июля 2014 года в ООО «Завод ЖБИ» на территории Челябинской области на площадке работы башенного подъемного крана при перемещении груза весом 8,8 тонны машинистом крана произведена резкая остановка поворота крана и включение движения хода, в результате произошло раскачивание груза с последующим опрокидыванием крана. Машинист крана смертельно травмирован.

Причинами аварии в том числе явились: ■ отсутствие автоматических рельсовых захватов; ■ неисправность ограничителя грузоподъемности при превышении грузоподъемности крана; ■ непроведение экспертизы промышленной безопасности по продлению срока службы крана после выработки им нормативного срока службы. Экономический ущерб от аварии на момент расследования составил 1,0 млн. рублей. Кроме того, необходимо учесть, что, в соответствии с законодательством РФ, страховая выплата за потерю кормильца составляет 2,0 млн. рублей [2]. Из причин произошедшей аварии следует, что если бы кран своевременно прошел экспертизу промышленной безопасности, то с высокой вероятностью автоматические устройства и средства безо пасности находились в исправном состоянии, что, в свою очередь, позволило бы избежать случая аварии. В настоящее время стоимость экспертизы башенного крана, при качественном подходе к этой процедуре, в среднем составляет около 20–25 тыс. рублей. Подсчет по результатам расследования вышеописанной аварии свидетельствует, что экономические затраты на проведение экспертизы промышленной безопасности в 40–50 раз ниже ущерба от аварии и составляют менее одного процента. Таким образом, механизм обеспечения промышленной безопасности технических устройств, эксплуатирующихся на ОПО, в форме своевременной процедуры проведения экспертизы промышленной безопасности, является эффективным при условии неформального отношения к ней заказчика.

Все более укореняется мнение о том, что руководство промпредприятий воспринимает проведение экспертизы промышленной безопасности как формальное, затратное по финансам и времени мероприятие ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

109

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Осуществление анализа риска чрезвычайных ситуаций в разделе ГОЧС проектной документации ОПО УДК: 62.9 Юрий ИВАНОВ, директор ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Дмитрий ГРИГОРЬЕВ, главный инженер ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Ирина КРАПИВИНА, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск) Татьяна БАРКОВА, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск) Анатолий ЗАГИДУЛЛИН, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск)

Приводятся рассуждения о необходимости осуществления анализа риска чрезвычайных ситуаций в разделе ГОЧС проектной документации опасных производственных объектов в соответствии с изменениями от 15 марта 2013 года, внесенными в Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ в части разделения опасных производственных объектов на классы опасности. Ключевые слова: анализ риска, опасный производственный объект, гражданская оборона, чрезвычайная ситуация.

еречень разделов, включенных в состав проектной документации объектов капитального строительства, за исключением проектной документации линейных объектов, указан в части 12 статьи 48 Градостроительного кодекса Российской Федерации [1]. В соответствии с требованием части 14 статьи 48 Градостроительного кодекса Российской Федерации [1], проектная документация объектов использования атомной энергии (в том числе ядерных установок, пунктов хранения ядерных материалов и радиоактивных веществ, пунктов хранения радиоактивных отходов), опасных производственных объектов, определяемых в соответствии с законодательством Российской Федерации, особо опасных, технически сложных, уникальных объектов, объектов обороны и безопасности также должна содержать перечень мероприятий по гражданской обороне, мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, мероприятий по противодействию терроризму. Постановлением Правительства Российской Федерации от 16 февраля 2008

110

года № 87 [2] перечень мероприятий по гражданской обороне и мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера должен быть включен в раздел 12

«Иная документация в случаях, предусмотренных федеральными законами». Согласно национальному стандарту Российской Федерации ГОСТ Р 21.1101-2013 «Основные требования к проектной и рабочей документации» [3], разделу проектной документации «Перечень мероприятий по гражданской обороне и мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, мероприятий по противодействию терроризму» присвоен шифр ГОЧС. При разработке данного раздела в составе проектной документации на объекты капитального строительства, а также в составе проектной документации в отношении отдельных этапов строительства, реконструкции и капитального ремонта объектов капитального строительства применяется ГОСТ Р 55201-2012 «Безо пасность в чрезвычайных ситуациях. Порядок разработки перечня мероприятий по гражданской обороне, мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера при проектировании объектов

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

капитального строительства» [4], действующий с 1 июля 2013 года. В перечне мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, помимо прочего, должны быть представлены результаты анализа риска чрезвычайных ситуаций для проектируемого объекта. При этом дается примечание о том, что анализ риска чрезвычайных ситуаций следует осуществлять в проектной документации: ■ ядерных установок; ■ гидротехнических сооружений первого и второго классов, устанавливаемых в соответствии с законодательством о безопасности гидротехнических сооружений; ■ опасных производственных объектов, на которых получают, используют, перерабатывают, образуют, хранят, транспортируют, уничтожают опасные вещества, указанные в приложении 1 к Федеральному закону «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [4], в количествах, превышающих указанные в приложении 2 к Федеральному закону № 116-ФЗ. Исключением являются газораспределительные системы, на которых используют, хранят, транспортируют природный газ под давлением до 1,2 МПа включительно или сжиженный углеводородный газ под давлением до 1,6 МПа включительно. Действующая до 15 марта 2013 года редакция данного Федерального закона устанавливала обязательность разработки деклараций промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых получаются, используются, перерабатываются, об-

В перечне мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, помимо прочего, должны быть представлены результаты анализа риска чрезвычайных ситуаций для проектируемого объекта разуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются вещества в количествах, указанных в приложении 2 к настоящему Федеральному закону. Следовательно, обязательность анализа риска чрезвычайных ситуаций в проектной документации опасных производственных объектов была установлена для декларируемых объектов. С 15 марта 2013 года опасные производственные объекты в зависимости от уровня потенциальной опасности аварий на них, разделены в соответствии с критериями, указанными в приложении 2 к Федеральному закону №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [5] на 4 класса опасности. Данным федеральным законом устанавливается обязательность разработки деклараций промышленной безопасности опасных производственных объектов 1 и 2 классов опасности, на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные вещества в количествах, указанных в приложении 2 к Федеральному закону № 116-ФЗ. В соответствии с приведенными тезисами, обязательность анализа риска чрезвычайных ситуаций в проектной документации устанавливается для: ■ ядерных установок; ■ гидротехнических сооружений перТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

вого и второго классов, устанавливаемых в соответствии с законодательством о безопасности гидротехнических сооружений; ■ опасных производственных объектов I и II классов опасности. Литература 1. Градостроительный кодекс Российской Федерации: федер. закон от 29 декабря 2004 г. № 190-ФЗ: принят Гос. Думой Федер. собр. Рос. Федерации 22 декабря 2004 г.// Собр. законодательства Рос. Федерации. 2. Постановление Правительства Российской Федерации от 16 февраля 2008 года № 87 «О составе разделов проектной документации и требования к их содержанию». 3. ГОСТ Р 21.1101-2013 «Основные требования к проектной и рабочей документации». 4. ГОСТ Р 55201-2012 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Порядок разработки перечня мероприятий по гражданской обороне, мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера при проектировании объектов капитального строительства». 5. Федеральный закон №116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

111

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Контроль загазованности производственного воздуха УДК: 66.974.434 Юрий ИВАНОВ, директор ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Дмитрий ГРИГОРЬЕВ, главный инженер ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Ирина КРАПИВИНА, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск) Татьяна БАРКОВА, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск) Владимир НОВАСЕЛЬСКИЙ, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск)

Представлен анализ действующих нормативов по требованиям установки сигнализаторов и газоанализаторов довзрывоопасных и предельно допустимых концентраций вредных веществ в производственном воздухе промышленных предприятий. Ключевые слова: установка сигнализаторов, газоанализаторы предельно допустимых концентраций, сигнализация довзрывных концентраций, пробоотборные устройства.

огласно требованию п. 6.4.1 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперера-

112

батывающих производств», для контроля загазованности по предельно допустимой концентрации и нижнему концентрационному пределу распространения пламени в производственных помещениях, рабочей зоне открытых наружных уста-

новок должны предусматриваться средства автоматического непрерывного газового контроля. Требования к установке сигнализаторов и газоанализаторов на объектах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности разработаны в ТУ-газ-86. Требования определяют порядок установки автоматических стационарных непрерывно действующих сигнализаторов и систем сигнализации довзрывных концентраций газов и паров в воздухе производственных помещений и наружных установок, а также сигнализаторов и газоанализаторов предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений. Для объектов химической промышленности разработаны методические указания ВСН 64-86, которые определяют порядок выбора мест отбора проб воздуха и установки датчиков автоматических стационарных, непрерывно действующих сигнализаторов довзрывоопасных концентраций химических веществ, а

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

также газоанализаторов для контроля предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений. Таким образом, указания по установке газоанализаторов предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны наружных установок отсутствуют в нормативах, что создает трудности при проектировании и проведении экспертизы документации по установке газоанализаторов ПДК вредных веществ в производственном воздухе наружных площадок. Также в указаниях отсутствует требование по установке кнопки опробования аппаратов местной светозвуковой сигнализации загазованности производственного воздуха, что, в свою очередь, влияет на промышленную безопасность. При сравнительном анализе ТУ-газ-86 и ВСН 64-86 обнаруживается несогласованность. Например, согласно п. 2.1 ВСН 64-86, автоматический контроль довзрывоопасных концентраций химических веществ с помощью сигнализаторов должен осуществляться в производственных помещениях со взрывоопасными зонами классов В-I, В-Ia и B-Iб по ПУЭ. А согласно п. 1.6 ТУ-газ-86, сигнализаторы довзрывных концентраций, при их серийном производстве, должны устанавливаться во взрывоопасных зонах классов В-1а и В-1б по ПУЭ. Зона В-I (зона, расположенная в помещении, в котором выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы) не упоминается. Также в ТУ-газ-86 отсутствует запрет на установку кнопки гашения звукового сигнала в производственных помещениях, указанный в п. 2.5 ВСН 64-86, а это требование является одним из основных для уменьшения влияния человеческого фактора на промышленную безопасность. Есть различия и в регламентиро-

Таблица 1 ТУ-газ-86

ВСН 64-86

2.5. Пробоотборные устройства сигнализаторов довзрывных концентраций следует размещать по высоте помещений в соответствии с плотностями газов и паров: – при выделении легких газов с плотностью по воздуху менее 1 – над источником; – при выделении газов и паров с плотностью по воздуху от 1 до 1,5 – на высоте источника или ниже его.

2.12. Пробоотборные устройства сигнализаторов довзрывоопасных концентраций следует размещать по высоте помещений в соответствии с плотностью газов и паров: – при выделении газов и паров с плотностью относительно воздуха менее 1,0 – на высоте от 0,5 до 0,7 м над источником; – при выделении газов и паров с плотностью относительно воздуха от 0 до 1,5; – на высоте источника или ниже его не более чем на 0,7 м.

2.7. Пробоотборные устройства газоанализаторов и сигнализаторов предельно допустимых концентраций вредных веществ следует размещать в рабочей зоне помещения в местах постоянного или временного пребывания обслуживающего персонала на высоте 11,5 м.

2.14. Пробоотборные устройства газоанализаторов для контроля ПДК вредных веществ следует устанавливать в рабочей зоне на высоте до 2 м над уровнем пола или площадки в местах постоянного или временного пребывания обслуживающего персонала.

Таблица 2 ТУ-газ-86

Руководство по безопасности для нефтебаз и складов нефтепродуктов

3.4. Датчики сигнализаторов довзрывных концентраций на открытой установке следует располагать на высоте 0,5 м от нулевой отметки.

10.27. Датчики сигнализаторов ДВК рекомендуется устанавливать по периметру обвалования складов (парков) с внутренней стороны на высоте 1,0–1,5 м от планировочной отметки поверхности земли.

вании высоты установки в помещении пробоотборных устройств сигнализаторов довзрывоопасных и предельно допустимых концентраций (таблица 1). В ТУ-газ-86 отсутствуют указания по уточнению установки по высоте пробоотборных устройств на определение содержания в воздухе таких легких газов, как водород и метан, которые есть в п. 2.12. ВСН 64-86: при выделении водорода или метана пробоотборные устройства к датчикам сигнализаторов довзрывоопасных концентраций рекомендуется устанавливать на высоте от 0,5 до 0,7 м над сосредоточенным источником выделения или на расстоянии 0,5-0,6 м ниже верхнего горизонтального перекрытия при многих рассредоточенных источниках выделения или в других, наиболее вероятных местах скопления указанных газов. Различия в требованиях по высоте установки на наружной установке отборных устройств сигнализаторов ДВК имеются и между ТУ-газ-86 и Руководством по безопасности для нефтебаз и складов нефтепродуктов (таблица 2). Приведение требований (рекомендаций) по установке датчиков газоанализаторов к «общему знаменателю» значительно облегчило бы работу как проекТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

тировщиков, так и экспертов в области промышленной безопасности. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» (утвержден приказом Ростехнадзора № 96 от 11 марта 2013 года). 2. «Требования к установке сигнализаторов и газоанализаторов (ТУ-газ-86)» (утверждено приказом Миннефтехимпрома СССР №419 от 30 апреля 1986 года). 3. ВСН 64-86 «Методические указания по установке сигнализаторов и газоанализаторов контроля довзрывоопасных и предельно допустимых концентраций химических веществ в воздухе производственных помещений» (утверждено приказом Министерства химической промышленности СССР 21 марта 1986 года). 4. «Руководство по безопасности для нефтебаз и складов нефтепродуктов» (утверждено приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 26 декабря 2012 года № 777).

113

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Применение поршневых компрессоров

на эксплуатируемых и вновь проектируемых опасных производственных объектах УДК: 66.083.2 Юрий ИВАНОВ, директор ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Дмитрий ГРИГОРЬЕВ, главный инженер ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Андрей ГОВОРОВ, заместитель главного инженера ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Ирина КРАПИВИНА, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск) Татьяна БАРКОВА, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск)

В статье рассматривается возможность применения компрессоров поршневого типа на эксплуатируемых и вновь проектируемых опасных производственных объектах в нефтеперерабатывающем и газоперерабатывающем производстве. Ключевые слова: проектная документация, возможность применения, эксплуатация, поршневой компрессор, обоснование безопасности.

ребования, направленные на обеспечение промышленной безопасности, предупреждение аварий, случаев производственного травматизма на опасных производственных объектах химической, неф техимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности, а также на других опасных производственных объектах, в которых обращаются вещества, образующие паро-, газо- и пылевоздушные взрывопожароопасные смеси, были установлены в Общих правилах взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств ПБ 09-540-03[1]. Данные правила были аннулированы приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 11 марта 2013 года № 96. С 10 декабря 2013 года вступили в силу Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, неф техимических и нефтеперерабатывающих производств» [2]. В правила внесены изменения, одним из которых является фактический запрет на эксплуата-

114

цию, а также использование новых компрессоров поршневого типа при модернизации и строительстве новых объектов в нефтеперерабатывающем и газоперерабатывающем производстве. Пункт 4.1.5 «Общих правил взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» ПБ 09540-03[1] рекомендует: «Компримирование и перемещение горючих газов производится, как правило, центробежными компрессорами». Термин «как правило» определяет, что требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано. В Федеральных нормах и правилах «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» [2] пункт 4.1.5 устанавливает: «Компримирование и перемещение горючих газов должно производиться центробежными или винтовыми компрессорами». На нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводах и нефтехимических комплексах в большинстве случаев в производственном цикле в боль-

шом количестве задействованы поршневые компрессоры, которые обеспечивают «перекачку горючих газов». В связи с этим у организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты, и специалистов, занимающихся разработкой проектной документации для таких объектов, возникает вопрос о возможности применения поршневых компрессоров на эксплуатируемых и вновь проектируемых опасных производственных объектах, так как это является отступлением от требований, установленных Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности. В соответствии с пунктом 1.5 вступивших в силу Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» [2], в целях приведения опасного производственного объекта химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности в соответствие с требованиями данных Правил и других нормативных правовых актов в области промышленной безопасности эксплуатирующая организация проводит комплексное обследование фактического состояния технологического объекта, разрабатывает комплекс компенсационных мер по дальнейшей безопасной эксплуатации таких объектов. Для реализации компенсационных мер вносятся изменения в проектную документацию. В настоящее время требования, направленные на обеспечение промышленной безопасности при перемещении горючих газов, устанавливаются Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», утвержденны-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ми приказом Ростехнадзора от 11 марта 2013 года № 96 [2], а также «Правилами устройства и безопасной эксплуатации компрессорных установок с поршневыми компрессорами, работающими на взрывоопасных и вредных газах», утвержденными постановлением Госгортехнадзора России от 5 июня 2003 года № 61 [3]. Технические решения, обеспечивающие безопасное перемещение горючих газов, в том числе и рациональное применение поршневых компрессоров, принимаются проектной организацией самостоятельно при разработке проектной документации. Соблюдение технических решений, разработанных проектной организацией, должно быть обеспечено при строительстве, реконструкции, техническом перевооружении, капитальном ремонте и монтаже технологического оборудования опасных производственных объектов химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Действующей редакцией Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [4] установлен новый документ – обоснование безопасности опасного производственного объекта. Необходимость разработки обоснования безопасности определяется при подготовке проектной документации на строительство, реконструкцию или документации на техническое перевооружение опасного производственного объекта. Документ разрабатывается, если при последующей эксплуатации, капитальном ремонте, консервации или ликвидации этого объекта потребуется отступление от требований промышленной безопасности, установленных Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, таких требований недостаточно и (или) они не установлены. Так как применение поршневых компрессоров для перемещения горючих газов на опасных производственных объектах запрещается требованиями нормативных документов по промышленной безопасности и является отступлением от требований, установленных Федеральными нормами и правилами, есть два варианта решения данной проблемы: привести действующий опасный производственный объект в соответствие с требованием Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности либо принять решение о разработки обоснования безопасности. Разработке обоснования безопасности предшествует подготовка проект-

ной документации на строительство, реконструкцию или документации на техническое перевооружение, капитальный ремонт, консервацию или ликвидацию опасного производственного объекта. Обоснование безопасности опасного производственного объекта, а также изменения, вносимые в обоснование безопасности опасного производственного объекта, подлежат экспертизе промышленной безопасности и направляются организацией, эксплуатирующей опасный производственный объект, в федеральный орган исполнительной власти в области промышленной безопасности при регистрации опасного производственного объекта в государственном реестре. Таким образом, применение поршневых компрессоров на эксплуатируемых и вновь проектируемых опасных производственных объектах возможно только при соблюдении требований пункта 4 статьи 3 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-03 [4]: «В случае если при эксплуатации, капитальном ремонте, консервации или ликвидации опасного производственного объекта требуется отступление от требований промышленной безопасности, установленных Федеральными нормами и правилами в области промышленной безо пасности, таких требований недостаточно и (или) они не установлены, лицом, ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

осуществляющим подготовку проектной документации на строительство, реконструкцию опасного производственного объекта, могут быть установлены требования промышленной безопасности к его эксплуатации, капитальному ремонту, консервации и ликвидации в обосновании безопасности опасного производственного объекта». Литература 1. ПБ 09-540-03 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» (утверждены приказом Госгортехнадзора России от 5 мая 2003 года № 29). 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» (утверждены приказом ФС по экологическому, технологическому и атомному надзору от 11 марта 2013 года № 96). 3. ПБ 03-582-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации компрессорных установок с поршневыми компрессорами, работающими на взрывоопасных и вредных газах» (утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 5 июня 2003 года № 61). 4. Федеральный закон Российской Федерации №116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

115

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Требования к обеспечению безопасной эксплуатации объектов капитального строительства при разработке проектной документации УДК: 69.05 Юрий ИВАНОВ, директор ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Дмитрий ГРИГОРЬЕВ, главный инженер ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Андрей ГОВОРОВ, заместитель главного инженера ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Ирина КРАПИВИНА, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск) Татьяна БАРКОВА, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск)

Представлен проект раздела «Требования к обеспечению безопасной эксплуатации объектов капитального строительства» при подготовке проектной документации объектов капитального строительства, согласно Градостроительному кодексу Российской Федерации и Постановлению Правительства Российской Федерации от 16 февраля 2008 года № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию». Ключевые слова: разделы проектной документации, безопасная эксплуатация объектов капитального строительства.

части 12 статьи 48 Градостроительного кодекса Российской Федерации перечислены разделы, которые должны входить в состав проектной документации объектов капитального строительства. В соответствии со статьей 48 Градостроительного кодекса Российской Федерации Правительство Российской Федерации утвердило положение о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию, которое устанавливает общие требования к составу и содержанию разделов проектной документации объектов капитального строительства. В положении перечислены 13 разделов. Согласно статье 36 Федерального закона от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», раздел «Требования к обеспечению безопасной эксплуатации объектов капитального строительства» введен в состав проектной документации объектов капитального строительства Градостроительным кодексом РФ (от 29 декабря 2004 года № 190-ФЗ) под пунктом

116

10.1 в 48 статье, пункте 12. Данный раздел внесен в состав проектной документации в ноябре 2011 года Федеральным законом «О внесении изменений в Градостроительный кодекс...» от 28 ноября 2011 года №337-ФЗ. Раздел ТБЭ был введен с целью повышения эффективности исполнения таких задач, как обеспечение технического обслуживания, эксплуатационного контроля, а также текущего ремонта зданий и сооружений. Раздел ТБЭ включает проектные решения по осуществлению контроля за техническим состоянием объекта, а также проведению комплекса работ по поддержанию надлежащего технического состояния объекта, в том числе его текущего ремонта, в целях поддержания параметров устойчивости, надежности и долговечности объекта, а также исправности и функционирования конструкций, элементов конструкционных систем объекта, технологического и инженерного оборудования, сетей инженернотехнического обеспечения и транспортных коммуникаций, в том числе: 1) требования к способам проведения мероприятий по техобслуживанию объ-

екта, при проведении которых отсутствует угроза нарушения безопасности строительных конструкций, сетей ИТО (инженерно-технического обеспечения) и систем ИТО; 2) минимальную периодичность осуществления проверочных мероприятий, осмотров и освидетельствования состояния строительных конструкций, фундаментов, сетей ИТО и систем ИТО объекта, а также необходимость проведения наблюдения за окружающей средой, состояния оснований, строительных конструкций и систем ИТО в ходе эксплуатации объекта; 3) информацию для пользователей и эксплуатирующих служб о значениях нагрузок на строительные конструкции, сети ИТО и системы ИТО, превышение в процессе эксплуатации которых недопустимо; 4) сведения о размещении скрытых электропроводок, трубопроводов, а также прочих устройств, нарушение работы которых способно повлечь угрозу причинения вреда жизни или здоровью людей, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде. Изменения, внесенные в Положение о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию постановлениями Правительства Российской Федерации от 25 июня 2012 года № 628; от 2 августа 2012 года № 788; от 22 апреля 2013 года № 360; от 30 апреля 2013 года № 382; от 8 августа 2013 года № 679; от 26 марта 2014 года № 230; от 10 декабря 2014 года № 1346, не коснулись требования о дополнительном разделе проектной документации – требования к обеспечению безопасной эксплуатации объектов капитального строительства, который должен включать основные положения, порядок организации и осуществления контроля за обеспечением безопасной эксплуатации в течение всего жизненного цикла объекта.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

В настоящий момент разрабатываются изменения в Постановление Правительства РФ № 87 о составе и содержании данного раздела. Проект изменений в Постановление Правительства РФ № 87 представляет собой следующее: Раздел 10.1. «Требования к обеспечению безопасной эксплуатации объектов капитального строительства» в текстовой части содержит: ■ мероприятия по обеспечению безопасности объектов капитального строительства в период их функционирования: мероприятия по техобслуживанию зданий и строений и их элементов (фундаментов, стен, перекрытий и других конструкций, а также инженерных систем); ■ мероприятия, устанавливающие сроки и периодичность проведения текущих и капитальных ремонтов как зданий и сооружений, так и их отдельных составляющих; данные о мониторинге состояния отдельных элементов зданий и сооружений; мероприятия, направленные на охрану труда при эксплуатации промышленных и гражданских зданий и сооружений, кроме жилых домов; ■ обоснование выбора оборудования для обеспечения безопасной эксплуатации объектов капитального строительства; ■ данные о необходимом для осуществления эксплуатации объектов капитального строительства персонале; ■ транспортное оборудование и меры безопасности при его эксплуатации. Примерный перечень нормативной

документации, используемой при разработке Раздела 10.1: ■ Градостроительный кодекс Российской Федерации. ■ Федеральный закон РФ от 28 ноября 2011 года № 337-ФЗ «О внесении изменений в Градостроительный кодекс РФ и отдельные законодательные акты РФ». ■ Федеральный закон РФ от 30 декабря 2009 года № 384 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». ■ Федеральный закон РФ от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». ■ Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ». ■ Постановление Правительства Российской Федерации от 25 апреля 2012 года № 390 «О противопожарном режиме». ■ СП 42.133.30.2011 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений». ■ СП 44.133.30.2011 «Административные и бытовые здания». ■ СП 20.133.30.2011 «Нагрузки и воздействия». ■ СП 22.133.30.2011 «Основания зданий и сооружений». ■ СП 13-102.2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений». ■ СНиП 31-06.2009 «Общественные здания и сооружения». ■ СП 2.2.2.1327.03 «Гигиенические тре-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

бования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту». ■ «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей», приказ Минэнерго России от 13 января 2003 года № 60. ■ Правила устройства электроустановок (ПУЭ). ■ ПОТ Р М-016-2001 РД 153-34.0-03.150-00 «Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок». ■ ПОТ РО 14000-004-98 Положение «Техническая эксплуатация промышленных зданий и сооружений». ■ ГОСТ 31937–2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния». ■ СНиП 3.01.04-87 «Приемка в эксплуатацию законченных строительством объектов. Основные положения». Литература 1. Градостроительный кодекс Российской Федерации: Кодекс РФ от 29 декабря 2004 года №190-ФЗ// Собрание законодательства Российской Федерации № 1 (ч. I), 3 января 2005 года, ст.16. 2. «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию»: Постановление Правительства Российской Федерации от 16 февраля 2008 года № 87// Собрание законодательства Российской Федерации, № 8, 25 февраля 2008 года, ст.744. 3. http://forum.dwg.ru/showthread. php?p=1323333

117

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза промышленных дымовых и вентиляционных труб УДК: 624.97 Дмитрий ГРИГОРЬЕВ, главный инженер ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Андрей ГОВОРОВ, заместитель главного инженера ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Ирина КРАПИВИНА, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск) Анатолий ЗАГИДУЛЛИН, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск) Владимир НОВАСЕЛЬСКИЙ, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск)

Рассмотрена проблема экспертизы дымовых труб в связи с отменой ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных труб». Ключевые слова: дымовая и вентиляционная труба, экспертиза, промышленная безопасность.

118

кспертиза промышленной безопасности дымовых труб выполняется в соответствии с Федеральным законом № 116-ФЗ [1]. При проведении экспертизы промышленной безопасности сооружения выполняется обследование состояния конструкций самого сооружения, его отдельных элементов и частей. Дымовые трубы, являющиеся высотными сооружениями, относятся к опасным производственным объектам, располагаются на территории опасных промышленных предприятий и при аварийных ситуациях могут принести значительные разрушения объектов с человеческими жертвами. Поэтому требуется обязательное регулярное

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

проведение работ по экспертизе промышленной безопасности и обследованию этих сооружений. Регулярность проведения этих работ была установлена в ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб» [2] и отличалась по срокам для дымовых труб, построенных из различных строительных материалов. Пункт 3, как и весь раздел IV ПБ от 3 декабря 2001 года № 03-445-02, устанавливал требования к обследованиям, их процедуре и оформлению. Требования к срокам обследований устанавливали п.4 и п.5 раздела IV ПБ 03-445-02. Сроки обследований труб коррелировали со сроками плановых ремонтов обслуживаемых технологических агрегатов (установок). Обследования должны были охватывать все конструктивные элементы сооружений. На данный момент «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб» не действуют, а в действующих нормативных документах не установлены требования, которые были подробно оговорены в ПБ 03-445-02. Требования по экспертизе промышленной безопасности и обязательному страхованию ответственности за причинение вреда при эксплуатации труб, входящих в состав опасного производственного объекта, установлены в соответствии с требованиями статей 13 и 15 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Принадлежность к виду надзора, к которому относится эксплуатация труб опасных производственных объектов, следует определять исходя из установленного территориальными органами Ростехнадзора России распределения функций надзора за технологическими агрегатами и установками, в состав которых входят промышленные трубы. Важность проведения экспертизы промышленной безопасности и обследований дымовых труб связана с различными факторами: – основное количество дымовых труб, особенно труб большой высоты на промышленных и энергетических объектах, были построены десятки лет назад и к настоящему времени исчерпали свой расчетный и проектный ресурс. В связи с изменениями экономического состояния государства и от-

Дымовые трубы, являющиеся высотными сооружениями, относятся к опасным производственным объектам, располагаются на территории опасных промышленных предприятий и при аварийных ситуациях могут принести значительные разрушения объектов с человеческими жертвами дельных промышленных предприятий основное количество существующих дымовых труб длительное время эксплуатируется при непроектных режимах и в нерасчетных условиях. Такая эксплуатация дымовых труб приводит к ускоренному разрушению сооружения, 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. Экспертиза промышленной безопасности и обследование позволяет 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 позволяют сократить последующие эксплуатационные расходы без серьезных затрат на реконструкцию или капитальный ремонт дымовой трубы. При проведении экспертизы промышленной безопасности сооружения выполняются работы по рассмотрению существующей технической документации (проектной документации, исполнительной документации, сертификатов на применяемые материалы, актов на скрытые и другие виды работ, журналов производства работ, журналов регистрации аварий и их устранения, журналов ремонтов и т.п.) и работы по обследованию технического состояния сооружения. Все работы должны выполняться специализированными организациями, обладающими опытом в со-

При обследовании технического состояния сооружения, как правило, требуется его исключение из технологического процесса ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ответствующей области, специалистами необходимой квалификации, набором необходимых инструментов и оборудования, а также соответствующими лицензиями Ростехнадзора России и разрешением Свидетельства Саморегулируемой организации. Работы по обследованию технического состояния сооружения выполняются посредством визуального осмотра с лестниц, площадок дымовой трубы и соседних зданий, а 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 их возникновения; разрабатываются рекомендации по устранению дефектов и рекомендации по эксплуатации сооружения. При обследовании технического состояния сооружения, как правило, требуется его исключение из технологического процесса. Необходимо использовать специальные технические средства (тепловизоры и другую специальную видеоаппаратуру), позволяющие не отключать дымовые трубы при обследовании, а также выявлять дефекты в труднодоступных и недоступных для человека местах. Литература 1. Федеральный закон Российской Федерации № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб».

119

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проектирование технологических трубопроводов из полимерных материалов УДК: 67.03 Юрий ИВАНОВ, директор ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Андрей ГОВОРОВ, заместитель главного инженера ООО НИЦ «Промтест» (г. Иркутск) Татьяна БАРКОВА, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск) Анатолий ЗАГИДУЛЛИН, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск) Владимир НОВАСЕЛЬСКИЙ, эксперт ООО НИЦ «Промтест» (г. Ангарск)

В данной статье рассмотрены проблемы проектирования технологических трубопроводов из полимерных материалов, вопросы, связанные с их категорированием, и противоречия, возникающие при использовании действующих нормативных документов в связи с появлением на рынке нового ассортимента труб из полимерных материалов. Ключевые слова: трубопроводы, полимерные, категорирование, технологические, применение, документ.

настоящее время в применяемых для проектирования технологических трубопроводов техническом регламенте Таможенного союза ТР/ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» [2], Руководстве по безопасности «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» [3] и ГОСТ 32569-2013 «Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах» [5] не рассматривается вопрос применения труб из полимерных материалов, хотя такая возможность оговаривается п.51 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безо пасности химически опасных производственных объектов» [1] и предусматривается СНиП 3.05,05-84 «Технологическое оборудование и технологические трубопроводы» [6]. Действующий СН 550-82 «Инструкция по применению трубопроводов из пластмассовых труб» [4] ограничивает область применения трубопроводов из полимерных материалов требованиями таблицы 1 (концентрация кислот и щелочей), п. 1.2 (для веществ 1 класса опасности) и температурой. С момента издания СН 550-82 [4] появились новые полимерные материалы, на основе которых выпускаются современ-

120

ные коррозионно-стойкие трубы «АДЕЛАНТ» ХПВХ Corzan, имеющие разрешение Ростехнадзора России на применение, применяемые в диапазоне рабочих температур от -20 до +100 °С, с концентрацией (по серной кислоте) более 80% и давлением 10–16 Атм, а также при более высоких параметрах давления (ТУ 2248022-70239139-2007), выходящих за область распространения СН 550-82 [4]. При проектировании технологических трубопроводов серной кислоты с концентрацией 92% и более применяют трубы из ХПВХ, учитывая их высокие эксплуатационные характеристики. Однако такие трубопроводы не входят в область распространения СН 55082 [4], Руководства по безопасности [3] и ГОСТ 32569-2013 [5]. При необходимости соединения участка металлического футерованного трубопровода с участком трубопровода из полимерных материалов также возникает проблема категорирования такого трубопровода из-за разницы требований по категорированию полимерных трубопроводов по СН 550-82 [4] и стальных трубопроводов в соответствии с Руководством по безопасности «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» [3]. Отмененные ПБ 03-585-03 [7] предусматривали возникновение такой ситуации, и в п.1.4 было установлено, что «возможность распространения требований Пра-

вил на конкретные группы, категории и типы технологических трубопроводов определяется условиями эксплуатации и при необходимости обосновывается расчетами и устанавливается в проекте». Проектировщики продолжают категорировать пластмассовые трубопроводы в соответствии с Руководством по безопасности [3], действующим взамен ПБ 03-585-03 [7], но это не относится к области применения данного нормативного документа, а следовательно, комплекс организационно-технических мероприятий по их безопасной эксплуатации также может быть признан не соответствующим требованиям. Для разрешения этой ситуации следует внести требования п.1.4 ПБ 03-585-03 [7] в Руководство по безопасности [3] либо дополнить «Рекомендации…» и ГОСТ 32669-2013 отдельным разделом. Также возможна разработка отдельного документа, который будет относиться к применению технологических трубопроводов из полимерных материалов, поскольку их применение при проектировании в настоящий момент выходит за рамки нормативного регулирования. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности химически опасных производственных объектов». 2. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР/ТС 032/2013). 3. Руководство по безопасности «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов». 4. СН 550-82 «Инструкция по применению трубопроводов из пластмассовых труб». 5. ГОСТ 32569-2013 «Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах» 6. СНиП 3.05,05-84 «Технологическое оборудование и технологические трубопроводы». 7. ПБ 03-585-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Опыт технического диагностирования жаротрубных котлов

Евгений ЮДАКОВ, директор, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Игорь МАРЧЕНКО, директор, эксперт ПБ ООО «СибЭкспертКом» (г. Ноябрьск) Виктор ЧЕКМАЗОВ, начальник отдела, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виталий КОНДРАТЬЕВ, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск)

В данной статье обобщен более чем 15-летний опыт технического диагностирования жаротрубных котлов типа ВКГМ (ПКГМ) производства Болгарии. Описаны часто встречаемые дефекты при проведении диагностирования. Ключевые слова: жаротрубный котел, техническое диагностирование, трубная решетка, выпучина.

е секрет, что каждый регион нашей страны имеет собственную специфику своего развития и свою историю. Не является исключением и наш Ямало-Ненецкий автономный округ. Бурный рост предприятий нефте- и газодобывающей отросли пришелся на конец семидесятых и восьмидесятые годы 20 века. Вокруг каждого нефтегазодобывающего предприятия, составляющего основу одного из районов округа, создавалось большее количество вспомогательных предприятий (строительномонтажных, сервисных, транспортных и многих других). Строительство капитального жилья явно не поспевало за растущим населением, поэтому практически каждая организация на своем балансе имела собственный рабочий поселок, состоящий из временного жилья (жилые вагоны и бочки, балки, коттеджи). Для обеспечения тепло- и водоснабжения практически в каждом поселке и промышленной базе предприятий устанавливались собственные котельные. Основными котлами для таких малых котельных стали двухбарабанные котлы ВВД-1,8 производства тюменского производства и жаротрубные котлы типа ВКГМ (ПКГМ) котлостроительного завода им. Г. Киркова, София, Болгария, АВВА и КИМАК производства Румынии. В настоящее время немалая, а может и большая, часть котлов, уста-

новленных в 70–80-х годах, до сих пор в «строю». В данной статье хотелось бы поговорить именно о жаротрубных котлах. Как отмечалось ранее, большинство котлов уже отработало не менее 30 лет, при сроке службы 16 лет для водогрейных и 20 лет для паровых [1]. Мы занимаемся техническим диагностированием данных типов котлов уже более 15 лет. Некоторые котлы уже прошли и по три экспертизы промышленной безопасности. Опираясь на опыт и полученные результаты, можно сказать, что данный тип котлов достаточно надежен в эксплуатации, серьезных аварий, вызванных дефектами основных элементов котла, не зафиксировано. Конечно, они уступают современным системам по энергоэффективности, но плановая замена этих котлов произойдет еще, похоже, не скоро. Обобщая статистический материал технического диагностирования мы выделили два основных (наиболее часто встречающихся) дефекта котлов, образующихся в процессе эксплуатации. Первый тип дефектов – это образование трещин в сварных соединениях трубных отверстий в задней (малой) трубной решетке, 2-й ход котла. Выявляются эти дефекты при проведении визуального и измерительного контроля как следы парения, течи, процессов солеобразования [1] и [2]. Также наличие данных дефектов выдают следы наспех ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

проведенного ремонта. На сегодняшний день данный дефект присутствует практически на всех котлах. Хочется обратить внимание на следующий довольно печальный факт. Эксплуатирующие организации проводят ремонты с соблюдением всех требований РД 15334.1-003-01 (РТМ-1С) [3] в основном только для паровых котлов, так как они являются поднадзорными и зарегистрированы в территориальном отделе Рос технадзора. А в водогрейных котлах с температурой нагрева до 95 °С подварка дефектных участков может достигать такого уровня, что уже и не видно самой трубной решетки. И как результат – капитальный ремонт котла с заменой задней трубной решетки, а если это не первый и второй ремонт, то и замена передней трубной решетки. Второй тип дефектов плавно вытекает из первого, а именно это образование выпучин в нижней части поворотной камеры (примерно в промежутке «4–8 часов»). На наш взгляд, причина образования выпучин связана с течью в сварных соединениях трубных отверстий. Вода, попадая на стенку поворотной камеры, приводит к локальным термическим деформациям основного металла. Данный дефект присутствует примерно у 15% обследованных котлов. Эксплуатирующие организации «замечают» такой дефект только по результатам проведенного технического диагностирования, сами не хотят замечать, так как устранение такой выпучины достаточно трудоемко. А вот ожидаемые дефекты жаровых труб встречаются очень редко. Литература 1. 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. Утверждены приказом Минэнерго России от 24 июня 2003 года № 254. 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Утверждены приказом Ростехнадзора № 116 от 24 марта 2014 года. 3. РД 153-34.1-003-01. Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте энергетического оборудования. Утверждены приказом Минэнерго России от 2 июля 2001 года № 197.

121

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О применении пункта 9 Федеральных норм и правил «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 101 от 12 марта 2013 года Игорь МАРЧЕНКО, директор, эксперт ПБ ООО «СибЭкспертКом» (г. Ноябрьск) Евгений ЮДАКОВ, директор, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виктор ЧЕКМАЗОВ, начальник отдела, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виталий КОНДРАТЬЕВ, эксперт ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск)

О невозможности выполнения требований п. 9 Федеральных норм и правил «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 101 от 12 марта 2013 года. Ключевые слова: ОПО, информационный щит, инвентарный номер.

настоящее время сложилась неоднозначная ситуация в процессе правоприменительной практики п. 9 Федеральных норм и правил «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности»,утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 101 от 12 марта 2013 года. Пункт 9 гласит: «Все строящиеся, действующие и вводимые в эксплуатацию ОПО должны быть снабжены информационными щитами на хорошо просма-

триваемых местах с указанием наименования объекта, его инвентарного номера и владельца». Поскольку инвентарные номера присваиваются техническим устройствам, оборудованию, сооружениям, а также контрольно-измерительным приборам для постановки на баланс предприятия и используются в основном для проведения бухгалтерской отчетности, данная информация не может в полной мере использоваться для обеспечения промышленной безопасности опасного

производственного объекта. Между тем все опасные объекты нефтяной и газовой промышленности состоят из десятков и сотен (а объекты 1 класса опасности из тысяч) технических устройств, сооружений и приборов контроля, которые, в свою очередь, имеют каждый свой инвентарный номер. Поэтому дословно выполнить данный пункт правил технически не представляется возможным, что приводит к разногласиям между заказчиком и экспертной организацией в процессе проведения экспертизы промышленной безопасности, увеличению количества пунктов предписаний при проведении проверок органами приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, формальному отношению инспекторов при проверке и увеличению риска коррупционной составляющей при организации мероприятий по контролю. Для устранения данного противоречия предлагается изложить п. 9 Федеральных норм и правил «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» в следующей редакции: «Все строящиеся и вводимые в эксплуатацию ОПО должны быть снабжены информационными щитами на хорошо просматриваемых местах с указанием наименования объекта и его владельца, а для действующих ОПО еще дополнительно регистрационный номер в государственном реестре». В этом случае на информационном щите будет указан единый регистрационный номер объекта в государственном реестре опасных производственных объектов. Литература 1. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 101 от 12 марта 2013 года.

122

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

О необходимости проведения осмотров заземляющих устройств резервуарных парков Игорь МАРЧЕНКО, директор, эксперт ПБ ООО «СибЭкспертКом» (г. Ноябрьск) Евгений ЮДАКОВ, директор, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виктор ЧЕКМАЗОВ, начальник отдела, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виталий КОНДРАТЬЕВ, эксперт ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск)

Федеральные нормы и правила «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 101 от 12 марта 2013 года, требуют, чтобы все контрольно-измерительные приборы, щиты управления, защитные металлорукава подводящих кабельных линий были заземлены независимо от применяемого напряжения (п. 405). Ключевые слова: резервуары, сосуды, аппараты, заземление, авария, экспертиза ПБ.

акже Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности предъявляются требования к проведению осмотра заземляющих устройств: «Внешний осмотр заземляющих устройств должен проводиться вместе с осмотром оборудования емкостей (резервуаров), но не реже 1 раза в 6 месяцев. Осмотры с выборочным вскрытием грунта в местах, наиболее подверженных коррозии, должны производиться в соответствии с графиком плановопрофилактических работ (далее – ППР), но не реже одного раза в 12 лет. Величина участка заземляющего устройства, подвергающегося выборочному вскрытию, определяется решением технического руководителя организации. Для выполнения измерений сопротивления заземляющего устройства в удобном месте должна быть предусмотрена возможность отсоединения заземляющего проводника. Отсоединение заземляющего проводника должно быть возможно только при помощи инструмента» (п.774). В реальности при проведении экспертизы промышленной безопасности технических устройств на опасных производственных объектах (резервуаров, сосудов и аппаратов) зачастую выявляются случаи игнорирования данного требо-

вания. Либо данные мероприятия проводятся формально – на бумаге. А ведь нарушение данных требований нередко становится причиной аварий. Так, например, 27 июля 2015 года во время проведения работ по приему нефтепродукта (бензина АИ-92) из железнодорожных вагонов-цистерн в резервуар РВС-2000 № 35 на одном из резервуарных парков по приему нефтепродуктов Тюменской области произошел объемный взрыв паров нефтепродуктов в замкнутом объеме резервуара с последующим возгоранием и разрушением данного резервуара.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

По счастливой случайности обошлось без человеческих жертв. Пролива нефтепродуктов за пределы каре резервуарного парка не допущено. Находившийся в одном обваловании с РВС № 35 резервуар РВС № 36 и трубопроводы получили повреждения. При проведении расследования данного происшествия выяснилось, что причиной послужило нарушение металлосвязи шины заземления между оборудованием измерительной системы «Струна-М» и патрубком РВС. При этом выяснилось, что осмотр заземляющих устройств резервуарного парка своевременно не проводился. Данный пример показывает, что в процессе осуществления деятельности по эксплуатации взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектов I, II и III классов опасности не существует мелочей, на которые можно не обращать внимания, и нарушение металлосвязи шины заземления между оборудованием может привести к аварии. Литература 1. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности»,утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 101 от 12 марта 2013 года.

123

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О применении отдельных положений

Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 538 от 14 ноября 2013 года Игорь МАРЧЕНКО, директор, эксперт ПБ ООО «СибЭкспертКом» (г. Ноябрьск) Евгений ЮДАКОВ, директор, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виктор ЧЕКМАЗОВ, начальник отдела, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виталий КОНДРАТЬЕВ, эксперт ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск)

О целесообразности внесения в перечень оснований проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств дополнительного основания: по истечении сроков безопасной эксплуатации, установленных заключениями экспертизы. Ключевые слова: ОПО, информационный щит, инвентарный номер.

о вступивших в законную силу Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 538 от 14 ноября 2013 года, появилось расширенное толкование случаев, когда необходимо проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств, зданий и сооружений, применяемых на опасных производственных объектах. Так, в п. 7 говорится, 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: ■ в случае истечения срока эксплуатации здания или сооружения, установленного проектной документацией; ■ в случае отсутствия проектной документации либо отсутствия в проектной документации данных о сроке эксплуатации здания или сооружения;

124

■ после аварии на опасном производственном объекте, в результате которой были повреждены несущие конструкции данных зданий и сооружений; ■ по истечении сроков безопасной эксплуатации, установленных заключениями экспертизы; ■ при возникновении сверхнормативных деформаций здания или сооружения. То есть экспертизу промышленной безопасности зданий и сооружений можно проводить неограниченное количество раз до наступления предельного состояния. В то же время при перечислении оснований проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств такая возможность отсутствует. Так, в п. 6 говорится, что техническое устройство, применяемое на опасном производственном объекте, подлежит экспертизе (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 нагруз-

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. В данном пункте отсутствует правовая основа для проведения экспертизы промышленной безопасности по истечении срока, назначенного предыдущей экспертизой промышленной безопасности, а также после проведения текущих и капитальных ремонтов, например насосов и компрессоров, ведь при их ремонте могут не затрагиваться их несущие элементы. Считаем необходимым расширить основания проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств и внести дополнения в «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 538 от 14 ноября 2013 года. 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 проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 538 от 14 ноября 2013 года.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Погрузочноразгрузочные работы

и их влияние на технологические процессы в промышленности Игорь МАРЧЕНКО, директор, эксперт ПБ ООО «СибЭкспертКом» (г. Ноябрьск) Евгений ЮДАКОВ, директор, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виктор ЧЕКМАЗОВ, начальник отдела, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виталий КОНДРАТЬЕВ, эксперт ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск)

Организация погрузочно-разгрузочных работ оказывает влияние не только на обеспечение промышленной безопасности и выполнение требований охраны труда в процессе перемещения грузов, но и на последующее применение производственного оборудования в технологических процессах. Ключевые слова: промышленная безопасность, погрузочно-разгрузочные работы, разрушение бурильной трубы, авария.

данной статье не хотелось бы глубоко уходить в детали сложных технологических процессов или в тонкости методов технической диагностики. Остановимся на том, что может свести на нет усилия дефектоскопистов. На практике зачастую буровые компании принимают решение о необходимости проведения дефектоскопии бурильных труб уже после аварии. Но бывают случаи, что разрушение трубы происходит сразу же после проведенной дефектоскопии. Дефектоскописты могут извлечь немало пользы, анализируя характер разрушения трубы, обстоятельства, при которых произошел слом, и т.д. Приведем один пример. После проведения работ по дефектоскопии при подъеме трубы с мостков ломается алюминиевая труба по муфтовому заплечику. В результате анализа установлено: 1. Комплект бурильной трубы подняли со скважины. 2. Если данная труба находилась в нижней части колонны – перед извлечением ее со скважины, на ней висели еще двадцать толстостенных труб, восемь труб УБТ (без учета переводников) и буровая головка – труба нагрузку выдержала. 3. После проведенной дефектоскопии – труба не выдерживает собственный вес.

4. А что же между? Перемещение трубы с площадки проведения дефектоскопии к мосткам. Этот момент удалось запечатлеть на видео. Пачку бурильных труб, поднятых краном КП-25, перемещают с площадки проведения дефектоскопии к мосткам буровой установки (метров 100!). Понятно, что трубы неравномерно распределены в пачке. Стропальщики дают команду машинисту КП-25 на подъем и начинают маневрировать с поднятым грузом. В результате около 30 труб в пачке несутся на встречу с рамой КП-25. Не сложно догадаться, что даже при незначительной скорости «соприкосновение» отдельно торчащей трубы (из пачки весом около 10 тонн) с рамой КП-25 вполне могло в дальнейшем послужить причиной разрушения бурильной трубы при подъеме с мостков. Мастеру буровой площадки, конечно же, сообщили об этом. В силу того, что труба все-таки сломалась – реакция не последовала. Подобных примеров можно привести достаточно много. И часто, к сожалению, подобная халатность заканчивается не только авариями на производстве, причинением экологического ущерба, но и трагедиями. Какой же напрашивается вывод? Ор-

ганизация погрузочно-разгрузочных работ оказывает влияние не только на обеспечение промышленной безопасности и выполнение требований охраны труда в процессе перемещения грузов, но и на последующее применение производственного оборудования в технологических процессах. А много ли компаний реально составляют технологические карты погрузочно-разгрузочных работ на базах, складах, площадках, назначают ответственных за безопасное производство работ с применением ПС? Человеческий фактор просматривается на всех уровнях производства. И может быть, после прочтения этой статьи ктото задумается, и это принесет не только экономический эффект, но спасет и чью-то жизнь… Литература 1. Приказ ФСЭТАН от 12 ноября 2013 года № 533 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» 2. РДИ 10-406(34)-01. Типовая инструкция для лиц, ответственных за безопасное производство работ кранами, утвержденная Постановлением Госгортехнадзора России от 30 мая 2001 года № 19. 3.РД-11-06-2007. Методические рекомендации о порядке разработки проектов производства работ грузоподъемными машинами и технологических карт погрузочно-разгрузочных работ. Утверждены приказом ФСТН от 10 мая 2007 года № 317; 4. ГОСТ 12.3.009-76. Работы погрузочноразгрузочные. Общие требования безопасности 5. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 101 от 12 марта 2013 года.

Иногда разрушение трубы происходит сразу же после проведенной дефектоскопии ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

125

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О нормативно-техническом регулировании в области инспекции (дефектоскопии) бурильных труб Игорь МАРЧЕНКО, директор, эксперт ПБ ООО «СибЭкспертКом» (г. Ноябрьск) Евгений ЮДАКОВ, директор, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виктор ЧЕКМАЗОВ, начальник отдела, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виталий КОНДРАТЬЕВ, эксперт ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск)

Предлагаем компаниям, научным институтам и другим заинтересованным организациям разработать Российский стандарт, регламентирующий сроки, объемы, виды, методику проведения дефектоскопии бурильных труб и бурильного инструмента. Ключевые слова: нормативно-техническое регулирование, дефектоскопия, инспекция, бурильные трубы.

олговечность скважины зависит не только от соблюдения технологического регламента бурения, но и от качества бурового инструмента, в том числе бурильных труб и переводников. В процессе бурения на бурильную колонну воздействует ряд знакопеременных изгибающих, растягивающих, скручивающих нагрузок, абразивный износ поверхностей труб, коррозионное влияние агрессивных буровых растворов, а также дефекты, возникающие в процессе свинчивания-развинчивания бурильных труб. Эти факторы приводят к утонению стенок бурильных труб, возникновению коррозионных раковин, усталостных трещин, износу резьбовых замковых соединений, уменьшению наружного диаметра бурильных труб и замков – и как следствие, к уменьшению несущей способности бурильной колонны. Вследствие разрушения бурильной трубы в процессе бурения, помимо причинения экологического ущерба, буровые компании несут значительные убытки, связанные с простоем, капитальным ремонтом скважин, ликвидацией аварий и потерей бурового инструмента, которые могут составлять сотни миллионов рублей. В том числе не надо забывать, что в случае слома бурильной трубы при подъеме-спуске свечи и ее падении на площадку – могут пострадать люди! Причиной взрыва и пожара на буровой, в сочетании с

126

другими факторами, также может стать слом бурильной трубы в скважине. Однако известно, что буровые компании стараются «сэкономить» на дефектоскопии: либо проводят ее несвое временно, либо ограничиваются минимальным пакетом контроля, не позволяющим дать полное представление о состоянии бурильных труб. И только после того, как авария уже состоявшийся факт, принимают решение о необходимости проведения дефектоскопии. Помимо «экономии» есть и другие составляющие, увеличивающие риск получения аварий при бурении. Так, существующие (отечественные) нормативные и руководящие документы не дают полного и однозначного представления о техническом регулировании и «разбросаны» в разных документах 20-летней давности – что называется, «с миру по нитке». Безусловно, с таким положением вещей ничего не остается, как руководствоваться иноземными регламентами – ANSI/API 7G и DS-1, носящими тот же рекомендательный характер, но хотя бы дающими четкое понимание, что делать. П.177 ФНиП «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 101 от 12 марта 2013 года», указывает: «В процессе производства буровых работ должен быть организован

учет наработки бурильных труб, ведущих, утяжеленных бурильных труб, переводников и опорно-центрирующих и других элементов бурильной колонны (паспорта). При достижении нормативных сроков наработки бурильные трубы, ведущие, утяжеленные бурильные трубы, переводники, опорно-центрирующие и другие элементы бурильной колонны должны подвергаться инспекционной проверке и дефектоскопии. Нормативные сроки наработки, виды инспекций и дефектоскопии устанавливаются в эксплуатирующей организации в соответствии с технической документацией завода-изготовителя». Какая техническая документация завода-изготовителя «поможет» эксплуатирующей организации установить нормативные сроки наработки, виды инспекций и дефектоскопии бурильных труб? Где нормативная база? Не хочется кого-либо задеть, но в результате очень часто специалисты буровых компаний не представляют, какие работы необходимо включить в техническое задание сервисным компаниям, и пишут обобщенно: «дефектоскопия или инспекция бурильной трубы». Компании, выполняющие работы по дефектоскопии, по-своему понимают объемы и методы контроля. А тендер выигрывает компания, заявившая наименьшую стоимость работ. При этом работы могут состоять из опции «посмотрели на глазок – выдали заключение» – и все вроде бы довольны. Однажды мы так и не смогли пере убедить заказчика в том, что некорректно контролировать замковую резьбу б/у бурильных труб резьбовыми калибрами, так как б/у бурильные трубы будут иметь отклонения от допусков по натягу, значительно превышающие установленные ГОСТ 50864-96, регламентирующим контроль натяга резьбы. В итоге может быть отбракован практически весь комплект трубы, что уже не вписывается в экономику заказчика. Но так и не нашли взаимопонимания… А между тем контроль профиля резьбы производится с помощью профильных

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

шаблонов по ANSI/API 7G. И этот метод контроля нам кажется более практичным и информативным в отличие от предложенного в пп.4.7.6 и 4.7.7 в методике «Трубы бурильные. Руководство по эксплуатации» ЗАО «ВНИИТнефть». Указаний по классификации и отбраковке толстостенных и утяжеленных бурильных труб по степени абразивного износа в отечественных стандартах мы не нашли, а в ANSI/API 7G такие указания есть. Предлагаем компаниям, научным институтам и другим заинтересованным организациям обратить внимание на эту проблему и разработать Российский стандарт, регламентирующий сроки, объемы, виды, методику проведения дефектоскопии бурильных труб и бурильного инструмента. А выполнение требований такого стандарта должно носить не рекомендательный характер, а предписывающий обязательное выполнение его требований. Такой стандарт даст экономический и экологический эффекты, создаст дополнительные условия для обеспечения промышленной безопасности, охраны труда при проведении буровых работ, снимет ряд разногласий между добывающими, буровыми и сервисными компаниями. Литература 1. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 101 от 12 марта 2013 года. 2. ГОСТ Р 50864-96 Резьба коническая замковая для элементов бурильных колонн. Профиль, размеры, технические требования. 3. РД 39-2-381-80. «Методика ультразвуковой дефектоскопии зоны сварного шва бурильных труб и классификация труб по результатам контроля», ВНИИТнефть, Куйбышев. 1983. 4. РД 39-2-787-82. «Методика дефектоскопии концов бурильных труб», ВНИИТнефть, Куйбышев. 1983. 5. «Трубы бурильные. Руководство по эксплуатации», ЗАО «ВНИИТнефть», 2010. 6. Практические рекомендации по контролю и классификации бывших в использовании компонентов бурильной колонны. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕКОМЕНДАЦИЯ ANSI/АР1 7G-2. ПЕРВОЕ ИЗДАНИЕ, октябрь 2009 г. 7. Стандарт DS-1™ «Инспекция бурильных колонн», Третье издание. Январь 2004 года.

Об исключении расширенного толкования Игорь МАРЧЕНКО, директор, эксперт ПБ ООО «СибЭкспертКом» (г. Ноябрьск) Евгений ЮДАКОВ, директор, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виктор ЧЕКМАЗОВ, начальник отдела, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виталий КОНДРАТЬЕВ, эксперт ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск)

Об исключение расширенного толкования пункта 10 «Положения об организации работы по подготовке и аттестации специалистов организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору» РД 03-19-2007. Ключевые слова: аттестация специалистов по вопросам безопасности, проектная и конструкторская документация, эксплуатация ОПО.

процессе определения специалистов организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору, подлежащих аттестации по вопросам безопасности, возникают различные толкования подпункта «б» пункта 10 РД 03-19-2007, в котором, в частности, говорится: «Аттестация по вопросам безопасности проводится для специалистов организаций: а) осуществляющих деятельность по строительству, эксплуатации, консервации и ликвидации объекта, транспортированию опасных веществ, а также по изготовлению, монтажу, наладке, ремонту, техническому освидетельствованию, реконструкции и эксплуатации технических устройств (машин и оборудования), применяемых на объектах; б) разрабатывающих проектную, конструкторскую и иную документацию, связанную с эксплуатацией объекта. Под формулировку «иную документацию» можно подвести любой документ, выполненный в том числе и специалистами отделов, не имеющих отношения к обеспечению промышленной безопасности на предприятии. Если вольно толковать данный документ, то пункт «б» может звучать так: «разрабатывающих проектную, конструкторскую и финансовую, распорядительную, служебную документацию, а также документацию, составляющую

коммерческую тайну предприятия, связанную с эксплуатацией объекта». Для исключения расширенного толкования данного пункта предлагаем изложить пункт 10 «Положения об организации работы по подготовке и аттестации специалистов организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору» в следующей редакции: «10. Аттестация по вопросам безопасности проводится для специалистов организаций: а) осуществляющих деятельность по строительству, эксплуатации, консервации и ликвидации объекта, транспортированию опасных веществ, а также по изготовлению, монтажу, наладке, ремонту, техническому освидетельствованию, реконструкции и эксплуатации технических устройств (машин и оборудования), применяемых на объектах; б) разрабатывающих проектную и конструкторскую документацию, связанную с эксплуатацией объекта». Литература 1. РД 03-19-2007. «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 № 37 от 29 января 2007 года».

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

127

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Методы и виды неразрушающего контроля в процессе инспекции (дефектоскопии) бурильных труб и условия ее проведения Игорь МАРЧЕНКО, директор, эксперт ПБ ООО «СибЭкспертКом» (г. Ноябрьск) Евгений ЮДАКОВ, директор, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виктор ЧЕКМАЗОВ, начальник отдела, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виталий КОНДРАТЬЕВ, эксперт ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск)

Сравнительный анализ ультразвукового и магнитопорошкового методов НК. Дефектоскопия при СПО – аргументы «против». Ключевые слова: методы НК, дефектоскопия, бурильные трубы, спускоподъемные операции.

анная статья ориентирована на специалистов неразрушающего контроля и специалистов буровых и добывающих компаний. В целях дефектоскопии бурильных труб могут применяться различные методы технической диагностики, имеющие свои технические тонкости, недостатки и преимущества. Немаловажным фактором, оказывающим влияние на качество проведения работ, промышленную безопасность и безопасность труда, являются также и условия проведения дефектоскопии на буровой площадке. Итак, по порядку. Наряду с визуальным и инструментальным контролем при определении возможности дальнейшей эксплуатации бурильных труб и переводников важное значение имеют такие виды неразрушающего контроля, как измерение твердости замков и бурильных труб, ультразвуковая

128

и магнитная дефектоскопия бурильных труб и замков. Несоответствие твердости металла, скрытые дефекты в зоне замковой резьбы чаще всего становятся причинами разрушения ниппелей и муфт, прежде временного износа замковых резьб, нарушения герметичности замковых соединений. Предлагаем читателю вместе с нами сделать некий сравнительный анализ магнитного и ультразвукового методов неразрушающего контроля. Приведенная ниже таблица позволяет охарактеризовать эти методы неразрушающего контроля по различным критериям на примере оборудования отечественных и зарубежных производителей (табл. 1). Безусловно, оба метода дают достаточно информативную картину о состоянии бурильной трубы, а в некоторых случа-

ях возникает необходимость совместного применения данных методов. Вывод: выбор методов контроля зависит не только от состояния объекта контроля, но и от квалификации специалистов, выполняющих работы по дефектоскопии, и специалистов, составляющих технические задания на выполнение таких работ. Теперь об условиях проведения дефектоскопии на буровой площадке. Специалисты буровых компаний часто в техническом задании прописывают пункт: «проведение дефектоскопии при СПО», и сервисные компании, выполняющие работы по дефектоскопии бурильных труб, подтверждают свою готовность. Так где же производить дефектоскопию в полевых условиях: на стеллажах или на рабочей площадке при спускоподъемных операциях (СПО)? Ответ однозначный: только на стеллажах. Аргументы: 1. При дефектоскопии на стеллажах время не ограничивает возможность проведения качественного диагностирования. А при СПО нет технической возможности произвести полноценный 100%-ный визуальный и измерительный контроль ниппелей и муфт, оценить состояние замковых резьб. Да и проведение остальных операций весьма затруднено, а качество контроля сомнительно. 2. Скорость спускоподъемных операций с учетом допустимого колебания

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1 Метод контроля, элемент бурильной трубы, цель контроля

Условия выполнения работ, оборудование

Характер обнаруживаемых скрытых дефектов, фиксация дефектов

Обслуживающий персонал

Производительность, с учетом подготовительных работ

1. Тело бурильной трубы: толщинометрия; обнаружение и локализация скрытых дефектов

1.1. Ультразвуковой

Цеховые и полевые (температура окружающей среды до минус 25 °С), 8-канальная «ПАУЗК», акустоблок на 10 ПЭП, щелевой контакт. ООО «АЛТЭС» г. Москва

Обнаружение скрытых дефектов поперечной и продольной ориентации от наружной до внутренней стенки трубы. Вывод на монитор ноутбука диаграммы контроля с фиксацией дефектов, автоматической классификацией труб по результатам толщинометрии с записью в память ноутбука

2 человека

До 20 труб в час

1.2. Магнитный

Цеховые и полевые (температура окружающей среды до минус 25 °С), 8-канальная EMI система VEDAQ-P. Newtechsystems USA Texas

Поверхностные дефекты поперечной ориентации по телу трубы. Вывод на монитор ноутбука диаграммы контроля с фиксацией дефектов, и результаты толщинометрии с записью в память ноутбука

2 человека

До 30 труб в час

2. Обнаружение и локализация скрытых дефектов в зонах: замковой резьбы ниппелей и муфт; приварки замков; в местах захвата ключей-клиньев

2.1. Ультразвуковой

Цеховые и полевые. 1-канальный УЗ-дефектоскоп, специальный башмак с ПЭП, щелевой контакт, контактная жидкость – вода (при отрицательных температурах подогрев воды производится подающим насосом)

Поверхностные и внутренние дефекты

1 человек

30 труб в час (ниппель + муфта)

2.2. Магнитный

Цеховые и полевые. Намагничивающая катушка, ручной электромагнит ультрафиолетовая лампа

Поверхностные, подповерхностные дефекты с глубиной залегания до 2,5 мм

1 человек

15 труб в час (ниппель + муфта)

гидродинамического давления и продолжительности промежуточных промывок регламентируются рабочим проектом. Соответственно для проведения дефектоскопии при СПО необходимо вносить изменения в рабочий проект. Кроме того, скорость СПО во время диагностирования трубы падает в разы, а неплановые остановки в целях дефектоскопии приводят к нарушению технологических процессов при СПО. 3. В случае срыва оборудования, приспособлений или инструментов неразрушающего контроля и падения их в скважину возрастает риск аварии на буровой. Буровая компания может понести значительные убытки. 4. С точки зрения безопасности дефектоскопистов считаем нецелесообразным нахождение дефектоскопистов в непосредственной близости с движущейся колонной, а также в целях поддер-

жания оборудования неразрушающего контроля в исправном состоянии – размещение его на бурильной трубе. Специалистам известны случаи срыва бурильной колонны при СПО. 5. Действия буровой бригады на рабочей площадке – это сложный и отлаженный механизм, предполагающий четкое взаимодействие каждого рабочего. Нахождение на рабочей площадке, а тем более вмешательство в процесс СПО посторонних неизбежно отвлекает внимание специалистов буровой бригады и может стать причиной их ошибочных действий. Думайте, решайте. Желаем всем безаварийной работы! Литература 1. РД 39-2-381-80. «Методика ультразвуковой дефектоскопии зоны сварного шва бурильных труб и классификация ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

труб по результатам контроля», ВНИИТнефть, Куйбышев. 1983. 2.РД 39-2-787-82. «Методика дефектоскопии концов бурильных труб», ВНИИТнефть, Куйбышев. 1983. 3. Практические рекомендации по контролю и классификации бывших в использовании компонентов бурильной колонны. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ANSI/АР1 7G-2. ПЕРВОЕ ИЗДАНИЕ, октябрь 2009 г. 4. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 101 от 12 марта 2013 года. 5. ИПБОТ 001-2008 Инструкция по промышленной безопасности и охране труда для бурильщика эксплуатационного и разведочного бурения скважин на нефть и газ.

129

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности экспертизы ПБ технических устройств до начала их применения на опасном производственном объекте Игорь МАРЧЕНКО, директор, эксперт ПБ ООО «СибЭкспертКом» (г. Ноябрьск) Евгений ЮДАКОВ, директор, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виктор ЧЕКМАЗОВ, начальник отдела, эксперт ПБ ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск) Виталий КОНДРАТЬЕВ, эксперт ЗАО «ДИНОН» (г. Ноябрьск)

При несоответствии технических устройств иностранного производства отдельным требованиям промышленной безопасности, действующим в Российской Федерации, необходимо представить рекомендации по проведению дополнительных мероприятий, обеспечивающих безопасную эксплуатацию технического устройства. Если техническое устройство не соответствует требованиям промышленной безопасности, то необходимо разработать обоснование безопасности с последующей экспертизой промышленной безопасности данного обоснования. Ключевые слова: ОПО, информационный щит, инвентарный.

соответствии со статьей 7 Федерального закона № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»: если техническим регламентом не установлена иная форма оценки соответствия технического устройства, применяемого на опасном производственном объекте, обязательным требованиям к такому техническому устройству, оно подлежит экспертизе промышленной безопасности: ■ до начала применения на опасном производственном объекте. Та же норма прописана в пункте 6 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безо пасности», 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 (если техническим регламентом не установлена иная форма оценки соответствия указанного устройства обязательным требованиям): ■ до начала применения на опасном производственном объекте». Вследствие отсутствия конкретных требований к работам, выполняемым в процессе данной экспертизы, разные экспертные организации выполняют разные работы. В результате заключения зачастую

130

напоминают экспертизу проектной и эксплуатационной документации. Между тем, конкретный состав пакета документов, рассматриваемый в процессе проведения экспертизы промышленной безопасности, должен зависеть от типа технического устройства, места его применения и должен отвечать требованиям Государственных стандартов, Единой системы конструкторской документации и системы разработки и постановки продукции на производство. В первую очередь это, как правило, оценка соответствия марок металла, примененных при изготовлении технического устройства, – они должны соответствовать кли-

матическим зонам Российской Федерации. Необходимо также проверять наличие и соответствие приборов и устройств безопасности требованиям нормативнотехнической документации Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, соответствие формы и содержания эксплуатационных документов и т.д. При несоответствии технических устройств иностранного производства отдельным требованиям промышленной безопасности, действующим в Российской Федерации, необходимо представить рекомендации по проведению дополнительных мероприятий, обеспечивающих безопасную эксплуатацию технического устройства. А если техническое устройство не соответствует требованиям промышленной безопасности, то необходимо разработать обоснование безопасности с последующей экспертизой промышленной безопасности данного обоснования. 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 проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 538 от 14 ноября 2013 года.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Расчет на прочность цилиндрических элементов котлов при превышении овальности более 1,5%

где Dmax – наибольший измеренный диаметр обечайки, мм (см); Dmin – наименьший измеренный диаметр обечайки, мм (см). 2. При локальной некруглости

где

λ1 –

коэффициент, рассчитываемый по формуле δ λ1 = 1, при < 0,1

, при

δ > 0,1, S

где

δ – величина отклонения от идеаль-

В данной статье рассмотрен вопрос о проведении поверочного расчета на прочность цилиндрических элементов котлов при превышении овальности (некруглости) более 1,5%. Ключевые слова: техническое диагностирование, поверочный расчет на прочность, овальность (некруглость).

своей работе по техническому диагностированию котлов мы периодически сталкиваемся с ситуацией, когда измеренная овальность барабана котла или жаровой трубы превышает допустимый минимум в 1,5%. В основных документах, которые используются при техдиагностике котлов, данный вопрос освещен слабо. Так, в СО 153-34.17.469-2003 [1] сказано следующее: «допустимость и рабочие параметры эксплуатации указанных цилиндрических элементов котла при превышении 1,5% овальности определяются на основании расчетов на прочность с учетом местных напряжений в металле». Сама методика расчета не приводится. В РД 10-249-98 [2] дана методика расчета допустимого рабочего давления с учетом овальности только для жаровой трубы. В смежной области (сосуды, работающие под давлением) данный вопрос решается более просто: в СО 153-34.17.439-2003 [3] и РД 03-421-01[4] сказано, что максимальная овальность корпуса сосуда не должна превышать 1,5%, большая некруглость не допускается. В 1996 году вышли в свет «Методические указывания по проведению поверочных расчетов котлов и их элементов на прочность», которые действуют по настоящее время. В своей работе, при

где α – овальность, мм (см), вычисляется по формуле

обнаружении превышения овальности барабанов котла, мы используем методику поверочного расчета, описанную в данных методических указаниях [5]. Хочется выразить благодарность авторам, поскольку математический аппарат расчета прост и понятен. Допустимое внутреннее избыточное давление предлагается рассчитывать по следующим формулам: 1. Для общей некруглости цилиндрического элемента , где – коэффициент прочности сварного шва; [σ] – допустимое напряжение для материала обечайки при расчетной температуре, Мпа (кгс/см2); S – исполнительная толщина стенки, мм (см); С – сумма прибавок к расчетной толщине стенки, мм (см); D – номинальный внутренний диаметр обечайки, мм (см); λ0 – коэффициент, рассчитываемый по формуле

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ной круговой формы, мм (см). В завершение статьи хочется задаться вопросом, почему данную методику расчета нельзя применять и для сосудов, работающих под давлением? Ведь обечайка котла (барабан) и сосуда суть одно и то же. Математический аппарат по расчету практически одинаков. Литература 1. СО 153-34.17.469-2003. Инструкция по продлению срока безопасной эксплуатации паровых котлов с рабочим давлением до 4,0МПа включительно и водогрейных котлов с температурой воды выше 115 °С. Утверждены приказом Минэнерго России от 24 июня 2003 года № 254. 2. РД 10-249-98. Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды. Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 25 августа 1998 года № 50. 3. СО 153-34.17.439-2003. Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением. Утверждены приказом Минэнерго России от 24 июня 2003 года № 253. 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. Методические указывания по проведению поверочных расчетов котлов и их элементов на прочность. Утверждены АОЗТ «ДИЭКС» 22 марта 1996 года, согласованы с Госгортехнадзором России 21 марта 2006 года письмом № 12-6/257.

131

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблема нехватки кадров УДК: 331.103 Александр ЛАВРУХИН, директор ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Андрей ТАРЫЧЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Григорий ЕРМОЛАЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск)

В статье рассматривается проблема нехватки квалифицированных кадров, способных обеспечить безопасную эксплуатацию технических устройств, используемых на опасных производственных объектах. Ключевые слова: опасный производственный объект, эксплуатация, эксперт, квалифицированные кадры, экспертная организация.

а протяжении последних трех лет заметна тенденция по сокращению высококвалифицированных специалистов на предприятиях, иногда сокращению подлежат целые службы по обслуживанию технических устройств, эксплуатирующихся на опасных производственных объектах – от слесарей до механиков. Руководство предприятий рассчитывает на сокращение расходов, а также на то, что производственный парк ОПО прослужит без аварий еще долгий срок. Однако чаще всего это заблуждение, и впоследствии предприятия вынуждены прибегать к услугам специализированных организаций для обслуживания технических устройств, эксплуатирующихся на ОПО. Так как парк грузоподъемных сооружений в России не обновлялся уже долгое время (более 50% всех грузоподъемных кранов были произведены еще в СССР), высококвалифицированные кадры имеют большое значение для обеспечения промышленной безопасности. Для безаварийной и надежной работы механизмов требуются специалисты и руководители, способные своевременно обнаруживать и устранять различного рода дефекты и повреждения подъемных сооружений. К тому же, всегда есть факторы риска в области промышленной безопасности, связанные с человеческим фактором. К сожалению, квалифицированных специалистов становится все меньше, поскольку руководители предприятий больше полагаются на современные технологии, которые должны уменьшить аварийность и снизить влияние человеческого фактора.

132

У большинства организаций некому заменить опытных руководителей и специалистов, и впоследствии отсутствие такой смены может привести к увеличению числа отказов и аварий. Несмотря на то, что подготовка технических специалистов в вузах находится на достойном уровне, работа на опасных производственных объектах имеет свои характерные особенности и сложности, которые требуется учитывать в учебных программах, так как не все работодатели готовы вкладывать ресурсы в подготовку молодых специалистов. Ведь если молодому специалисту предстоит работать на опасном производственном объекте, он должен пройти предаттестационную подготовку и аттестацию в области промышленной безопасности. Предаттестационная подготовка проводится в учебных центрах с целью повышения квалификации в сфере деятельности специалиста. Есть трудности и с подготовкой рабочих для обслуживания технических устройств, эксплуатирующихся на опасных производственных объектах, поскольку отсутствует система профессиональной подготовки кадров. Подготовкой рабочих кадров занимаются учебные подразделения предприятий. Обучение рабочих на предприятии вместо профессионального учебного центра отрицательно влияет на уровень профессиональной подготовки, учитывая тот факт, что на производство поступает все более сложная техника, требующая определенных знаний, навыков и культуры обслуживания. Кроме рабочих и инженерно-технического персонала, значение также име-

ет подготовка экспертов в области промышленной безопасности. В настоящий момент в России зарегистрированы более трех с половиной тысяч экспертных организаций, в которых трудятся свыше семи тысяч экспертов. Число экспертных организаций постоянно возрастает, и среди них встречаются недобросовестные исполнители работ по экспертизе промышленной безопасности. Такие организации могут предложить провести экспертизу формально, даже без обследования объекта. Подобное отношение создает недоверие как представителей производственной сферы эксплуатирующих ОПО, так и государственного аппарата к системе экспертизы промышленной безопасности. Ведь только при самом благоприятном исходе такая формальная экспертиза означает обман заказчика и надзорных органов. Но могут быть и неблагоприятные последствия – авария на объекте, которая приведет к травмам или даже к гибели людей. Вопрос о том, как изменить сложившуюся ситуацию, должен волновать всех участников процесса обеспечения промышленной безопасности – эксплуатирующие и экспертные предприятия, надзорные органы. Однако осуществить изменения будет непросто, в связи с тем что нет взаимодействия между вузами, крупными промышленными предприятиями и экспертными организациями. Прежде всего, это касается производственной практики у будущих специалистов, которая позволила бы им ознакомиться с процессом обеспечения промышленной безопасности на предприятии и приобрести необходимые навыки. В дальнейшем это может облегчить трудоустройство для молодых специалистов и снизить затраты работодателей на обучение новых сотрудников. Также для дальнейшего профессионального роста сотрудников требуется разработка специальных государственных программ по оценке знаний и профессиональной деятельности. Для того чтобы приобрести квалифицированный персонал, руководителям предприятий необходимо проводить работы по адаптации и обучению молодых специалистов, а также созданию кадрового резерва на предприятии.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Оборудование современными приборами безопасности грузоподъемных кранов УДК: 62-7 Александр ЛАВРУХИН, директор ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Андрей ТАРЫЧЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Григорий ЕРМОЛАЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск)

В статье рассматривается вопрос оборудования современными приборами безопасности грузоподъемных кранов. Ключевые слова: приборы безопасности, подъемные сооружения, эксплуатация.

целях обеспечения надежности и долговечности узлов и механизмов, предупреждения инцидентов, аварий и несчастных случаев грузоподъемные механизмы должны быть оснащены соответствующими приборами и устройствами безопасности. Предыдущая редакция правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00 устанавливала требования к устройствам и приборам, которые должны быть установлены на грузоподъемных механизмах. В Федеральных нормах и правилах «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» отсутствует раздел «УСТРОЙСТВА». Возможно, это связано с тем, что ФНП разрабатывались без учета требований к подъемным сооружениям, отработавшим нормативный срок эксплуатации. Однако на многих предприятиях все еще используют подобные подъемные сооружения. Несмотря на то, что грузоподъемные механизмы должны быть оснащены приборами безопасности, которые обеспечивают защиту от перегрузок, опасного напряжения ЛЭП, от столкновений при работе в стесненных условиях и т.д. и контролируют работу персонала при помощи встроенных регистраторов параметров, эксплуатирующие организации продолжают использовать устарев-

шие, а иногда и неисправные приборы и устройства. При перерегистрации опасных производственных объектов многие грузоподъемные сооружения относят к IV классу опасности, чтобы избежать надзора со стороны инспекторов Федерального агентства по технологическому, экологическому и атомному надзору. ФНП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», пункт 64, устанавливают, что ответственность за приведение в соответствие подъемного сооружения, изготовленного по ранее разработанным проектам и не оборудованного ограничителями, указателями и регистраторами, необходимыми для обеспечения промышленной безопасности технологического процесса, в котором используются подъемные сооружения, либо продолжение эксплуатации подъемного сооружения со снижением его паспортных показателей назначения (например грузоподъемности, скоростей механизмов) возлагается на эксплуатирующую организацию. Если подъемные сооружения невозможно привести в соответствие с требованиями обеспечения промышленной безопасности технологического процесса, в котором используются подъемные сооружения, их эксплуатация должна быть остановлена, и подъемные сооружения должны быть отправлены на утилизацию. ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Однако подъемные сооружения так и продолжают эксплуатировать в комплекте со старыми, иногда уже списанными приборами и устройствами. Иногда специалистам экспертной организации приходится разъяснять руководителям эксплуатирующих предприятий необходимость оборудования подъемных сооружений приборами, значение проведения технического обслуживания и ремонта, предупреждать о последствиях эксплуатации подъемных сооружений без соответствующих приборов безо пасности. Такая ситуация складывается из-за того, что руководители эксплуатирующих организаций зачастую не проходят обучение и аттестацию в области промышленной безопасности, а иногда на предприятии не проводят и обучение персонала, который непосредственно задействован в эксплуатации и обслуживании опасного производственно объекта. Такие условия работы могут привести к отказам оборудования, несчастным случаям или авариям на предприятиях. Основными причинами этого являются: ■ неисправности приборов в процессе эксплуатации; ■ эксплуатация с устаревшими конструкциями приборов; ■ принудительный вывод из строя (отключение прибора); ■ несоответствующее техническое обслуживание приборов; ■ нарушение крановщиками требований эксплуатационных документов приборов и грузоподъемных машин; ■ неудовлетворительный технический надзор за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации. Для того чтобы предотвратить последствия, следует наладить систему обучения, эксплуатации и надзора за опасными производственными объектами на предприятии.

133

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Радиоуправление краном УДК: 62-519 Александр ЛАВРУХИН, директор ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Андрей ТАРЫЧЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Григорий ЕРМОЛАЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск)

В статье рассматриваются достоинства и недостатки перехода на радиоуправление грузоподъемным краном. Ключевые слова: радиоуправление, грузоподъемный кран, пульт.

истема радиоуправления грузоподъемными кранами внедряется на предприятиях более 30 лет. ООО «Ремсервис» проводит работы по переводу кранов на радиоуправление, а также по ремонту, монтажу и эксплуатации кранов с радиоуправлением. Преимущества перехода на грузоподъемные краны с системой радиоуправления: 1. Сокращение штата крановщиков, так как функции крановщиков-операторов, управляющих кранами с помощью малогабаритных носимых пультов, могут выполнять технологические рабочие или стропальщики. 2. Повышение производительности работ: ■ в сравнении с кранами и кран-балками, управляемыми с помощью подвесных пультов, при радиоуправлении не требуется уменьшать скорости механизмов передвижения (согласовано Ростехнадзором); кроме этого, кабель подвесного поста затрудняет свободу перемещений, особенно в зонах, загроможденных различным оборудованием или насыщенных строительными конструкциями; при радиоуправлении этого не происходит; ■ в сравнении с кранами, управляемыми из кабины, при радиоуправлении оператор, выбрав удобное место для наблюдения, быстрее произведет доводочные операции при точном позиционировании устанавливаемого груза. 3. Повышение безопасности и улучшение условий труда, особенно в зонах, где на уровне кабины крана высокая температура окружающей среды, большая загазованность и запыленность. 4. Решение социальных проблем, связанных с профессиональными заболеваниями крановщиков, вызванными посто-

134

янным воздействием на организм тряски и вибрации. 5. Сокращение ремонтных работ механизмов крана, так как в системах применяется автоматический набор ступеней ускорений электродвигателей, что исключает возможность их перегрузки. 6. Экономия электроэнергии за счет сокращения в течение рабочего дня холостых пробегов к посадочной площадке крана. Система легко подключается к электроприводу любого грузоподъемного крана, сохраняя все его функции и характеристики. Для предприятий, производящих грузоподъемные краны, полезно учитывать следующие особенности использования систем радиоуправления: 1. Возможность изготовления кранов без кабин. При этом следует учитывать, что в комплект системы входят блоки коммутации, заменяющие силовые кулачковые контроллеры и обеспечивающие реверсивное включение электродвигателей механизмов, а также коммутацию пускорегулирующих сопротивлений. При этом аппаратура радиоуправления позволяет коммутировать ступени ускорений с требуемой выдержкой времени, что исключает возможность включения двигателей с большой токовой нагрузкой, часто возникающей при резком переводе кулачковых контроллеров из 1-го положения в последнее. Иными словами, при оборудовании таких кранов системами радиоуправления, в случаях, когда не требуется плавная регулировка скоростей механизмов, не требуется приобретать ни кулачковые контроллеры, ни соответствующие панели управления. 2. Для кранов с подвижной кабиной применение системы позволяет сократить

большое количество троллей или гибких токоподводов цепей управления, заменив их двухжильным кабелем небольшого сечения, по которому с помощью электронных блоков системы радиоуправления передаются все команды из подвижной кабины на электропривод крана. 3. Для кранов, используемых в совместной работе при транспортировке длинномерных грузов, применение системы радиоуправления позволяет обеспечить одновременную работу двух кранов с синхронным включением механизмов. В этом случае управление осуществляется от одного носимого пульта, который при необходимости может управлять каждым краном раздельно. Такой способ решает проблему синхронной работы крановщиков, находящихся в кабинах разных кранов, или необходимость сложной конструкции стыковочного узла с большим количеством троллей или гибких токоподводов. Как недостатки системы радиоуправления: 1. Уходит из технического обслуживания раздел ежедневное обслуживание перед началом работ. Машиниста крана нет, оператор, который управляет пультом с земли, наверх не полезет. Работает кран до первой поломки, после этого происходит ремонт. 2. Приходилось наблюдать, как оператор, сидя на лавочке, управлял грейферным краном в другой части пролета (цеха). Из-за этого груз берется на оттяжку (выходит из строя канатоукладчик, канат, появляются дефекты металлоконструкций, цепляют посторонний неопределенной массы груз). Система состоит из передающего комплекта – носимого пульта управления и приемного, устанавливаемого на кране. Исполнения системы отличаются по модификациям пультов: а) кнопочный пульт управления – предназначен для радиоуправления кранбалками или кранами, имеющими односкоростные электроприводы механизмов, а также для кранов с двухскоростными электродвигателями или электродвигателями с фазным ротором, в этом случае в системе используется автоматический набор ступеней ускорений механизмов; б) пульт с командоаппаратами – предназначен для радиоуправления кранами,

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

механизмы которых оснащены электродвигателями с фазными роторами, и необходимо иметь несколько фиксированных положений командоаппарата для выбора оптимального скоростного режима управления. Органами управления механизмами крана могут быть: а) в пульте с командоаппаратами – два бесконтактных командоаппарата, предназначенных для управления механизмами крана; б) в кнопочном пульте – кнопки в количестве 6 штук для управления механизмами крана. Кроме этого, во всех видах пультов имеются две кнопки для формирования –

сигнальных и аварийных команд, при необходимости, тумблер, с помощью которого устанавливается режим главного или вспомогательного подъемов, а в кнопочных пультах могут использоваться двухходовые кнопки для управления двухскоростными электродвигателями или установки режима автоматического набора ускорений механизмов для электродвигателей с фазным ротором. Каждый пульт оснащен ключом-маркой, без которого невозможно производить радиоуправление, а также индикатором контроля зарядки аккумуляторной батареи. Питание пультов осуществляется от аккумуляторных батарей, для подзаряд-

ки которых в комплект поставки входит зарядное устройство. Приемный комплект для кран-балок состоит из блока приемно-исполнительного, который, как правило, устанавливается на тали – на крышке шкафа с электромагнитными пускателями. Приемный комплект для козловых или мостовых кранов состоит из шкафа СДУ, в котором располагаются: блок приемно-исполнительный и блок коммутации, состоящий из электромагнитных пускателей, которые своими контактами осуществляют включение электродвигателей механизмов, их реверс, а также коммутацию пускорегулирующих сопротивлений.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

135

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Опорно-поворотное устройство Эксплуатация и техническое обслуживание УДК: 62-233 Александр ЛАВРУХИН, директор ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Андрей ТАРЫЧЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Григорий ЕРМОЛАЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск)

В статье рассматриваются рекомендации по продлению срока эксплуатации и техническому обслуживанию опорно-поворотного устройства. Ключевые слова: опорно-поворотное устройство, эксплуатация, техническое обслуживание, смазка.

з опыта работы по обследованию стреловых грузоподъемных кранов, вышек, подъемников можно определить, что срок службы опорно-поворотного устройства (ОПУ) в среднем составляет 10–14 лет. На тех кранах, где отсутствует обслуживание, срок эксплуатации уменьшается. Для продления срока службы опорноповоротного устройства необходимо проводить грамотное техническое обслуживание в соответствии с рекомендациями производителя. ОПУ передает нагрузки от поворотной части платформы на неповоротную часть крана и обеспечивает вращение поворотной платформы с рабочим оборудованием. Оно представляет собой самостоятельный монтажный узел, который с помощью болтов крепится к конструкции крана. На автомобильных кранах применяют два типа опорно-поворотных устройств: шариковые и роликовые. Шариковое опорно-поворотное устройство выполнено в виде радиально-упорного однорядного подшипника. Оно состоит из внутренней и наружной обоймы и установленного между ними ряда шариков. Шарики разделены между собой пластмассовыми сухариками, выполняющими роль сепаратора. Наружная обойма, прикрепленная болтами к поворотной раме, состоит из верхнего и нижнего колец, которые сцентрированы буртиком и стянуты болтами. Между кольцами установлены регулировочные прокладки. Внутренняя обойма, прикрепленная к опорной раме болтами, име-

136

ет зубчатый венец, который обегает выходная шестерня механизма поворота. Смазывают опорно-поворотное устройство шприцеванием через две диаметрально расположенные на наружной обойме пресс-масленки. Уплотнительная манжета предотвращает течь смазочного материала из внутренней полости ОПУ. Опорно-поворотное устройство может иметь зубчатый венец на наружной обойме. Внутренняя обойма болтами крепится к поворотной раме, а наружная – к опорной раме. Опоры изготавливаются как из нормализованного проката, так и из легированного термоулучшенного. Роликовое опорно-поворотное устройство имеет большую грузоподъемность, лучшую равномерность передаваемой нагрузки и, как следствие, меньшие массу и габаритные размеры, чем у шариковых. Роликовое опорно-поворотное устройство состоит из двух полуобойм, соединенных между собой болтами, венца и роликов, расположенных крестообразно и защищенных от попадания пыли и других частиц манжетами. Выходная шестерня механизма поворота находится в зацеплении с венцом, закрепленным болтами на опорной раме. Полуобоймы крепятся болтами к поворотной раме. Зазор между полуобоймами и роликами регулируется прокладками. Для смазки роликов и дорожек качения имеются масленки. Количество рядов роликов определяет конкретную конструкцию ОПУ. Техническое обслуживание ОПУ должно включать:

■ проверку затяжки присоединительных болтов; ■ операцию пополнения смазкой внутренней полости ОПУ и нанесение смазки на рабочие поверхности зубьев зацепления; ■ проверку рабочего зазора ОПУ. Проверка затяжки болтов должна производиться в соответствии с инструкцией по эксплуатации грузоподъемного механизма. Первая проверка затяжки болтов должна быть проведена перед началом ввода изделия в эксплуатацию, следующая – после двух-трех смен эксплуатации ОПУ, последующие – в процессе каждого технического обслуживания ОПУ, но не реже чем через 240 часов работы. Если усилие затяжки одного или более болтов ниже 80% от рекомендуемого усилия, необходимо заменить его, а также оба соседних болта. Если в результате проверки обнаружено, что 20% всех болтов имеет усилие затяжки ниже 80% установленного значения, то все болты должны быть заменены. Для смазки внутренней полости ОПУ и рабочих поверхностей зубьев зацепления необходимо применять смазку марки Литол-24 МЛи 4/12-3. Допускается применение других равноценных смазок на литиевой основе. Для рабочих поверхностей зубьев зацепления допускается применение смазки Циатим-203 или 5/9-2. Пополнение смазкой внутренней полости ОПУ следует производить через прессмасленки при вращении кольца ОПУ до появления новой смазки из-под манжетных уплотнений. Периодичность пополнения смазкой внутренней полости ОПУ определяется условиями эксплуатации и может быть включена в плановое техническое обслуживание ОПУ, но должна быть не меньше, чем 50 часов работы для роликовых ОПУ и 100 часов для шариковых ОПУ. Более короткие периоды между операциями пополнения смазки должны соблюдаться при работе узла в следующих условиях: ■ высокой относительной влажности; ■ при большом воздействии пыли и грязи; ■ в условиях резкого изменения температуры; ■ при непрерывной работе. При заказе стандартного ОПУ, как правило, руководствуются паспортными данными крана – маркой, годом выпуска, заводским номером. Наличие предложений от разных производителей и отсутствие единого обозначения требуют уточнения таких параметров, как наружный диаметр, количество отверстий крепления, тип зацепления ОПУ.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рекомендации по хранению, монтажу, замене и эксплуатации стальных канатов УДК: 62-237 Александр ЛАВРУХИН, директор ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Андрей ТАРЫЧЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Григорий ЕРМОЛАЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск)

В статье рассматриваются рекомендации по хранению, монтажу и эксплуатации стальных канатов. Ключевые слова: канат, эксплуатация, смазка, паспорт, сертификат.

сновной задачей ухода за стальными канатами в условиях их эксплуатации является сохранение формы и структуры каната, а также предохранение его от механических и коррозийных повреждений. Регулярная смазка стальных канатов в процессе эксплуатации увеличивает срок их службы. Канаты покрывают смазкой при изготовлении по всему сечению, а в процессе эксплуатации – сплошной непрерывной пленкой толщиной 0,1…..0,2 мм. В качестве смазок применяют торсиол-55, торсиол-35, БОЗ-1. Температура смазки при ее нанесении на канат должна быть 80–100 °С. Канат перед нанесением смазки очищают от старой смазки и грязи различными способами, например, при помощи стальных щеток. Взамен изношенного и снятого с крана каната устанавливается канат, характеристика которого приведена в паспорте крана; при этом коэффициент запаса прочности должен быть не менее установленного Правилами по кранам. При установке на кран нового каната взамен изношенного возможность применения каната с небольшим отклонением в диаметре (±1 мм), но отвечающего требованиям Правил по кранам по прочности, определяется владель-

цем крана с учетом размеров ручьев на блоках и барабане. При этом должна быть обеспечена нормальная работа каната на блоках и барабане. Обычно указанное отклонение в диаметре каната допускается, так как оно не оказывает практического влияния на работоспособность механизма. Соответствие коэффициента использования (коэффициента запаса прочности) стальных канатов, выбираемых для замены, следует проверять расчетом по формуле: F 0  Z pS , где F0 – разрывное усилие каната в целом (Н), принимаемое по сертификату (свидетельству об их испытании); Zp – минимальный коэффициент использования каната (коэффициент запаса прочности); S – наибольшее натяжение ветви каната (Н), указанное в паспорте ПС. Также необходимо произвести запись в паспорте подъемного сооружения о замене каната. Сертификат каната или копия его должны храниться в комплекте с паспортом. Стальные канаты поставляются на деревянных или металлических барабанах. При хранении каната, намотанного на барабан, ось барабана должна быть параллельна полу, на котором установТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

лен барабан. Поступившие на хранение стальные канаты подлежат немедленному осмотру и смазке канатной смазкой оголенных при транспортировании и погрузочно-разгрузочных работах участков каната. При длительном хранении канаты должны периодически (не реже чем через 6 месяцев) осматриваться по наружному слою и смазываться канатной смазкой. Отрезку стального каната производить при помощи механической дисковой пилы. Перед отрезкой каната необходимо сделать бандаж проволокой. Канаты с металлическим сердечником и канаты закрытой конструкции можно отрезать с помощью электросварки с одновременным провариванием торца каната.

сновным требованием при монтаже каната является предохранение его от раскручивания. Для этого необходимо выставить барабан с канатом на размоточном устройстве таким образом, чтобы ось барабана находилась в горизонтальном положении. Сматываемый конец каната должен сходить снизу или сверху барабана, который в процессе смотки должен подтормаживаться. В процессе монтажа канат должен претерпевать минимальное количество перегибов, особенно знакопеременных. Запрещается навеска и эксплуатация канатов, диаметр которых не соответствует рекомендуемым размерам шкивов, блоков и барабанов. После установки нового каната взамен изношенного специалист, ответственный за содержание ПС в работоспособном состоянии, обязан проверить правильность запасовки и надежность крепления канатов, а также произвести обтяжку канатов рабочим грузом.

137

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Техническое обслуживание и ремонт грузоподъемных механизмов УДК: 621.873 Александр ЛАВРУХИН, директор ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Андрей ТАРЫЧЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск) Григорий ЕРМОЛАЕВ, инженер-механик ООО «Ремсервис» (г. Дзержинск)

В статье рассматриваются рекомендации по проведению технического обслуживания и ремонту грузоподъемной техники. Ключевые слова: техническое обслуживание, сезонное обслуживание, ремонт, подъемные сооружения.

ля обеспечения высокого уровня эксплуатации подъемных сооружений была разработана и внедрена система технического обслуживания и ремонта подъемных сооружений. Существуют следующие виды технического обслуживания: 1. Ежесменное техническое обслуживание (ЕО). 2. Техническое обслуживание (ТО) через плановые периоды наработки. 3. Сезонное обслуживание (ЕО) выполняется при подготовке к летнему и зимнему периодам. Выделяют следующие виды ремонтов: 1. Текущий (Т) – обеспечивает ресурс до очередного ремонта. 2. Капитальный (К) – обеспечивает полный (близкий к полному) ресурс. В современных условиях экономики при покупке крана эксплуатирующая организация использует обслуживание в сервисных организациях до окончания гарантийного срока, а по его окончании возлагает функции по обслуживанию на крановщика. Большинство предприятий продолжают исключать из штата специалистов по ремонту и обслуживанию грузоподъемных механизмов. В результате обслуживание состоит из внеплановых ремонтов и обращений в сервисные центры и специализированные организации. При достижении нормативного срока службы грузоподъемного механизма необходимо провести экспертизу промышленной безопасности на предмет дальнейшей эксплуатации. При проведении работ по экспертизе выявляются все основные дефекты металлоконструкций, механизмов, гидрооборудования, электро-

138

оборудования и приборов безопасности. Часто капитальный ремонт выполняется после проведения экпертизы. Кроме того, при заключении договора на сервисное обслуживание приборов безопасности, эксплуатирующие организации стараются внести в договор пункт об обслуживании гидрооборудования автомобильного крана или автогидроподъемника, или проведении годовых обслуживаний. Это позволяет минимизировать затраты на ремонт. Техническое обслуживание и ремонт грузоподъемной техники обеспечиваются инженерно-технической подготовкой производства указанных работ, в том числе: ■ подготовкой и повышением квалификации рабочих и инженерно-технических работников, занятых обслуживанием и ремонтом; ■ обеспечением нормативной и ремонтно-эксплуатационной документацией; ■ оснащением технологических процессов, технического обслуживания и ремонта необходимым оборудованием, оснасткой, средствами для контроля и измерений; ■ организацией материально-технического обеспечения работ необходимыми запасными частями; ■ контролем качества выполнения работ. Техническое обслуживание должно проводиться в строгом соответствии с рекомендациями и инструкциями по эксплуатации крана. Ежедневное обслуживание (Е.О.) выполняется перед началом, в течение или после рабочей смены крановщиком. В него входит подготовка крана к рабо-

те, осмотр металлоконструкций, механизмов, электрооборудования, гидрооборудования, приборов и устройств безопасности. Крановщик проводит проверку крана на холостом ходу. ТО-1 включает в себя все работы по Е.О., и проводятся следующие работы: ■ проверка металлоконструкций и механического оборудования; ■ проверка тормозов; ■ проверка редукторов, ■ осмотр и проверка муфт и валов; ■ осмотр и проверка барабанов; ■ осмотр канатных блоков; ■ осмотр канатов; ■ осмотр колес; ■ осмотр и проверка гидрооборудования; ■ осмотр и проверка электродвигателей; ■ осмотр и проверка магнитных контроллеров, командоконтроллеров; ■ осмотр и проверка путевых выключателей; ■ проверка пусковых сопротивлений; ■ чистка контактов; ■ осмотр и проверка приборов и устройств безопасности. При ТО-2 выполняются работы согласно ТО-1 и следующие: ■ восстановление соосности валов электродвигателей и редукторов; ■ смазка зубчатых муфт, при необходимости заменить; ■ затяжка болтов ходовых колес, букс, крепления трубопроводов гидрооборудования; ■ состояние подшипников барабана, блоков, подвесок, электродвигателей (при необходимости следует добавить или заменить смазку); ■ осмотреть шарнирные соединения тормозов. С.О. – сезонному обслуживанию подвергаются краны, работающие на открытом воздухе, с периодичностью 2 раза в год. Рекомендуется совмещать с ТО-2 и выполнять следующие работы: ■ очистка от пыли и грязи; ■ промывка внутренних полостей корпусов редукторов и заливка свежего масла; ■ замена жидкости в гидросистеме; ■ нивелировка и рихтовка крановых рельсовых путей.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Экспертиза конструкций плавательных бассейнов Евгений ОВСЯННИКОВ, начальник отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» Сергей ЛЫСУЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» Сергей РАДЧЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» Сергей ЗОРИН, начальник отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» Николай ВЕТОШКИН, эксперт в области промышленной безопасности, специалист по НК ООО «РемСервис»

В данной статье автор раскрывает основные дефекты плавательных бассейнов, возникающие при длительной эксплуатации, и анализирует основные способы их ремонта. Ключевые слова: бассейн, коррозия, составы на полимерной основе, чаша бассейна.

ирокое распространение как в бывшем СССР, так и в Уральском регионе в 70– 80-е годы минувшего столетия получило строительство крытых спортивных и плавательных бассейнов, большинство из которых эксплуатируются по настоящее время. Соответственно срок эксплуатации ряда бассейнов составляет 30–40 и более лет, что сказывается на техническом состоянии и степени физического износа строительных конструкций, работающих в условиях температурно-влажностного режима и воздействия химически активных веществ. Тем актуальнее на сегодняшний день стоит вопрос о проведении экспертиз плавательных бассейнов, направленных на их эксплуатационную надежность и работоспособность. Целью технического обследования является не только выявление дефектов и повреждений конструкций, но и причины их возникновения, развития, а также решения по их устранению и разработка мероприятий по их предупреждению. Данная статья рассматривает основные дефекты конструкций чаши бассейна с балочной системой и колоннами, возникающие при длительном сроке эксплуатации. Ссылаясь на многолетний опыт, мы можем назвать наиболее часто встречающиеся дефекты: ■ образование протечек чаши бассейна;

■ трещины в днище железобетонной чаши; ■ трещины в железобетонных балках; ■ разрушение защитного слоя бетона в железобетонных балках с оголением рабочей арматуры и ее коррозии. Признаками возникновения дефектов и повреждений является следующее: а) по п.1 – образование протечек чаши бассейна – причинами являются: ■ повреждение гидроизоляции чаши; ■ волосяные осадочные трещины при бетонировании конструкции. б) по п.2,3 – причинами явилось следующее: ■ волосяные осадочные трещины; ■ некачественное уплотнение бетона при строительстве. в) по п.4 – причинами явилось следующее: некачественное уплотнение бетона при строительстве раковины по периметру поврежденного участка, являющееся первопричиной (при вышеуказанных условиях эксплуатации) дальнейшего развития разрушения. Методы, технология ремонта и применяемые материалы необходимо определять на основании результатов обследования с разработкой проекта на ремонт конструкций, зависящие от следующих основных факторов: ■ величина разрушения участка и толщина разрушения; ■ положение в пространстве и доступность места повреждения; ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ длина, глубина трещины и величина ее раскрытия; ■ степень повреждения рабочей арматуры коррозией. На практике при выполнении ремонтных работ по устранению дефектов и повреждений в ряде случаев применяются более дешевые (традиционные) бетоны и растворы, которые не дают требуемого эффекта, и в конечном итоге в сравнительно небольшой срок процесс разрушения продолжается. Для достижения положительного результата на протяжении ряда лет для ремонтных работ применяются составы и защитные покрытия на полимерной основе ведущих зарубежных и отечественных производителей. Данные материалы имеют повышенные прочностные характеристики по отношению к обычным бетонам и растворам: безусадочность, пластичность, высокую адгезию к старому бетону, что значительно увеличивает срок службы поврежденных мест в строительных конструкций. Своевременное выявление дефектов и разрушений в конструкциях и их устранение обеспечат надежную, безаварийную эксплуатацию бассейнов и продлят срок их службы. Литература 1. СП 13-102-2003 г./ «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений». 2. СНиП 2.06.08-87 г./ «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений». 3. СНиП 2.03.11-85 г./ «Защита строительных конструкций от коррозии». 4. ГОСТ Р 53491.1-2009 г. «Бассейны. Подготовка воды. Часть 1.Общие требования». 5. СП 31-113-2004 г. /«Свод правил по проектированию и строительству. Бассейн для плавания».

139

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Роль неразрушающего контроля

при проведении оценки остаточного ресурса подъемных сооружений Владислав ЛИСИЦЫН, эксперт отдела Э и Р ПС ООО «РемСервис» Сергей РАДЧЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» Евгений ОВСЯННИКОВ, начальник отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» Сергей ЛЫСУЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» Николай ВЕТОШКИН, эксперт в области промышленной безопасности, специалист по НК ООО «РемСервис»

Авторы данной публикации постараются обозначить необходимость постановки задач по изучению расчетных методик для определения остаточного ресурса с целью получения более достоверной информации о сроках нормативной эксплуатации подъемных сооружений. Ключевые слова: остаточный ресурс, расчетные методы, подъемные сооружения, грузоподъемный кран.

адежность и работоспособность подъемных сооружений постоянно снижаются в течение всего срока службы по мере изнашивания механизмов и несущих металлоконструкций. В зависимости от типа крана и режима его работы нормативный срок эксплуатации составляет от 10 до 30 лет. В результате при достижении нормативного срока эксплуатации дефекты металлоконструкций начинают приобретать системный характер, что приводит к необходимости принятия решения о сроке достижения краном предельного состояния. Для правильного определения срока достижения краном данного состояния и поможет расчет оценки остаточного ресурса, которая должна рассматриваться как часть экспертного обследования специального вида, которое должно проводиться по истечении нормативного срока службы. Все процессы образования и развития дефектов в металлоконструкциях грузоподъемных кранов носят вероятностный характер. Дефекты в конструкциях часто наследуются при изготовлении металлоконструкции или появляются на стадии сборки и монтажа. Также дефекты возникают при эксплуатации, как следствие нарушений паспортных режимов работы объектов или некачественно проведенного ремонта. Несмо-

140

тря на то, что по статистике Ростехнадзора аварии чаще всего случаются по причинам проявления человеческого фактора, все же наиболее тяжелые случаи аварий связаны с усталостным разрушением металлоконструкций. В настоящее время класс объектов, для которых задачи оценки остаточного ресурса относятся к основным, существенно расширился. В различных отраслях промышленности проблема определения индивидуального оста-

точного ресурса агрегатов, отдельных ответственных узлов или конструктивных элементов приобретает особое значение, поскольку их преждевременный выход из строя может привести к катастрофическим последствиям и огромным материальным потерям. Снятие с эксплуатации объектов, формально выработавших свой назначенный ресурс, но не исчерпавших свою фактическую долговечность, приводит к неоправданным дополнительным затратам, что в данной рыночной ситуации неприемлемо. Итак, приведем понятие «оценка остаточного ресурса». Это процедура определения времени (наработки), в течение которого с определенной вероятностью техническое состояние крана (металлоконструкции) не достигнет одного из предельных состояний. Предельные состояния металлоконструкций грузоподъемных кранов условно можно разделить на четыре группы, характеризуемые: 1) статической прочностью (длительной прочностью, хрупким разрушением, потерей устойчивости формы); 2) усталостной прочностью (мало- и многоцикловой); 3) деформативностью (местной, общей);

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Номограмма для магнитного контроля остаточного ресурса металлоконструкции подъемных сооружений по ISO 4301

Р%

Номограмма для магнитного контроля остаточного ресурса металлоконструкции подъемных сооружений по ISO 4301

Р%

Сталь Ст3

Сталь 09Г2 Режим Q3 Режим Q1

Режим Q3 Режим Q1 80

Режим надежной эксплуатации

Режим надежной эксплуатации 40

Режим контролируемой эксплуатации

Критический режим эксплуатации

0 2

4 6 8 Максимальное значение Нс (А/см)

4) стойкостью к образованию трещин. Для определения остаточного ресурса используют экспертные, расчетные и экспериментальные методы. Выбор метода обосновывается точностью и достоверностью полученных данных о состоянии крана, а также требованиями точности и достоверности прогнозируемого ресурса крана и риска его дальнейшей эксплуатации, наличием надежности систем контроля его технического состояния. Из наиболее прогрессивных расчетных методов является применение системного подхода и критериев магнитного контроля. Магнитный контроль по коэрцитивной силе расширяет возможности неразрушающего контроля металлоконструкций, так как обеспечивает определение момента накопления рассеянных повреждений и перехода металла в упруго-пластическое состо-

0 2

4 6 8 Максимальное значение Нс (А/см)

яние. Использование данных о текущем состоянии несущих элементов металлоконструкций позволяет решать задачи управления промышленной безопасностью грузоподъемных машин в основе оценки риска. Также сейчас часто используются тензорезистивные методы измерения деформаций. Измерения деформаций в объектах контроля осуществляют тензометрами – приборами для измерения деформаций. Часто в тензометрах в качестве первичного измерительного преобразователя используют тензорезисторы. В основе их работы лежит явление тензоэффекта, заключающееся в изменении сопротивления проводников или полупроводников при их механической деформации. Основной характеристикой тензорезистора служит коэффициент относительной тензочуствительности. Используемый метод обладает следующими преимуществами:

В настоящее время класс объектов, для которых задачи оценки остаточного ресурса относятся к основным, существенно расширился ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

а) высокой чувствительностью при измерении деформации; б) минимально возможной базой измерения, позволяющей получать наименьшие погрешности; в) дистанционностью регистрации и возможностью опроса большого числа тензорезисторов, что позволяет применять метод при испытании натурных конструкций. С учетом вышеизложенного представляется актуальным исследование расчетных методик определения остаточного ресурса с целью сравнения их вычислительной сложности, чувствительности к полноте и достоверности исходных данных и получаемых результатов. Литература 1. МУ УЭЦ 480100.001 Методические указания по оценке остаточного ресурса грузоподъемных кранов, отработавших нормативный срок службы/ ЗАО «Уральский экспертный центр» – Екатеринбург, 2002. – 35 с. 2. РД 24-112-5Р. Руководящий документ по оценке остаточного ресурса кранов мостового типа/ ОАО ВНИИПТМАШ. – М., 2002. – 24 с.

141

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Защита от коррозии железобетонных конструкций промышленных зданий и сооружений

Евгений ОВСЯННИКОВ, начальник отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей ЛЫСУЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей ЗОРИН, начальник отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Николай ВЕТОШКИН, эксперт промышленной безопасности, специалист по неразрушающему контролю отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей РАДЧЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил)

В данной статье автор проводит анализ проблемы снижения несущей способности зданий и сооружений вследствие коррозии железобетонных конструкций и методы борьбы с данным дефектом. Ключевые слова: коррозия, электрохимическая коррозия, механическая деструкция, методы защиты от коррозии.

ри проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений часто наблюдается коррозия железобетонных конструкций, которая существенно снижает их несущую способность. Эксперты промышленной безопасности нередко проводят экспертизу зданий и сооружений металлургической, горнодобывающей, химической промышленности и других отраслей экономики, спроектированных и построенных в середине двадцатого века. За такой длительный период времени железобетонные конструкции зданий и сооружений неизбежно подвергаются воздействию различных газов, жидкостей и мелкодисперсных частиц на строительные конструкции. Повышению надежности строительных конструкций зданий и сооружений способствует применение современных антикоррозийных технологий, реализация которых возможна благодаря применению высококачественных лакокрасочных материалов, в первую очередь эпоксидных смол, стеклопластиков, полимерных материалов и герметиков. Коррозия – процесс разрушения материалов вследствие химических или электрохимических процессов. По характеру коррозионной среды различают следующие основные виды коррозии: – газовую; – атмосферную;

142

– жидкостную; – почвенную. Атмосферная коррозия относится к наиболее распространенному виду электрохимической коррозии, так как большинство железобетонных конструкций эксплуатируются в атмосферных условиях. Железобетон по составу исходных материалов достаточно долговечен и не нуждается в специальном уходе, если эксплуатируется в нормальных температурновлажностных условиях, при отсутствии агрессивной среды. Но в таких условиях работает относительно небольшое количество конструкций, расположенных вну-

три жилых и общественных зданий, и в сооружениях, эксплуатируемых в теплых и сухих климатических районах. Механическая деструкция (коррозия) бетона при периодическом замораживании и оттаивании характерна для многих конструкций, не защищенных от атмосферных воздействий (козырьки, балконы пр.). Разрушающих факторов при замораживании бетона несколько: кристаллизационное давление льда, гидравлическое давление воды, возникающее в порах вследствие отжатия ее из зоны замерзания; различие в коэффициентах линейного расширения льда и скелета материала и пр. Постепенное разрушение бетона при размораживании происходит вследствие накопления дефектов, образующихся во время отдельных циклов. Скорость разрушения зависит от степени водонасыщения бетона, пористости цементного камня, вида заполнителя. Особенно быстро повреждаются конструкции в зоне капиллярного подсоса и испарения, замораживания и оттаивания. Ремонту железобетонных конструкций должна предшествовать диагностика и выявление причин разрушения. В методику ремонта входит восстановление поврежденных слоев бетона высококачественным бетоном, создание жертвенного слоя, устройство гидрофобной блокады и другие способы восстановления.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Железобетонные конструкции разрушаются от воздействия атмосферных осадков, агрессивных газов, циклического увлажнения и высушивания, нагревания и охлаждения, замораживания и оттаивания. Восстановление таких конструкций сводится к удалению поврежденного бетона и замене его бетоном, стойким к данной агрессивной среде. В зависимости от степени повреждения железобетонной конструкции возможна частичная или полная замена бетона. Как правило, предусматривается защита от коррозии стальной арматуры. В случае глубокого поражения арматуры ее ремонт включает в себя усиление и применение защитного покрытия. В ряде случаев применяется обетонирование с ингибиторами коррозии стали. Наиболее распространенным способом защиты от коррозии железобетонных конструкций является использование неметаллических химически стойких материалов: кислотоупорной керамики, жидких резиновых смесей, листовых и пленочных полимерных материалов (поливинилхлорида, винипласта, полиэтилена), лакокрасочных материалов, синтетических смол и др. Также для защиты железобетонных конструкций применяются специальные полимерные составы, позволяющие изоли-

ровать поверхностный слой железобетона от негативных влияний внешней среды. Полимерные покрытия классифицируют по типам: обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия, наливные полы, высоконаполненные покрытия. Следующим методом защиты железобетонных конструкций от воздействия воды и агрессивных сред является проникающая гидроизоляция, увеличивающая водонепроницаемость бетона, что предотвращает разрушение бетонных конструкций и коррозию арматуры. При восстановлении несущей способности железобетонных конструкций, подвергнутых ненормативным нагрузкам, применяют армирование углепластиком. Этот вид усиления используется для продольного и поперечного армирования стержневых элементов, для создания армирующих усиливающих оболочек на колоннах и опорах мостов, эстакад, для усиления плит, элементов стропильных ферм и других конструкций. Одним из наиболее часто применяемых и сравнительно недорогих методов технологической защиты и восстановления железобетонных конструкций является торкретирование бетона. Раствор (торкрет) наносится на поверхность железобетонных конструкций под давлением сжатого воздуха, в результате чего ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

частицы цемента плотно взаимодействуют с поверхностью конструкции, заполняя трещины, раковины и мельчайшие поры. Результат торкретирования – повышение прочности и морозостойкости железобетонных конструкций. Применение новых высококачественных материалов и повышение долговечности конструкций за счет проведения противокоррозионной защиты бетона и железобетона – одна из важных задач экономики. Своевременное использование методов защиты железобетонных конструкций от коррозии избавит от проведения дорогостоящих ремонтов и существенно продлит срок эксплуатации зданий и сооружений. Литература 1. СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». 2. СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии». 3. СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». 4. ГОСТ Р 52804-2007 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний». 5. ГОСТ 31384-2008 «Защита бетонных и ж/б конструкций от коррозии».

143

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Неразрушающий контроль как неделимая система Сергей РАДЧЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей ЗОРИН, начальник отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей ЛЫСУЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Владислав ЛИСИЦЫН, эксперт промышленной безопасности ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Николай ВЕТОШКИН, эксперт промышленной безопасности, специалист по неразрушающему контролю отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил)

В данной статье авторы рассматривают неразрушающий контроль не как набор различных действий, а как неделимую и взаимодополняющую систему, невыполнение одного из компонентов которой может привести к тяжелым, а может и катастрофическим последствиям. Ключевые слова: неразрушающий контроль, системный подход НК, комплекс методов НК.

аждая сфера производства нуждается в контроле и диагностике. Каждый метод неразрушающего контроля имеет свои преимущества и особенности проведения. Проблема обеспечения максимально возможного срока службы, продления сроков эксплуатации в условиях жестко ограниченных средств (финансовых возможностей, технических, человеческих ресурсов) является одной из актуальных проблем для ученых, экономистов и технических специалистов различных отраслей. Последствия возникновения отказов, неисправностей или дефектов в системах могут приводить к последствиям вплоть до трагических: глобальных катастроф, поражению окружающей среды, человеческим жертвам, большим финансовым и материальным потерям. Исследования в данном направлении невозможны без использования системного подхода, учета различных мероприятий и решения задач, которые могут привести к улучшению состояния систем, гарантировать приемлемую надежность и продление их периода эксплуатации с учетом экономических критериев и ограничений. Различные методы НК характеризуются разными значениями техникоэкономических параметров: чувствительностью, условиями применения, ти-

144

пами контролируемых объектов. Поэтому при формировании комплекса методов НК разной физической природы возникает проблема оптимизации состава комплекса с учетом критериев их эффективности и затрат ресурсов. Для реализации методов НК разработаны различные приборы: дефектоскопы, толщиномеры, тепловизоры, электронное оборудование, механическое оборудование. Каждый вид приборов имеет различные технико-экономические характеристики и технологии использования для различных типов дефектов. Комплексное применение методов НК для диагностики и обнаружения дефектов в агрегатах и системах направлено на обеспечение увеличения эффективности и достоверности контроля, продления работоспособности и ресурса. Большие объемы проведения работ по выявлению дефектов в системах и катастрофические последствия, которые могут быть следствием его некачественного проведения, ставят задачу по модернизации применения методов НК с использованием математических моделей, методов и современных информационных технологий для организации мониторинга при эксплуатации систем. При проведении мониторинга, исследования систем (элементов) и применения методов НК с целью продления ре-

сурса важными являются данные, получаемые в результате решения следующих задач: ■ прогнозирование вероятности безотказной работы элементов и систем. Прогнозирование может осуществляться раздельно по постепенным и внезапным отказам, с использованием моделей анализа цензурированных выборок; ■ составление (или использование готовой) обобщенной структурной схемы надежности системы и ее узлов и элементов. Обобщенная структурная схема надежности может содержать, помимо основных и резервных элементов, элементы из состава ЗИП (запасные части, инструменты, принадлежности). Структурная схема надежности представляет собой такую совокупность функционально подобных основных и резервных элементов, отказ которых вызывает неустранимый отказ всей системы; ■ формирование критериев предельного состояния для системы. Предельным состоянием элемента является его неустранимый отказ. Отказ элемента неустраним, если, например, исчерпан резерв и ЗИП. Неустранимый отказ элемента, который вызывает отказ систе-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

мы, означает переход системы в ее предельное состояние; ■ прогнозирование остаточного ресурса узлов и системы в целом. В качестве базового средства измерения при мониторинге технического состояния необходимо использовать аппаратно-программные комплексы по сбору и обработке измерительной информации на базе персональных компьютеров, которые дают высокую точность и оперативность измерений, предоставляют широкие возможности при обработке и хранении результатов, многофункциональность, высокую мобильность, относительно низкую стоимость (по сравнению с общей стоимостью заменяемых приборов). Результаты применения НК могут быть полезными при обосновании оптимальных объемов ремонтно-восстановительных работ, обеспечивающих заданное (или максимально возможное при выделенном количестве средств на ремонт) про дление технического ресурса анализируемых систем. Многолетняя практика эксплуатации сложных систем показывает, что важной задачей при поддержании объектов в состоянии работоспособности является организация и проведение технического обслуживания и различных видов ремонтов элементов систем. Организация «замедления» процессов старения дорогостоящих систем и обеспечение их безопасности требуют пересмотра существующих методик и подходов, а также разработки качественно нового подхода – применения моделей и методов системного анализа, процедур принятия решений для эффективного планирования технического обслуживания, выявления неисправностей и дефектов, планомерной организации замен. Сложные технические системы в своем развитии – от первоначальной идеи заказчика и генерального конструктора до монтажа или вывода из эксплуатации – проходят ряд этапов: несколько стадий и циклов проектирования, изготовление опытных агрегатов и образцов систем, эксплуатация в различных режимах и внешних условиях. Неизбежное совершение инженерных или проектных ошибок, технологических отклонений, брака и физических дефектов в элементах конструкций и систем могут сокращать запланированный период нормального функционирования и эксплуатации, а также снижать безотказность функционирования. Сравнительные оценки затрат на устранение дефектов, которые обнаруживаются на различных стадиях проектирования,

изготовления и эксплуатации системы, возрастают примерно в десять раз при сохранении невыявленного дефекта в системе при переходе из одной стадии жизненного цикла в другую. Продление сроков эксплуатации и поддержание значений показателей долговечности, надежности и безопасности сложных дорогостоящих систем могут быть достигнуты за счет использования оптимального сочетания различных по своей природе методов НК. Эффективность применения методов НК зависит от схем организации контроля, его планирования, использования современных информационных технологий и вычислительной техники, персонала. Решение задачи выявления дефектов позволяет, кроме выработки рекомендаций по распределению средств, обосновать с экономической точки зрения требования к изделиям по долговечности (выявить зависимости увеличения ресурса, срока службы изделия от дополнительно вкладываемых в него средств), а также оценить достаточность выделяемых средств для создания эффективной (в смысле выбранного критерия) системы эксплуатации изделий. Для эффективной реализации мероприятий представляется целесообразным создание групп НК, построение системы обучения и сертификации эксплуатационного персонала методам прогнозирующего контроля и ведение базы данных по контролю технических средств систем для организации научнометодического сопровождения эксплуаТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

тируемых систем в ходе всех этапов контроля технических средств и прогнозирования остаточного ресурса. Литература 1. Клюев В. В. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. -М. : Машиностроение.– 1986. – 488 с. 2. Лопаткин В. И. Методы неразрушающего контроля за рубежом// Проблемы безопасности полетов–1986 . № 6. 58–65 с.12. 3. Михалевич B.C., Волкович В.Л. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем.– М.: Наука, 1982. – 286 с. 4. Овчинников В.В. Дефекты сварных соединений. – М.: Академия, 2012. – 64 с. 5. Овчинников В.В. Контроль качества сварных соединений. Практикум. – М.: Академия, 2012. – 96 с. 6. Овчинников В.В. Контроль качества сварных соединений. – М.: Академия, 2009. – 208 с. 7. Овчинников В.В. Контроль качества сварных соединений. Практикум. – М.: Академия, 2009. – 96 с. 8. Бадьин Г.М. Справочник по измерительному контролю качества строительных работ. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 464 с. 9. Кадацкий А.И., Бухонин М.А., Симанов А.В. Словарь по эксплуатации промышленного оборудования. – Ростов-наДону: Феникс, 2009. – 320 с. 10. Бадьин Г.М. Справочник по измерительному контролю качества строительных работ.: БХВ-Петербург, 2010. – 464 с.

145

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Определение срока дальнейшей эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением Сергей ЗОРИН, начальник отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Владимир БАЛДИЕВ, специалист по неразрушающему контролю ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Евгений ОВСЯННИКОВ, начальник отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей ЛЫСУЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Николай ВЕТОШКИН, эксперт промышленной безопасности, специалист по неразрушающему контролю отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил)

В данной статье автор проводит сравнительный анализ двух документов – ФНП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» и Технического регламента Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» ТР ТС 032/2013. Ключевые слова: федеральные нормы и правила, технический регламент.

введением Федеральных норм и правил (ФНП) в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утвержденных в порядке, установленном Правительством Российской Федерации (разработаны в соответствии с Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»), был введен и Технический регламент Таможенного союза «О безо пасности оборудования, работающего под избыточным давлением», ТР ТС 032/2013, с 1 февраля 2014 года (принятый решением Совета Евразийской экономической комиссии от 2 июля 2013 года № 41). Технический регламент Таможенного союза устанавливает единые обязательные для применения и исполнения требования к оборудованию, работающему под избыточным давлением, в целях обеспечения свободного перемещения этого оборудования, выпускаемого в обращение и предназначенного для применения на единой таможенной террито-

146

рии Таможенного союза. Данным техническим регламентом устанавливаются требования безопасности при проектировании, монтаже и изготовлении оборудования, работающего под избыточным давлением. Таким образом, с принятием Технического регламента Таможенного союза не подлежат применению требования нормативных правовых актов – Правил устройства и безопасной эксплуатации объектов котлонадзора (паровых и водогрейных котлов; сосудов, работающих под давлением; трубопроводов пара и горячей воды; электрических котлов и электрокотельных). ТР ТС устанавливает требования к проектированию, монтажу, изготовлению оборудования, а ФНП – требования к эксплуатации и наладке, к опасному производственному объекту, на котором используется это оборудование. ФНП направлены на обеспечение промышленной безопасности, предупреждение аварий, инцидентов на опасных производственных объектах, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением более 0,07 МПа: а) пара, газа (в газообразном, сжиженном состоянии); б) воды при температуре более 115 °С. Из этого следует,

что с 1 февраля 2014 года надзор по техническому регламенту будет осуществляться за проектированием и изготовлением котлов с давлением свыше 0,05 МПа и температурой воды свыше 110 °С, а надзор за наладкой и эксплуатацией по ФНП – за такими же котлами, с давлением более 0,07 МПа и температурой воды более 115 °С. Технический регламент распространяется на котлы, имеющие вместимость более 0,002 м3, предназначенные для получения горячей воды, температура которой свыше 110 °С, или пара, избыточное давление которого свыше 0,05 МПа, а ФНП распространяются на котлы с объемом парового и водяного пространства 0,001 кубического метра (м3) и менее, у которых произведение рабочего давления в МПа на объем в м3 не превышает 0,002; электрокотлы вместимостью не более 0,025 м3. Согласно ФНП проводятся проверки комиссией: 1) после монтажа оборудования, поставляемого отдельными деталями, элементами или блоками, окончательную сборку (доизготовление) которого с применением неразъемных соединений производят при монтаже на месте его установки (использования); 2) после монтажа оборудования под давлением, подтверждение соответствия которого не предусмотрено ТР ТС 032/2013; 3) после реконструкции (модернизации) или капитального ремонта с заменой основных элементов оборудования; 4) при передаче ОПО и (или) оборудования под давлением для использования другой эксплуатирующей организации. Комиссию по проверке готовности оборудования к пуску в работу и организации надзора за его эксплуатацией формируют в следующем составе: ■ председатель комиссии – уполномоченный представитель эксплуатирующей организации; ■ члены комиссии: ■ специалисты эксплуатирующей организации, ответственные за осуществление производственного контроля и

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

за исправное состояние и безопасную эксплуатацию оборудования; ■ уполномоченный представитель монтажной организации (в случае, установленном в подпункте «а» настоящего пункта); ■ уполномоченный представитель Ростехнадзора (при осуществлении проверок оборудования под давлением, подлежащего учету в органах Ростехнадзора согласно ФНП). Согласно ФНП следующее оборудование под давлением не подлежит учету в органах Ростехнадзора: 1) сосуды, работающие со средой 1-й группы (согласно ТР ТС 032/2013), при температуре стенки не выше 200 °C, у которых произведение давления (МПа) на вместимость (м3) не превышает 0,05, а также сосуды, работающие со средой 2-й группы (согласно ТР ТС 032/2013), при указанной выше температуре, у которых произведение давления (МПа) на вместимость (м3) не превышает 1,0; 2) аппараты воздухоразделительных установок и разделения газов, расположенные внутри теплоизоляционного кожуха (регенераторы, колонны, теплообменники, конденсаторы, адсорберы, отделители, испарители, фильтры, пароохладители и подогреватели); в) резервуары воздушных и электрогазовых электрических выключателей; 3) бочки для перевозки сжиженных газов, баллоны вместимостью до 100 литров включительно, установленные стационарно, а также предназначенные для транспортирования и (или) хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов; 4) генераторы (реакторы) для получения водорода, используемые гидрометеорологической службой; 5) сосуды, включенные в закрытую систему добычи нефти и газа (от скважины до магистрального трубопровода), к которым относятся сосуды, включенные в технологический процесс подготовки к транспорту и утилизации газа и газового конденсата: сепараторы всех ступеней сепарации, отбойные сепараторы (на линии газа, на факелах), абсорберы и адсорберы, емкости разгазирования конденсата, абсорбента и ингибитора, конденсатосборники, контрольные и замерные сосуды нефти, газа и конденсата; 6) сосуды для хранения или транспортирования сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, находящихся под давлением периодически при их опорожнении; 7) сосуды со сжатыми и сжиженными газами, предназначенные для обеспечения топливом двигателей транспортных средств, на которых они установлены;

8) сосуды, установленные в подземных горных выработках. Нормативная база в области обеспечения требований безопасности к оборудованию, работающему под давлением, требует доработки, во избежание ошибок при определении области его применения и экспертными, и эксплуатирующими организациями. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору 14 ноября 2013 года № 538). 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утв. приказом Ростехнадзора 25 марта 2014 года № 116, ред.от 31.12.2014). 3. 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». 4. ГОСТ 25859-83 «Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках». 5. ГОСТ 28702-90 «Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования». 6. ГОСТ 14782–86 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые». 7. ГОСТ 21105-87 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод» 8. ГОСТ 26159-84 «Сосуды и аппараты чугунные. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования». 9. СО 153-34.17.439-2003 «Инструкции по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением». 10. Инструкция по применению портативных намагничивающих устройств при проведении магнитопорошковой дефектоскопии деталей энергооборудования. М. ВТИ, 1990./ РД 34.17.102-88. 11. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю». 12. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определения остаточного срока службы сосудов и аппаратов». 13. СТО 00.22005256-2005 «Швы стыковых и угловых сварных соединений сосудов и аппаратов, работающих под ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

давлением. Методика ультразвукового контроля». 14. ОСТ 26.01-84–78 «Швы сварных соединений стальных сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Методика магнитопорошкового метода контроля». 15. Положение о порядке продления сроков службы сосудов на энергопредприятиях Минтопэнерго РФ. Утверждено Минтопэнерго России 11 февраля 1993 года. 16. АТК-РЭ Аппараты теплообменные кожухотрубчатые и теплообменники «Труба в трубе», выпускаемые по ТУ 3612-013-00220302, ТУ 3644-006-0022030302. ТУ 3612-00700220302, ТУ 3612-013-00220302, ТУ 3612-014-00220302, ТУ 3612-023-00220302, ТУ 3612-024-00220302, ТУ 3612-100-00220302 Руководство по эксплуатации. 17. П 01-01-2014 «Перечень нормативных правовых актов и нормативных документов, относящихся к сфере деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Раздел I. Технологический, строительный, энергетический надзор». 18. Куркин С.А. Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением. М. Машиностроение, 1976. 19. Красовский А.Я. Хрупкость металлов при низких температурах. Киев. 1980. 20. Ланчаков Г.А., Степаненко А.И., Яременко М.А. Диагностика технического состояния трубопроводов и сосудов под давлением методом акустической эмиссии. Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1995. 21. СО 153-34.17.439-2003 «Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением».

147

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблема технического обслуживания оборудования на современных предприятиях Евгений ОВСЯННИКОВ, начальник отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей ЗОРИН, начальник отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей ЛЫСУЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Владислав ЛИСИЦЫН, эксперт промышленной безопасности ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Николай ВЕТОШКИН, эксперт промышленной безопасности, специалист по неразрушающему контролю отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил)

В данной статье авторы проводят анализ проблем, к которым может привести отсутствие системы технического обслуживания, и обосновывают важность ее создания.

ехническое обслуживание и ремонт оборудования на промышленных предприятиях постоянно совершенствуются. Это вызвано модернизацией оборудования, которое необходимо постоянно поддерживать в исправном и работоспособном состоянии. В первой половине двадцатого века промышленное оборудование не было таким сложносоставным, как в наше время, и его ремонты проводились только после отказа. Однако такая система технического обслуживания несущественно влияла на его простои. Впоследствии сложность машин и оборудования значительно увеличивалась. В результате возникла необходимость в разработке комплекса мер по поддержанию оборудования в работоспособном состоянии. Так появилась система предупредительного обслуживания и ремонтов. В странах Западной Европы к этой системе был применен научный подход – были проведены масштабные исследования отказов механизмов. Система технического обслуживания оборудования – совокупность взаимо связанных положений, средств, организационных решений, направленных на поддержание и восстановление качества эксплуатируемых машин, механизмов, сооружений, зданий и других элементов основных фондов. Система планово-предупредительного ремонта представляет собой совокуп-

148

ность организационно-технических мероприятий по уходу, надзору, обслуживанию и ремонту оборудования, проводимых профилактических мероприятий по заранее составленному плану в определенных объемах и в определенные сроки в целях предотвращения прогрессивно нарастающего износа, предупреждения аварий и поддержания оборудования в постоянной технической готовности. Все работы по поддержанию оборудования в работоспособном состоянии подразделяются на техническое обслуживание и ремонт. Ведущую форму системы технического обслуживания и ремонта оборудования на предприятиях промышленности составляет система планово-предупредительного ремонта оборудования (ППР). Основными принципами системы плановопредупредительного ремонта являются предупредительность и плановость. Принцип предупредительности заключается в том, что после отработки каждым агрегатом установленного промежутка времени для него выполняются техническое обслуживание и ремонтные работы независимо от физического состояния и степени износа. Принцип плановости предполагает, что проведение указанных технических воздействий осуществляется по специальному графику с заданными объемами работ в назначенные сроки. Однако на сегодняшний день в России на большинстве предприятий систе-

ма ТОиР отсутствует либо существует только формально. Эта проблема особенно актуальна в период кризиса. Из этого следует, что большинство выходов из строя оборудования происходит внезапно и ремонт приходится производить из тех запасных частей, которые имеются на данный момент. В результате повысилось количество несчастных случаев, аварий и инцидентов. Также следует отметить и отсутствие должного контроля со стороны эксплуатирующих организаций. Многие ответственные лица относятся к осмотрам оборудования формально – делают отметки в журналах, но не выявляют неисправности. На сегодняшний день существует множество методик неразрушающей дефектоскопии, позволяющих определять дефекты оборудования точно и качественно, но руководители организаций не всегда могут позволить его приобретение в условиях финансового кризиса, который приводит и к более масштабным мерам: сокращению обслуживающего персонала, снижению бюджета на снабжение запчастями, снижению требований, предъявляемых к поставщикам (в том числе – экспертным организациям). Большинство машин и оборудования в России устарели и требуют постоянного контроля и ремонта. Поэтому системой ТОиР пренебрегать нельзя. Экспертиза промышленной безопасности – еще одна из мер, направленная на оценку соответствия правилам промышленной безопасности объекта экспертизы. Но она не будет эффективно функционировать без внедрения системы ТОиР. Если комплекс мер по экспертизе, техническому обслуживанию и ремонтам, планированию ремонтов, должному надзору использовать в комплексе, то можно значительно уменьшить несчастные случаи, отказы и простои оборудования. В свою очередь это позволит повысить экономические показатели каждого отдельного предприятия, что в целом приведет к подъему промышленного потенциала страны и позволит России быть конкурентоспособной в мировом сообществе.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Анализ разрушения железобетонных конструкций на предприятиях черной металлургии Евгений ОВСЯННИКОВ, начальник отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей ЗОРИН, начальник отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей ЛЫСУЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Николай ВЕТОШКИН, эксперт промышленной безопасности, специалист по неразрушающему контролю отдела ЭМТО и НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей РАДЧЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил)

В данной статье автор рассматривает основные причины разрушения и деформации железобетонных конструкций, а также рекомендации по исключению основных причин появления данных дефектов. Ключевые слова: деформации конструкций, контроль строительства, `железобетонные конструкции.

а предприятиях черной металлургии железобетонные конструкции (фундаменты под технологическое оборудование, колонны, перекрытия) подвергаются значительным статическим, динамическим и температурным воздействиям. Это один из важнейших факторов, способствующий разрушению и развитию деформации конструкций. Также необходимо уделять внимание контролю качества на стадии строительства и начального периода эксплуатации зданий и сооружений. Анализ разрушений железобетонных конструкций по ряду предприятий показывает наличие серьезных нарушений при строительстве объектов: 1. Нарушение технологии приготовления бетонной смеси на заводе-изготовителе: некачественный подбор заполнителей (песок, щебень) по качеству подготовки и подбору фракций для различных марок бетона (в особенности для специальных), влияющих на прочностные характеристики, влагонепроницаемость, температурные воздействия и др. 2. Имеют место нарушения технологии при производстве бетонных работ:

■ необоснованные разрывы в бетонировании конструкций, особенно при применении жаростойкого бетона, где предусматривается непрерывное бетонирование; ■ недостаточное уплотнение бетонной смеси при укладке (вибрирование), вследствие чего остаются непроработанные участки с образованием раковин, пор, оголением рабочей арматуры. 3. Несвоевременное устранение пред-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

приятиями выявленных дефектов по результатам обследований и экспертиз промышленной безопасности, что приводит к дальнейшему развитию разрушений конструкций, снижению их прочностных характеристик и соответственно к снижению надежности зданий и сооружений и надежной эксплуатации технологического оборудования. Для исключения вышеприведенных дефектов следует ввести постоянный контроль качества (в том числе методами неразрушающего контроля), соблюдения требований действующих государственных стандартов, технических регламентов. Своевременное устранение выявленных дефектов – основная задача всех исполнителей, как на стадии строительства, так и в период эксплуатации, в результате чего увеличивается срок службы объекта, надежность и ритмичность технологического процесса, влияющего в конечном итоге на выпуск продукции. Литература 1. ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава». 2. ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия». 3. ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия». 4. СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». 5. СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции». 6. Рекомендации по оценке надежности строительных конструкций зданий и сооружений по внешним признакам-М/ ЦНИИПромзданий,2001. 7. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений». 8. Руководство по контролю качества строительно-монтажных работ/СанктПетербург/издательство КN 1998.

149

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Методика проведения визуального и измерительного контроля при техническом диагностировании газорегуляторных пунктов Светлана ШЕВЧЕНКО, кандидат технических наук, генеральный директор АНО «НТЦ «Технопрогресс» (г. Москва) Наталья МИХАЙЛОВА, руководитель учебного центра АНО «НТЦ «Технопрогресс» (г. Москва) Светлана ЦАРЕВА, заместитель руководителя отдела экспертизы промышленной безопасности АНО «НТЦ «Технопрогресс» (г. Москва) Эдуард ШИШКОВ, эксперт ЗАО «НИЦ «Технопрогресс» (г. Москва) Александр ШЕСТАКОВ, эксперт ЗАО «НИЦ «Технопрогресс» (г. Москва)

В статье приведена методика выполнения визуального и измерительного контроля оборудования, основного материала и сварных соединений при проведении технического диагностирования технических устройств, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах, подконтрольных Ростехнадзору, – газорегуляторных пунктов, газорегуляторных установок, блочных и шкафных газорегуляторных пунктов (далее по тексту ГРП). Настоящая методика может быть применена при выполнении визуального и измерительного контроля оборудования, основного материала и сварных соединений других технических устройств (например, в строительстве).

од экспертизой промышленной безопасности технического устройства (газорегуляторный пункт) следует понимать проведение комплекса технических мероприятий, позволяющих объективно оценить фактическое состояние оборудования, отработавшего свой нормативный срок эксплуатации (для ГРП – 30 лет), и определить возможность, условия и срок их дальнейшей эксплуатации. Визуальный и измерительный контроль материала и сварных соединений проводят в процессе эксплуатации технических устройств по истечении установленного срока их эксплуатации в соответствии с требованиями руководящих документов (методических указаний) по оценке (экспертизе) конкретных технических устройств и сооружений. При этом визуальный и измерительный контроль выполняется в соответствии с технологическими картами визуального и измерительного контроля. В картах указываются места проведения контроля на кон-

150

кретном техническом устройстве, схемы контроля, объемы контроля, средства измерения контролируемого параметра, нормы оценки качества. Визуальный и измерительный контроль технических устройств в процессе эксплуатации проводят с целью выявления изменений их формы, поверхностных дефектов в материале и сварных соединениях, образовавшихся после определенной наработки изделия в результате усталости металла деталей, коррозии, изнашивания и т.д., а также неправильного технологического обслуживания в эксплуатации. Основные браковочные критерии, возникающие при эксплуатации изделий, на которые следует обращать особое внимание при визуальном контроле следующие: 1) Усталостные трещины – являются наиболее распространенными эксплуатационными браковочными критериями. Основная причина усталостных разрушений деталей – действие переменных

нагрузок. Усталостные трещины возникают в местах концентрации напряжений или технологических концентраторов напряжений. Усталостные трещины появляются также в местах браковочных критериев металлургического и технологического происхождения или следов грубой механической обработки поверхности (глубоких рисок, следов резца и т.п.). Усталостные трещины различают по внешнему виду. Чаще всего они бывают двух типов: а – поперечные или кольцевые трещины, развивающиеся на цилиндрических деталях по окружности в сечении, перпендикулярном к оси детали; б – трещины, расположенные под углом к оси детали. В зоне усталостного разрушения отсутствуют какие-либо признаки пластической деформации даже у самых пластичных материалов. Ширина раскрытия усталостной трещины у выхода ее на поверхность в начальной стадии разрушения не превышает нескольких микрон. 2) Трещины – надрывы в поверхностном слое металла образуются в результате высоких однократно приложенных напряжений (растяжение, изгиб, кручение), когда нагрузка превышает прочностные характеристики детали, например, при нарушении технологии правки детали, демонтаже или монтаже детали с хрупким поверхностным слоем или при перегрузке детали в эксплуатации (работа в нерасчетном режиме). 3) Коррозионные повреждения (очаговые, межкристаллитные и др.) образуются на поверхности и в сечении деталей. Степень коррозионного повреждения зависит от наличия агрессивных сред, качества защитных покрытий, состояния материала, неблагоприятного сочетания материалов деталей в узле и др. Коррозией часто поражены закрытые, внутренние полости, труднодоступные для осмотра. 4) Механические повреждения поверхности – забоины, вмятины, надиры, риски, местный наклеп.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

При определении возможности дальнейшей эксплуатации объекта контроля на заданных параметрах и обеспечения требований промышленной безопасности браковочные критерии необходимо классифицировать как: ■ критические; ■ значительные и малозначительные; ■ исправимые и неисправимые. При классификации учитывают характер, размеры, место расположения браковочных критериев на детали, особенности деталей и изделий, их назначение, условия использования (эксплуатации). При оценке технического состояния объекта необходимо учитывать требования Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления», РД 153-39.1059-00 «Методика технического диагностирования газорегуляторных пунктов», СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы» и др. Следует проводить визуальный и измерительный контроль всех доступных для этого поверхностей трубопроводов, деталей, сборочных единиц, оборудования. Визуальный и измерительный контроль выполняют до проведения контроля материалов и сварных соединений другими методами неразрушающего контроля, а также после устранения браковочных критериев. Измерения проводят после визуального контроля или одновременно с ним. Работы по техническому диагностированию ГРП необходимо проводить в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления», инструкцией по проведению работ неразрушающими методами контроля, а также другими действующими нормативными документами. Работы должны выполняться бригадой, состоящей не менее чем из двух человек. Лица, выполняющие работы по техническому диагностированию, должны быть аттестованы на право проведения газоопасных работ. Предприятие-владелец обеспечивает подготовку объекта к обследованию и безо пасное проведение работ, а именно: ■ проводит инструктаж по ТБ для лиц, выполняющих техническое диагностирование; ■ производит подготовку элементов ГРП в местах проведения неразрушающего контроля;

■ обеспечивает вывеску предупредительного плаката «ГРП в ремонте» и снятие плаката с разрешения лица, ответственного за эксплуатацию; ■ проведение работ по техническому диагностированию в присутствии представителей эксплуатационной организации и только в дневное время; ■ немедленное прекращение работ при: 1) сигнале, извещающем об аварии; 2) повышении концентрации газа более 20% от нижней концентрации предела взрываемости; 3) появление признаков отравления, ухудшения собственного самочувствия или обнаружения недомогания у коллег по работе; 4) при указании представителя эксплуатирующей организации – ответственного за проведение газоопасных работ. Организация работ по техническому диагностированию ГРП возлагается на его владельца. Техническое диагностирование ГРП вправе проводить экспертная организация, имеющая лицензию на право осуществления деятельности по экспертизе промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте. Работы по проведению визуального и измерительного контроля при техническом диагностировании производятся специалистами лаборатории неразрушающего контроля, аттестованной в установленном порядке. Лаборатория должна быть укомплектована необходимыми для проведения работ по техническому диагностированию оборудованием, приборами и инструментом (приложение «Л» РД 153-39.1-059-00). Условия контроля должны быть безопасными с учетом того фактора, что внимание дефектоскописта должно быть в полной мере направлено на объект контроля. Как правило, НК выполняется при температуре t > 0 °С.

Поверхности материалов и сварных соединений перед контролем очищаются от влаги, шлака, брызг металла, ржавчины и других загрязнений, препятствующих проведению контроля. Визуальный и измерительный контроль в процессе эксплуатации технических устройств выполняется на месте производства работ. В этом случае должно быть обеспечено удобство прохода специалистов, выполняющих контроль, к месту производства контрольных работ, созданы условия для безопасного производства работ, в том числе в необходимых случаях должны быть установлены леса, ограждения, подмостки, люльки, передвижные вышки или другие вспомогательные устройства, обеспечивающие оптимальный доступ (удобство работы) специалиста к контролируемой поверхности. Для создания оптимального контраста дефекта с фоном в зоне контроля необходимо применять дополнительный переносной источник света напряжением 12 В, то есть использовать комбинированное освещение. Освещенность контролируемых поверхностей должна быть достаточной для надежного выявления дефектов, но не менее 500 Лк. Для выполнения контроля должен быть обеспечен достаточный обзор для специалиста. Подлежащая контролю поверхность должна рассматриваться под углом более 30° к плоскости объекта контроля и с расстояния до 600 мм. Специалисты, осуществляющие визуальный и измерительный контроль, при техническом диагностировании ГРП, должны быть ознакомлены с нормативными документами, относящимися к промышленной безопасности, со стандартами, определяющими качество изделий, и аттестованы в соответствии с Правилами аттестации персонала в области неразрушающего контроля (ПБ 03-440-02. Работы по техническому диагностированию ГРП относятся к газоопасным

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

151

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы работам, поэтому специалисты, проводящие эти работы, должны быть аттестованы на право проведения газоопасных работ. Средства контроля должны быть исправны, настроены и поверены в установленном порядке. Средства контроля должны иметь руководство по эксплуатации, паспорт и свидетельство о поверке. При визуальном и измерительном контроле применяют: ■ визуально-оптические приборы до 20-кратного увеличения (лупы, в том числе измерительные, эндоскопы, зеркала и др.); ■ штриховые меры длины (стальные измерительные линейки по ГОСТ 427, рулетки по ГОСТ 7502). ■ штангенинструменты (штангенциркули по ГОСТ 166 и штангенглубиномеры по ГОСТ 162); ■ микрометрические приборы (микрометры по ГОСТ 6507); ■ шаблоны, в том числе специальные и универсальные (например – УШС, шаблоны для измерения радиуса и т.п.); ■ допускается применение других средств визуального и измерительного контроля при условии наличия соответствующих инструкций, методик их применения; ■ визуальный контроль проводят невооруженным глазом и (или) с применением луп, микроскопов, эндоскопов, зеркал и др.; ■ основные требования к аппаратуре НК изложены в ГОСТ 23479-79 «Методы оптического вида. Общие требования». Подготовка аппаратуры должна производиться в соответствии с технической документацией на конкретный тип аппаратуры (инструкции по эксплуатации) и включать: ■ проверку наличия свидетельств о поверке; ■ проверку работоспособности аппаратуры; ■ проверка работоспособности аппаратуры должна производиться в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Подготовка контролируемых поверхностей проводится службами организации, которой принадлежит контролируемый объект. Подготовка объекта контроля к операциям контроля должна производиться в следующей последовательности: ■ до начала контроля с поверхности объекта контроля удаляют частицы или загрязнения, мешающие проведению контроля; ■ определяют границы контролиру-

152

емого участка и характер недопустимых дефектов. Нормы освещенности поверхности объекта при визуальном контроле в зависимости от контраста дефекта с фоном и его размером приведены в табл. 3 ГОСТ 23479-79. Контроль объектов должен осуществляться в соответствии с методикой (технологической картой) контроля на конкретные типы аппаратуры и объекта и включать в себя следующие операции: ■ установку аппаратуры в требуемое положение; ■ введение объекта в режим контроля; ■ наблюдение и измерение контролируемого параметра; ■ контроль качества объекта посредством сравнения его с контрольным образцом; ■ обработку результатов контроля. Визуальный и измерительный контроль при техническом диагностировании (освидетельствовании) оборудования, работающего под давлением, следует проводить после прекращения работы указанного оборудования, сброса давления, охлаждения, дренажа, отключения от другого оборудования. При необходимости внутренние устройства должны быть разобраны, детали, препятствующие контролю технического состояния материала и сварных соединений, частично или полностью сняты в местах, указанных в Программе технического диагностирования. Очистка контролируемой поверхности производится способом, указанным в соответствующих НД (например, промывка, механическая зачистка, протирка, обдув сжатым воздухом и др.). При этом толщина стенки контролируемого изделия не должна уменьшаться за пределы минусовых допусков, и не должны возникать недопустимые, согласно НД, дефекты (риски, царапины и др.). При контроле окрашенных объектов краска с поверхности в зоне контроля не удаляется, если это специально не оговорено в НД и поверхность объекта не вызывает подозрения на наличие трещин по результатам визуального контроля. Визуальный и измерительный контроль при техническом диагностировании (освидетельствовании) технических устройств, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах, подконтрольных Ростехнадзору, проводится в соответствии с требованиями РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».

Визуальный контроль предусматривает выполнение следующего объема работ: контроль правильности компоновки оборудования; контроль состояния газопроводов; контроль состояния оборудования; контроль состояния контрольноизмерительных приборов. Оборудование должно быть скомпоновано и соответствовать проектнотехнической (проектной, исполнительной, эксплуатационной) документации. Визуальный контроль труб (газопроводов), оборудования и сварных соединений выполняют с целью подтверждения отсутствия поверхностных повреждений (трещин, коррозионных повреждений, деформированных участков, наружного износа элементов и т.д.), образовавшихся в процессе эксплуатации. Измерительный контроль труб, оборудования и сварных соединений выполняют с целью подтверждения соответствия геометрических размеров конструкций и допустимости повреждений материала и сварных соединений, выявленных при визуальном контроле, требованиям стандартов и паспортов. При визуальном контроле состояния газопроводов и сварных соединений проверяют: отсутствие (наличие) механических повреждений поверхностей; отсутствие (наличие) формоизменения элементов конструкций (деформированные участки, коробление, провисание и другие отклонения от первоначального расположения); отсутствие (наличие) поверхностных дефектов, образовавшихся (получивших развитие) в процессе эксплуатации; отсутствие коррозионного и механического износа поверхностей. При измерительном контроле состояния материала и сварных соединений определяют: размеры механических повреждений и дефектов материала и сварных соединений (тип дефекта, его длину, ширину и глубину); размеры деформированных участков материала и сварных соединений, в том числе длину, ширину и глубину вмятин, выпучин, отдулин; овальность цилиндрических элементов, в том числе гибов труб; прямолинейность (прогиб) образующей конструкции (элемента);фактическую толщину стенки материала (при возможности проведения прямых измерений);размеры зон коррозионного повреждения, включая их глубину; эксплуатационные трещины. Порядок проведения контроля указан в технологической карте визуального и измерительного контроля. Оценку качества материала и оборудования, сварных соединений по результатам визуального и измерительного

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1 Требования к качеству, допустимые размеры дефектов Наименование дефектов

Размерный показатель (толщина свариваемых элементов) 2

Отступления от размеров и формы шва Тип соединения – С2 Тип соединения – С17

Допустимый размер дефекта, менее (мм)

Нормативный документ

Ширина св. шва

Усиление шва РД св. Газ. св.

св. 2 до 3 мм

4+2

1±10,5 1 ±0,5

св. 3 до 5 мм

4+2

1±10,5

3 мм

7+2

1,5±11,5 1,5±11,5

8+2

1,5±11,5 1,5±11,5

9+2

1,5±11,5 1,5±11,5

11+2

1,5±11,5

12+3

1,5±11,5

13+3

1,5±11,5

16+4

2,0±21,5

18+4

2,0±21,5

21+4

2,0±21,5

14 Трещины

Не допускаются

Прожоги

Не допускаются

Незаваренные кратеры

Не допускаются

СП 42-102-2004

Поверхностные поры

Не допускаются

Подрезы

Глубиной более 5% толщины стенки труб (но не более 0,5 мм) и длиной более 1/3 периметра стыка (но не более 150 мм)

Западания (углубления) между валиками и чешуйчатость поверхности шва

1 мм

Смещение кромок

S– наименьшая из толщин стенок сварив. труб

0,15 S +0,5 мм

Перелом осей деталей

S– наименьшая из толщин стенок труб

Стрела прогиба на длине 200 мм <0,1 S, но не более 4 мм

контроля проводят по нормам, приведенным в НТД и согласованным с Рос технадзором. Оценка величины и характера обнаруженных дефектов производится с учетом норм, установленных паспортами на оборудование, отдельные узлы и проектной документацией.

ГОСТ 16037-80

СП 42-102-2004

При оценке технического состояния оборудования и материалов руководствуются требованиями РД 153-39.1-059-00. Оценка качества сварных соединений газопроводов производится в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасноТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

сти сетей газораспределения и газопотребления», СНиП 42-01-2002 «Газорас пределительные системы», СП 42-1012003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб». Основные размерные показатели и нормы оценки качества сварных соединений по результатам визуального и измерительного контроля согласно требованиям приведены в таблице 1. Результаты проведенного визуального и измерительного контроля состояния оборудования и трубопроводов ГРП оформляют актом по форме Приложения Ж РД 03-606-03, который прикладывают к заключению экспертизы промышленной безопасности. В акте указывают: ■ основание для проведения контроля (№ заявки); ■ вид контроля; ■ наименование и размеры контролируемого объекта, владелец объекта, № чертежа; ■ НТД на контроль; ■ выявленные повреждения и дефекты; ■ заключение по результатам контроля. Заключение подписывают: ■ дефектоскопист, проводивший контроль; ■ руководитель работ по ВИК.

Литература 1. РД 153-39.1-059-00 «Методика технического диагностирования газорегуляторных пунктов». 2. РД 03-606-03 «Инструкции по визуальному и измерительному контролю». 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газорас пределения и газопотребления» (утв. приказом Ростехнадзора от 15.11.2013 г. №542). 4. СНиП 42-01-2002. «Газораспределительные системы». 5. СП 42-101-2003. «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб». 6. СП 42-102-2004. «Проектирование и строительство газопроводов из металлических труб». 7. ГОСТ 16037-80. «Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры». 8. ГОСТ 23479-79 «Методы оптического вида. Общие требования».

153

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Активная молниезащита опасных производственных объектов: пути решения УДК: 621.316.98 Игорь ЗАЙЦЕВ, директор ООО «Экспертная организация «Перспектива» (г. Курск) Сергей АПУХТИН, директор ООО «МеталлЭксперт» (г. Курск) Дмитрий ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «МеталлЭксперт» (г. Курск) Владимир ДРУГАЛЬ, инженер-эксперт ООО «Центр Эксперт» (г. Курск) Виктор КОНОНОВ, инженер-эксперт ООО «Центр Эксперт» (г. Курск)

В последние годы в России участились случаи техногенных аварий на промышленных и военных объектах, вызванных ударами молнии. Аварии сопровождались значительными материальными потерями и человеческими жертвами. Прямые удары молнии повлекли в ряде случаев полное разрушение нефтехранилищ, военных складов и газораспределительных станций.

2009 году в Ханты-Мансийском автономном округе на нефтебазе «Конда», принадлежащей предприятию ОАО «Сибнефтепровод», возник пожар: сгорели несколько резервуаров с нефтью. Погибли четверо пожарных, еще четверо были госпитализированы с ожогами. Причиной возгорания стало прямое попадание молнии в емкость с нефтью. Ущерб составил около ста пятидесяти миллионов рублей. 14 июля 2013 года от удара молнии в поселке Белоярский Свердловской области произошел разрыв и возгорание газопровода на территории газораспределительной станции. 27 июня 2015 года в Бежицком районе Брянска произошло возгорание газопровода. Причиной пожара стал удар молнии. Молния – электрический разряд, способный нанести повреждения строению, вызвать пожар и привести к поражению электрическим током людей. Ток в разряде молнии достигает от 10 до 100 тысяч ампер, а напряжение – миллионов вольт (иногда достигает 50 млн. вольт). Поэтому все промышленные объекты: здания, сооружения, трубопроводы и нефтяные резервуары необходимо обо-

154

рудовать системами защиты от прямого попадания молнии [2]. Молниезащита таких опасных промышленных объектов, как газораспределительные станции и нефтехранилища, является обязательным элементом в системе безопасности, которая позволяет избежать значительного материального ущерба и сохранить человеческие жизни[3]. Анализ нескольких аварий, вызванных ударами молнии, свидетельствует о необходимости совершенствования уже существующих систем молниезащиты опасных производственных объектов. Известные в настоящее время средства молниезащиты можно разделить на две группы: пассивные (стержневые, тросовые, броневые системы молниеотводов) и активные (молниеотводы, основанные на ионном и лазерном излучении). Наиболее широко используется пассивная система молниезащиты, так как она проста, не требует специального технического обслуживания и надежно защищает объект от поражения «отрицательными» молниями, то есть молниями, лидер которых образован отрицательными зарядами.

Известны стержневые молниеотводы, содержащие стальную опору и металлический стержень, соединенный с помощью стальной проволоки с заземленными электродами. Недостатком стержневых молниеотводов является снижение их защитительной функции при воздействии «положительной» молнии, то есть молнии, лидер которой образован преимущественно положительными зарядами. Средства активной молниезащиты в целом более эффективны по сравнению с пассивными средствами (особенно современные, использующие лазерную искру), поскольку устраняют условия для развития молнии. Поэтому проведенный анализ последних разработок на российском рынке показал, что наиболее надежным техническим устройством, которое определяет эффективность всей системы молниезащиты в целом, является активный молниеотвод, который разработали специалисты компании «Космос-Нефть-Газ». Технический результат состоит в улучшении конструктивных, технологических и эксплуатационных качеств молниеотвода, повышении надежности работы устройства и обеспечении повышенной защиты объектов от поражения разрядами молнии [6]. Поставленная задача решается тем, что активный молниеотвод, согласно изобретению, содержит корпус с крышкой, электрически последовательно сообщенные активный молниеприемник, генератор импульсного напряжения, возбуждаемый молниеактивно заряженным внешним электрическим полем, и контактный элемент системы заземления. При этом указанный генератор выполнен с корпусом, внутри внешнего контура которого размещены не менее двух зарядных резисторных цепей, а также многосекционный разрядник, выполненный в виде, по меньшей мере, одной конденсаторно-разрядной цепи, состоящей из последовательно череду-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ющихся конденсаторов, каждый с двумя зарядными пластинами-обкладками, и функционально совмещенных с ними разрядников, выполненных в виде выверенных по высоте выступов на внешней стороне указанных пластинобкладок. Причем зарядные резисторные цепи состоят из последовательно соединенных резисторов и разделены на две группы, резисторы одной из которых соединены с верхними, а резисторы другой с нижними пластинамиобкладками конденсаторов, причем совокупные номиналы резисторов, электрически сообщенных с верхними, и резисторов, сообщенных с нижними пластинами-обкладками каждого конденсатора, приняты равновеликими по высоте и по сопротивлению, а омическое сопротивление резисторов, диэлектрических прослоек между встречными элементами разрядников и пластинами конденсаторов, площадь конденсаторных пластин, число и емкость конденсаторов в генераторе импульсных напряжений приняты обеспечивающими возможность зарядки конденсаторов из внешнего электрического поля, достаточного для формирования и осуществления упреждающего разряда с образованием лидера, посылаемого через молниеприемник навстречу ударному лидеру внешней молнии. При этом электрическая емкость конденсаторов и омическое сопротивление прослоек между их пластинами и выступами разрядников приняты обеспечивающими возможность сквозного пробоя разрядников указанной цепи и короткого замыкания молниеприемника на контактный элемент системы заземления при ударе молнии с последующим самовосстановлением исходных свойств диэлектрика и защитной работоспособности активного молниеотвода. Кроме того, молниеприемник выполнен в виде системы электрически взаимосвязанных стержней, образующих многостержневой венец с центральным и боковыми стержнями, при этом центральный стержень выполнен длиной, превышающей длину боковых стержней. Также молниеотвод снабжен, по меньшей мере, одной внешней разрядной цепью, состоящей из пар токопроводящих разрядников, преимущественно выполненных в виде тела вращения, при этом каждые два разрядника, образующие пару, разделены диэлектриком, а каждый разрядник одной пары электрически связан с одним разрядником другой пары, причем один разрядник

Рис. 1. Активный молниеотвод, вид спереди с частичным вертикальным разрезом

Рис. 2. Генератор импульсного напряжения, вид спереди с частичным вертикальным разрезом

9 2 11 10 12 18

17 13 15 19 1 7

5 18

верхней пары электрически связан с молниеприемником, а один разрядник нижней пары - с контактным элементом системы заземления, причем разрядники смежных пар размещены на корпусе, по меньшей мере, с частным смещением в плане относительно предыдущей или последующей пары разрядников. В момент попадания молнии в молниеотвод весь заряд стекает по внешним разрядникам, тем самым препятствуя разрушительному воздействию молнии на внутренний генератор, вследствие чего повышается надежность работы молниеотвода и защита от повреждения объектов различного назначения при интенсивном воздействии атмосферного электричества. Электромагнитные параметры молниеотвода подбирают таким образом, что он срабатывает при приближении лидера молнии к высоте ориентировки 182–455 м в фазе с его воздействием. В соответствии с поставленной задачей технический результат, достигаемый при установке заявляемого активного молниеотвода на опасных производственных объектах, состоит в обеТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

спечении их сохранности даже в зонах повышенной грозоопасности. Таким образом, в сравнении с аналогами предлагаемый активный молниеотвод является более надежным и долговечным и может обеспечить большую безопасность опасных производственных объектов от ударов молнии. Литература 1. Федеральный закон от 30 декабря 2009 года № 385-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О техническом регулировании». 2. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. – М.: Физматлит, 2001. 3. Черкасов В. Н. Защита взрывоопасных сооружений от молнии и статического электричества. – М.: Стройиздат, 1984. 4. РД 34.21.122—87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений». 5. СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций». 6. Патент РФ № 2467524.

155

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности технического диагностирования баллонов УДК: 620.179.1 Сергей БОГДАН, начальник отдела экспертиз АО «Кронштадтский морской завод» (г.Кронштадт) Евгений ЖУГИН, специалист по неразрушающему контролю АО «Кронштадтский морской завод» (г.Кронштадт)

В статье изложен один из аспектов безопасной эксплуатации технических устройств – диагностирование методами неразрушающего контроля с целью профилактики коррозионно-усталостных повреждений металла и получения достоверной оценки надежности устройства. Ключевые слова: внутренний осмотр, ультразвуковая толщинометрия, дефектоскопия.

есмотря на простоту баллонов сжатого воздуха как технических устройств, их техническое диагностирование с целью продления сроков эксплуатации представляет определенные трудности. Руководящие документы по диагностированию объектов, работающих под давлением (1, 2, 3, 4), требуют проведения внутреннего осмотра. Но это связано с техническими проблемами и значительными финансовыми затратами. Подготовка баллона к проведению внутреннего осмотра подразумевает отключение от системы, на которой установлен баллон, демонтаж вентилей или головок, установленных на баллонах, а также монтаж после внутреннего осмотра, который требует трудозатрат квалифицированного персонала. Современные средства неразрушающего контроля позволяют проводить техническое диагностирование баллонов без демонтажа с объекта эксплуатации и выявить возможные дефекты. Чтобы не проводить операцию по внутреннему осмотру баллона, которая, согласно п.4.3.2 (5,6), необходима для выявления «коррозионных и коррозийноусталостных повреждений металла, наиболее часто встречающихся на внутренней поверхности в нижней части баллона, в зоне «раздела сред», предлагается заменить внутренний осмотр дополнительными измерениями толщины стенок баллона при помощи ультразвуковых толщиномеров. В частности, на примере одного исследования экспериментально подтверждена достоверность метода диагности-

156

ки ультразвуковыми методами контроля. На участке трубопровода, транспортирующего газовый конденсат, методами внутритрубной дефектоскопии и ультразвуковой толщинометрии зафиксирован участок незначительного утончения труб, где были обнаружены внутренние коррозионные дефекты в виде язв глубиной до 3–4 мм (7). В лабораторных условиях образцы труб с дефектами прошли испытание на растяжение для определения механических свойств трубы. По пределу прочности и условному пределу текучести (прочностные характеристики металла труб) испытанные образцы соответствовали требованиям технических условий, но несоответствия были связаны с пластичностью материала или относительным удлинением при разрыве. У 40% образцов пластичность (по параметру относительного удлинения при разрыве) была значительно снижена (7). Очевидно, что в данном случае снижение пластических свойств материала трубы фактор не временной, а металлургический, возникший в результате образования несплошностей во внутренних объемах металла из-за наличия неметаллических включений с дальнейшим образованием коррозионных язв. На начальном этапе такой дефект выявляется визуальным осмотром, но также диагностируется при сканировании металлической детали на значительную глубину. В технике существуют уникальные средства неразрушающего статического контроля – рентгеновские компьютерные

томографы, позволяющие количественно исследовать внутреннюю пространственную структуру («слоеграммы») изделий любой сложности. В рассмотренном исследовании метод ультразвуковой дефектоскопии для диагностирования состояния внутренней поверхности оказался информативен в сочетании с ультразвуковой толщинометрией и может быть эффективно использован в диагностике баллонов сжатого воздуха без проведения визуального осмотра внутренней поверхности. Литература 1. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов». 2. РД 14-001-99 «Методические указания по техническому диагностированию и продлению срока службы стальных баллонов, работающих под давлением». 3. СО 153-34.17.439-2003 «Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением». 4. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 5. 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). 6. 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). 7. Теплянский Ю.А., Мамаев Н.И. Внутренняя коррозия трубопроводов, транспортирующих газовый конденсат. НефтеГазоПромысловый инжиниринг. 2006. С.20–24.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Анализ услуг по проведению ЭПБ технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах Александр ЗАГРОДСКИЙ, генеральный директор ООО «Центртехнотест» (г. Курск) Игорь ГОРБУЛИН, начальник ЛНК ООО «Центртехнотест» (г. Курск) Дмитрий ДЕМЧЕНКО, инженер ООО МеталлЭксперт» (г. Курск) Сергей АПУХТИН, директор ООО «МеталлЭксперт» (г. Курск) Александр ЛЫСКОВ, директор ООО «Стройсервис» (г. Губкин)

В статье приведен анализ проведенных ЭПБ подъемных сооружений на опасных производственных объектах субъекта РФ. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности подъемных сооружений.

период с апреля 2014 года по июль 2015 года включительно специалисты ООО «Центртехнотест» выполнили 92 экспертизы промышленной безопасности технических устройств (кранов), применяемых на опасных производственных объектах. Типы кранов, прошедших экспертизу промышленной безопасности в период с начала 2014 года по июль 2015 года: ■ краны мостовые; ■ краны монтажные; ■ краны железнодорожные; ■ краны стреловые; ■ краны башенно-стреловые; ■ краны гусеничные; ■ краны козловые. За исследуемый период наибольшее количество экспертиз промышленной

безопасности было выполнено по мостовым кранам – 68 единиц. Также было выполнено большое количество экспертиз кранов стреловых (10 единиц) и железнодорожных (6 единиц). Экспертизе промышленной безопасности подлежали краны монтажные, козловые, башенно-стреловые и гусеничные. В процессе проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах, было установлено, что средний срок эксплуатации кранов различных типов составляет 35 лет: ■ гусеничные краны – более 40 лет; ■ мостовые, козловые, железнодорожные – от 35 до 40 лет; ■ башенно-стреловые, стреловые, монтажные – от 30 до 35 лет. Из 92 кранов, прошедших экспертизу промышленной безопасности, 22 крана не в полной мере соответствуют требованиям промышленной безопасности и могут эксплуатироваться только при условии устранения замечаний, вынесенных по результатам экспертизы. Таким образом, только четверть (25%) обследованных кранов имеют дефекты. Остальные 70 кранов полностью соответствуют требованиям промышленной безопасности. Наиболее подвержены образованию дефектов краны гусеничные и монТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

тажные, так как в процессе экспертизы промышленной безопасности было выявлено, что более 50% кранов данных типов не в полной мере соответствуют требованиям промышленной безопасности и могут эксплуатироваться только при условии устранения замечаний, вынесенных по результатам экспертизы. В процессе экспертизы промышленной безопасности был выявлен 101 дефект на 22 кранах из 92 обследованных. Наибольшее количество дефектов обнаружено на: ■ мостовых кранах (83 дефекта); ■ стреловых кранах (8 дефектов); ■ монтажных кранах (8 дефектов). Наиболее часто подвергаются образованию дефектов следующие узлы кранов: ■ пролетная приводная балка; ■ грузовая тележка; ■ стрела; ■ пролетная неприводная балка; ■ концевая балка. Также обнаружено большое количество дефектов в результате проведения планово-высотной съемки. В результате экспертизы промышленной безопасности кранов было выявлено, что наиболее часто встречающимися видами дефектов являются: ■ трещина сварного шва; ■ трещина основного металла; ■ разность отметок рельсов на соседних колоннах; ■ уширение колеи рельсового пути; ■ разрушение основного металла; ■ износ реборды. Таким образом, необходимо проводить тщательный осмотр узлов технических устройств, подверженных образованию дефектов, изучать виды выявленных дефектов и разрабатывать мероприятия по их предупреждению. 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 опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утв. приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533). 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

157

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Техническое диагностирование аммиачных холодильных систем Алексей КОЛЕСНИКОВ, эксперт ООО «Донпромпроект» Сергей ИВАНЫЧЕВ, эксперт ООО «Донпромпроект» Игорь СТАНОВОВ, эксперт ООО «Донпромпроект» Алексей ЕВЛАХОВ, эксперт ООО «Донпромпроект» Юрий КОМКОВ, эксперт ООО «Донпромпроект» Ирина МИРОШНИЧЕНКО, эксперт ООО «Донпромпроект»

В статье приведен анализ результатов работы экспертов ООО «Донпромпроект» по техническому диагностированию аммиачных холодильных систем, применяемых на пищеперерабатывающих заводах. Ключевые слова: аммиачные холодильные установки, обследование емкостного оборудования, коррозия, аммиачные сосуды.

а основании приказа Госгортехнадзора России от 26 июня 1995 года № 111 «О взятии под государственный надзор аммиачных холодильных систем» специалисты ООО «Донпромпроект» в период с 2008 по 2015 год проводили диагностирование аммиачных холодильных установок на молочных заводах, мясокомбинатах, заводах по производству пива и других пищевых производствах, расположенных на территории Нижне-Донского управления Ростехнадзора. В соответствии с требованиями «Правил безопасности аммиачных холодильных установок» и «Инструкци по проведению диагностирования технического состояния сосудов, трубопроводов и компрессоров промышленных аммиачных холодильных установок», обследованию подвергались сосуды и аппараты аммиачных холодильных систем (АХУ), проработавшие более 20 лет, а также трубопроводы и компрессоры. Работы проводились с целью определения остаточного ресурса оборудования и возможности его дальнейшей эксплуатации на регламентных (проектных) режимах. В статье рассматриваются вопросы обследования емкостного оборудования. За указанный период было обследовано свыше 70 сосудов, включая ресиверы раз-

158

личного назначения, промсосуды, влагомаслоотделители, маслособиратели, а также кожухотрубчатые теплообменники (испарители, конденсаторы) и буферные емкости. Обследование проводилось в два этапа. На первом этапе специалисты ООО «Донпромпроект» изучали состояние и наличие технической документации (паспорта) на сосуды для последующего определения объема диагностических работ неразрушающими методами. В некоторых случаях первый этап обследования определял необходимость проведения работ по восстановлению паспортов сосудов и их идентификации. Второй этап диагностики – неразрушающий контроль состояния аппарата и исследования механических свойств металла. В состав работ по неразрушающему контролю включены операции визуального осмотра, измерения геометрических параметров сосуда, ультразвуковой толщинометрии, ультразвуковой и цветной дефектоскопии. Однако требования в части визуального осмотра в большинстве случаев не могут быть применены к большинству сосудов АХУ пищеперерабатывающих предприятий. Эти сосуды, спроектированные и изготовленные более 20 лет назад, не имеют смотровых люков ( Ду  350 ), что не

позволяет провести визуальный осмотр внутренних поверхностей сосудов. Кроме того, АХУ пищеперерабатывающих заводов имеют, как правило, непрерывный цикл работы, что также затрудняет проведение визуального осмотра внутренних полостей сосудов. Это затрудняет применение акустико-эмиссионных систем для диагностики. Также их применение, несмотря на уменьшение времени диагностирования и испытания сосуда на прочность, часто оказывается экономически невыгодным для предприятийзаказчиков, имеющих от 5 до 35 сосудов в системе АХУ. При проведении визуального осмотра оценивалось коррозионное состояние поверхности сосуда, а также наличие дефектов, связанных с изготовлением сосуда, проведением ремонтных работ, дефектов деформационного происхождения и соответствие сосуда конструкции, приведенной в паспорте. Выполненные работы показали, что в основном коррозии подвергается наружная поверхность сосудов и аппаратов, покрытых тепловой изоляцией (сосуды и аппараты высокой стороны). Это дренажные, циркуляционные ресиверы, промсосуды, отделители жидкости. Механизм коррозионных повреждений – общая коррозия с наличием язв, вызванная химическим взаимодействием металла и влаги, конденсирующейся в пространстве между теплоизоляцией и поверхностью сосуда. Глубина язв колеблется в пределах от 0,3 мм до 1,5 мм. Анализ показывает, что коррозия более интенсивна в тех случаях, когда в качестве тепловой изоляции применяют накладки из пенопласта (пенополистирол марки ПСБ-С). В этом случае на дренажном ресивере типа 5 РД значительной части организаций были обнаружены коррозионные язвы глубиной более 1,5 мм на поверхности в нижней части сосуда в зоне сопряжения днища с корпусом. Менее интенсивно коррозия развивается в тех случаях, когда тепловая изоляция наносится на предварительно загрунтованную поверхность. Практически полное отсутствие коррозии на внешней поверхности обеспечивает нанесение на сосуд тепловой изоляции, имеющей адгезионные связи с металлом (рипор и т.п.). Коррозионное обследование поверхности вертикальных аппаратов показало, что в основном коррозией охвачены нижние части сосуда и поверхности боковых штуцеров. Общая коррозия с глубокими язвами практически отсутствует на аппаратах, установленных без тепловой изоляции

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

в помещениях и на улице. Это линейные ресиверы, теплообменники, маслосборники и маслоотделители. Визуальный осмотр внутренних поверхностей аммиачных аппаратов удалось провести при обследовании некоторых ресиверов типа 5 РВ, часть из которых эксплуатируется как циркуляционные ресиверы. В результате этих операций удалось установить, что внутренняя поверхность сосудов покрыта слоем масла и не подвергается общей коррозии. Для выявления возможных зон коррозионного растрескивания была проведена цветная дефектоскопия некоторых зон. Дополнительно эти зоны были обследованы ультразвуковым методом. Следов коррозионного растрескивания не обнаружено. Следует отметить, что появление такого дефекта, как коррозионное растрескивание, в условиях работы оборудования АХУ маловероятно, так как рабочая среда (аммиак) не содержит атомарного водорода и при рабочих температурах АХУ аммиак не диссоциирует. В ряде случаев проводился частичный внутренний осмотр ресиверов типа 2,5 – 3,5 РВ, который также показал, что внутренняя поверхность сосудов покрыта маслом и не коррозирует. Таким образом, можно утверждать, что внутренняя поверхность аммиачных сосудов АХУ не подвергается общей коррозии, и появление коррозионного растрескивания маловероятно, поскольку эта поверхность фактически ингибиро-

вана маслом, попадающим в систему из компрессоров. Выявленные коррозионные повреждения наружной поверхности аппаратов позволяют сделать вывод о необходимости перехода к тепловой изоляции, наносимой с обеспечением адгезионных связей между металлом и материалом изоляции. Это существенно повысит долговечность эксплуатации оборудования. Данные визуального осмотра подтверждаются результатами ультразвуковой толщинометрии. Из 50 обследованных сосудов утонение стенок зафиксировано в тех случаях, когда имеется интенсивная общая коррозия металла. Ультразвуковая толщинометрия особенно эффективна для идентификации сосудов при проведении паспортизации, так как позволяет определить фактическую толщину стенки изделия в различных местах. Анализ дефектов в сварных соединениях, выявленных различными методами, показал, что большинство их связано с некачественным изготовлением сосудов. Обследования показывают, что за срок эксплуатации в 20 лет практически во всех сосудах развилась коррозия по наружной поверхности в той или иной степени. Но только 15% аппаратов, пораженных коррозией, имеют дефекты, требующие ремонта либо снижения параметров эксплуатации АХУ. В основном это сосуды с накладной теплоизоляцией из пенопласта и шлаковаты. Из 100% обследованных аппаратов ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

более 20% имеют дефекты, недопустимые по ОСТ 26-291-94, включая деформационные дефекты, что свидетельствует о низком качестве контроля со стороны заводов-изготовителей. Поскольку спектр этих дефектов велик, то и технологии ремонта разнообразны и трудно унифицируются. Рассмотренные результаты неразрушающего контроля показывают, что в сварных соединениях сосудов и аппаратов АХУ чаще встречаются дефекты, вызванные нарушениями технологии изготовления изделий, а также возникшие при транспортировке и монтаже. Не обнаружены дефекты, связанные с эксплуатацией оборудования (коррозионное растрескивание, питтинговая коррозия и т.п.). Однако проведение ультразвуковой дефектоскопии необходимо при восстановлении паспортов, поскольку в этих случаях отсутствует какая-либо информация о контроле сварных соединений неразрушающими методами. Литература 1 Приказ Госгортехнадзора России от 26 июня 1995 года №111 «О взятии под государственный надзор аммиачных холодильных систем». 2. ПБ 09-595-03 «Правила безопасности аммиачных холодильных установок». 3. РД 09-244-98 «Инструкции по проведению диагностирования технического состояния сосудов, трубопроводов и компрессоров промышленных аммиачных холодильных установок».

159

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Применение метода акустической эмиссии при проведении технического диагностирования резервуаров вертикальных стальных (РВС) в нефтяной отрасли УДК: 67 Василий ТОЩЕВИКОВ, технический директор, эксперт ООО «Стрела» (г.Ижевск) Ильдар МАКСЮТОВ, начальник лаборатории НК и Д, эксперт ООО «Стрела» (г.Ижевск) Алексей ПРОНИЧЕВ, начальник отдела по экспертизе, эксперт ООО «Стрела» (г.Ижевск) Артем НОВОСЕЛОВ, ведущий инженер, эксперт ООО «Стрела» (г.Ижевск) Сергей ЗАКУРДАЕВ, ведущий инженер, эксперт ООО «Стрела» (г.Ижевск)

Рассматриваются особенности и преимущества применения метода акустической эмиссии при проведении технического диагностирования резервуаров вертикальных стальных (РВС) в нефтяной отрасли. Ключевые слова: класс опасности, акустическая эмиссия, РВС, полное техническое обследование, без вывода из эксплуатации.

огласно требованиям статьи 2 116-ФЗ, с 1 января 2014 года все опасные производственные объекты подразделяются на четыре класса опасности: I класс опасности – опасные производственные объекты чрезвычайно высокой опасности; II класс опасности – опасные производственные объекты высокой опасности; III класс опасности – опасные производственные объекты средней опасности; IV класс опасности – опасные производственные объекты низкой опасности. Исходя из данной классификации, ряд установок подготовки нефти (УПН) неф тедобывающей отрасли Удмуртии относится ко II классу опасности. Это требует комплекса мероприятий по обеспечению безопасной эксплуатации резервуаров вертикальных стальных (РВС) для нефти и нефтепродуктов, составной частью которых является своевременное проведение периодических технических обследований (полных и частичных), а также экспертизы промышленной безопасности (для РВС за пределами нормативного срока службы). Снижение аварийности при эксплуатации оборудования является приоритетной задачей технической политики предприятий, эксплуатирующих опасные произ-

160

водственные объекты. Без достоверного прогнозирования технического состояния, планирования работ и затрат по содержанию и техническому обслуживанию, надзору за состоянием и ремонту сооружений невозможна безопасная и экономически рациональная их эксплуатация. На территории Удмуртии находятся более 50 установок и пунктов, предназначенных для проведения технологических операций сбора, подготовки, перемещения и сдачи нефти. Из всех производственных объектов в технологической схеме таких установок наибольшую опасность представляют инциденты и аварии, которые могут произойти в резервуарных парках. К наиболее тяжелым последствиям, как правило, приводит локальная коррозия днища и нижних поясов РВС, контактирующих со слоем подтоварной воды. Появление даже одиночного сквозного поражения приводит к утечке хранимого продукта, размыву основания и уменьшению устойчивости резервуара. Отказы в виде утечки нефтепродуктов являются наиболее часто встречающимися дефектами эксплуатируемых резервуаров. При этом течи на стенке могут быть выявлены без особого затруднения, тогда как течи на днище являются трудно обнаруживаемыми и наиболее опасными отказами. Если информацию о состо-

янии листов стенки резервуара можно получить при частичном обследовании посредством визуального и измерительного контроля и ультразвуковой толщинометрии, то состояние днища РВС можно определить только при проведении полного технического обследования, включающего осмотр и неразрушающий контроль с внутренней стороны. Учитывая большой временной промежуток между проведением полных технических обследований (от 8 до 10 лет в зависимости от срока службы РВС), в этот период у эксплуатирующей организации отсутствует информация о его состоянии. Поэтому актуальной задачей является оперативное выявление мест эксплуатационного износа днищ РВС без вывода его из эксплуатации. Проведение полного технического обследования или экспертизы промышленной безопасности РВС, связанное со вскрытием и зачисткой внутренней поверхности, зачастую связано с трудностями подготовительных работ, поскольку не всегда существует возможность своевременного вывода РВС из эксплуатации для проведения очистных работ. В основном это связано с принципиальной невозможностью вывода РВС из технологического процесса или особенностями долгосрочного планирования затрат на капитальный ремонт. К тому же очистка РВС от донных отложений является дорогостоящим мероприятием. Поэтому для предприятий–владельцев резервуаров выгодным, а иногда и единственно возможным направлением при контроле днищ РВС для нефти и нефтепродуктов, является применение метода акустической эмиссии (АЭ). Акустикоэмиссионный контроль днищ позволяет оперативно выявлять места их эксплуатационного износа, обеспечить более надежную работу РВС, определять очередность вывода резервуаров из эксплуатации для очистки от донных отложений для проведения осмотра с внутренней стороны и избежать неоправданных затрат по очистке РВС, находящихся в относительно хорошем состоянии.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Схема расстановки преобразователей акустической эмиссии для проведения контроля днища РВС

Наличие большого парка РВС в Удмуртии и оптимизация расходов предприятий на его содержание в рабочем состоянии диктуют необходимость применения методик раннего предупреждения аварийных ситуаций без вывода технических устройств из эксплуатации и ведут к повышению их экономически рациональной эксплуатации на опасных производственных объектах. В Удмуртской Республике одним из первых предприятий, применяющих данный метод контроля, является ООО «Стрела». Специалисты организации с 2005 года провели более 400 обследований различных технических устройств и сооружений с применением акустико-эмиссионного метода контроля, из них более 70 резервуаров. АЭ-контроль стенки и днища резервуара проводят без вывода его из эксплуатации (существенного изменения режима его работы) при испытаниях наливом хранимого продукта. АЭ-контроль днища резервуара в режиме эксплуатации проводится в процессе налива резервуара в целях выявления и определения местоположения хлопунов и развивающихся дефектов металла днища, а при постоянном максимальном уровне налива – для оценки общего коррозионного состояния днища резервуара и определения наличия и местоположения зон утечек продукта. Во время проведения АЭ-контроля резервуар, находящийся в эксплуатации, наполняется продуктом до высоты, составляющей 105% максимального уровня наполнения за последние 12 месяцев эксплуатации резервуара. В случае, если по техническим причинам владелец резервуара не может обеспечить наполнение резервуара до уровня 105%, допускается производить испытания при максимально возможном уровне заполнения хранимым продуктом c циклическим изменением уровня. Метод АЭ обеспечивает обнаружение и регистрацию развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефек-

Рис. 2. Пример локации источников акустической эмиссии на днище резервуара

ты не по размерам, а по степени их опасности, обеспечивает контроль всего периметра днища с использованием нескольких преобразователей АЭ (в зависимости от диаметра днища), неподвижно установленных на поверхности объекта. Положение и ориентация дефекта не влияет на выявление дефектов. Особенностью метода АЭ, ограничивающей его применение, является трудность выделения полезных сигналов из помех. Это связано с тем, что сигналы АЭ относятся к шумоподобным, поскольку сама акустическая эмиссия является случайным импульсным процессом. Поэтому, 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. Регистрация, обработка данных, анализ, локация и фильтрация АЭ-сигналов ведутся в специальных программных продуктах, разработанных конкретно под каждую АЭсистему. Результаты АЭ-контроля должны содержаться в отчетных документах – протоколе и заключении, которые составляются организацией-исполнителем, проводившей АЭ-контроль. Протокол и заключение являются частью отчета. Они также могут быть использованы в качестве самостоятельных документов. Форма и содержание отчетных документов по результатам контроля приведены в приложениях к ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов». Для получения наглядной информации к протоколу прикладывают эскиз объекта контроля и схему расстановки преобразователей, карту локации источников акустической эмиссии. На рисунке 1 показана схема установТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ки преобразователей акустической эмиссии для проведения контроля днища РВС объемом 5 000 куб. м. Особенностью данной схемы является использование дополнительных датчиков (дежурных), которые расставляются на стенке резервуара, для фильтрации АЭ событий с днища от АЭ событий, произошедших в верхней части объема РВС. На рисунке 2 приведен пример локации источников акустической эмиссии на днище резервуара объемом 5 000 куб. м. Программный продукт позволяет провести фильтрацию сигналов по множеству параметров, выявить полезные сигналы и определить их координаты. АЭ-метод контроля эффективен при обследовании оборудования без вывода из эксплуатации, мониторинга за техническим состоянием и проведения безопасных испытаний. В свою очередь, промышленные предприятия все чаще привлекают для этих работ организации с практическим опытом проведения данного метода контроля, поскольку в отдельных случаях отсутствие необходимости проведения очистных работ позволяет не только сократить использование людских ресурсов и спецтехники при проведении технического диагностирования, но и сводит к минимуму простои оборудования. Литература 1.Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. РД 08-95-95 «Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов». 3. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов». 4.Программный пакет AE Studio (Буря) (разработчик – ЗАО «НПФ «Диатон» ( г. Москва).

161

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы организации работ по проведению ЭПБ в действующих нормативных документах УДК: 67 Василий ТОЩЕВИКОВ, технический директор, эксперт ООО «Стрела» (г.Ижевск) Алексей ПРОНИЧЕВ, начальник отдела по экспертизе, эксперт ООО «Стрела» (г.Ижевск) Михаил ЯТОВ, ведущий инженер, эксперт ООО «Стрела» (г.Ижевск) Артем НОВОСЕЛОВ, ведущий инженер, эксперт ООО «Стрела» (г.Ижевск) Сергей ЗАКУРДАЕВ, ведущий инженер, эксперт ООО «Стрела» (г.Ижевск)

Рассматриваются недостатки действующей нормативной документации в сфере проведения работ по экспертизе промышленной безопасности. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, эксперт, ФНиП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», нормативные документы.

2015 года начался процесс модернизации системы экспертизы промышленной безопасности. Законодательство в области промышленной безопасности требовало реорганизации, поскольку не обеспечивало должным образом функционирование всех механизмов, начиная от процедуры лицензирования до этапов проведения экспертизы и оформления ее результатов. Тем не менее действующие на данный момент нормативные документы не дают исчерпывающие ответы на актуальные вопросы. Например, с 1 января 2014 года введено уголовное наказание для эксперта за выдачу заведомо ложного заключения ЭПБ, но до сих пор не существует ни методик проведения экспертизы по отраслям надзора, ни контроля качества проведения данных экспертиз. Статус многих нормативных документов, описывающих порядок и содержащих методические указания по проведению ЭПБ, разработанных ранее головными специализированными организациями, до сих пор неясен. Соответственно еще не определено, за нарушение каких требований должен отвечать эксперт. Отмененный 17 августа 2014 года «Порядок продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах» в отдельных положениях дублировал ПБ 03-246-98 «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», но применялся, когда техническое устройство не подлежа-

162

ло проведению экспертизы промышленной безопасности, но существовала необходимость в продлении его эксплуатации после истечения нормативного срока. После отмены данного документа не регламентирована процедура продления срока безопасной эксплуатации отдельных технических устройств, например кранов-трубоукладчиков, так как, в соответствии со статьей 264 ФНиП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», данное техническое устройство экспертизе теперь не подлежит. Кроме того, в нормативных документах не установлены требования по составу и квалификации комиссии по проведению экспертизы технических устройств. В частности, при проведении ЭПБ подъемных сооружений необходимо привести обязательное требование по включению в комиссию не только операторовдефектоскопистов по неразрушающему и разрушающему контролю, но также специалистов по электро- и гидрооборудованию, по обслуживанию и наладке приборов безопасности, инженеров-расчетчиков, прошедших аттестацию в установленном порядке. Раньще это было организовано при проведении работ по продлению срока безопасной эксплуатации оборудования, но в настоящий момент обязательным является только наличие эксперта, что является недостаточным. Согласно изменениям в ФНиП «Правила проведения экспертизы промышленной безопас-

ности» от 2 июля 2015 года эксперт должен иметь высшее образование и стаж работы по специальности, соответствующей его области (областям) экспертизы, а также обладать знаниями нормативных правовых актов в области промышленной безопасности, используемых средств измерений и оборудования, а также методов технического диагностирования, неразрушающего и разрушающего контроля технических устройств, обследования зданий и сооружений. Однако будет достигнута большая эффективность, если перед экспертом будет стоять только задача по анализу данных по объекту, полученных от привлеченных специалистов. Обязательное требование по составу и квалификации комиссии могло бы стать средством, с помощью которого с рынка экспертных услуг можно было бы вытеснить организации, которые не соответствуют предъявляемым требованиям системы экспертизы промышленной безопасности. Для преодоления возникших противоречий и проблем основными задачами являются: ■ разработка и актуализация нормативнотехнических документов в сфере экспертизы промышленной безопасности по каждой отрасли надзора; ■ организация аттестации, качественной подготовки, постоянного повышения квалификации экспертов и привлекаемых специалистов; ■ принятие на законодательном уровне нормативных документов, ужесточающих требования к экспертным организациям в части наличия необходимых специалистов, их подготовки и аттестации. Литература 1.Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. ФНиП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (приказ Ростехнадзора № 538 от 14 ноября 2014 года). 3. ФНиП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (приказ Ростехнадзора № 533 от 12 ноября 2013 года).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Выявление неисправностей предохранительно-сбросных клапанов при диагностировании газорегуляторных пунктов, газорегуляторных установок 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 предохранительных сбросных клапанов. Ключевые слова: ПСК, ГРП, ГРУ.

редохранительно-сбросные клапаны (ПСК), применяемые в ГРП (ГРУ), – это технические устройства, предназначенные для сброса газа за регулятором давления в случае кратковременного повышения давления газа сверх установленного. ПСК – это закрытая в эксплуатационном состоянии арматура; она открывается на краткий период времени, а после достижения давления в контролируемой точке номинального значения автоматически закрывается. 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 (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 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. В данной статье рассмотрим неисправности ПСК, отработавших 20 и более лет, и методы их устранения. Наи-

более характерными типами ПСК, применяемыми в ГРП (ГРУ), являются ПСК типа ПСК-50. При проведении диагностирования были выявлены наиболее часто встречающиеся неисправности: 1. Несоответствие применения ПСК по контролируемому (выходному) давлению газа, в связи с реконструкцией (заменой) горелочных устройств газопотребляющих агрегатов (переход с низкого давления на среднее давление); 2. Негерметичность ПСК; 3. Неправильность произведенного монтажа и нарушение сроков проведения регламентных работ. Рассмотрим методы ремонта неисправностей по каждому пункту. 1. При переводе ПСК с низкого на среднее давление пусконаладочные организации часто используют увеличение жесткости пружины, что приводит к деформации тарелки мембраны и сокращению срока службы самой мембраны вследствие ее растяжения. Для устранения этой неисправности необходима установка направляющей клапана и шайбы, ограничивающей ход мембраны. 2. Негерметичность ПСК возникает вследствие износа уплотняющего материала клапана, механического повреждения и коррозии седла клапана. Так как ПСК – это закрытая в эксплуатационном состоянии арматура, то происходит постоянное давление на уплотняющий материал клапана, что приводит к его продавливанию. После срабатывания ПСК происходит неплотное прилегание клапана к седлу. Устранение данТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ной неисправности производится после замены уплотняющего материала на более плотный. Устранение механического повреждения седла необходимо произвести токарной проточкой до появления относительно острой кромки седла, находящейся в размерах уплотнительного материала клапана. Притирка седла клапана методом притирки вентилей и задвижек не приводит к должному результату. В зависимости от степени коррозии седла применяется метод токарной обработки либо замена седла в зависимости от конструктивных особенностей. 3. Неправильность произведенного монтажа ПСК проявляется: ■ в неудобстве проведения регламентных работ (высота расположения и расстояние до элементов конструкций здания и трубопроводов); ■ в негерметичности прохождения сбросного трубопровода через кровлю; ■ в монтаже оголовка сбросного трубопровода, который должен исключать возможность попадания в трубопровод атмосферных осадков. Неудобство проведения регламентных работ приводит к неполному объему их выполнения. Все вышеперечисленные недостатки монтажа приводят к повышенной коррозии элементов ПСК, включая резьбовые соединения. При диагностировании ГРП (ГРУ) выявлено, что конструкция мембранносбросных клапанов ПСК является оптимальной для выполнения функции по обеспечению безопасной эксплуатации газоиспользующего оборудования.

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» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 ноября 2013 года № 542).

163

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Выявление неисправностей предохранительно-запорных клапанов при диагностировании газорегуляторных пунктов, газорегуляторных установок 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)

Цикл статей, в которых 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: ПЗК, ГРУ, ГРП, ПКН, ПКВ.

редохранительно-запорные клапаны (ПЗК), применяемые в ГРП (ГРУ), – это технические устройства, предназначенные для прекращения подачи газа к потребителю при выходе контролируемого давления из заданных пределов. 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 (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 такого технического устройства, установленных его производителем; ■ при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого технического устройства, если фак-

164

тический срок его службы превышает двадцать лет. В данной статье приведены неисправности ПЗК, отработавших 20 и более лет, и методы их устранения. Наиболее характерными типами ПЗК, применяемыми в ГРП (ГРУ), являются ПЗК типа ПКН и ПКВ. ПКВ отличается от ПКН тем, что его активная площадь мембраны меньше за счет установленного кольца, и соответственно жесткостью пружин настроечного механизма. При проведении диагностирования были выявлены наиболее часто встречающиеся неисправности: 1. Несоответствие применения ПЗК по выходному давлению газа, в связи с реконструкцией (заменой) горелочных устройств газопотребляющих агрегатов (переход с низкого давления на среднее давление). 2. Частичное разрушение вилки. 3. Нестабильность работы перепускного клапана ПЗК. 4. Неисправность настроечного механизма. 5. Заклинивание хода поворотного вала (уменьшение быстродействия).

6. Негерметичность запорного клапана. 7. Неполное открытие запорного клапана. 8. Негерметичность соединения между корпусом ПЗК и исполнительным механизмом. Опытным путем установлено, что данные неисправности носят некритический характер и являются ремонтопригодными. Методы ремонта неисправностей по каждому пункту. 1. При переводе ПЗК с низкого на среднее давление пусконаладочные организации часто используют увеличение жесткости пружин, что приводит к деформации опорной тарелки мембраны и сокращению службы самой мембраны вследствие ее растяжения. Для устранения этой неисправности необходимо установить стальное кольцо между мембраной и корпусом, что приведет к уменьшению активной площади мембраны, хода исполнительного механизма и сохранения геометрии опорной тарелки мембраны. 2. При неправильной эксплуатации ПЗК, вызванной чрезмерным усилием на рычаг клапана, происходит разрушение вилки. При проведении диагностики выявлены случаи, когда обслуживающий персонал проволокой приматывает шток клапана к частично разрушенной вилке, что приводит к снижению свободного хода клапана, а это в свою очередь приводит к негерметичности клапана. Разрушенную вилку необходимо заменить на целую. 3. При проведении регламентных работ по обслуживанию ПЗК не всегда выполняется проверка хода перепускного клапана. Также данная неисправность возможна при замене уплотнительного материала с несоблюдением внутреннего диаметра отверстия. Устраняется

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

данная неисправность зачисткой конуса штока клапана и приведением в соответствие отверстия внутреннего диаметра уплотнительного материала. 4. Неисправность настроечного механизма диагностируется отсутствием хода коромысла, что приводит к отсутствию параметров срабатывания ПЗК, согласно режимной карте. Данная неисправность устраняется заменой и подгонкой имеющихся деталей для обеспечения полного хода коромысла. 5. Поворотный вал может заклиниваться вследствие неправильной или несвоевременной замены сальникового уплотнения и неправильной установки тарелки. Замену сальникового уплотнения производят по следующему принципу: диаметр первого кольца сальниковой набивки должен быть максимально приближен к зазору между поворотным валом и корпусом сальникового уплотнения, а последующие кольца устанавливают сальниковой набивкой меньшего диаметра с расположением замков колец под углом 180 ° относительно друг друга. Положение тарелки подбирается опытным путем на разобранном ПЗК, которое контролируется поднятием рычага поворотного вала. 6. Опытным путем установлено, что негерметичность запорного клапана может быть вызвана: износом уплотнительного материала клапана, частичным разрушением вилки, деформацией

направляющей стойки, несоосной установкой клапана, износом седла клапана. Направляющую стойку необходимо выставить строго вертикально относительно корпуса, а при ее деформации восстановить геометрию. Седло клапана в процессе эксплуатации деформируется, и возможны появления на ней зазубрин и вмятин от воздействия механических частиц. Устранение износа седла необходимо произвести токарной проточкой до появления относительно острой кромки седла, находящейся в размерах уплотнительного материала клапана. Притирка седла клапана методом притирки вентилей и задвижек не приводит к должному результату. В процессе диагностирования ПЗК встречались случаи утяжеления веса рычага посредством пригруза для обеспечения герметичности и быстродействия, что приводит к непродолжительному восстановлению герметичности и быстродействию ПЗК. 7. В ПЗК диаметрами Dу 80, 100, 200 мм крепление рычага к валу имеет конусное шлицевое соединение. При неправильной эксплуатации происходит срыв шлицов в соединении, как в сторону открытия, так и в сторону закрытия клапана. В случае срыва шлицевого соединения в сторону закрытия клапана при подъеме клапана рычаг не войдет в зацепление с анкерным рычагом. При срыве шлицевого соединения в сторону

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

открытия клапана зацепление с анкерным рычагом будет, но не произойдет полного открытия клапана, что приведет к повышенному износу частей клапана, а также приводит к недостаточному давлению перед регулятором давления, что приводит к нестабильной работе ГРП (ГРУ). 8. Заводом-изготовителем ПЗК преду смотрена установка паранитовой прокладки между корпусом клапана и исполнительным механизмом. Эксплуатирующие организации при проведении ремонтных работ при отсутствии герметичности зачастую устанавливают резиновые прокладки ввиду нестандартного фланцевого соединения. При последующих ремонтных работах и неравномерной затяжке болтов происходит нарушение герметичности. При диагностировании ГРП (ГРУ) выявлено, что данные модели ПЗК 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» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 ноября 2013 года № 542). 3. 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). 4. СП 42-101-2003. Свод правил по проектированию и строительству «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 Свод правил «Газораспределительные системы». 7. ГОСТ 54960-2012. «Пункты газорегуляторные блочные. Пункты редуцирования газа шкафные. Общие технические требования».

165

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Акустические характеристики конструкционных сталей после различных режимов термической обработки УДК: 621.052.08 Александр СМИРНОВ, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» КузГТУ Сергей ФОЛЬМЕР, старший преподаватель, аспирант кафедры «Технология машиностроения» КузГТУ Николай ОЩЕПКОВ, технический директор, главный эксперт ООО «Нефтехимпромэксперт» Руслан РАХМАТУЛЛИН, эксперт промышленной безопасности ООО «Нефтехимпромэксперт»

В статье приведены результаты исследований конструкционных сталей 20, 17ГС, 09Г2С, 16Г2АФ. Установлено влияние режимов термической обработки на акустические характеристики сталей и параметры микроструктуры. Ключевые слова: термическая обработка, микроструктура, конструкционные стали.

проката) перлит становится более дисперсным, предел прочности повышается на 30–50% [1]. В.В. Муравьевым [2] доказано, что в углеродистых сталях скорость распространения поверхностных волн Рэлея резко снижалась после закалки по сравнению с исходным состоянием и увеличивалась с ростом времени и температуры отпуска [3]. Среди прочих структурных факторов наиболее сильное влияние на скорость распространения ультразвука оказывают фазовый состав сплава и искаженность кристаллической решетки. А.В. Шарко [4, 5] ранее установил зависимость изменения скорости ультразвука от температуры отпуска, а Л.Я. Левитан [6]

онструкционные стали, применяемые в промышленности, должны обладать высоким пределом текучести, который является одной из основных характеристик при расчетах различных металлоконструкций, в сочетании с высокой пластичностью, низким порогом хладноломкости, сопротивлением хрупкому разрушению. Долговечность связана с сопротивлением усталости, износу и коррозии. Весь этот комплекс свойств определяет конструктивную прочность сталей. После термической обработки все эти стали имеют феррито-перлитную структуру. Однако после термического упрочнения (ускоренного охлаждения после ∆W, нс 35 30 25 20

∆W, нс

Закалка, нормализация, отжиг

40 Закалка, нормализация, отжиг

35 Отпуск

Отпуск

30 25

σB

σ0,2

Отпуск

σB

10 5

0 250

300

350

400

450

500

550

Рис. 1. Связь времени задержки ПАВ с механическими характеристиками стали 20

166

Закалка, нормализация, отжиг

-5 200

объясняет рост скорости ультразвука с увеличением температуры отпуска снятием внутренних напряжений, возникающих после закалки из-за различной плотности аустенита и мартенсита. Целью настоящей статьи является выявление влияния исходной микроструктуры сталей 20, 17ГС, 09Г2С, 16Г2АФ после различных режимов термической обработки на параметры акустических волн, в частности, на время задержки акустической поверхностной волны (ПАВ). Измерения проводились на цилиндрических образцах диаметром 30 и длиной 140 мм, изготовленных из толстолистовой стали. Для исследованных сталей устанавливалось влияние структурнофазового состояния на время задержки ПАВ при использовании многофункциональной спектральной акустической системы «Астрон». Аппаратно-программные компоненты системы обеспечивают возможность ее использования в различных режимах: ■ многоцелевой режим сбора и обработки акустической информации; ■ режим определения упругих постоянных металлов; ■ режим измерения объемных упругих напряжений; ■ режим измерения поверхностных упругих напряжений, определение локальных пластических деформаций, определение механических характеристик; ■ режим поиска поврежденности металла (пор);

σ0,2, σB, МПа

-5 250

Отпуск

300

350

400

450

500

550

600

σ0,2, σB, МПа

Рис. 2. Связь времени задержки ПАВ с механическими характеристиками стали 09Г2С

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ режим толщинометрии и профилографии обратной (недоступной для наблюдения) поверхности объекта и т.д. В рассматриваемом примере применялся «излучатель-приемник» поверхностных волн с фиксированной базой между излучателем и приемником, который устанавливался на поверхности исследуемой детали. Основные характеристики системы: АЦП – 12 разрядов, дискретизация по времени – 5,4 нс со стабильностью фронта 100 пс, число точек в импульсе 1 024…4 096. Для стали 20 при изучении разнообразных микроструктур – от сорбитообразных (троститообразных) до феррито-перлитных – происходит изменение времени задержки ПАВ, минимальная задержка зафиксирована в отожженных образцах (8 794 нс). Отжиг проводился при температуре 900 м, время выдержки – 2 часа, охлаждение с печью. Испытания также проводились после закалки в воде от температуры 900 °С, время выдержки – 1 час. В этих образцах максимальное время задержки ПАВ (∆W) составляло 42 нс. С повышением температуры отпуска после закалки от 150 °С до 600 °С происходит монотонное уменьшение времени задержки (∆W). После нормализации от 900 °С было зарегистрировано большое значение ∆W, равное 35нс, близкое к результатам измерений после закалки и низкого отпуска (37 нс). Низкоуглеродистые стали обладают малой устойчивостью переохлажденного аустенита, поэтому после закалки мартенсит не образуется. Однако быстрое охлаждение вызывает переохлаждение аустенита, что уменьшает количество свободного феррита и приводит к образованию тонкой ферритоцементитной структуры (троостит, сорбит). Одновременно с измерением времени задержки ПАВ определялись механические характеристики. Для стали 20 максимальное время задержки ПАВ соответствует максималь-

ным значениям прочностных характеристик σB и σТ составляют 575, 354 МПа соответственно. Здесь минимальная пластичность (δ % = 10) и максимальная твердость – НВ300. При снижении прочностных характеристик и увеличении пластичности произошло и уменьшение времени задержки ПАВ (∆W) от 42 до 4 нс (после закалки и высокого отпуска). Зафиксировано изменение ударной вязкости. Максимальная ударная вязкость была получена при испытании образцов после отжига, закалки и высокого отпуска, а минимальная – после закалки. Для сталей 17ГС, 09Г2С и 16Г2АФ исследования проводились после различных режимов термической обработки, эти стали изучались после закалки, отжига и нормализации, закалки и низкого, среднего и высокого отпуска. Для них также прослеживается четкая взаимосвязь между временем задержки ПАВ, микроструктурой и механическими характеристиками. Причем в стали 16Г2АФ уменьшение ∆W в зависимости от температуры отпуска начинается при более высоких температурах при сравнении с другими сталями, что вызвано в первую очередь высокой степенью упрочнения ее мелкодисперсными карбонитридами ванадия (рисунки 1–5). Вывод. Показано, что для исследованных сталей с увеличением температуры отпуска пластические свойства увеличиваются, а твердость, пределы прочности и текучести снижаются. Установлено, что наибольшее снижение ∆W наблюдается в зоне максимального распада пересыщенного твердого раствора углерода (при температурах 150–400 °С) и что с изменением микроструктуры, с уменьшением степени упрочнения и снижения искажений кристаллической решетки происходит снижение времени задержки ПАВ. ∆W, нс

Закалка, нормализация, отжиг

σ0,2

40 35

Отпуск

∆W, нс 40 16Г2АФ

09Г2С

30 25 20 15

Сталь 20

17ГС

5 0 100

200

300

500

600

tотпуска, °С

Литература 1. Солнцев Ю.П. Металлы и сплавы. Справочник. С. – Пб: НПО «Профессионал». 2002. – 1053 с. 2. Муравьев В.В., Зуев Л.Б., Комаров К.Л. Скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск: «Наука», 1996. –185 с. 3. Муравьев В.В., Билута А.П., Кодолов В.П., Влияние термической обработки стали 38ХА на акустические свойства. Повышение надежности и эффективности работы ж/д транспорта: Тез. докл. конф.– Новосибирск. Новосибир. ин – т инж. ж/д трансп., 1987. – С.181. 4. Ботаки А.А., Глебов А.И., Шарко А.В. Ультразвуковой контроль прочностных характеристик сталей. Дефектоскопия.– 1978.– № 4. – С.94 – 95. 5. Ботаки А.А., Левитан Л.Я., Шарко А.В. Ультразвуковой контроль твердости сталей. Дефектоскопия. – 1974. – №4. – С. 124 – 125. 6. Куценко А.Н., Шереметиков А.С., Анисимов В.А.. Контроль напряжений с помощью поверхностных акустических волн Рэлея. № 2359-Ук89. Деп. УкрНИИНТИ.– Дефектоскопия,1990. – № 7. – С. 95–96. 7. Ботаки А.А., Ульянов В.Л., Шарко А.В. Ультразвуковой контроль прочностных свойств конструкционных материалов. М.: Машиностроение.– 1983. –78 с.

σ0,2

σB

Отпуск

20 15

400

Закалка, нормализация, отжиг

σB

Рис. 5. Влияние температуры отпуска конструкционных сталей на время задержки ПАВ

Отпуск

10 5

Отпуск

0 200

250

300

350

400

450

500

550

σ0,2, σB, МПа

600

Рис. 3. Связь времени задержки ПАВ с механическими характеристиками стали 17ГС

-5 250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

σ0,2, σB, МПа

Рис. 4. Связь времени задержки ПАВ с механическими характеристиками стали 16Г2АФ

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

167

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Применение магнитошумового метода контроля для оценки качества наплавленного металла УДК: 621. 052.08 Александр СМИРНОВ, доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения» КузГТУ Николай АБАБКОВ, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» КузГТУ Николай ОЩЕПКОВ, технический директор, главный эксперт ООО «Нефтехимпромэксперт» Руслан РАХМАТУЛЛИН, эксперт промышленной безопасности ООО «Нефтехимпромэксперт»

В статье предложено использование магнитошумового метода контроля для обеспечения безопасной эксплуатации длительно работающих технических устройств опасных производственных объектов. Ключевые слова: магнитошумовой метод контроля, микро- и макродефекты, структура металла.

еталл элементов энергетического оборудования работает в критических условиях, при высоких температурах и под постоянным или изменяющимся внутренним давлением, при воздействии высоких напряжений, вызванных усилиями самокомпенсации и массовыми нагрузками. Целью данной статьи является применение магнитошумового метода для выявления различных типов дефектов в металле длительно работающего оборудования. В зависимости от условий эксплуатации для изготовления барабанов котлов высокого давления применяют теплоустойчивые низколегированные стали. При длительной эксплуатации в металле происходят сложные физико-химические явления, связанные с изменением структурнофазового состава и физико-механических характеристик. Все эти явления приводят к образованию и накоплению микроповреждений (микротрещин), затем к появлению макротрещин и разрушению оборудования.

168

Большой интерес представляет исследование металла после длительных, сверхрасчетных сроков эксплуатации для определения возможности его дальнейшей работы. В настоящей публикации приведены результаты исследований металла фрагмента (рисунок 1), вырезанного из барабана котла высокого давления № 2 Южно-Кузбасской ГРЭС после наработки в 320 033 час.

а)

Образец вырезан в виде конуса высотой 50 мм и включает мостик с трещиной между отверстиями водоопускных труб. Методом исследований состояния поверхностного слоя был выбран магнитошумовой метод, основанный на измерении величины интенсивности магнитного шума. Принцип действия применяемого при этом методе анализатора напряжений и структуры металлов магнитошумового «Интроскан» (рис. 2) основан на эффекте Баркгаузена – возникновении скачков намагниченности при перемагничивании ферромагнитного материала. Характеристики этих шумов непосредственно связаны со структурой материала и его состоянием. Анализатор осуществляет перемагничивание испытуемого материала и регистрацию интенсивности возникающего при этом магнитного шума. Сигнал магнитошумового датчика, питаемого от генератора, поступает на вход фильтра, который выполнен с автоматической адаптацией к уровню сигнала. После фильтрации сигнал детектируется и поступает в аналого-цифровой интегратор, куда также поступает информация с автоматически адаптируемого фильтра. Схема преобразователя (датчика) для контроля поверхностей с регулярной кривизной представлена на рисунке 2, б. Преобразователь содержит магнитопровод 2, расположенный в корпусе 1, с намотанной на него обмоткой 3, которая питается от генератора анализатора. Для достижения равномерного контакта с контролируемой поверхностью ферромагнетика полюса магнитопроводов имеют незаостренные концы. В межполюсном пространстве расположена направляющая 4, внутри которой находится измерительный преобразователь 5. Преобразователь работает следующим образом. При перемагничивании контро-

б)

Рис. 1. Внешний вид исследуемого образца: а – поверхность А; б – поверхность Б

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

а)

б)

Рис. 2. Анализатор напряжений и структуры металлов «Интроскан»: а – внешний вид анализатора; б – схема преобразователя (датчика) интенсивности магнитного шума Непровар Трещина

Интенсивность магнитного шума, безразм. Вел.

Трещина

Интенсивность магнитного шума, безразм. Вел.

лируемой области изделия 8 в ней возникает магнитный шум. При этом в измерительном преобразователе индуцируется ЭДС, поступающая на вход малошумящего усилителя 9. Подпружинивание измерительного преобразователя пружиной 6 позволяет контролировать изделия с непрямолинейными поверхностями, минимальный отрицательный радиус кривизны составляет 5 мм, а минимальный положительный – 1 мм. Измерения интенсивности магнитного шума проводились на всех трех поверхностях исследуемого образца. Схема измерений и результаты, полученные с помощью этого метода, представлены на рисунке 3. На представленных рисунках видна взаимосвязь между расположением дефектов на исследуемых поверхностях образца с величиной интенсивности магнитного шума. При этом наибольшие значения данной величины наблюдаются в бездефектных областях образца и изменяются в пределах от 290 б/в до 315 б/в, а наименьшие – в зонах дефектов (трещин и непровара) и составляют от 170 б/в до 190 б/в. Таким образом, на основании экспериментальных данных можно сделать следующий вывод: магнитошумовой метод контроля может быть применим для выявления различных типов дефектов в металле длительно работающего оборудования. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта ФЦП, ГК – 02.740.11.0033.

Относительная координата

а)

б)

Рис. 3. Распределение значений интенсивности магнитного шума по поверхностям исследуемого образца: а – по поверхности А; б – по поверхности Б Литература 1. Галямов Р.М. Опыт применения магнитошумового метода НК на заводе «Пермские моторы» / Галямов Р.М., Паньковский Ю.П. // В мире неразрушающего контроля, 2005, № 1. С. 42–43. 2. Смирнов А.Н. Комплексный подход к оценке работоспособности элементов энергетического оборудования / Смир-

Большой интерес представляет исследование металла после длительных, сверхрасчетных сроков эксплуатации для определения возможности его дальнейшей работы ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

нов А.Н., Абабков Н.В. // Извест. Сам. науч. центра РАН. 2010. – Т. 12, №1 (2). – С.520–524. 3. Махалов М.С. Определение остаточных напряжений упрочненного поверхностного слоя методами неразрушающего контроля // сборник трудов II Международной научно-практической конференции «Инженерия поверхностного слоя деталей машин». – Минск: БНТУ, 2010. – С. 241–242. 4. Бусько В.Н. Возможность контроля методом магнитных шумов деградации металла в результате поверхностного изнашивания / Бусько В.Н., Венгринович В.Л., Довгялло А.Г. и др. // Химическая техника, 2007, № 7. С.46–48.

169

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Для решения конкретных задач Тонкости выбора подходящего метода тестирования твердости Денис ЧУКЛИН, генеральный директор ООО «Уральский центр промышленной безопасности» Максим СИТНИКОВ, технический директор ООО «Уральский центр промышленной безопасности» Сергей ЛОПАЧЕВ, начальник лаборатории НК ООО «Уральский центр промышленной безопасности» Сергей БОЛТЕНКОВ, ведущий инженер ООО «Уральский центр промышленной безопасности» Максим МАЛЫШЕВ, ведущий инженер ООО «Цветметэкспертиза»

Основной проблемой при проведении технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности становится получение достоверных данных о характеристиках материала обследуемого объекта. Одним из важнейших критериев при оценке объекта являются его прочностные свойства. Твердость материала прямо пропорционально характеризует механические характеристики и, как следствие, напрямую влияет на безопасность опасного производственного объекта.

серии портативных приборов для определения твердости Krautkramer относятся такие типы оборудования, как Dyna POCKET, Dyna MIC, MIC 10, MIC 20 и TIV. Эти приборы используют три разных физических метода измерения – метод UCI, метод отскока и оптический метод наблюдения через индентор. В каждом случае необходимо выбирать метод тестирования и соответствующий измерительный прибор, подходящие для конкретной задачи. Так, при использовании метода UCI и прибора MIC 20 / MIC 10 не производится оптическое измерение размера отпечатка при испытании. Вместо этого осуществляется электронное определение площади отпечатка по изменению ультразвуковой частоты под действием нагрузки. При тестировании «мягких» материалов алмазная пирамида Виккерса проникает в материал глубже, оставляя в нем отпечаток большей площади, что приводит к большему изменению частоты. В этом состоит принцип определения твердости методом UCI: изменение частоты пропорционально размеру отпечатка, оставленного алмазной пирамидой Виккерса в материале. UCI-приборы могут быть легко откалиброваны по различным тестируемым материалам.

170

Метод UCI оптимально применять для определения твердости механических деталей с поверхностью, прошедшей тепловую обработку или поверхностное упрочнение, сварных соединений (околошовная зона), деталей с пре-

цизионной обработкой поверхности, шестерен, каналов шарикоподшипников, ножек зубьев зубчатых колес, турбинных лопаток, тонких слоев, например меди или хрома на стальных цилиндрах, покрытий. Для проведения измерений требуются как собственно приборы MIC 10, MIC 10 DL, MIC 20 или MIC 20 TFT, так и портативные преобразователи 10 Н / 1 кгс (MIC 201-A, MIC 201-AS, MIC 201-AL), 50 Н / 5 кгс (MIC 205-A, MIC 205-AS, MIC 205-AL), 98 Н / 10 кгс (MIC 2010-A) либо преобразователи для электродвигателей 8,6 Н / 0,9 кгс (MIC 211-A), 3 Н / 0,3 кгс (MIC 2103-A), 1 Н / 0,1 кгс (MIC 2101-A). При использовании метода отскока и прибора MIC 20 / Dyna MIC / Dyna POCKET ударное тело перемещается с определенной скоростью в направлении поверхности тестируемого объекта. Из-за упругой деформации поверхности, возникающей в момент удара, ударное тело теряет часть первоначальной энергии и скорости. Если материал мягкий, то отпечаток, оставленный ударным телом, будет довольно большим, так как ударное тело теряет большую часть первоначальной энергии и отскакивает с относительно невысокой скоростью. Скорости до и после отскока измеряются неконтактным методом. Постоянный магнит, расположенный в ударном теле, проходя через катушку индуктивности, генерирует напряжение, которое пропорционально скорости. С другой стороны, скорость отскока является мерой твердости тестируемого материала.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Приборы Krautkramer могут применяться в любом направлении без необходимости дополнительной калибровки благодаря запатентованной возможности ненаправленного функционирования. В память приборов определения твердости, работающих по методу отскока, уже записаны девять групп материалов. Кроме того, приборы Dyna MIC и MIC 20 могут быть легко откалиброваны на других тестируемых материалах. С помощью метода отскока целесообразно измерять твердость больших крупнозернистых изделий с катаной поверхностью, толстостенных сосудов и трубопроводов, механических деталей из литой стали и литейных алюминиевых сплавов, штампованных изделий, имеющих неоднородную структуру поверхности, дифференциации материалов в хранилищах материалов и обработанных давлением медных сплавов. Для определения твердости данным методом предназначены измерительные приборы Dyna POCKET, Dynа MIC, Dyna MIC DL, MIC 20 или MIC 20 TFT в комплекте с ударными устройствами Dyna D с шариком из карбида вольфрама диаметром 3 мм, Dyna G с шариком из карбида вольфрама диаметром 5 мм и Dyna E с алмазным наконечником. При использовании метода TIV производится автоматическое определение размера отпечатка, оставленного алмазной пирамидой Виккерса под воздействием нагрузки – длин диагоналей отпечатка – путем наблюдения через алмазный индентор с помощью оптической системы, использующей камеру с ПЗС. Измерение длины диагоналей методом TIV сразу же переводится в значение твердости по Виккерсу при постоянной испытательной нагрузке. «Живая» картинка отпечатка на жидкокристаллическом дисплее прибора также позволяет немедленно получить представление о надежности измерения, то есть произвести проверку качества выведенного на экран отпечатка, оставленного алмазной пирамидой Виккерса. Наблюдение через индентор позволяет определять твердость всех материалов без дополнительной калибровки. С помощью этого портативного прибора даже тестирование тонких матери-

Таблица 1. Что вы хотите измерить? Dyna POCKET

Dyna MIC

MIC 10

MIC 20

TIV

Покрытия

Нет

Да

Закаленные поверхности

Нет

Да

Сварные соединения (HAZ)

Нет

Да

Разные материалы (*с калибровкой)

Да*

Да

Литые и штампованные изделия

Да

Частично

Да

Частично

Трубы

Частично

Да

Частично

Листовой металл, змеевики

Нет

Частично

Да

Dyna POCKET

Dyna MIC

MIC 10

MIC 20

TIV

Сталь

Да

Другие металлы

Да

Таблица 2. Какой материал?

Литая сталь

Да

Частично

Да

Частично

Литой алюминий

Частично

Да

Частично

Да

Частично

Керамика

Нет

Частично

Да

Стекло

Нет

Да

Пластмассы

Частично

Да

Таблица 3. Другие требования Dyna POCKET

Dyna MIC

MIC 10

MIC 20

TIV

Память данных / компьютерный интерфейс

Нет

Только DL

Да

Статистическая оценка

Нет

Да

Преобразования в другие шкалы

Да

Ненаправленные

Да

Толщина стенки (*вместе со связующим веществом) < 20 мм

Частично*

Частично

Да

Масса (*вместе со связующим веществом) < 2 кг

Частично*

Частично

Да

алов, таких как змеевики и тонкие листы металла, больше не представляет проблемы. Метод TIV востребован предприятиями по прочностной и тепловой обработке поверхностей, авиационной промышленности для контроля разных материалов без калибровки, тонкостенных компонентов, различных сплавов, листового металла. Измерения ведутся прибо-

«Живая» картинка отпечатка на жидкокристаллическом дисплее прибора также позволяет немедленно получить представление о надежности измерения ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

рами TIV в сочетании с преобразователями TIV 101 (10 Н / 1 кгс) и TIV 105 (50 Н / 5 кгс). В зависимости от поставленной задачи для определения твердости используется метод UCI, метод отскока или оптический метод наблюдения через индентор. Однако точно определить подходящий метод не всегда возможно, поэтому наиболее правильный ответ о самом объекте испытания может дать квалифицированный, аттестованный в соответствии со СДА-24-2009 инженер прямо на месте проведения работ и при наличии полного комплекта оборудования для определения твердости всеми доступными методами.

171

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Опыт проведения экспертизы ПБ

буровых установок, отработавших нормативный срок службы УДК: 665.6 Михаил ИВАНОВ, эксперт по промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Егор КАРАМНОВ, начальник отдела промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Роман ХОМЕНКО, эксперт по промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Виктор ЛЕБЕДИНЦЕВ, директор ООО «Югорское отделение экспертизы» (г. Нижневартовск) Сергей ЛЫСЕНКО, главный инженер ООО «Югорское отделение экспертизы» (г. Нижневартовск)

В статье разобран опыт проведения экспертизы промышленной безопасности буровых установок, отработавших нормативный срок службы, проведен анализ выявляемых дефектов. Статья ориентирована на работников экспертных организаций, инженеров-нефтяников, студентов технических специальностей. Ключевые слова: буровая установка, экспертиза промышленной безопасности, нормативный срок службы, эксплуатационный дефект, остаточный ресурс, нефтегазодобыча, котлонадзор, подъемные сооружения, опасный производственный объект.

о прогнозам экспертов и аналитиков уже в 2016 году Российская Федерация столкнется с падением объемов нефтедобычи. Причинами этого явления является снижение инвестиций из-за падения цены на нефть и увеличение длины циклов ввода месторождений в эксплуатацию[1-2]. Учитывая зависимость экономики России от экспорта нефти, возникает задача восстановления и увеличения объемов добычи углеводородов. Одним из путей решения этой задачи является увеличение темпов строительства новых скважин. Однако увеличение объемов строительства скважин невозможно без увеличения числа новых буровых установок, модернизации имеющихся и продления срока эксплуатации буровых установок, отработавших нормативный срок службы. Ввиду высокой стоимости заемных средств, резкого роста цен на импортное оборудование и неспособности отечественных машиностроителей удовлетворить внутренний спрос, многие буровые компании отказываются от практики списания устаревших буровых устано-

172

вок. Однако, согласно законодательству и нормативно-правовым актам Российской Федерации [3-4], дальнейшая эксплуатация буровых установок допускается только при условии подтверждения соответствия требованиям промышленной безопасности и оценки остаточного ресурса. Эти задачи решаются в процессе проведения экспертизы промышленной безопасности, и в результате на экспертные организации, проводящие ЭПБ буровых установок, возложены социальные и экономические функции. От квалификации специалистов экспертных

организаций зависят жизнь и здоровье людей, работающих на опасных производственных объектах, промышленная, пожарная и экологическая безопасность, безаварийная работа оборудования. Основываясь на расчетах и оценках остаточного ресурса, выполненных экспертными организациями, предприятия строят и корректируют свои финансовые и бизнес-планы. Учитывая опыт и основываясь на многолетней практике проведения экспертизы промышленной безопасности буровых установок, можно отметить высокую сложность работы по техническому диагностированию буровых установок, так как буровая установка представляет собой комплексный объект, состоящий из множества устройств, оценка соответствия требованиям ПБ каждого из которых имеет особую специфику. Именно поэтому в работе по экспертизе промышленной безопасности необходимо использовать опыт специалистов в области подъемных сооружений, котлонадзора, неразрушающего контроля, геодезии и других направлений диагностики технических устройств на опасных производственных объектах. За 2013–2014 годы специалисты ООО «Дельта-Тэсэра» и ООО «Югорское отделение экспертизы» провели обследование 30 буровых установок следующих типов: «Уралмаш 3Д-86(76)», БУ ЗД-86 с МА-320, «Уралмаш 3000 ЭУК-1М», F-400-3DH-UI, БУ 2500ДГУ и других. Основными документами, согласно которым проводится ЭПБ, производится оценка соответствия требованиям НД, определяются объемы контроля, являются: МУ 03-008-06 «Экспертиза промышленной безопасности буровых установок с целью продления срока безопасной эксплуатации», 4799-00.001 МУ «Методические указания по проведению обследования буровых установок с истекшим расчетным сроком службы», «Инструкция по проверке технического состояния металлоконструкций буровых установок» и др. [5-7]. По результатам анализа проведения ЭПБ буровых установок в 2014–2015 годах

Таблица №1 № п/п

Тип БУ/ элемент БУ

3Д-86(76)

ЗД-86 с МА320

3000ЭУК

2500ДГУ

Буровая вышка

43%

47%

56%

60%

Подвышечное основание

29%

20%

13%

Буровая лебедка

10%

14%

Кронблок

Крюкоблок

Манифольд

12%

Прочие элементы

10%

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Деформации (вмятины) диагональных раскосов вышки БУ «Уралмаш 3000ЭУК-1М» было определено процентное отношение обнаруженных дефектов в зависимости от элемента оборудования буровых установок (% от общего числа обнаруженных дефектов). Полученные результаты приведены в таблице №1. Таблица №1 составлена на основе данных ведомостей дефектов, выданных ООО «Дельта-Тэсэра» и ООО «ЮОЭ» в 2014–2015 годах. Анализ полученных данных показывает, что основное количество дефектов, обнаруженных в ходе проведения экспертизы промышленной безопасности, приходится на металлоконструкции вышек и подвышечных оснований буровых установок. Примеры характерных дефектов, выявляемых в процессе проведения экспертизы промышленной безопасности буровых установок. Значительное число дефектов металлоконструкций обнаруживаются на элементах «решетки» (поперечные и диагональные раскосы) и, как правило, возникают в результате перевозки, монтажа (демонтажа) буровой установки, некачественного ремонта в условиях труднодоступных районов, где в основном эксплуатируются буровые установки. Подобные дефекты не связаны с выработкой остаточного ресурса и усталостью металла. При соответствующем устранении подобных дефектов буровую установку можно продолжать эксплуатировать на паспортных параметрах в пределах назначенного остаточного ресурса. Однако, как видно на примере рисунка 3, в процессе экспертизы промышленной безопасности выявляются и более опасные дефекты, природа возникновения которых требует более подробного исследования и анализа. Дефекты металлоконструкций оказывают влияние на безопасную эксплуата-

Рис. 2. Некачественный ремонт элемента вышки буровой установки 3Д-86 с МА-320

цию, остаточный ресурс и возможность использования буровых установок после отработки нормативного срока службы. Поэтому специалистам экспертных организаций необходимо проводить тщательное обследование для выявления подобных дефектов (особенно в условиях затрудненного доступа к узлам металлоконструкций) и проводить контроль их устранения. Литература 1. Аналитики МЭА прогнозируют резкий спад добычи нефти в России и США // www.profi-forex.org/ URL: http://www.profi-forex.org/novosti-mira/ entry1008267858.html (дата обращения: 13.09.2015). 2. Совладелец ЛУКОЙЛа предсказал падение объемов добычи нефти в России http://top.rbc.ru/business/03/03/2015 /54f5dc9d9a7947615a19b85c (дата обращения: 13.09.2015). 3. Федеральный закон Российской Федерации от 20 июня 1997 года № 116-ФЗ

«О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года №538). 5. Методические указания «Экспертиза промышленной безопасности буровых установок с целью продления срока безопасной эксплуатации» от 20 апреля 2006 в ред. 2. 6. Инструкция по проверке технического состояния металлоконструкций буровых установок. Разработана проектноконструкторским отделением бурового оборудования (ПКО БО «ОМЗ-МНП»), согласована Госгортехнадзором России письмом от 21 мая 2004 года № 10-03/615, г. Екатеринбург, 2003 г. 7. «Методические указания по проведению обследования буровых установок с истекшим расчетным сроком службы» ООО «ВЗБТ», г. Волгоград, 1996 г.

Рис. 3. Деформации (изгиб) несущих труб VI и VIII секций вышки буровой установки БУ 2500ДГУ ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

173

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности устранения эксплуатационных дефектов,

выявленных в процессе проведения экспертизы промышленной безопасности, с помощью средств неразрушающего контроля УДК: 67.05 Егор КАРАМНОВ, начальник отдела промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Михаил ИВАНОВ, эксперт по промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Роман ХОМЕНКО, эксперт по промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Виктор ЛЕБЕДИНЦЕВ, директор ООО «Югорское отделение экспертизы» (г. Нижневартовск) Сергей ЛЫСЕНКО, главный инженер ООО «Югорское отделение экспертизы» (г. Нижневартовск)

В статье рассматриваются проблемы устранения дефектов технических устройств, работающих на опасном производственном объекте, освещены особенности законодательства. Статья ориентирована на работников экспертных организаций, специалистов по промышленной безопасности, студентов технических специальностей. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, дефект, остаточный ресурс, химия, нефтехимия, котлонадзор, подъемные сооружения, нефтегазовое дело, опасный производственный объект, неразрушающий контроль.

соответствии с положениями Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1], опасными производственными объектами являются предприятия или их цеха, участки и площадки, а также иные производственные объекты, перечисленные в приложении к Федеральному закону. Например, объекты, на которых получаются, хранятся, используются и перерабатываются горючие, взрывчатые и другие опасные вещества, используется оборудование, работающее под избыточным давлением, ведутся горные работы, можно отнести к опасным производственным объектам. На подобных объектах используется большое количество разнообразных технических устройств. Такими устройствами могут являться сосуды, работающие под давлением, трубопроводы, резервуары, грузоподъ-

174

емные краны, котлы, буровые установки, печи выплавки металлов. В соответствии с «Правилами проведения экспертизы промышленной безопасности» [2], по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки, указанных заводомизготовителем, такое техническое устройство подлежит экспертизе промышленной безопасности. В настоящий момент в Российской Федерации эксплуатируется значительное количество технических устройств, отработавших нормативный срок службы. Например, в нефтехимической промышленности эксплуатируются резервуары стальные сварные для нефти и нефтепродуктов. По данным исследований [3] срок эксплуатации 70–80% подобных резервуаров превысил 30 лет. Подобная ситуация наблюдается и по другим техническим устройствам. В ряде случаев спи-

сание подобных технических устройств или их замена нецелесообразны. Иногда это вызвано отсутствием возможности надолго приостановить производственные процессы, экономическими и другими обстоятельствами, а иногда подобное устройство может безотказно и безаварийно работать по истечении нормативного срока службы. Учитывая опыт экспертных организаций в проведении экспертизы промышленной безопасности технических устройств, можно утверждать, что в процессе проведения ЭПБ выявляются дефекты, после устранения которых возможна дальнейшая безопасная эксплуатация такого устройства. Значительное число подобных дефектов устраняется в ходе работ, связанных с применением сварки. На рисунках 1–2 приведены фотографии дефектов, выявленных в ходе проведения визуально-измерительного контроля. Выявление подобных дефектов типично при проведении экспертизы промышленной безопасности, однако их наличие не связано с усталостью металла и вызвано человеческим или эксплуатационным фактором (механический удар в первом случае и нормальная работа лопатки в условиях нагрузки на элемент во втором). В случае устранения подобных дефектов, при условии положительных результатов расчетов (прочности, устойчивости, остаточный ресурс), подобные технические устройства можно продолжать безопасно эксплуатировать. Часто владельцы оборудования c целью экономии средств предпочитают проводить ремонт с применением сварки собственными средствами, что не соответствует требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

безопасности «Требования к производству сварочных работ на опасных производственных объектах» [4]. Ремонт с применением сварки на опасных производственных объектах необходимо производить силами организаций, имеющих разрешительную документацию на производство таких работ, а именно: 1. Свидетельство об аттестации технологии сварки в соответствии с РД 03-61503[5], сварочного оборудования. 2. Действующие аттестационные удостоверения сварщиков по соответствующему способу сварки. 3. Производственно-технологическая документация по сварке (ПТД), включающая производственные инструкции и технологические карты по сварке, утвержденной техническим руководителем юридического лица или индивидуальным предпринимателем, осуществляющим сварочные работы. 4. Инструкции по ремонту. 5. Сертификаты на материалы. 6. Журнал сварочных работ. 7. Заключения по контролю. Ремонтные подразделения предприятийзаказчиков ЭПБ подобным требованиям не удовлетворяют, из-за чего возникают следующие проблемы: 1. Предприятия-заказчики нарушают требования промышленной безопасности. 2. Экспертная организация нарушает требования промышленной безопасности, принимая акты устранения дефектов от предприятий без подтверждения компетенции организации, проводящей ремонт (что может повлечь за собой штрафные санкции Ростехнадзора до 1 млн. руб. и исключение заключения экспертизы промышленной безопасности из реестра заключений). 3. Качество ремонтных работ проконтролировать в достаточном объеме невозможно. 4. Серьезные дефекты невозможно устранить согласно требуемым технологиям. Задача экспертной организации не только в выявлении дефектов и несоответствий требованиям ПБ, но и в качественном контроле за их устранением. Литература 1. Федеральный закон Российской Федерации от 20 июня 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. при-

Рис. 1. Трещина по телу патрубка штуцера Ду50 нефтегазосепаратора V-50 м3

Рис. 2. Трещина по ребру лопатки раскоса металлоконструкции вышки БУ 3000ЭУК-1М казом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года №538). 3. Карамнов Е.И. Оценка остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров, находящихся в эксплуатации в морских и речных портах // Материалы конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России». М.: Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина, 2012. 4. Федеральные нормы и правила в

области промышленной безопасности «Требования к производству сварочных работ на опасных производственных объектах». 5. Руководящие документы «Порядок применения сварочных технологий при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных производственных объектов» от 3 декабря 2001 года. Собрание законодательства Российской Федерации. 2001 г. № 841. Ст. 4742

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

175

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Обеспечение промышленной безопасности резервуарных конструкций, анализ аварийности РВС УДК: 627.325.6 Михаил ИВАНОВ, эксперт по промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Егор КАРАМНОВ, начальник отдела промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Роман ХОМЕНКО, эксперт по промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Виктор ЛЕБЕДИНЦЕВ, директор ООО «Югорское отделение экспертизы» (г. Нижневартовск) Сергей ЛЫСЕНКО, главный инженер ООО «Югорское отделение экспертизы» (г. Нижневартовск)

В статье рассматриваются вопросы, посвященные промышленной безопасности резервуарных конструкций, произведен анализ аварийности РВС, приведены конкретные примеры. Статья ориентирована на инженернотехнических работников, специалистов экспертных организаций. Ключевые слова: резервуар, экспертиза промышленной безопасности, разрушение, прочность, причины аварий, опасный производственный объект.

роблема повышения надежности резервуарных конструкций должна решаться на всех этапах при проектировании, при изготовлении, при монтаже и испытаниях, при эксплуатации и диагностировании резервуаров. Для разработки мероприятий, позволяющих предотвратить аварии и исключить недостатки, допущенные при проектировании РВС, необходимо изучать опыт их эксплуатации и проводить анализ причин аварий [1]. В таблице 1 приведены данные по анализу физических причин аварий (на примере 65 аварий, произошедших за 60 лет с резервуарами наиболее распространенных типов вместимостью более 500 м3 , такими как: резервуары для нефти и нефтепродуктов, газгольдеры, изотермические резервуары, сосуды давления, резервуары для холодной и горячей воды). При анализе использованы данные В.В. Кузнецова, а также материалы, опубликованные в работах [2, 3]. Из таблицы 1 видно, что наиболее частой причиной аварий резервуаров является хрупкое разрушение, происходящее, как правило, в форме лавинного разрушения с отрывом стенки от днища и кровли. В 65% случаев разрушение

176

происходит по монтажным сварным соединениям стенки резервуара. Среди основных причин аварий резервуаров 70% случаев – дефекты строительства, 17% – недостатки проекта, 11% – нарушение правил при эксплуатации. Анализ распределения ответственности за аварии по причине недостатков строительства показывает, что в 60% случаев аварии происходят по вине монтажной организации и около 30% случаев – по вине завода-изготовителя. На основании отечественного и зарубежного опыта эксплуатации резервуарных конструкций Галеевым В.Б. предложена следующая классификация причин аварий резервуаров [4].

На основе хроники аварий резервуаров можно составить сводную таблицу причин аварий резервуаров в РФ за последние годы (таблица 2). Из анализа видно, что четверть всех аварий, происходящих с резервуарами, происходит по причине нарушений требований правил безопасности при эксплуатации резервуаров. В связи с этим приобретает значение анализ технической документации, оценка условий эксплуатации при проведении экспертизы промышленной безопасности. Как показывает опыт проведения экспертизы промышленной безо пасности, из анализа технической документации и оценки условий эксплуатации можно предположить наличие тех или иных дефектов, определить зоны и места проведения неразрушающего контроля. Около 90% дефектов, обнаруженных в процессе экспертизы промышленной безопасности, выявляются на стадии анализа технической документации, оценки условий эксплуатации и визуальноизмерительного контроля. Литература 1. Причинно-следственный анализ аварий вертикальных стальных резервуаров // Нефтегазовое дело URL: www.ogbus. ru (дата обращения: 13.02.2013). 2. Кандаков Г.П. Проблемы отечественного резервуаростроения и возможные пути их решения. Промышленное и гражданское строительство. № 5, 1998.

Таблица 1 № п/п

Причина аварии

% к итогу

Хрупкое разрушение

63,1

Взрыв и пожар

12,3

Образование вакуума

7,7

Коррозионный износ

3,1

Просадка основания

1,5

Ураганный ветер

1,5

Прочие причины

10,8

ИТОГО:

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

100

Таблица 2. Причины аварий резервуаров Причина, условия аварии

Кол-во резервуаров

Нарушение правил промышленной безопасности (ППБ) при проведении работ по зачистке резервуара

24 %

Нарушение ППБ при эксплуатации резервуара

26 %

Выполнение огневых работ на работающем резервуаре, повлекшее пожар

Хрупкое разрушение стенки резервуара

Неравномерная осадка днища резервуара, повлекшая образование свищей или разрывов по сварным соединениям

Пожар при попадании молнии в резервуар

Разрушение элементов резервуара от снеговой нагрузки (ошибки проекта)

Нарушение условий гидро/пневмоиспытаний, повлекшее недопустимые деформации резервуара (потерю устойчивости)

Авария или пожар от неуказанных причин

12 %

ИТОГО

100%

Рис. 1. Основные причины разрушения резервуаров Недостаточный контроль качества строительно-монтажных работ

Основные причины разрушения резервуаров

Заводские дефекты

Дефекты монтажа

Непровары и дефекты

Непровары и подрезы

Дефекты проката

Использование некачественных электродов

Шлаковые включения

Нарушение правил технической эксплуатации Нарушение технологии производства Нарушение сроков технических осмотров

Монтажные несовершенства (вмятины, выпучины)

Нарушение правил противопожарной безопасности

Несоблюдение проектного размера катета сварного шва

Равномерная осадка

Неравномерная по площади осадка оснований

3. Тарасенко А.А. и др. Методы ремонта элементов конструкций вертикальных стальных цилиндрических резервуаров после длительной эксплуатации. Тюмень, 1997. 4. Галеев В.Б. Эксплуатация стальных вертикальных резервуаров в сложных условиях. – М.: «Недра», 1981. 149 с. 5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года №538).

Неравномерная по периметру осадка оснований

Стихийные бедствия (землетрясения, ураганы, гроза)

Объективные факторы Влияние низких температур Коррозионный износ днища Вибрация резервуара Осадка оснований

Крен

Рис. 2. Аварийный резервуар ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

177

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Применение метода конечных элементов

в расчетах, выполняемых в ходе проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств, на примере расчета устойчивости стенки РВС УДК: 627.325.6 Егор КАРАМНОВ, начальник отдела промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Михаил ИВАНОВ, эксперт по промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Роман ХОМЕНКО, эксперт по промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Виктор ЛЕБЕДИНЦЕВ, директор ООО «Югорское отделение экспертизы» (г. Нижневартовск) Сергей ЛЫСЕНКО, главный инженер ООО «Югорское отделение экспертизы» (г. Нижневартовск)

В статье описаны возможности применения метода конечных элементов в расчетах, выполняемых в ходе проведения экспертизы промышленной безопасности. Ключевые слова: САПР, экспертиза промышленной безопасности, дефект, остаточный ресурс, МКМ, нефтехимия, котлонадзор, подъемные сооружения, нефтегазовое дело, опасный производственный объект, неразрушающий контроль, расчеты.

сновным документом, регулирующим вопросы эксплуатации опасных производственных объектов в Российской Федерации, является Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1]. Опасными производственными объектами являются предприятия или их цехи, участки и площадки, а также иные производственные объекты, перечисленные в приложении к Федеральному закону. Основываясь на положениях «Правил проведения экспертизы промышленной безопасности» [2], по истечении срока службы технических устройств (и/или отработки определенного числа циклов), установленного заводом-изготовителем, техническое устройство, работающее в составе опасного производственного объекта, к эксплуатации не допускается. Для продолжения эксплуатации техническое устройство подлежит экспертизе промышленной безопасности. Целью экспертизы является определение соответствия объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям

178

промышленной безопасности, установления фактического технического состояния, а также определения возможности, сроков и условий его дальнейшей эксплуатации. Для достижения этих целей экспертная организация, проводящая экспертизу, анализирует комплект эксплуатационных документов, оценивает условия эксплуатации, проводит (при необходимости) исследования с помощью средств неразрушающего контроля. В случае положительных результатов этих исследований работоспособность технического устройства (в случаях, указанных в НД) подтверждается испытаниями. Например, для подъемных сооружений проводятся статические и динамические испытания испытательными грузами, для сосудов, работающих под давлением, проводятся испытания пробным давлением. По завершении мероприятий по анализу документов и условий эксплуатации, на основе данных неразрушающего контроля эксперт приступает к расчетам с целью определения сроков и

условий дальнейшей безопасной эксплуатации объекта. Такими расчетами могут быть расчеты на прочность, устойчивость, несущую способность, после чего выполняется расчет остаточного ресурса. В настоящее время, в связи со значительным физическим износом парка резервуаров, грузоподъемных кранов, сосудов, работающих под давлением, буровых установок, количество технических устройств, подлежащих экспертизе промышленной безопасности, растет, соответственно увеличивается объем работ экспертных организаций. В связи с этим целесообразно использование в работе современных средств информатизации и автоматизации. Использование электронного документооборота, текстовых и графических редакторов, а также средств автоматического проектирования (САПР) позволит существенно повысить производительность труда. Существует возможность проведения расчетов с помощью средств автоматического проектирования на примере расчета на устойчивость вертикального стального резервуара для нефти и нефтепродуктов. С позиций общих представлений теории оболочек проблема устойчивости для резервуаров актуальна, поскольку, с одной стороны, имеется целый комплекс сжимающих нагрузок (собственный вес конструкций, ветер, снег, вакуум), с другой стороны, основной конструктивный элемент резервуаров рассматриваемого вида – цилиндрическая стенка – представляет собой тонкостенную, а значит, и малоустойчивую оболочку, имеющую, к тому же, многочисленные начальные несовершенства гео метрии, что также должно снижать общую устойчивость. Нужно также учитывать ряд других обстоятельств, которые заставляют постоянно контролировать и совершен-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ствовать теоретическую базу оценки устойчивости рассматриваемых сооружений. К ним относятся полный и необратимый выход из строя резервуара после потери общей устойчивости, а также постоянно развивающиеся процессы коррозии, приводящие к уменьшению толщины поясов цилиндрической стенки. Из-за этого приходится выискивать теоретическим путем имеющиеся резервы либо принимать практические, дорогостоящие меры в отношении обеспечения устойчивости [3]. Информация о причинах возникновения и последствиях аварий противоречива и немногочисленна, поскольку до недавнего времени все, что связано с авариями и свойствами оснований, считалось закрытой информацией. Кроме того, организации-владельцы разрушенных резервуаров не заинтересованы в распространении достоверной информации об истинных причинах аварий и нередко фальсифицируют результаты экспертиз [4]. Кроме того, из-за того, что потеря устойчивости редко бывает связана с человеческими жертвами, травмами, значительным экологическим ущербом, создается возможность для неразглашения реальных случаев потери устойчивости резервуарами. Это позволяет предположить, что реальных случаев потери устойчивости резервуарными конструкциями намного больше, поэтому необходимо признать значимость изучения проблем устойчивости РВС. С точки зрения теории оболочек стенка вертикального цилиндрического резервуара представляет собой сверхтонкую оболочку, так как отношение толщины стенки к радиусу находится в диапазоне от 1:2000 до 1:1000. Одним из параметров, характеризующих напряженнодеформируемое состояние стенки, является ее устойчивость (способность сохранять устойчивую форму равновесия под действием сжимающих напряжений). Решение подобной задачи возможно с использованием метода конечных элементов (МКМ). Инструментом, реализующим применение МКМ для решения задачи устойчивости стенки РВС, может служить программа APM Structure 3D. Возможность применение программы APM Structure 3D для решения поставленной задачи определяется путем моделирования простейшей модели условного резервуара (полый цилиндр) под действием нагрузки. Следует провести расчет на устойчивость и сравнить полученный результат с решением по классической формуле.

Рис. 1. Форма потери устойчивости, полученная с помощью программы APM Structure 3D, и теоретический вид формы потери устойчивости

Рис. 2. Модель с неравномерным разбиением

Исходя из полученных в ходе расчетов результатов видно, что модель с малым количеством разбиений рассчитывается некорректно, что отмечают Д.Г. Кучерявенко, В.Л. Якушев в статье «Решение нелинейной задачи устойчивости тонких оболочек методом конеч-

ных элементов». А расчет модели с большим (более 30 000 степеней свободы) количеством разбиений невозможно осуществить на мощностях персонального компьютера. Данная проблема решается с помощью удаления лишних элементов – днища,

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

179

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы которое не влияет на решение задачи устойчивости оболочки и кровли. Нагрузку (например, снеговую) можно имитировать приложением силы к верхним узлам верхних пластин стенки резервуара, направлением нагрузки вдоль оси. Проверка расчетной модели проводится по методике, предлагаемой в [3], [5]. Для ускорения расчетов, а также для последующих проверочных расчетов можно разработать в среде Маthcad программу для расчета стенки резервуара на устойчивость. Однако после проведения расчетов по теоретической формуле видно, что значение коэффициента запаса устойчивости и, следовательно, критической нагрузки не соответствует вычисленному по теоретической формуле. После проведения анализа расчетной модели и оценки факторов, влияющих на точность расчета, выявлена вероятная причина неверного результата – некорректный учет краевых поперечных сил и изгибающих моментов (краевой эффект), возникающих в тонкостенной оболочке. Для учета краевого эффекта предполагается более мелкое разбиение модели на элементы. Однако, как показывают предыдущие численные эксперименты, модели с большим числом степеней свободы не рассчитываются в среде APM Structure 3D. Однако при осевом сжатии для решения задачи устойчивости требуется только верхняя часть тонкостенной оболочки, так как потеря устойчивости наблюдается на верхних поясах резервуара. Поэтому можно увеличить количество разбиений в верхней части оболочки, а с целью осуществления возможности расчета среднюю и нижнюю часть модели разбить на более крупные элементы. В результате создана модель с неравномерным разбиением. Требуется приложить к верхним узлам силу, направленную вдоль оси Z, равную 10 кН. Итого суммарная нагрузка 2400кН. После чего нужно провести статический расчет и расчет на устойчивость. Проверка полученного результата осуществляется по расчетной формуле (1).

σ кр =

qкр h

h h ≈ 0,6 E R 3(1 − µ ) R

(1)

Проверка показала, что расхождение между результатом, полученным в ходе численного эксперимента, и по теоретической формуле составляет 1,5%. Остальные типоразмеры резервуаров

180

Рис. 3. Форма потери устойчивости

Таблица 1 РВС

Расхождение по формуле, %

Расхождение с программой, %

1000

1,7

2,0

2000

1,4

1,1

3000

0,5

0,1

5000

0,3

0,2

10000

1,0

0,3

20000

1,4

0,4

50000

1,1

0,8

рассчитываются в среде APM Structure 3d с последующей проверкой результата по расчетной формуле. Также проверяются полученные результаты и формы потери устойчивости с помощью программы поиска точных решений. Из этого следует, что диапазон расхождений полученных критических нагрузок составляет 0,3–1,7% с теоретической формулой и 0,1–2,0 с программой КИПР. Исходя из этого, можно считать предложенную расчетную модель пригодной для дальнейших расчетов резервуаров с дефектами, полученными в процессе эксплуатации. Литература 1. Федеральный закон Российской Федерации от 20 июня 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы про-

мышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538). 3. Исследование вопросов устойчивости стальных вертикальных цилиндрических резервуаров // Укррезервуарсервис URL: http://urs.com.ua/stat_5.htm (дата обращения: 15.06.2015). 4. Тарасенко А.А. Разработка научных основ методов ремонта вертикальных стальных резервуаров.: дисс. д.т.н.: 5 мая 2013. Тюмень, 1999. 5. ПБ 03-605-03 «Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов». 6. Руководящие документы «Порядок применения сварочных технологий при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных производственных объектов» от 3 декабря 2001 года. Собрание законодательства Российской Федерации. 2001 г. № 841. Ст. 4742.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Учет коррозионного износа стенки РВС при проведении экспертизы промышленной безопасности с целью продления остаточного ресурса УДК: 627.325.6 Егор КАРАМНОВ, начальник отдела промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Михаил ИВАНОВ, эксперт по промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Роман ХОМЕНКО, эксперт по промышленной безопасности ООО «Дельта-Тэсэра» (г. Москва) Виктор ЛЕБЕДИНЦЕВ, директор ООО «Югорское отделение экспертизы» (г. Нижневартовск) Сергей ЛЫСЕНКО, главный инженер ООО «Югорское отделение экспертизы» (г. Нижневартовск)

В статье описаны особенности проведения поверочных расчетов РВСЮ, выполняемых в ходе проведения экспертизы промышленной безопасности с целью продления остаточного ресурса. Проведен анализ применяемых методов расчета, обрисован круг проблем, подлежащих решению. Ключевые слова: резервуар, экспертиза промышленной безопасности, дефект, остаточный ресурс, устойчивость, прочность, диаметр отверстия, не требующего укрепления.

есмотря на прогресс, достигнутый в резервуаростроении, резервуары для нефти и нефтепродуктов остаются одними из наиболее опасных производственных объектов. Это связано со следующими причинами: ■ высокая пожаровзрывоопасность хранимых продуктов; ■ крупные размеры конструкций и связанная с этим протяженность сварных швов, которые трудно проконтролировать по всей длине; ■ несовершенства геометрической формы, неравномерные просадки оснований; ■ большие перемещения стенки, особенно в зонах геометрических искажений проектной формы; ■ высокая скорость коррозионных повреждений; ■ малоцикловая усталость отдельных зон стенки конструкции; ■ сложный характер нагружения конструкции в зоне уторного шва в сочетании с практическим отсутствием контроля сплошности этих сварных соединений. С каждым годом количество аварий на резервуарах возрастает. Это связано с тем, что большой процент резервуаров уже выработал свой проектный ресурс. По опыту проведения экспертиз промышленной безопасности, выполняемых

специалистами ООО «Дельта-Тэсэра» и ООО «Югорское отделение экспертизы», из коррозионных повреждений, выявляемых на стенках резервуаров, чаще всего выявляются: ■ сплошная коррозия – коррозия, охватывающая всю поверхность металла конструкции или ее отдельных элементов (например, пояса стенки резервуара или отдельного листа); ■ местная коррозия – коррозия, охватывающая отдельные участки поверхности металла или сварного соединения; ■ коррозионная язва – местное коррозионное разрушение, имеющее вид отдельной раковины. Язвенная коррозия характерна в основном для малоуглеродистых, углеродистых и низколегированных сталей при эксплуатации в жидких средах и грунтах. При очистке этих мест стальной щеткой обнаруживается язва. Язвенная коррозия характеризуется появлением на поверхности металла отдельных или множественных повреждений, глубина и поперечные размеры которых соизмеримы между собой и составляют от долей миллиметра до нескольких миллиметров. Опыт проведения экспертизы промышленной безопасности РВС свидетельствует о том, что коррозионный износ, выявляемый в процессе проведения экспертиТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

зы промышленной безопасности, бывает равномерным и незначительным, если же коррозионный износ достигает больших значений, то он, как правило, неравномерный. Пример подобного эксплуатационного дефекта приведен на рисунке 1. Для проведения расчетов на прочность при оценке прочности РВС, находящихся в эксплуатации, учет неравномерной коррозии производится (по аналогии с РД03-421-03 [1] в СА-03-008-08 [2]) путем введения понятия «диаметр отверстия, не требующего укрепления». Изолированные коррозионные язвы и локальные зоны язвенной коррозии могут не учитываться, то есть исключаться из общей оценки прочности пояса стенки при соблюдении следующих условий: ■ если они находятся на удалении от днища резервуара, мест врезки люков, патрубков или зон деформаций стенки, выпучин и вмятин, а также от ближайших локальных зон язвенной коррозии на расстоянии не определенной величины; ■ если они находятся вне вертикальных сварных швов и околошовной зоны, на расстоянии не ближе 50 мм от сварного шва; ■ размер каждой зоны язвенной коррозии в любом направлении не превышает dНУ; ■ суммарный размер язв в любом вертикальном сечении в пределах зоны язвенной коррозии не превышает четверти длины зоны коррозии; ■ остаточная толщина стенки под самой глубокой язвой составляет не менее 50% проектной толщины. Таким образом, на участке стенки резервуара, имеющем размер не более полудлины краевого эффекта, в случаях,

Рис. 1. Очаги язвенной коррозии на внутренней поверхности листов I пояса максимальной глубиной до 1,5 мм

181

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы оговоренных выше, допускается местное ослабление сечения на 8–10% без нанесения реального ущерба прочности стенки резервуара. Данные рекомендации относятся к расчетам резервуара на прочность. Однако, необходимо понимание того, каким образом зоны коррозионного износа, коррозионные повреждения влияют на устойчивость стенки резервуара. В отечественной и зарубежной литературе внимания этому вопросу практически не уделяется [3-4]. Опыт эксплуатации и экспертизы промышленной безопасности РВС показывает, что причины возникновения участков локального коррозионного износа практически не изучены. Участки локальных коррозионных повреждений могут появляться на различных участках стенок резервуаров. Подобные повреждения не могут не влиять на устойчивость конструкций РВС. Возникает вопрос о возможности введения понятия «диаметр отверстия, не требующего укрепления» для расчетов на устойчивость. На основании представленного анализа сформулирован ряд актуальных вопросов, необходимых для возможности оценки состояния РВС, находящихся в эксплуатации и имеющих дефекты:

1) Оценка влияния локального коррозионного износа на устойчивость стенки РВС (являются ли зоны локального коррозионного износа «инициаторами» потери устойчивости). 2) Выяснение возможности введения аналога термину «отверстия, не требующие укрепления» для задачи устойчивости (будут ли размеры подобных дефектов такими же, как и в случае прочностного расчета). 3) Необходимость дачи оценки таким параметрам локального коррозионного износа, как глубина износа и его размер, взаимное влияние этих параметров на устойчивость. 4) Необходимость оценки взаимного влияния дефектов на устойчивость стенки РВС. 5) Необходимость оценки взаимного влияния дефектов на потерю устойчивости при различных нагрузках. Литература 1. РД-03-421-03 «Методика диагностирования технического состояния и определения остаточного ресурса технологического оборудования нефтеперерабатывающих, нефтехимических производств». 2. СА-03-008-08 «Резервуары вертикальные стальные сварные для нефти и неф

тепродуктов. Техническое диагностирование и анализ безопасности». 3. Кандаков Г.П. Проблемы отечественного резервуаростроения и возможные пути их решения. Промышленное и гражданское строительство. № 5, 1998. 4. Сафарян М.К. Металлические резервуары и газгольдеры. М. Недра, 1987 – 2000 с илл. 5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538). 6. Галеев В.Б. Эксплуатация стальных вертикальных резервуаров в сложных условиях. – М.: «Недра», 1981. 149 с. 7. Карамнов Е.И. Оценка остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров, находящихся в эксплуатации в морских и речных портах // Материалы конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России». М.: Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина, 2012. 8. РД 26-10-87. «Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении. Методические указания».

О политике руководителей предприятий в области надзора за эксплуатацией и ремонтом грузоподъемных машин и механизмов Елена РОТАНОВА, директор, эксперт в области промышленной безопасности ООО «Служба промышленной безопасности» (г. Екатеринбург) Сергей ВАУЛИН, эксперт в области промышленной безопасности ООО «Служба промышленной безопасности» (г. Екатеринбург) Павел ПЕЧЕРКИН, эксперт в области промышленной безопасности ООО «Служба промышленной безопасности» (г. Екатеринбург)

В данной статье рассматривается состояние надзора за эксплуатацией и ремонтом грузоподъемных машин и механизмов.

рузоподъемные машины и механизмы относятся к опасным устройствам в соответствии с приказом № 533 от 12 ноября 2013 года «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безо-

182

пасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», Федеральным законом № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Так-

же они попадают под действие технического регламента Таможенного союза ТР ТС 010/2011. В главе № 3 ФНП определены требования промышленной безопасности к организациям и работникам ОПО, осуществляющим эксплуатацию ПС (подъемное сооружение). В главе № 7 установлена необходимость оценки соответствия ПС, применяемых на ОПО, и проведение экспертизы промышленной безопасности. Законодательством определен весь цикл жизнедеятельности ПС (от конструирования до утилизации). Однако в отношении к надзору за эксплуатацией ПС наблюдается опасная тенденция. Руководители промышленных предприятий сокращают обслуживающий ПС персонал, ошибочно считая такие меры сокращением

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1 расходов, и назначают на должности специалистов, ответственных за осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС, ответственных за содержание ПС в исправном состоянии, ответственных за безопасное производство работ с применением ПС, работников, не обладающих соответствующей квалификацией. При проведении тендеров по экспертизе промышленной безопасности и ремонту ПС основополагающим принципом отбора оказывается стоимость работ, при этом не оценивается способность кандидата проводить работы качественно. Иногда тендер получает кандидат, у которого отсутствуют собственные лаборатории, специалисты и оборудование. В подобных условиях работы по экспертизе и ремонту проводятся либо формально, либо некачественно. В результате проведенного ремонта оказываются неустраненными дефекты, не допускающие дальнейшую эксплуатацию ПС, а также появляются новые, более серьезные. Показателен пример одного из дефектов мостового крана, свидетельствующий одновременно о неудовлетворительном надзоре и неквалифицированном ремонте. Данный дефект, препятствующий дальнейшей эксплуатации крана, был выявлен в ходе проведения экспертизы промышленной безопасности. Так, на рисунке 1 отчетливо видно, что приведенный вертикальный плюс половина горизонтального, износ головки рельса превышает допустимые 15% от соответствующего размера неизношенного профиля (Приложением ФНП). Таким образом, можно говорить о ненадлежащем контроле со стороны специалиста, ответственного за осуществление производственного контроля.

Также в ходе ранее выполненного ремонта по замене подтележечных рельсов, ремонтной организацией было нарушено расположение стыков подтележечных рельсов и ряд других требований, регламентированных ГОСТ 2758488 «Краны мостовые и козловые электрические. Общие технические условия», а именно: «2.6.17. Подтележечные рельсы не должны иметь в местах стыков отклонений по высоте и в плане более 1,0 мм. Образующиеся при этом ступени должны быть зачищены. Зазор в стыках не должен превышать 2,0 мм. 2.6.18. Стыки подтележечных рельсов, не соединенные сваркой или болтовыми накладками, следует располагать над верхними кромками больших или малых диафрагм.

Смещение зазора стыка, измеренного по подошве подтележечного рельса, относительно диафрагм не должно превышать толщины поясного листа, но не более 15 мм. 2.6.19. Подошва подтележечного рельса в местах расположения диафрагм должна прилегать к поясу балки с зазором не более 2,0 мм, измеренном при ненагруженном рельсе. Допускается применять между рельсом и поясом одинарные подкладки толщиной до 10 мм, привариваемые к поясу». Как видно из рисунков 1 и 2, нарушение данных пунктов ГОСТ привело не только к возникновению трещины в подтележечном рельсе, но и повреждению металлоконструкции пролетной балки в виде очага многочисленных трещин в верхнем поясе пролетной балки, которые расходятся от места стыка рельсов к краям балки с переходом в вертикальную стенку. Таким образом, владелец мостового крана, сэкономив на надзоре и квалифицированном ремонте, сталкивается с новой, более затратной проблемой – усталостным разрушением пролетных балок, являющихся базовой металлоконструкцией мостового крана. При этом ремонт будет проведен внепланово, что означает остановку производства, незапланированные финансовые затраты и упущенную прибыль предприятия, которая во много раз может превышать стоимость самого ремонта. Есть поговорка, что «скупой платит дважды». И в данной ситуации экономия на необходимом ремонте и квалифицированных сотрудниках в результате приводит к более значительным затратам.

Рис. 2

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

183

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Развитие дефектов в кранах мостовых электрических опорных Елена РОТАНОВА, директор, эксперт по промышленной безопасности ООО «Служба промышленной безопасности» (г. Екатеринбург) Сергей ВАУЛИН, эксперт по промышленной безопасности ООО «Служба промышленной безопасности» (г. Екатеринбург)

для выявления возможного смещения относительно большей диафрагмы.

Рис. 2

О некоторых конструктивных особенностях кранов мостовых электрических опорных, предопределяющих развитие дефектов.

рамках реализации Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», утвержденных приказом № 533 от 12 ноября 2013 года, и Федерального закона № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» грузоподъемные краны, подлежащие регистрации и отработавшие нормативный срок службы, должны периодически подвергаться экспертизе промышленной безопасности. В ходе проведения экспертиз грузоподъемных кранов была выявлена особенность кранов мостовых электрических опорных – кронштейны проходных галерей установлены со смещением от главных диафрагм пролетных балок, что не регламентировано ГОСТ 27584-88 «Краны мостовые и козловые электрические. Общие технические условия». При этом на проходных галереях со стороны приводной пролетной балки установлены шкафы большой массы с электрооборудованием, механизмы пе-

Рис. 1

184

редвижения, а со стороны неприводной пролетной балки установлены жесткие троллеи, также имеющие, особенно у кранов типа магнитно-грейферных, большую массу. При работе крана металлоконструкция пролетных балок испытывает переменные нагрузки – имеет место вибрация, перекосы при передвижении. В результате в местах приварки кронштейнов проходной галереи, в теле вертикальной стенки балки возникают горизонтальные трещины (см. рисунок 1) или сеть трещин. Таким образом, конструкция крана предполагает возникновение со временем трещин по основному металлу в пролетных балках, являющихся базовой металлоконструкцией. Данный дефект является скрытым, так как находится под настилом. Часто такие трещины закрашиваются персоналом, обслуживающим кран. Косвенно развивающаяся трещина часто проявляется большей податливостью настила в месте появившегося дефекта. Также может быть рекомендовано простукивание вертикальной стенки пролетной балки в районе кронштейна проходной галереи

Рис. 3

Для устранения данного дефекта требуется удалять часть настила, произвести заварку развившихся трещин с последующей установкой усиливающей накладки.

Рис. 4

При развитии сети трещин под несколькими подряд кронштейнами эффективным средством будет установка усиления в виде дополнительного подкоса. Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

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.

ля осуществления деятельности исполнитель должен организовать ее процессы. От эффективности функционирования процессов зависят результаты деятельности организации. Это относится к любым организациям, в том числе испытательным лабораториям. В данной статье организация деятельности лаборатории будет рассмотрена на примере испытательной лаборатории, входящей в состав ООО «Лифтэксперт». Для начала следует определить, что является продукцией для лаборатории. Как правило, существует несколько заблуждений: ■ «Лаборатория не производит продукцию»; ■ «Продукцией лаборатории является та продукция, испытания которой она проводит (спирт, сплавы, волокно и т. д.)». В стандартах серии ISO 9000 установлены четыре общие категории продукции: ■ услуги (например, перевозки) (см. определение в п. 3.4); ■ программные средства (например, компьютерная программа, словарь); ■ технические средства (например, двигатель, механическая деталь); ■ переработанные материалы (например, смазка). Многие виды продукции содержат элементы, относящиеся к разным общим категориям продукции. Называется ли в этом случае продукция услугой,

онные формы юридических лиц определены Гражданским кодексом. 1.2. Лаборатория может либо являться юридическим лицом, либо входить в состав юридического лица в качестве обособленной структурной единицы (рисунок 1).

Рис. 1 Юридическое лицо Юридическое лицо – Лаборатория

УСТАВ программным продуктом, техническим средством или переработанным материалом, будет зависеть от главенствующего элемента. В соответствии с определением «продукции», приведенным в ГОСТ Р ИСО/МЭК, продукцией является результат деятельности или процессов. При этом признается, что продукция может быть основной и побочной, материальной и нематериальной, полезной и вредной. Результатом деятельности испытательной лаборатории является информация об объекте, получаемая в ходе реализации определенной процедуры (испытания). В стандарте ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025 изложен ряд требований к испытательным лабораториям, которым они должны удовлетворять, чтобы качество результатов проводимых ими испытаний было признано удовлетворительным. Одной из групп таких требований являются требования к организации деятельности испытательных лабораторий. 1. Правовой статус. Лаборатория или организация, в состав которой она входит, должна являться самостоятельной правовой единицей с юридической ответственностью. 1.1. Юридической ответственностью в России обладают юридические и физические лица. В соответствии с п.3 ст.49 Гражданского кодекса Российской Федерации, правоспособность юридического лица возникает в момент его создания и государственной регистрации. ОрганизациТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Лаборатория

ПОЛОЖЕНИЕ

В первом случае правовой основой деятельности лаборатории является Устав предприятия или документ, его заменяющий (для ряда организационных форм предприятий таким документом является положение, утвержденное учредителем). Во втором случае правовой основой деятельности лаборатории является документ о создании структурного подразделения юридического лица (Положение о лаборатории). Распространенной ошибкой является написание Положения о лаборатории «для аккредитации», которое существует одновременно с «настоящим», «основным» или «официальным» Положением. Принятие любого нового варианта Положения должно сопровождаться отменой предыдущего. Организация должна установить порядок управления Положением о лаборатории, который должен включать этапы его разработки, внедрения, внесения изменений, аннулирования или переиздания. Как правило, на титульном листе Положения указывают редакцию либо делают отметку «ВЗАМЕН …» и приводят наименования Положения, действовавшего ранее. 2. Обязанности. В обязанности лаборатории входит проведение испытаний и калибровок таким образом, чтобы обеспечить выполнение требований ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025 и удовлетворялись требования клиента, органов законодательной власти или

185

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы организаций, осуществляющих официальное признание. 2.1. Проведение испытаний должно быть официальной деятельностью лаборатории. Если лаборатория является юридическим лицом, то проведение испытаний должно быть предусмотрено Уставом или документом, его заменяющим. Если лаборатория не является юридическим лицом, то проведение испытаний возлагается не нее официальным документом юридического лица (положением, приказом). 2.2. Положение о лаборатории должно определить цели, задачи, функции, права и обязанности лаборатории. При формировании цели лаборатории нужно учитывать следующие правила: ■ цель должна быть привлекательной для сотрудников лаборатории; ■ цель должна быть принципиально достижима и соответствовать возможностям; ■ цель должна быть ясной и устойчивой. Целей может быть несколько, но при этом они не должны быть противоречивыми, так как в противном случае это неизбежно приведет к внутреннему конфликту. Задачи лаборатории – это то, что должно быть выполнено для достижения цели. Задачи могут и должны меняться при изменении внешних условий. Например, при изменении качества продукции предприятия перечень контролируемых лабораторией показателей (то есть задача) может также меняться. Функции лаборатории – способ, с помощью которого лаборатория решает поставленные задачи. Например, решая задачу контроля состава сточных вод, лаборатория может проводить анализ самостоятельно, а может проводить только пробоотбор, а работы по анализу передать контрагенту. Как правило, в качестве функций лаборатории рассматривают: ■ количественный химический анализ (испытания, измерения, идентификация и т. п.); ■ пробоотбор; ■ подтверждение соответствия (при сертификации, входном контроле, выходном контроле); ■ разработка методик измерений, испытаний, анализа; ■ разработка (изготовление) стандартных образцов. Для решения поставленных задач и реализации закрепленных функций лаборатория должна обладать определен-

186

ными правами, которые передаются лаборатории от юридического лица. Как правило, лабораториям передаются следующие права: ■ оформлять документы, содержащие результаты испытаний (анализа); ■ заверять документы, содержащие результаты испытаний (анализа), печатью организации (или специальной печатью); ■ вести от имени организации переговоры с заказчиками испытательных работ; ■ выпускать внутренние документы, регламентирующие деятельность лаборатории; ■ распоряжаться оборудованием, лабораторными помещениями и др.; ■ получать необходимые для работы лаборатории ресурсы. Обязанности лаборатории – показатели, по которым будет оцениваться эффективность ее работы. Необходимо заметить, что лаборатории, не являющиеся юридическими лицами, никаких обязанностей не имеют, если они не возложены на них юридическим лицом, как субъектом права. Из этого следует, что обязанности лаборатории необходимо ясно определять, например в Положении, чтобы установить, по каким критериям будет оцениваться ее работа. Обязанности, возлагаемые на лабораторию, можно разделить на: ■ обязанности, вытекающие из требований законодательства; Пример – обеспечивать СИ своевременной поверкой; ■ обязанности, вытекающие из требований ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025; Пример – соответствовать требованиям ГОСТ Р 17025; ■ обязанности, вытекающие из требований клиента; Пример – обеспечивать хранение образцов до передачи их заказчику; ■ обязанности, вытекающие из требований органов, осуществляющих признание (органы по аккредитации); Пример – участвовать в межлабораторных сравнительных испытаниях. Распространенной ошибкой является возложение на лабораторию функции «обеспечивать соблюдение действующего законодательства». Если руководство юридического лица хочет, чтобы лаборатория в своей работе соблюдала требования нормативных документов, то оно должно разумно ограничить их перечень, исходя их поставленных перед лабораторией целей и задач. 3. Система управления лабораторией должна охватывать работы, выполняемые на основной территории,

в удаленных местах, а также на временных или передвижных точках. 3.1. Реализовывая это требование, лаборатории следует иметь в виду, что существует два вида работ, выполняемых, как правило, вне основной территории лаборатории. Первый – пробоотбор. Второй – экспресс-анализ. Соответственно, если лаборатория осуществляет эти виды деятельности, то она должна предусмотреть, каким образом будет реализовываться управление. 4. Если лаборатория входит в состав организации, осуществляющей деятельность, отличную от испытаний, обязанности руководящего персонала организации, принимающего участие или имеющего влияние на деятельность лаборатории по проведению испытаний, должны быть четко определены, чтобы идентифицировать потенциальные конфликты интересов. 4.1. Иногда в организациях возникает конфликт интересов, в силу того что разные подразделения организации имеют различные частные цели и задачи. Часто для поддержания баланса целей такой конфликт даже программируется. Поэтому ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025 не ставит задачу полного выведения лаборатории из системы взаимодействий внутри организации, а требует только четко определить рамки такого взаимодействия. При этом другие подразделения организации не должны оказывать отрицательного воздействия на соответствие лаборатории требованиям ИСО 17025. 4.2. Существуют различные способы установления порядка взаимодействия различных подразделений организации, из которых можно выделить два основных. Первый – посредством описания схемы взаимодействия в Положении о лаборатории. Второй – через систему стандартов организации. Эти два способа дополняют друг друга. Влияния на беспристрастность экспертов и специалистов являются источником потенциальной пристрастности и могут повлиять на способность эксперта или специалиста беспристрастно проводить работы по оценке соответствия. Взаимоотношение, которое представляет угрозу для обеспечения беспристрастности со стороны испытательной лаборатории, может быть основано на праве собственности, управлении, менеджменте, персонале, совместных

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ресурсах, финансах, контрактах, маркетинге, выплате комиссионных или на других стимулах. Поскольку данное влияние может подвергать риску способность эксперта и специалиста беспристрастно проводить работы по оценке соответствия, ИЛ следует идентифицировать и анализировать последствия влияния, которые являются источниками потенциальной пристрастности. Ниже представлен перечень типов влияния, которые могут оказывать давление и приводить к пристрастному поведению эксперта, специалиста. Перечень не является исключительным или исчерпывающим. ■ Влияние собственных интересов. Это угрозы, которые исходят от экспертов, специалистов, действующих в собственных интересах. Собственные интересы включают эмоциональные, финансовые или другие личные интересы экспертов, специалистов. Эксперты, специалисты могут оказывать предпочтение (сознательно или бессознательно) именно таким собственным интересам, а не интересам беспристрастной оценки объекта сертификации. ■ Влияние самопроверки. Это угрозы, которые исходят от экспертов, специалистов, анализирующих и проверяющих работу, выполненную самостоятельно или их коллегами. Следовательно, угроза самопроверки может иметь место, когда эксперты и специалисты анализируют решения, принятые самостоятельно. ■ Влияние доверия. Это угрозы, которые исходят от экспертов, специалистов, находящихся под влиянием близких взаимоотношений с заявителем оценки соответствия. Например, когда аудитор имеет долгие личные или профессиональные отношения с заявителем на сертификацию. ■ Влияние шантажа. Это угрозы, сопровождающие экспертов, специалистов, которые испытывают или полагают, что испытывают, открытое или тайное принуждение со стороны заявителей. ■ Влияние защиты интересов. Эта угроза возникает, когда орган или его персонал действует при разрешении спора или в ходе судебного процесса в поддержку заявителя, являющегося одновременно их потребителем, или находится в оппозиции к нему. ■ Влияние соперничества. Оно возникает, когда заявителя оценивает одновременно приглашенный в команду технический эксперт, специалист. Испытательная лаборатория должна оценивать уровень риска отсутствия бес-

Уровень риска отсутствия беспристрастности Отсутствие риска

Маловероятный риск

Умеренный риск

Высокий риск

Максимальный риск

Возможность необъективности фактически исключена

Возможность необъективности очень мала

Необъективность возможна

Необъективность, скорее всего, вероятна

Необъективность фактически имеет место

пристрастности, учитывая типы и значимость угроз беспристрастности эксперта, специалиста, а также типы и результативность мер защиты. В ИЛ принята шкала градации уровня риска отсутствия беспристрастности. Анализ возможного влияния и степени риска проводится при рассмотрении заявки на выполнение работ руководителем ИЛ. В случае обнаружения неприемлемого уровня риска руководитель ИЛ принимает решение о выполнении процедур по снижению риска или об отказе от выполнения работ. К мерам по снижению рисков можно отнести: ■ ротацию кадров; ■ применение юридических процедур для обеспечения беспристрастности; ■ усиленный контроль за порядком проведения оценки соответствия; ■ финансирование мероприятий по снижению влияния; ■ привлечение внешних лиц для подтверждения беспристрастности проведенных работ. Продолжение статьи в № 11 журнала «ТехНАДЗОР». 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. ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

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 испытательной 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. Процессный 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.

187

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Роль капиллярного метода контроля при проведении экспертизы промышленной безопасности УДК 620.179.111.2 Дмитрий НЕСТЕРОВ, генеральный директор ООО «Экспертная МОДЕЛЬ» Максим СИДОРЧУК, начальник технического отдела ООО «Экспертная МОДЕЛЬ» Виталий МИЛЛИОНЩИКОВ, заведующий лабораторией НК ООО «Экспертная МОДЕЛЬ» Татьяна БЕЛИКОВА, инженер ООО «Экспертная МОДЕЛЬ» Надежда ЯСТРЕБОВА, инженер ООО «Экспертная МОДЕЛЬ»

Капиллярный контроль является информативным методом неразрушающего контроля, проводимым в составе работ по экспертному обследованию и применяется для выявления дефектов. Этот контроль предназначен для обнаружения невидимых или слабовидимых невооруженным глазом дефектов типа несплошностей материала, выходящих на контролируемую поверхность. При проведении экспертизы промышленной безопасности технических устройств капиллярный контроль занимает одно из ведущих мест наряду с такими методами, как: визуальный и измерительный контроль, радиографический контроль, ультразвуковой и т.д. В статье рассматриваются физические основы метода, требования к технологии его проведения, а также приводятся примеры дефектов, выявленные этим методом. Ключевые слова: промышленная безопасность, капиллярный контроль, дефект, расшифровка, экспертиза промышленной безопасности.

апиллярный контроль основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных дефектов (несплошностей материала контролируемого объекта) и регистрации (визуально, с помощью приборов) следов дефектов, которые создает извлеченная из полостей дефектов индикаторная жидкость на контролируемой поверхности. След дефекта представляет собой индикаторный рисунок (изображение), образованный индикаторной жидкостью в месте расположения несплошности и подобное форме сечения несплошности у выхода на поверхность объекта контроля. Обычно след по величине значительно больше раскрытия (ширины) несплошности на поверхности, что и позволяет уверенно обнаруживать невооруженным глазом места расположения дефектов [1]. Капиллярные методы применяют для обнаружения невидимых или слабовиди-

188

мых невооруженным глазом поверхностных и сквозных дефектов (трещины, поры, раковины, непровары, межкристаллическая коррозия, свищи и т.д.) в объектах любых размеров и форм, изготовленных из металлических или других любых твердых непористых материалов. Они позволяют выявлять дефекты производственнотехнологического и эксплуатационного происхождения, определить их расположение, протяженность и ориентацию по поверхности любой геометрии. Для некоторых материалов и изделий этот метод является единственным для определения пригодности деталей или установок к работе [2]. Необходимым условием для проведения капиллярного контроля являются: ■ наличие доступа к контролируемой поверхности для обработки ее дефектоскопическими материалами и возможностью достаточного освещения или ультрафиолетового облучения;

■ приемлемые уровни температур окружающего воздуха и контролируемой поверхности; ■ достаточность времени для проведения контроля. Основными этапами проведения капиллярного неразрушающего контроля являются [3]: ■ подготовка объекта к контролю; ■ обработка объекта дефектоскопическими материалами; ■ проявление дефектов; ■ обнаружение дефектов и расшифровка результатов контроля; ■ окончательная очистка объекта. Подготовка к контролю включает выполнение следующих операций [4]: ■ изучение технологической инструкции (карты) контроля; ■ визуальный осмотр контролируемого участка; ■ подготовку поверхности для проведения контроля; ■ проверку качества дефектоскопических материалов; ■ подготовку рабочего места и проверку работоспособности средств механизированного контроля. Технологические режимы операций контроля (продолжительность, температуру, давление) устанавливают в зависимости от требуемого класса чувствительности, используемого набора дефектоскопических материалов, особенностей объекта контроля и типа искомых дефектов, условий контроля и используемой аппаратуры. Подготовка поверхности для проведения контроля включает очистку контролируемой поверхности и полостей дефектов от всевозможных загрязнений, лакокрасочных покрытий, моющих составов и дефектоскопических материалов, оставшихся от предыдущего контроля, а также сушку контролируемой поверхности и полостей дефектов. Набором дефектоскопических материалов для проведения капиллярного контроля является: ■ проникающий раствор «SHERWIN DP-51»; ■ очиститель «SHERWIN DR-60»; ■ проявляющий раствор «SHERWIN D-100».

Рис.1. Комплект «SHERWIN» для проведения капиллярного контроля

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 2. а) контрольный образец для проведения капиллярной дефектоскопии; б) выявление дефекта на контрольном образце

Рис. 3. Схема капиллярного контроля а)

в) а)

< 10 мкм

б)

г)

Пенетрант

Рис. 4. Дефекты, выявленные капиллярным методом контроля [2]: а) индикация пористости в виде точек; б) сетка трещин фланца; в) трещина в околошовной зоне трубы; г) продольные трещины

Проявитель > 10 мкм

а)

б)

б) На рисунке 1 приведен комплект «SHERWIN» для проведения капиллярного контроля. Чувствительность капиллярного контроля определяют по контрольному образцу, который представлен на рисунке 2. Контрольный образец требуется для проведения контроля состояния рабочего оборудования и применяется для контроля представленных объектов. В таблице 1 приведены классы чувствительности и минимальные размеры дефекта, выявляемые при этом классе. Капиллярный контроль проводится в следующей последовательности [4]: ■ нанесение индикаторного пенетранта; ■ удаление индикаторного пенетранта с контролируемой поверхности; ■ сушка поверхности объекта контроля; ■ нанесение и сушка проявителя пенетранта; ■ осмотр контролируемой поверхности и регистрация дефектов; ■ удаление проявителя. После устранения выявленных дефектов проводится повторный контроль в указанной последовательности. Схема капиллярного контроля показана на рисунке 3. Преимуществами капиллярного контроля по сравнению с другими методами

Таблица 1. Классы чувствительности и минимальные размеры дефекта, выявляемые при этом классе Класс чувствительности по ГОСТ 18442-80

Минимальные размеры дефекта (трещины) Ширина раскрытия, мкм

Протяженность, мм

Менее 1

20,5

От 1 до 10

III

От 10 до 100

51,0

От 100 до 500

101,0

Технологический

Не нормируется

неразрушающего контроля являются: высокие чувствительность и разрешающая способность, наглядность результатов контроля, возможность контроля больших поверхностей конструкций и деталей за один прием, простота технологических операций контроля, относительно низкая стоимость используемых дефектоскопических материалов и оборудования. Важным преимуществом метода является хорошая выявляемость трещин. Недостатки метода следующие: ■ возможность обнаружения только выходящих на поверхность дефектов и невозможность точного определения их глубины; ■ сложность механизации и автоматизации процессов контроля и громоздкость стационарного оборудования; большая продолжительность контроля и снижение его достоверности при отрицательных температурах; ■ необходимость тщательной подготовки контролируемой поверхности, ее очистки и удаления пенетранта, проявителя в процессе и после проведения контроля; вредность некоторых дефектоскопических материалов для обслуживающего персонала; ■ необходимость использования различных защитных приспособлений и приточно-вытяжной вентиляции; ■ ограниченный срок хранения дефектоскопических материалов, зависимость их свойств от продолжительности хранения и температуры окружающей среды. Результаты контроля оцениваются в соответствии с нормами допустимости дефектов, предусмотренными документацией на техническое диагностирование (освидетельствование) [5]. Оценку результатов контроля допускается выполнять как по индикаторным следам, так и по фактическим показателям выявленных дефектов после удаления пенетранта и проявителя с контролируемой поверхности в зоне зафиксированных индикаторных следов [4]. На рисунке 4 приведены дефекты, выТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

в)

г)

явленные капиллярным методом контроля. Выводы: в статье рассмотрены общие сведения о капиллярном методе контроле. Приводится краткое описание технологии контроля, достоинства и недостатки метода. Также в статье приведены примеры дефектов, выявленные при капиллярной дефектоскопии, в рамках проведения экспертного обследования. Сведения, представленные в статье, могут быть использованы экспертами при проведении экспертизы промышленной безопасности, как в процессе составлении программы обследования на объект, так и при проведении самого контроля. Литература 1. Капиллярный неразрушающий контроль: Контроль проникающими веществами. Практ. пособие для подгот. специалистов к сдаче сертификац. экзаменов на I, II и III уровни квалификации / Прохоренко П.П., Мигун Н.П., Стойчева И.В., Секерин A.M.– Мн: ИПФ, 1998.– 160 с. 2. Филимонов Е.А., Ахмадеев Н.А., Изюмова А.И., Неразрушающий контроль материалов и конструкций. Капиллярные методы контроля. Курс лекций для специалистов неразрушающего контроля I и II квалификационных уровней – Уфа: ООО «Диатехсервис», 2009 г. – 110 с. 3. ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования». 4. РД-13-06-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения капиллярного контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах». 5. Н.Н. Коновалов. Нормирование дефектов и достоверность неразрушающего контроля сварных соединений. – ФГУП «НТЦ Промышленная безопасность», 2006. – 111 с.

189

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Диагностика оборудования и конструкций с использованием метода магнитной памяти металла Сергей ЮХИМЕЦ, генеральный директор ООО «Регион-Стандарт» (г. Москва) Дмитрий КОНОВАЛОВ, заместитель генерального директора ООО «Регион-Стандарт» (г. Москва) Сергей ГУТАРЕВ, главный специалист ООО «Регион-Стандарт» (г. Москва) Василий САФОНОВ, главный специалист ООО «Регион-Стандарт» (г. Москва) Николай ХАРИН, главный специалист ООО «Регион-Стандарт» (г. Москва)

Проблема внезапных усталостных разрушений газопроводов и другого оборудования с использованием традиционных методов неразрушающего контроля (ультразвуковой дефектоскопии, рентгенография, магнитопорошковой дефектоскопии) не может быть решена, так как они направлены на поиск уже развитых дефектов.

роцессами, предшествующими эксплуатационному повреждению, являются изменения свойств металла (коррозия, усталость, ползучесть) в зонах концентрации напряжений. Соответственно происходит изменение намагниченности металла, отражающей фактическое напряженно-деформированное состояние газопровода. В результате промышленных и лабораторных исследований был разработан новый метод диагностики, основанный на использовании метода магнитной памяти металла (ММПМ). Он объединяет возможности неразрушающего контроля и механики разрушений, вследствие чего имеет ряд преимуществ перед другими методами при контроле промышленных объектов. Метод не требует специальной подготовки поверхности объекта контроля (зачистки металла и пр.) и применения специальных намагничивающих устройств, так как используется явление намагничивания оборудования и конструкций в процессе их изготовления и эксплуатации. Специализированные малогабаритные приборы с экраном и регистрирующим устройством позволяют выполнять контроль трубопроводов со скоростью до 100 м/час. В отдельных случаях можно выполнять контроль трубопроводов и сосудов без снятия изоляции. На основе экспериментальных исследований явления магнитной памяти металла был разработан ряд практических

190

методик контроля и специализированные приборы, которые позволяют в режиме экспресс-контроля без какой-либо подготовки объекта контроля (ОК) (в отдельных случаях через слой краски или изоляции) путем сканирования вдоль поверхности фиксировать места магнитных аномалий, соответствующие зонам концентрации напряжений (ЗКН) – источникам повреждений. В практических работах показано, что метод МПМ может применяться как при работе оборудования (в режиме мониторинга), так и после снятия рабочих нагрузок, во время ремонта. В силу «магнитодислокационного гистерезиса» магнитная текстура, сформировавшаяся под действием рабочих нагрузок, после их снятия как бы «замораживается» и возникает возможность выполнять оценку фактического напряженно-деформированного состояния оборудования и выявлять на раннем этапе зоны максимальной поврежденности металла. Перспективным представляется использование ММПМ для оценки ресурса и живучести различных металлоконструкций, так как этот метод объединяет возможности неразрушающего контроля, материаловедения, механики разрушения. Путем сканирования датчиком прибора вдоль образующей трубы на контролируемом участке измеряется нормальная составляющая величина напряженности магнитного поля рассеяния Нр. Измерение величины Нр выполня-

ется вдоль одной, наиболее удобной для контроля, образующей трубы. В случае контроля трубопроводов, подверженных коррозии, рекомендуется выполнять измерение величины Нр вдоль верхней и нижней образующих трубы. При обнаружении на контролируемой образующей участков, где величина Нр изменяет знак на противоположный и приобретает нулевое значение, эти участки отмечают мелом или краской. Наиболее напряженными участками являются те, которые совпадают с гибами, сварными стыками и с элементами опорноподвесной системы. Для оценки состояния участков трубопровода в сечении, совпадающем с расположением монтажного сварного стыка, и в зоне скользящей опоры нужно измерить Нр вдоль периметра этих сечений. При обнаружении зон, где величина Нр скачкообразно изменяет свой знак на противоположный в двух и более точках подряд, эти зоны помечают мелом. Контроль гнутых участков трубопроводов выполняется путем сканирования датчиком прибора вдоль периметра среднего сечения гиба. При контроле трубопроводов имеет значение оценка состояния опорно-подвесной системы и ее влияние на надежность трубопровода. При помощи ММПМ можно выявлять опоры и подвески, на которых трубопровод имеет защемления и другие неполадки, выяснить причину потери устойчивости трубопровода и выявления мест концентрации действующих напряжений. Контроль сосудов высотой до 5 метров может осуществляться без сооружения лесов, с земли или пола с помощью переносных лестниц. Используемые приборы типа ИКН (измеритель концентрации напряжения) имеют удлинители датчиков и дистанционные устройства, позволяющие производить измерения на расстоянии до 3,5 метра от контролируемой поверхности. При высоте сосудов более 5 метров используются лестничные площадки для обслуживания или сооружаются специальные леса. С контролируемой поверхности сосуда, за исключением

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

отдельных случаев, должна быть снята изоляция (зависит от качества изоляции). Зачистка металла не требуется. Контроль осуществляют два оператора. Один оператор выполняет сканирование датчиком, другой оператор следит на экране прибора за изменениями измеряемого параметра. При хороших условиях контроль может осуществлять один оператор. Есть опыт практического использования данного метода контроля трубопроводов и сосудов в энергетике, на объектах нефтегазовой и химической промышленности. Например, контроль сосуда высотой 10–15 метров и диаметром 10 метров или 1 километра трубопровода любого диаметра выполняют два специалиста в течение 4–5 дней с выдачей заключения об их состоянии. Метод МПМ и соответствующие приборы позволяют на основе 100%-го обследования конструкций определять все потенциально опасные места (зоны концентрации напряжений) и причины их возникновения. С помощью программного продукта выполняется классификация этих зон по степени их опасности, что позволяет своевременно выполнить ремонт или замену отдельных элементов и гарантировано продлить ресурс объекта контроля, как минимум, до очередного капитального ремонта и/или обследования. Отличия ММП от традиционных методов НК (УЗК, рентген и др.): ■ ММП – это метод ранней диагностики усталостных повреждений и «преддефектного» состояния металла; ■ ММП – единственный метод, отвечающий на вопрос: «откуда брать пробу металла» при оценке ресурса оборудования; ■ ММП – второй после акустической эмиссии пассивный метод, при котором используется информация излучения конструкций. При этом ММП, кроме раннего обнаружения дефекта, дополнительно дает информацию о фактическом напряженно-деформированном состоянии (НДС) и позволяет выявить причину развивающегося повреждения; ■ при ММП-контроле измеряются параметры собственных магнитных полей рассеяния от скоплений дислокации в зонах концентрации напряжений (КН) в отличие от других известных магнитных методов, при использовании которых измеряют рассеяния на дефектах искусственно созданных магнитных полей. Области применения ММП: ■ контроль качества металла и сварных соединений изделий, технологии их изготовления (в том числе контроль ка-

чества термической обработки) на машиностроительных заводах; ■ контроль трубопроводов, сосудов, оборудования, любых конструкций и изделий (из ферромагнитного и парамагнитного аустенитного материала) во всех отраслях промышленности при изготовлении, ремонте и эксплуатации; ■ контроль грузоподъемных и вращающихся механизмов; ■ исследование механических свойств металла в лабораторных условиях. ММПМ направлен на определение преддефектного состояний металла. 12летний опыт внедрения этого метода выявил его возможности именно для оценки напряженно-деформированных состояний и для диагностики прочности оборудования и конструкций. С 1990 по 2002 год на промышленных предприятиях исследовано состояние более 300 паровых и водогрейных котлов, 200 паровых и газовых турбин, более 200 сосудов и аппаратов, более 250 км трубопроводов различного технологического назначения, выполнен контроль качества изделий более чем на 50 заводах и фирмах России и других стран. Проведен экспериментальный контроль рельсов и колесных пар на предприятиях железнодорожного транспорта, мостовых конструкций, грузоподъемных механизмов и других технических объектов. В энергетике, нефтехимии, газовой и в других отраслях промышленности России на основе метода магнитной памяти металла разработаны и применяются на практике более 30 руководящих документов и методик контроля. Подготовлены проекты двух государственных стандартов: ■ ГОСТ Р ИСО 24497-1-2009. Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Часть 1. Термины и определения. ■ ГОСТ Р ИСО 24497-2-2009. Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Часть 2. Общие требования. Назначение метода: ■ определение неоднородности напряженно-деформированного состояния оборудования и конструкций и выявление зон концентрации напряжений – основных источников развития повреждений; ■ определение мест отбора проб металла в зонах концентрации напряжений для оценки структурно-механического состояния; ■ ранняя диагностика усталостных повреждений и оценка ресурса оборудования и конструкций; ■ сокращение объема контроля и материальных затрат; ■ контроль качества сварных соединеТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ний различных типов и конструктивного исполнения (в том числе контактной, точечной сварки); – экспресс-сортировка новых и бывших в эксплуатации изделий машиностроения по их структурной неоднородности. Разработан стандарт российского научно-технического общества сварщиков (РНТСО) «Контроль неразрушающий. Сварные соединения оборудования и конструкций. Метод магнитной памяти металла (ММП – контроль)». Значительный опыт промышленных и лабораторных исследований, наличие методик позволили разработать научнотехническую документацию по аттестации метода магнитной памяти металла, приборов контроля и персонала. В этот пакет документации, кроме методик и РД, входят: ■ требования к подготовке и аттестации специалистов I, II и III .уровней квалификации; ■ требования к техническим знаниям специалистов, изучающих ММП; ■ программа обучения специалистов I, II и III уровней; ■ паспорта и технические условия на приборы контроля; ■ правила эксплуатации, методики поверки и испытаний приборов контроля; ■ руководство пользователя программного продукта для обработки результатов контроля на компьютере; ■ учебное пособие.

Литература 1. Монография Дубова А.А. «Диагностика котельных труб с использованием магнитной памяти металла» (М.: «Энергоатомиздат», 1995, 112 с.). 2. Дубов А.А. «Метод магнитной памяти металла. История возникновения и развития» – Москва: Известия, 2011. – 254 с.: илл. – Библиогр.: с. 252. 3. Дубов А.А. «Сборник статей и докладов по теме: Диагностирование трубопроводов, оборудования и конструкций с использованием магнитной памяти металла». 4. ГОСТ Р ИСО 24497-1-2009 «Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Часть 1. Термины и определения». 5. ГОСТ Р ИСО 24497-2-2009 «Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Часть 2. Общие требования». 6. СТО «Контроль неразрушающий. Сварные соединения оборудования и конструкций. Метод магнитной памяти металла (ММП-контроль)».

191

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Безопасная эксплуатация технических устройств на опасном производственном объекте Сергей ЮХИМЕЦ, генеральный директор ООО «Регион-Стандарт» (г. Москва) Дмитрий КОНОВАЛОВ, заместитель генерального директора ООО «Регион-Стандарт» (г. Москва) Сергей ГУТАРЕВ, главный специалист ООО «Регион-Стандарт» (г. Москва) Василий САФОНОВ, главный специалист ООО «Регион-Стандарт» (г. Москва) Николай ХАРИН, главный специалист ООО «Регион-Стандарт» (г. Москва)

Эксплуатация оборудования, выработавшего ресурс, является потенциально опасным для жизни и здоровья людей, поэтому использование его возможно только с разрешения Ростехнадзора.

снованием для эксплуатации технологического оборудования, выработавшего ресурс, является положительное заключение экспертизы промышленной безопасности. Продление срока эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений, находящихся в эксплуатации на опасных производственных объектах, осуществляется в соответствии с РД 03-484-02 «Положение о порядке продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах». Порядок продления сроков эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений, находящихся в эксплуатации, включает следующие основные этапы: 1. Установление необходимости проведения работ по продлению сроков эксплуатации: ■ по достижении срока эксплуатации, установленного в нормативной, конструкторской и эксплуатационной документации, дальнейшая эксплуатация технического устройства, оборудования и сооружения без проведения работ по продлению срока безопасной эксплуатации не допускается (пп.5 РД 03-484-02); ■ в случае отсутствия сведений о нормативных сроках эксплуатации расчетные сроки эксплуатации устанавливаются после расчетных обоснований по утвержденной Госгортехнадзором России методике с учетом результатов анализа проектно-конструкторской документации и условий эксплуатации техниче-

192

ского устройства, оборудования и сооружения (пп.8 РД 03-484-02). 2. Рассмотрение заявки на проведение работ по продлению срока эксплуатации и прилагаемых к ней документов. 3. Разработку, согласование и утверждение программы работ. 4. Проведение работ, предусмотренных программой, анализ полученной информации и результатов, разработку частных и итогового заключений по результатам выполненных работ. 5. Подготовку, согласование и утверждение решения о возможности продления срока эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений и, при необходимости, плана корректирующих мероприятий по обеспечению безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на продлеваемый период. 6. Принятие решения о дальнейшей эксплуатации. 7. Проведение заявителем корректирующих мероприятий, предусмотренных решением о возможности продления срока эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений. 8. Контроль за выполнением корректирующих мероприятий. Работы по определению возможности продления срока эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений проводятся: 1. По заявке заказчика при выработке техническим устройством, оборудованием и сооружением нормативного срока эксплуатации.

2. По требованию Госгортехнадзора России или его территориального органа, предъявляемому в установленном порядке. Работы по определению остаточного ресурса технических устройств, оборудования и сооружений проводятся экспертами экспертных организаций, аттестованными в установленном порядке на право выполнения расчетов остаточного срока эксплуатации. В соответствии с п.6 Приказа от 14 ноября 2013 года № 538: ■ определять соответствие объектов экспертизы промышленной безопасности требованиям промышленной безопасности путем проведения анализа материалов, предоставленных на экспертизу промышленной безопасности, и фактического состояния технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах, зданий и сооружений на опасных производственных объектах, подготавливать заключение экспертизы промышленной безопасности и предоставлять его руководителю организации, проводящей экспертизу промышленной безопасности; ■ обеспечивать объективность и обоснованность выводов заключения экспертизы; ■ обеспечивать сохранность документов и конфиденциальность сведений, представленных на экспертизу. Работы по техническому диагностированию технических устройств, оборудования и сооружений могут предусматривать: ■ анализ эксплуатационной, конструкторской (проектной) и ремонтной документации (при наличии); ■ неразрушающий контроль; ■ определение механических характеристик; ■ металлографические исследования; ■ определение химического состава материалов; ■ оценку коррозии, износа и других дефектов; ■ испытания на прочность и другие виды испытаний; ■ расчетно-аналитические процедуры

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

оценки и прогнозирования технического состояния, включающие: ■ расчет режимов работы; ■ установление критериев предельного состояния; ■ исследование напряженно-деформированного состояния и выбор критериев предельных состояний; ■ определение остаточного срока эксплуатации (до прогнозируемого наступления предельного состояния). В соответствии с п.6 приказа от 14 ноября 2013 года № 538 техническое устройство, применяемое на опасном производственном объекте, подлежит экспертизе: ■ до начала применения на опасном производственном объекте; ■ по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки 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. По результатам диагностирования технического состояния составляется заключение экспертизы, которое заказчик предоставляет для внесения в Реестр, в территориальный Ростехнадзор по местонахождению объекта экспертизы промышленной безопасности. Заключение экспертизы содержит вывод о том, что: 1) объект экспертизы соответствует требованиям промышленной безопасности; 2) 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 (в заключении указываются данные изменения и мероприятия; 3) объект экспертизы не соответствует требованиям промышленной безопасности. Решения о продолжении эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений в пределах продленных сроков эксплуатации, их замене, ремонте или снижении рабочих параметров принима-

ются руководителем эксплуатирующей организации. Решение не должно противоречить выводам экспертизы. На все поставляемые технические устройства с заводов-изготовителей на опасные производственные объекты необходимо получать Сертификат соответствия ТР. Помимо перечня обязательных для сертификации товаров, каждый отдельный технический регламент Таможенного союза содержит свои условия госконтроля над ними, права и обязанности заявителя, точный порядок оформления разрешительных документов, а также схемы, по которым осуществляется сертификация. Этот процесс состоит из следующих этапов: ■ подача заявки; ■ предоставление документов; ■ идентификация и отбор типовых образцов продукции; ■ проведение сертификационных испытаний; ■ оформление протокола с результатами исследований; ■ выдача сертификата. Испытания могут проводиться только в испытательном центре, включенном в Единый реестр испытательных лабораторий Таможенного союза. В обязанности получателя сертификата входит формирование пакета документов, нанесение единого знака обращения на сертифицированную продукцию. Для серийной продукции срок действия сертификата составляет 5 лет, для партии или единичного производства равен сроку эксплуатации. При первичном обращении для получения разрешения на применение технического устройства на опасном производственном объекте сопроводительная документация должна включать: 1) сведения об изготовителе (поставщике) технического устройства; 2) акт и протокол приемочных испытаний, сведения об устранении недостатков, выявленных в процессе приемочных испытаний; 3) технические условия; 4) руководство по эксплуатации; 5) паспорт (формуляр, этикетка); 6) заверенную копию сертификата соответствия требованиям промышленной безопасности или заключение экспертизы промышленной безопасности технического устройства. При обращении для получения Разрешения, в связи с окончанием срока его действия, сопроводительная документация должна включать: 1) сведения об изготовителе (поставщике) технического устройства;

2) технические условия; 3) руководство по эксплуатации; 4) паспорт (формуляр, этикетка); 5) сведения об отсутствии внесенных в технические условия (конструкцию или технологические процессы) изменений, влияющих на промышленную безопасность применения технического устройства, за подписью ответственного лица с печатью заявителя; 6) акт и протокол периодических испытаний; 7) копию ранее выданного разрешения на применение технического устройства; 8) заверенную копию сертификата соответствия требованиям промышленной безопасности или заключение экспертизы промышленной безопасности технического устройства. Для проведения приемочных (эксплуатационных) испытаний технических устройств необходима следующая документация: 1) сведения об изготовителе (поставщике) технического устройства и готовности технического устройства к проведению приемочных испытаний; 2) согласованная с Ростехнадзором программа и методика приемочных испытаний технического устройства; 3) технические условия; 4) руководство по эксплуатации; 5) паспорт (формуляр, этикетка); 6) протокол предварительных (заводских) испытаний. Литература 1. РД 03-484-02 «Положение о порядке продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах», утвержденный постановлением Госгортехнадзора России 5 августа 2002 года № 43. 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. Распоряжение Ростехнадзора от 14 января 2014 года № 3-РП «Об отмене распоряжения Ростехнадзора от 10 января 2014 года № 1-РП «Об утверждении временного порядка внесения сведений в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности» и «Об утверждении временного порядка внесения сведений в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности». 4. Постановление Правительства Российской Федерации от 15 сентября 2009 года № 753 «Об утверждении технического регламента о безопасности машин и оборудования».

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

193

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности безопасной эксплуатации хвостохранилищ Особенности безопасной эксплуатации хвостохранилища, расположенного в криолитовой зоне, при наращивании дамбы собственными хвостами Александр НЕРЕТИН, горный инженер-маркшейдер ООО «Спектр НК» (г. Иркутск) Алексей РЕМИЗОВ, заместитель генерального директора ООО «Спектр НК» (г. Иркутск) Игорь РЕМИЗОВ, начальник отдела ООО «Спектр НК» (г. Иркутск) Юрий ЧИСТЯКОВ, начальник отдела ООО «Спектр НК» (г. Иркутск) Сергей АЛЕКСЕЕВ, эксперт ООО «Спектр НК» (г. Иркутск)

В статье рассмотрен опыт расширения хвостохранилища, расположенного в криолитовой зоне. Для наращивания дамбы были использованы хвосты, для экранирования которых применялся суглинистый грунт. Принятые проектные решения позволили уменьшить финансовые затраты на доставку суглинистого грунта из карьера, а также уменьшить площадь нарушаемых земель. Ключевые слова: хвостохранилище, криолитовая зона, наращивание дамбы, финансовые затраты, нарушаемые участки земли.

опасным источникам техногенного воздействия на окружающую среду на горных предприятиях, кроме шахт и карьеров, относятся также хвостохранилища и шламохранилища. Масштабы их влияния на территории, прилегающие к промышленной площадке предприятия, особенно могут быть опасны в криолитовой зоне. Экологические системы зоны относятся к территориям особой уязвимости и обладают низкой биологической продуктивностью, а также невысокой способностью самовосстановления. В связи с этим особую значимость в условиях интенсивного развития горного производства в криолитовой зоне России приобретают как разработка научных, методических, так и принятие проектных решений, повышающих безопасность хвостохранилищ, шламохранилищ на всех стадиях их существования. В 2009 году был разработан проект расширения хвостохранилища, расположенного в криолитовой зоне Восточной Сибири на отметке около 2 000 м над уровнем моря. Площадь зеркала хвостохранилища составляет около 350 тыс. м2,

194

площадка хвостохранилища примыкает к склону горы и ограничена дамбой с трех сторон, сооруженной из привозного суглинистого грунта. При разработке проектной документации учитывались следующие требования: ■ дополнительная емкость хвосто хранилища после расширения должна быть 3 млн. м3; ■ работы по расширению должны были вестись без остановки золотоизвлекательной фабрики. После проведенного анализа было принято проектное решение по наращиванию дамбы собственными хвостами частично на пляж, имеющий ширину 50–70 м, а частично на гребень ранее построенной дамбы, с нанесением на хвосты защитного слоя из суглинистых грунтов мощностью не менее 0,2 м. Укладка хвостов в дамбу и суглинистого грунта в защитный экран осуществлялась бульдозерами. Было запланировано выполнение трех наращиваний дамбы собственными хвостами высотой по 2 м. В мае 2015 года было выполнено последнее, третье, наращивание дамбы собственными хвостами.

При выполнении авторского надзора при эксплуатации хвостохранилища были сделаны следующие предложения по корректировке принятых проектных решений: 1. При укладке хвостов в тело дамбы должна обязательно применяться их укатка катком, так как их уплотнения бульдозером было недостаточно. Суммарная осадка гребня двух первых наращиваний дамб в некоторых местах достигала 1 м. 2. Защитный слой из суглинистого грунта должен составлять не менее 0,8– 1,0 м, так как принятый слой мощностью 0,2 затруднял передвижение техники по гребню дамбы при эксплуатации хвостохранилища, и она продавливала защитный слой с оставлением колеи. В теплый период года из-за оттаивания частиц льда, содержащегося в хвостах, на гребне дамбы возникали места локальных просадок, в которых накапливалась свободная вода. Тем не менее принятые проектные решения позволили уменьшить финансовые затраты на доставку суглинистого грунта из карьера, а также уменьшить площадь нарушаемых земель как при добыче суглинка, так и при строительстве хвостохранилища, поскольку его расширение не потребовало вовлечения дополнительного земельного участка. Литература 1. Федеральный закон № 117-ФЗ «О безо пасности гидротехнических сооружений» от 21 июля 1997 года. 2. ПБ 03-438-02 «Правила безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов» (утверждены постановлением Госгортехнадзора РФ от 28 января 2002 года № 6). 3. Евдокимов П.Д., Сазонов Г.Т. Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик, М.: Недра, 1978.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Особенности оформления заявительных документов для внесения в реестр Алексей РЕМИЗОВ, заместитель генерального директора ООО «Спектр НК» (г. Иркутск) Игорь РЕМИЗОВ, начальник отдела ООО «Спектр НК» (г. Иркутск) Юрий ЧИСТЯКОВ, начальник отдела ООО «Спектр НК» (г. Иркутск) Сергей АЛЕКСЕЕВ, эксперт ООО «Спектр НК» (г. Иркутск) Василий АКИШИН, эксперт ООО «Спектр НК» (г. Иркутск)

В статье рассмотрены проблемы, возникающие в настоящее время при сдаче заявительных документов в территориальное управление Ростехнадзора для внесения в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности. Ключевые слова: внесение в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности, оформление заявительных документов, промышленная безопасность.

2014 году вступил в силу Административный регламент Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по предоставлению государственной услуги по ведению реестра заключений экспертизы промышленной безопасности, утвержденный приказом Ростехнадзора № 260 от 23 июня 2014 года. С этого момента основной проблемой для экспертных организацией стало оформление заявительных документов по внесению заключений экспертизы промышленной безопасности в реестр. Согласно п.4 Административного регламента, заявителем является заказчик экспертизы промышленной безопасности, но принято, что эту функцию заказчики возлагают на экспертные организации. Так, при регистрации заключений экспертизы промышленной безопасности в Енисейском управлении Ростехнадзора многие организации получают отказ во внесении в Реестр заключений экспертизы промышленной безопасности. Основной причиной отказов является, например, неверное указание в заявительном документе следующих данных заявителя: фирменное наименование, номер и дата выдачи свидетельства о внесении в Единый государственный реестр, ме-

стонахождение налогового органа, выдавшего это свидетельство. Хочется отметить, что эти данные не могут правильно предоставить даже крупные промышленные предприятия – заказчики с довольно серьезной юридической службой, поскольку они зачастую в разных документах не совпадают. При внимательном рассмотрении заявительных документов заказчиков было обнаружено, что фирменное наименование заявителя заказчики брали из Свидетельств о государственной регистрации юридического лица и Свидетельств о внесении записи в Единый государственный реестр юридических лиц о юридическом лице, зарегистрированном до 1 июля 2002 года. Фирменное наименование заявителя, указанное в Свидетельстве, отличалось от фирменного наименования в выписке из ЕГРЮЛ ФНС России. Это и явилось причиной отказа. Необходимо отметить, если брать выписку из ЕГРЮЛ в форме электронного документа через сервисы налоговой службы по адресу https://service.nalog.ru/vyp/, то выписка будет в усеченном варианте. В выписке из ЕГРЮЛ вы не найдете, например, строки с фирменным наименованием, на основании чего некоторые заказчики утверждали, что фирменное наиТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

менование у них отсутствует, и оформляли заявительные документы неверно. В результате чего получали очередной отказ в Ростехнадзоре. При заполнении данных о номере и дате выдачи свидетельства о внесении в Единый государственный реестр непонятно, номер какого свидетельства следует вносить в заявление. Поскольку у каждой организации имеются разные свидетельства, выданные в разное время по причине изменения какихлибо данных. Следует также отметить, для того чтобы сдать документы в территориальное управление Ростехнадзора, требуется не один час отстоять в очереди, поскольку работников, принимающих документы на регистрацию, недостаточное количество. Таким образом, экспертным организациям приходится вместо того, чтобы уделять внимание повышению качества заключений экспертизы промышленной безопасности, больше времени тратить на оформление заявительных документов заказчиков и последующую сдачу их на регистрацию в Ростехнадзор. Хочется надеяться, что в будущем действующие требования будут пересмотрены и экспертным организациям предоставится возможность уделять больше времени именно промышленной безопасности, а не оформлению заявительных документов. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538. Зарегистрировано в Минюсте России 26 декабря 2013 года № 30855; 2. «Временный порядок внесения сведений в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности» (утвержден распоряжением Ростехнадзора от 14 января 2014 года).

195

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Исследование коррозионного разрушения поверхностей нефтепроводов после длительной эксплуатации Сергей САРАЖА, заместитель директора, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Андрей ЛЕВЧЕНКО, директор, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Алексей ДАРЕНСКИХ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Анатолий МОРОЗОВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Сергей ЕВДОКИМЕНКО, заместитель главного инженера, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Александр ЗОТОВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск)

В данном материале систематизированы и проанализированы причины отказов при эксплуатации нефтепроводов. Ключевые слова: надежность, отказ, коррозия, исследования, нефтепромысловые трубопроводы, микроструктура, разрушение.

ромысловые трубопроводы – металлоемкие и технически сложные сооружения, поэтому их противокоррозионная защита является актуальной задачей. Анализ причин значительного числа отказов при эксплуатации нефте сборных коллекторов и водоводов низкого и высокого пластового давления на Самотлорском месторождении показал следующее: ■ аварийные ситуации возникают в трубопроводах, по которым транспортируется нефть с обводненностью более 50– 60% и скоростью течения 0,1–1,0 м/с; ■ все прорывы нефтепроводов происходят на участках с расслоенным режимом течения нефтяной эмульсии, то есть в условиях выделения из нее водной фазы; ■ металлическая поверхность нижней части труб практически свободна от осадков, однако на корродирующей поверхности могут образоваться осадки (в основном карбонатные железокальциевые соединения); ■ отмечено значительное соотношение между площадью локально разрушенной и площадью остальной (слабокорродированной) поверхности трубы;

196

■ локальная коррозия происходит в виде питтингов (точечная коррозия) или протяженных канавок (канавочная коррозия); ■ локализация коррозионных разрушений нижней части трубы характеризуется комплексным воздействием многих факторов: концентрации микробактерий, ионов Cl-, HCO3-, SO42-, Ca2+, pH, давления в трубопроводе, содержания минеральных частиц, CO2, H2S, O2, скорости потока, наличия ингибиторов в среде, степени обводненности нефти и др. Сероводородсодержащие среды усиливают наводороживание металла, что приводит к его охрупчиванию и коррозионному растрескиванию. Особенно опасным является водород при сварке стыков труб в трассовых условиях при низких температурах воздуха. Многие исследования посвящены причинам и механизмам возникновения локальной коррозии труб в условиях транспорта по ним западносибирской нефти. На основании анализа опубликованных результатов можно сделать следующие выводы. 1. Локальная (питтинговая) коррозия углеродистых и низколегированных сталей нефтепроводов со стороны внутрен-

них поверхностей труб инициируется в местах, благоприятных для жизнедеятельности микроорганизмов, в частности, СВБ и ГТБ. При этом начинает развиваться микробиологическая коррозия, образующая колонии зародышевых язв, являющихся очагом местной коррозии. 2. На последующих стадиях проявляется электрохимический механизм хлоридно-углекислотной коррозии. 3. Локальная коррозия стенки трубы сопровождается наводороживанием металла вокруг зародышей язв, приводящим к его охрупчиванию, что облегчает зарождение и распространение трещин. 4. Избирательное локальное разрушение металла нижней части нефтепроводных труб (канавочная коррозия) объясняется особенностями гидродинамики течения газожидкостных потоков (трехфазных нефтяных эмульсий) по трубопроводам. При этом углекислотная коррозия протекает при условии постоянного обнажения металла от экранирующей его защитной пленки и перевода металла в электрохимически активное состояние, а также при образовании активной макрогальванической пары между обнаженным участком металла и остальной поверхностью трубы, покрытой защитным осадком. 5. Микроорганизмы, находящиеся в подтоварной воде, стимулируют коррозию трубной стали, в том числе защищенной эпоксидным покрытием (с алюминиевым порошком в качестве пигмента), причем микробы способны питаться эпоксидной смолой. 6. Коррозионные разрушения на микроскопическом уровне начинаются преимущественно в зонах скопления микроорганизмов: в приграничных с зернами зонах и вокруг «гнезд», образовавшихся на месте карбидных зерен, выпавших в результате химического «подтравливапия» аустенита вокруг матрицы. Таким образом, внутренняя коррозия промысловых трубопроводов – сложная проблема, которая в настоящее время не находит успешного решения. Для борьбы с такой коррозией обычно используют

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

те) и в реактиве, позволяющем выявлять структурные составляющие с близкими физико-химическими свойствами. Как показали исследования химического состава, материал фрагментов представляет собой сталь 12ХГС в полном согласии с ГОСТ 19281-89. Примеры микроструктуры сварных соединений и основного материала трубы приведены на рисунке 1, где видно, что степень развития коррозии на разных участках отличается. Особенно интенсивно при транспортировке нефти коррозионно-механическое воздействие на стенки труб в зонах сварных соединений (рисунки 1, а–г). Здесь обнаруживается и сплошная (рисунки 1, а–в), и щелевая (рисунок 1, г) коррозия. Наибольшее коррозионное разрушение металла наблюдается в канавках, расположенных по обе стороны шва. Практически во всех исследованных участках оксиды полностью охватывают металл, но между ними, как правило, существуют зазоры шириной 5–15 мкм (рисунки 1, а–в). При этом поверхность пленки изобилует макро- и микротрещинами. Глубина разрушения внутренней поверхности трубы в области сварных соединений имеет диапазон 30– 350 мкм, в зонах термического влияния– 20–300 мкм, а в основном материале трубы – 5–120 мкм (рисунок 1, д). Таким образом, коррозия наиболее интенсивна в сварном соединении, особенно в концентраторах напряжений, в виде канавок вдоль сварных швов. Глубина разрушения внутренней поверхности основного металла трубы не превышает 120 мкм, развитие коррозии сравнительно невелико. Очевидно, при отсутствии в сварном соединении дефектов, концентраторов напряжений работоспо-

химические ингибиторы, при этом требуются корректировка и постоянное обновление их состава. Можно также применять трубы из коррозионно-стойких сплавов. Как правило, такие решения требуют больших затрат и не являются надежными. Объектом исследования являлись фрагменты нефтепроводных труб диаметром 320 мм с толщиной стенки 8 мм, прошедших многолетнюю (более 16 лет) эксплуатацию. Химический состав стали исследуемых фрагментов труб определялся спектральным анализом на спектрометрах «Спектротест»* и МФС-8. Анализ газов производился методом оценки проб металла с использованием установки фирмы Lесо. Для оценки содержания углерода использовался анализатор АН-7529. Рентгеноструктурные исследования образцов фрагментов труб проводились на дифрактометре ДРОН-ЗМ, оснащенном управляющим комплексом на базе компьютера в Cukaа излучении в режиме сканирования с шагом ОД в интервале углов рассеяния 20= 20...70°. Для рентгенофазового анализа использовалась стандартная картотека PDF. Микроструктура материала фрагментов трубы исследовалась на поперечных шлифах образцов на микроскопе ПЛАНАР MICRO 200, оборудованном системой цифровой записи изображения. Шлифы подготавливались по специальной методике (с применением алмазных паст), обеспечивающей четкие края шлифов, что необходимо при исследованиях образцов для определения характера распределения оксидов на внутренней и наружной поверхностях трубы. Травление шлифов проводилось в стандартном реактиве типа нитал (2–4% HNО3 в спир-

Рис. 1. Микроструктура участков коррозии: внутренней (а–г – сварное соединение, д – основной металл) и наружной (е) поверхности трубы; стрелками указаны оксиды

е ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

собность труб нефтепровода из стали 12ХГС может быть значительно увеличена по сравнению с исследуемым сроком эксплуатации (16 лет). Коррозия наружной поверхности трубы значительно слабее и имеет глубину 20–50 мкм (рисунок 1, е). Согласно рентгеноструктурным исследованиям, на внутренних поверхностях трубы коррозионные слои состоят из оксидов (Fe2О3, Fe3О4) и сульфидов (FeS). При этом преобладает оксид Fe2О3, его интенсивность в 2–3 раза выше, чем у Fe3О4. По всем данным, коррозионные процессы включают преимущественное растворение структурных составляющих стали, содержащих железо. На внутренних поверхностях наряду с оксидными присутствуют относительно толстые слои продуктов отложения нефти. Благоприятствуют образованию зародышей отложения органических веществ на внутренних стенках труб углубления и шероховатость, что практически всегда имеет место. Присутствующая в нефти вода скапливается в замкнутых объемах-линзах между и под слоями твердых отложений. В этих условиях она постоянно насыщается химически активными компонентами серы и хлора, вследствие чего превращается в электролит, а это способствует интенсивному протеканию коррозионного разрушения внутренних поверхностей. Литература 1. ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения». 2. РД 39-132-94 «Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке неф тепромысловых трубопроводов».

197

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности состояния канатно-блочной системы

подъемных сооружений при проведении экспертизы промышленной безопасности УДК: 621.86.065.3 Николай БРАТУХИН, начальник отдела по экспертному обследованию подъемных сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Дмитрий КАНДЕЛАКИ, начальник Усть-Илимского отдела службы промышленной безопасности ЦЛАТИ по СФО, филиал «ЦЛАТИ» по Восточно-Сибирскому региону» ФБУ «ЦЛАТИ по СФО» (г. Иркутск) Равиль САЛЬМАНОВ, эксперт по промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Александр ЭЙСМОНТ, эксперт в области промышленной безопасности подъемных сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск)

В публикации на основе опыта при проведении экспертизы промышленной безопасности рассмотрен вопрос об особенностях состояния канатноблочной системы грузоподъемных кранов и факторах, влияющих на долговечность канатов. Ключевые слова: канатно-блочная система, нагрузки, ГПМ, надежность, долговечность.

ри эксплуатации грузоподъемных кранов имеет значение состояние канатно-блочной системы. Изнашивание канатов – одна из составляющих этого состояния, причины которого необходимо понимать при обслуживании и эксплуатации кранов. На срок службы канатов влияют нагрузки, действующие на канат при работе крана, число и характер перегибов, конструкция и коррозионная стойкость каната, а также состояние блоков и барабанов. При работе крана канат подвергается статическим и динамическим нагрузкам. Эти нагрузки вызывают напряжения растяжения и перегиба, чередующиеся при набегании и сбегании каната на блоки и барабан. При перегрузке крана, попытке поднять примерзлый груз или выдергивании стропов, зажатых грузом, а также при попытках поднять груз, лежащий за пределом максимального вылета стрелы, то есть при отклонении каната от вертикали, возникают повышенные напряжения, что сказывается на долговечности канатов.

198

Отрицательное влияние на состояние канатов оказывают повышенные скорости подъема и опускания, резкое торможение, вызывающее рывки. На участке каната, пробегающего через блоки, происходит усиленное изнашивание в результате трения. Из этого следует, что управление краном должно быть плавным, без резкого торможения и резких перемен направления движения. При работе нельзя допускать раскачивания груза. Подъем груза необходимо начинать на малых скоростях, и только при выборе слабины каната можно переходить к повышению скорости. При проведении экспертизы промышленной безопасности подъемных сооружений необходимо обращать внимание на обеспечение соотношения диаметров канатов, блоков и барабанов, так как канат большего диаметра испытывает повышенное давление в ручье блока. Меньший профиль желоба блока по сравнению с диаметром каната может привести к заклиниванию, а на барабане к изнашиванию или обрыву отдельных про-

волок. На безопасную эксплуатацию канатов также влияет и целостность конструкций блоков и барабанов. Нормальная работа канатно-блочной системы зависит от технического состояния узлов вращения. Поломки или заклинивания подшипников приводят к перекосу блоков и плохому вращению, а также, в свою очередь, приводят к интенсивному изнашиванию каната. Недостаточная легкость вращения блоков или барабана может привести к спадыванию канатов, из чего следует, что необходимы надежные исправные устройства, предотвращающие спадывание. Вывод: При проведении экспертизы промышленной безопасности необходимо учитывать, что состояние канатноблочной системы – важная составляющая безопасной эксплуатации подъемных сооружений. За ее состоянием необходим постоянный контроль и периодическое техническое обслуживание, проводимые обученным обслуживающим персоналом. При эксплуатации подъемных сооружений необходимо постоянно поддерживать оборудование, связанное с работой канатов, в соответствующем техническом состоянии. Литература 1. Крановые канаты. Пособие механику. Москва, изд. Машиностроение, 1983. 2. РД 10-112-01-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения». 3. ГОСТ 2688-80 «Канат стальной».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Влияние тормозов на безопасную эксплуатацию подъемных сооружений УДК: 621.9.06 (35) Николай БРАТУХИН, начальник отдела по экспертному обследованию подъемных сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Дмитрий КАНДЕЛАКИ, начальник Усть-Илимского отдела службы промышленной безопасности ЦЛАТИ по СФО, филиал «ЦЛАТИ» по Восточно-Сибирскому региону» ФБУ «ЦЛАТИ по СФО» (г. Иркутск) Равиль САЛЬМАНОВ, эксперт по промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Александр ЭЙСМОНТ, эксперт в области промышленной безопасности подъемных сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск)

В публикации на основе опыта при проведении экспертизы промышленной безопасности рассмотрен вопрос влияния тормозной системы на безопасность при эксплуатации ПС, основные регулировочные характеристики. Ключевые слова: ГПМ, тормозная система, регулировка.

дним из ответственных узлов при эксплуатации подъемных сооружений являются тормоза, особенно механизмы подъема груза, поэтому к их состоянию, а также изготовлению и ремонту предъявляются жесткие требования. При экспертизе промышленной безо пасности подъемных сооружений в тормозах внешним осмотром проверяется состояние шкивов, колодок, рычагов, тяг и пружины. Все элементы с трещинами подлежат выбраковке, а также определяются износ в шарнирах и толщина накладок. Все детали тормозов должны свободно проворачиваться в шарнирах, а регулировка должна обеспечивать плавное и надежное торможение. «Мертвый» ход рычажной системы тормозов не должен превышать 10% хода на замыкающем звене. Необходимо следить за тем, чтобы накладки тормоза прилегали к тормозному шкиву не менее 80% от общей поверхности накладок. При осмотре тормозной системы не-

обходимо проводить проверку осей тормоза и тормозного шкива в вертикальной и горизонтальной плоскостях на перекос. При необходимости смещение тормоза по вертикали следует регулировать прокладками между рамой механизма и основанием тормоза. Смещение тормоза по горизонтали регулируется смещением основания тормоза за счет зазоров между болтами крепления тормоза и стенками рамы механизма. Регулировка тормоза заключается в регулировке нормального хода поршня толкателя, равномерного отхода колодок и регулировке пружины, обеспечивающих необходимый тормозной момент. Заключительным этапом регулировки является установка такой рабочей длины пружины, которая гарантировала бы необходимое усилие, соответствующее заданному тормозному моменту. Вывод: Для безопасной эксплуатации подъемных сооружений необходим контроль и тщательное техническое обслуживание тормозной систеТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

мы. Своевременные осмотры, обслуживание и ремонты тормоза, несомненно, улучшают качество работы и повышают безопасность эксплуатации подъемных сооружений. Литература 1. ОТУ 48-0901-105-89 «Краны мостовые электрические». 2. КР1321.00.000РЭ «Краны мостовые электрические. Руководство по эксплуатации». Востокподъемтрансмаш, 1995 г. 3. Справочник работника механического цеха. 2-е изд., перераб. и доп., Москва, Машиностроение, 1984 г.

199

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Механизмы ПС

Особенности обследования при экспертизе промышленной безопасности УДК: 621.001.12 (075,8) Николай БРАТУХИН, начальник отдела по экспертному обследованию подъемных сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Дмитрий КАНДЕЛАКИ, начальник Усть-Илимского отдела службы промышленной безопасности ЦЛАТИ по СФО, филиал «ЦЛАТИ» по Восточно-Сибирскому региону» ФБУ «ЦЛАТИ по СФО» (г. Иркутск) Равиль САЛЬМАНОВ, эксперт по промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Александр ЭЙСМОНТ, эксперт в области промышленной безопасности подъемных сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск)

В публикации на основе опыта при проведении экспертизы промышленной безопасности рассмотрен вопрос влияния механизмов передвижения на безопасность при эксплуатации ПС, основные типы приводов. Ключевые слова: ГПМ, механизм передвижения.

аботоспособное состояние механизмов оказывает существенное влияние на безопасную эксплуатацию подъемных сооружений. Механизмы передвижения делятся на две группы: двухсторонние (привод ные колеса располагаются с обеих сторон грузоподъемной машины) и односторонние (приводные колеса передвигаются по одному рельсу). Для передвижения мостов механизмы могут быть с быстроходными, тихоходными, со среднеходными валами. На быстроходном вале электродвигатель устанавливается на середине моста, и на одном конце двигателя закрепляется шкив тормоза. Два редуктора соединяются с валами привод ных колес, которые опираются на подшипники, устанавливаемые на металлоконструкциях моста крана. Электродвигатели механизма с тихоходным валом соединены с редуктором в середине моста. Валы приводных колес соединяются с редуктором тихоходным валом, а шкив тормоза устанавливается на втором конце вала электродвигателя. Механизмы со среднеходным валом применяются реже других из-за использования в конструкции открытой зубчатой передачи. Все эти типы механизмов из-за разновидности конструкций по-разному влияют на состояние металлоконструкций подъемных сооружений. При эксперти-

200

зе промышленной безопасности кранов с двухсторонними механизмами необходимо проводить тщательный осмотр надбуксовых частей крепления ходовых колес. Перекосы осей и различная частота вращения ходовых колес приводят к «забеганию» одной из сторон, что приводит к появлению трещин в металлоконструкциях крана. При экспертизе промышленной безопасности механизмов с центральным приводом особое внимание необходимо уделять тщательному осмотру металлоконструкций рамы крепления механизмов и опорных подшипников валов. Также необходимо проверять крепления элементов механизмов, износ ходовых колес и состояние кранового пути, так как это приводит к рывкам и толчкам при движении крана. Слабо затянутые болты и неудовлетворительная закрашенность поверхно-

сти прилегания приводят к самому распространенному дефекту – течи масла по разъему редуктора. Необходимо контролировать уровень масла в редукторе. Зачастую превышенный уровень масла является источником течи, а не ослабленные крепления разъемов. Корпусные детали выбраковываются по дефектам: а) трещины в корпусах редукторов и подшипников; б) трещины, выходящие на посадочные места в крышках редукторов и подшипников; в) трещины, выходящие по плоскости разъема на резьбовые и посадочные места; г) обломы фланцев плоскостей разъемов; д) коробление плоскостей разъемов; е) ржавчина, забоины, заусенцы, повреждение резьбовых отверстий в местах посадки подшипников и на плоскостях разъема. Вывод: механизмы, применяемые на подъемных сооружениях, являют собой сложные составные элементы, которые влияют на безопасность и долговечность эксплуатации. Для этого есть необходимость в постоянном контроле, обслуживании и своевременном ремонте механизмов подъемных сооружений Литература 1. ОТУ 48-0901-105-89 «Краны мостовые электрические». 2. КР1321.00.000РЭ «Краны мостовые электрические. Руководство по эксплуатации». Востокподъемтрансмаш, 1995 г. 3. Справочник работника механического цеха. 2-е изд., перераб. и доп., Москва, Машиностроение, 1984 г.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

О значениях горизонтальной нагрузки на подкрановые балки, вызываемой перекосом мостовых кранов УДК: 624 Владимир КУРБЕТЬЕВ, специалист по обследованию зданий и сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Николай БРАТУХИН, начальник отдела по экспертному обследованию подъемных сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Александр ЭЙСМОНТ, эксперт в области промышленной безопасности подъемных сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Максим ОРЛОВ, начальник отдела, эксперт по обследованию зданий и сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск) Евгений БАБЕНКО, эксперт по обследованию зданий и сооружений ООО «ИКЦ ТБ и Э» (г. Братск)

В публикации на основе опыта ООО «ИКЦ ТБ и Э» рассмотрен вопрос об учете горизонтальной нагрузки, вызываемой перекосами мостовых кранов. Ключевые слова: горизонтальные нагрузки, подкрановая балка, мостовой кран.

ри эксплуатации мостовых кранов возникают проблемы, связанные с раскачиванием груза и перекосом фермы моста. Перекос фермы моста приводит к повороту крана в горизонтальной плоскости и его поперечному смещению, увеличивает нагрузку на конструкции механизмов опор моста, а также износ подкранового пути и реборд колес, ухудшает динамические свойства крана, создает опасные условия для работы персонала. Существует необходимость использования при расчете поперечных рам зданий и балок крановых путей горизонтальной нагрузки, направленной поперек кранового пути и вызываемой перекосами мостовых кранов. Согласно СП 20.13330.2011 эту нагрузку необходимо учитывать только при расчете прочности и устойчивости балок крановых путей и их креплений к колоннам в зданиях с кранами групп режимов работы 7К, 8К. Результаты обследований мостовых кранов (различных групп режимов работы) и подкрановых балок, выполненных ООО «Инженерно-консультативный центр по технической безопасности и экспертизе», показывают, что одной из причин возникновения значительных горизонтальных нагрузок является перекос

мостового крана, то есть расположение его главных балок или ферм неперпендикулярно подкрановым путям, что и приводит к преждевременному износу и разрушению подкранового пути. Износ ходовых колес происходит как на рабочей поверхности катания, так и у реборд. Одной из причин появления перекоса являются различия между вертикальными силами и между сопротивлениями движению ходовых колес, следствием которых становятся разные моменты электродвигателей и разные числа оборотов электродвигателей. Перекос приводит к ограниченному элементами системы ориентации направлению движения крана и опережению одной несущей концевой балки по отношению к другой и тем самым к возникновению горизонтальных сил и деформаций несущей конструкции крана. Скольжение реборд по рельсам при действии поперечных нагрузок вызывает износ реборд и увеличение сопротивления передвижению и, как следствие, – возникновению горизонтальных нагрузок на подкрановые балки. Значительный перекос вызывают: ■ искривление путей в плане; ■ несимметричность вертикальной нагрузки на кран; неравномерный износ ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ходовой поверхности колес крана; ■ перекос конструкции крана при его изготовлении; ■ податливость узловых соединений моста крана; ■ неисправности приводного механизма кранового моста и др. Результаты воздействия горизонтальных сил можно рассмотреть на примере подкрановых железобетонных балок двутаврового сечения машинного зала Братской ГЭС. Перекос мостового крана грузоподъемностью 350/75 т, рама которого практически не деформируема (группа режима работы К2), вызванный искривлением подкрановых путей в плане, стал причиной возникновения следующих дефектов в железобетонных подкрановых балках: ■ вертикальные трещины и сколы в верхней полке подкрановых балок; ■ сколы, диагональные и вертикальные трещины в нижней полке балок; ■ сколы бетона нижней и верхней частей торца подкрановых балок. Выводы: 1) Многочисленные экпертизы и обследования подкрановых путей, выполненные ООО «ИКЦ ТБ и Э», показывают, что направленная поперек кранового пути и вызываемая перекосами мостовых кранов нагрузка зависит не только от режима работы крана, но в большей степени от жесткости рамы мостового крана и от его индивидуальных особенностей. 2) Так как жесткость рамы мостового крана непосредственно зависит от грузоподъемности крана, то ООО «ИКЦ ТБ и Э» предлагает дополнить п. 9.5 СП 20.13330.2011 требованием учитывать значение горизонтальной нагрузки от перекоса крана для кранов грузоподъемностью 50 т и выше, независимо от группы режима работы. Литература 1. СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». 2. ГОСТ 255465-82* «Краны грузоподъемные. Режимы работы».

201

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Контроль толщины стенки днищ резервуаров Василий ВЕРНИКОВ, ведущий инженер ЛНК ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург) Станислав ВОРОБЬЕВ, генеральный директор ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург) Айрат САБИТОВ, ведущий инженер отдела экспертиз ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург) Николай СТЮХИН, начальник ЛНК ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург)

Резервуары вертикальные стальные по назначению в большинстве своем можно разделить на два класса: резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов и баки-аккумуляторы горячей воды. Нормативнотехническая документация по техническому диагностированию предусматривает два уровня проведения работ: частичное техническое обследование, которое, как правило, проводится без вывода резервуара из эксплуатации, и полное техническое обследование, которое проводится с выводом резервуара из эксплуатации, опорожнением, дегазацией и зачисткой.

рок частичного обследования определен РД 34.40.601-97 «Методические указания по обследованию баков аккумуляторов горячей воды» и «Типовой инструкции по эксплуатации металлических резервуаров для хранения жидкого топлива и горячей воды» и составляет для баков-аккумуляторов не реже одного раза в 5 лет, полное техническое обследование – не реже одного раза в 15 лет. Для резервуаров хранения мазута и светлых нефтепродуктов 3 класса опасности, не выработавших назначенный срок службы, срок частичного и полного обследования – не реже одного раза в 5 и 10 лет соответственно. Только при проведении полного технического обследования есть возможность провести внутренний осмотр и определить техническое состояние днища резервуара. Согласно ГОСТ Р 52910-2008 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов», в качестве фундамента резервуара может быть использована грунтовая подушка с железобетонным кольцом под стенкой или без него, либо железобетонная плита. Под всем днищем резервуара должен быть предусмотрен гидроизолирующий слой, выполненный из песчаного грунта, пропитанного нефтяными вяжущими добавками, или из рулонных материалов. При устройстве фундамента резервуара должно быть предусмотрено проведение

202

мероприятий по отводу грунтовых вод и атмосферных осадков из-под днища резервуара. Применяемые песок и битум не

должны содержать коррозионно-активных агентов. Поверхность подушки за пределами пятна резервуара должна быть защищена бетонной отмосткой. В процессе эксплуатации резервуара могут создаться неблагоприятные условия по попаданию влаги под днище, такие как: нарушение целостности отмостки, уменьшение уклона отмостки от резервуара менее 1:10, просадка окрайки ниже уровня земли, попадание талых вод. Наличие гидроизолирующего слоя будет препятствовать дренированию влаги изпод днища, и, скопившись в полостях и углублениях песчаного грунта, в сочетании с благоприятными температурными условиями, влага будет способствовать активному корродированию днища резервуара. При этом нужно учитывать тот факт, что при попадании и последующем дренировании (или отводе за пределы основания) влаги характер повреж-

Таблица 1. Рекомендуемые объемы контроля толщины стенки днища Шифр и наименование методики

Рекомендуемый объем контроля толщины стенки

РД 34.40.601-97 «Методические указания по обследованию баков-аккумуляторов горячей воды»

Не менее чем по два измерения на каждом листе

СА 03-008-08 «Резервуары вертикальные стальные сварные для нефти и нефтепродуктов. Техническое диагностирование и анализ безопасности»

П.6.3. Измерение толщины днища резервуара. Толщина каждого листа днища и окрайков не менее чем в трех точках

РД 153-112-017-97 «Инструкция по диагностике и оценке остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров»

В зависимости от требуемой доверительной вероятности оценки, допустимой ошибки и степени неравномерности коррозии, характеризующейся коэффициентом вариации глубин коррозии

СТО СА-03-004-2009 «Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковке»

Измеряется толщина во всех местах, подверженных коррозии. На каждом листе проводится не менее трех измерений

«Инструкция по диагностике и оценке остаточного ресурса сварных вертикальных резервуаров» (Роснефть)

Толщина листов днища замеряется в объеме не менее чем 3 точки на лист

РД 08-95-95 «Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов»

Не менее трех измерений на каждом листе

РД-23.020.00-КТН-271-10 «Правила технической диагностики резервуаров»

На каждом листе выполняется по 3 измерения Дополнительно в зонах хлопунов и видимых коррозионных повреждений проводится 3 измерения толщины

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Коррозионные повреждения днища

– скопление коррозионных язв, или коррозия пятном – минимальное значение толщины, мм (среднее значение толщины в области повреждения, мм)

дения будет преимущественно сплошной равномерной коррозии. В таблице 1 приведены рекомендуемые объемы контроля толщины стенки днища различных методик. Отдельные методики, такие как СА 03008-08 «Резервуары вертикальные стальные сварные для нефти и нефтепродуктов. Техническое диагностирование и анализ безопасности» и СТО СА-03-0042009 «Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковке», предусматривают более подробный контроль толщины днища, однако не указываются конкретные зоны и способы, размеры участков и способы контроля. Опыт проведения технического диагностирования резервуаров и баковаккумуляторов горячей воды силами нашей организации позволяет судить о том, что контроль толщины днища, принимаемый многими экспертными организациями: пять точек на один лист (по углам и в центре), не позволяет надежно судить о техническом состоянии дни-

– опора каркаса крыши – точечная коррозия, или размер язвы менее 50 мм

ща. Рекомендуемые многими методиками объемы контроля толщины не позволяют выявить коррозию пятнами в местах застоя влаги под днищем резервуара, а собирают только статистическую информацию об общем коррозионном повреждении. При сканировании толщины днища в рамках технического диагностирования РВС-3000 для хранения мазута специалистами нашей организации было обнаружено не менее 10 участков с фактической толщиной стенки менее 2 мм, при номинальной 8 мм. Размеры пятен

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

от 200 до 800 мм. Также обнаружено не менее 30 участков с утонением более 50% (рисунок 1). Большая часть обнаруженных участков располагалась в области днища с максимальными значениями высоты вмятины и в кольце, примыкающем к окрайке, шириной 500 мм. Аналогичные коррозионные повреждения были обнаружены специалистами отдела технической диагностики Пермской ГРЭС, г. Добрянка, при контроле толщины стенки методом выборочного сканирования участков бака запаса конденсата и аккумуляторного бака в 2014–2015 годах. На основании обнаруженных особенностей нами был разработан следующий подход к проведению толщинометрии днища: ■ проводится толщинометрия в объеме не менее пяти точек на лист для получения статистической информации; ■ производится экспресс-оценка коэффициента вариации глубины коррозии согласно п.6.5.7 СА 03-008-08; ■ в зависимости от коэффициента вариации глубины коррозии определяются объемы и зоны сканирования толщины. В контрольные зоны обязательно должны быть включены участки резко выделяющихся значений глубины коррозии согласно критерию, приведенному в п.6.5.9 СА 03-008-08, а также участки со значениями высоты вмятины и в кольце шириной 500 мм, примыкающем к окрайке. Рекомендуем экспертам и ответственным специалистам владельцев оборудования при проведении технического диагностирования учитывать данные особенности и включать в программу технического диагностирования объем контроля толщины стенки в соответствии с приведенным выше подходом. Данный подход позволит выявить на ранней стадии локальные утонения стенки и позволит предотвратить возможные инциденты, связанные с разливами рабочей среды резервуаров.

203

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Автоматизация процесса составления заключения экспертизы

Станислав ВОРОБЬЕВ, генеральный директор ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург) Александр МОХОВ, инженер отдела экспертиз ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург) Айрат САБИТОВ, ведущий инженер отдела экспертиз ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург) Николай СТЮХИН, начальник ЛНК ООО «УИДЦ» (г. Екатеринбург)

В данной статье мы хотим остановиться подробнее на одном из этапов процесса экспертизы промышленной безопасности технических устройств: составлении и оформлении заключения экспертизы.

целом процесс экспертизы ПБ технических устройств можно условно разделить на четыре этапа. Первый этап – изучение технической документации, составление программы экспертизы и подготовка объекта экспертизы к техническому диагностированию. Второй этап – проведение технического диагностирования и необходимых испытаний. Третий этап – анализ результатов технического диагностирования и изучения технической документации. И четвертый этап – составление и оформление заключения экспертизы. Разработка заключений экспертизы – достаточно длительный и трудоемкий процесс, требующий индивидуального подхода к каждому объекту экспертизы, и, на первый взгляд, применение средств автоматизации при оформлении заключений выглядит неуместным. Однако при более детальном рассмотрении становится ясно, что эксперту приходится выполнять немало рутинных процедур, автоматизация выполнения которых позволяет значительно сэкономить время и избежать механических ошибок. Процесс составления и оформления заключения экспертизы обычно следующий: за основу берется шаблон, представляющий из себя ранее оформленное заключение на схожий или подобный объект экспертизы, затем этот шаблон корректируется необходимым образом. Помимо того, что при таком подходе затрачивается много времени на внесение изменений и форматирование, существует достаточно высокая вероятность допущения сугубо механических ошибок. Наша организация обладает опытом частичной автоматизации процесса составления и оформления заключений экспертизы промышленной безопасности таких технических устройств, как:

204

сосуды, работающие под давлением, резервуары вертикальные стальные и трубопроводы пара и горячей воды, с помощью разработанного программного средства. Это позволяет «доверить» компьютеру выполнение рутинных задач. В данной программе применены возможности использования макросов в пакете Microsoft Office, а также программирование в среде программирования Delphi. Рассмотрим возможности данной программы при составлении и оформлении заключений на примере сосуда, работающего под давлением. Попробуем разбить процесс составления и оформления заключения на несколько этапов и в каждом рассмотрим возможности применения средств автоматизации. 1) Акт анализа документации, расчеты.

В программном средстве эксперт задает основные параметры сосуда и условия его работы: марку материала, из которого изготовлен сосуд, рабочие параметры среды (рабочее давление и температура среды, количество циклов нагружения и т.п.) (рисунок 1). На основе данных формируется акт анализа технической документации. Также эти данные используются для составления заключений по неразрушающему контролю при проведении прочностных расчетов и оценки остаточного ресурса. В программе требуемые виды расчетов тоже определяются автоматически. Так, например, если количество циклов нагружения с перепадом давления более 15% от расчетного превышает 1 000, потребуется расчет на малоцикловую прочность. Другой пример – материал сосуда и параметры рабочей среды требуют прогнозирования ресурса с учетом ползучести материала. Данные виды расчетов будут включены автоматически, что позволит сэкономить время, которое потребовалось бы для поиска заключения, в котором подобный расчет когда-то проводился, чтобы затем «выдернуть» его и вставить в новое заключение. 2) Приложения. Далее эксперт выбирает методы неразрушающего контроля, которые применя-

Рис. 1

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

лись при техническом диагностировании, и состав экспертной комиссии (рисунок 2). На этом этапе формируется приложение к заключению, то есть в заключение вставляются формы необходимых актов, заключений, протоколов. Следует отметить, что приложениям присваиваются порядковые номера, и в содержании и тексте самого заключения они проставляются автоматически, ведь зачастую добавление или удаление приложения приводит к необходимости пересматривать заключение и корректировать вручную номера приложений. 3) Оформление заключений неразрушающего контроля. Как правило, результаты неразрушающего контроля представляются в соответствующих заключениях в виде таблиц. Конфигурация сосуда, которая была задана на первом этапе, позволяет сформировать эти таблицы автоматически. Например, заданы следующие исход ные параметры: сосуд вертикальный, состоит из трех царг, с одним продольным швом на каждой царге, имеется три патрубка с диаметром более 100 мм. В акте измерения толщины стенки автоматически создается таблица, содержащая требуемое количество точек измерения толщины на днищах, на каждой царге обечайки и на патрубках. Оператору остается лишь заполнить фактические значения толщин в пустых строчках таблицы, необходимость вручную формировать таблицу отсутствует. Программа определит минимальную измеренную толщину для каждого элемента и будет использовать эти данные в последующем для прочностного расчета и расчета остаточного ресурса. В заключении по ультразвуковому контролю сварных соединений автоматически формируется таблица результатов контроля, содержащая всю информацию, кроме описания обнаруженных дефектов, вплоть до норм браковки, которые выбираются в зависимости от НТД, согласно которому оценивались результаты контроля. Те же принципы применимы по отношению и к другим заключениям по неразрушающему контролю. Расчеты на прочность и остаточного ресурса при данном подходе становятся значительно менее трудоемкими. Основная часть данных, необходимых для расчета, уже введена оператором ранее, справочные величины, такие как, например, допускаемые напряжения, заложены в программе и позволяют не листать справочники и ГОСТы. В то же время всегда есть возможность ввода каждого параметра вручную.

Рис. 2

Как уже указывалось выше, при проведении расчетов на прочность учитываются все данные, полученные как при анализе документации, так и при неразрушающем контроле. Так, для сосуда с вмятиной будет проведен расчет на прочность с учетом локальной некруглости обечайки, для воздухосборника из углеродистой стали, эксплуатируемого на открытом воздухе, – расчет на сопротивление хрупкому разрушению и т.д. При необходимости, можно добавить другие расчеты, например, расчет пропускной способности предохранительного клапана. Применение данного подхода к автоматизации целесообразно только при проведении экспертизы большого количества относительно однотипных объектов, ведь разработка программного обеспечения сама по себе достаточно трудоемкая задача, требующая к тому же определенных знаний. Но на будущее мы ставим перед собой задачу совершенствование данного программного средства и увеличение степени автоматизации. Намечены следующие пути: ■ создание электронной базы данных удостоверений и протоколов аттестации специалистов, разрешительных документов организации, а также интеграция этой базы данных с программным средством автоматизации. Это позволит автоматизировать процесс формирования приложений заключения, в которых приводятся копии вышеперечисленных документов, а также вводной части заключения, содержащей данные о специалистах и экспертной организации, также

это позволит избежать таких ошибок, как приложение к заключению удостоверений и разрешительных документов с истекшим сроком действия; ■ создание внутрипрограммного средства автоматизации инструмента, автоматического создания формуляров и эскизов объекта экспертизы; ■ унификация программного средства и распространения его на другие разновидности объектов; ■ создание инструмента связи данного программного средства с электронным журналом заключений экспертиз, ведущимся в экспертной организации, что позволит данной программе автоматически вносить запись в журнал, присваивать номер заключению и соответственно вставлять его в необходимые части заключения; ■ создание инструментов удаленного доступа данной программы к базам данных удостоверений, разрешительных документов, журналам заключений и т.п., находящимся на сервере организации или в облаке. Согласно нашему опыту, указанные способы автоматизации в разной степени применимы практически ко всем разделам заключения экспертизы промышленной безопасности и позволяют сэкономить до 50% времени, требующегося для оформления заключения экспертизы промышленной безопасности, иногда значительно больше. Кроме того, удается избежать механических ошибок, например, программа может контролировать актуальность поверок оборудования, нормативно-технической документации.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

205

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности диагностирования криогенных газификаторов типа ГХК Артем ТРИФОНОВ, директор ООО «Решение», эксперт в области промышленной безопасности в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности Роман КОМИССАРОВ, начальник отдела технических устройств ООО «Решение», эксперт в области промышленной безопасности в химической, нефтехимической, нефтегазоперерабатывающей промышленности Раиль ГИЛЯЗОВ, заместитель начальника отдела технических устройств ООО «Решение», эксперт в области промышленной безопасности в энергетической промышленности Денис ТИХОНОВ, начальник строительного отдела ООО «Решение», эксперт в области промышленной безопасности в химической, нефтехимической, нефтегазоперерабатывающей, энергетической промышленности Сергей ДАВЛЕТШИН, инженер строительного отдела ООО «Решение», эксперт в области промышленной безопасности нефтяной и газовой промышленности

В настоящее время газификаторы широко используются во многих областях промышленности. В силу особенностей конструкции газификаторов, их техническое диагностирование является непростой задачей. В данной статье рассмотрена конструкция газификаторов ГХК, особенности их технической оценки, а также особенности диагностирования газификаторов такого типа. Ключевые слова: газификатор ГХК, диагностирование, акустико-эмиссионный контроль.

наше время газификаторы ГХК широко применяются во всех областях промышленности: машиностроение, металлургия, медицина, металлообработка, пищевая промышленность, сельское хозяйство. В России (раньше в СССР) данное оборудование выпускалось и выпускается по настоящее время на двух заводах: ПАО «Криогенмаш» (г. Балашиха) и ООО «НТК «Сибкриотехника» (г. Омск). Оборудование, выпускаемое на данных предприятиях, рассчитано на 20 лет безопасной эксплуатации. Газификатор ГХК является сложным техническим устройством, состоящим из резервуара, испарителей, арматуры и трубопроводов. Резервуар предназначен для хранения и выдачи жидкого продукта, а испарители необходимы

206

для наддува газовой подушки резервуара и газификации жидкости. Резервуар состоит из внутреннего сосуда 3, кожуха 4 и арматурного шкафа 6 с арматурой, контрольно-измерительными приборами и предохранительными устройствами, за исключением арматуры, отсекающей секции продукционного испарителя (рис.1). Пространство между сосудом и кожухом заполнено изоляционным материалом и отвакуумировано. Сосуд выполнен из листовой нержавеющей стали, имеет систему трубопроводов. Сосуд установлен в тепло изоляционном кожухе на четырех трубчатых стойках 1 и сцентрирован в нем с помощью нижней и верхней опор 10. На верхнем днище кожуха установлена мембрана 8, которая при повыше-

нии давления в кожухе более 0,02–0,07 МПа разрывается. Блок испарителя состоит из двух элементов: испарителя подъема давления и продукционного испарителя, установленных на общем каркасе. Оба испарителя выполнены из одинаковых теплообменных панелей. Методика диагностирования газификатора ГХК заключается в следующем: 1) анализ данных натурного исследования и эксплуатационно-технической документации; 2) визуальный и измерительный контроль технического устройства; 3) функциональная диагностика основных узлов и элементов; 4) ультразвуковая толщинометрия основных элементов газификатора; 5) проверка вакуумной герметичности теплоизоляционной полости резервуара до проведения пневмоиспытаний; 6) проведение пневмоиспытания внутреннего резервуара совместно с акустикоэмиссионным контролем; 7) анализ прочности внутреннего сосуда. На основании изучения технической документации должны быть установлены все заводские характеристики, фактические условия эксплуатации и соответствия их паспортным данным, количество полных циклов нагружения/опорожнения, информация о ремонтах, отказах и их причинах, а также сводные данные предыдущих обследований и технических освидетельствований. Визуально-измерительный контроль является одним из основных методов диагностирования газификаторов. На данном этапе особое внимание обращается на состояние теплоизоляционного кожуха и соединительных трубопроводов. При наружном осмотре кожуха и трубопроводов нужно проконтролировать: ■ следы пропусков и потения на основном металле и сварных швах;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ наличие трещин, отдулин, вмятин, видимых нарушений геометрической формы, следов коррозии на поверхностях и сварных швах кожуха и трубопроводов; ■ состояние фланцевых соединений трубопроводов, элементов опор газификатора; ■ качество сварных соединений газификатора и его трубопроводов (форма, размеры сварных швов, наличие трещин, непроваров, свищей, пор, наплывов, прожогов, смещений и увода кромок стыкуемых деталей и элементов, определение положения и размеров дефектов). В связи с конструкционным ограничением доступа, поверхность верхнего днища внутреннего резервуара можно подвергать осмотру снаружи через мембрану кожуха. Однако многолетний опыт работы показал, что осмотр поверхности, размером Ø150 мм, верхнего днища резервуара не выявит никаких дефектов. Обязательному контролю при визуальном осмотре подлежит фундамент газификатора. В ряде случаев при обследовании наблюдались значительные крены изделий, ввиду неправильного монтажа газификаторов, выполненного с грубыми отступлениями от действующих требований. Функциональная диагностика является неотъемлемой частью диагностирования. В процессе обследования обязательному диагностированию подлежат все предохранительные устройства, приборы дистанционного контроля уровня и давления, запорно-регулирующие вентили. При качественном контроле на данном этапе можно выявить множество различных утечек и неплотностей арматуры. Исключение этого этапа из диагностирования впоследствии может привести к ложным выводам при проведении пневмоиспытания и,

Рис. 1. Схема газификатора ГХК

4 3 2

10 9

следовательно, к отбраковке данного изделия. Ввиду воздействия на теплоизоляционный кожух газификатора только атмосферной коррозии, измерение толщины стенки необходимо производить в соответствии с требованиями п.3.6.4 РД 03421-01. Также необходимо подвергнуть толщинометрии опоры газификатора и участки трубопроводов, работающих в наиболее сложных условиях. Перед проведением пневмоиспытаний необходимо убедиться в наличии вакуума в межстенном пространстве газификатора. Контроль проводится путем замера вакуума с помощью вакуумметра, присоединенного к специально выведенному сильфонному вентилю теплоизоляционной полости. При отсутствии вакуума его необходимо восстановить, в соответствии с требованиями нормативной документации на газификатор. Этап проведения пневмоиспытания, совместно с акустико-эмиссионным контролем, является важнейшим этапом диагностирования. Только на данной стадии можно реально проконтролировать внутренний резервуар газификатора и выявить какие-либо дефекты. Процедура пневмоиспытания внутреннего сосуда газификатора ГХК проводится в три этапа: 1) подготовка к испытаниям; 2) предварительные испытания; 3) рабочие испытания. Пневмоиспытания проводятся только при выводе из работы газификатора. На первом этапе изделие отогревается до положительной температуры (не менее +10 °С) и подготавливается для пневмоиспытаний согласно «Принципиальной схеме пневматических испытаний». В связи с конструкционным ограничением доступа внутреннего сосуда газификатора, АЭ-преобразователи устанавливаются на входном и выходном трубопроводах изделия, а также на торцевых листах опор газификатора. На втором этапе проводятся предварительные испытания для уточнения шумов, корректировки порога чувствительности АЭ-аппаратуры, выявления посторонних источников акустического излучения. На третьем этапе постепенное нагружение внутреннего резервуара проводится с выдержками по 10 минут на промежуточных уровнях. Испытательное давление при пневмоиспытаниях для криогенных сосудов при наличии вакуума в изоляционном пространстве принимается равным: Рисп = [(1.15×Рраб ) – 0,1],

(1)

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

где Р исп – испытательное давление, МПа; Р раб – рабочее давление в сосуде, МПа. Под пробным давлением внутренний сосуд должен находиться 15 минут. Испытания прекращаются досрочно при: ■ обнаружении источников АЭ-сигналов IV класса; ■ падении давления на манометре. После выдержки под пробным давлением давление снижается до рабочего, и проводится визуальный контроль наружной поверхности резервуара, а также проверка герметичности сварных и разъемных соединений на наличие различных дефектов. При завершении пневмоиспытания резервуара производится сброс давления из сосуда до атмосферного, через штатный вентиль газосброса. Заключительным этапом диагностирования является расчет на статическую и циклическую прочность, в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52857.12007, ГОСТ Р 52857.2-2007, ГОСТ Р 52857.32007, ГОСТ Р 52857.6-2007. Многолетний опыт работы по диагностированию данного вида оборудования показал, что продолжительность эксплуатации газификаторов ГХК составляет в среднем 35–40 лет при соблюдении владельцем оборудования проектных требований порядка работы и регламентного технического обслуживания, а также сроков технических освидетельствований. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изм.). 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утв. приказом ФСЭТАН от 25 марта 2014 года № 116). 3. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов» (утв. постановлением ФГПНР от 9 июня 2003 года № 77). 4. 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).

207

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Алгоритм оценки технического состояния резервуаров Артем ТРИФОНОВ, директор ООО «Решение», эксперт в области промышленной безопасности в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности Роман КОМИССАРОВ, начальник отдела технических устройств ООО «Решение», эксперт в области промышленной безопасности в химической, нефтехимической, нефтегазоперерабатывающей промышленности Раиль ГИЛЯЗОВ, заместитель начальника отдела технических устройств ООО «Решение», эксперт в области промышленной безопасности в энергетической промышленности Денис ТИХОНОВ, начальник строительного отдела ООО «Решение», эксперт в области промышленной безопасности в химической, нефтехимической, нефтегазоперерабатывающей, энергетической промышленности Сергей ДАВЛЕТШИН, инженер строительного отдела ООО «Решение», эксперт в области промышленной безопасности нефтяной и газовой промышленности

Резервуары используются для хранения различных продуктов на многих производствах. Резервуары являются опасным производственным объектом и оценка их технического состояния – важная и технически непростая задача, при решении которой необходимо учитывать множество факторов. В статье указаны особенности диагностирования различных типов резервуаров, а также алгоритм необходимых работ при оценке их технического состояния, согласно типам и условиям эксплуатации резервуаров. Ключевые слова: резервуар, обследование, техническое диагностирование.

настоящее время на химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих и многих других объектах эксплуатируются вертикальные стальные цилиндрические резервуары, предназначенные для хранения сырья, готовой продукции и др. Резервуары бывают трех типов: ■ со стационарной крышей; ■ со стационарной крышей и понтоном; ■ с плавающей крышей. Все резервуары в период эксплуатации подлежат техническому диагностированию. Система технического диагностирования включает два уровня проведения работ: ■ частичное техническое обследование резервуара с наружной стороны (без выведения его из эксплуатации); ■ полное техническое обследование, требующее выведения резервуара из экс-

208

плуатации, его опорожнения, зачистки и дегазации. Допускается проведение полного обследования выборочно на одном резервуаре – представителе из группы одинаковых резервуаров, работающих в пределах расчетного срока службы, но не более 20 лет, в одинаковых условиях (одинаковые конструкции, примененные материалы, технология сооружения, продолжительность и условия эксплуатации). На остальных резервуарах этой группы проводится частичное обследование. Возможно частичное обследование опорожненных резервуаров с внутренней стороны, если они снаружи покрыты изоляцией. Техническое диагностирование резервуара производится по типовой программе. На основе типовой программы на каждый резервуар (или группу резервуаров

с одинаковыми сроками эксплуатации, работающих в одинаковых условиях) разрабатывается индивидуальная программа. При этом необходимо учитывать конкретные условия эксплуатации, имевшиеся ранее повреждения конструкций и выполненные работы по ремонту или реконструкции. Индивидуальные программы обследования резервуаров разрабатываются организацией, выполняющей обследование. Алгоритм оценки технического состояния резервуаров предусматривает содержание и последовательность этапов проведения работ в целях: ■ установления возможности безопасной эксплуатации; ■ определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации в случае обнаружения дефектов или после исчерпания расчетного срока службы; ■ разработки прогноза о возможности и условиях эксплуатации сверх расчетного срока службы, а также после аварии или повреждения отдельных конструктивных элементов. Нормативный расчетный срок службы устанавливается автором проекта или заводом-изготовителем и указывается в нормативно-технической документации, паспорте или инструкции по эксплуатации. При отсутствии указаний о величине нормативного расчетного срока он принимается равным 20 годам. Алгоритм диагностирования резервуара определяется в зависимости от его технического состояния, длительности эксплуатации, вида хранимого продукта. Первоочередному обследованию, как правило, должны подвергаться резервуары: ■ находящиеся в аварийном состоянии или в состоянии ремонта после аварии; ■ изготовленные из кипящих сталей и сваренные электродами с меловой обмазкой; ■ находящиеся в эксплуатации более 20 лет. Рекомендуемая структура алгоритма

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

оценки технического состояния резервуара в пределах расчетного срока службы приведена ниже: 1.Частичное наружное обследование проводится не реже одного раза в 5 лет и включает следующие этапы: ■ Ознакомление с эксплуатационнотехнической документацией на резервуар (паспорт и др.); сбор информации о работе резервуара у обслуживающего персонала; особое внимание должно быть обращено на объемы и методы выполнения ремонтов и исправления дефектов, выявленных в период эксплуатации. ■ Анализ конструктивных особенностей резервуара и имеющейся информации по технологии изготовления, монтажа, ремонта или реконструкции; анализ условий эксплуатации; определение наиболее нагруженных, работающих в наиболее тяжелых и сложных условиях элементов резервуара. ■ Составление программы обследования (технического диагностирования). ■ Натурное обследование резервуара: – визуальный осмотр всех конструкций с наружной стороны; – измерение толщины поясов стенки, выступающих окрайков днища и настила кровли; – измерение геометрической формы стенки и нивелирование наружного контура днища; – проверка состояния основания и отмостки. ■ Установление возможности эксплуатации резервуара с выдачей соответствующего заключения. 2. Полное обследование проводится не реже одного раза в 10 лет и включает следующие этапы: ■ Ознакомление с эксплуатационнотехнической документацией на резервуар. ■ Анализ конструктивных особенностей резервуара; анализ условий эксплуатации; определение наиболее нагруженных, работающих в наиболее тяжелых и сложных условиях элементов резервуара. ■ Составление программы обследования. ■ Натурное обследование резервуара: – визуальный осмотр всех конструкций с внутренней и наружной сторон, в том числе визуальный осмотр понтона (плавающей крыши); – измерение толщины поясов стенки, кровли, днища, понтона (плавающей крыши); – измерение геометрической формы стенки и нивелирование днища;

– измерение расстояний между понтоном (плавающей крышей) и стенкой резервуара; – проверка состояния понтона (плавающей крыши); – проверка состояния основания и отмостки. ■ Контроль ультразвуковым, рентгенографическим и другими методами дефектоскопии, необходимость и объем проведения которого устанавливаются по результатам визуального осмотра. ■ Установление возможности эксплуатации резервуара с выдачей соответствующего заключения. Рекомендуемая структура алгоритма оценки технического состояния резервуара, отработавшего расчетный срок службы: ■ частичное обследование резервуара проводится не реже одного раза в 4 года и помимо этапов, проводимых при частичном диагностировании в пределах расчетного срока службы, включает в случае необходимости контроль неразрушающими методами дефектоскопии; ■ полное обследование резервуара проводится не реже одного раза в 8 лет и помимо этапов, проводимых при полном диагностировании в пределах расчетного срока службы, включает дополнительно следующие этапы: а) определение необходимости оценки механических свойств материала и его структуры (методами неразрушающего контроля или лабораторного исследования); б) оценка физико-механических свойств и структуры металла; в) выбор расчетных схем и оценка остаточного ресурса работы металла с учетом: скорости коррозии в местах уменьшения толщин элементов; изменения механических свойств металла или сварных соединений; объема и характера циклических нагружений; работы резервуара при отрицательных температурах (ниже 40 °С); г) оценка остаточного ресурса согласовывается со специализированной организацией; д) разработка прогноза о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации резервуара (в том числе периодичности и методах последующего контроля) с выдачей заключения. При выявлении в результате обследования различных недопустимых дефектов производится определение объема и методов восстановительного ремонта резервуара с последующим контролем качества выполненных работ и гидравлическим испытанием. В случае экономической или технической нецелесообразности ремонта дается заключение об исТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ключении резервуара из эксплуатации. В случае отсутствия полного комплекта документации или обнаружения в процессе эксплуатации существенных дефектов в основном металле и сварных соединениях, недопустимых деформаций конструкций и т.п. частичные и полные обследования проводятся через более короткие периоды, устанавливаемые специализированной организацией. В основу оценки технического состояния резервуаров положены представления о возможных отказах, имеющих следующие причины: ■ наличие в металле и сварных соединениях дефектов, возникших при изготовлении, монтаже, ремонте или эксплуатации, развитие которых может привести к разрушению элементов резервуара; ■ изменения геометрических размеров и формы элементов (в результате пластической деформации, коррозионного износа и т.п.) по отношению к первоначальным, вызывающие превышение действующих в металле напряжений над расчетными; ■ изменения структуры и механических свойств металла в процессе длительной эксплуатации, которые могут привести к снижению конструктивной прочности элементов резервуара (усталость при действии переменных и знакопеременных нагрузок, перегревы, действие чрезмерно высоких нагрузок и т.п.); ■ нарушение герметичности листовых конструкций в результате коррозионных повреждений. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что техническое диагностирование резервуаров очень сложный и трудоемкий процесс, состоящий из множества этапов, каждый из которых требует высококвалифицированного контроля. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изм.). 2. РД-08-95-95 «Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов» (утв. Госгортехнадзором России постановлением № 38 от 25 июля 1995 года). 3. СТО-СА-03-004-2009 «Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковке» (утв. протоколом № 5 заседания Ученого совета ОАО «ВНИКТИнефтехимоборудование» от 16 декабря 2008 года).

209

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Об экспертизе ПБ трубопровода пара IV категории УДК: 661.791.669.14 Григорий ИЛЬЧЕНКО, технический директор ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Артем МУХАНОВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Евгений МОСТЕПАНОВ, начальник лаборатории НК ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Егор ТАТАРЕНКО, начальник экспертного отдела ООО КЦ АО «Строймеханизация» (г. Красноярск) Дмитрий НЕЖАЛЕЕВ, инженер-эксперт ООО КЦ АО «Строймеханизация» (г. Красноярск)

В статье изложены сведения о нормативных правовых актах, определяющих требования безопасности к оборудованию, работающему под избыточным давлением, в зависимости от стадии жизненного цикла. Ключевые слова: промышленная безопасность, эксперт, оборудование, работающее под давлением.

акон о ПБ требует от организаций, осуществляющих эксплуатацию ТП, зарегистрировать опасный производственный объект (ОПО) с присвоением III или IV класса опасности. В целях обеспечения требований закона о ПБ организации, эксплуатирующие ОПО, обязаны проводить ЭПБ. Например, ЭПБ должна проводиться: ■ 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 выше 20 лет; ■ после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого технического устройства (паропровода) либо восстановительного ремонта после аварии на ОПО, в результате которых было повреждено техническое устройство. Целью ЭПБ ТП является определение соответствия объекта предъявляемым к нему требованиям ПБ. В процессе проведения ЭПБ ТП эксперту требуется: ■ установить возможность его дальнейшей безопасной эксплуатации, при необходимости выдать рекомендации по устранению дефектов; ■ определить уровень напряженнодеформированного состояния и выполнить оценку остаточного ресурса трубопровода пара.

210

При проведении ЭПБ ТП (по сравнению с другими трубопроводами) эксперту требуется учитывать более сложные условиях их эксплуатации, так как, кроме воздействия собственной массы трубопровода пара и массы находящихся в них рабочих сред, установленной на них арматуры, они находятся под воздействием массы теплоизоляции и термических переменных напряжений. Проведение ЭПБ, согласно требованиям правил проведения ЭПБ, включает следующие этапы: ■ предварительный этап; ■ заявка, план-график, договор или другие документы, устанавливающие условия проведения экспертизы; ■ процесс экспертизы; ■ выдача заключения экспертизы. Срок проведения экспертизы не должен превышать трех месяцев с момента получения экспертной организацией от заказчика комплекта необходимых документов в соответствии с договором на проведение экспертизы. Согласно последним изменениям правил проведения ЭПБ, установлено, что проводить ЭПБ ОПО III и IV классов опасности имеют право эксперты первой и (или) второй, и (или) третьей категории. К основным нормативным правовым актам и документам (НПА, НТД), требования которых наряду с законом о ПБ и правилах проведения ЭПБ необходимо учитывать при проведении экспертизы трубопровода пара, следует отнести:

■ Правила промышленной безопасности ОПО, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением; ■ СО 153-34.17.464-2003 Инструкция по продлению срока службы трубопроводов II, III и IV категорий; ■ руководящие документы (РД 10-24998,РД 03-606-03и РД 13-06-2006) и ГОСТ Р 55724-2013, ГОСТ 18442-80, которые регламентируют вопросы расчета на прочность и проведения неразрушающего контроля (НК). В настоящее время действуют несколько методических подходов по обследованию ТП, определенных в РД 10-16-92 «Методические указания по экспертному обследованию трубопроводов пара и горячей воды IV категории», «Методике АООТ «ВНИКТИ нефтехимоборудование» и СО 153-34.17.464-2003. Специалисты ООО «Сибмашхолдинг» применяют методику СО 153-34.17.464-2003. В процессе изучения действующих методик по проведению ЭПБ ТП IV категории определены виды работ, необходимые для принятия решения: а) анализ технической, эксплуатационной документации, содержащей информацию о техническом состоянии и условиях эксплуатации; б) анализ результатов контроля металла и сварных соединений; в) анализ результатов исследования структуры и свойств металла для оборудования, работающего в условиях ползучести; г) расчет на прочность с оценкой остаточного ресурса и (или) остаточного срока службы, а также при необходимости циклической долговечности; д) обобщающий анализ результатов контроля, исследования металла и расчетов на прочность с установлением назначенного ресурса или срока службы. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изменениями на 13 июля 2015 года). 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора 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» (утв. приказом Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Безопасность оборудования Об обеспечении безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением удк: 621(075.8) Евгений МОСТЕПАНОВ, начальник лаборатории НК ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Артем МУХАНОВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Григорий ИЛЬЧЕНКО, технический директор ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Дмитрий НЕЖАЛЕЕВ, инженер-эксперт ООО КЦ АО «Строймеханизация» (г. Красноярск) Егор ТАТАРЕНКО, начальник экспертного отдела ООО КЦ АО «Строймеханизация» (г. Красноярск)

а сегодняшний день по данным Ростехнадзора (см. годовые отчеты) количество оборудования, работающего под избыточным давлением, на поднадзорных предприятиях и организациях превышает 400 тыс. единиц. Из них: котлов – около 73 тыс., в том числе 6 538 – импортного производства; сосудов, работающих под давлением, – более 293 тыс. Опасность их эксплуатации обусловлена высоким уровнем износа этого оборудования (выработки расчетного ресурса). Например, средний процент износа паровых котлов – 52%, сосудов, работающих под давлением, – 47%, трубопроводов пара и горячей воды – 41%. Требования безопасности к оборудованию, работающему под избыточным давлением, определены в законе о промышленной безопасности; техническом

Соотношение технических устройств по типу

74%

8% 18%

■ Трубопроводы пара и горячей воды: 32 659 ед. ■ Паровые и водогрейные котлы: 72 936 ед. ■ Сосуды, работающие под давлением: 293 064 ед.

регламенте Таможенного союза ТР ТС 032/2013, правилах промышленной безопасности ОПО, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением. Закон о промышленной безопасности определяет применимость оборудования на ОПО. Ст.7 закона о промышленной безопасности гласит: обязательные требования безопасности к техническим устройствам, применяемым на ОПО, и формы оценки их соответствия указанным обязательным требованиям устанавливаются в соответствии с законодательством Российской Федерации о техническом регулировании. В случаях отсутствия такого соответствия применение оборудования на ОПО возможно, но только после проведения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ). Для ее проведения требуется: ■ до начала применения на опасном производственном объекте (в случаях несоответствия требованиям законодательства о техническом регулировании); ■ по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки 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; ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ 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. Таким образом, законодательство Российской Федерации о техническом регулировании вносит изменения в зоны применимости действующих требований безопасности к оборудованию в зависимости от жизненного цикла. Следует отметить, что для оборудования, работающего под избыточным давлением, требования безопасности могут быть дополнены стандартами, включенными в Перечень стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований ТР ТС 032/2013, который утвержден Решением Коллегии Евразийской экономической комиссии от 25 февраля 2014 года № 22.

Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»(с изменениями). 2. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением». Принят Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 2 июля 2013 года № 41. 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утв. приказом Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116). 4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

211

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка технического состояния гусеничного бульдозера KOMATSU УДК: 691.327 Артем МУХАНОВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Евгений МОСТЕПАНОВ, начальник лаборатории НК ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Григорий ИЛЬЧЕНКО, технический директор ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Иван ТИБЕЙКИН, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Иван СЕЛЕЗНЕВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск)

Бульдозеры – самые тяжело нагруженные самоходные машины. Их применяют при строительстве, для разработки полезных ископаемых, при добыче руды и золота и, зачастую в экстремальных условиях эксплуатации. В статье приведено описание дефектов, выявленных при проведении экспертизы промышленной безопасности бульдозера KOMATSU, применяемого на опасном производственном объекте.

Рис. 1. Дефект в металлоконструкции на отвале крепления штоков цилиндров подъема отвала

Ключевые слова: промышленная безопасность, эксперт, техническое состояние, бульдозер.

настоящее время гусеничные бульдозеры занимают третье место на мировом рынке землеройной техники, уступая первые две позиции гусеничным экскаваторам и колесным фронтальным одноковшовым погрузчикам. Наибольшей популярностью на российском рынке пользуются бульдозеры фирм Komatsu (50%), Caterpillar (27%), Liebherr и Dressta (8%). При этом доля импортных бульдозеров составляет 46% против 54% бульдозеров отечественного производства [1]. Применение бульдозеров на опасных производственных объектах обязывает эксплуатирующие организации проводить их экспертизу промышленной безопасности и оценивать их техническое состояния с приглашением экспертных организаций. Экспертиза промышленной безопасности бульдозеров предусматривает следующее выполнение работ [2]: ■ подготовка бульдозера к экспертизе; ■ рассмотрение эксплуатационной и технической документации; ■ техническое диагностирование и неразрушающий контроль (визуальный измерительный контроль, ультразвуковой контроль и другие виды контроля);

212

■ оформление заключения экспертизы промышленной безопасности. Опыт обследования бульдозеров Komatsu D155A-5 позволяет рекомендовать эксплуатирующим организациям проводить контроль следующих элементов: состояние металлоконструкций, деталей сопряжения и основных узлов; тормозной системы; гидросистемы; пневмосистемы; электрооборудования; приборов и устройств безопасности. Примеры возможных дефектов в металлоконструкциях представлены на рисунках 1 и 2, в гидросистеме на рисунке 3 и в электрооборудовании на рисунке 4. Литература 1. Ковригин В.Д. Гусеничные бульдозеры и горнорудная промышленность // Журнал «Горная Промышленность» № 5, 2006 // http://www.mining-media.ru/ru/article/ karertekh/1067-gusenichnye-buldozery-igornorudnaya-promyshlennost. 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

Рис. 2. Дефект в металлоконструкции на отвале крепления защитных пластин штоков цилиндров от падения камней

Рис. 3. Дефект гидросистемы: течь рабочей жидкости в гидросистеме

Рис. 4. Дефект электрооборудования: отсутствует передняя правая фара освещения

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Оценка технического состояния карьерного самосвала TEREX/UNIT RIG УДК: 691.327 Евгений МОСТЕПАНОВ, начальник лаборатории НК ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Григорий ИЛЬЧЕНКО, технический директор ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Артем МУХАНОВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Иван ТИБЕЙКИН, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Иван СЕЛЕЗНЕВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск)

В статье приведено описание дефектов, выявленных при проведении экспертизы промышленной безопасности карьерного самосвала TEREX/ UNIT RIG, применяемого на опасном производственном объекте.

Рис. 2. Дефекты в металлоконструкциях: трещины на сварных швах и основном металле

Ключевые слова: промышленная безопасность, эксперт, техническое состояние, карьерный самосвал.

Рис. 1. Общий вид карьерного самосвала TEREX Unit Rig MT 3300AC

ервые карьерные самосвалы появились еще в 1931 году. На сегодняшний день существует несколько крупнейших карьерных самосвалов: Белаз (белорусского производства), Terex, Caterpillar, Liebherr; Euclid; Komatsu. Применение карьерных самосвалов на опасных производственных объектах обязывает эксплуатирующие организации проводить их экспертизу промышленной безопасности и оценивать их техническое состояние с приглашением экспертных организаций. Экспертиза промышленной безопасности самосвалов предусматривает следующее выполнение работ [1]:

■ подготовка карьерного самосвала к экспертизе; ■ рассмотрение эксплуатационной и технической документации; ■ техническое диагностирование и неразрушающий контроль (визуальный измерительный контроль, ультразвуковой контроль, капилярный контроль и другие виды контроля); ■ оформление заключения экспертизы промышленной безопасности. Опыт обследования карьерного самосвала TEREX Unit Rig MT 3300AC (рисунок 1) позволяет рекомендовать эксплуатирующим организациям обратить внимание на следующие элементы: состояние металлоконструкций, деталей сопряжения и основных узлов; тормозная система; гидросистема; пневмосистема; электрооборудование; приборы и устройства безопасности, кабина водителя. Примеры возможных дефектов в металлоконструкциях представлены на рисунке 2, в электрооборудовании на рисунке 3, кабины водителя на рисунке 4. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы проТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рис. 3. Дефекты электрооборудования: отсутствует защитный плафон освещения в кабине водителя

Рис. 4. Дефекты кабины водителя: трещины на смотровом лобовом окне мышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

213

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О видах разрушения металлоконструкций УДК: 669.018.2 Евгений МОСТЕПАНОВ, начальник лаборатории НК ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Григорий ИЛЬЧЕНКО, технический директор ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Артем МУХАНОВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Иван ТИБЕЙКИН, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Иван СЕЛЕЗНЕВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск)

Оценка технического состояния и остаточного ресурса безопасной эксплуатации металлоконструкций (МК), включая оборудование, сосуды и аппараты давления, резервуары, трубопроводы и т.д., достигается на основе установления параметров их технического состояния, критериев достижения предельного состояния, механизмов деградации (старения) механических свойств и по результатам изменения функциональных показателей. В работе приведены понятия основных видов разрушения МК. Ключевые слова: промышленная безопасность; эксперт; техническое состояние; металлоконструкция.

ыделяют следующие основные виды разрушения конструкционных материалов: вязкое или пластическое, хрупкое, усталостное, коррозионное, эрозионное. Первые четыре вида разрушения реализуются под действием механических и (или) термических нагрузок. Вязкое (пластическое) и хрупкое разрушение зависят от величины пластической деформации у вершины трещины. Вязким называют такой вид разрушения твердого тела (элемента или всей конструкции), при распространении трещины в котором размер зоны пластической деформации у вершины распространяющейся трещины сравним с величиной трещины или поперечным размером твердого тела (элементом конструкции). Хрупким – когда размер зоны пластической деформации у вершины трещины пренебрежительно мал по сравнению с размером трещины или поперечным размером твердого тела. Вязкое (пластическое) разрушение имеет несколько стадий процесса разрушения. В результате действия механизма разрушения на поверхности разрушения формируется ямочный рельеф. При анализе причин отказа и разрушения элементов конструкций требуется информация о

214

форме и направлении вытянутости ямок в вязком изломе. В случае вязкого разрушения форма образующейся ямки определенно указывает на характер главного приложенного усилия в МК. Равноосные ямки образуются при одноосном равномерном растяжении. Вытянутые вдоль одного направления параболические по форме ямки формируются в условиях совместного действия растяжения и сдвига. В случае несоосного неравномерного растяжения вытянутость ямок наблюдается в одном направлении на обеих частях разрушенного элемента. Хрупкое разрушение – один из самых опасных видов разрушения. МК, выполненные из низкоуглеродистой кипящей стали (содержащие до 0,25% углерода), имеют повышенную склонность к хрупкому разрушению. Появлению хрупкого разрушения способствуют следующие факторы: низкая температура, объемно-напряженное состояние, напряжения в районе концентраторов, неудачное конструктивное решение, а также охрупчивание стали. Механизм хрупкого разрушения может произойти по телу (хрупкий транскристаллитный скол) или по границам зерен (хрупкое межзеренное разрушение). Зарождение хрупких трещин транскри-

сталлитного скола происходит в результате слияния линейных дефектов кристаллической решетки, скапливавшихся у границ зерен. Идентифицировать такой тип разрушения можно по следующим топографическим признакам: ■ по типичным картинам «реечного узора», образующегося при распространении микротрещины на очагах зарождения по телу зерна; ■ по ступенькам скола в месте изменения плоскости скола; ■ по языкам скола, возникшим при распространении хрупкой трещины. Механизм хрупкого межзеренного разрушения свойственен многим металлам и сплавам с разными типами кристаллических решеток. Разрушение наблюдается в материалах, в которых вследствие ослабления границ зерен из-за наличия включений вредных примесей (Р, As, S, Sb, Sn и др.), адсорбции водорода и др. Усталостное разрушение происходит в результате многократного (циклического) приложения нагрузки. При этом разрушение возможно при амплитудах напряжения, меньших предела текучести. Характерным признаком развития усталостного разрушения в материалах являются усталостные бороздки, которые расположены перпендикулярно направлению распространения трещины. Различают пластинчатые и хрупкие усталостные бороздки. Коррозионное разрушение происходит вследствие различных видов коррозии. В результате коррозионного поражения происходит снижение несущей способности и остаточного ресурса элементов МК. Эрозионное разрушение носит неоднородный характер и представляет собой последовательное разрушение поверхностного слоя стенки МК под влиянием механического (или электромеханического) воздействия. Понимание механизма разрушения МК и их видов является актуальным, как при оценке технического состояния, так и установлении истинных причин аварий МК. Анализ причин аварий приобретает значение в связи с высоким уровнем износа технологического оборудования, эксплуатируемого на опасных производственных объектах. Литература 1. Трещиностойкость и механические свойства конструкционных материалов технических систем / Москвичев В.В., Махутов Н.А., Черняев А.П. и др. – Новосибирск: Наука, 2002. – 334 с. 2. Горицкий В.М. Диагностика металлов. – М.: Металлургиздат, 2004. – 408 с.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

О повреждениях паропроводов УДК: 661.791.669.14 Артем МУХАНОВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Евгений МОСТЕПАНОВ, начальник лаборатории НК ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Григорий ИЛЬЧЕНКО, технический директор ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Иван ТИБЕЙКИН, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Иван СЕЛЕЗНЕВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск)

В процессе длительной эксплуатации паропроводов в сложных условиях, при высоких температурах и напряжениях, при активном воздействии агрессивных сред и циклических нагрузках происходят сложные физико-химические явления. Изучение возможных видов повреждений паропроводов и механизмов их появления может сократить аварийные ситуации. В статье приведен обзор основных видов повреждений паропроводов. Ключевые слова: паропровод, техническое состояние, эксперт, промышленная безопасность.

ри эксплуатации в металле паропроводов происходят значительные изменения, которые могут привести к непредсказуемым последствиям – техногенным катастрофам, представляющим опасность для жизни и здоровья обслуживающего персонала. В практике эксплуатации, несмотря на контроль паропроводов, организованный на объектах тепловых электростанций, имеют место повреждения труб изза дефектов, заложенных на стадии проектирования, изготовления и в процессе эксплуатации. Изменения в металле паропроводных труб тепловых электростанций связаны с их работой при высоких температурах и давлениях в условиях ползучести, а также работой некоторых элементов в условиях коррозионно-термической усталости. Паропроводы разрушаются как от металлургических дефектов, так и от возникших в процессе длительной эксплуатации металла [1, 2]. При гибке труб в процессе деформирования металлургические дефекты типа закатов, плен, расслоений раскрываются и превращаются в концентраторы напряжений, от которых при длительной эксплуатации могут развиваться трещины.

Анализ аварийных остановов на тепловых электростанциях показывает, что большинство разрушений в процессе эксплуатации приходится на гибы труб паропроводов, работающих в условиях частых пусков и остановов. Часто разрушения наблюдаются после 300–500 пусков из холодного состояния. По внешнему виду повреждения гибов их можно разделить на три основных группы: продольные трещины в области нейтральной образующей, продольные разрывы на растянутой стороне и поперечные трещины на сжатой стороне гиба трубы. Развитие трещин в гибах необогреваемых труб относят либо к длительной ползучести и исчерпанию длительной прочности при высоких температурах, либо к коррозионной усталости при более низких температурах (зарождение трещин, как правило, происходит от коррозионных язв и питтингов, возникающих преимущественно по нейтральной зоне гиба на внутренней поверхности). Разрушение из-за ползучести характеризуется наличием деформации и растрескивания. В результате развития ползучести увеличивается диаметр и уменьшается толщина стенки паропровода. Так, паропровод, проработавший определенное время в условиях ползуТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

чести, разрушается при пластической деформации во много раз меньше, чем при кратковременной перегрузке при той же температуре. Нередкими являются случаи разрыва труб паропроводов из-за длительного перегрева металла. При перегреве в первую очередь разрушаются трубы, работоспособность которых понижена из-за технологических дефектов изготовления. На тепловых электростанциях нередки случаи разрушения труб из-за низкой жаропрочности (способности конструкционных материалов работать под напряжением в условиях повышенных температур без заметной остаточной деформации и разрушения) и неустойчивости к коррозии (кислородной, пароводяной, подшламовой коррозии и др.). Авторы [3, 4] отмечают, что на тепловых электростанциях разрушения паропроводов связаны со смешанным механизмом: сначала с внутренней поверхности трубы развивается вязкое разрушение, затем после коррозионного разрушения металла стенки процесс протекает по механизму водородного охрупчивания. Водородной хрупкостью называют ухудшение одной или нескольких механических характеристик металла в результате его наводороживания. Температура эксплуатации и скорость нагружения существенно влияют на склонность к водородному охрупчиванию (такой вид повреждения происходит бездеформационно). Фактическая долговечность паропроводов в первую очередь зависит от скорости протекания в металле различных процессов и явлений, которые могут развиваться одновременно. В статье дан обзор основных видов повреждений паропроводов, который может быть использован для разработки мероприятий, позволяющих предотвратить их отказы. Литература 1. Смирнов А.Н., Герике Б.Л., Муравьев В.В. Диагностирование технических устройств опасных производственных объектов. – Новосибирск: Наука, 2003. – 244 с. 2. Горицкий В.М. Диагностика металлов. – М.: Металлургиздат, 2004. – 408 с. 3. Аксельрод М.А., Хапонен Н.А. Обеспечение надежной эксплуатации объектов котлонадзора при оптимальных трудозатратах // Безопасность труда в промышленности. – 1997. №11. С. 41–44. 4. Герике Б.Л., Смирнов А.Н. Концепция технического диагностирования объектов повышенной опасности // Вестн. Кузбасского гос. тех. ун-та. – 1999. № 6 (13) – С. 15–19.

215

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Факторы, влияющие на процесс распространения

усталостных трещин в металлических конструкциях подъемных сооружений УДК: 621.86.078.6 Григорий ИЛЬЧЕНКО, технический директор ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Артем МУХАНОВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Евгений МОСТЕПАНОВ, начальник лаборатории НК ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Иван ТИБЕЙКИН, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск) Иван СЕЛЕЗНЕВ, инженер-эксперт ООО «Сибмашхолдинг» (г. Красноярск)

В металлоконструкциях подъемных сооружений (ПС) всегда присутствуют дефекты, которые при определенных условиях приводят к появлению трещин и хрупкому разрушению конструкции. Скорость зарождения и распространения трещин определяется особенностями структуры, параметрами конструкции, характером нагрузок, агрессивностью и температурой эксплуатации. В статье рассматриваются факторы, влияющие на процесс распространения усталостных трещин в металлических конструкциях ПС. Ключевые слова: промышленная безопасность, эксперт, трещина, металлоконструкция, подъемное сооружение.

остав парка ПС, по данным Рос технадзора на 1 января 2015 года, более 817 тыс. единиц [1]. Доля металлоконструкций достигает 80 % металлоемкости машины, поэтому надежность, стоимость, срок службы подъемного сооружения определяются в основном качеством металлоконструкций. Распространение усталостных трещин в реальных металлических конструкциях ПС определяется напряженнодеформированным состоянием в вершине трещины и зависит от многих параметров (температура среды; коррозионная активность среды; толщина и геометрические формы металлоконструкции; остаточные деформации; механические характеристики; структура, термообработка материала металлоконструкций; история нагружения и степень накопления усталостных повреждений) [2]. Понижение температуры вызывает в металлоконструкциях ПС увеличение прочности, изменение пластичности, сопротивление ползучести, снижение сопротивления хрупкому разрушению сталей. Изменение механических свойств при охлаж-

216

дении зависит от структуры металла, напряженного состояния, режима нагружения и уровня температур. Опасность хрупкого разрушения металлоконструкций в процессе эксплуатации возникает из-за усталостного и коррозионного разрушений, которые составляют свыше 90% всех видов разрушений. Анализ причин хрупких разрушений элементов металлических конструкций ПС показывает, что при низких климатических температурах наряду с недостаточной холодостойкостью материалов очагами хрупкого разрушения часто являются зоны концентрации напряжений и сварных швов, зоны развития усталостных трещин, которые при ударном и циклическом нагружении переходят в хрупкие при напряжениях ниже предела текучести. Скорость роста усталостной трещины в металлических конструкциях ПС зависит от коэффициента интенсивности напряжений. Чем больше коэффициент интенсивности напряжений, тем больше скорость роста трещины. Под влиянием коррозионной активной среды металлические конструкции ПС

могут становиться более пластичными или более хрупкими, что в свою очередь влияет на изменение скорости развития усталостной трещины. Общая и локальная коррозия влияет на изменение несущей способности металлоконструкции подъемных сооружений. Толщина и геометрические формы металлоконструкции влияют на напряженное состояние. Изменение данных характеристик металлоконструкции возможно в результате коррозионного поражения, что снижает несущую способность и остаточный ресурс элементов конструкции. При наличии остаточной деформации, явившейся следствием эксплуатации или испытания ПС грузом, оно не должно допускаться к работе до выяснения причин деформации и определения возможности его дальнейшей работы. В связи с опасностью изменения толщины и геометрической формы металлоконструкции, наличие остаточной деформации на практике осуществляется периодический контроль данных характеристик на всех стадиях жизненного цикла ПС. Механические характеристики влияют на процесс распространения трещин. В процессе эксплуатации микроструктурные изменения наблюдаются по телу зерна и по границам зерен. Историю нагружения металлоконструкции подъемного сооружения можно воссоздать по типовым технологическим циклам работы машины, она позволяет определить наиболее нагруженные места конструкции, в которых действуют наибольшие напряжения и наиболее вероятнее накопление усталостных повреждений. Литература 1. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2014 году. М., 2015. – 410 с. 2. Трещиностойкость и механические свойства конструкционных материалов технических систем / В.В. Москвичев, Н.А. Махутов, А.П. Черняев и др. – Новосибирск: Наука, 2002. – 334 с.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Особенности проведения экспертизы ПБ документации на техническое перевооружение нефтеперерабатывающих производств

Борис МАЛЫШЕВ, генеральный директор ООО «СУПР» (г. Москва) Владислав КРАСИЛЬНИКОВ, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Наталья КРАСИЛЬНИКОВА, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Елена АГЛИУЛЛИНА, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Александр САЛОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Н.Новгород)

Опасными производственными объектами (ОПО), в соответствии с Федеральным законом от 21 июля 1997 года №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», являются предприятия или их цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты нефтеперерабатывающих производств.

пасные производственные объекты нефтеперерабатывающих производств подразделяются на четыре класса опасности. Для нефтеперерабатывающих производств характерно наличие большого количества опасных веществ. Виды опасных веществ и их предельное количество указаны в таблице 2 приложения 2 к Федеральному закону «О промышленной безопасности опасного производственного объекта». Согласно ст. 2 Федерального закона № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», опасные производственные объекты подлежат регистрации в государственном реестре в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации. При эксплуатации нефтеперерабатывающих производств для повышения эффективности и безопасности производства возникает необходимость технического перевооружения. В соответствии со ст. 1 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», техническое перевооружение опасного производственного объекта предполагает выполнение следующих работ: ■ внедрение новой технологии, приводящей к изменению технологического процесса;

■ автоматизация нефтеперерабатывающих производств или его отдельных частей, приводящая к изменению технологического процесса; ■ модернизация применяемых на нефтеперерабатывающих производствах технических устройств, приводящая к изменению технологического процесса; ■ замена применяемых на нефтеперерабатывающих производствах технических устройств, приводящая к изменению технологического процесса. Таким образом, техническое перевооружение нефтеперерабатывающего производства должно отвечать двум критериям: проведение одного из вышеприведенных видов работ; изменение технологического процесса вследствие проведения такой работы. Техническое перевооружение нефтеперерабатывающих производств проводится на основании документации, которая разрабатывается в порядке, установленном ФЗ-116, с учетом законодательства о градостроительной деятельности. Проводится экспертиза промышленной безопасности документации на техническое перевооружение нефтеперерабатывающего производства. Заключение экспертизы регистрируется в органах Ростехнадзора. Организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, может самостоятельно разрабатывать и утвержТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

дать документацию на техническое перевооружение нефтеперерабатывающего производства либо привлекать проектную организацию. Деятельность по проведению экспертизы промышленной безопасности подлежит лицензированию на основании Федерального закона от 4 мая 2011 года № 99-ФЗ «О лицензировании отдельных видов деятельности». Порядок лицензирования установлен Постановлением Правительства РФ от 4 июля 2012 года № 682 «О лицензировании деятельности по проведению экспертизы промышленной безопасности». Органом, осуществляющим лицензирование и лицензионный контроль, является Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор). Процесс экспертизы промышленной безопасности состоит в определении полноты и достоверности представленной заказчиком информации, соответствия ее стандартам, нормам и правилам промышленной безопасности, согласно приказу Ростехнадзора от 15 октября 2012 года № 584 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности». Руководитель организации, проводящей экспертизу промышленной безопасности, обязан обеспечить проведение экспертизы промышленной безопасности экспертами в области промышленной безопасности нефтеперерабатывающих производств, аттестованными в установленном порядке. Заключение экспертизы подписывается руководителем экспертной организации, заверяется печатью экспертной организации, прошивается с указанием количества сшитых страниц и передается заказчику. Далее заказчик представляет заявление о внесении сведений в реестр и заключение промышленной безо пасности в территориальное Управление Ростехнадзора по месторасположению объекта экспертизы промышленной безопасности.

217

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Анализ характерных причин аварий на предприятиях нефтедобычи Елена АГЛИУЛЛИНА, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Константин КОВЕНЕВ, директор Волгоградского филиала ООО «СУПР» (г. Волгоград) Владислав КРАСИЛЬНИКОВ, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Наталья КРАСИЛЬНИКОВА, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Александр САЛОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Н.Новгород)

По данным Ростехнадзора [1], на сегодняшний день в России зарегистрировано 7 287 объектов нефтегазодобычи, в том числе 278 ОПО I класса опасности, 891 – II класса опасности, 4 117 – III класса опасности и 2001 – IV класса опасности. При эксплуатации опасных производственных объектов неизбежно возникновение аварийных ситуаций.

реди нефтегазодобывающих предприятий можно выделить предприятия, ведущие добычу нефти и газа на суше, и предприятия, ведущие добычу на континентальном шельфе. Наиболее опасными и сложными являются аварии, связанные с открытыми фонтанами при строительстве и эксплуатации скважин и с разгерметизацией трубопроводов, транспортирующих добываемую продукцию. Начавшаяся в виде проявлений аварийная ситуация может перейти в открытый фонтан с возгоранием, уничтожением скважины, гибелью людей. Особенно опасны выбросы и открытые фонтаны на нефтяных и газовых месторождениях с наличием сероводорода, а также на месторождениях континентального шельфа [2]. В таблице 1 приведены данные по распределению по видам аварий на предприятиях нефтегазодобычи. Согласно проведенному анализу аварий за 2010–2014 годы [1], наибольшее количество аварий на предприятиях нефтегазодобычи связаны с открытыми фонтанами и выбросами из нефтяных и газовых скважин и разрушением технических устройств (33,7% и 38,6% соответственно). В качестве основных причин произошедших аварий можно выделить: ■ отказ и разгерметизацию технических устройств, износ оборудования, связанный с ненадлежащим содержанием и обслуживанием оборудования;

218

■ использование оборудования, несоответствующего проектным решениям и требованиям промышленной безо пасности; ■ нарушения эксплуатирующими и сервисными организациями требований законодательства в области промышленной безопасности на всех стадиях жизненного цикла опасных производственных объектов; ■ ошибки персонала, связанные с нарушением требований организации и производства опасных работ. Условия, в которых ведутся работы по добыче нефти и газа на морских буровых платформах, являются дополнительными факторами, провоцирующими возникновение аварий. К возможным причинам возникновения аварий на континентальном шельфе относятся: погодные условия (ураганный ветер, волновые

явления, сейсмическая нагрузка), опрокидывание платформы, столкновение с морскими судами, падение вертолета, открытое фонтанирование скважин, утечка углеводородов, неисправность механизмов, пожары и взрывы, разрушение конструкции и т.д. Значительная часть аварий происходит по вине персонала, допускающего нарушения технологического процесса, правил проводки судов или их причаливания к морским нефтегазопромысловым сооружениям [3]. Также опасность представляют системы трубопроводов, транспортирующих продукцию скважин. Возможные причины возникновения аварий: ■ разгерметизация трубопровода изза коррозии, дефекта изготовления, усталости металла, механического повреждения; ■ механическое повреждение в результате работ в районе прохождения трубопровода, волочения якоря по трубопроводу (для морских трубопроводов); ■ разгерметизация трубопровода из-за превышения давления в нем над регламентным, гидравлический удар; ■ сложность контроля технического состояния трубопроводов, проложенных под водой или в труднодоступных местах. Литература 1. Отчеты о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2010– 2015 гг., Москва. 2. Кабаков В.В., Заикин И.А., Макаров О.А., Лобачева Г.К. Теория и методы оценки промышленной и экологической безопасности действующих объектов нефтегазового комплекса. Учебное пособие. Волгоград, 2009. 3. Вяхирев Р.И., Никитин Б.А., Мирзоев Д.А. Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений – М.: Издательство Академии горных наук, 1999. – 373 с. 4. Логанов Ю.Д., Соболевский В.В., Симонов В.М. Открытые фонтаны и борьба с ними. – М.: Недра, 1991.

Таблица 1. Распределение по видам аварий на предприятиях нефтегазодобычи 2010

2011

2014

Всего

Открытые фонтаны и выбросы

2012 2013 9

33,7

Взрывы и пожары на объектах

20,5

Падение буровых (эксплуатационных) вышек, разрушение их частей

4,8

Падение талевых систем в глубоком бурении и подземном ремонте скважин

2,4

Прочие (разрушение технических устройств, разлитие нефтесодержащих жидкостей)

38,6

Всего

100

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Проблемы использования свайных фундаментов при проектировании трубопроводных эстакад на просадочных грунтах в промзоне города Кстово Нижегородской области Владислав КРАСИЛЬНИКОВ, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Наталья КРАСИЛЬНИКОВА, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Елена АГЛИУЛЛИНА, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Антонина ТРУШИНА, специалист филиала ООО «СУПР» (г. Н.Новгород) Александр САЛОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Н.Новгород)

Особенностью инженерно-геологических условий площадки строительства в промзоне города Кстово являются просадочные грунты с залеганием уровня грунтовых вод на глубине от 1,4 м до 5,0 м.

ри многочисленных инженер- но-геологических изысканиях выделены следующие характерные элементы: ■ насыпной слой мощностью до 3,0 м, состоящий из суглинка коричневого, серовато-коричневого, влажный, с включением песка и щебня; ■ суглинок лессовый, просадочный (prQII-III) с расчетными характеристиками ρ''=1,92 г/см3, с=''16,9(12,5) кПа, φ''=18°/ (13°), Е=7,8/(6,4) Мпа. Значения, указанные в скобках, определены при полном водонасыщении; ■ глубина залегания до 3,0 м и мощностью 3,5 м. Ниже залегает непросадочный суглинок лессовый, текучепластичный (prQII-III) с расчетными характеристиками ρ''=1,99 г/см3, с=''12,8 кПа, φ''=13°, Е=6,3 МПа с мощностью слоя до 6,0 м; ■ на глубине 6,0 м залегает суглинок озерно-аллювиальный, текучепластичный (laQII) с расчетными характеристиками ρ''=1,95 г/см3, с=''12,5 кПа, φ''=14°, Е=9,7 МПа с мощностью слоя от 2,0 до 12,0 м. Песок пылеватый, средней плотности, водонасыщенный (aQII)с расчетными характеристиками ρ''=2,0 г/см3, с=''3,6 кПа, φ''=29°, Е=16,6 МПа с глубиной залегания от 10,0 до 13,0 м, встречается повсеместно на одинаковой глубине. По СП [1] категория сложности инженерно-геологических условий – 1 категории, что вызывает повышенные требования к инженерно-геологическим изысканиям. Условия проектирования осложня-

ются из-за расположения проектируемых эстакад на предприятии, где присутствует локальное поднятие уровня грунтовых вод за счет потерь из водонесущих коммуникаций. Особенностями проектирования трубопроводных эстакад является наличие значительной горизонтальной нагрузки от температурных деформаций, следовательно, имеется значительный момент и горизонтальная нагрузка на обрезе фундамента по сравнению с нагрузкой от собственного веса трубопровода и фундамента. Проектные организации, разрабатывающие документацию для предприятий, расположенных в промзоне г. Кстово, в основном применяют свайный фундамент. При этом для уменьшения трудозатрат по расчетам фундамента используют наиболее сложное расположение инженерно-геологических элементов. Проектные решения могли бы стать более эффективными, если бы в расчетах использовались колонки скважин, пробуренных в непосредственной близости от стоек эстакады. Основным недостатком использования свайных фундаментов является его высокая стоимость в изготовлении. Затраты на изыскания для свайных фундаментов выше, чем для фундаментов на естественном основании, так как глубина скважина должна быть ниже глубины залегания сваи на 5,0 м. При анализе инженерно-геологических ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

изысканий видно, что грунты со слабыми характеристиками залегают на глубину от 6,0 до 12,0 м, что предполагает использование свай большой длины. Стоимость фундамента может уменьшить вдвое применение на просадочных грунтах пирамидальных свай, но и в этом методе есть недостатки. Пирамидальные сваи не воспринимают выдергивающую нагрузку. Недостатком является невозможность экспертизы промышленной безопасности фундамента. Так как невозможно определить фактическую глубину залегания конца сваи, есть сложность и с определением количества свай под ростверком. Меньше недостатков возникает при использовании классических ступенчатых железобетонных фундаментов на естественном основании. При имеющихся физико-механических характеристиках грунта размер подошвы будет значительным, но будет иметь меньшую стоимость. Также снизится объем используемой арматуры. При большой толщине просадочных грунтов просадочность возможно устранить при помощи трамбования. Трудоемкость ЭПБ такого фундамента будет заключаться в откопке шурфа на глубину заложения подошвы для определения геометрических размеров и отбора грунта для лабораторного обследования из-под подошвы фундамента, который уплотнится за 25 лет. Литература 1. СП 47.13330.2012 «Актуализированная редакция. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения». 2. СП 22.13330.2011 «Актуализированная редакция. Основания зданий и сооружений». 3. СП 24.13330.2011 «Актуализированная редакция. Свайные фундаменты». 4. Руководство по проектированию свайных фундаментов. НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. 1 января 1980 года. 5. Пособие к СНиП 2.02.01-83 Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений. НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. 1 октября 1984 года.

219

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Идентификация аварийных ситуаций на нефтеперерабатывающих объектах (в технологических процессах) Константин КОВЕНЕВ, директор Волгоградского филиала ООО «СУПР» (г. Волгоград) Антонина ТРУШИНА, специалист филиала ООО «СУПР» (г. Н.Новгород) Елена АГЛИУЛЛИНА, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Ирина ЛАДИК, главный инженер проекта ООО «ИКПС» (г. Волгоград) Александр САЛОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Н.Новгород)

Любая техногенная авария представляет собой сложный многоступенчатый процесс, вероятность реализации и последствия которого определяются влиянием множества различных факторов техногенного и природного характера. Проявление факторов, способствующих возникновению и развитию аварийной ситуации, во многом зависит от технического состояния рассматриваемого объекта и уровня его промышленной безопасности, который отражает способность объекта противостоять воздействию внешних и внутренних факторов техногенного и природного характера посредством принятия заблаговременных мер по предупреждению возможной техногенной аварии и снижению масштаба ее последствий.

остояние объекта, которое характеризуется наличием неблагоприятных факторов, способствующих возникновению техногенной аварии, называется потенциальной опасностью объекта, а анализ или оценка опасностей от объекта определяется как идентификация опасностей. В таблице 1 приведены типовые опасности нефтеперерабатывающих объектов. Основные задачи этапа идентификации опасностей – выявление и четкое описание всех источников опасностей и сценариев их реализации. При идентификации определяют, какие элементы, технические устройства, технологические блоки или процессы в технологической системе требуют более серьезного анализа и какие представляют меньший интерес с точки зрения безопасности. Анализ возможных причин возникновения аварий на опасных объектах и свойств опасных веществ позволяет выявить возможные сценарии развития аварийных ситуаций на опасном объекте.

220

Возможные аварии на объектах неф теперерабатывающего комплекса необходимо рассматривать с точки зрения возможности развития аварийных ситуаций, которые связаны с выбросами и утечками из оборудования и трубопроводов, железнодорожных цистерн горючих и токсичных веществ. Под сценарием возможных аварий обычно подразумевается последовательность логически связанных между собой отдельных событий (истечение, выброс, испарение, рассеяние, дрейф паров, воспламенение, горение/взрыв, воздействие на людей и соседнее оборудование и т.п.), которые обусловливаются конкретным инициирующим событием (например, разрушением корпуса насоса). Как правило, при разгерметизации в окружающую среду поступают нефтепродукты с температурой до 35 °С (температура окружающей среды). После выброса нефтепродукты разливаются на прилегающих поверхностях, при этом пары образуют смесь с воздухом, которая, в свою очередь, может при определенных условиях и обстоятельствах

сгореть или взорваться. Возможно возникновение пожара на месте пролива, либо возможно загорание паров нефтепродуктов в резервуаре и пожар в нем и лишь затем выброс. При определенных условиях налива нефтепродуктов в емкости (при увеличении скорости налива) заряды статического электричества накапливаются быстрее, чем отводятся через заземление, так как например, керосин и дизтопливо относятся к диэлектрикам с очень слабой проводимостью электрического тока. В таких случаях с увеличением уровня налива топлива напряжение статического электричества будет возрастать и может достигнуть такого значения, при котором в момент приближения свободной поверхности топлива к стенкам заливной горловины (при наполнении резервуара свыше 90%) вследствие разности потенциалов произойдет искровой разряд, способный вызвать воспламенение или взрыв смеси паров с воздухом и пожар. Так как давление в момент взрыва достигает 1470 кПа (1,5 МПа), а температура взрыва колеблется в пределах 1500–1800 °С может произойти разгерметизация сосуда. Это обеспечит доступ кислорода в разгерметизированный сосуд, развитие пожара резервуара и дальнейшее развитие аварии. При проведении операций наполнения и опорожнения резервуаров всегда существует вероятность образования в газовом пространстве над поверхностью жидкости смеси паров топлива с воздухом в области НКПВ и ВКПВ. По сравнению с бензином дизельное топливо испаряется значительно медленнее, но взрыв смеси паров дизельного топлива с воздухом не уступает силе взрыва паро-воздушной смеси бензина. Аварийная ситуация может возникнуть при вскрытии резервуаров для подготовки к проведению ремонтных и технологических работ, а также при проведении ремонтных работ в резервуарах. При этом особую опасность представляют собой пирофорные отложения железа, способные к самовоспламенению в присутствии кислорода воздуха при обычной

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

температуре. Наиболее опасны пирофорные соединения в том случае, если они образовались под слоем нефтепродуктов. Быстрое освобождение емкости от нефтепродуктов создает благоприятные условия для интенсивного взаимодействия этих отложений с кислородом паровоздушной смеси. При этом пирофорные отложения могут разогреться до температуры 500÷700 °С и послужить источником воспламенения и загорания нефтепродуктов. Еще одной серьезной опасностью является выброс горящих нефтепродуктов из резервуара при вскипании воды, в частности придонной. Такой вариант развития аварии возможен либо когда в нефтепродуктах содержится значительное количество воды (более 0,3%, и в этом случае выброс возможен примерно через час после возникновения пожара), либо при вскипании подтоварной воды за счет прогрева от горящих в резервуаре нефтепродуктов. В этом случае время выброса определяется исходя из скорости движения прогретого слоя (скорость движения прогретого слоя вглубь (от горящей поверхности ко дну) составляет 40 см/ч). Такая ситуация может возникнуть, например, при тушении резервуара водой. Таким образом, исходя из анализа данных по аварийности, особенностей технологической схемы, расположения оборудования, характера распределения опасных веществ по аппаратам и принципов, изложенных выше, для количественной оценки опасности можно выделить следующие группы наиболее опасных по своим последствиям сценариев: ■ сценарии аварий, приводящие к образованию пожара разлития; ■ сценарии аварий, приводящие к образованию пожара оборудования; ■ сценарии аварий, приводящие к взрыву облака ТВС; ■ сценарии аварий, приводящие к взрыву ТВС в резервуаре/цистерне; ■ сценарии аварий, приводящие к взрыву в помещении; ■ сценарии аварий, приводящие к взрыву ТВС в топочном пространстве печи; ■ сценарии аварий, приводящие к образованию огненного шара; ■ сценарии аварий, приводящие к токсическому поражению; ■ сценарии аварий, приводящие к образованию факельного горения; ■ сценарии аварий, приводящие к экологическому загрязнению; ■ при развитии аварии возможна комбинация нескольких типовых сценариев.

Таблица 1 Значительные объемы опасных веществ

Горючих. Токсичных. Окисляющих. Взрывчатых. ООС. Нестабильных. Инертных газов

Экстремальные физические условия

Высокие температуры. Низкие температуры. Высокие давления. Вакуум. Циклические изменения параметров. Гидравлические удары

Предаварийные события

Отклонения технологических параметров. Неисправности оборудования. Неисправности систем обеспечения. Ошибки человека. Отказ системы административного управления. Внешние события

Инициирующие события

Разгерметизация оборудования. Спонтанные реакции. Перелив. Перегрев. Внутреннее воспламенение

Способствующие развитию аварии

Отказ систем безопасности. Ошибки человека. Наличие источника зажигания. Эффекты домино. Внешние условия (метеорология, видимость)

Способствующие снижению риска

Адекватные реакции систем безопасности, контроля и управления. Взрывопожароустойчивость сооружений и оборудования. Наличие обвалования, ограждения. Дренажные системы. Системы вентиляции. Противопожарные системы. Системы оповещения. Планы локализации и ликвидации аварий. Обучение персонала

Физические эффекты

Выбросы без возгорания. Пожары. Взрывы. Токсическое поражение

Персонал. Население. Окружающая среда. Имущество объекта

Максимальная и списочная численность работающей смены. Численность работников других организаций, расположенных вблизи ОПО. Жители близлежащих районов. Атмосфера, водные и земельные ресурсы, технологические установки, оборудование, здания

Технологические опасности

Инициирующие события

Промежуточные события

Исходы аварий

Объекты воздействия

Литература 1. Руководство по безопасности «Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах» (утв. приказом Ростехнадзора от 13 мая 2015 года № 188).

2. Manual of Industrial Hazard Assessment Techniques. Office of Environmental and Scientific Affairs the World Bank, 1985 г. 3. Сафонов В.С., Одишария Г.Э., Швыряев А.А. Теория и практика анализа риска в газовой промышленности. Москва, 1996 г.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

221

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности проведения экспертизы ПБ

документации на ликвидацию нефтеперерабатывающих производств Борис МАЛЫШЕВ, генеральный директор ООО «СУПР» (г. Москва) Владислав КРАСИЛЬНИКОВ, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Наталья КРАСИЛЬНИКОВА, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Елена АГЛИУЛЛИНА, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Александр САЛОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Н.Новгород)

Опасными производственными объектами (ОПО), в соответствии с Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», являются предприятия или их цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты нефтеперерабатывающих производств.

пасные производственные объекты нефтеперерабатывающих производств подразделяются на четыре класса опасности. Для нефтеперерабатывающих производств характерно наличие большого количества опасных веществ. Виды опасных веществ и их предельное количество указано в таблице 2 Приложения 2 к 116-ФЗ. Согласно ст. 2 № 116-ФЗ опасные производственные объекты подлежат регистрации в государственном реестре в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации. К данным объектам необходим более ответственный подход, чем к сооружениям общегражданского строительства, так как риски возникновения аварий и инцидентов на них весьма значительны. В соответствии с Федеральным законом № 116-ФЗ, одним из обязательных условий принятия решения о начале ликвидации нефтеперерабатывающего производства является наличие положительного заключения экспертизы промышленной безопасности документации на ликвидацию этого объекта, утвержденного федеральным органом исполнительной власти в области ПБ. Процесс ликвидации нефтеперерабатывающего производства начинается с разработки документации на ликвидацию. Документация на ликвидацию

222

опасного объекта содержит перечень мероприятий по: ■ освобождению объекта от опасных веществ; ■ подготовке оборудования к демонтажу; ■ отключению инженерных систем; ■ сносу зданий и сооружений; ■ утилизации оборудования и отходов. Затем проводится экспертиза промышленной безопасности документации на ликвидацию нефтеперерабатывающего производства в установленном порядке. Заключение экспертизы проекта утверждается в территориальном органе Ростехнадзора. На финальном этапе опасный объект исключается из государственного реестра ОПО. Документация на ликвидацию нефтеперерабатывающих производств разрабатывается с учетом следующих документов: ■ Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»; ■ РД от 2 июня 1999 года № 07-291-99 «Инструкция о порядке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами»; ■ Закон РФ от 21 февраля 1992 года № 2395-1 «О недрах»; ■ РД от 4 ноября 2000 года № 09-390-00 «Типовое положение о порядке органи-

зации и проведении работ по безопасной остановке на длительный период и/или консервации химически опасных промышленных объектов». Деятельность по проведению экспертизы промышленной безопасности подлежит лицензированию на основании Федерального закона от 4 мая 2011 года № 99-ФЗ «О лицензировании отдельных видов деятельности». Порядок лицензирования установлен Постановлением Правительства РФ от 4 июля 2012 года № 682 «О лицензировании деятельности по проведению экспертизы промышленной безопасности». Органом, осуществляющий лицензирование и лицензионный контроль, является Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор). Процесс экспертизы промышленной безопасности состоит в определении полноты и достоверности представленной заказчиком информации, соответствия ее стандартам, нормам и правилам промышленной безопасности, согласно приказу Ростехнадзора от 15 октября 2012 года № 584 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности». Руководитель организации, проводящей экспертизу промышленной безопасности, обязан обеспечить проведение экспертизы промышленной безопасности экспертами в области промышленной безопасности нефтеперерабатывающих производств, аттестованными в установленном порядке. Заключение экспертизы подписывается руководителем экспертной организации, заверяется печатью экспертной организации, прошивается с указанием количества сшитых страниц и передается заказчику. Далее заказчик представляет заявление о внесении сведений в реестр и заключение промышленной безопасности в территориальное Управление Ростехнадзора по месторасположению объекта экспертизы промышленной безопасности.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Информационное обеспечение процесса экспертизы ПБ Борис МАЛЫШЕВ, генеральный директор ООО «СУПР» (г. Москва) Константин КОВЕНЕВ, директор Волгоградского филиала ООО «СУПР» (г. Волгоград) Виктория ЛАПШИНА, начальник отдела по разработке документации по промышленной безопасности ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Москва) Роман АЛЕКСЕЙЧУК, специалист ООО «ИКПС» (г. Волгоград)

Информационное обеспечение процесса экспертизы промышленной безопасности является важной составляющей поддержания актуальности работы, повышения информированности экспертов и скорости принятия решений. Для определения выбора наиболее полезных баз и их наполнения в конкретной компании нужно рассмотреть входные и выходные информационные потоки для организации в целом и у эксперта в частности; определить объем передаваемой информации и ее адресность; оценить потоки по критерию важность–достоверность– своевременность по 5-балльной шкале и проранжировать полученные результаты. Наиболее общие категории информа-

Рис. 1. Категории информационных потоков Клиенты

Ру

ик

ч яд

ко

р од

во

дс

Организация

Об

НТ Д

уче

тв

Сотрудники производственн ых подразделени й

Госорганы

учетом обязательного наличия в организации базы нормативнотехнической документации можно порекомендовать создание дополнительно следующих информационных баз: 1) экспертов, включающую в себя следующие сведения: стаж работы, образование, сведения о повышении квалификации, области аттестации, окончании сроков аттестации; 2) проведенных экспертиз (объект экспертизы, местонахождение объекта, Заказчик экспертизы, область и сроки экспертизы, номер заключения и дата его подписания, фамилии экспертов, регистрационный номер заключения в РТН); 3) выявленных несоответствий (экспертами, внутри организации в случае, если существует внутренний контроль качества, госорганами); 4) требований для объектов экспертизы (подборка НТД для типичных объектов экспертизы, а также научные труды по областям); 5) данных об ОПО, для которых уже проводилась ЭПБ; 6) постоянных клиентов. Показателями успешного функционирования информационного обеспечения является не только наличие информационных баз, но и обеспечение доступа к ним сотрудников, их возможность использовать все возможности баз, поддержание актуальности информации.

ционных потоков экспертной организации приведены на рисунке 1. Для создания информационных баз могут привлекаться как внутренние ресурсы (если в компании имеется подразделение, занимающееся разработкой программного обеспечения), так и сторонние специализированные организации. Для обеспечения процесса разработки и функционирования информационной базы необходимо: ■ назначить проектную группу для определения целей и структуры информационной базы, в проектную группу необходимо включить представителей информационного и производственного отделов; ■ разработать и утвердить техническое задание на разработку базы, включающее инструкции для пользования базой; ■ после разработки провести обучение сотрудников использованию информационной системы; ■ назначить ответственных сотрудников за сопровождение информационной системы.

ние

Конкуренты ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

223

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка экологической составляющей прогнозируемого ущерба при возникновении аварийных ситуаций

Антонина ТРУШИНА, специалист филиала ООО «СУПР» (г. Н.Новгород) Виктория ЛАПШИНА, начальник отдела по разработке документации по промышленной безопасности ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Москва) Александр САЛОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Н.Новгород) Роман АЛЕКСЕЙЧУК, специалист ООО «ИКПС» (г. Волгоград) Ирина ЛАДИК, главный инженер проекта ООО «ИКПС» (г. Волгоград)

Эксплуатация объектов нефтеперерабатывающего, нефтехимического комплекса сопряжена с опасностью их активного воздействия на экологическое состояние окружающей среды как в нормальных режимах функционирования, так и при возможных аварийных ситуациях. Техногенные аварии наносят серьезный экологический ущерб окружающей природной среде, так как характеризуются залповыми выбросами и сбросами большого количества загрязняющих веществ.

ехнологические процессы, как правило, протекают при высоких температурах и давлениях (иногда под разрежением) с участием значительных количеств горючих газов и жидкостей, способных образовывать с воздухом взрывоопасные смеси, а при наличии источников зажигания – взрываться или гореть на открытых площадках или в помещениях. Обращающиеся в производствах токсичные продукты при разгерметизации оборудования могут создать угрозу формирования и дрейфа токсичных волн, глубина и площадь заражения которыми будут определяться как массой выброса, так и атмосферными условиями. Попадание загрязняющих веществ в окружающую среду может сопровождаться как непосредственными острыми поражениями человека и других представителей биоты, так и отдаленными последствиями (канцерогенез, мутагенез, подавление адаптивных систем и другие). Необходимость проведения количественной оценки последствий проявлений аварий приобретает актуальность для нефтеперерабатывающих, нефтехимических производств ввиду их повышенной экологической опасности. Ко-

224

нечной целью данного этапа оценки риска является количественный прогноз возможного ущерба от реализации опасных событий на объектах. Нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия в основном являются площадными объектами. Экологический ущерб определяется как ущерб от загрязнения атмосферы, в том числе продуктами горения. Только в случае, если в составе предприятий имеется трубопроводный транспорт, выходящий за пределы промышленной площадки, учитывается также экологический ущерб от загрязнения почвы и водных ресурсов (при наличии пересечений с водными преградами). Между тем не существует единой методики, позволяющей определять показатели экологического ущерба. В настоящий момент на практике для оценки риска и определения ущерба окружаю-

щей природной среде используются методики [1-10]. Существующие методы количественной оценки экологического риска не всегда позволяют объективно оценить возможные последствия проявлений аварий на объектах нефтеперерабатывающего комплекса. Ущерб от загрязнения атмосферного воздуха в результате техногенной аварии определяется исходя из массы загрязняющих веществ, рассеивающихся в атмосфере, и рассчитывается как сверхлимитный выброс с применением специальных повышающих коэффициентов (К = 5). При этом известные и рекомендуемые нормативными документами модели оценки возможных последствий опасных событий (модели испарения) немногочисленны и предназначены в основном для стационарных процессов испарения опасных веществ с поверхности проливов. Ущерб от загрязнения водного объекта в результате техногенной аварии определяется суммацией ущерба от изменения качества воды в водоеме и размера потерь, связанных со снижением его биопродуктивности, или (временно) как сверхлимитный сброс с применением специальных повышающих коэффициентов (К = 5). При производственном загрязнении земель (выбросами, сбросами), при нарушении технологий, загрязнении земель при техногенных авариях, залповых выбросах и сбросах определяется ущерб от загрязнения на основе данных обследований земель, лабораторных анализов и данных об объеме (массе) отходов и степени их опасности. Размеры ущерба от загрязнения земель определяются исходя из затрат на проведение полного объема работ по их очистке.

Существующие методы количественной оценки экологического риска не всегда позволяют объективно оценить возможные последствия проявлений аварий на объектах нефтеперерабатывающего комплекса

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

При этом масса загрязняющих веществ, попадающих в почву, водный источник, определяется аналитическим или экспертным способом и имеет ограничения по возможности их применения к реальным условиям – объем определяется численным решением системы дифференциальных уравнений в частных производных. Оценка площади загрязнения земель и водных объектов возможна только в случае произошедших аварий, когда большинство исходных данных для расчета может быть определено при расследовании аварии. Разнообразие методов приводит к тому, что специалисты могут проводить упрощенный расчет (быстрая оценка приближенного ущерба), что не дает реальных оценок экологического риска. Необходимо разработать единый методический аппарат оценки экологического риска при авариях на опасных производственных объектах, что позволит проводить качественный расчет ожидаемого экологического ущерба. В данном документе необходимо предусмотреть возможность проведения сравнительного анализа объектов между собой, требования к интерпретации результатов количественного анализа экологического риска для определения «слабых мест», максимально влияющих на окружающую природную среду, и разработке рекомендаций по снижению рисков путем реализации соответствующих инженерно-технических и организационных мероприятий. Литература 1. Порядок определения размеров ущерба от загрязнений земель химическими веществами (утв. Роскомземом 10 ноября 1993 г. и Минприроды РФ 18 ноября 1993 года). 2. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба (утв. председателем Госкомэкологии 9 марта 1999 года). 3. Методика расчета количеств вредных веществ, выбрасываемых при свободном горении нефтепродуктов на поверхности (Самара, ГипроВостокнефть, 1993). 4. Методические указания по оценке и возмещению вреда, нанесенного окружающей природной среде в результате экологических правонарушений (утв. Госкомэкологии РФ 6 сентября 1999 года). 5. Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономическо-

Пожар на крупном нефтеперерабатывающем заводе «Амурай» в Венесуэле (25 августа 2012 года) го ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. – М., 1983. 6. Методика расчета выбросов от источника горения при разливе нефти и нефтепродуктов. Приказ Государственного комитета по охране окружающей среды от 5 марта 1997 года № 90. 7. Методика исчисления размера ущерба от загрязнения подземных вод (утв. приказом Государственного комитета по охране окружающей среды от 11 февраля 1998 года № 81). 8. Методика оценки вреда и исчисления размера ущерба от уничтожения объектов животного мира и нарушения их среды обитания (утв. Госкомэкологии России от 28 апреля 2000 года). 9. Расчет ущерба окружающей среде при аварийных разливах нефти на не-

фтепроводах. Минтопэнерго РФ. 1 ноября 1995 года. 10. Удельный экологический ущерб от загрязнения окружающей природной среды нефтью. Приложение 6. ОАО «АК «Транснефть» от 30 декабря 1999 года №152. 11. ГОСТ Р 22.10.01-2001. «Оценка ущерба. Термины и определения». 12. РД 03-496-02. «Методические рекомендации по оценке ущерба от аварий на опасных производственных объектах». 13. Хлуденев А. Г., Рябчиков Н. М., Хлуденев С. А., Южанин С. Н., Гриценко В. Б. Некоторые аспекты оценки экологического риска, порождаемого объектами нефтехимии // Безопасность труда в промышленности, 2007, № 4 (6) апрель, с. 57–60.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

225

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Прогнозирование экономического ущерба при оценке риска аварий на нефтеперерабатывающих предприятиях Антонина ТРУШИНА, специалист филиала ООО «СУПР» (г. Н.Новгород) Виктория ЛАПШИНА, начальник отдела по разработке документации по промышленной безопасности ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Москва) Александр САЛОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Н.Новгород) Роман АЛЕКСЕЙЧУК, специалист ООО «ИКПС» (г. Волгоград) Ирина ЛАДИК, главный инженер проекта ООО «ИКПС» (г. Волгоград)

По данным Ростехнадзора [1], на 2014 год в России зарегистрирован 5 331 опасный производственный объект (ОПО) нефтехимической, нефтегазоперерабатывающей промышленности и объектов нефтепродуктообеспечения, в том числе 406 ОПО I класса опасности, 312 – II класса опасности, 4 388 – III класса опасности и 225 – IV класса опасности. Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ устанавливается обязательность разработки деклараций промышленной безопасности ОПО I и II классов опасности, в рамках которой производится оценка риска последствий аварий, возможных на декларируемом объекте, также оценка риска необходима при разработке обоснования безопасности ОПО и ряде других документов.

дной из характеристик производимой оценки риска является величина экономического ущерба. Ущерб от аварий на ОПО (Па) может быть выражен в общем виде формулой [РД 03-496-02]: Па = Ппп + Пла + Псэ + Пнв + Пэкол+ Пвтр. Прямые потери (Ппп) от аварий складываются из потерь предприятия в результате уничтожения (повреждения) основных фондов, потерь предприятия в результате уничтожения (повреждения) товарно-материальных ценностей и потерь в результате уничтожения (повреждения) имущества третьих лиц. Потери предприятия в результате уничтожения (повреждения) основных фондов (производственных и непроизводственных) определяются, исходя из рассчитанных зон действия поражающих факторов теплового излучения и ударной волны, с учетом степени повреждения для каждой зоны. Расчет потерь возможно проводить на основании стоимости имущественного страхования фондов декларируемого объекта с учетом площади и коэффициента застройки территории.

226

Потери предприятия в результате уничтожения продукции или сырья рассчитываются с учетом отпускной (закупочной) цены предприятия или, в случае, если таких данных нет, рыночной стоимости производимой продукции (закупаемого сырья). Затраты на ликвидацию/локализацию и расследование аварии (ущерб АВР) (Пла) в соответствии с рекомендациями РД 03-496-02 могут быть приняты в размере 10% от стоимости прямого имущественного ущерба. Социально- экономические потери (затраты, понесенные вследствие гибели и травматизма людей) (Псэ) рассчитываются с учетом практики выплат пострадавшим в Российской Федерации на основе полученных оценок возможного числа пострадавших. На основании Федерального закона от 27 июля 2010 года № 225ФЗ социально-экономические потери возможно принимать равными 200 тыс. руб. – пострадавшему персоналу, 2 млн. руб. – в случае гибели персонала. Косвенный ущерб (Пнв) вследствие аварий рекомендуется определять как часть доходов, недополученных предприятием

в результате простоя, зарплату и условнопостоянные расходы предприятия за время простоя и убытки, вызванные уплатой различных неустоек, штрафов, пени и пр., а также убытки третьих лиц из-за недополученной ими прибыли. При расчете предлагается принимать косвенный ущерб равным 30% от прямых потерь. Экологический ущерб (Пэкол) определяется в соответствии с действующими нормативными документами в этой области на основании расчета количества вещества, участвующего в аварии. Так как нефтеперерабатывающие предприятия в основном являются площадными объектами, то экологический ущерб определяется как ущерб от загрязнения атмосферы, в том числе продуктами горения. Если в составе предприятий имеется трубопроводный транспорт, выходящий за пределы промышленной площадки, учитывается также экологический ущерб от загрязнения почвы и водных ресурсов. Потери от выбытия трудовых ресурсов (Пвтр) в результате гибели людей или потери ими трудоспособности рассчитываются исходя из доли прибыли, недоданной одним работающим, и потерей рабочих дней в результате гибели одного работающего. Пвтр = Н×T, где Н – доля прибыли, недоданная одним работающим, руб./день; T – потеря рабочих дней в результате гибели одного работающего, принимаемая равной 6 000 дней. В случае, если данные о прибыли предприятия отсутствуют, потери от выбытия трудовых ресурсов рассчитываются с помощью статистических данных – исходя из валового регионального продукта и количества занятых в экономике человек. По результатам расчета экономического ущерба определяется наиболее опасный сценарий с точки зрения материального ущерба, рассчитывается ожидаемый ущерб от аварий (произведение частоты реализации рассматриваемого сценария аварии и полученного экономического ущерба, тыс.руб./год), оценивается общий ожидаемый ущерб на объекте, по полученным показателям ранжируются участки и составляющие декларируемого объекта.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Особенности экспертизы ПБ документации на консервацию нефтеперерабатывающих производств Борис МАЛЫШЕВ, генеральный директор ООО «СУПР» (г. Москва) Владислав КРАСИЛЬНИКОВ, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Наталья КРАСИЛЬНИКОВА, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Елена АГЛИУЛЛИНА, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Александр САЛОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Н.Новгород)

Нефтеперерабатывающее предприятие, планирующее консервацию опасного производственного объекта, должно обеспечить безопасность жизни и здоровья населения, охрану окружающей природной среды, зданий и сооружений в зоне влияния консервируемых объектов.

окументация на консервацию включает: ■ пояснительную записку (обоснование критериев консервации); ■ технологические и технические решения о проведении работ; ■ последовательность, сроки, исполнители работ; ■ комплекс организационных и технических мер, направленных на обеспечение промышленной и экологической безопасности при остановке нефтеперерабатывающего производства, сохранность объекта, то есть недопущение его разрушения, обеспечение работоспособности ОПО после расконсервации. Документация на консервацию неф теперерабатывающих производств разрабатывается с учетом следующих документов: ■ Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»; ■ РД от 2 июня 1999 года № 07-291-99 Инструкция о порядке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами; ■ Закон РФ от 21 февраля 1992 года № 2395-1 «О недрах»; ■ РД от 4 ноября 2000 года № 09-390-00 Типовое положение о порядке организации и проведении работ по безопасной остановке на длительный период и/или консервации химически опасных промышленных объектов. Опасными производственными объектами (ОПО), в соответствии с Феде-

ральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ, являются предприятия или их цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты нефтеперерабатывающих производств. Для нефтеперерабатывающих производств характерно наличие большого количества опасных веществ. Виды опасных веществ и их предельное количество указано в таблице 2 Приложения 2 к Федеральному закону «О промышленной безопасности опасного производственного объекта». Опасные производственные объекты нефтеперерабатывающих производств подразделяются на четыре класса опасности. Согласно ст. 2 Федерального закона № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», опасные производственные объекты подлежат регистрации в государственном реестре в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации. Консервация нефтеперерабатывающего производства осуществляется на основании приказа руководителя организации либо решения совета директоров, который содержит сроки, период остановки, обоснование необходимости консервации, перечень зданий и сооружений для консервации.

Решение о консервации должно быть согласовано с надзорными органами не позднее чем за один месяц до начала работ. Мероприятия по консервации действующих нефтеперерабатывающих производств разрабатываются организацией, эксплуатирующей объект и имеющей лицензию Ростехнадзора на право эксплуатации ОПО. Документация на консервацию опасного производственного объекта подлежит экспертизе промышленной безопасности. Не допускается консервация неф теперерабатывающего производства без положительного заключения экспертизы промышленной безопасности, которое в установленном порядке внесено в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности. Деятельность по проведению экспертизы промышленной безопасности подлежит лицензированию. Процесс экспертизы промышленной безопасности состоит в определении полноты и достоверности представленной заказчиком информации, соответствия ее стандартам, нормам и правилам промышленной безопасности. Руководитель организации, проводящей экспертизу промышленной безопасности, обязан обеспечить проведение экспертизы промышленной безопасности экспертами в области промышленной безопасности нефтеперерабатывающих производств, аттестованными в установленном порядке. Заключение экспертизы подписывается руководителем экспертной организации, заверяется печатью экспертной организации, прошивается с указанием количества сшитых страниц и передается заказчику. Далее заказчик представляет заявление о внесении сведений в реестр и заключение промышленной безопасности в территориальное Управление Ростехнадзора по месторасположению объекта экспертизы промышленной безопасности.

Процесс экспертизы промышленной безопасности состоит в определении полноты и достоверности представленной заказчиком информации, соответствия ее стандартам, нормам и правилам промышленной безопасности ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

227

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности проведения экспертизы ПБ

документации на техническое перевооружение опасных производственных объектов нефтегазодобывающих производств Борис МАЛЫШЕВ, генеральный директор ООО «СУПР» (г. Москва) Владислав КРАСИЛЬНИКОВ, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Наталья КРАСИЛЬНИКОВА, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Елена АГЛИУЛЛИНА, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Виктория ЛАПШИНА, начальник отдела по разработке документации по промышленной безопасности ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Москва)

Объекты нефтегазодобычи, согласно требованиям Федерального закона № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (ФЗ 116 от 21 июля 1997 года), являются опасными производственными объектами (ОПО) и представляют собой промышленные площадки, на которых размещают нефтегазопромысловое оборудование. Промышленные площадки нефтегазодобычи как ОПО подлежат регистрации в органах Ростехнадзора.

едеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безо пасности в нефтяной и газовой промышленности» определяют производственные объекты нефтегазодобывающих производств. Требования пожарной безопасности к этим ОПО устанавливаются Федеральным законом от 22 июля 2008 года № 123ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Одним из важных видов работ при эксплуатации объектов нефтегазодобывающих производств, направленных на повышение эффективности и безопасности, является техническое перевооружение этих объектов. Техническое перевооружение объектов нефтегазодобычи – комплекс мероприятий организационного и технического характера, приводящих к изменению технологического процесса на опасном производственном объекте (внедрение новой технологии, автоматизация опасного производственного объекта или его отдельных частей, модернизация или замена применяемых на опасном производственном объекте технических устройств). Документация на техническое перевооружение объектов нефтегазодобы-

228

чи подлежит экспертизе в соответствии с законодательством о градостроительной деятельности, в обязательном порядке проходит экспертизу промышленной безопасности в строгом соответствии со ст. 13 Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Экспертизу промышленной безопасности проводит организация, имеющая лицензию на проведение указанной экспертизы, за счет средств ее заказчика. Заказчиком экспертизы промышленной безопасности объектов нефтегазодобычи могут быть организация, эксплуатирующая объект, или организация, разрабатывающая документация на техническое перевооружение объектов нефтегазодобычи, которая, в свою очередь, должна состоять в некоммерческом партнерстве саморегулируемой организации проектных организаций и иметь Свидетельство к определенному виду или видам работ, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства. Экспертиза промышленной безопасности документация на техническое перевооружение объектов нефтегазодобычи проводится в порядке, уста-

новленном Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, на основании принципов независимости, объективности, всесторонности и полноты исследований, проводимых с использованием современных достижений науки и техники. Руководитель организации, проводящей экспертизу промышленной безопасности документации на техническое перевооружение объектов нефтегазодобычи, обязан организовать проведение экспертизы промышленной безопасности в порядке, установленном федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности и обеспечить проведение экспертизы промышленной безопасности аттестованными экспертами в области нефтегазодобыче. Экспертиза промышленной безопасности объектов нефтегазодобычи не должна превышать трех месяцев после предоставления документации на техническое перевооружение объектов нефтегазодобычи в полном объеме заказчиком экспертизы. Заключение экспертизы промышленной безопасности на документацию на техническое перевооружение объектов нефтегазодобычи, утвержденное руководителем экспертной организации, представляется ее заказчиком в федеральный орган исполнительной власти в области промышленной безопасности или его территориальный орган, которые вносят в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности в течение пяти рабочих дней со дня его поступления. Заключение экспертизы промышленной безопасности может быть использовано исключительно с момента его внесения в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности федеральным органом исполнительной власти в области промышленной безопасности или его территориальным органом. С этой даты можно начинать работы по техническому перевооружению объекта нефтегазодобычи.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Аспекты проектирования фундаментов на просадочных грунтах Владислав КРАСИЛЬНИКОВ, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Наталья КРАСИЛЬНИКОВА, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Елена АГЛИУЛЛИНА, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Антонина ТРУШИНА, специалист филиала ООО «СУПР» (г. Н.Новгород) Александр САЛОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Н.Новгород)

Затраты при строительстве промышленных предприятий на возведение фундаментов и инженерно-геологические изыскания составляют до 30% всех затрат, а при строительстве таких конструкций, как трубопроводные эстакады, – до 80%. Оптимальные проектные решения обеспечивают надежность, долговечность и уменьшение стоимости строительных конструкций.

дной из проблем при проектировании фундаментов является наличие в толще исследуемых грунтов инженерно-геологических элементов с просадочными свойствами. Рассмотрим проектные решения, принимаемые при наличии грунтов с просадочными свойствами, на предприятиях, расположенных в промзоне г. Кстово и г. Буденновска. При проектировании к данным предприятиям предъявляются повышенные требования, так как они относятся к особо опасным объектам. Грунтовые условия в промзоне г. Кстово характеризуются суглинком лессовым, просадочным (prQII-III) с расчетными характеристиками ρ''=1,92 г/см3, с''=16,9 (12,5) кПа, φ''=18°/(13°), Е=7,8/(6,4) МПа мощностью до 6,0 м, высоким уровнем грунтовых вод, от 1,5 м, и слабыми физико-механическими свойствами грунтов на глубину до 12,0 м. Характерным является суглинок озерно-аллювиальный, текучепластичный (laQII) с расчетными характеристиками ρ''=1,95 г/см3, с=''12,5 кПа, φ''=14°, Е=9,7 МПа. Значения, указанные в скобках, определены при полном водонасыщении. Грунтовые условия промзоны г. Буденновска характеризуются отсутствием грунтовых вод. Мощная толща просадочных грунтов до 20,0 м, сложенных супесями твердыми, пластичными просадочными с физико-механическими

характеристиками ρ''=1,62 г/см3, с''=5,0 кПа, φ''=25°, Е=11,6/(4,9) МПа. Самым распространенным типом фундаментов при просадочных грунтах являются свайные фундаменты. Несмотря на их высокую стоимость, иногда строительство возможно только при таком типе фундамента. Особенно эффективны свайные фундаменты при больших нагрузках, при полном прохождении просадочной толщи и использований их как свай-стоек при опирании на коренные породы. Данный вариант используют на промзоне г. Кстово, так как просадочная толща не более 6,0 м. Сваи в промзоне г. Буденновска работают не эффективно, так как свая рассчитывается как висячая. Более эффективным было бы использование пирамидальных свай, которые за счет граней, расположенных под углом, более эффективно устраняют просадочные свойства грунта, чем прямоугольные. Несмотря на доказанную Сводом правил [2] эффективность при использовании в просадочных грунтах пирамидальных свай, данный тип фундамента не используют. Также было бы эффективно для использования не свайных фундаментов, а, например, ленточных, ступенчатых отдельно стоящих или сплошной плиты при условии уменьшения просадочных свойств грунтов. При внецентренной нагрузке с эксцентриситетом l/4≥е>l/6 ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

такой тип фундамента рассчитывают с частичным отрывом, что уменьшает площадь опирания, что является существенным минусом. Уменьшение просадочных свойств оснований возможно при помощи площадного трамбования. Для эффективного трамбования необходима оптимальная влажность грунта, которая близка к природной, но при переувлажнении грунт будет выпирать по бокам трамбовок. Также к минусам можно отнести проблему осушивания такого грунта до оптимальной влажности. Можно использовать и другие методы уменьшения просадочных свойств, рекомендованные нормативными документами [2], [5]. Самым эффективным принципом проектирования основания и фундаментов для промзоны г. Буденновска было бы использование природных физикомеханических свойств грунтов, так как характеристики супеси, залегающей в основании, без учета водонасыщения достаточно прочные. Проблемой данного метода является обеспечение проектными решениями водонепроницаемого слоя и отсутствия протечек из водонесущих коммуникаций. Залегание в основаниях просадочных грунтов усложняет работу по проектным решениям фундаментов и увеличивает стоимость их возведения. Но при грамотном выборе типа фундамента эксплуатация конструкций будет долговечной и безопасной. Литература 1. СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения». 2. СП 22.13330.2011 «Актуализированная редакция. Основания зданий и сооружений». 3. СП 24.13330.2011 «Актуализированная редакция. Свайные фундаменты». 4. Руководство по проектированию свайных фундаментов. НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. 01.01.1980. 5. Пособие к СНиП 2.02.01-83 Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений. НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. 1 октября 1984 года.

229

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Использование методов анализа риска при назначении уровня полноты безопасности (SIL) Константин КОВЕНЕВ, директор Волгоградского филиала ООО «СУПР» (г. Волгоград) Антонина ТРУШИНА, специалист филиала ООО «СУПР» (г. Н.Новгород) Виктория ЛАПШИНА, начальник отдела по разработке документации по промышленной безопасности ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Москва) Роман АЛЕКСЕЙЧУК, специалист ООО «ИКПС» (г. Волгоград) Ирина ЛАДИК, главный инженер проекта ООО «ИКПС» (г. Волгоград)

В настоящее время в Российской Федерации действует ГОСТ Р МЭК 615081-7-201, который идентичен международному стандарту МЭК 61508-1-7:2010 (IEC 61508-1-7:2010). Он разработан для решения вопросов обеспечения безопасности для всех стадий жизненного цикла систем, состоящих из электрических и/или электронных, и /или программируемых электронных элементов, которые используются для выполнения функций обеспечения безопасности. Пример жизненного цикла системы приведен на рисунке 1.

тандарт МЭК 61508-1-7:2010 устанавливает четыре уровня полноты безопасности (SIL): 4 – защита от общей катастрофы; 3 – защита обслуживающего персонала и населения; 2 – защита оборудования и продукции; защита от травматизма; 1 – защита оборудования и продукции. Чем выше SIL, тем выше уровень безо пасности и тем ниже вероятность, что

230

система вдруг не сработает должным образом (см. таблицу 1). Установка целевого значения SIL является корпоративным решением, основанным на методологии управления рисками и устойчивости к рискам. Это можно продемонстрировать на примере, приведенном Майклом Митчеллом [4]. Емкость, в которой под давлением находится легковоспламеняющаяся жидкость, обслуживается под рабочим

давлением с помощью обычной системы управления. В случае сбоя системы управления давление в емкости может стать слишком высоким, что приведет к ее повреждению, утечке содержимого, его воспламенению или взрыву. Если владелец оборудования считает, что риск такого сценария слишком высок, должна быть внедрена аппаратная (инструментальная) система безопасности (SIS), чтобы в дальнейшем снизить риск до приемлемого уровня. SIS включает в себя SIF (приборную функцию безопасности), объединяющую датчик, реагирующий на завышенный уровень давления, логический контроллер и электромагнитный клапан, который может сбросить среду из предохраняемой емкости (в факельную трубу, во внешнюю среду, в резервуар), нормализовав давление в ней. Значение SIL касается всей этой системы: сенсора, клапана и всего, что находится между ними, то есть SIL присваивается всей системе в целом, охватывая все отдельные элементы. Поэтому не может быть, например, датчика с уровнем надежности SIL 3, цифрового контроллера или электромагнитного клапана SIL3. Все это – элементы, в совокупности дающие приемлемый уровень SIL3.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1. Системные уровни надежности [1] Системный уровень надежности

Степень снижения риска

Вероятность отказа выполнения функции по запросу

SIL4

от 100000 до 10000

≥ 10-5 – < 10-4

SIL3

от 10000 до 1000

≥ 10-4 – < 10-3

SIL2

от 1000 до 100

≥ 10-3 – < 10-2

SIL1

от 100 до 10

≥ 10-2 – < 10-1

Рис. 1. Жизненный цикл системы безопасности Концептуальный проект техпрогресса

Определение опасностей и рисков

Определение уровней вне ИСБ Для назначения уровня SIL на предприятии формируется междисциплинарная рабочая группа по оценке возможных опасностей и работоспособности оборудования HAZOP. Исследование HAZOP направлено на идентификацию видов отказов процесса или системы, их причин и последствий. Процесс исследования HAZOP может быть применен при любых изменениях конструкции, компонентов, разработанных процедур и действий человека. HAZOP является качественным методом, основанным на использовании управляющих слов, которые помогают понять, почему цели проектирования или условия функционирования не могут быть достигнуты на каждом этапе проекта, процесса, процедуры или системы. По существу, процедура такой оценки являет собой полное описание всех процессов, включая систематический анализ каждой их составляющей на предмет того, какие отклонения от заданного режима работы могут привести к нежелательным результатам. В случае определения нежелательных результатов предлагаются мероприятия, направленные на предотвращение их повторного появления или смягчения возможных последствий, если они неизбежны. Для любого отклонения, которое нельзя исправить, производится оценка риска. Если, согласно оценке опасности и работоспособности (HAZOP), требуется снизить риск более чем в 100 раз, для функции SIF будет установлен системный уровень надежности SIL = 2. Потребуется рассчитать компоненты аппаратной функции, дабы убедиться, что вероятность отказа при запросе меньше 10-2, что и будет означать, что SIL = 2 и риск снижен в 100 раз. Данная аппаратная функция может быть единственной в системе безопасности, или же система может быть композицией нескольких функций, предназначенных для предотвращения других недопустимых состояний оборудования. Однако, несмотря на достоинства метода HAZOP (широкий диапазон применения, возможность точно рассмотреть причины и последствия ошибок исполни-

телей, помощь в выборе решения и способа обработки риска), часто требуется большая точность оценки риска. В данном случае в дополнение к HAZOP может быть использован метод LOPA (Layers of Protection Analysis). Это смешанный метод оценки риска, связанного с нежелательным событием или сценарием. Метод направлен на анализ достаточности мер по управлению или снижению риска. Метод LOPA основан на выборе пар причин и последствий и идентификации уровней защиты, которые могут предотвратить причину, приводящую к нежелательному последствию. Для определения адекватности мер снижения риска до допустимого уровня проводится расчет последствий. Данный метод обеспечивает основу для определения требований как к уровням полноты безопасности SIL для автоматизированных систем, так и при определении требований к уровням полноты безопасности SIL для автоматизированных систем безопасности. Одним из его преимуществ является то, что он помогает идентифицировать операции, системы и процессы с недостаточным уровнем защитных мер. Метод LOPA может также быть полезен для эффективного распределения ресурсов, направленных на снижение риска, путем применения анализа снижения риска при внедрении каждого уровня защиты. Применение при проектировании и эксплуатации ОПО методов анализа риска HAZOP, LOPA и проведение исследований уровня полноты безопасности SIL позволяют владельцам объектов оптимизировать затраты на разработку и внедрение системы ПАЗ и в конечном результате минимизировать затраты по страховым взносам. Поэтому будет целесообразно сделать обязательным проведение таких процедур анализа опасностей для особо опасных и технически сложных объектов, для которых не всегда могут быть установлены четкие нормы проектирования. Литература 1. ГОСТ Р МЭК 61508-1-7-201 «Функцио нальная безопасность систем электриТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Нет

Требуется ли ИСБ Да Определение целевого УПБ/SIL

Разработка подробных требований к безопасности

Концептуальный проект ИСБ/SIS

Рабочий проект ИСБ/SIS

Монтаж и наладка ИСБ/SIS

Нормы эксплуатации и ТО

Предпусковая проверка безопасности

Эксплуатация и ТО ИСБ/SIS

На доработку

Требуется модификация?

Выведение из строя ческих, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью». 2. ГОСТ Р ИСО/МЭК 31010–2011 «Менеджмент риска. Методы оценки риска». 3. ГОСТ Р 51901.11-2005 «Менеджмент риска. Исследование опасности и работоспособности. Прикладное руководство». 4. SIL – это несложно/Майкл А. Митчелл//Арматуростроение.– 2011.– № 5.– С.23–28.

231

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности экспертизы ПБ документации на ликвидацию опасных производственных объектов нефтегазодобывающих производств Борис МАЛЫШЕВ, генеральный директор ООО «СУПР» (г. Москва) Елена АГЛИУЛЛИНА, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Владислав КРАСИЛЬНИКОВ, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Наталья КРАСИЛЬНИКОВА, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Ирина ЛАДИК, главный инженер проекта ООО «ИКПС» (г. Волгоград)

Пользователь недр обеспечивает ликвидацию объектов нефтегазодобывающих производств, не подлежащих использованию. Порядок ликвидации опасных производственных объектов регламентируют Федеральные законы 27-ФЗ «О недрах», 187-ФЗ «О континентальном шельфе Российской Федерации», 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

бъекты нефтегазодобычи, согласно требованиям Федерального закона № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», являются опасными производственными объектами (ОПО) и представляют собой промышленные площадки, на которых размещают неф тегазопромысловое оборудование. Промышленные площадки нефтегазодобычи как ОПО подлежат регистрации в органах Ростехнадзора. Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» определены следующие опасные производственные объекты нефтегазодобывающих производств: ■ бурения и добычи: опорных, параметрических, поисковых, разведочных, эксплуатационных, нагнетательных, контрольных (пьезометрических, наблюдательных), специальных (поглощающих, водозаборных), йодобромных, бальнеологических и других скважин, которые закладываются с целью поисков, разведки, эксплуатации месторождений нефти, газа и газового конденсата, газа метаноугольных пластов, теплоэнергетических, промышленных и минеральных вод, геологических структур для создания подземных хранилищ нефти и газа, захоронения промышленных стоков, вредных отходов производства, а также скважин, пробуренных для ликвидации газовых и нефтяных фонтанов и грифонов (далее – скважины);

232

■ обустройства месторождений для сбора, подготовки, хранения нефти, газа и газового конденсата. При эксплуатации объектов нефтегазодобывающих возникает необходимость ликвидации этих объектов. В соответствии со ст. 8 Федерального закона № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», ликвидация опасного производственного объекта осуществляется на основании документации, разработанной с учетом законодательства о промышленной безопасности и градостроительной деятельности. Документация на ликвидацию опасного производственного объекта разрабатывается в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 16 февраля 2008 года № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» (с изм.) и МДС 12-46.2008 «Методические рекомендации по разработке и оформлению проекта организации строительства, проекта организации работ по сносу (демонтажу), проекта производства работ», а также требованиями нормативных документов в области промышленной безопасности. Документация на ликвидацию опасных производственных объектов разрабатывается с учетом указаний заводовизготовителей, а также нормативных документов, содержащих указания по ликвидации конкретных видов оборудования и технологических систем, в том числе: – РД 07-291-99 «Инструкция о поряд-

ке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами»; – РД 08-492-02 «Инструкция о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов». Ликвидация скважин осуществляется в соответствии с документацией, которая разрабатывается: ■ в составе проектов поисков, разведки и разработки месторождений, подземных хранилищ нефти и газа, мощностей по использованию теплоэнергетических ресурсов термальных вод; рабочих проектов производства буровых работ и реконструкции скважин; ■ в индивидуальной, групповой (группа скважин на одном месторождении) и зональной (группа скважин на нескольких площадях и месторождениях с идентичными горно-геологическими и экологическими характеристиками) документации на ликвидацию и консервацию скважин; ■ в индивидуальной документации для месторождений со сложным геологическим строением или с высоким содержанием агрессивных и токсичных компонентов. В документации на ликвидацию скважин для регионов и месторождений с однотипными горно-геологическими и экологическими условиями определяются общие требования по консервации скважин данного месторождения (площади) или нескольких однотипных месторождений. Детальное проведение работ по каждой конкретной скважине приводится в плане изоляционноликвидационных работ. В состав документации на ликвидацию скважин включаются следующие разделы: ■ общая пояснительная записка, включающая обоснование критериев и варианта ликвидации скважин, вариант ликвидации (в зависимости от этапа бурения или эксплуатации скважин); ■ технологические и технические решения по ликвидации скважин, оборудования ствола скважин и устья; ■ порядок организации работ по ликвидации скважин; ■ мероприятия по безопасному пользованию недрами, безопасности жизни

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

и здоровья населения, охраны окружающей среды, зданий и сооружений. Документация на ликвидацию объектов нефтегазодобычи разрабатывается с учетом указаний заводов-изготовителей этого оборудования, а также нормативных документов, содержащих указания по ликвидации конкретных видов оборудования и технологических систем. В случае, если указанная документация не входит в состав проектной документации объекта, то она должна быть подвергнута экспертизе промышленной безопасности в соответствии ст. 13 Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (ред. от 31 декабря 2014 года) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Экспертизу промышленной безопасности проводит организация, имеющая лицензию на проведение указанной экспертизы. Заказчиком экспертизы промышленной безопасности объектов неф тегазодобычи может выступать эксплуатирующая организация или организация, разрабатывающая документация на ликвидацию объектов нефтегазодобычи, которая, в свою очередь, должна состоять в некоммерческом партнерстве саморегулируемой организации проектных организаций и иметь Свидетельство к определенному виду или видам работ, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства. Организации, имеющей лицензию на проведение экспертизы промышленной безопасности, запрещается проводить указанную экспертизу в отношении объектов нефтегазодобычи, принадлежащих на праве собственности или ином законном основании ей или лицам, входящим с ней в одну группу лиц в соответствии с антимонопольным законодательством Российской Федерации. Экспертиза промышленной безопасности документации на ликвидацию объектов нефтегазодобычи проводится в порядке, установленном Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, на основании принципов независимости, объективности, всесторонности и полноты исследований, проводимых с использованием современных достижений науки и техники. Руководитель организации, проводящей экспертизу промышленной безо пасности документации на ликвидацию объектов нефтегазодобычи, обязан организовать проведение экспертизы промышленной безопасности в порядке, установленном Федеральными нормами и правилами в области про-

мышленной безопасности и обеспечить проведение экспертизы промышленной безопасности аттестованными экспертами в области нефтегазодобычи. Эксперты (эксперт), назначенные приказом руководителя экспертной организации для проведения экспертизы промышленной безопасности объектов неф тегазодобычи, обязаны: ■ определять соответствие объектов нефтегазодобычи требованиям промышленной безопасности путем проведения анализа документации на ликвидацию объектов нефтегазодобычи, предоставленных на экспертизу промышленной безопасности, и подготавливать заключение экспертизы промышленной безопасности и предоставлять его руководителю организации, проводящей экспертизу промышленной безопасности; ■ соблюдать установленные Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности порядок проведения экспертизы промышленной безопасности и требования к оформлению заключения экспертизы промышленной безопасности; ■ обеспечивать объективность и обоснованность выводов, содержащихся в заключении экспертизы промышленной безопасности; ■ обеспечивать сохранность документации на ликвидацию объектов нефтегазодобычи, предоставленных на экспертизу промышленной безопасности, и конфиденциальность информации, полученной в ходе проведения указанной экспертизы. Эксперту в области про-

мышленной безопасности запрещается участвовать в проведении экспертизы промышленной безопасности в отношении опасного производственного объекта нефтегазодобычи, принадлежащего на праве собственности или ином законном основании организации, в трудовых отношениях с которой он состоит. Экспертиза промышленной безопасности документации на ликвидацию объектов нефтегазодобычи не должна превышать трех месяцев после предоставления документации на ликвидацию объектов нефтегазодобычи в полном объеме заказчиком экспертизы. Заключение экспертизы промышленной безопасности на документацию на ликвидацию объектов нефтегазодобычи, утвержденное руководителем экспертной организации, представляется ее заказчиком в федеральный орган исполнительной власти в области промышленной безопасности или его территориальный орган, которые вносят его в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности в течение пяти рабочих дней со дня его поступления. Заключение экспертизы промышленной безопасности может быть использовано исключительно с момента его внесения в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности федеральным органом исполнительной власти в области промышленной безопасности или его территориальным органом. С этой даты можно начинать работы по ликвидации объекта нефтегазодобычи.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

233

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Моделирование разливов нефти при авариях на объектах добычи нефти на примере Каспийского региона Константин КОВЕНЕВ, директор Волгоградского филиала ООО «СУПР» (г. Волгоград) Наталья КРАСИЛЬНИКОВА, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Виктория ЛАПШИНА, начальник отдела по разработке документации по промышленной безопасности ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Москва) Роман АЛЕКСЕЙЧУК, специалист ООО «ИКПС» (г. Волгоград) Ирина ЛАДИК, главный инженер проекта ООО «ИКПС» (г. Волгоград)

Площадь разливов нефти и нефтепродуктов напрямую связана с процессами, происходящими в нефтяном пятне, и его взаимодействием с окружающей средой. К ним относятся: действие гравитационной составляющей, растекание, диффузия, испарение, диспергирование, эмульсификация и изменение вязкости нефти.

равитационная составляющая позволяет учесть процесс перераспределения нефти из областей с большей толщиной в области с меньшей толщиной нефтяного пятна. Процесс растекания приводит к увеличению площади пятна. Следуя решению Фэя [1], были рассмотрены три стадии растекания нефтяного пятна:

234

гравитационно-инерционная стадия, гравитационно-вязкостная и поверхностно-вязкостная. При моделировании также учитывались процессы взаимодействия нефтяного пятна с окружающей средой, к которым относятся процесс воздействия ветра и течений, а также процесс взаимодействия с берегом.

Диффузия вычислялась как случайная величина, распределенная по нормальному закону, с математическим ожиданием ноль и среднеквадратичным отклонением, равным скорости, рассчитанной в зависимости от течений и ветра. При прогнозировании площадей разливов учитывалось испарение, которое приводит к уменьшению объема разлитой нефти. Скорость естественной дисперсии была определена в зависимости от состояния водоема и вязкости нефти. При расчете предполагалось, что пятно под действием ветра и течений перемещается в направлении течений со скоростью течений и в направлении ветра со скоростью, составляющей 3 % от скорости ветра. Результирующее направление перемещения складывалось из направления ветра и течения геометрически. Поле течений определялось на основе базовых векторов с заданными изменениями скорости по времени. Течение в произвольной точке рассчитывалось посредством интерполирования значений базовых векторов с учетом условия непротекания на границе берега. Ниже приведены результаты моделирования разлива нефти при аварии на нефтяной платформе для различных времен года с учетом морских течений. Для рассматриваемой области основные течения Каспийского моря образуют круговорот вдоль берегов, направленный против часовой стрелки. Причинами, породившими эти течения, являются сток Волги и северо-восточные ветры.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1а. Векторное поле морских течений в весенний период

Рис. 1б. Зона распространения загрязнения в весенний период

Рис. 2а. Векторное поле морских течений в летний период

Рис. 2б. Зона распространения загрязнения в летний период

Рис. 3а. Векторное поле морских течений в осенний период

Рис. 3б. Зона распространения загрязнения в осенний период

Таким образом, наиболее опасными для данного региона с точки зрения загрязнения акватории моря и береговой линии являются аварийные разливы нефти, происходящие в весенний период. Данная модель применима для любого водного объекта при наличии данных о течениях, ветровой и волновой нагрузке.

Литература 1. J. A. Fay. Physical processes in the spread of oil on a water surface. Proc. On Prevention and Control of Oil Spill, American Petroleum Institute: Washington, DC, pp.463-467, 1971. 2. Oil Spill Modelling and Processes. Edited by C.A. Brebbia. WIT Press, 2001.

3. Mackay O., I.A. Buistt, R.Marcarenhas, S.Paterson. Oil spill processes and models, Environment Canada Manuscript Report No. EE-8, Ottawa, Ontario, 1980. 4. G.-Sh. Jiang, Ch. Wu. A high-order WENO finite difference scheme for the equations of ideal magnetohydrodynamics // Journal of Computational Physics 150, c. 561-594, 1999.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

235

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Опыт организации мониторинга

производственных рисков опасных производственных объектов Борис МАЛЫШЕВ, генеральный директор ООО «СУПР» (г. Москва) Константин КОВЕНЕВ, директор Волгоградского филиала ООО «СУПР» (г. Волгоград) Виктория ЛАПШИНА, начальник отдела по разработке документации по промышленной безопасности ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Москва) Роман АЛЕКСЕЙЧУК, специалист ООО «ИКПС» (г. Волгоград) Ирина ЛАДИК, главный инженер проекта ООО «ИКПС» (г. Волгоград)

На предприятиях нефтегазового комплекса обращаются десятки наименований опасных веществ – воспламеняющихся газов, горючих жидкостей, токсичных веществ. Даже при использовании самых современных технологий они несут в себе угрозу пожаров, взрывов, токсического поражения людей и негативного воздействия на окружающую среду.

еобходимость постоянного улучшения действующих на предприятиях систем управления промышленной безопасностью очевидна и обусловлена научными разработками в области управления рисками, современными информационными технологиями, а также проблемами, возникающими при внедрении разработанных документов. Основными направлениями совершенствования системы управления промышленной безопасностью для вертикально интегрированной Компании, состоящей из группы предприятий нефтегазовой отрасли, могут быть: ■ создание реестра критически важных предприятий; ■ организация мониторинга текущих рисков для критически важных предприятий; ■ организация информационного взаимодействия подразделений Компании для обеспечения мониторинга; ■ создание нормативно-методической базы и использование технических средств для выполнения мониторинга текущих производственных и профессиональных рисков на предприятиях Компании; ■ планирование и контроль исполнения мероприятий по компенсации выявленных неприемлемых текущих рисков. Под критически важными предприя-

236

тиями подразумеваются объекты Компании, нарушение (или прекращение) функционирования которых приводит к потере управления экономикой Компании, ее необратимому негативному изменению (или разрушению) или существенному снижению безопасности жизнедеятельности населения, проживающего на территориях, на длительный период времени. На менее опасных объектах необходимо выполнять нормы и требования законодательства РФ в области промышленной, пожарной безопасности и охраны труда, однако введение

дополнительных мер на них нецелесо образно, что подтверждается принципом ALARA в концепции приемлемого риска «As Low As Reasonably Achievable» – «настолько низко, насколько это достижимо в пределах разумного». Основная задача мониторинга текущих рисков состоит в получении актуального и адекватного значения риска аварий для конкретного предприятия. Процедура оценки риска аварий для рассматриваемых объектов в полном объеме требует крупных затрат интеллектуальных и технических ресурсов. Прогнозирование природных и техногенных опасностей, рисков возникновения аварий и чрезвычайных ситуаций, динамики и их последствий, оценки ущерба является неотъемлемой частью процесса управления рисками. Уровни потенциального, коллективного, индивидуального рисков, зоны поражения являются основой для предприятия, экспертных организаций или надзорных органов для формирования мероприятий по снижению общего уровня опасности предприятия. Для каждого значения риска, определенного как неприемлемый или условно приемлемый, необходимо иметь строго контролируемый перечень мероприятий по их компенсации. Таким образом, мониторинг текущих рисков аварий для критически важных

Рис. 1. Библиотека расчетных процедур для мониторинга производственных рисков Сбор и систематизация информации Учет изменений Идентификация опасностей Оценка частот реализаций аварийных ситуаций Расчет количества вещества, участвующего в создании поражающих факторов Оценка зон действия поражающих факторов Оценка ущербов Построение полей потенциального и индивидуального рисков, ситуационных планов

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

предприятий – актуальная и необходимая часть совершенствования системы управления промышленной безопасностью. Методический подход, разработанный группой специалистов ООО «СУПР», является самодостаточным в функциональном плане для всесторонней оценки рисков опасных производственных объектов. Данный подход позволяет осуществлять оценку рисков аварий в целях декларирования промышленной безопасности, разработки ПЛА и проектной документации. Специалистами ООО «СУПР» была сформирована библиотека расчетных процедур для мониторинга производственных рисков. Перечень процедур представлен на рисунке 1. В перечень входят процедуры сбора и систематизации информации, учета изменений, идентификации, оценки частот реализаций аварийных ситуаций, расчета количества вещества, участвующего в создании поражающих факторов, оценки зон действия поражающих факторов, оценки ущербов, построения полей потенциального и индивидуального рисков, ситуационных планов. Процедуры сбора и систематизации информации, учета изменений (рисунок 2). Информационной основой для проведения оценки риска являются подробные данные по предприятию. Данные были разделены по группам, часть которых представлена на рисунке. Также на рисунке представлен примерный состав подгруппы данных «Технологические условия». При проведении первичного сбора данных по опросным формам с предприятия специалисты сформировали базу данных по объекту. Первичный сбор данных может занимать значительный период времени, поскольку сопряжен с большим объемом собираемых и обрабатываемых данных. Однако эти временные затраты оправданы в случае повторного сотрудничества с тем же предприятием. В этом случае учету подлежат лишь изменения, которые могут быть выявлены путем анализа проектной документации или путем анализа опросных форм. Процедура учета изменений необходима для текущего мониторинга и возможности учета влияния произошедших изменений на конечные результаты оценки риска аварий. Следующая процедура – процедура идентификации (рисунок 3). В рамках этой процедуры определяются рассматриваемые источники опасности и типовые сценарии аварий. Именно на этом этапе оценивается, что и каким

Рис. 2. Сбор и систематизация информации. Учет изменений Первичный сбор данных, систематизация, создание базы данных по объекту

Внешние неблагоприятные условия Прямое изменение параметров (анализ проектной документации, опросные формы)

Окружающие объекты Планировка и конструктивные особенности объекта

Тип аппарата Опасное вещество Объем

Технологические условия

Коэффициент заполнения

Противопожарная защита

Давление

Автоматизация производства

Температура …

Управление производственным процессом …

База данных по объекту

Рис. 3. Идентификация опасностей

образом будет учитываться в дальнейшем анализе. На рисунке представлена экранная копия формы идентификации программного комплекса. Эксперт должен ввести информацию по частоте возникновения аварий, массы, участвующие в создании аварийной ситуации (в данном случае указывается площадь разлития, посчитанная через массы). Каждая из них, в свою очередь, является результатом экспертной оценки, полученной при работе соответствующих процедур. На рисунке 4 представлена процедура оценки частот реализаций аварий-

ных ситуаций, которая реализована в виде параметрического алгоритма, учитывающего оценку частот инициирующих событий (Дерево отказов) и дающего оценку условных вероятностей реализации сценариев аварий (Дерево событий). Численные значения исходных вероятностей отказов оборудования являются результатом экспертной оценки на основании анализа статистических данных об инцидентах и авариях на аналогичном оборудовании, результатов технической диагностики и экспертизы оборудования, а также срока службы оборудования. Динамика изменения

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

237

Экспертное сообщество ■ научные подходы Рис. 4. Оценка частот реализации аварийных стуаций

Разрушение емкости 1,0 Воспламенение нефти от источника зажигания, горение в обваловке

Утечки ЛВЖ при разгерметизации цистерны (3.7Е-4)

0,01 Пролив нефти в обваловку

или

0,09 Потеря герметичности разъемных или уплотнительных соединений (1.6Е-4)

Потеря герметичности за счет снижения прочностных характеристик металла (2.1Е-4)

(6.4Е-3)

(4.2Е-2)

Пролив нефти в обваловку без воспламенения, испарение, образование облака ТВС 0,08

Ошибка при контроле (5.0Е-3)

или

Ошибка при контроле (5.0Е-3)

или

Полное разрушение резервуара с нефтью 0,1

Износ крепежных соединений (4.0Е-4)

Неравномерная или неполная затяжка болтов (3.0Е-3)

Использование некачественного уплотнения (3.0Е-3)

Усталость материала (2.1Е-3)

Воспламенение нефти от источника возгорания, горение в обваловке и на прилегающих поверхностях 0,001

Коррозионный износ (4.0Е-2)

Фрагмент «Дерева отказов»

Фрагмент «Дерева событий»

Рис. 5. Расчет количества вещества, участвующего в создании поражающих факторов

■ ФНП «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» ■ Руководство по безопасности «Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ» ■ Methods for the calculation of physical effects CPR14E (Part 1, 2) «TNO Yellow book» 3rd edition, TNO, The Netherlands, 1997.

вероятности аварии в течение эксплуатации технического устройства может быть показана на примере типового сосуда (см. нижнюю праву часть рисунка). Согласно материалам ряда работ, посвященным данной проблеме (Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем, М., «Наука», 1978, Решетов Д.Н., Иванов

238

■ Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных трубопроводах. НТЦ «Промышленная безопасность», Москва, 1999 г. ■ ГОСТ Р 12.3.047-2012. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

А.С., Фадеев В.З. Надежность машин. – М.: Высшая школа, 1988. – С. 19–30), весь период эксплуатации сосуда с момента изготовления до аварии может быть разделен на три участка: ■ работа в пределах срока службы (10 лет) – вероятность аварии монотонно увеличивается с 0 до 0,05;

■ работа в пределах срока остаточного ресурса (4 года) – вероятность аварии монотонно увеличивается с 0,05 до 0,074; ■ работа за пределами срока остаточного ресурса – вероятность аварии в течение 7 лет увеличится с 0,074 до 0,94, то есть в 12,7 раза, авария к этому моменту становится практически неизбежной.

ИнформацИонно-консультатИвное ИзданИе по промышленной И экологИческой безопасностИ

Прекращение пожара 0,004 Образование пожара разлития

Горение или взрыв без воспламенения пролива, барическое воздействие на соседние резервуары

0,005 Тепловое воздействие на соседние резервуары

0,0056 Прекращение горения

0,001

0,00096 На пути облака ТВС есть источник воспламенения

Горение или взрыв облака с возгоранием, барическое воздействие на соседние резервуары. Горение нефти в обваловке

0,008

На пути облака ТВС нет источника воспламенения

Тепловое воздействие от горения на соседние резервуары 0,00024

0,0024

Образование пожара разлития

0,072

Зависимость вероятности отказа сосуда от срока службы

0,0012

Прекращение горения 0,0001

Образование пожара разлития

0,9

0,0004

0,8

Вероятность отказа

0,7

Тепловое воздействие на соседние резервуары и объекты за пределами обваловки

0,6

0,0005

Работа в пределах срока остаточного ресурса

Работа в пределах срока службы

0,5 0,4 0,3

Рис. 6. Оценка зон действия поражающих факторов

Работа за пределами остаточного ресурса

0,2 0,1 0

Срок службы, год 0

Выбор методик

Величины зон действия основных поражающих факторов: • радиус зоны сильных разрушений (R1) – 120,2 м; • средних разрушений (R2) – 206,1 м; • умеренных разрушений (R3) – 601,2 м; • 10% растекления (R4) – 1202,3 м.

■

С6 (У2, УЗ, У4, У7) Полное разрушение блока 1 на установке № 2 (или блоков 2 уст.№ 2, 3, 4); взрыв облака ТВС (или образование огненного шара); разрушение оборудования на соседних блоках (блок 2 уст. № 2) и установках (уст. № 7, АВТ – 3, 4); образование взрывов и пожаров, вызванных эффектом домино; барическое поражение людей и полное выгорание установок № 2, АВТ-3, 4, уст. 7; образование и распространение облака продуктов сгорания, загрязнение окружающей среды.

■

Основные исходные расчетные данные: Основной поражающий фактор – барическое. Расчет зон действия поражающих факторов согласно ФНП.

■

Наименование и количество вещества, участвующего в аварии: УВГ (СУГ). В аварии 22,89 т.

■

Возможное число пострадавших: погибших – до 6, пострадавших (получение ожогов 2 степени) – до 21 чел.

Фрагмент отчета От адекватности реализации данной процедуры зависят значения показателей риска аварий. Этим фактором продиктованы особые требования к квалификации персонала, проводящего данные оценки. Процедура расчета количества вещества (рисунок 5), участвующего в

создании поражающих факторов, является наиболее сложной с точки зрения реализации физических и математических моделей, так как зависит от множества параметров (агрегатное состояние вещества, его физические параметры, тип оборудования, возможность поступления веществ от смеж-

ного оборудования). На слайде представлен перечень основных методик, используемых для проведения оценок, и экранная копия результатов работы программы, реализованной по методике «TNO Yellow book» по оценке массы веществ и динамики уровня жидкости в сосуде. Результаты расчета в данной

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

239

Экспертное сообщество ■ научные подходы процедуре во многом определяют масштабы поражения. Следующая процедура – процедура оценки зон действия поражающих факторов (рисунок 6). Необходимо оценивать такие поражающие факторы, как ударная волна, тепловое излучение, токсическое поражение, разлет осколков. Все это реализовано в программном комплексе. На слайде представлена экранная копия формы выбора используемых методик в программном комплексе и фрагмент отчета по аварийной ситуации, связанной со взрывом облака ТВС, просчитанного по методике ФНП «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств». Следует отметить, что математические модели, предназначенные для оценки зон действия поражающих факторов, сложны, и их использование без программных методов реализации весьма проблематично. При необходимости учета загроможденности пространства, наличия и распределения возможных источников воспламенения, климатических параметров вариант программной реализации становится безальтернативным. На рисунке 7 схематично представлена процедура оценки ущербов. Оценке подлежат социальный (количество пострадавших, в том числе и с летальным исходом) и экономический ущербы (потери сырья и материалов, потери основных фондов, затраты на локализацию (ликвидацию) и расследование аварий, социально-экономические потери, экологический ущерб, косвенный ущерб, потери при выбытии трудовых ресурсов, ущерб третьим лицам), которые определяют риски (индивидуальный риск, коллективный риск, социальный риск, ожидаемый материальный ущерб). Точность расчетов зависит от наличия и качества исходных данных (стоимость основных фондов, социальные выплаты, распределение зданий и сооружений по территории объекта и их характеристики, распределение людей на открытой площадке и в помещениях и т.п.). Все эти оценки становятся основой для построения F/N и F/G диаграмм и используются в соответствующих разделах таких документов, как Декларация промышленной безопасности, Декларация пожарной безопасности, ПЛА и специальных разделах проектной документации. Процедура графических построений полей потенциального и индивидуального рисков, ситуационных планов (рисунок 8). На слайде представлены примеры построения интегральных полей

240

Рис. 7. Оценка ущербов Социальный ущерб Декларация промышленной безопасности

Индивидуальный риск Коллективный риск Социальный риск Ожидаемый материальный ущерб

Декларация пожарной безопасности

Экономический ущерб Потери сырья и материалов Потери основных фондов Затраты на локализацию (ликвидацию) и расследование аварий Социально-экономические потери Экологический ущерб Косвенный ущерб Потери при выбытии трудовых ресурсов Ущерб третьим лицам

ПЛА Специальные разделы проектной документации

Рис. 8. Построение полей потенциального и индивидуального рисков, ситуационных планов

Потенциальный риск смертельного поражения

Потенциальный риск получения ранений

Потенциальный риск полного разрушения зданий

Потенциальный риск частичного разрушения зданий

Более 0.01

10-2…10-3

10-3…10-4

потенциального риска смертельного поражения, ранений, полного и частичного разрушения зданий при оценке всех аварийных ситуаций на предприятии. Индивидуальный риск, социальный риск, индивидуальный пожарный риск и т.д. являются количественными характеристиками состояния ПБ, которые должны оцениваться на ОПО на регулярной основе для улучшения процесса принятия решения, а также косвенно для информирования общественности или прямо как инструмент обратной связи в целях осуществления проектов, оценки программ или выработки политики. Таким образом, для сложных систем, к которым относятся и производства нефтегазового комплекса, проведение

10-4…10-5

10-5…10-6

детализированного анализа риска возможно только с применением единого программного комплекса, позволяющего значительно увеличить производительность обработки исходных данных по предприятию и получения результатов математического моделирования аварийных процессов. Методический подход к оценке риска аварий, используемый ООО «СУПР», прошел апробацию в качестве основного инструмента в многолетней практике организации в рамках выполнения работ по разработке обосновывающих материалов по обеспечению требований промышленной безопасности для организаций, эксплуатирующих пожаровзрывоопасные и химически опасные производственные объекты.

ИнформацИонно-консультатИвное ИзданИе по промышленной И экологИческой безопасностИ

Мониторинг чрезвычайных ситуаций

как оперативная составляющая обеспечения промышленной безопасности Для минимизации времени оповещения создан электронный комплекс, позволяющий оперативно получать сведения о реальном развитии аварийной ситуации с учетом климатических условий, рассматривать возможные аварии по различным категориям развития («А», «Б», «В»), определять вероятные зоны поражения. В зависимости от категории аварии изменяется количество служб для оповещения. Разработанный комплекс является актуализированной версией программного продукта «Диспетчер» с учетом введения в действие новых методик оценки зон поражения и опыта апробации на действующем предприятии. В зависимости от размеров зон поражения (см. рисунок 2) и скорости развития аварии разработанный комплекс позволяет автоматически определить последовательность оповещаемых подразделений предприятия в порядке уменьшения опасности, определить оптимальные пути эвакуации рабочего персонала и наикратчайшие пути подъезда технических средств к месту аварии, автоматически сформировать и зачитать текст оповещения по громкоговорящей связи. Все это позволяет повысить эффективность взаимодействия сил и средств, принимающих участие в локализации аварийной ситуации. Разработанный электронный комплекс устраняет перечисленные выше недостатки и увеличивает эффективность за счет применения заранее проверенных алгоритмов действия персонала.

Борис МАЛЫШЕВ, генеральный директор ООО «СУПР» (г. Москва) Константин КОВЕНЕВ, директор Волгоградского филиала ООО «СУПР» (г. Волгоград) Роман АЛЕКСЕЙЧУК, специалист ООО «ИКПС» (г. Волгоград) Ирина ЛАДИК, главный инженер проекта ООО «ИКПС» (г. Волгоград) Виктория ЛАПШИНА, начальник отдела по разработке документации по промышленной безопасности ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Москва)

Существующие в настоящее время системы реагирования на чрезвычайные ситуации на опасных производственных объектах зачастую не позволяют соответствующим образом реагировать на возникновение аварии.

ольшинство систем оповещения строятся на оповещении диспетчером формирований постоянной готовности, должностных лиц, персонала предприятия, а также сторонних объектов и населения в зависимости от уровня ЧС. Диспетчер, получив сигнал об аварии, действует согласно утвержденной на предприятии системе оповещения. Работа диспетчера для предприятий химической, нефтяной, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности может быть представлена как последовательность взаимосвязанных событий (рисунок 1). Не все предприятия имеют полноценные аппаратно-технические средства и (или) программные комплексы, позволяющие реализовать схему оповещения в автоматическом режиме. Необходимость работы при оповеще-

нии с документами на бумажных носителях, в условиях быстро развивающейся ЧС, указывает на такие недостатки такого подхода, как значительное время оповещения и влияние человеческого фактора. При угрозе дальнейшего развития ЧС, при переходе на следующий уровень реагирования РСЧС данные недостатки могут стать критичными для правильной организации оперативного управления и взаимодействия в условиях ЧС. За счет сокращения времени оповещения персонала, населения, сил и средств различного уровня реагирования РСЧС можно минимизировать количество пострадавших и величину материального ущерба. На рисунке 1 видно, что оповещение производится последовательно, и по мере оповещения накапливается временная задержка (∆Т1+∆Т2+∆Т3+∆Т4+∆Т5…+∆Тn).

Рис. 1. Типичная схема оповещения при чрезвычайных ситуациях Первый заметивший аварию

Оператор ∆T1

АСФ

∆TN

Старший диспетчер

∆T2

ГСО

∆T3

ПЧ

Руководители, специалисты и службы предприятия. Органы госреагирования и надзора

∆T4

Соседние предприятия

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Население

241

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Увеличение производительности достигается тем, что: ■ используется синхронная схема оповещения; ■ система, в зависимости от аварии и метеоусловий, самостоятельно устанавливает порядок оповещения; ■ производится автоматический расчет зон поражения, что позволяет построить систему оповещения так, что первыми оповещаются объекты, близлежащие к очагу аварии; ■ система сама выполняет некоторые функции диспетчера (формирование текстового сообщения об аварии и оповещение по громкоговорящей связи, подача сигналов тревоги). Исходными данными для работы системы являются генеральный и ситуационные планы расположений ОПО и прилегающих населенных пунктов. Система снабжена базой исходных данных для расчета, содержит в себе сведения о находящихся на пути распространения облака открытых источниках пламени, производственных объектах и телефонах их оповещения. Разработанный программный комплекс позволяет осуществить: 1) оперативный ввод места и условий аварии и определение типа аварийной ситуации диспетчером после получения диспетчером сообщения о возникновении аварии. Программа содержит базу данных о возможных авариях класса «В» и «Б», из которых диспетчер может выбрать нужную; 2) автоматический опрос диспетчера об изменении метеоусловий через установленный промежуток времени или автоматический ввод метеоусловий при наличии соответствующей аппаратуры; 3) автоматическое определение зон возможного поражения при авариях и ЧС, зависящих от метеоусловий и аварийной ситуации с их графическим отображением на ситуационном плане и генплане предприятия. Расчет зон поражения осуществляется по методикам, рекомендованным Ростехнадзором России и МЧС России [1-5]. В программе может происходить расчет следующих аварий: ■ аварии, связанные с выбросом сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ); ■ аварии, связанные с выбросом и распространением облака топливовоздушной смеси (ТВС), взрыв облака ТВС; ■ аварии, связанные с возникновением огненных шаров; ■ аварии, связанные с возникновением пожара разлития;

242

Рис. 2. Размеры зон поражения в зависимости от типа аварии

а) авария с выбросом сильнодействующего ядовитого вещества

б) авария с образованием топливовоздушной смеси ■ аварии, связанные с разлитием нефти и нефтепродуктов; 4) осуществление ввода нескольких мест аварии (до 10). При этом ввод аварий осуществляется последовательно (комбинации аварий могут быть любыми), отображение зон поражения от данных аварий производится парциально; 5) наблюдение за развитием аварии в реальном масштабе времени, то есть с помощью программы можно обеспечить возможность наблюдения диспетчером на экране монитора распространения облака СДЯВ или облака ТВС на территории предприятия и за ней (на ситуационном плане); 6) получение расчетных характеристик аварии: глубин зон заражения, площадей зон заражения, размеров и площади зон

порогового и смертельного поражения, возможного количества пораженных. Данные характеристики выводятся в отдельном окне в текстовом виде; 7) определение объектов оповещения в порядке уменьшения опасности (наименование установок, цехов, участков и их телефонов), путей эвакуации, путей подъезда спасателей в том числе: ■ формировать из таблиц, используемых программным обеспечением, необходимые диспетчеру телефонные данные для оповещения спасательных служб, а также для последовательного (в порядке уменьшения опасности) оповещения объектов, находящихся на пути распространения поражающего облака (оперативной эвакуации или применения средств индивидуальной защиты). В отдельном

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 3. Синхронная схема оповещения при чрезвычайных ситуациях, используемая в комплексе Первый обнаруживший аварию, оператор

Старший диспетчер

Прогнозирование аварии

Электронный комплекс

Ввод места и типа аварии

Другие формирования

Оповещение

Формирование постоянной готовности

Руководство предприятия

окне выводятся телефоны спасательных служб, пожарников, медсанчасти (и других обязательных служб); ■ автоматически определять направления эвакуации (направление выхода незащищенного персонала и населения представляется в виде текста, в котором указана проходная для эвакуации) при возникновении аварий и выводить диспетчеру на монитор текста сообщения для передачи по громкоговорящей связи. Проходная эвакуации определяется «карточкой оповещения» на конкретный объект; ■ отслеживать наличие перекрытых подъездов к аварийному объекту. Диспетчер по получении сообщения о перекрытии какой-либо дороги на территории предприятия может внести изменения в табличные данные о состоянии дороги и указать перекрытые дороги визуально; 8) кроме того, программный комплекс также выполняет следующие дополнительные функции: ■ автоматическое формирование журнала производимых диспетчером действий с включением в него времени возникновения аварии, данных об аварии, действиях диспетчера (для проверки выполненных диспетчером действий); ■ редактирование входных данных (карточки оповещения, генплан, телефонную информацию; информацию об опасных веществах, размещении персонала, наличии перекрытых подъездов, свойствах объектов и их типов); ■ позволять корректировать базу данных потенциальных аварий класса «В» и «Б»; ■ позволять выводить на печать карточки оповещения и отчет о последова-

Персонал предприятия и другие службы

Органы власти

тельности действий диспетчера, содержимого входных и выходных таблиц. Испытание программного обеспечения показало, что электронная система позволяет работать с высокой скоростью, на уровне интуитивного мышления, и не требует специальных знаний и навыков работы с персональным компьютером, что позволяет уменьшить влияние человеческого фактора на результаты работы диспетчера. Литература 1. РД 52.04.253-90 «Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Соседние предприятия

Население

опасных объектах и транспорте». 2. Руководство по безопасности «Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ». 3. Руководство по безопасности «Методика оценки последствий аварий на взрывопожароопасных химических производствах и последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей». 4. Manual of Industrial Hazard Assessment Techniques (Методика Всемирного банка оценки опасности промышленных производств). – 1985. 5. ГОСТ Р 12.3.047-2012 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля».

243

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Некоторые особенности экспертизы ПБ

документации на консервацию опасных производственных объектов нефтегазодобывающих производств Борис МАЛЫШЕВ, генеральный директор ООО «СУПР» (г. Москва) Антонина ТРУШИНА, специалист филиала ООО «СУПР» (г. Н.Новгород) Елена АГЛИУЛЛИНА, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Владислав КРАСИЛЬНИКОВ, главный специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь) Наталья КРАСИЛЬНИКОВА, ведущий специалист филиала ООО «СУПР» (г. Пермь)

Порядок консервации объектов нефтегазодобывающих производств регламентируют Федеральные законы 27-ФЗ «О недрах», 187-ФЗ «О континентальном шельфе Российской Федерации», 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

244

дации газовых и нефтяных фонтанов и грифонов (далее – скважины); ■ обустройства месторождений для сбора, подготовки, хранения нефти, газа и газового конденсата. При эксплуатации объектов нефтегазодобывающих производств возникает необходимость консервации этих объектов, то есть временная приостановка их работы, сопровождающаяся рядом организационных и технических мер. Консервация направлена на долгосрочное хранение объектов нефтегазодобычи, предохраняющих его от разрушений под влиянием окружающей среды во время простоя. В соответствии со ст. 8 Федерального закона № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» консервация опасного производственного объекта осуществляется на основании документации, разработанной с учетом законодательства о промышленной безопасности и градостроительной деятельности. Документация на консервацию опасного производственного объекта разрабатывается для определения соответствия требованиям безопасного проведения работ при проведении консервации объектов неф тегазодобычи, а также работ по расконсервации и последующем вводе объектов нефтегазодобычи в эксплуатацию. В документации на консервацию объектов нефтегазодобычи предусматриваются организационные и технические ме-

ры, обеспечивающие экологическую и промышленную безопасность. На объектах нефтегазодобычи консервация проводится на срок от 1 до 10 лет. Консервация скважин осуществляется в соответствии с документацией, которая разрабатывается: ■ в составе проектов поисков, разведки и разработки месторождений, подземных хранилищ нефти и газа, мощностей по использованию теплоэнергетических ресурсов термальных вод; рабочих проектов производства буровых работ и реконструкции скважин; ■ в индивидуальной, групповой (группа скважин на одном месторождении) и зональной (группа скважин на нескольких площадях и месторождениях с идентичными горно-геологическими и экологическими характеристиками) документации на ликвидацию и консервацию скважин; ■ в индивидуальной документации для месторождений со сложным геологическим строением или с высоким содержанием агрессивных и токсичных компонентов. В документации на консервацию скважин для регионов и месторождений с однотипными горно-геологическими и экологическими условиями определяются общие требования по консервации скважин данного месторождения (площади) или нескольких однотипных месторождений. Детальное проведение работ по каждой конкретной скважине приводится в плане изоляционноликвидационных работ. В состав документации на консервацию скважин включаются следующие разделы: ■ общая пояснительная записка, включающая обоснование критериев и варианта консервации скважин, вариант консервации (в зависимости от этапа бурения или эксплуатации скважин); ■ технологические и технические решения по консервации скважин, оборудования ствола скважин и устья; ■ порядок организации работ по консервации скважин;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ порядок организации работ по расконсервации скважин; ■ мероприятия по безопасному пользованию недрами, безопасности жизни и здоровью населения, охраны окружающей среды, зданий и сооружений. Документация на консервацию объектов нефтегазодобычи разрабатывается с учетом указаний заводов-изготовителей оборудования, а также нормативных документов, содержащих указания по консервации конкретных видов оборудования и технологических систем. Документация на консервацию объектов нефтегазодобычи в случае, если указанная документации не входит в состав проектной документации такого объекта, подлежащей экспертизе в соответствии с законодательством о градостроительной деятельности, подлежит экспертизе промышленной безопасности в соответствии ст.13 Федерального закона № 116-ФЗ. Экспертизу промышленной безопасности проводит организация, имеющая лицензию на проведение указанной экспертизы. Заказчиком экспертизы промышленной безопасности объектов нефтегазодобычи может выступать организациянедропользователь или эксплуатирующая организация, или организация, разрабатывающая документацию на консервацию объектов нефтегазодобычи, которая может состоять в некоммерческом партнерстве саморегулируемой организации проектных организаций и иметь Свидетельство к определенному виду или видам работ, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства.

Организации, имеющей лицензию на проведение экспертизы промышленной безопасности, запрещается проводить указанную экспертизу в отношении объектов нефтегазодобычи, принадлежащих на праве собственности или ином законном основании ей или лицам, входящим с ней в одну группу лиц в соответствии с антимонопольным законодательством Российской Федерации. Экспертиза промышленной безопасности документации на консервацию объектов нефтегазодобычи проводится в порядке, установленном Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, на основании принципов независимости, объективности, всесторонности и полноты исследований, проводимых с использованием современных достижений науки и техники. Руководитель организации, проводящей экспертизу промышленной безо пасности документации н консервацию объектов нефтегазодобычи, обязан организовать проведение экспертизы промышленной безопасности в порядке, установленном Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, и обеспечить проведение экспертизы промышленной безо пасности аттестованными экспертами в области нефтегазодобыче. Эксперты (эксперт), назначенные приказом руководителя экспертной организации для проведения экспертизы промышленной безопасности объектов нефтегазодобычи, обязаны: ■ определять соответствие объектов нефтегазодобычи требованиям промыш-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ленной безопасности путем проведения анализа документации на консервацию объектов нефтегазодобычи, предоставленных на экспертизу промышленной безопасности, и подготавливать заключение экспертизы промышленной безопасности и предоставлять его руководителю организации, проводящей экспертизу промышленной безопасности; ■ соблюдать установленные Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности порядок проведения экспертизы промышленной безопасности и требования к оформлению заключения экспертизы промышленной безопасности; ■ обеспечивать объективность и обоснованность выводов, содержащихся в заключении экспертизы промышленной безопасности; ■ обеспечивать сохранность документации на консервацию объектов нефтегазодобычи, предоставленной на экспертизу промышленной безопасности, и конфиденциальность информации, полученной в ходе проведения указанной экспертизы. Эксперту в области промышленной безопасности запрещается участвовать в проведении экспертизы промышленной безопасности в отношении опасного производственного объекта нефтегазодобычи, принадлежащего на праве собственности или ином законном основании организации, в трудовых отношениях с которой он состоит. Экспертиза промышленной безопасности документации на консервацию объектов нефтегазодобычи не должна превышать трех месяцев после предоставления документации на консервацию объектов нефтегазодобычи в полном объеме заказчиком экспертизы. Заключение экспертизы промышленной безопасности по итогам проверки документации на консервацию объектов нефтегазодобычи, утвержденное руководителем экспертной организации, представляется ее заказчиком в федеральный орган исполнительной власти в области промышленной безопасности или его территориальный орган, которые вносят в реестр заключение экспертизы промышленной безопасности в течение пяти рабочих дней со дня его поступления. Заключение экспертизы промышленной безопасности может быть использовано с момента его внесения в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности федеральным органом исполнительной власти в области промышленной безопасности или его территориальным органом. С этой даты можно начинать работы по консервации объекта нефтегазодобыче.

245

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Организация работ по экспертизе ПБ в компании и пути их совершенствования

Борис МАЛЫШЕВ, генеральный директор ООО «СУПР» (г. Москва) Константин КОВЕНЕВ, директор Волгоградского филиала ООО «СУПР» (г. Волгоград) Антонина ТРУШИНА, специалист филиала ООО «СУПР» (г. Н.Новгород) Виктория ЛАПШИНА, начальник отдела по разработке документации по промышленной безопасности ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Москва) Роман АЛЕКСЕЙЧУК, специалист ООО «ИКПС» (г. Волгоград)

Экспертиза промышленной безопасности (ЭПБ) является одним из основных инструментов обеспечения промышленной безопасности на опасных производственных объектах. К процессу проведения ЭПБ предъявляются жесткие требования, которые обязаны соблюдать как экспертные организации, так и эксперты в области промышленной безопасности. На экспертных организациях и экспертах лежит ответственность по обеспечению состояния защищенности жизненно важных интересов граждан и общества от аварий на опасных производственных объектах и последствий указанных аварий, в связи с чем процесс проведения ЭПБ в экспертных организациях должен быть строго регламентирован.

итоге достижения желаемых финансовых результатов. К процессу экспертизы государством предъявляются обязательные требования, которые можно рассматривать как ограничение бизнес-процессов, а именно: ■ наличие разрешительных документов у организации (лицензии); ■ наличие разрешительных докумен-

сли рассматривать экспертизу промышленной безопасности с позиции бизнеса, то она является процессом, который требует организации и управления для обеспечения максимальной ценности результата работы для клиентов, соблюдения требований государства, защиты интересов организации и экспертов и в конечном

тов у экспертов (аттестация по областям экспертизы); ■ квалификационные требования к персоналу (образование, стаж экспертов); ■ независимость экспертов; ■ уголовная и административная ответственность руководителя организации и экспертов за результаты экспертизы; ■ обеспечение сохранности экспертного заключения и материалов экспертизы. Для выявления путей совершенствования процедуры ЭПБ нужно рассмотреть ее как бизнес-процесс с позиции ценности для клиента, используя следующий алгоритм: ■ определение операционных приоритетов; ■ выявление всех факторов, влияющих на операционные приоритеты; ■ ранжирование этих факторов внутри каждого блока, выделение наиболее важных из них; ■ анализ значимости для потребителей и результатов сравнения с конкурентами выбранных факторов; ■ отбор факторов, развитие которых наиболее предпочтительно в ближайшее время. Операционные приоритеты – набор и последовательность ключевых характеристик, которые определяют ценность результата процесса. Выделяют следующие операционные приоритеты: качество, надежность, скорость, гибкость, цена, актуальность. Для определения основных факторов, влияющих на максимизацию ценности процесса экспертизы промышленной безопасности через операционные приоритеты, можно применить диаграмму Исикавы. С учетом операционных приоритетов можно выделить следующие причины и факторы, влияющие на ценность работы:

Рис. 1. Схема бизнес-процесса – экспертиза промышленной безопасности Заключение договора на ЭПБ Согласование проекта ЭЗ

Документация на ЭПБ

Проект ЭЗ на согласование с заказчиком

Назначение экспертной группы

Оформление проекта ЭЗ

Экспертная группа

Проверка соответствия объекта требованиям ПБ

Оформление ЭЗ Оформленные ЭЗ и документация

Отсутствие несоответствий

Повторная проверка соответствия объекта требованиям ПБ Выявленные несоответствия

Оформленная документация

Проект ЭЗ, согласованный с заказчиком

Откорректированная документация

Хранение документации и ЭЗ

Заказчик: оформление документации

Оформленное ЭЗ

Заказчик: подготовка пакета документов для внесения ЭЗ в реестр Ростехнадзора

Пакет документов для внесения ЭЗ в реестр Ростехнадзора

Внесение ЭЗ в реестр Ростехнадзора Письмо о внесении ЭЗ в реестр Ростехнадзора

Обсуждение с заказчиком, устранение несоответствий

246

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Закрытие договора

■ Качество: компетентность экспертов, соблюдение требований НТД, независимость экспертов, наличие регламента выполнения работ, соблюдение регламента выполнения работ, наличие контроля, компетентность контроля, ограничение по времени, ограничение по задаче, отслеживание изменений, наличие оценки качества Заказчиком, мотивация персонала. ■ Надежность: слаженность команды, текучесть кадров, сохранность материалов, аттестация персонала, сертификация организации, контроль качества, удовлетворенность персонала, наличие корректирующих воздействий, управление проектом, наличие регламента выполнения работ, действующая СМК. ■ Скорость: компетентность экспертов, объемы работ, наличие информационных баз, наличие заготовок, выполнение регламента, слаженность команды. ■ Актуальность: отслеживание изменений, учет изменений, работа с госорганами, обмен информацией, своевременная аттестация экспертов, своевременная сертификация организации, наличие информационных баз, повышение квалификации экспертов (выставки, семинары). ■ Гибкость: многофункциональность персонала, гибкая ценовая политика, учет изменений, корректировка временных сроков, взаимодействие с заказчиком, умение выявлять и решать проблемы. ■ Цена: временные сроки, уникальность работы, объемы работы, командировки, взаимодействие с госорганами, привлечение субподрядчиков, постоянные клиенты. Для ранжирования по степени важности операционных приоритетов можно использовать парное сравнение. По горизонтали и вертикали нужно записать выбранные операционные приоритеты. Затем попарно сравнить приоритеты,

Таблица 1. Результаты ранжирования операционных приоритетов качество

надежность

скорость

гибкость

цена

актуальность

сумма баллов

актуальность

0.5

4.5

качество

0.5

надежность

0.5

3.5

скорость

гибкость

цена

Таблица 2. Результаты выбора факторов, влияющих на операционные приоритеты Актуальность:

Скорость:

учет изменений

объемы работ

отслеживание изменений

наличие заготовок

наличие информационных баз

выполнение регламента

повышение квалификации экспертов (выставки, семинары) Качество:

Гибкость:

соблюдение требований НТД

многофункциональность персонала

компетентность экспертов

корректировка временных сроков

ограничение по задаче

взаимодействие с заказчиком

компетентность контроля

умение выявлять и решать проблемы

Надежность:

Цена:

сертификация организации

уникальность работы

аттестация персонала

временные сроки

слаженность команды

постоянные клиенты

сохранность материалов

привлечение субподрядчиков

проставляя в пересечении баллы. Например: 1 и 0 (если один приоритет для компании важнее другого). Если приоритеты равны, нужно проставить ½ и ½. Далее по горизонтали просуммировать баллы для каждого приоритета. Приоритет, набравший большее количество баллов, важнее остальных (таблица 1). Таким же образом проводится ранжирование факторов, влияющих на приоритеты, но при ранжировании необходимо учесть количество повторения фак-

торов в различных операционных приоритетах. Для построения диаграммы Исикавы нужно выбрать по 4 самых значимых фактора (таблица 2). В случае повторения фактора следует оставить его в том операционном приоритете, где он набрал максимальную сумму баллов. Более значимые приоритеты следует разместить ближе к «голове», более значимые факторы следует разместить ближе к «позвоночнику».

Рис. 2. Диаграмма Исикавы для бизнес-процесса «Экспертиза промышленной безопасности» АКТУАЛЬНОСТЬ Повышение квалификации экспертов (выставки, семинары)

Сохранность материалов

Наличие информационных баз Отслеживание изменений

ГИБКОСТЬ

НАДЕЖНОСТЬ

Слаженность команды

Взаимодействие с заказчиком

Корректировка временных сроков

Аттестация персонала Учет изменений

Умение выявлять и решать проблемы

Многофункциональность персонала

Сертификация организации

Соблюдение требований НТД

Уникальность проблемы

Объемы работ Временные сроки

Наличие заготовок

Компетентность экспертов

Ограничение по задаче

Выполнение регламента

Постоянные клиенты

Привлечение субподрядчиков

Компетентность контроля Качество

СКОРОСТЬ ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ЦЕНА

247

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

← Низкая – Значимость для потребителей – Высокая → 6 5 4 3 2

Многофункциональность персонала

1 Соблюдение НТД, Компетентность экспертов, Учет изменений отслеживание 2 изменений, уникальность временные Аттестация Повышение работы сроки персонала, квалификации Сертификация 3 ограничение экспертов организации, объемы по задаче работ, корректировка временных сроков 4 Наличие Привлечение Взаимодействие информационных баз субподрядчиков с заказчиком, 5 решение проблем Компетентность Слаженность команды, контроля выполнение регламента 6 Наличие заготовок

Сохранность материалов

7 8 9

Полученная диаграмма Исикавы приведена на рисунке (рисунок 2). Далее проводится оценка выделенных факторов с учетом значимости для потребителей и результатов сравнения с конкурентами конкретной компании, полученные результаты отображаются в матрице «значимость-результаты» с разграниченными зонами приоритетности (очередности) совершенствования (рисунок 3). В нижнем правом углу (красный цвет) находятся факторы, приоритетные для совершенствования. Далее области расположены в порядке убывания приоритета очередности от нижнего правого угла к верхнему левому углу (зеленый цвет). Можно выделить следующие факторы, развитие которых наиболее предпочтительно в ближайшее время: ■ сохранность материалов, ■ наличие информационных баз, ■ компетентность контроля, ■ слаженность команды, ■ выполнение регламента, ■ взаимодействие с заказчиком, ■ умение выявлять и решать проблемы. Сохранность материалов обеспечивает защиту интересов организации и экспертов. В компании должен быть реестр выполненных экспертиз, обеспечиваться хранение оригиналов выданных заключений и документации экспертизы не менее 10 лет в бумажном и электронном виде. Наличие информационных баз поддерживает актуальность проектов, повышает информированность и скорость принятия решений.

248

← Плохие – Результаты по сравнению с конкурентами – Хорошие →

Рис. 3. Матрица «значимость-результаты» с разграниченными зонами приоритетности (очередности) совершенствования

Показатели – наличие информационных баз, сотрудники имеют доступ к базам и умеют ими пользоваться, инфор-

мационные базы обновляются не реже одного раза в месяц. Компетентность контроля является значимым фактором улучшения качества экспертизы и направлена на снижение количества непреднамеренных ошибок. Среди выбранных факторов, развитие которых наиболее предпочтительно в ближайшее время, присутствуют также слаженность команды и выполнение регламента производства работ. Они направлены на повышение взаимодействия сотрудников, в том числе между подразделениями компании. Основными показателями могут являться сроки проведения работ (отклоняются от договорных не более чем на 10%) и промежуточная документация по выполнению договоров (присутствует в полном объеме). Таким образом, для данной конкретной компании можно выделить следующие цели по совершенствованию организации процесса ЭПБ и показатели их достижения:

Цель

Показатель достижения

Защита интересов организации и экспертов

1) ведется реестр выполненных экспертиз 2) обеспечено хранение оригиналов выданных заключений и документации экспертизы не менее 10 лет в бумажном и электронном виде

Поддержание актуальности проектов, повышение информированности и скорости принятия решений

1) наличие информационных баз 2) сотрудники имеют доступ к базам и умеют ими пользоваться 3) информационные базы обновляются не реже одного раза в месяц

Снижение количества непреднамеренных ошибок

1) количество выявленных несоответствий в проекте заключения на этапе оценки качества – не более 3 2) количество выявленных несоответствий в проекте заключения на этапе согласования с Заказчиком – отсутствуют

Соблюдение регламента выполнения работ, повышение взаимодействия сотрудников внутри компании

1) сроки проведения работ отклоняются от договорных не более чем на 10% 2) промежуточная документация по выполнению договоров присутствует в полном объеме

Удержание клиентов

1) отсутствие снижения количества постоянных клиентов, оценка за параметры сотрудничества при анкетировании не менее 8 баллов по 10-балльной шкале 2) отсутствие отмеченных трудностей, с которыми столкнулся заказчик по вине сотрудников компании.

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. Ковалев С.М., Ковалев В.М. Описание бизнес-процессов – к вершинам мастерства. Журнал «Консультант директора», № 10, май, 2004 г. http://quality.eup. ru/DOCUM4/obp_kvm.html 4. Котельников В.С. О состоянии промышленной безопасности в Российской Федерации. http://tp-pb.ru/articles/566/ 5. Стерлигова А.Н., Фель А.В. Операционный (производственный) менеджмент. Москва, ИНФРА-М, 2009.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Использование методов HAZID и HAZOP при проектировании нефтяных платформ

Константин КОВЕНЕВ, директор Волгоградского филиала ООО «СУПР» (г. Волгоград) Антонина ТРУШИНА, специалист филиала ООО «СУПР» (г. Н.Новгород) Виктория ЛАПШИНА, начальник отдела по разработке документации по промышленной безопасности ООО «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» (г. Москва) Роман АЛЕКСЕЙЧУК, специалист ООО «ИКПС» (г. Волгоград) Ирина ЛАДИК, главный инженер проекта ООО «ИКПС» (г. Волгоград)

В настоящее время при осуществлении процедур, которые требуют проведения анализа риска, обычно применяют методы количественного анализа (определение коллективного и индивидуального риска, построение F/N-диаграммы). Они позволяют получать численные показатели риска, неизбежно возникающего при строительстве новых опасных производств, которые нужно использовать при проработке и сравнении различных вариантов проектных решений. Однако использование наряду с количественными методами методов качественного анализа позволяет получить более глубокую и достоверную картину опасностей для обоснования технических решений.

огласно статистике аварий для нефтедобывающих платформ, характерны следующие чрезвычайные ситуации: ■ пожары и взрыв в результате утечек; ■ фонтанирование скважин; ■ пожары в машинных помещениях; ■ пожары в жилом комплексе; ■ столкновение судна с платформой; ■ падение грузов при грузовых операциях; ■ падение вертолета; ■ разрушение конструкций в результате тектонической деятельности и экстремальных гидрометеоусловий. Методики HAZID (Hazard identification study) и HAZOP (hazard and operability study) предоставляют возможность идентифицировать опасности, провести их оценку и выработать решения, позволяющие нейтрализовать или смягчить последствия чрезвычайных ситуаций. Как правило, методика HAZID используется на начальном этапе проектирования объектов для определения, оценки и учета опасностей, которые могут повлиять на работу платформы. Реали-

зация HAZID должна обеспечить выбор более безопасного и экономически эффективного варианта проекта с минимальными расходами на внесение изменений. Методика HAZOP предусматривает детальный анализ факторов риска и эксплуатационной пригодности объекта с целью выявления последствий при отклонениях в технологическом процессе

и для определения приемлемости соответствующих мер безопасности. Данную методику рационально применять на более поздних этапах проектирования, когда проработаны основные конструктивные и технологические решения. Оба метода используют технику систематизированного мозгового штурма для определения опасностей и возможных мер по их устранению. Участники с опытом в различных областях составляют единую команду для того, чтобы была возможность рассмотреть различные точки зрения относительно возникновения тех или иных угроз на объектах и окружающих территориях, которые подпадают под рассмотрение. Процедура HAZID осуществляется по схеме, приведенной на рисунке 1. При этом возможны два подхода: 1. Сначала идентифицируются все возможные последствия, которые могут произойти, затем идентифицируются опасности, вызывающие эти последствия. 2. Проводится установление перечня или регистра всех потенциальных опасностей. Для каждой опасности оценивается ее взаимосвязь с анализируемой ситуацией. Ниже приведен пример перечня опасностей для нефтедобывающих платформ:

Рис. 1. Блок-схема проведения исследования HAZID [1] Выбор объекта исследований (производственная площадка, участок, технологический узел)

Установление контрольного перечня рассматриваемых опасностей

Рассмотрение опасных факторов (явлений) и их последствий

Анализ возможных угроз и их характеристика

Определение профилактических мероприятий ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Установление приоритета опасностей

249

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Таблица 1. Фрагменты журнала регистрации мероприятий HAZID № опасности

Опасный фактор

Последствия

Меры безопасности

Уровень риска

Выбор материалов, оборудования в соответствии с условиями эксплуатации, обеспечение контроля качества

Средний

Выбор материалов, оборудования в соответствии с условиями эксплуатации, обеспечение контроля качества, проектирование системы безопасного сброса давления

Средний

Обеспечение электрообогрева палубы, устройство систем обогрева трубопроводов и трубопроводной арматуры

Средний

Угрозы 1. Углеводороды

1.1

Нефть под давлением

Разгерметизация оборудования, трубопроводов, воздействие на окружающую среду, взрыв, пожар

Потенциальные смертельные случаи, потеря продукта, потеря рабочих характеристик оборудования и трубопроводов, загрязнение окружающей среды … 2. Опасности, связанные с давлением …

2.2

Вода в трубопроводе под давлением

Разгерметизация оборудования, трубопроводов

Потеря рабочих характеристик оборудования и трубопроводов … 3. Экологические опасности

3.1

Погода

Травмирование персонала и потенциальные смертельные случаи, потеря рабочих характеристик арматуры и трубопроводов

Обледенение палубы, воздействие льда на арматуру

… 4. Опасности, связанные с динамическими ситуациями

4.1

Водный транспорт

Столкновение с судном

Травмирование персонала и потенциальные смертельные случаи, повреждение конструкций платформы

Обеспечение устойчивости к повреждениям конструкций платформы при соударениях с судами на малой скорости, выполнение оградительных конструкций

Средний

…

Таблица 2. Результаты анализа HAZОР №

Управляющее слово

Отклонение

Возможные причины отклонения

Последствия

Защитные мероприятия

Критичность

Рекомендации

Нет

Отсутствие

Отсечение потока запорной арматурой, разгерметизация потока

Снижение уровня в емкости до минимального уровня

Сигнализация по уровню

Низкая

Не требуется

Меньше

Уменьшение температуры

Низкая температура окружающей среды

Отказ оборудования, КИПиА

Климатические условия учтены расчетом, системы КИПиА находятся в укрытии

Низкая

Не требуется

Больше

Увеличение уровня

Отказ насоса

Нарушение технологического режима

Предусмотрен резервный насос, датчик уровня

Низкая

Не требуется

1. Углеводороды: ■ нефть под давлением; ■ углеводороды в пласте; ■ парафины. 2. Опасности, связанные с давлением: ■ нефтяной и углеводородный газ под давлением; ■ вода в трубопроводе под давлением. 3. Экологические опасности:

250

■ погода; ■ состояние моря; ■ тектонические. 4. Опасности, связанные с движущимися объектами: ■ водный транспорт; ■ воздушный транспорт; ■ движущиеся и вращающиеся части оборудования; и т.д. Последующий анализ позволяет оце-

нить уровень риска возможных угроз и разработать перечень мер, позволяющих снизить этот уровень. Уровень риска, как правило, устанавливается с помощью качественной матрицы рисков, например: «неприемлемый (катастрофический) – высокий (критичный) – средний – незначительный (минимальный)». Данные процедуры осуществляются для всех опасностей, занесенных в спи-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

сок, и других опасностей, выделенных командой экспертов. Как только угроза определена и определены меры ее устранения, рассмотрение завершается. Результаты исследования оформляются в виде таблицы, фрагменты заполнения которой приведены в таблице 1. Более детальная проработка технических решений осуществляется методом HAZOP. Последовательность проведения исследования HAZOP приведена на рисунке 2. Процедура HAZОР основана на систематизированном применении комбинации технологических параметров («давление», «температура» и пр.) и управляющих слов «нет», «больше», «меньше», «так же, как», «другой», «иначе, чем», «обратный» и т.п. Примерное содержание управляющих слов следующее: НЕТ – целевое назначение (функции) элемента технологической системы не выполняется; БОЛЬШЕ (МЕНЬШЕ) – количественное увеличение (уменьшение) значения параметра; ТАК ЖЕ, КАК – появление дополнительных компонентов; ДРУГОЕ – Действие, отличающееся от проектного назначения, результат не соответствует первоначальной цели; ИНАЧЕ, ЧЕМ – полное замещение процесса, непредвиденное событие; ОБРАТНЫЙ – изменение параметра на противоположное. Для каждого узла выявляются возможные причины отклонений; причины должны быть физически привязаны только к рассматриваемому узлу. Причины в их взаимосвязи с технологическими процессами до и после допустимо брать в рассмотрение при наличии взаимосвязанных систем, например, отсутствие потока со стороны системы, расположенной до данного узла. Затем оцениваются и детально рассматриваются последствия, которые возникают для каждой причины, и соответствующие меры безопасности. Результаты анализа представляются на специальных технологических листах (см. таблицу 2). На основании результатов анализа HAZOP формируется перечень рекомендаций, позволяющих снизить риски и смягчить возможный ущерб при развитии неблагоприятной ситуации. На практике данные методы анализа могут быть использованы не только при проектировании объектов нефтедобычи, но и при их эксплуатации и экспертизе промышленной безопасности.

Рис. 2. Блок-схема проведения исследования HAZOP[3] Начало

Объяснение полного проекта

Выбор части

Анализ и согласование цели проекта

Идентификация элементов Идентификация возможностей разделения элементов на характеристики Выбор элемента характеристики (при необходимости)

Выбор управляющего слова

Применение управляющего слова к выбранным элементам (и к каждой из его характеристик) для получения конкретной интерпретации

Действительно ли отклонение вероятно

Да

Исследование причин, последствий, защиты или индикации и документирование

Нет

Имеются все интерпретации управляющего слова и применяемые комбинации элемента/характеристики? Да

Нет

Все управляющие слова применялись к выбранному элементу? Да

Нет

Все элементы были исследованы? Да

Нет

Все части были исследованы? Да

Конец Литература 1. Применение методов анализа опасностей HAZID и HAZOP при проектировании газотранспортного терминала/ М.В. Лисанов, В.В. Симакин, А.И. Макушенко и др. //Безопасность труда в промышленности». – 2008. – № 8. – С. 63–69.

2. ГОСТ Р ИСО 17776-2012 «Нефтяная и газовая промышленность. Морские добычные установки. Способы и методы идентификации опасностей и оценки риска. Основные положения». 3. ГОСТ Р 51901.11-2005 «Менеджмент риска. Исследование опасности и работоспособности. Прикладное руководство».

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

251

x f (u ) fuu(uut +)++=t fff−fxf−−−+=±== (xu000)) + f − (u ) + u t +u tf x++ =f x0−− = 0 df (u ) ut tt + fxfxx−± ±=(u 0 u− t + f x = 0 ≥0 u t + f±xf = 0 ut + f x = 0 + − du ±± f ( u ) = f ( u ) + f ( u ) f + − ± − −) ± + f f df u df u ( ) ( f u t + f x =f 0± f (u ) =f1f 0,(u ) + f (u≤)0 ± 1( f (u ) ± αu ) f ± ±(u ) = f ≥ f± du u ) 11=2 ( f (u )du ± αu ) ±f ( + − ut + f 1 ± ± 1 ± ( f ( u ) = df u df u ( ) ( ) Экспертное сообщество ■ н аучные подходы 1( (f2ff((u(uu)))±±±αα α f ff ±(u((uu) ))=+= u−uuu)))) f ±±(u )f = 1 ( f (u )≥±0α u) 2 , ≤ 0 ( = f ( u ) ± α df u df ( ) (u ) ( f 1(u ) = 2du f (u ) ± αu ) du 2122 ≥ 0+, ± ± f (uα) =u=t max f (u ) = ( f (u )2± αu ) +( ff(u )= f ±′0(α u )u ) ≤ 0 u + f du t x 21 α =2 maxxu u f ′du (u ) f ± (u ) = ( f (u ) ± αu ) ′ max uu))) ==max u fff′(′( α max ( αα u = α2 = maxuut f+′′(fux+) = 0 − u u ′ α =umax f (u ) ) α = max f (u ) t +± fux + = 0 f± α = umax α = max u f ′(u )u ft i)++1±/ u2f x f ′=(u0) ) f )) ± i +1±/ 2 α = max))u± f u′(u+) f − = 0 1 ffif)f)+±ii+1+±±1)/12/)/ f22 − x f i +±1 / 2 t f ± (u ) = ( )± u)ti ±+f1+i/+21f/ 2x = 0 f i +1 / 2 2 f i +)1 / 2 ) )ff))i +11f/ 2i +1 / 2 f± i +1 / 2 ± ) f ± (u )f if= )f+ii1++/112//f22(±f (u ) ± αu ) ) f i +1 / 2 ffii++11//22 2 )+ f i +)1 / 2 )+1+/ 2 = 11 − f i −+1+ + 7 f i + ++f 7i +1f/i2++1+ − f i ++2+ − ϕ N ∆fαi −+3+=/ 2max f , ∆f 1 ± i 1112 −+ f i −1 + 7±+ f i + 71+ f i +1 −+ f i + 2 − ϕ N ∆+ f i −3 / 2 , ∆+ if f i +1f/ 2 (u ) = ( f (u)))) ++±f iα+1u/ 2)1= )+ + + + + + + + + + + + 1 f = − f + 7 f + 7 f − f − ∆ f , ∆ f+i −+1 ϕ ) (αu+7,)= uN) f fi −+3 / 2, ∆ + 1 12 i ++1 ( ff(fu if+)2′(± u )α 7fffiffiii++++1+ 7∆= −−∆ffiff−iii−+1−−++111/+2+ f iffmax f)i ++1 / 2 = 1 − f i −++1 + 7 f i ++ + 7 f i +++1 − 2f i +++2 −f if)fϕ+iii+1+++N1/112///222∆== ,7∆ +3 / 2 ,− =ff12 ff+iii12++++++131−/− −2u if+ii2++++22 −− −ϕϕ ∆if−ii3−+−/332// 22 ,,)∆ ∆f±iff−ii1−+−+/11 ϕNNN ∆∆ i −12 2 7 )+ −+1 +, 7 i+ i ++/ + 1 f i1+1 / 2 = 12 ∆ , ∆ f ∆ f , ∆ 12 ) + − f i −+1 + 7 f i + + 7 f+i +1 − f i + 2 − ϕ ++ + −3 /1 N 2 i −1 / 2 i +1 / 2 i +3 / 2 =fi 12 −, ∆ f i −f 3−/ 2 ,f∆,i +∆ f1i/−f21 f i +)1 / 2 = − f12 i −1 + 7 f i + 7∂fui +1 − f∂i + i −1 / 21 f 2(u−) ϕ N ∆ffi −′i +f31i/)+−/212−,/ 2∆ −ffii−f+1i1−−/1++−2+,7∆7ffiif+i3−+/+−2+7 7)f i f+1i +−1−− −f i f+i2+−2−−+ϕϕN N∆∆ i + 5−/ 2 12 12 1 + )) −f(uf+i)+1 / 2,=∆ = − f + 7 f + 7 f − f + ∆ f , ∆if ϕ 1 ) 12 − + + + i 1 i i 1 i 2 N i 5 / 2 − − − − − ± f i ++1 / 2)= −1f i −+1 + 7 f i + +∂∂u7t f=i ++1−−∂αf∂f(ix=++u2)max − ϕuN )f∆ f , ∆ f , ∆ f −1 / 2 f− − i+ +1 / 2 f− − α / 2= 11 i12 i + 37 ′ u+)ϕ N ∆f−i +−5 / 2 , ∆f f−i +−−3 =/f2ffmax −i++−−11/ − ff)−i +−−1i −/ 23 = − 12 −∂f (u ) − = − − − − 1 −− ufff−if+−−2 (+ i −−1++77 i −−++ i 2 ) − − = − f 7 f + 7 − + ∆ f , ∆ ϕ f f f 7 − ∆ f , ∆ f ϕ ∂ u i ∂f (u ) ) ∂uf i +−1 / 2 ∂=f (u1) −= −f i −−1 + 7 f i − + 7 f i +−1 − f i +−2 + i)fϕ+i1+N/12/ 2∆=f i +12 ∂u ∆fif−iii+1−−−311/ 2+, 7∆fifiii+−1 /+2 ,7∆iff+iii1++−1−11 /−2 if+ii2++22 + ϕNNN ∆if+ii5++/552// 22 , ∆iff++i1i3++−//332 −5 / 2 ,− +1 / 2∆f12 1 f=i1+1−/ 2 = ∂12 − f ∂i −−f1 (+u7)∂fti − + 7 f−i∂+1x −) f i + 2 + ϕ =− − − − − − −i − +−5 / 2 , ∆f i − +−3 / 2 , ∆f i−+−1 / 2 , ∆f −i −1 / 2 N i12 u 12 f = − f = − f + 7 f + 7 f − f + ∆ f , ∆ f ϕ ) ) ∂f∂(xu ) i +)1 / 2 ∂∂ut (tx) i +1 1 i + 2 f ± N i +i +5)1//22 i +3 /12 , ∆ffi −i 1+1+/ 2 7, ∆ffi i −1+/ 27 )ff)i +1 − f i + 2 + ϕ N ∆f i +5 / 2 , ∆f i +3 −1t = −∂ui i ∂ i∂ Константин КОВЕНЕВ, x12 + =− 12 i±+1 / 2 i +1− /2f = − f −∂t 12 1 ∂∂ − − − − − − − − ) =f i +31/ 2−, ∆f fi −i1+1+/ 2 7, ∆f fi i −)+ 7 f − f − ϕ ∆f + , ∆f i f i +(г. = − tf +∂7u ∂f(xt )+ 7 f +)11x− )fii++12/ 2 + ϕ)Ni −1∆)/ 2ffi +if+51//22, ∆ ∂t ∂x 1 / 2 Волгоград) директор Волгоградского филиала «СУПР» + 1112 − f i −1 + 7 f i f1 /++2f i7+1if/=+i21+11− i−f+i2+f2 +−+ϕN7N f∆++if−i+3−/372/ 2f, ∆ ) 1 i −1 1 )∂i )ti = − i∆ f i +1 / )2 − f i −1)f/))2 i +1=/ 2 1= ∂u i (t ) ООО 1 ) ∂u (t)) )∂u112 i (t) −1 i +1f/ 2+ − f iϕ − f + 7 f + 7 ∆ ff+ii−++3 / 2, ,∆ ∆ ff+ii+−+++11 12 + + + = − f − f 1 i +1 / 2 == i −1++ i ++− i +1−−−12 i + 2 −− N∆ f)i +1 / 2 −i )f i −=1 / 2−f∂)u i (t=)f 1 −−1 ff ∂)t + ∆ix7−1 /f2 −f if+1 / 2 −f ϕ ) ) Владислав КРАСИЛЬНИКОВ, = − ϕ f − f 7 f 7 f f − ∆ , ∆ −− −,7∆ i +17 / 2f + ϕ f f 7 f f f f ∆ f , ∆ f f , ∆ f + + − + + − i 1 / 2 i 1 i i 1 i 2 N i 3 / 2 i + − + + − − i 1 / 2 i 1 i i 1 i 2 N i 3 / 2 i 1−/1 +3f/ 2 − ,fi∆ +1f/ 2+ 7 ,fi + + f/ + + 2 f +1 −12 1∂ / 2t i +1 / 2 ∆xi i−−11 / 2 i 2i +1− + ∆ )N1+ϕ/ 2∆ ∂u∂t(t ) ) +31+f/ − −3+/ 2 , ∆f i + −1 i 1+ N =i12 2 f −i − 2f∆ i −1−/ 2i + 2+ − ϕ N ∆f i + ∆1x f (г. fii∆ +i −17/ 2fii++11 − fii++22 −)fϕ ,7/∆2fff,iiii+∆ +i ++ +11+/if2+ 3,−/∆ 12− +−7ffi −f1i +++1 /772 fff−i± f(u +1x/ 2 == N ϕ f= i −12 i,f−∆ if,++∆ 1 / f2+ 3//2f2− + + ∆+−13 1i/f+2i5+−,−,/5∆ ,+i1∆ ∂t +f1i /−21 / = ведущий специалист филиалаi ООО = −«СУПР» 12 f − + 7 7 f f − ∆ f , ∆ f ϕ − − − + + − N / 2 i 3 / 2 i 1 / 2 i 1 / 2 ϕ f = f + 7 f + 7 f − f − ∆ f , ∆ f ) ϕ − f − f − ∆ f , ∆ f ∆ f , ∆ f + i +1 / 2 −f iПермь) 2 + − + + − i 1 / 2 i 1 i 1 i 2 N i 3 / 2 12 + − + + − −i1 i 1 / 2 i 1 i i 1 i 2 N i 3 / 2 i ∂t1 i−−1 ∆x i− i +1 i+2 N i −ϕ 3 / 2 ∆f−i −−1 / 2 , ∆fi−+−1 / 2 , ∆fi−+−3 /) 2 , ∆f− − + ) − − ∂ t ∆ x N f f12 i +12 5 / 2, ∆ i +1 / 2,−∆ 12 ff+ii+3+f−3/3+2//22, ∆ , ∆,f∆ f iff−ii1−−−1/12//221 − f −(9) − − Александр САЛОВ, ϕ N ∆)−f i +−5f i/±−21, + ∆f , ∆f± 1 / 2),−∆ff i −−1 / 2 − ϕ ++ /2,∆ +i5+−f/52+ iff+i1f+−/1+ 2/ 2 , ∆ ϕN+N ∆∆ +ϕfϕ ∆,if∆ f i +1 / 2++= ,f i∆ + i3+/12/ ,2+∆ +i1+f/ 3i2+/,12+∆ −1 / 2 + i− i− −/ 12/,2+∆ i−+1 , + i+2 N ∆ / 2+i= i −1 + 7 f i + 7 f i +1 ϕ− 12 , ∆1)7fii++−f3−3i//22+, +∆f7fifi++−(u − N ∆+f i +f−5 / 2(u 1 / 2 ∆f i −1 / 2 + )+)ϕi −N3−/ 2∆ϕf i −+15i∆ f ± (u ) 12 + , ∆ f , ∆ f , ∆ f + ϕ N f∆±fООО , ∆ f , ∆ f , ∆ f начальник лаборатории неразрушающего контроля «ИНРИСК-ХОЛДИНГ» + f = − f + 7 f + 7 f − f f , ∆ f , ∆ f , ∆ f + − (u ) ± + + + − N i 5 / 2 i 3 / 2 i 1 / 2 i 1 / 2 1 i + 5 / 2 i +1 /i + / 2 f (ui + −1 /f2 + +i + i f (ui + i7 71 /f2+ − if+3+/ 2 − ϕϕN ∆ )1 ) fi +)fi)2−−+1 / 2 ==N 11 −i−−3f/fi2−−+2 + f 2 3 (u ) )1=/−2 i −f1 (i −u1 /)−2 + ∆∆fff iif−−+53+// 22,,,∆ ∆∆fffi f ± (u ) = ϕNNN ∆ 1112 −− f fii−−i1−1 2+++777ffiiif−−i1−++ 77 7ffii+−+if11i −−−ffiiif+−++i212+1 +−−ϕ + f − (г. Н.Новгород) + ϕ N) ∆f i +−5 / 2 1, ∆f i +−312 ∆)f = 1 + + i +i5−/52/ 2 , ∆ +i )f)) ffii+i+−111//=/222 = /f2(,u i +1 /f2 , ∆ i)−1+ / 2 f (u ) 1 12 ( u + + − f + 7 f + 7 f − f − ∆ f , ∆ ϕ + − 12 i −1 / 2 == +112 N f fi −+5 / 2, ,∆∆ −+2 ++ + −−− −77 f ,fiff−i∆ 7,77∆ f ,iff−fii∆−1−i 1−+1f++ f∆iff,ifi∆i−++f+− f−2iff1+ii+1++11 −− ffiff−+ii−3−++ ϕϕ =)=f1f−+(−u(u)f )i1−+2 +f −7 (fui −)1 + 7 f i − f i +1 −f fif)ϕ f , ∆ , Роман АЛЕКСЕЙЧУК, f (u ) = f + (u ) + f −f((u)u)) = ff)+i −(f1u/(2u) )+ i1−/1N ii2−−+ 2f3 /− 2/ 2∆= NN ∆∆ if−i 5− 5/ 2/ 2 , ∆ −+ ) +f5 / 2 − 12 + + 7 − − ∆ ϕ i 2 1 / 2 1 / − ∆ ϕ − − − − i −−1 / 2N∆12 N 1i + 32 /,2∆−f,i −i∆−23i+f+/ 12/,2∆− ,if−i∆1−1i+f−/f12/,2∆ i − 3 /i + 21 f i −11 / 2) ==12 −udf f + + 7 f +df 7 f− − f − ϕ f i12 −f ( − i,f i∆ / 2f −+− f +,1f∆ = 7f ifi−+−i 55−//+22 ,7∆ffiii+−+−1 )152N/−ϕ2 +,N=∆ϕ−12 ffi +12 = ) i+− 2 (−fu )f(i −−u1fi)−i+1 − 7 f − i+(u7) f i−+1 −+ffiϕi−+++ f/,+2f∆ ∆ 3f/,i2+ i +17 i −if1+i/1+f2/1+ i f− 3ii+−/112/ 2− ϕ +− −− f∆5fi −−/f−2−i−,+1∆ f∆−−Ni5−+f/31i∆ i −1N +∆ специалист ООО «ИКПС» (г.f (Волгоград) u ) = f + (u ) + f − (uf )i −)1 / 2 = f (u1− 3fi − /−f21−−i−,++ i1−/22 + 7 f i+−1 + 7 /2∆ / 2, i∆ 1 /7 2 ∆i2f/ −2−− − ∆ ff= ≥ 0−, fii +−1 −− ϕ≤i +N10∆ − − N+ ∆ i +−−3 / 2,+,,∆ if+−1 / 2,+ i −−1 / + 2,+,,∆ i −−3 − /12 2 f 12 f − 7 f 7 f + ∆f i +5 / 2 , ∆f i ϕ 12 12 + ∆ ∆ f , ∆ f ∆ f ϕ + f f ∆ f f ϕ + df u df u ( ) ( ) + − + + i 1 / 2 i 1 i i 1 i 2 N ) + ∆ f , ∆ f , ∆ f , ∆ f ϕ 3+ 3/f2/12 , ∆if,+i∆ 1+/1f2/ 2 , ∆if,−i∆ 1−/1f2/ 2 , ∆if−i+ 3− 3/ 2/ 2 + −i +−3f / 2 + 7idu du Ирина ЛАДИК, f fii+−1−3 / −2≤ϕ0N +∆ϕfNiNN−5 /∆2 if,+ii∆ /i 2− 3 / 2 i − − df u−f)i + 3−i/−22 , ∆df f i++−f11−−i//−2(21u,+)∆ ϕ− N12 ≥7f0ii−f−−,11i−//22−, ∆ df + (u ) df − (udf) ++ ϕ(fui −)1 /∆2+f= N (∆ i −3 / 2 ϕ3 /N2 ,∆∆ffii−++−31// 22 , ∆f i f i∆+1f∆ =/−+2312 −/f2f+i1−1/i2−+1, /∆72 ffii−−1+/+i2+ϕ,17/∆N2ffi +i∆−−13f−/i +−25f/ i2+,2∆(10) − f / 2 + f , ∆ ϕ df u ( ) + − , ∆ f , ∆ f , ∆ f ≥ 0 , ≤ 0 + i i − 5 ,..., i + 5 ≥ 0, ≤ 0N 0i +, 3 / 2(u ) i +1 / ≤ N ∆f i + 312 /2 i +1 / 2 i −1 / 2 i −3 / 2 2 dfdu главный инженер проекта ООО «ИКПС» (г. + − Волгоград) 0 i −(1u/−2) ≤ 0i −3 /−2 du 5 / 2 ,..., i + 5 / 2 du df du df du (u ) (u ) + ϕ ≥ df − ∆ ffi −5 /i 2−,..., ) ≥ 0,− , ∆du +f f i −1+/ 2 f, ∆ i−+ 5 / 2+ определяются du − − − следую≥ 0, ≤ 0 N ∆∆fdu + + if+ 3 / du 2 , ∆f i +1 / 2 1 i − 30/ 2 ∆ ∆ f u = i − 5 / 2 ,..., i + 5 / 2 i − 5 / 2 ,..., i + 5 / 2 ϕ + ∆ f , ∆ f , ∆ f , ∆ du t x − f i −1 + 7 f i + 7 f i +1 −щим f i∆ − ∆ ,i +∆3f/f2i −1 /,2 ,i∆+∆1f/f2i +1 / 2f,i=−∆1 /ff2i ++3 / 2− +f , ∆f+ f if−образом /2 N5 ϕ i +1 +)2∆ 1 /i2+ 5= N = +55/f/f2i2− du du ∆fii−−55/f/2i2+,..., i −/52= / ,..., 2 i= i −32/f2− + i −7 3 f ) +i 7 − 3 f/ 2 1 i − 2 ∆f i −1 / 2, ∆ ,..., i + 5 / 212 u + f + = 0 f − − if−i1+−12 −− ϕ f f i −N2 , ∆i −f3i/−21 / 2 = ∆if+∆ ∆f i −5 / 2высокого i/+21 = t x / 2i += i1−/f52i/−25,..., 5 / 2f i − 2i −1− f i − 3 ,i f ∆f i − 3= ,..., i +u 5 / 2 + f + порядка В статье описывается конечно-разностная схема − f + 7 f + 7 f + ∆ f = f − f , ∆ f − f , ∆ f = 12 u t + f x+ = 0 i 1 / 2 i 2 i 1 if i − − − t x =−0 −− − − ∆∆ ∆ = − ∆ f = f − f ∆ f = f i −f5i +/ 12/= i f− i2+− if−i3,, , ∆ i+−33/ /22 = i+−21 − i+−12,,, ∆ i+−51// 22 = f = f − f ∆ f = f − f ∆ f = f f f f f f f f f u + f = 0 + 2 1 i i i i u/ 2ft,i −∆ +3f,if+x3∆/ 2f=i,−∆30/f2i +1=/ 2 f, ∆ f i u−5i + −f−−ii3−−ff33ii −,,1 ,∆ ϕ/ =2Nf f∆i −=f2i +0−5нефти i − 5∆ i −1 − if−fi 2− 2 ,, ∆ t ∆f i −x5∆ 2/ f2 i −= if−i= 2− 2 f i − ∆iff−−iii3−−+3/332///222 ==12 ∆iff−ii1i−−+/1152// /222 == ifif / 25+ i −1f i − −∆ 2if,−∆ −1 / 2f i) + / 2f,..., + точности для решения уравнений растекания −iff−i1i−+12 − i/ +2f1 / 11 2/−2= i +21 i −f2i +− i− ∆ ,i5−N/5f∆ f1iffii− f2∆ u t + f гидродинамики + ∆ f ∆ , ∆ f i − 5t / 2 = x f i − 2 − f i − 3 , −∆f i − 3 / 2 = f i −1 − f i∆ − 2fϕ i= − 1i +/f52 / 2=, − i,−∆ 1f ,f i +1 / 2 = + = f , f − f , f x =0 − − ∆ + − 3 / i 1 / 2 u f + = 0 ∆ f = f − f , ∆ f = f − f , ∆ i + 1 / 2 i + 1 i i + 3 / 2 i + 2 i + 1 i +f5fi/−2−1= ∆ f = f − f , ∆ f = f − f , ∆ f = f − f , 7=ffiiff+i i2+−+23i−−/f−12i +f,1if∆+i1+f−1,ii −,+ϕ12∆/N∆2f i,f+i∆ ∆i +f3 − i,−f3∆ i2+ 22 f,= i − 5 / 2расширение iif−−1i1∆ 22f/152//= i f i +ii1− −i1−f2− на поверхности воды. Данная прямое ∆f +1it/−22+=f xf−ii+−=13 −0 WENO-схемы, fti ,i −3∆/ ±2fxi + 3 / 2 i −=1 f i + 2i −−2 f i +1∆f,∆ ii/1+ 22== /−23= 251/ /= 3+13/ ϕ 5+ 5/ 2i/i−− if+i 3+f3 N/ 2 ∆ f+/∆ f=i++−f112f−iif+− −3 iff−,ii+ , f7i +∆ ∆f2fiffi+ii−+ 2 = −∆fi u u t схема + f x− =есть 0 i +1fi/+25 /12 + 3 / 2 = f i + 2 − f i +1 , ∆f i + 5 / 2 = f i + 3 = f − f , ∆ f = f − f , f u f + = 0 − i + 1 / 2 i + 1 i i + 3 / 2 i + 2 i + 1 i + 5 / 2 i + 3 i + 2 1 1 1 ∆ f = f − f , ∆ f = f − f , ∆ f = f − f ,   f,ii d+1f+)i +−=2i −−f1i1,ω ∆ f i + 3 / 22b=++fci +−)2+− +1fiω ∆f i1+5(/b2 −=2fci ++3 ∆t f i +1i/−2x5 /=2 ufti)++1 i −−задач. , 1i0∆ которая успешно применяется 2f f i = − 3fWENO-схема 3 / 2f i + 2 −i −1f i +1 , i −∆ 2f i + 5∆ +1(1/a /22f, ib +1 , − i + 3 / 2 i −= +=3 − x ϕ/ϕ2fNii−= u +для f x− гидродинамических =0 ∆afN,ib,+−13c∆ f2=i,+31∆/ 2fω ,0+∆(af i −−,−1∆ f± f if−1 f/ 2±−= f , ∆ −f f iболее 7f f i , −∆f+ −(ϕ , /cf2,i−,−d∆ −/ 2f2,i −b∆1 /+f2i −c, 3∆ )/11+ ω2+2111−2 (+b − 2c 2f 6 i)+1ϕNN 5 )/f1 i − 30 /(2a i+1/ 2(11) − 2 +=7 ff i −1 + основана на принципе схемы tENO ∆f i ±+1 / 2 =достижения − f = f 1 1 1  i +1 i i + 3 / 2 i + 2 i + 1 i + 5 / 2 i + 3 i + 2  f ± с преимуществом ∆ f 1  ϕfNi(−(1a(1a/a,2,b b=, cc, ,,ddd))− =f i1−ω −ϕ N1(∆ (2bfi−−2522/c2cc+,++∆ddfd ω3 +0(7(a(aaf−− ω 12 1 1 −,...,1if+i5ω ic−fc 22− i −2 12 1/ω +6 f ϕ (a, bвычислений. 22b+bbb+7++ cc)5i)))/+2++ , c±, df )± =(u )1ω c)u+) 1 ωϕϕ −c,2dc))=+= d3)2ω = (a( f−(u2b) ±+ α N (1 0 0 (a − 2 2−− ,,(bb(,bb,c, 12 ± высокого порядка точности приfменьшем количестве 6 a = − + + −2212b((bb−− − 2c + d ω ω 2ϕN−   N 0 2 1 1 − − 2 c + d ) ϕNN (a+,ϕbf,Nc1,∆df±)i +−=3 /32 ,ω∆0120f i(+−a1 /−2 ,2∆bf1+i −−1c/ )2 +, ∆6fi1−−ω  3 6 3 6   выражения справедливы 6как для   2 2Эти  3 2 3 / 2 −2b + c ) + − b+,f cd−,)d ), =∆f −ω 0 (, a∆− =1 fω 0((ua)3−=2b (+fc()u+) ± α bNϕ −∆(2af ic,−∆ u )2 −6  (ϕ+ ω 2 − (b − 2c + d ω WENO-схема пятого порядка может достичьϕ точности, 1 N ( a, b±, c, d ) сравнимой ± f , ∆ + f i − 3=/ 2 f 5 / 2i ,..., i/ +25 / 2 3i +1потоков ∆ f − f , ∆ f i −3 / 2 1 ( ) f ( u ) = f ( u ) ± u α 1 1 1 N 3 / 2 i 1 / 2 + −   6 2 положительных f , так и для ± 3 6 2 f (u ) = ( f (u ) ± α u()u ) =ϕ ((a±f, (bu, )c,±d1α)u=) ω (a −22b + c) +  ω −  (b − 2c + dα) 0 i − 5 / 2 α 2i − 2 i −3 ω 0 = – α 0 со схемами второго порядка при 2точек сетки. α2 12 много fменьшем ; ω2 = N f числе ) f ′(u )6  2 потоков αumax f . 2 (u ) = 2 ( f (3u )α0± = 2 f ± (u ) = ( f (u ) ± αu ) ∆ f = f − f , ∆ f = =α10/ 2α α α  ω∆0f =α 0 α=+ α + 1 αf 2 i , ∆f i + 3 / 2 = u 0 1 +−α f2 ;, ω ∆f i α α α+2α f22iα−11i ++− α 2 ωω − 5 0/ 2 ,..., i + 5 / 2 ==fi −5 /α2полностью ==f2i −3i +/ α 2 i − 2 + α; i − 3ω 2 ∆ 2 =α i −2 i −1 / 2 α +0 f00α +апα 0 =∆ 0 1 2 0 1 2 Чтобы описать WENO ′ ω ω ; 2 ω ; = α max f ( u ) = α α ω = = 0 ′ 2 αi +1f05++/+2αα α +α ω0 00 = α ω∆2 22f =αα u ) ;; ω ωu22 =αα2 0 +(6) αi −05 / +2+,..., α α2000=определить +++α α = max u f ′(u ) α = maxω00αf=α′=(αu0max =α −222f ;;i , ω fαi 1+1122++−ααf22i2+1 , ∆f i + 5 / 2 = f i u f+ (α α 1 + αпроксимацию, 1 1i ++ 1 необходимо i + 3 /α +α Построение схемы для одномерного α∆ α 0) + 1; ω 2 )= ω22 0 ∆−=fαiα+f0100/ +2 +,α ω 0 = uα =αmax 1f 2= f − 0 + α1 + α 2 1 α α α α α + + + 2 = 22 ± − f ′ ∆ f = f , ∆ f = f f , f ( u ) 0 1 0 1 if− 2 i −3 α i −3 / 2 i −1 i − 2 + α1 i+ −1α /2 i α i −u5 / 2 α = max u f ′(u ) =2 f i −=ω2 ,0 (∆af−i3−132/b2 += c ϕ i −α1:(a0 6,+b,αc1, d+)αα 0 1 функцию 2 нелинейную скалярного уравнения: ∆f=α ω0 α = 0 + α 1) +0 α 2 ; ω)i2+±1α =/ 20 + α 1 +2 α 2 i − 5 / 2 = f1i − 2 −; f iα − 3 , =∆fNi − 3 / 2 6= f i −;1 − α 0f 1− f )± 2= ;f α 2 ; α23 = 2 f ∆ = f − f , ∆ f = f − , ∆ f ± f+ α = = α α α α α α + + + 1 6 i + 1 / 2 i + 1 / 2 i + 1 i i + 3 / 2 i + 2 i + 1 i + 5 / 2 i + 3 i + 2 ) ) 0 1 Процедура 0 WENO 2 0 12 fα , =∆f (ε 6+6=ISf1 ); 21−α f =2, ∆ 1(εf3+33 IS 2=) f2 11+, IS 0 )− ± f i +1 / 2 ∆==f(ia+1,(/bε3(2ε,1+= fIS )f i±+11 / 21 аппроксимации 6 1 да- 2 αα ; ∂f (u ) ∂u i)+12= i i + 3 / 2 i + 2 i + 1 i + 5 / 2 ) ( ) ( ε ε IS + IS 6 3 0 1 2 f c d ( a − 2 b + c ) + − ( b − 2 c ϕ ω ω f   ) 2 2 α α α ; = ; = α α = ; = ; = 1, а их 6чис-2 ; α 2α0=0 N= (ε +3 IS 2 )2 20 ; α1 10 = (ε + IS )2 21 ; α2 2 2= (ε + IS )2 22 )+i i +1 / 2α = f )i +1 /=2 ; α =− ет два потока 2 сумма 2 IS 0 1IS0)00)2) 2 3 1 (ε(ε++IS 3 222) ) 2 1 2 6 2 α00 1= (εi)+1+/ 2 IS ; fαi +111 /6=2 дает ; α 2 3= f)i +±1 / 2 (1) + IS ) ( ∂t ∂x ε + IS 2 α10 (=(εε(ε((+ε2ε++IS (ε + 6IS +IS IS1 11) ))2 ;α α 2 =(ε((εε++ + IS IS 2 )2 0 1 = 1 )2 2 = 2 0 ) ; α 1 =(12) α 0 )= поток ()εf i +2+1 /;2ISα 1 6(ε 2+; ISα 1IS ленный ) 2 f)i +1 / 2 0, )c, d ) = 1b 2 ()b − 0 1 3 2 2 2 ( a , b ( a − 2 + c ) + − 2 c + d ) ϕ ω ω f ( ) ( ) ( ε ε ε + IS + IS + IS   ( ) ( ) ( ) ε ε ε + IS + IS + IS 1 1 1   ω ω ; = =) N 0 2 i + 1 / 2 0 1 IS = 13 ( a − b ) + 3 ( a − 3 b ) ; IS = 13 ( b − c ) 0 1 2 ) 0 α α α = ; = ; = f i +1 / 2 1 0 1 2 3 ,+b2 ,(2ac, −d 2)b+ )=2 +ω30(+a(a−−322bb) 2+α; c0)IS +1 =113 −2 − 2c)(b22+−+2323(αcb(b0++ ϕ0N,0∆(=af 13 ω ∂u i (t )Консервативная 1∂u)= − ∂f ()u )аппроксимация +6 f i +1 / для IS +α 2(b 2 f)i ++1 / 2 = (ε −+ IS f i −+10 )+2 7 f i + + 7 (fεi ++1+−ISf 1i ++)22 − ϕ N ∆fIS , b∆α)f2 i2+1+ , (∆af i−+3 3/ 2b)2 2 ; 2 IS +α=1α613 ( ) ε + IS = − f − f − − i 3 / 2 i 1 / 2 / 2 2 2 2 2 2 = 13 ( a − 3 ( b − c ) + 3 (   i + 1 / 2 i − 1 / 2 2 1 = 13(+a − b) 2 ++ 3(a − 213 ω−2=0,13 и весовые функ∂x производных: ) + d)f)0+2+)++ c333b−bb) ))d= 12 2;); 2IS 13 bbb)нелинейные IS111==13 IS (22ω a((+aa+(2−c− a((;3aaf(;−3+− (b(b−−cc) ) 2++33(b(bb+++cc ∂tпространственных ∆x∂t) 13 (+0IS b30ω 3–c,b−(∆ c/ 223)+3,3(2+2∆ =)=f13 0= 1 f i ++1+/ 2 =+IS −3bb)f)i++2+;2; −IS fIS ∆ ϕ1 N+==∆ IS =02c= 13 0 + − +f i −1 ++ 7 +f i2 + + 7 f+ i +1 3 1 − 3i(+−33ω −1+ +1)+ i− / 2+− i13 /( 2+− i2d /c2 2− 2d;) IS 1 = 13(b − c ) 2 + 3(b + 0IS + + + ++ + ) IS = 13 ( a − b ) + 3 ( a − IS 13 ( b c ) 3 ( b + c ) ; 2 2 2 2 1 f = − f + 7 f + 7 f − f − ∆ f , ∆ f , ∆ f , ∆ f ϕ α α α α α + + + + 0 1 ции, зависящие i −23=/ 213+(7) +N i ∆ + + f = u − f∂i −f)1(+u )f7+f i + ff∂i +(f+2u1(7)u−)fϕIS f if13 ,i ∆−f i+b−1)/ 2−i,+++ϕ ∆ f 2/i+2− −1= +,2+∆ 13 i −1 / 2 IS 13 /13 2(b(+ 33((3(23a3ca, cc−−−−b, ∂7u∂fui)+− −3d)/ddb2);))2122+++3от 3dddb)c,))2 22d. ; 0IS1 =113(αb 2− c) + 3(b + 3b/f(2i)3+,c3∆;/N2−f i −+IS )+α −3+12 1i++1−/f2∂+ /(2a 2 i++= f+iα f, iIS 0+ 7 = 13 13 (∆c((cfcac0−i+−c+− ∂u i (t ) )i ++1 / 12 ∂)12 +1 f1−+=f+ −33 i +1 / +2 = i −= 1+ 12 −i )f+ i7 i ++ 2 (fc − − 32f/0222= 1=− + 13 dNi(++)af1∆ d1f/i)2−+13,−2/∆2 f, i∆+1(f/bi2−+1,−/∆2cIS = − 2− +i += +IS +N − f + 7 − ∆ ∆ , ϕ 1 6 0 IS = 13 − d ) + 3 ( 3 c − d ) 2 2 2 2 2 − − − − − − − − + + + + 1 / 2 i 1 i i 1 i 2 i 1 / 2 i 3 / 2 ± 12 2 )2u−)f i −f1i −+1 /72 f i + 7∂t∂f it+1 −(2)f i∂+x12 −+f7di +3f)1i(/ 2a,++∆ 3f(+f3b32ic+)/ 12−− )i +ω21 2=+=13 ∆20f i= , ∆=f13 ω(c,=∆ α 2 2 ; α1 = ; d; fIS 3f i((+bc3 /+ α)02 = ,+∆ ϕ N(b∆−fIS −3IS 2∂x− ϕfNi +IS /13 ∂f (fu )(u )=∂fui−∂+1u/ 2x=∂∂∂fffti∂(+(u1fu/)(− ∂u + 5)/ 2= ic / 2d 13 −2 ,cd∆α))f02i +−;1+)/ 23, ∆ (3f;ci −−1−ω ) −21 / = IS 13 (21c2 (−a−id−−f1)ib/−−021) ++ α 3(3c−+ −α−d73i)+ =u−12 ∂f (u∂)x = = α α α + ∂ h = − ∂t ∂∂u)t ==∆−∂− −α 2 − − 21ω+ − 1 ∂ (ruh 12 ( ) ( ε ε + IS + IS 0 2 0 1 0 2 ) ∂x 1 f i +1−/ 2 =− − − −f i −1 −+ + 7 fd−i +)12− f i−+ 2 + ϕ N− ∆f i +5 / 2−, ∂∆hf+iα+3 /12−+,∂1∆α(fruh 2 7f =, ∆20f i −1 / 2 +1+/ 2)α 3 α60 + α 1 +0 α 2 ∂t ∂x − )7∂−u∂f u−()t+ =−713 − 1i) 1f i)f+−1i +−11−/12 f−= )i +−)21 + ϕ −−Nf)IS f,i(∆c+ 73d/ f2)i,+1∆+−f i +−31fi(/i +3−2 2,c−∆−+f iϕ ∆fα ,1 ∆+fr0∂i −(1ruh ∂∂ftiu∂+−1it/(2t )= = ∂1x−∂−xчисленной ) = 0 − − f i + 5 / 2 , ∆ − f i +3 / 2 , − ) 12 f + 7 f ∂ ( ) t −)12f+ i∆ N2 ∆ i +h1 / 2 / 2 α α = ; = ; = ∂ t ∂ r 1 Для обеспечения устойчиi − + + − i 1 i i 5 / 2 i 1 / i 2 7 f−i −ff+−f7+f−i7+1 f−∂−hf+i +7−2 1f+∂− ϕ(ruh ∂x−f) f i +1−/ −2 f= ==−f−−−− f i −=1f−i+ ((ruh ) −∂(tu=)12 2 )−f i +5 / 2 −, ∆N f∆i +3f /i +−25,/∆2 ,f ∆i +1f/i2+−3, /∆2 f, i∆−1f∂/i∂2∂h+−1hh0/+2∂++,t1∆11(εf∂i∂∂−−(r+1ruh N ∆ f+12 ∂)r) =2 000 1 (ε + IS )2 f (u ) = )∂fu∂+i u(tu)()t )+ ruh 1i +/ 12/ − −11i −/ 12/ 2 i ++ 1)/ 7 2 f / 2f i +1− 1разделить 2IS 0)= f +−±∂1f(u )=1 ))1−)∆ 1 f i −1)fiна + 2ϕ N)i −i∆ f i +5 / 21,∂∆hf+i +3 1/ 2i +,∂1∆(−ruh f i +−f1i/+)22=, ∆+0f ϕ (8) 6 ∂ ∂u i (t ) части поток, (13) (ε + IS 2 ) ∂tt +rr1r+ ∂∂(∂/∂ruh rr 3+))= 1вости ∂i t∂t+i −1712 x/ 2xf i + 212 =0 + /t21 i +1∆∆ i −1 / 2 ∂f u i (нужно ti)−=ff)i− f i +f1i/−+21x/)− 1 ( ) ∂ h 1 ∂ ruh +∂th + = 0 2 2 r = − − f i − 1 / 2 ∂ t r ∂ r 12 =− 2 i −1 /)2 f)i +1 / 2 + = ∂t− αf ir0−1 ==+∂07r f i + 7 f i +;1 −αf1i +=2 − ϕ N ∆f i −3;/∂2∂t,αu∆+2f ir−=1 / 2∂,∂u∆ +Τ= 13(a − b) + 3(a − 33b) ; i +1 / 2 ∂u (i −t1)/ 2x f 1 / 2 ,02∆f∂i +h3 IS 1rf i ++1−= в iконструировании пол+1 / 2 − f i −1 / 2 2 ∂t ∆используемый x ∂∂tt ∂t =i −− ∆∆= g),;δ∆fα∂+1h/=−2 0+ Τ 6 ) (=7ε f0+i IS ∂+t0,∂∆=uf+r++uu(+ε,∂∂∆r+uf=IS x∆−x 1±− f i +1 / 2 − f i −1 / 2 ± )± ∂/ t2∂h= 12 r11 −∂r(fruh ; α2 = ε ϕ+N+IS∆1f)i2−+3∂α ) 1 + f + + 7 0 )f+i +1 − f i++ 2 (− 2− 2 g = − δ u u h ∂ ∂ Τ + − − + + i 1 i 1 / 2 i 1 / 2 i 1 / 2 i 3 / 2 + df + (ного u )f (uпотока. df u ( ) + + + ∂ t ∆ x t r r h13IS(c )−2 d ) 2 + ∂ ∂ ∂ ρ ) Поток записывается как ) = f u + f (u ) = 3(3c2− IS d3)2(2b)2+ Рис. 02+ ϕ f i∆ 72−f∂,iru∆f+,i∆ 71f/r2f∂−i,+uтолщины f/fi2+−,2+∆−f∂,нефтяной f i −3 / 2пленки , +∆f i −1 / 2от , +∆IS f∂∂iu+uu1= , u∆(∂ε(f∂∂uai ++ +2 +∂3∂∂h(hha∂−−rIS3ΤΤ uu3−∂/ IS ( ∂времени ++Τ − −fϕ−+N1. ∆ 2bερ h,3∆f/N2if−−1∆ −Зависимость i +(u 1)/ 2)f i= 1f∂+ 1 f− /∂ 2+t13 2rb− = ) ) ; IS 0 )gδ 1 1 = 13(b − (cε) + + ≥ 0, f)i +±1 / 2 =≤f01 (u−) f i −1 + f7 f i += 7f1ffi)+f(u h ++ −t3f/12 −∂ 1− 2 17 i∆ i +∆ 1∆ i +∆ ϕ , Τ 0 ϕ f + 7 f − f − f , ∆ f , ∆ f + + + + + 0 + + + N i 5 / 2 i 3 / 2 i 1 / 2 / 2 u g + = − − δ u g = − − δ h +1 / 2 +1 f ∂u+i+ ++ +1f/ 2 + 3f/ ∂ ± ) 12 iотрицательi −= 1 12 −i f i7 2uf ∂u− N=+f− gi − 3− / 2∂ i −1f/Τ 2 i∆ i∆ 2t + − δ ± duсумма положительного + + ϕ f + 7 ∆ , , , ∆ f + и r r h ∂ ∂ ρ f (u du u g = − − δ −i (u ) + 2−g i− 12 i +1 / 2 f (u ) ∂1Nu−f80 δfΤr3Nf/ 2i−−−1ρ/+20i −h3 / 2 i −1 / 2 ∂i∂+∂∂t1utt/ 2 ∂i∂∂r+u3rr/ 2 2 ∂∂∂rhrr ρρρ0Τ0h0 hh2 ,∂∆uf +−1fu/ 2ii+−∂,+31r∆/ 2−f,i=∂+∆1hi/− ,∆ −3f/ i2+∂ / 2 )=± − − f i −1− + 7 f i −+ 7 f i +1 −− f i + 212 i∆ ff i±+f1(u −− ϕ+Nϕ∆ =+13 ) g+ u(c −2=d − δ 3(3c− − d ) u∆5∂f/tit2+−1,i/∆ =2 ,−∆∂gfriδ−1 / 2 f2i +−1 / 2 ∂,i∂2+∆ ∆ h 3b) 2 ; IS IS=2δ13 ++ ного f∆f−12 (u )2 , ∆f i +3 /−+ − f i−+ 5−/ 2 , ∆ − f i + 3 /+ ϕuN) df f(+uiϕ N 2,− − i +(+5u(/ ) 2f(,u 1 /= 2f,−∆ 1) /+ 2)f + IS = 13 ( a − b ) 0 hrΤ + 3(ρa0 − (b(ρ −∂wcr)− ρ+023)ρ(b0−∂1−+1r c) 2ρ; 00 h 2 df +потоков (u ) + (∆ u)(Nf)ui += f ( u ) u u h ∂ ∂ ∂ f ) f ( u f ( u ) ϕ ∆ f , ∆ , ∆ f , ∆ f − − − − f ( = f u ) + f t r r ∂ ∂ ∂ ρ 0 1 ∂t = 2 −1f/ 2 i + 5+/ 2ϕ i + 3f / 2 i +1f/ 2 i∆ ) − − − − ∆ , ∆ , , ∆ f + ( = − δ ρ ρ ∂h 1 ∂ (ruh ) + ui +1 / 2 = −i −1g/δ2 −2 IS = 13+(a w− b) +0 −)+1ρ30(a − /2 1 (ffu−x()(uu==))≥=0+f +0+ϕf,(N+u()∆ +f)i ++f5−/−2f(,u−≤∆()f0ui +)3 / 2 , ∆f i +1 / 2 , ∆f i −1N/ 2 i +5 / 2 f i −1 /i2+370 2 ∆f + δ 0 = (ρ(fρρi −w3−/−−2ρ,ρρ∆0)f)ρ)iρρ−21−01/−−211 , ∆f i ++1 /32b)+2;+ IS1 = 13(b= −0 c) + 3(b + 7(fci −∂−1r+ 7 ρf i+0 h3−(3f ci +1− −d ϕ f (u ) = f + (uu)t ++ff (fdu ∂=t 1δ −=∂IS(rfρi2− 2=+−13 −d1 ) N i −δ 5δ / 2=,=∆ ) ) ( (3) u ) = f (u ) u++du f (u ) − ) ρ ρ 0 0 )+ (fwρiw,−+ww1(3ρc/ −∂02−+,(−ρruh δ +,==∆ ) f ()u )+= f 1(u ) + f − (u ) + + d0f) −ρ)0100/−+21 ,3∆(3f ci ++1−/ 2d∂)+t r ∂r − = 12δ −= f(+iρ−w2w +−−71ρf00+i −)1ρ0+0−17 f i+ − f i++1 − ϕ N + ∆f i −+IS ∆ hρ(ρ13 5 / 2∂ 60 df (−1u(−)uϕ )−f i −f1iδ−/∆22f= df df (u=) (+u)df )dff (u(+)u )17 )f i −1−/df ρ w, fρ−i +01ρ/−02 )i ρ − ρ/−2fw,i −∆1−,f+∆ρi −7f30 /)−f2ρi, 0∆−,f∆if−f1i +/−12+,−∆,ϕf∆i +Nf1 /−∆ +i −+f5(712 + +f+ +f i −3 / 2 , ∆ +δf i −= f − f 7 2 f= i −5 / 2 , ∆ 1 / 2+,w∆ 1 + ∆ ϕ u f + = 0 + − i 1 / 2 i 2 i 1 i i 1 N 2 − − − + ≥ 0 , ≤ 0 + ≥ 0 , ≤ 0 ≥ 0 , ≤ 0 f = − f + 7 f + 7 f − f − ∆ f , ∆ f , ∆ f , ∆ f + ϕ + + + + i −i3−/32/ 2 + 3 / 2 i +1 i +1 / 2N −1 i −i 1−/52/ 2 t df ρρ∆r0f−−− ∂r + 0= 0 − xu(+ 1− (u− ()u ) i −1 / 2 i −=2 12 −i −f1 N ++7 i i− i −f1 / 2 i +f1ρ /ρ df df )u))f du ∂2ρ1wt/ww,2,ρ + +i +1− − ϕ N+ ∆ f f + 7 f − f , ∆ , +u )u −i )− − f i −5 / 2 , ∆ t (+ x ==012 df + (u ) dfdf (df ∂u ∂u ∂h Τ du du ρ , ρ du du ( = − δ ρ ρ ρ i 1 / 2 i 2 i 1 i 3 / 2 i i 1 / 2 − − − − − + 0 du 0 12 f − f + 7 f + 7 f − f − ∆ f , ∆ f , ∆ f , ∆ f + ϕ ρ w , ρ 0 µ−u 00 −, 0∆ w (u≤ ) ≥−10≥/,20df (u ) ≤ +ϕ ∆ (4) i +12 −i −0 i −f5i/+23 / 2ρ i −f3ρ i −f1∂i/−(21ruh 50 −, w∆ i/+2h 10/ 2− 1 /2,∆ +u = − gδ − ≥ 0, − df ≤ )i +f=1i/−203 / 2 w,∂ df+≥0+iϕ u2− )0 , ∆if−i1−−1 / 2−, +∆iϕ (0uN, ) ∆, f12 (0≤ f1 − 2 , N∆− fNi +−ρ du du ± du − f i −− f,i −−∆ u ) ρhwT, ρ=10 ∂−µ(ruh N3 / ∆ 1/ w 2 ,, ∆ 1 / 2 , ∆f + i −3 / 2 ρ i +,3 du / 2 , ∆f i +1 /+2≤ϕ 2− i−+ 3, /∆ t r r ∂ ∂ ∂ ρ du du 0 ∂ ≥ 0 0 f du ∆ f f f , ∆ f − − − 0h =u∂uhu N i +3 / 2 i +f1 / 2 i −f1 / 2 − + , ∆i −f3 +/−251 / 2 , ∂∆µtfui −3 /r2 ∂r ∂Tu = f1i −40 +Tµµµ u t ++ fϕx−N =∆0f idu i + 3 / 2 , ∆∆ i+ / 52ρ uu h = − g=δ0∂h − Τ du du0f i +−1 / 2 , ∆fui −−u1 /+2 +,+f∆ϕf+f i+N−−=3=/∆ / 2 ,...,,iiρ ∆ 3f /x2 ,= 20 u + Таким образом, уравнения µ u t + +для w 0 − µu t t x x 0 = T ∂ t r ∂ r TT== h T/ 2= + + ∆f ∂t hµh∂ur ∂r ρ 0 h i +u 5T + 1 u t u+ ±+распространяется = h ∆f i −5 / 2,..., i + 5 / 2 i −T5 / 2=,..., µ 0 в направut + T = h− f , ( fu(tu+)ft ±fuf∆αxx+ffui+=x−=)5 0/f0=2,..., f ±f(xu )==0 волна δ = (ρ w − ρ 0 )ρ 0−1 u u h ∂ ∂ ∂ Τ h + i +5 / 2 ∆ f ∆ f = f − f , ∆ f = f − f , ∆ f 30 − i − 5 / 2 ,..., i +∆ 5−/ f2 − i −5 / 2 i −u 2 i − 3u i − 3− / 2gδ i −1− i −2 i −1 / 2 = f i h i −1 = 0 µ + = 2 h u f + = 0 u f + = u u h ∂ ∂ ∂ Τ лении возрастания а для i − 50/ 2 ,..., i + 5 / 2 f xi + 5=x, 0 t x ∆−tuf it−5+/ 2x,..., t x /2 ∆ff i −5 / 2T===ff i − 2 −−∂tff i,−3 ,∆∂f∆r f i −3 /=2 =f ∂f ir−−1 −fρf0i h−, 2 ,∆f∆f i −1 / = − ff i −=1 ,− g−δ1 − 2 = +f iu − u t u+ f∆x−f x=− 0=убывания ∆f i5−/12 −= ffi −i −2∆ ∆i +fh1fi −i 3 − +1f/i2− 3 , = 3 / 2f i − 2 , i +∆ 2 f i −1 / 2i +1= f i −i + 5f/i 2−1δ,∂t=f i(+ρ 3 ∂− iρ + 2 )ρ 0 x.3Для ,f ∆f опредеu t + f x− =в 0направлении 2, −i∆ / 2 if=i −1f,i −1i +− r r hw , ρ 0 − ∂ ρ 20 t + 1 0 0 w i= − 50 / 2− = f i − 2 − f i −∆ i − 3=±/ 2 f = if−− i − 1 / 2 0ρ ± u f + f i −3 f, ∆∆f−fi −3f/ 2 == f∆fi −f1 −− ffi=−,2 f, ∆∆ ± i −2 ± 0 i −5 / 2 i − ffi −1=,, f ∆− f if+−i3−/1f2/i2−=2=, f if∆ f = f i +3 − f i + 2 f max (u ) =tпотоков i +i1f− 3 /− + 2f i− i +1 ′ (uxft)f(+u )f±xf α α =ления 2 = 2= iff i,−1− −1 / 2= i −i +f5fi/−21 , ==uнужно f) − f использовать , ∆f f f 2 ∆∆ =fffii+i−f+25i1−//− u f2 ( ∆ =f i +f1fii−i,−+221,∆−fi∆i++f15i/ii−2/−,321 ,/∆ f i +1 , ∆ f f ∆ f 12 − 2=f= ii + − ± f±ii −+15 // 22 = f ii+−12 − f ii ,− 3 ∆f i + 3i/−23 /= if+i3+/3i2 − i +122 i + 5 / 2 i + 3 i + 2 ∆f i +1 / 2 = f i +1 − f i , ∆f i + 3 / 210= f i + 2 − δf=i1+=1 f, (ρ∆f−i +−5f/ρ2 =,)ρ∆ f−i1+ 3 −1 f = f i+2f f ± подход Лакса–Фридрихса: ρ ,ρ − 1− f −1 2 i + 5 / 2 f ±∆f f i +1 /1±2 = f i +1 − f i , ∆f i + 31/ 21 =∆ffii++21 / −2 =f i +f1i,+ϕ1 ∆−f(iaf+i,5,b/ 2,∆c=,f id+f3)i +/ = µu f ii+0+22(wa − 2i +b01 + c0)f + 3 − ω  ω 2 i−+ 31 (bi +−2 δ2c=+w(dρ)w0 − ρ 0 )ρ 0 ± ± f N T= ± )± 1 1   ( ) f ( u ) = f ( u ) ± u α ( ) f ( u ) = f ( u ) ± u α ( ) f ( u ) = f ( u ) ± u α 3 6 2   ′ α max f ( u ) = 1 h 1 1 1 ( a , b , c , d ) = ( a − 2 b + c ) + − ( b − 2 c + d ) ϕ ω ω 0 f     ± 1 , c, d ) N=1  ω (a −12b +ρc)0, +1ρ  −ω − (b − 2c2 + d ) 1 i +1 /± u2u()u)=) 1=ϕ(1Nfu(((fua(,)u2b±), cα µu 3000  61500 ) 1 ωϕ0 (a(a−, b22,b2c+,ϕdcN)(5) ±,uuα d))u) = )(= +a,1bω )500 3 w− 10 (b1000 22000  ω (2 a−− 21b(b+−00c)2+c + d ω 2 f ± (u ) = ( f (uf)f ±±f((α 2500 3500 4000   1  1 − 2 c + d ) = T ( u ) = f ( u ) ± α ρ , ρ − 2 ± 3 6 2 ) f (2u )2= ( f (u ) ± αu13) N w 0 b − 2cот+аварии, d) с ϕ cN )(+a,163b,cω0, d )−=12 (ωb 0−(2ac−+62db )+2c) +2  ω 2 − (Время 2 h ( a , b , c , d ) = ( a − 2 b + ϕ ω ) 0 f i +1 / 2 ± N 2 6µu 2 α α0 maxu uf ′f(u′6()u) 2 2 3 2 f i +1 / 2α = max u f ′(u3) αα==max ω0 = T ;= ω 2 = µu ′ α max f ( u ) = α α ′ α max f ( u ) = u u α = max u f ′(uα) = max 0 +α 2 +α α α α α + + h T= ′ f ( u ) 1 2 ;промышленной 1и экологической 2 по безопасности αω2 2 = 0 α′(0u ) Информационно-консультативное α 2 αω0 0 = ;0 издание 252f)αω=u max f ) h α ) α ) ω ω = = u 1 = ± α + α22 + α α + α1 + α 2 +; ω 2 ± + ;αααω = f =+±1/2ω2/ 2, 0∆0+=fα 0 2+= − f i −+1 + 7 f i + + 7 f i ++1 −)fi +i)1++/220 − ϕ f i −+013 / + ∆f2ω α 2 ;0 ω 2 1= α 02 +αα21 + α 2 0 fαi +N10 / ∆ 2 ,α i −10/ 2 , ∆fi f+i 1+i +1/α i +α 321/ 20+ + 1 2+ α 0 2 ) 0 ± α α α α α α + + + + ω ω ; = = 12 )f ±0 1 2 0 2 0 f i +±1 / 2 1 1 α 02 + α 1 + α 2 6 3 ) ) α 0 + αα1 0++αα2 1 + α 2 f ii+±+1f1/i/+221 /)2± α) 0 + α 1 + α 2 α = ; α1 = ; α2 = f f 0 f 1 f 2 2 2 ) i +1 / +i2+1 / 2 1 6 3 +1 + + + + +i +1i +/ 12/ 2 + + ) ) ( ) ( ) ( ε ε ε + IS + IS + IS 2 ) = − − f − + 7 f − + 7)f − − f − ϕ− ∆f − , ∆f − , ∆f − , ∆f 1 α = 0 1 ;6 α = ;3 α = t

Использование конечно-разностных схем (( ( ( ) ( ((( типа WENO для моделирования распространения ( ( ) нефти () ( ( ( ( по водной поверхности ( ) ( (( )) (( (((( ( ( ( )) (( ) (( ( ( ) ( ( ) ( ) ( ( ) ) ) ()) (( ( ( ((((( ( ) ( ( ( ( (( ( ) )) ( ((( ( ) ( ) ( ( (( (( ( ) (( )) (( ( (((( ( ( ) ( )( ( (( ( (( ( ) ) ( ((( ( ( ( ) ) ( ) ( ) ( ( ( ( ) ( ( ( )( (( ( ) (

)

( ( ( ( ( ( )( (

(

( (

)

(

)) ) )

)(

(

)

(

( (

(

( ( )( ( ) )( ( ( ( ( ( )) (( (( ) ) ) ( ( )( ( ( ) ( ( ( ) () ) () ( )( (( ( ) ( ()) (( ) () Толщина нефти, мм

(

)

(

)

( )) ( ))

( )) ) )

) ) ) )

( ( ( (

) )

( (

) ) () ( ) ))

( (

() () () ()

() () ))

)

) )

)

) )

)

) )

)

)(

(

)) (( ) )) ))) (((( )) (( ) ( )) )))) (((( ) ( ) ( ())) ) ((( ( )) ) ) ( )) ) ( ( )))) ( ) )) ( ))) ( ((( ) ) ) )) )) ((( ( )) ) ( )))) ) ( ) ) ( ) ) ( ) ( )) ( ) ) ) (

)

) ) ) )

) )

ϕ N (a, b, c, d ) = ω 0 (a − 2b + c) +  ω 2 − (b − 2c + d ) f)i +1 / 2 31 61  21 ∆  f i −5 / 2 = f i − 2 − f i −3 , ∆f i −3 / 2 = f3i −1 − f i − 2 , ∆f i −1 / 2 6= f i − f2i −1, ± ( a , b , c , d ) = ( a − 2 b + c ) + − ( b − 2 c + d ) ϕ ω ω f   N 0 2 )i +1 / 2 1 , ∆f 1 1 1 1 Nf(i +a1,/ b2 ,=c, fdi +)1 =− fω 1 6  1 2ϕ∆ + cf)i ++2 − fωi +21 ,− ∆fi +(b5 / − 2cf+i +d3 )− f i + 2 2b + c) + ω −1  (b − 12c + d1 ) 3 i 0 ( a i− + 32 / 2b = 2 = 1 / 2c ) + 2c0 (+ad−) 2f)bi ++ ω 0 (a − 2b6+c)ϕ+2 N (2a ω ,b2, c−, dα)(=b − ω − ( b − 2 c + d ) ω   3 6 2 2  α 0 2 f 2  3 ; ω =i +1 / 2 6 2 α0 α2 ω60 = 2 ω0 = ; ω 2 =1 α 0 + αα1 + α 2 α 0 + αα1 + α 2 1 1   )+ α α α α + + + 1 (−+ αf i−++01 ++α7 f i;++ +ω72 f=i+++1α− f+i+++α2 )2−+ϕαN (∆fϕi−++3N/ 2(a, ∆, bf i,−++c1/,2αd, ∆)0 =f i+++31/ 2ω, ∆0 (fai+++3−0/ 22)b +1c) +α622 ω 2 − 2 (0b − α2c1 ++ dα)2 α 2 f)i ++1ω/ 20 ==12 1 α 0α0 1 = (− f i−1 + 7 2f i + 7 f i+1 −0 αf i+22 )1− ϕ N 2(∆fωi−30/ 23=, ∆αf0i−1+/ 2α, ∆1 f+i+α1/ 22, ;∆fωi+32/ 2=) α 0 + α 1 + α 2 f iα+12/ = 2 = ; αω 2+=α + αω 12+ α1 + α ; ω 2 = α 6+ α + α 0 20 +α α1 0 +)α α 1 6 3 α10 = 012 1 2 ;2 α 1 = 0 1 ; α22 = 2 2 ; α1 = ; α2 = − α0 = − 2 2 f)i +−1 / 2 = (ε +(−IS1f0i −−)1 + 7 f i − + 7(εf i++−1 IS −61f)i +−2 ) + ϕ N (∆(fεi +−+5 / 2IS ,3∆2 f)i +−3 / α 2 , 0∆f i +1 / 2 , ∆f i(−ε 1 / 2+) IS ) α 2 (ε + IS1 ) (ε + IS 2 )2 1 0 12 − − ; α = ω−0 = ; α− 1 = − 0 = 3(− f + 2 f i +−1α f i +−+32/ 1α f i +−α1 / 2 ,;∆fωi −−12/ 2=) α6 + α + α 3 6 /2 = i −1 2 7 f i + 7 f i +1 − f i + 22 ) + ϕ N (∆f i + 5 / 2 , ∆ 2 , ∆+ α 0 1; α 2 = (ε 1+ IS 3) (ε 6+ IS1 ) (14) (αε 03+=IS 20 ) 1 2 ; 2 α 1 = ;6 α 2 = 12 2 α20 ;=(εα+2 =IS )2 20 ; α21 = ; α2 = ( ( (ε2 + IS 2 )2 ε2b ++ IS ε + IS21 )2 2 2 εα+1 =IS(1 )2 2 02 ;) 2 2 2 IS = 13 ( a − b ) + 3 ( a − 3 b ) ; IS = 13 ( b − c ) + 3 ( c ) ) (ε0 +) IS 2 ) (ε + IS1 ) 1 ε + IS1 ) 0 (ε 1+ IS (ε ++ IS 2 ) + + 0 = 13 +( a − b) + 3( a − 3b) ; IS 1 = 13(b − c ) + 3(b + c ) ; IS f)i +1 / 2 = (− f i −212+ 7 f i + 7 f i2+21 − f i + 2 ) − ϕ N (∆f i −32/ 2 , ∆f i −1 /12 , ∆f2i +1 / 2 , ∆f i +3 / 2 ) +6 3 + IS 13 (1c(a− −d b) ) ++33(3(ca − d3b) ) ; IS = 13(b − α 12 13 c+) =+ 3(b+ + c) ;+; α 2 == 3αc 2−=d ) 2 2 )+2+d;IS) 2IS)+2 3=; (13 f iIS ∆113 f= 2 +1 /02 = − (− f i −1− + 27 f i −+ 7 f i +1 −− f i +12 ) − ϕ N (∆f i −30 / 2 , ∆f i −1 / 2 , ∆f22i IS +1 / 2 ,= i + 3(/c2 − ( ε ε + IS IS ( a − b ) (b −(cε)+ +IS32()b + c) 2 ; b) 2 ; IS1 2= 13+(bϕ−N c(∆) f212 + 3 ( b ) ; 22f+ c 2 ,2∆f2 2 0 = 13 20) ) + 3( a − 3(b 2 ) , ∆ , ∆ f 1 1 2(b 1 / 2 = 13(b − c ) + 3(b + c ) ; 3(a − 3b) ; IS 0IS (bai +−5(−c/ 2cb−) d i)++−33/ + a3+ = 13 (−3i +−c31)b/−2);d;) i −−IS 1 =2 13 1 + ϕ N (∆f i +5 / 2 , ∆2f i +3 / 2 , ∆f i +1 / 2 , 2∆f i −1 / 2 ) IS 2 = 13(c − d ) 2 + 3(3c − d ) 2 d)2 ∂h13(c1 −∂ (druh 3(3c − d ) 2 IS 2 = ) )+ 3(3c − d ) (15) ∂h 1 ∂ (ruh ) + = 0 ) 1 13(a+ − b) 2 ++ 3(a, ∆−+f 3+b) 2);+ IS1= =013(b − c) 2 + 3(b + c) 2 ; f)i −1 / ∂2 ∂t=h r 1(−∂∂(frruh 7 f i −1 + 7 f i − f i +1 ) − ϕ N (∆IS f i −+05 = ) i–6 / 2 , ∆f i − 3 / 2 , ∆f i −1 / ∂ 2t ir+1 / 2 ∂r −2 + +1ε = 13 d,)∆2)f+i −+13/ (23, c∆f−i ++d1 /)22) + ( ( f i −Здесь =t 12 −10 f∂i −r2, чтобы + 7= f0i −1 +не7 допустить f i − f i +1 ) − ϕоб∆IS f i −+25∂= , ∆(1fci −+∂− ( h ruh 1/ 2 ∂ N / 2 3 / 2 r 1− знаменателя ∂∂(ruh + =0 ращение u f )i +−1=/ 20, ∆∂fhi −−в1 / ноль. + ,Τ∆f i −−3Результат ϕ∂N∂h(u∆+f+12 i +u 3 / 2 , ∆= /2 ) 0 ∂u ∂u ∂h Τ ∂t r ∂r − gδ −− 2 −–5 – 10–7. +u = − gδ − неϕзависит 10 ∂N∂t(t∆f ir+−3 / ∂2 ∂r,от r∆fεi +−1в/ 2пределах ) + , ∆ f , ∆ f r h ∂ ∂u ∂u ∂ih−1 / 2ρ 0Τ i −3 / 2 ∂t ∂r ∂r ρ 0 h В результате +u = получена − gδ − WENO-схема ∂∂hu 1 ∂∂u(ruh ) Τ Τ ∆∂fui −∂5t/ 2,...,∂i u+ 5∂/ r2 + = 0∂h ρ 0 hодномерно∂h Τ пятого ∂h∂r Τдля порядка точности − 1 ∂∂tt + ru ∂r∂r= − gδ ∂r − ρ h u g = − − δ ∆δf i −=+ ρ0h − ( ) − ρ ρ ρ 0 ∂r δ = (ρ w 0− ρ 0 )ρ 0−1 ∂r ρ 0 h го скалярного ∂t 5 / 2,...,∂wi +r5 / 2 0уравнения. ρ hЭволюция по ∆f i −5 / 2 = f i − 2 − f i −3−1, ∆f i −03 / 2 = f i −1 − f i − 2 , ∆f i −1 / 2 = f i − f i −1 , времени Рунге– δ = (=обеспечивается ρ − ρ−0 )fρ 0 , ∆f схемой ∂u = f∂u− f , ∂h Τ ∆ ρ 0fwfi− ui + 3i −−ρ =f ii−+−)12ρgδ−1 ρ −, ρ − i − 2 − f i,− 3 ∆f i − 3 /= 2 = 2+(fρ ∆ff ii +−ρ15 //высокого f i +f2i −−1 −f i +f1i −, 2 ,∆f∆i +f5iδ/−21 /== w22 , = +1 i + 3 / 2 точности. Кутта порядка ; в точке xi+1/2 . Собственные значения ма1 −i1 0 0 w w 0 ∂r ∂r ρ 0 –h плотность воды ∂t δf = (ρ =w −f ρ 0−)ρf0 , ∆f ∆ , ∆f i + 5и/ 2 нефти = f i + 3 −соответственно; f i+2 i +1 /ρ 2 , ρ i +1− схему i i WENO + 3 / 2 = f iможно + 2 − f i +1исОдномерную r – радиальная трицы A соответствуют волновым скоw µ0u ρw , ρ0 − пользовать в простейшем случае рас-1  координата; t −–1 время.µu ростям системы. Правые векторы ма1 1 = T  , c0, − dh ) = ω 0 (a − 2b + c) +  ω 2 − (bδ−=2c(ρ+wd−) ρ 0 )ρ 0 T = ϕ N (ρaw, b, ρ 1 µu 1 текания нефтяной пленки по 1водной Учитывая, что процесс трицы A нужно обозначить через Rs, а h распростране ϕ N (a, bT, c=, d ) = 3 ω 0 (a − 2b + c) + 6  ω 2 − 2 (b − 2c + dµ)u поверхности. ния нефтяной пленки происходит медлевые векторы через Ls для s = 1,..., m. 6 2 µu h 3 ρTw ,=ρ 0можно T= h− В модели растекания нефтяной пленленно, предположить Правый вектор – это вектор-столбец, а hα α2 0 поверхности предполагаетки по водной левый – вектор-строка, оба из m компоω0 = ; ω2 = µu α α 12 + αдейся, нентов и Lr Rs = δrs. , (18) T= 0 + α 10 + α 2 ; происходит 2 ω 0 что ω 2 = α 0 + αпод = αрастекание h α сил, α 0гравитацией + α1 + α 2 ствием С учетом Ri+1/2 и Li+1/2 поток записы0 + αобусловленных 1 +α2 и вязким трением. Тогда основными хавается так: где μ – вязкость нефти. 1 6 3 α0 = ; α1 = ; αможрактеристиками пленки численный метод WENO, 2 = 2 2 1 )2 нефтяной 3ISПрименяя (εтолщину. + 6IS1 ) ; α = (ε + получаем 0 радиус 2) α 0считать α = (ε + ISее ; = но и распределение толщины неф (21) 1 2 2 (ε + IS 0 )2 (ε + IS1математи)2 (ε + тяной IS 2 ) пленки в зависимости от времеВ осесимметричном случае ческую модель про- 2 2 рассматриваемого 2 IS 0 = 13( a − b) + 3( a − 3b) ; IS 1 = 13(b − c ) 2 в виде двух цесса можно 2представить 2 2 IS = 13 ( a − b ) + 3 ( a − 3 b ) ; IS = 13 (b − c) 2 1 IS 0 = 13(c − d ) + 3(3c − d ) 2 уравнений [3]:

IS 2– =уравнение 13(c − d ) 2 сохранения + 3(3c − d ) 2 массы: ∂h 1 ∂ (ruh ) + = 0 ∂ht 1r ∂ (∂ruh r )=0 + ∂t r ∂r – уравнение движения: ∂u ∂u ∂h Τ +u = − gδ − ∂∂ut ∂ur ∂hr ρΤ0 h +u = − gδ − , ∂t ∂r ∂r ρ 0 h

ни при изначально данном объеме вы+ 3(b + c) 2 ; броса. 2 + 3(b + c) ; Теперь нужно обобщить WENO-схему на систему законов сохранения. Есть следующая система уравнений:

(16)

(19)

Физическое значение этого шага – то, что система раскладывается на локально независимые линейные уравнения. Теперь по аналогичной схеме можно определить численный поток в точке i+1/2, что и в скалярном случае. Деление потоков Лакса–Фридрихса в положительной и отрицательной частях:

или в консервативной форме

(17)

δ = (hρ w– −толщина ρ 0 )ρ 0 нефтяной пленки; где = (ρ w − ρ 0 )ρ 0−1 по толщине пленки и –δ осредненная ρ w , ρ 0 движения; − скорость Т – касательное ρ w , ρ 0 − на нижней границе пленнапряжение µu ки; g – ускорение свободного падения;

−1

(20)

где U и F векторы из m компонент. Шаг сетки постоянен. Основываясь на значениях Ui и Ui+1, значения якобиана Ai+1/2 определяются

(22)

αs – это максимальное значение s-ых значений A i+1/2. Таким образом, из (9) следует:

T= µu T= h h Рис. 2. Зависимость радиуса распространения пленки нефти от времени

300

Из выражения (21) можно определить численный поток:

250

Радиус разлива, м

(23)

200 150

(24)

100 50 0

500

1000

1500 2000 Время от аварии, с

2500

3000

3500

4000

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

(25)

253

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы нефти по водной поверхности основаны на использовании осредненных по вертикальной координате уравнений Навье– Стокса и имеют следующий вид:

Рис. 3. Зона распространения нефтяного загрязнения

Зоны риска поражения акватории, сут. 10 7 5 3 1

Была рассмотрена консервативная аппроксимация WENO для системы одномерных уравнений гидродинамики. Можно расширить одномерный случай на двумерный, если взять постоянную двумерную пространственную сетку с сеточными точками . Для системы законов сохранения:

(26)

В конечно-разностной форме:

(27)

Согласно с выражениями (24)–(25):

∂F / ∂U (32)

и получаются изs ±соотно∂F / ∂U ∆F шений (28), (32) понижением индексов на s± единицу. Величины ∆F s ± и ∆G можно вычислить по (11). ∆G s ±семиточечная В итоге была описана WENO аппроксимация пятого порядка точности. Для временной эволюции системы дифференциальных уравнений нужно использовать схему Рунге–Кутта четвертого порядка точности:

(28)

(29)

Для глобального деления потоков Лакса–Фридрихса (30) где – s-ое собственное значение якобиана ∂F / ∂U , вычисляемое на Up,j. Для локального деления потоков

∆F s ±

(31) s± ∆ G и , соответственно, s-ый левый и правый собственные векторы некоторо-

254

го значения якобиана Ak+1/2, j , зависящего от Uk, j и Uk+1, j. Аналогично можно определить для потока в y направлении

(33)

Шаг по времени для двумерных задач: (34) Основные уравнения, используемые для моделирования распространения

(35)

(36)

где ρ – плотность нефти; u – вертикально осредненная скорость нефти; ud – скорость поверхностного дрейфового течения; uc – скорость дрейфового течения на горизонте 2 м; H – толщина нефтяной пленки; Q – поток нефти на поверхность от источника разлива; g – ускорение свободного падения; T – тензор вязких напряжений в слое нефти. Данная система уравнений дополняется необходимыми граничными условиями на границе расчетной области: свободными – неограниченное растекание нефти либо контактными (твердая стенка) – условия непротекания. После определения системы собственных векторов и собственных значений для системы (35)-(36) данная модель возможна к реализации по конечно-разностной схеме. Нахождение собственных векторов и собственных значений – задача, математически не тривиальная, поэтому рекомендуется использование математического пакета «Maple». На рисунке 3 для примера приведен результат расчетов нефтяного пятна по поверхности моря. Конфигурация зоны распространения пятна в открытых районах моря определяется пространственновременной структурой поля ветра и соответствующими им полями течений. В прибрежных районах зоны риска изменяются за счет особенностей прибрежной циркуляции и влияния береговой черты. Литература 1. G.-Sh. Jiang, Ch. Wu. A high-order WENO finite difference scheme for the equations of ideal magnetohydrodynamics // Journal of Computational Physics 150, c. 561–594, 1999. 2. D. Levy, G. Puppo, G. Russo. A fourth-order central WENO scheme for multidimensional hyperbolic systems of conservation laws // SIAM J. Sci. Comput. Vol. 24, № 2, c. 480– 506, 2002. 3. Гамзаев Х. М. Моделирование растекания нефтяной пленки по поверхности моря // Прикладная механика и техническая физика. Т. 50, № 3, с. 127–130, 2009.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Основные дефекты подземных трубопроводов Максим РЮМИН, заместитель директора, главный инженер ООО «ЭТНАТРАНС» Евгений БАГЛАЕВ, начальник отдела котлонадзора химического и газового оборудования ООО «ЭТНАТРАНС» Эдуард КРОПАЧЕВ, инженер-эксперт отдела зданий и сооружений ООО «ЭТНАТРАНС»

При подземной прокладке трубопроводов существуют особые факторы, влияющие на характер дефектов, появляющихся в процессе монтажа и эксплуатации. Основными из них являются блуждающие токи и среда, благоприятствующая коррозии, а также сами условия монтажа и эксплуатации, применение тяжелой строительной техники, воздействие грунта и т.д.

процессе проведения диагностики было выявлено, что существует несколько основных групп дефектов и повреждений, которые встречаются на данных объектах чаще, чем прочие. Так, опытным путем мы выделили несколько категорий: 1) Дефекты изоляции. Основными дефектами данной группы являются повреждения изоляции в процессе эксплуатации, например, отслоение и разрушение (см. рис. 1), либо в процессе монтажа (см. рис. 2). 2) Дефекты, связанные с системой электрохимической защиты.

Это, как правило, неудовлетворительные показания работы системы электрохимической защиты, то есть потенциал, выходящий за допустимые значения, либо ее полное отсутствие. Также к таким дефектам можно отнести неудовлетворительное устройство контрольноизмерительных пунктов (КИП). 3) Дефекты основного металла. К дефектам основного металла относятся чаще всего механические повреждения в процессе монтажа или эксплуатации: вмятины, риски и др. (рис. 2), или язвенные повреждения основного металла, а также коррозия (рис. 3). Причем язвенная коррозия чаще все-

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4 ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

го является следствием неудовлетворительной работы системы электрохимической защиты и повреждения изоляции как непосредственно в грунте, так и при укладке трубопровода в лотках и колодцах. 4) Дефекты сварных соединений. К наиболее часто встречающимся дефектам сварных соединений при монтаже относятся непровары, поры, свищи, подрезы, а также геометрические характеристики сварных соединений, выходящие за пределы допуска, чаще всего эти дефекты выявляются в процессе приемки объекта в эксплуатацию и своевременно устраняются. Однако в процессе эксплуатации при движении грунта, прохождения так называемых «волн давления» в среде и иных факторах могут развиваться трещины, потому контролю сварных соединений следует уделить пристальное внимание как для поиска дефектов, пропущенных при приемке, так и для тех, которые могли появиться в процессе эксплуатации. 5) Дефекты, связанные с особенностями прокладки трубопроводов как на местности, так и через препятствия, будь то стены, дороги или водные преграды. И, наконец, дефекты, связанные с прокладкой трубопроводов через преграды. В нашей практике это чаще всего автомобильные и железные дороги. Водные переходы также достаточно распространены и подвергаются регулярному водолазному обследованию. Однако мы с ними не встречались. К дефектам, связанным с прокладкой на местности, чаще всего относят так называемое «всплытие», когда грунт выдавливает трубу на поверхность либо на глубину залегания больше, чем допускается по нормативным документам. Наиболее распространенным дефектом также является полное отсутствие защитного футляра либо его негерметичность, а также нарушение положения трубопровода, когда защитный футляр начинает касаться трубопровода, повреждая изоляцию и оказывая дополнительное механическое воздействие, которое способно привести к разрушению. Так, на рисунке 4 футляр полностью продавил битумную изоляцию и стал касаться основного металла.

255

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Основные нарушения требований ПБ при эксплуатации зданий котельных

Эдуард КРОПАЧЕВ, инженер-эксперт отдела зданий и сооружений ООО «ЭТНАТРАНС» Артем КОЛОМОЕЦ, начальник отдела зданий и сооружений ООО «ЭТНАТРАНС» Евгений БАГЛАЕВ, начальник отдела котлонадзора химического и газового оборудования ООО «ЭТНАТРАНС»

В статье рассмотрены основные нарушения требований промышленной безопасности, которые допускаются эксплуатирующими организациями при эксплуатации зданий котельных, относящихся к опасным производственным объектам (ОПО).

отельные [1] по назначению подразделяются на отопительные – для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения; отопительно-производственные – для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжения; производственные – для технологического теплоснабжения. По размещению котельные подразделяются на отдельно стоящие, пристроенные к зданиям другого назначения, встроенные в здания другого назначения, независимо от этажа размещения, и крышные. Каждое здание котельной, технологическое оборудование, которым она осна-

щена, в частности дымовая труба, котельные установки, хвостовые поверхности нагрева, системы трубопроводов, водоподготовительные системы и другое вспомогательное оборудование – связано с повышенной опасностью при эксплуатации. В связи с этим эксплуатация котельных требует обширных знаний и серьезного производственного опыта со стороны персонала эксплуатирующих организаций. За последние годы в результате снижения объемов промышленного производства, экономического кризиса, в связи с отсутствием или сокращением служб на предприятиях, осуществляющих контроль за исправным состоянием строительных конструкций, существенно из-

менилось техническое состояние зданий котельных и не без того устаревшего фонда тепловых сетей в худшую сторону. В статье приводятся примеры нарушений, допущенных эксплуатирующими организациями при эксплуатации зданий котельных, относящихся к ОПО: ■ надстройка чердачного перекрытия над помещением котельного зала (фото 1); ■ отсутствие вентиляции в котельном цехе дефлекторов, проемов (фото 2); ■ непроектное крепление – подвешивание к строительным конструкциям технологических трубопроводов (фото 3); ■ изменение технологии подачи твердого топлива, конструкция топливоподачи, выполненная не по проекту (фото 4); ■ воздействие на строительные конструкции пара, воды вследствие протечек технологического оборудования; ■ отсутствие систем противопожарной безопасности за контролем уровня концентрации присутствия в воздухе взрывоопасных веществ, жидких, газообразных, пылевидных. В процессе эксплуатации строительные конструкции следует предохранять от не предусмотренных проектом или

Фото 1

256

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

действующими нормативными документами нагрузок и других воздействий, связанных с технологическим процессом размещенного в здании производства, работой систем инженерного оборудования здания, природно-климатическими и другими условиями. Без письменного согласования или разработанного организацией – генеральным проектировщиком здания, как правило, не допускаются изменения объемнопланировочного или конструктивного решения, внешнего облика здания, планировки или благоустройства прилегающей к зданию территории, в частности: ■ пристройка или возведение на покрытии здания временных зданий или сооружений; ■ установка новых или перемещение существующих перегородок; ■ изменение конструктивной схемы каркаса здания; ■ удаление, ослабление сечений (устройство вырезов, отверстий и т.п.), изменение схемы работы (например, замена шарнирных соединений жесткими), перестановка или установка новых несущих элементов строительных конструкций (стоек, раскосов, связей, балок, несущих элементов стен, фундаментов и т.д.); ■ изменение проектных решений ограждающих строительных конструкций (устройство или заделка проемов для ворот, дверей, окон, вводов коммуникаций); ■ увеличение или уменьшение толщины, изменение положения или материала слоя теплоизоляции, пароизоляции, гидроизоляции и т. д.); ■ установка на кровле световой рекламы, транспарантов и т.п.; ■ срезка или подсыпка грунта на прилегающей к зданию территории, отрывка котлованов и другие земляные работы (кроме наружной поверхностной плакировки) на расстоянии менее двух метров от обрезов подошвы фундаментов либо выемка грунта с целью увеличения высоты подвального помещения. Под термином «прилегающая к зданию территория» [2] понимается участок территории вокруг здания, ограниченный стеной здания и краем проезжей части ближайшей автомобильной дороги или полотна железной дороги, шириной не более 12 м.

Фото 2

Фото 3

Литература 1. СНиП II-2-76. «Котельные установки». 2. «Руководства по эксплуатации строительных конструкций производственных зданий промышленных предприятий», изд. 2004.

Фото 4 ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

257

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Характерные дефекты и повреждения металлоконструкций козловых кранов типа КПБ-10

Данила СТЕПИН, начальник отдела подъемно-транспортного оборудования ООО «ЭТНАТРАНС». Максим СОКОЛОВ, инженер-проектировщик ООО «ЭТНАТРАНС» Евгений БАГЛАЕВ, начальник отдела котлонадзора химического и газового оборудования ООО «ЭТНАТРАНС»

В статье обобщается опыт эксплуатации кранов козловых электрических КПБ-10М и КПБ-10У. Рассматривается необходимость своевременного контроля и качественного ремонта металлоконструкций.

а различных предприятиях получили широкое распространение краны козловые электрические КПБ-10М и КПБ-10У, из-

готовленные в девяностые годы двадцатого века Тульским заводом железнодорожного машиностроения имени М.И. Калинина.

Таблица 1. Краткие технические характеристики кранов Грузоподъемность

10,0 т.

Пролет крана

16,0 м.

Вылет консолей

4,2 м

Высота подъема крюка

8,7 м

Режим работы крана

средний

Наименьшая температура рабочего состояния

минус 40 °С

Наибольшая температура рабочего состояния

плюс 40 °С

Скорость подъема груза

0,22 м/с

Скорость передвижения крана

1,56 м/с

Скорость передвижения грузовой тележки

0,74 м/с

Данные о металле основных (расчетных) элементов металлоконструкции

14Г2 (ГОСТ 19281-89) Ст3сп (ГОСТ 380-88)

Рис. 1. Общий вид крана КПБ-10М

258

Краткие технические характеристики кранов приведены в таблице 1. Область применения этих машин – погрузочно-разгрузочные работы на звеносборочных базах путевых машинных станций с элементами верхнего строения железнодорожного пути и звеньями путевой решетки. Пролетное строение кранов состоит из двух балок коробчатого сечения, к которым крепятся четыре опоры. Вверху опоры жестко крепятся к пролетному строению через промежуточный элемент. Промежуточный элемент – это гнутый лист с четырьмя косынками. Крепление промежуточного элемента к опоре выполнено при помощи сварки, а к балкам пролетного строения посредством болтов. Внизу опоры крепятся болтами к ходовым тележкам с механизмами передвижения (все четыре ходовые тележки являются приводными). Ходовые тележки соединены между собой стяжками при помощи болтов. Грузовая тележка перемещается по рельсам, закрепленным на пролетных балках. Краны, как правило, находятся в интенсивной эксплуатации. При этом 70– 80% рабочего времени они перемещают грузы, масса которых близка к максимальной грузоподъемности. Опыт технического диагностирования таких подъемных сооружений позволяет выделить характерные дефекты в металлоконструкциях. Рассмотрим узлы, на которые ответственным лицам, при проведении освидетельствований, следует обращать особое внимание. 1. Узлы крепления стяжек к ходовым тележкам. В этих узлах возникают трещины по сварным швам и целому металлу, а также ослабление или срез болтов (рис. 2–4). 2. Буксовые зоны ходовых тележек крана. В буксовых зонах могут возникать

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 2. Трещины по сварным швам во фланцевом соединении

Рис. 3. Трещины по целому металлу фланца и срез болтов

Рис. 4. Трещины по целому металлу стяжки в местах окончания косынки

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

трещины по сварным швам и целому металлу (рис. 5). 3. Узлы крепления опор к пролетному строению. В узлах крепления опор крана к пролетному строению часто возникают трещины по сварным швам приварки косынок и целому металлу опоры (рис. 6–7). Вышеуказанные разрушения являются следствием следующих дефектов: Конструктивные и технологические дефекты ■ В узлах металлоконструкций применены угловые сварные швы с конструктивным непроваром, прочность которых значительно ниже, чем у основного металла. ■ Отсутствует техническая возможность проведения неразрушающего контроля угловых швов для выявления внутренних дефектов.

■ Применяемые в конструкции косынки не опираются на элементы жесткости, в результате возникают местные напряжения, приводящие к появлению трещин. ■ Неремонтопригодность фланцевых соединений. Ремонт трещин не приводит к устранению причин их возникновения. ■ Сварочные напряжения от соседних швов складываются между собой и с напряжениями, возникающими от внешних нагрузок. Эксплуатационные дефекты ■ Отсутствие полного комплекта механизмов передвижения крана. Как правило, на кране имеются два привода вместо четырех, что приводит к появлению дополнительных нагрузок, не учтенных в проектной документации. ■ Неудовлетворительное состояние

крановых путей. Крановые пути на звеносборочных базах путевых машинных станций давно требуют проведения капитального ремонта. При проведении комплексных обследований выявлено: отсутствие балластной призмы, гнилостные разрушения полушпал, ослабление стыковых и промежуточных скреплений, износ направляющих, значительные отклонения контролируемых параметров направляющих от допускаемых значений. Интенсивная эксплуатация и длительный срок службы кранов, значительно превышающий нормативный. Эксплуатация кранов козловых электрических КПБ-10М и КПБ-10У без свое временного контроля и качественного ремонта металлоконструкций приведут к аварии и человеческим жертвам.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

259

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Энергоэффективное использование энергии сжатого природного газа как теплоносителя в системе отопления производственного здания УДК: 625.435.004 Сергей ФЕДОРОВ, преподаватель кафедры «Теплогазоводоснабжение» ЮЗГУ (г. Курск) Сергей АПУХТИН, директор ООО «МеталлЭксперт» (г. Курск) Дмитрий ДЕМЧЕНКО, эксперт ООО «МеталлЭксперт» (г. Курск) Александр ЗАГРОДСКИЙ, генеральный директор ООО «Центртехнотест» (г. Курск) Игорь ГОРБУЛИН, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «Центртехнотест» (г. Курск)

Предложена математическая модель температурного режима вихревого теплообменного аппарата, которая стала основой создания технического решения по инновационному ресурсосберегающему использованию энергетического потенциала перепада давлений, движущегося потока сжатого природного газа в качестве теплоносителя вместо сжигания его для получения тепловой энергии системы отопления производственного здания. Ключевые слова: сжатый природный газ, термодинамическое расслоение, горячий и холодный потоки, вихревой теплообменный аппарат, система отопления, производственное здание.

ринятие Федерального закона от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» потребовало решения проблемы снижения энергетических затрат на производство, транспортирование и использование теплои энергоресурсов, в том числе в строительной отрасли. Для поддержания минимальной допустимой (в соответствии со СНиП 41-02-2003) температуры в помещениях (12–15 °C) на газорегуляторных пунктах только по Курской области в отопительный период сжигается природный газ в индивидуальных котлах систем отопления на сумму 500–600 тыс. руб. в год, что является существенным, учитывая возрастающую стоимость «голубого» топлива.

260

В то же время система регулирования предусматривает обязательное снижение давления газа с 12·105–5·105 Па перед пунктом до давления 0,03·10 5–0,025·105 Па после газорегуляторного пункта. Для снижения давления выполняется дросселирование, то есть не совершается полезная работа, хотя данный перепад давления можно использовать в вихревом теплообменном аппарате, где в качестве теплоносителя используется природный газ. Известно, что коэффициент полезного действия вихревой трубы на сжатом воздухе не превышает 12%, поэтому теплообменные аппараты, работа которых основана на принципе вихревого эффекта, используются преимущественно как холодильные устройства, а не для передачи тепла, так как требуются значительные энергетические затраты на получение высокотемпературного те-

плоносителя. Другое дело – природный газ, который с высоким давлением перемещается в газопроводах к газорегуляторным пунктам и далее с пониженным – к потребителям. Проведем анализ возможности использования природного газа в системе отопления не как топлива, а как энергоносителя в теплообменном аппарате, выполненном в виде вихревой трубы. Согласно гипотезе взаимодействия вихрей, имеется два попутно друг с другом или встречно, в зависимости от условий завихрения, движущихся закрученных и термодинамически расслоенных на «холодный» осевой и «горячий» периферийный потока, между которыми происходит как двусторонний обмен окружным моментом количества движения, так и обмен тепловой энергией. Теоретический анализ термодинамического расслоения движущегося газа в вихревой трубе исходит из предположения о завершенности процесса энергообмена на выходе из завихрителя, результатом которого является адиабатное распределение температурных градиентов по радиусу теплообменного аппарата [1]. В настоящее время особое внимание уделяется разработке и использованию как энергосберегающих технологий, так и оборудования, обеспечивающего осуществление процессов с минимизацией затрат, в том числе и теплоты, для системы отопления производственных помещений [2]. При этом особое внимание уделяется совершенствованию теплообменных аппаратов путем интенсификации передачи теплоты от теплоносителя к обогреваемой среде – внутреннему воздуху помещения. Также широко используются различные конструктивные решения с различной формой поверхности нагрева, как со стороны теплоносителя, так и обогрева-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

d f dzωρω / z 2− dp / z/=dzd dpf /dz dz= . 0, 2 ρωв.г / zв.г= dp / dz.

2 ρωв.г / z = dp /2dz. p +2 ρωв.г / 2 = const. p + ρωв.г / 2 = const.

емой среды. Это пластинчатые теплообменные аппараты, кожухотрубные, спиральные и пластинчато-ребристые теплообменники. Чем существеннее различие в распределении температур и скорости движения частиц теплоносителя, особенно при использовании природного газа при его двухкомпонентном составе у стенки ограждения теплообменника, тем благоприятнее соотношение между интенсивностью теплообмена и гидравлическим сопротивлением аппарата.

2 p + ρωdp dz==const. −ρω d ωв.г / dz в.г // 2 dp / dz = −ρωв.г d ωв.г в.г / dz

Подставив (6) в (4), получим

dp / dz = −ρωв.г d ωв.г / dz 2 −ρω d ωв.г / dz =2 ρω / z −ρωв.г d ωв.г в.г / dz = ρω / z ,

−ρωв.г d ωв.г / dz = ρω2 / z или

(7)

Интегрируя (2.7), приходим к резульzωв.г = const. татуzωв.г = const.

zωв.г = const.

(8)

Скорость движения обратно пропорc T радиусу = g1c pв.гкривизны Tв.г + g 2c pтраектоT циональна ис ис c pж Tсмpж= см g1c pв.г T в.г + g 2 c pис Tис рии частицы, и для теплоносителя треcние = g1c pв.г Tв.г + gуменьшает pж Tсм 2 c pис Tис дополнительно их скорость около вогнутой удаленной поверхдним из решений интенсифиности закручивающей лопасти. В резулькации теплообмена является тате в «дальнем» углу поворота и у выиспользование в качестве тепуклой стенки лопасти, непосредственплообменника вихревой трубы с завихно за поворотом, образуется область вихрителями в виде лопастей. dmв.г = ρd f dz , ревого закручивающего движения сжаРассмотрим характер движения в метого влажного сте поворота лопасти на 2 газа, который при термоdmв.г =завихрителя ρd f dz , δd в.г z , dm d /f dz в.г f d z=ωρ динамическом расслоении разделяетвходе в вихревую трубу элементарно2 в виде сжатося на «холодный» поток, насыщенный го объема теплоносителя 2 δd f d z ωв.г /z δd f d z ωв.г /z сконденсировавшейся в процессе охлажго газа, движущегося со скоростью ωв.г дения влагой, и «горячий поток», смесь масса которого равна dmв.гударяется = ρd f dz , о поверхность закрукоторых dmв.г = ρd f dz ,, (1) d f dzω /лопасти z − dp / dzd f dz = 0, чивающей на входе в теплооб2 менный аппарат. где df – площадь поперечного сечения δ d d ω / z 2 f z в.г d f dzω / z − dp / dzd f dz = 0, δd f d z ωв.г / z объема; 2dzω / z − dp / dzd dz = 0, d f в.г Так как элементарного ρω / zпроцесс = dp / dzтепломассообмена . f происходит в конкретном исследуеdz – направление перемещения в дан2 2 момρω элементе, перемещающемся под ный момент; ρωв.г / z = dp / dz. / z2 =/ dp . p +в.гρω 2 =/ dz const. действиемв.г центробежных сил, на пятρ – плотность теплоносителя. 2 но жидкости Элементарная сила, дейd f dzω /2 z −при dp /постоянном dzd f dz = 0, для данdz/,pцентробежная + ρωdzв.г = const. в.г = ρd ddm − fdp dzd =/ 20, pусловий +/ ρω /давлении, 2 =в.гconst. dz = d ωв.г /то dzпринимаем f dzω / z на f в.г−ρω ныхdp ствующая этот объект, составляет с = const: 2 2 δd2 f d z ωв.г / z , dp / dz = −ρωв.г d ωв.г /(2) dp / dzd.ω 2/ dz dz р ρω в.г dp / dz=/dzm ==−ρω ρωв.г / z = dp / dz. m−ρω h h в.г + mохв.г hис,/ z (9) cм cм в.г ωв.г в.г /в.гdz = ρω где z – радиус поворота закручиваюhcм = g1hв.г (10) 2 2 + g2hис, щей лопасти. 2 −ρω p + ρωdв.г / 2/=dzconst. 2 ρd f dz dm , в.г d ωв.г / dz = ρω / z в.г = −ρω ω = ρω / z pЭта + ρω / 2 = const. в.г в.г в.г уравновешивается разносила где g1, g2 – массовые доли влажного га2 стью давления на гранях рассматриваза на из суживающегося сопла и dpвыходе / dz = −ρω d z/ωzв.г / z / dzd f dz = 0, dδf ddz − dp в.г d ωв.г / dz fω dp / dz = −ρω емого объема: в пограничном слое закручивающей лов.г d ωв.г / dz zωв.г = const. пасти при процессе испарения, кг. dm 2 в.г = ρd f dz , −ρωв.г d ωв.г / dz = ρω2 / z d f/ dzz,. ω 2 = const. ρωdm / z = ρdp (3) в.г в.г −ρω в.г / z в.г d ωв.г / dz = ρω zωв.г = const. 2 δd f d z ωв.г 2 /z δd f d2 z ωв.г / zвсе силы на направлеПроектируя pd +dz ρω = const. ω / z/−2 dp / dzd f dz = 0, c pж Tсм = g1c p, в.г Tв.г + g 2c pис Tис нииf z пов.гходу движения теплоносителя, на основе принципа Даламбера, за= g c T + g 2c pис Tис c T = g c T + g c T 2dz = −ρω c pd T dp /в.г ρωdm / z ==ρdp /dz dzж,.ωсм в.г / dz1 pв.г в.г пишем: pжzωсм 1 pв.г в.г 2 pис ис . (11) в.г = const. d в.г

zωв.гв.г = const. f = ρ−d dp dz/ ,dzd dz = 0, в.г f ddm dz ω / z f 2 / z2 − dzddωω dp −ρω / dz =/ dzd ρωf2f /dzz = 0, в.г dρω ω / pd+δfв.г / 2 = f в.г z в.г zconst. откуда находим 2 δd2 f d z ωв.г / z ρωв.г 2 / z = dp / dz. ρω = dpT/в.г cdp dz ddzω.+в.г g /2cdzpис Tис в.г=/=zg−ρω pж T/см 1c pв.гв.г

(4)

Так как 2 давление по всему сечению p + ρωв.г 2 / 2 = const.2 должно быть p + ρω / 2 постоянным, = const. −ρω dω=ωв.г ρω dz / z = 0,то изменеzωв.г в.г в.г d dz /const. z −/ dz dp =/ dzd f f ние статического давления на основаd fуравнения − dpв.г /ddzd 0, dp /dz dzω=/ z−ρω ωв.гf dz / dz=может нии Бернулли происdp 2/ dz = −ρωв.г d ωв.г / dz ρωв.г /только z = dp /вследствие dz. ходить изменения 2 ρωв.г скоростного напора: −ρω d/ zω= dp / dz/ dz = .ρω22/ z

c p−ρω T в.г= g1в.г c pв.г/ T g 2c/pисz Tис в.г=+ρω ж смв.г d2ω в.г dz pzω+в.гρω=в.гconst. / 2 = const. 2 p + ρωв.г / 2 = const. Дифференцируя (5), получаем dp / dz = −ρωв.г d ωв.г / dz dp / dz = −ρωв.г d ωв.г / dz . zω c pж T = =g1const. cconst. pв.г Tв.г + g 22c pис Tис zсм ωв.г в.гd = −ρω в.г ωв.г / dz = ρω / z −ρωв.г d ωв.г / dz = ρω2 / z c pж Tсм = g1c pв.г Tв.г + g 2c pис Tис c pж Tсм = g1c pв.г Tв.г + g 2c pис Tис

(5)

(6)

Тогда при ср = const имеем температуру смеси влажного газа после процесса теc pж Tконденсатно-испарительного см = g1c pв.г Tв.г + g 2 c pис Tис пломассообмена .

(12)

Полученное аналитическое выражение для температуры термодинамического расслоения смеси холодного и горячего потоков влажного газа позволяет прогнозировать параметры теплоносителя системы отопления производственного помещения. ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Разработанная математическая модель процесса передачи теплоты в вихревом теплообменнике от закрученного потока природного газа к воздуху ота пливаемого помещения стала основой создания принципиальной схемы размещения оборудования и устройств регулирования, обеспечивающих энергосберегающую технологию подачи энергоносителя потребителям с обеспечением требуемых параметров природного газа по влагосодержанию. Особенностью эксплуатации газорегуляторного пункта (ГРП) является то, что регуляторы давления работают на достаточно высоком (3,5-кратном и более) перепаде входного и выходного значений давления с невостребованным погашением избытка энергии [2]. Использование данной энергии движущегося потока газа возможно при применении в качестве частичного погасителя избыточного давления вихревой трубы. На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы: ■ рассмотрена возможность использования энергии перепада давления сжатого природного газа, изменяемого на регуляторной станции, как источника тепловой энергии. ■ разработана математическая модель температурного режима вихревого теплообменного аппарата при использовании в качестве нагревательного элемента системы отопления производственного здания.

Литература 1. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. Самара, 2002, 385 с. 2. Кобелев Н.С. и др. Особенности теплообмена воздушных прослоек из панелей с внутренними криволинейными канавками /Известия Юго-Западного государственного университета №5, 2012. Курск. 3. Промышленное газовое оборудование: справ. Авт. Сост. Е.А. Корякин и др. Под ред. Е.А.Корякина. Саратов: Газовик, 2003 – 624 с. 4. Инновационные решения по повышению эффективности систем газо снабжения и климатологии: монография. Кобелев Н.С. и др.; Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2013, 187 с. 5. Пат.87776 Российская Федерация: МПК F17D 1/04 Газораспределительная станция /Кобелев Н.С. и др., заявитель и патентообладатель Курск. гос.техн. ун-т № 2009118767/22, заявл. 18 мая 2009 года, опубл. 20 октября 2009 года. Бюл. № 20.

261

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Эксплуатация наружных ограждений строительных конструкций в виде солнечных коллекторов с позиции экологической безопасности УДК: 635.548.01 Николай КОБЕЛЕВ, доктор технических наук, профессор ЮЗГУ (г. Курск) Сергей АПУХТИН, директор ООО «МеталлЭксперт» (г. Курск) Дмитрий ДЕМЧЕНКО, эксперт ООО «МеталлЭксперт» (г. Курск) Александр ЗАГРОДСКИЙ, генеральный директор ООО «Центртехнотест» (г. Курск) Игорь ГОРБУЛИН, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «Центртехнотест» (г. Курск)

Представлены математически обоснованные условия экологически безопасной эксплуатации ограждающих строительных конструкций с повышенными теплоизоляционными параметрами, использующие воздушные полости в виде солнечных коллекторов. Показано влияние процесса конденсации парообразной влаги на прочностные параметры строительных элементов. Ключевые слова: экологическая безопасность, теплообмен, солнечные коллекторы, строительные конструкции.

еятельность жилищно-коммунального хозяйства сопровождается большими потерями ресурсов, как потребляемых коммунальными предприятиями, так и предоставляемых потребителям воды и тепловой энергии. Географическое положение Российской Федерации, а также ее климатические условия диктуют необходимость рассмотрения энергетического хозяйства страны как наиболее значимого топливоемкого сектора экономики, где на теплоснабжение приходится около 40% энергоресурсов. Известно, что процесс снижения тепловых потерь как производственных, так и жилых с общественными зданиями существенно зависит от конструкций ограждающих элементов, их теплозащитных параметров. Одним из решений повышения теплотехнических качеств ограждающих конструкций является разработанное авторами выполнение их с солнечными коллекторами, когда при отрицательных температурах

262

4   T 4 T   Qк .с. = C о ε в ε к  в  − Aλ  c   Fc  100     100 

(1) 2 •К4) – коэффициент Tв С0 – 5,67 ∂где ∂Tв Вт/(м∂T ∂T 1 в ω ω + + + ω z в тела; = излучения черного x абсолютно y ∂ε ∂x ∂y ∂z ρ o C pп Aλ – поглощающая способность строительного материала; εc – степень черноты стекла; ∂ 2Tв ∂ 2Tв ∂ 2Tв 2 F – площадь + 2 солнечно∇ cTв = 2 + поверхности ∂x ∂y2;2 ∂z го коллектора, м T d и T c – абсолютная температура λc Q к.с. солнечного ∂Tc в воздушной коллек⋅ полости = тора и строительного материала. ρ o C pп ρ п C p g ∂δ Аналитическое выражение (1) подтверждает наблюдаемое в условиях экс r  ∂j  λ ∂T плуатации   тем= ип изменение ∇ 2Tв + ϕεвеличины   Cвысоте  ∂τ ρ п Cвоздействия пературного по  pg p  п  ∂εконструкции ограждения солнечного кол∂j лектора из-за наличия конденсатной пленки с изменяющейся толщиной на ∂T его внутренней поверхности. Это приводит к изменению количества диффундируемого вещества в коллоиднокапиллярых и пористых телах. Процесс тепло- и массопередачи в воздушной прослойке от воздушно-паровой смеси к строительному материалу осуществляется в месте их контакта, то есть 4 4   слое, Tв  и описывается  Tc   сив пограничном Qк .с. = C о ε в ε к   − Aλ    Fc стемой дифференциальных уравнений  100   4   100   Tв   Tc (2)4конвекции: 

∇ 2Tв +

ρп

наружного воздуха используется энергия лучистого теплообмена (в солнечные дни), что снижает тепловые потери систем отопления зданий и сооружений. При использовании наружных конструкций в виде солнечных коллекторов воздушная прослойка между селективнопропускающим материалом (например, силикатным стеклом) и элементом кон4   4коллострукции – несущий слой  в виде = − Q C A ε ε       Fc Tв  T   λ к .с . о в к идного капиллярно-пористого Qк .с. = C о ε в ε к  строитель100  4 100    − Aλ  c   Fc   4    Tc∂T в  Q ∂T  100  опре- 100  C ε ∂εTв Tв  ∂T 1 ного материала всегда заполнен в Qк .с. =в +  =Fc ω ∇ 2Tв + к λ ω z о xв  к  + ω y − A+ 100 100 деленным количеством пара. При этом  ∂y  ∂z  ρ o C p ρ пC ∂ε ∂x  ∂Tв ∂Tв ∂Tв ∂Tвп 1 пар при снижении температуры окру+ ω x Q к.с. + ω y + ωz = ∇2 ∂T ∂T ∂T ∂T 1 2 жающей средывконденсируется ω z в∂T= T + ω x в + ω y ивв+виде ∇ + ε ρ x y z C ∂ ∂ ∂ ∂ (2) в o p Q п ∂Tв 1 ∂x ∂yтолщи- ∂z в ρ+ oωC p∂п∂T2вT+ ω ∂∂2ρTTпв C+pωg∂ 2T конденсатной∂εпленки различной = ∇ 2Tв + к.с. x y z в 2 в в ε ρ ρ x y z C ∂ ∂ ∂ ∂ ∇ T = + + o pп п C pg ны по высоте растекается на строительв ∂x 2 ∂y 22 ∂z 22 2 ном материале. ∂ Tв ∂ Tв ∂ Tв 2 здесь ∇ 2Tв = + 2 + 2 ∂ 2Tв ∂ 2поток Tв ∂Qк.с. Tв Результирующий тепловой 2 22 2 2 ∇ Tв = 2 + 2 + 2 λc∂ Tв ∂QTк.с. ∂T ∂z 2 в ∂x∂ Tв ∂y c в солнечном коллекторе ограждающей ∇ T = + + ⋅ = ∂x ∂y ∂z в 2 2 2 ∂ x ∂ y ∂ z ρ ρ δ C C ∂ конструкции между внутренней поверхтеплопроводности: o pп λпc pg Q к.с. ∂Tc ностью стекла иλ строительным матери⋅ ∂T = Q T ∂ c c к.с. λ Q c ⋅ = C pп = ρ пcCpg  ∂δ (3) алом, покрытым конденсатом, ⋅ λρ oк.с. ∂T r  ∂j  ρ o C pп ρ п C pg опреде∂δ 2 пC ρ ρ C = +δϕε  Tв ∂ o p p∇ п ляется как (1): п g  C p  ∂ε  ∂τ ρ п C pg  п   r  ∂j  λ ∂T

λ ∂T = ∂τ ρ C

 r ∇ T +ϕ  C 

п  ∂j  λ  ∇r 2Tв +∂jϕε  =  ∂j  C  ϕεpg ∂ C τ ρ  C p  ∂ε   pп  ∂τ ε  ρ    ∂T ∂j ∂j ∂T

∂T безопасности 2 Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической п п = ∇ 2Tв +п в ε ∂ п C pg п pg pп

∂j

   ∂ε  

4   T 4 T   Qк .с. = C о ε в ε к  в  − Aλ  c   Fc  100     100 

4   T 4 T   Qк .с. = C о ε в ε к  в  − Aλ  c   Fc  100     100 

Q ∂Tв ∂T ∂T ∂T 1 + ωx в + ω y в + ωz в = ∇ 2Tв + к.с. ρ п C pg ∂ε ∂x ∂y ∂z ρ o C pп

Q ∂Tв ∂T ∂T ∂T 1 2 2 2 + ωx в + ω y в + ωz в = ∇ 2Tв +∇ 2T к.с.= ∂ Tв + ∂ Tв + ∂ Tв в ρ п C pg ∂x 2 ∂y 2 ∂z 2 ∂ε ∂x ∂y ∂z ρ o C pп

λc Q к.с. ∂Tc ⋅ = ρ oC p ρ пC p ∂δ

∂ 2T ∂ 2T ∂ 2T ∇ Tв = 2в + 2 в + 2в ∂x ∂y ∂z 2

λc

ρoC p

 r λп ∂T = ∇ 2Tв + ϕε   Cp ∂τ ρ п C pg  п

Q к.с. ∂Tc ⋅ = ρ п C pg ∂δ  ∂j     ∂ε  

 ∂j     ∂ε  

∂j ∂T – изменение влагосодержания в

п массопереноса пара:

 r λп ∂T = ∇ 2Tв + ϕε   Cp ∂τ ρ п C pg  п

(4)

2 где – оператор Лапласа в промежу∂j системе координат; ∂точной T Cpn и Cpc – коэффициент теплоемкости воздушно-паровой смеси и строительного материала (Дж/кг, °С); T – время, с; λn и λc – коэффициенты теплопроводности воздушно-паровой смеси и строительного материала; pn и pc – плотности воздушно-паровой смеси строительного материала; x, y, z – координаты в прямоугольной системе координат; Wx , Wy , Wz – проекции вектора скорости перемещения воздушно-паровой смеси на высоте солнечного коллектора; ξ – коэффициент пропорциональности, характеризующий долю влаги, перемещающейся в виде пара; r – удельная теплота фазового перехода, Дж/кг;

элементарном объеме за единицу времени, обусловленное испарением или конденсацией влаги. В статистике аварийных ситуаций за 2013 – 2014 годы доля строительных сооружений со значительной площадью остекления, в том числе с использованием солнечных коллекторов, составляет до 27%. Одной из основных причин более интенсивного износа несущих элементов конструкций является цикличное изменение температурновлажностных показателей воздушнопаровой среды в полости солнечных коллекторов, что негативно влияет на конструкцию вдоль определяющего размера (длина, ширина или высота), особенно в зоне контакта со стеклом, и приводит к различным «позонным» воздействиям на конструкции, и это ведет к снижению их несущей способности. Один из способов устранения такого явления – создание условий, устраняющих образование конденсатной пленки на поверхТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ности строительного материала, что и осуществляется на разработанном солнечном коллекторе.

Литература 1. Ежов В.С., Семичева Н.Е., Кобелев В.Н. Энергосберегающая система контроля теплообмена вентилируемого воздуха с влажными строительными конструкциями. Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 1.С. 18–21. 2. Кобелев Н.С., Котенко Э.В., Полозов А.Е. Энергосберегающие технологии, трубопроводы и оборудование систем теплогазоснабжения и вентиляции. Монография. Курский государственный технический университет. 2005. 3. Кобелев Н.С. и др. Ограждающий элемент с солнечным коллектором. Патент 1652486 РФ. Курский политехнический институт. № 4668471/33; заявл. 21 февраля 1989; опубл. 30 мая 1991. Бюл. № 20.

263

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

К вопросу снижения аварийных ситуаций при эксплуатации строительных машин УДК: 635.548.002 Николай КОБЕЛЕВ, доктор технических наук, профессор ЮЗГУ (г. Курск) Сергей АПУХТИН, директор ООО «МеталлЭксперт» (г. Курск) Дмитрий ДЕМЧЕНКО, эксперт ООО «МеталлЭксперт» (г. Курск) Александр ЗАГРОДСКИЙ, генеральный директор ООО «Центртехнотест» (г. Курск) Игорь ГОРБУЛИН, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «Центртехнотест» (г. Курск)

Предложено решение, позволяющее снизить аварийные ситуации при эксплуатации строительных машин, устраняющее образование потока жидкости по остеклению кабины автомобиля при контакте его с атмосферным воздухом. Предложена методика расчета массы конденсирующегося пара и биметаллическое покрытие, обеспечивающее разрушение конденсатной пленки за счет постоянного термовибрационного воздействия на остекление при изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации строительных машин. Ключевые слова: аварийная ситуация, строительные машины, конденсация влаги, остекление, термовибрация.

процессе выполнения строительно-монтажных работ с использованием строительных машин возможно возникновение аварийных ситуаций из-за появления конденсатной пленки на смотровых стеклах кабин управления. Даже в погоду с хорошими условиями видимости (без дождя и тумана) на вертикальной и наклонной остекленной поверхности кабины управления строительными машинами, температура которой tст меньше температуры контактируемого с ней паровоздушного потока tсм, образуется конденсатная пленка, которая резко снижает обзор оператору и, следовательно, повышает возможность создания аварийных ситуаций. Определим количество конденсата, выделяемого в единицу времени на остекление кабины. Для этого примем следующие допущения: ■ силы инерции, возникающие в пленке конденсата, пренебрежительно малы по сравнению с силами вязкости и силами тяжести;

264

■ конвективный перенос теплоты в пленке, а также тепловодность вдоль нее не учитываются; учитываются только тепловодность поперек пленки; ■ трение на границе раздела паровой и жидкой фаз отсутствует; ■ температура внешней поверхности пленки конденсата постоянна и равна температуре насыщения tн; ■ физические параметры конденсата не зависят от температуры; ■ силы поверхностного натяжения на свободной поверхности пленки не влияют на характер ее течения; ■ плотность пара мала по сравнению с плотностью конденсации.

Воспользуемся уравнением [1]

д 2t дy2 и

2 μk д ω = – ρk, дy2

(1)

где y – координата остекления по высоте; ρk, μk, ω – плотность, динамическая вязкость и скорость перемещения конденсатной пленки; Граничные условия: при y = 0, t = tст и ωk = 0; при y =δ, t = tн и

дωk дy

= 0.

дωk

Равенство нулю производной дy следует из условия, что трением на границе раздела фаз пренебрегаем. Интегрированное уравнение энергии, при записанных условиях:

дt tн – tст , (2) = дy δ где δ – толщина конденсатной пленки. Коэффициент теплоотдачи

α=

λk дt qk дy = tн – tст tн – tст

λж δ

(3)

Следовательно, коэффициент в определенной точке поверхности теплообмена прямо пропорционален коэффициенту теплопроводности и обратно пропорционален толщине пленки. Количество конденсата, протекающего в единицу времени через поперечное сечение пленки по ее ширине, равной l, определим из выражения Gk = ρkωkδl (4)

Авторы разработали принципиальное решение, обеспечивающее комфортные условия обзора в меняющихся погодно-климатических условиях эксплуатации путем выполнения композиционного остекления, состоящего из стекла и биметаллического покрытия

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Через сечение, лежащее ниже на величину dy, образующегося конденсата протекает больше на величину: dGk = d(ρkωkδ) (5) Этот прирост расхода происходит за счет массы конденсата, ранее произошедшей на остеклении. Скорость течения конденсатной пленки по остеклению определяется как

ωk =

ρ kq 2 δ 3μk . (6)

Для устранения негативного влияния конденсатной пленки на лобовом и/или боковом остеклении кабины управления строительными машинами, необходимо создать условия, постоянно разрушающие поток перемещающейся сверху вниз (по координате y) жидкости. Авторы разработали принципиальное решение, обеспечивающее комфортные условия обзора в меняющихся погодноклиматических условиях эксплуатации путем выполнения композиционного остекления, состоящего из стекла и биметаллического покрытия. Известно, что конденсация сопровождается как отводом конденсата, так и отводом теплоты. Следовательно, остекление кабины управления подвергается воздействию температурных градиентов со стороны конденсирующего пара и воздуха внутри кабины, где средняя температура Тср стекла определяется как [2]

Тср =

ТпqпСрп + ТвqвСрв qпСрп + qвСрв

(7)

где, Tп, Tв, qп, qв, Срп, Срв – температуры, массовые доли и теплоемкости при постоянном давлении соответственного пара и воздуха внутри кабины. Как показывает практика эксплуатации [3], температура стекла возрастает на 5–10 °С по сравнению с температурой окружающей среды. Данных перепадов температур достаточно для возникновения термовибрации биметаллического покрытия [4], входящего как компонент в композиционный состав остекления кабины управления. Постоянное термовибрационное воздействие разрушает конденсатную пленку, что в конечном итоге улучшает обзор для оператора управления в условиях эксплуатации при контакте остекления с конденсирующим паром атмосферного воздуха окружающей среды. Вывод: получены аналитические зависимости образования конденсатной пленки на наклонной лобовой и вертикальных боковых стеклах кабины управления строительными машинами при эксплуатации в сложных погодно–климатических условиях, когда обзор из кабины ухудшается вследствие наличия конденсирующего пара во встречном атмосферном воздухе.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Разработан композиционный материал для кабины управления, в который в качестве дополнительного компонента входит биметаллическая сетка. Определено оптимальное соотношение коэффициентов теплопроводности составляющих материалов биметаллической сетки, обеспечивающее возникновение термовибрации при различных температурных режимах эксплуатации строительных машин. Техническое решение защищено патентом Российской Федерации на изобретение [5].

Литература 1. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплоотдача. М.: Энергия, 1981. 417 с. 2. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплоотдача. М.: Высш. шк., 1985. 369 с. 3. Техническая эксплуатация автомобилей / Под. ред. Г.В. Краморенко. М.: Транспорт, 1993. 488 с. 4. Дмитриев В.Н. Биметаллы. Пермь: Кн. изд-во, 1997. 427 с. 5. Пат. № 50561 Российская Федерация, МПК7 Е 04 В2/14. Ограждающий элемент с солнечным коллектором. Кобелев Н.С. [и др.]; заявитель и патентообладатель Курск. гос. техн. ун-т. 2005121040/22; заявл. 5 июля 2005 года; опубл. 20 января 2006 года.

265

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Методы неразрушающего контроля и ограничения по их применению при обследовании объектов, диагностируемых в рамках экспертизы промышленной безопасности УДК 620.179.1

Евгений БАХВАЛОВ, заведующий лабораторией неразрушающего контроля ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Владимир БУРАК, инженер I категории ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Татьяна ФЕДЯЕВА, ведущий специалист ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Алексей ФОНДАМИНСКИЙ, ведущий инженер ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Андрей ЯКОВЛЕВ, ведущий инженер ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург)

В статье рассматривается эффективность методов неразрушающего контроля в зависимости от типов выявляемых дефектов применительно к объектам, диагностируемым ООО «ЛЕННИИХИММАШ». Ключевые слова: виды дефектов, методы неразрушающего контроля.

ри проведении экспертизы промышленной безопасности объекта с целью продления ресурса его эксплуатации и проводимого в ее рамках технического диагностирования выявляются дефекты, которые можно разделить на две группы: дефекты, образовавшиеся при изготовлении объекта, и дефекты, образовавшиеся при его эксплуатации. Причины возникновения первых – несоблюдение требований технологического процесса при отливке и прокате металла, при сварке, пайке и термообработке, а также при нанесении защитных покрытий. Возникновение эксплуатационных дефектов обусловлено коррозионноэрозионными процессами, износом, усталостью металла, несоблюдением требований по обслуживанию, эксплуатации и ремонту. Типичные дефекты плавки и литья: поры, неслитины, раковины, ликвации, горячие трещины, посторонние включения. При термообработке и обработке давлением может образоваться крупно-

266

зернистая структура металла, перегрев, термические трещины, расслоения, закаты, заковы, плены, рванины. При сварке и пайке могут образоваться непровары, трещины, посторонние включения, несоответствия размеров швов требованиям нормативно-технической документации, при механической обработке – шлифовочные трещины и прижоги [1]. Эксплуатационные дефекты при зарождении могут иметь различный вид, но в итоге становятся причиной возникновения и развития наиболее опасного вида дефектов – трещин. При проведении экспертизы промышленной безопасности ООО «ЛЕННИИХИММАШ» использует результаты следующих методов контроля: ■ визуальный и измерительный; ■ ультразвуковой; ■ акустико-эмиссионный; ■ радиографический; ■ капиллярный; ■ вихретоковый; ■ магнитный; ■ тепловой.

Конструкция объекта диагностирования в ряде случаев вносит ограничения в применении того или иного метода контроля [2]. Как следствие, приходится заменять один метод контроля на другой, по возможности максимально обеспечивая высокую достоверность контроля, то есть вероятность выявления деталей с явными дефектами и недопущения отбраковки годных. Помимо правильного выбора метода контроля, его достоверность зависит от контролепригодности объекта, от качества используемых инструментов, приборов и дефектоскопических материалов, а также квалификации дефектоскопистов. Визуальный и измерительный контроль позволяет выявить только дефекты, выходящие на поверхность металла и имеющие размеры, различимые

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

невооруженным глазом или при осмотре с применением вспомогательных средств (луп, микроскопов). Таким образом, данный метод неэффективен при выявлении наиболее опасных дефектов – трещин – в случае, если они имеют малое раскрытие. Ультразвуковой метод контроля (УЗК) основан на способности упругих волн распространяться в упругой среде, преломляться и отражаться на границе раздела сред с разным акустическим сопротивлением и применяется для выявления внутренних дефектов металла, в том числе трещин. Метод характеризуется высокой чувствительностью, позволяет получить представление о размерах дефекта и его координатах, не требует обеспечения двухстороннего доступа к контролируемой детали. При этом вероятность обнаружения дефекта зависит от его размера и ориентации, от акустических свойств контролируемого материала и осложняется наличием так называемых «мертвых зон». В случае применения теневого или зеркально-теневого вида УЗК требуется параллельность наружной и внутренней поверхностей контролируемой детали. Это же требование обязательно при проведении ультразвуковой толщинометрии. Акустико-эмиссионный контроль (АЭК), основанный на регистрации сигналов акустической эмиссии от дефектов, позволяет выявить только развивающиеся дефекты и предъявляет высокие требования к отсутствию посторонних шумов (вибраций, радиопомех, атмосферных осадков и т.д.) и к квалификации дефектоскопистов (из-за сложности расшифровки результатов контроля). Кроме того, АЭК требует нагружения объекта испытательным давлением, что связано с необходимостью обеспечения дополнительного комплекса мер безопасности. Еще более критичен к обеспечению безопасности персонала радиографический метод контроля (РГ), основанный на преобразовании радиационного изображения детали в радиографический снимок. Наряду с УЗК, РГ эффективен для выявления внутренних дефектов металла, но требует двухстороннего доступа к контролируемой детали и имеет ограничения по применению в зависимости от конструктивного исполнения объекта. Например, «просвечивание» элементов, сваренных на подкладном кольце, затрудняет расшифровку снимков в связи с наличием мешающих индикаций от кольца. Следует отметить и большую трудоемкость метода в сравнении с УЗК.

Капиллярный метод применим только для дефектов, выходящих на поверхность детали. Метод, основанный на проникновении пенетранта в полость дефекта, обладает высокой чувствительностью (выявляет дефекты размером менее 1 мкм), позволяет контролировать детали сложной формы и различных материалов. В то же время метод предъявляет высокие требования к соблюдению технологии контроля, относительно трудоемок, в ряде случаев сопряжен с использованием пожароопасных и токсичных средств контроля, а также чувствителен к температуре контролируемой поверхности (для многих наборов дефектоскопических материалов не допускается применение при отрицательных температурах). Вихретоковый метод способен выявлять неметаллические включения и трещины в электропроводящих объектах. Метод позволяет проводить контроль без контакта преобразователя с объектом и практически не зависит от загрязненности объекта и свойств окружающей среды (влажность и т.д.). Применение метода ограничивается глубиной проникновения электромагнитного поля, взаимным расположением преобразователя и объекта, а также зависимостью плотности вихревых токов в объекте от гео метрических и электромагнитных характеристик объекта. Магнитный метод основан на регистрации магнитного поля рассеяния над дефектом и высокоэффективен при поиске трещин, но пригоден только для контроля деталей, выполненных из ферромагТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

нитных материалов. Кроме магнитных характеристик контролируемого объекта, на качество контроля влияет форма объекта, его размеры, шероховатость поверхности, расположение и ориентация дефектов. Ложный признак наличия дефекта может быть вызван структурной неоднородностью металла и остаточными внутренними напряжениями. Главное преимущество теплового метода контроля – возможность его дистанционного проведения для объекта, находящегося в эксплуатации. Метод позволяет выявить температурные отклонения нагретых деталей оборудования, свидетельствующие о наличии дефектов либо о нарушении технологии эксплуатации. Основным ограничением к применению является наличие загрязнений (или теплоизоляции) на контролируемой поверхности. Таким образом, выделить группу наиболее эффективных методов неразрушающего контроля затруднительно, так как многообразие выявляемых дефектов требует комплексного подхода при диагностировании, позволяющего с максимальной вероятностью выявить дефекты, влияющие на эффективность и безо пасность эксплуатации объекта. Литература 1. Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении: учебное пособие для ВУЗов. – СПб: Радиоавионика, 1995. – С.115–254. 2. ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. – М., 1980. – С.21.

267

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Характерные дефекты АВО Характерные дефекты аппаратов воздушного охлаждения, выявленные в ходе проведения работ по техническому диагностированию УДК 66.02.004.65 Евгений БАХВАЛОВ, заведующий лабораторией неразрушающего контроля ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Владимир БУРАК, инженер I категории ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Татьяна ФЕДЯЕВА, ведущий специалист ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Алексей ФОНДАМИНСКИЙ, ведущий инженер ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Андрей ЯКОВЛЕВ, ведущий инженер ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург)

Настоящая статья посвящена анализу результатов диагностирования аппаратов воздушного охлаждения (АВО) и составлению перечня наиболее часто встречающихся дефектов, образующихся в процессе эксплуатации и влияющих на эффективность и безопасность эксплуатации АВО. Сведения о дефектах получены по результатам обследования в период 2002-2014 годов более тысячи единиц АВО на объектах ОАО «Газпром», ООО «Лукойл», ОАО «Акрон», ОАО «Дорогобуж» и др. Ключевые слова: аппараты воздушного охлаждения, дефекты.

сновными составляющими АВО являются теплообменная секция, колесо вентилятора, привод вентилятора, диффузор с коллектором и опорная металлоконструкция [1]. Теплообменная секция, в свою очередь, состоит из трубного пучка (теплообменные трубы с оребрением), сварных либо разъемных камер и металлоконструкции (боковых стенок, балок, дистанцирующих элементов и, в некоторых случаях, жалюзи).

Дефекты теплообменных труб теплообменной секции Наиболее опасным дефектом теплообменных труб, приводящим к выходу из строя АВО, является разгерметизация несущей трубы, в первую очередь по причине возможного наличия воды в рабочей среде (например, недостаточно осушенный газ), либо в результате так называемого «размораживания», то есть разрыва трубы под воздействием расширяющейся при замерзании воды после проведения гидравлических испытаний. Данный дефект чаще всего встречается на наиболее «слабом» участке трубы – между трубной доской камеры и началом оребрения. «Размораживание»

268

характерно для районов эксплуатации с низкими температурами окружающей среды. Основные причины появления дефекта – несоблюдение температурного режима эксплуатации АВО, а также отступления от требований проведения гидравлических испытаний. Вышеуказанному дефекту, как правило, сопутствует коррозия наружной поверхности неоребренного участка теплообменной трубы, что ведет к более быстрому коррозионному износу этого участка в сравнении с оребренными. Причина возникновения – отсутствие антикоррозионного покрытия. Механические повреждения и загрязнение оребрения дефектами не являются, но приводят к снижению эффективности теплообмена АВО и, как следствие, к излишним энергозатратам на охлаждение рабочей среды.

Дефекты камер теплообменной секции Для сварных камер, имеющих в своей конструкции пробковую доску, возможна разгерметизация резьбовых соединений «пробка – пробковая доска», что в сочетании с взрывопожароопасной, токсичной либо высокотемпературной рабочей сре-

дой может стать причиной аварии или травмирования обслуживающего персонала. Причина разгерметизации – износ прокладки между пробкой и пробковой доской либо (в редких случаях) недостаточное усилие затяжки пробки. Для коробчатых сварных камер с относительно большой толщиной стенок (30–65 мм) характерны расслоения основного металла стенок, выявляющиеся, как правило, при проведении толщинометрии. Причина расслоений – брак проката металла при изготовлении. В большинстве случаев выявленное расслоение ориентировано параллельно большей плоскости стенки, располагается примерно в середине ее сечения по толщине и не выходит на поверхность. Прочностные исследования показали, что материал с такими расслоениями соответствует требованиям норм по главному критерию – механической прочности [2]. В случае же выхода расслоения на поверхность либо в сварное соединение объект, как правило, подлежит ремонту. При эксплуатации АВО с химически агрессивными рабочими средами (нефтепродукты и т.д.) либо со средами, в которых присутствуют абразивные составляющие (кристаллы песка, механические частицы и т.д.), высока вероятность образования значительных эрозионных повреждений металла на внутренней поверхности камер. В связи с этим при диагностировании АВО с указанными рабочими средами следует особое внимание уделять толщинометрии стенок камер, в особенности в районах изменения направления потока среды (напротив теплообменных труб, напротив патрубков входа и выхода рабочей среды, в местах предполагаемого поворота потока). На литых крышках разъемных камер, а также на цельносварных камерах U-образного поперечного сечения (рис. 4, поз. «д» ГОСТ Р 51364) практически во всех случаях встречаются дефекты литья (в первую очередь – поры), образовавшиеся при изготовлении. При обследовании таких АВО следует особое внимание уделять визуальному и измерительному контролю поверхности камер.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Коррозионные повреждения наружной поверхности камер, как правило, незначительны и представляют собой общую равномерную коррозию, не оказывающую заметного влияния на прочностные характеристики камер, так как толщина последних составляет от 10 до 65 мм.

Дефекты колеса вентилятора Наиболее опасный дефект колеса вентилятора, выявленный при обследовании АВО, – трещины основного металла лопастей в районе их крепления к колесу вентилятора и по сварным швам. Указанный дефект выявлен на алюминиевых сварных лопастях вентиляторов типа УК-2М, отличающихся, например, от стеклопластиковых лопастей вентиляторов типа «ГАЦ» большей массой и сложностью балансировки. Наиболее вероятная причина возникновения указанных трещин – усталостное разрушение металла, вызванное знакопеременными нагрузками вследствие разбалансирования вращающегося колеса. При этом металл лопастей испытывает нагрузки как в горизонтальной плоскости под действием центробежной силы, так и в вертикальной – под воздействием потока охлаждающего воздуха. Своевременно не обнаруженные трещины в указанных местах могут привести к разрушению вращающегося колеса и, как следствие, к разрушению теплообменных труб обломками лопастей и других элементов.

т.д.), есть вероятность деформации вертикальных опор, приводящих к перекосу секции. В частности, такой дефект был характерен для АВО, эксплуатируемых в Тюменской области. При значительном и неравномерном перекосе это может привести к деформации и разгерметизации теплообменных труб (в первую очередь – в зоне их крепления в трубной решетке). Другой дефект, связанный с отклонением элементов АВО от проектного положения, характерен для аппаратов, вентилятор которых вместе с приводом располагается на фундаменте, отдельном от опорной металлоконструкции секции (отечественные АВО нагнетательного типа марок АВЗ, АВГ, АВГ-75 и др.). Изменение взаимного расположения опорных

металлоконструкций секций и привода вентилятора приводит к изменению зазоров между краями лопастей вентилятора и стенкой коллектора диффузора и в крайнем случае к их контакту. В худшем случае это может стать причиной разрушения вращающегося колеса и, как следствие, разрушения теплообменных труб обломками колеса и диффузора. С целью предотвращения упомянутых повреждений АВО, установленных на неустойчивых грунтах, и АВО с раздельным расположением опор секции и вентилятора при проведении технического диагностирования необходимо проведение тщательного визуального и измерительного контроля с целью выявления отклонений фундаментов и опорных конструкций от проектного положения. Таким образом, выделить группу наиболее эффективных методов неразрушающего контроля затруднительно, так как многообразие выявляемых дефектов требует комплексного подхода при обследовании АВО, позволяющего с максимальной вероятностью выявить дефекты, влияющие на эффективность и безопасность эксплуатации АВО. Литература 1. ГОСТ Р 51364-99 (ИСО 5768-80). Аппараты воздушного охлаждения. Общие технические условия. – М., 2000. – С. 66. 2. Методика технического диагностирования аппаратов воздушного охлаждения. – СПб, 1999. – С.65. 3. Алиев Т.Т., Пронин А.И. Результаты экспериментальной оценки прочности трубного металла с внутренними расслоениями. / Материалы XXIV тематического семинара. Диагностика оборудования и трубопроводов компрессорных станций. // – М., 2005. – С.34-45.

Дефекты опорной конструкции На АВО, установленных на неустойчивых грунтах (болотистая местность и ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

269

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Отдельные аспекты технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности технологических трубопроводов, проводимых специалистами на опасных производственных объектах УДК 681.518.5:621.643.43 Евгений БАХВАЛОВ, заведующий лабораторией неразрушающего контроля ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Владимир БУРАК, инженер I категории ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Татьяна ФЕДЯЕВА, ведущий специалист ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Алексей ФОНДАМИНСКИЙ, ведущий инженер ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург) Андрей ЯКОВЛЕВ, ведущий инженер ООО «ЛЕННИИХИММАШ» (г. Санкт-Петербург)

В статье рассмотрены некоторые аспекты технического диагностирования технологических трубопроводов, выявлены основные дефекты и причины их появления. Ключевые слова: техническое диагностирование (ТД), технологический трубопровод, опасные производственные объекты (ОПО), экспертиза промышленной безопасности (ЭПБ), нормативно-техническая документация (НТД).

аиболее актуальным вопросом в области эксплуатации технологических трубопроводов является обеспечение их безопасной эксплуатации после выработки назначенного ресурса. В настоящий момент часть технологических трубопроводов находятся в эксплуатации на опасных производственных объектах (ОПО) более чем 25 лет. Дальнейшая эксплуатация технологических трубопроводов возможна на основании обследования их технического состояния и установления остаточного ресурса. С целью определения остаточного ресурса и выявления наиболее подверженных коррозии и другим дефектам участков трубопроводов проводится техническое диагностирование в рамках экспертизы промышленной безопасности.

270

Техническое диагностирование направлено на предотвращение непредвиденных чрезвычайных ситуаций и выявление эксплуатирующей организацией наиболее опасных участков трубопроводов. Как показывает многолетний опыт, накопленный специалистами ООО «ЛЕННИИХИММАШ», наиболее широко распространенными дефектами и причинами их возникновения, оказывающими влияние на дальнейшую безопасную эксплуатацию трубопроводов, являются: ■ утонение стенок элементов трубопровода из-за эрозионно-коррозионного износа; ■ возникновение деформаций трубопровода при неисправно работающей опорно-подвесной системе; ■ сосредоточение напряжений в сварных швах, объясняемое наличием в них технологических дефектов;

■ несоответствие физико-механических параметров металла труб и толщины стенок трубопровода условиям его работы; ■ повреждение теплоизоляционного и лакокрасочного покрытия; ■ несоответствие фактической трассировки трубопроводов проектной документации, паспорту и схеме; ■ отступление конструктивного исполнения от требований нормативной документации. Специалистами ООО «ЛЕННИИХИММАШ» в ходе проведения технического диагностирования трубопроводов, находящихся в эксплуатации на ОПО более 25 лет, было выявлено, что у большинства из них от 3 до 7% опор (подвесов) утрачены либо требуют ремонта (рисунок 1) [1]. Практический опыт свидетельствует, что в случае выявления дефектов опор при проведении технического диагностирования, необходимо определить и обозначить все некорректно работающие участки опорно-подвесной системы для дальнейшего предоставления исчерпывающей информации надзорным службам эксплуатирующей организации. В процессе длительной эксплуатации трубопровода встречаются участки, на которых был проведен внеплановый ремонт с отступлениями от требований нормативно-технической документации [2], в частности, несоответствие формы и размеров шва требованиям НТД (рисунок 2). В случае выявления таких участков требуется незамедлительное уведомление надзорной службы эксплуатирующей организации о необходимости выполнения ремонта или замены дефектного элемента трубопровода до пуска в эксплуатацию. Максимальная атмосферная коррозия трубопроводов отмечена на участках трубопровода, пролегающих вблизи градирен, испарения от которых, как правило, приводят к конденсации влаги под изоляцией трубопроводов и в дальнейшем провоцируют усиленный коррозионный износ и язвенную коррозию элементов трубопровода (рисунок 3) [3]. Кроме того, после проведения технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности необходимо восстановить лакокрасочное покрытие и теплоизоляцию трубопроводов. В заключениях, даваемых специалистами ООО «ЛЕННИИХИММАШ», это отдельно указано в разделе рекомендаций. При выявлении в процессе обследования дефектов и повреждений составляются протоколы, проводится устранение

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Дефекты опорно-подвесной системы

Рис. 2. Участок трубопровода с внеплановой подваркой шва

несоответствий и ремонт трубопроводов эксплуатирующей организацией с последующим повторным техническим диагностированием специалистами ООО «ЛЕННИИХИММАШ». При положительных результатах ТД и проведенного испытания пробным давлением выдается заключение ЭПБ ООО «ЛЕННИИХИММАШ» с указанием остаточного ресурса безопасной эксплуатации трубопровода.

Рис. 3. Атмосферная коррозия трубопровода и его изоляции

Таким образом, при проведении технического диагностирования трубопроводов специалисты ООО «ЛЕННИИХИММАШ» применяют весь комплекс накопленных знаний, который позволяет с максимальной эффективностью оценить техническое состояние трубопроводов по итогам проведения ТД на ОПО. Литература 1. РД 03 606 03 Инструкция по визуальТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ному и измерительному контролю. – М., 2003, С. 55. 2. ГОСТ 16037-80 Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. – М, 2004, С.32. 3. ГОСТ 32569-2013 Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах. – М., 2015, С. 136.

271

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Дефекты металлических дымовых труб

Характерные дефекты металлических дымовых труб, выявляемые при экспертизе промышленной безопасности на примере металлической дымовой трубы системы газопотребления, и их влияние на ресурс 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 металлической дымовой трубы на опасном производственном объекте рассмотрим характерные дефекты, на которые стоит обратить внимание при проведении экспертизы промышленной безопасности промышленных металлических труб, показать важность расчетов на прочность и устойчивость. Ключевые слова: дымовая труба, экспертиза промышленной безопасности, расчет на прочность и устойчивость, техническое состояние.

аключение экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений (дымовой трубы) на опасном производственном объекте является документом, определяющим: ■ соответствие объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности; ■ техническое состояние конструкций; ■ эксплуатационную пригодность конструкций сооружения в целом; ■ рекомендации и мероприятия по устранению выявленных дефектов. Основаниями для проведения экспертизы промышленной безопасности металлической дымовой промышленной трубы являются: ■ требования, установленные ст. 9 и п. 1 ст.13 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (с изменениями); ■ требования Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» от 14 ноября 2013 года № 538, зарегистриро-

272

ваны в Минюсте России 26 декабря 2013 года № 30855; ■ истечение срока безопасной эксплуатации с даты последней экспертизы промышленной безопасности металлической дымовой промышленной трубы газифицированной котельной. Целью экспертизы промышленной безопасности дымовой трубы является: ■ установление полноты, достоверности и правильности представленной информации, ее соответствия стандартам, нормам и правилам промышленной безопасности; ■ определение технического состояния дымовой трубы; ■ определение дефектов и повреждений, влияющих на дальнейшую безо пасность ее эксплуатации, и выявление причин их возникновения; ■ определение остаточного ресурса металлической дымовой промышленной трубы. В процессе экспертизы промышленной безопасности металлической дымовой промышленной трубы газифицированной котельной сети газопотребления

была изучена проектная, эксплуатационная документация, отчеты о предыдущих обследованиях дымовой трубы. Строительная документация на трубу не сохранилась. Обследуемая металлическая дымовая промышленная труба газифицированной котельной сети газопотребления выполнена по типовому проекту № 907-2-1, разработанному Госстроем СССР, «Союзлегпищестройпроект», Мос промпроект в 1965 году, и привязанному Государственным проектным и НИИ «Укрниипроектстальконструкция» в 1986 году. Согласно проектной документации, труба предназначена для отвода дымовых газов при сжигании природного газа от четырех паровых котлов 1/9 ГН-2 (МЗК-АГ-2) паропроизводительностью 1 т пара в час каждый (два котла постоянно находятся в резерве). В процессе инструментального контроля были установлены фактические размеры сооружения трубы и ее элементов, отклонения от типового проекта. В процессе экспертизы были установлены и рассмотрены климатические и инженерно-геологические условия, в которых эксплуатируется сооружение. Эти данные нужны для проведения расчетов на устойчивость. В процессе проведения ЭПБ выявлены отступления от типового проекта № 907-2-1 во время строительства: 1) расстояния R (по горизонтали) от фундаментов оттяжек до трубы отличаются по величине между собой и составляют: 13,630 м; 14,450 м; 20,730 м. По типовому проекту R=16 м; 2) из-за разного расстояния между фундаментами оттяжек до трубы углы наклона оттяжек к горизонту неодинаковы, что не соответствует проекту (40°–60°); 3) горизонтальный угол между оттяжками должен быть 120°, фактически углы равны: 120°54'; 148°39' и 90°27'; 4) конструкция фундамента не соответствует проекту.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Выявленные отступления от проектных решений не влияют на устойчивость и несущую способность ствола трубы (согласно произведенному расчету). При проведении экспертизы промышленной безопасности разработана и согласована Программа экспертизы промышленной безопасности металлической дымовой промышленной трубы газифицированной котельной сети газопотребления. Выполнено обследование ее технического состояния, включающее в себя осмотр наружной поверхности дымовой трубы и ее элементов, визуально-измерительный контроль, выполнение геодезических работ, определение фактических параметров трубы и ее элементов, характеристик конструктивных материалов, выявление дефектов и повреждений, анализ условий эксплуатации. Выполнен расчет остаточного ресурса дымовой трубы. Выполнен расчет элементов трубы на устойчивость, выносливость. В 2013 году проводилась экспертиза промышленной безопасности дымовой трубы экспертной организацией ООО ПТЦ «ЭПБ», г. Краснодар (Заключение ЭПБ, рег. №30-ЗС-04952-2013 г.). По результатам данной экспертизы были выявлены следующие дефекты и повреждения категории «Б» и «В»*. Категория «Б»: ■ разрушение отмостки вокруг дымовой трубы. Категория «В»: ■ отклонение ствола трубы от вертикали на 78 мм при допустимом значении 96 мм; ■ частично отсутствовала изоляция газохода в месте примыкания к трубе. На основании результатов расчета остаточного ресурса срок эксплуатации трубы был определен до 25 декабря 2014 года.

о результатам экспертизы, с учетом расчетов, техническое состояние дымовой трубы признано работоспособным. В 2012 году был выполнен ремонт оттяжек, частично устранен крен трубы, нижняя часть трубы усилена кожухом. В феврале 2014 года ООО ПТЦ «ЭПБ» было проведено повторное измерение крена трубы и измерение толщины стенок ствола трубы (п.8.2 Заключения ЭПБ, рег. № 30-ЗС-04952-2013 г.). Установлено: крен 54 мм; минимальная толщина стенки ствола трубы 4,3 мм (технический отчет ООО ПТЦ «ЭПБ» № 001-14). Рассмотрены заключения экспертизы промышленной безопасности:

■ ООО «Эксперт-Диагностика», рег. № 57-ЗС-06333-2004г.; ■ ООО ПТЦ «ЭПБ», рег. № 30-ЗС-093972009 г.; ■ ООО ПТЦ «ЭПБ», рег. № 30-ЗС-049522013 г. Ремонт трубы с усилением нижней части кожухом из стали 3 ГОСТ 380-2005 толщиной 5 мм выполнен в 2012 году. При проведении экспертизы промышленной безопасности металлической дымовой промышленной трубы газифицированной котельной сети газопотребления было определено техническое состояние дымовой промышлен-

ной трубы и ее конструктивных элементов. При этом выявлены следующие дефекты и повреждения: ■ коррозия ствола дымовой трубы до 4,9 мм (39%) при допустимой по проекту 4,0 мм; ■ фундамент трубы и крепление опорной плиты к фундаменту не соответствуют проекту; ■ отклонение ствола трубы от вертикали на величину 73 мм при допустимом значении 96 мм; ■ крепление опорной плиты к фундаменту анкерными болтами не соответствует требованиям НТД и типового проекта.

* Дефекты и повреждения – по тексту Заключения ЭПБ, рег. № 30-ЗС-04952-2013 г.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

273

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы В процессе обследования определялась остаточная толщина металла ствола трубы и опорной плиты методом ультразвуковой толщинометрии. Измерения толщины стенки ствола трубы проводились в 6 зонах (сечениях) на отметках +0,500; +1,700; +3,080; +7,100; +10,000; +15,000; +21,000; +27,000; 32,100 (за отметку 0,000 принят уровень земли около обвалования). Измерения толщины опорной плиты проводились в 8 точках, равномерно распределенных по периметру опорной плиты в 100 мм от края посередине каждой стороны. По результатам замеров минимальное значение толщины опорной плиты составило 25,5 мм. Измеренное на отм. +0,200 минимальное значение толщины ребер жесткости составило 12,8 мм. При проведении ВИК сварных и болтовых соединений были проконтролированы: ■ стыковые сварные соединения ствола трубы и кожуха нижней части трубы; ■ сварные соединения в месте приварки кожуха трубы к опорной плите и ребрам жесткости; ■ анкерные крепления ствола трубы к фундаменту. Крепление опорной плиты к фундаменту анкерными болтами не соответствует требованиям НТД и типового проекта. Фундамент не соответствует типовому проекту. Других недопустимых дефектов не обнаружено. Определение возможного крена и искривления ствола трубы выполнялось при помощи теодолита VEGA TEO-20, оснащенного окулярной насадкой для наведения на объект измерения с малыми зенитными расстояниями (до 45°). Измерения горизонтальных углов и зенитных расстояний (вертикальных углов) выполнялись методом полных приемов. Измерения линейных расстояний выполнялись ручным лазерным дальномером. При выполнении геодезических работ были определены высотные характеристики трубы, фактическое месторасположение анкерных фундаментов. Результаты геодезических работ (измеренные и расчетные) оформлены в виде исполнительных геодезических схем (Приложение Г). Графическое построение позволило определить истинную величину крена ствола трубы, равную 73 мм, а также его направление. При сравнении результатов измерений в феврале 2014 года (величина крена трубы составляла 54 мм, технический отчет

274

ООО ПТЦ «ЭПБ» № 001-14) с результатами измерений в июне 2014 года величина крена увеличилась до 73 мм. Направление крена не изменилось. Выявленная величина крена (отклонения оси ствола трубы от вертикали) не превышает допустимое значение, равное 96 мм в соответствии с п. 21 Раздела III [6]. Согласно классификации, приведенной в п.3 Раздела II [6] данный дефект относится к категории опасности «В». Выявленные в процессе обследования дефекты категории «Б» и «В» не представляют непосредственной опасности для разрушения трубы, дефектов категории «А» при обследовании не обнаружено. При обследовании обнаружено, что фундамент трубы и крепление опорной плиты к фундаменту не соответствуют проекту. Поэтому, согласно требованиям п. 9.1.15 СТО 17230282.27.010.001-2007, выполнен поверочный расчет несущей способности и устойчивости металлического ствола дымовой трубы. Коррозионный процесс является одним из определяющих факторов при установлении остаточного ресурса ствола трубы, поэтому расчет остаточного ресурса проводился исходя из условий того, что при достижении допустимой толщины стенки ствола трубы наступит переход объекта в предельное состояние. При этом принято, что толщина стенки при коррозионном износе изменяется по линейному закону, а остаточный ресурс может быть определен по формуле: ТK(TЭ) =

tф – tдоп a

, (1)

где: ТK(TЭ) – остаточный ресурс ствола трубы; tф – фактическая (измеренная) минимальная толщина стенки ствола трубы, выявленная при обследовании; tдоп – допустимая толщина, при уменьшении которой возможно разрушение газоотводящего ствола дымовой трубы, равная 4,0 мм; a – скорость уменьшения толщины оболочки в результате коррозии (скорость коррозии), определенная по формуле: a=

tИ + Со – tф

, (2)

где: tИ – номинальная (исполнительная, приведенная в паспорте или другом документе) толщина стенки; Со – плюсовой допуск на толщину стенки при изготовлении трубы или листового проката;

τ – время эксплуатации трубы. Отправной исходной величиной в определении скорости коррозии является tИ – номинальная толщина стенки ствола трубы. Величина tИ принята по данным замеров, приведенных в Заключении ЭПБ, рег. № 30-ЗС-07449-2008. По этим исходным данным был выполнен расчет остаточного ресурса ствола трубы. Исходные данные для расчета (в наиболее нагруженном сечении в основании ствола трубы): tИ min.ср = 8,0 мм; τ = 27 лет или 324 месяца; tф min = 4,3 мм; tдоп = 4,0 мм. Тогда теоретическая скорость коррозии за время эксплуатации дымовой промышленной трубы составляет: a=

8 + 0 – 4,3 = 0,0114 мм/месяц 324

Прогнозируемый остаточный ресурс дымовой трубы составляет: ТK(TЭ) =

4,3 – 4,0 ≈ 26 месяцев или 0,0114 2 года 2 месяца

При оценке технического состояния металлической дымовой промышленной трубы, как сооружения в целом, учитывались: ■ результаты проведенного обследования, в том числе отклонения параметров дымовой трубы и ее элементов от их номинальных и допустимых значений; ■ категория опасности выявленных дефектов и повреждений; ■ результаты расчета остаточного ресурса; ■ результаты выполненного расчета; ■ возможность устранения выявленных дефектов. На основании анализа вышеперечисленной информации техническое состояние металлической дымовой промышленной трубы газифицированной котельной сети газопотребления в целом оценивается как работоспособное. На основании результатов экспертизы промышленной безопасности и выполненных расчетов техническое состояние металлической дымовой промышленной трубы газифицированной котельной сети газопотребления, классифицируется, в соответствии с требованиями [6], как работоспособное, при условии выполнения рекомендаций. Необходимо отметить, что проведение расчетов позволило продлить расчетный срок службы, необходимый для разработки проекта и замены существующей дымовой трубы на новую.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Экспертная организация, на основании совокупности полученной информации, определяющей особенности конструкции, техническое состояние и условия эксплуатации трубы, считает возможным дальнейшую ее эксплуатацию на установленных параметрах на период, определенный расчетом трубы. На основании результатов ЭПБ эксплуатирующей организации были выданы рекомендации: ■ В процессе ведения технического надзора выполнять регулярные измерения толщины стенки ствола трубы для определения истинной скорости коррозии и срока безопасной эксплуатации дымовой промышленной трубы. ■ Выполнять регулярно (1 раз в год перед началом грозового сезона) измерение величины сопротивления растеканию электрического тока заземляющего устройства молниезащиты. ■ Проводить повторное измерение крена дымовой трубы геодезическим методом каждые 6 месяцев. Руководствуясь требованиями п.8 [5] о поэтапном продлении сроков эксплуатации, дальнейшая эксплуатация металлической дымовой промышленной трубы газифицированной котельной се-

ти газопотребления, с учетом результатов расчета остаточного ресурса и расчетов на устойчивость и выносливость, была допущена на срок 2 года. Литература 1. Федеральный закон «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» от 14 ноября 2013 года № 538, зарегистрированы в Минюсте России 26 декабря 2013 года № 30855; 3. Порядок продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах. Утвержден приказом Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 30 июня 2009 года № 195. Зарегистрирован в Минюсте РФ 28 сентября 2009 года, рег. №14894. 4. Дужих Ф. П., Осоловский В. П., Ладыгичев М. Г. Промышленные дымовые и вентиляционные трубы: Справочное издание. Под редакцией Дужих Ф.П. – М.: Теплотехник, 2004. – 464 с. 5. РД 03-610-03 «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб». 6. Ельшин А.М., Ижорин М.Н., Жолудов В.С., Овчаренко Е.Г. Дымовые трубы. Под ред. С. В. Сатьянова. – М.: Стройиздат, 2001 – 296 с.; илл. 7. РД 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю». 8. СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции». 9. СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений». 10. СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». 11. СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции». 12. СП 43.13330.2012 «Сооружения промышленных предприятий». 13. СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». 14. СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии». 15. СНКК 20-303-2002 «Нагрузки и воздействия. Ветровые и снеговые нагрузки (ТСН 20-302-2002 Краснодарского края)». 16. СНКК 22-301-2000 «Строительство в сейсмических районах Краснодарского края (ТСН 22-302-2000 Краснодарского края)». 17. СП 14.13330.2011 «Строительство в сейсмических районах». ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

18. ГОСТ 14782-86 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые». 19. ГОСТ 28702-90 «Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования». 20. ГОСТ 5272-68 «Коррозия металлов. Термины». 21. СП 13-101-99 «Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта дымовых и вентиляционных промышленных труб». 22. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений». 23. РД 22-01-97 «Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследований строительных конструкций специализированными организациями)». 24. Руководство по эксплуатации промышленных дымовых и вентиляционных труб. Москва, 1993. 25. РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений». 26. РД 34.15.132-96 «Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций зданий при сооружении промышленных объектов». 27. Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра. – М.: Стройиздат, 1978. 28. Федеральные авиационные правила (ФАП) «Размещение маркировочных знаков и устройств на зданиях, сооружениях, линиях связи, линиях электропередачи, радиотехническом оборудовании и других объектах, устанавливаемых в целях обеспечения безопасности воздушных судов». Утверждены Федеральной аэронавигационной службой РФ 28 ноября 2007 года № 119. Зарегистрировано в Минюсте РФ 6 декабря 2007 года, рег. №10621. 29. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. АО Цнии промзданий. – Москва, 2004. 30. Металлические конструкции. Справочник проектировщика. Под общ. ред. Е.И. Беленя. – М.: Стройиздат, 1986. 31. Муханов К. К. Металлические конструкции. Учебник для вузов. Издание 3-е, исправленное и доработанное. – М.: Стройиздат, 1978, – 572 с. 32. Металлические конструкции. Под общ. ред. В.В. Кузнецов и коллектив авторов. – М.: издательство АСВ, 1998. 33. Сатьянов В.Г., Хапонен Н.А. и др. Методика расчета нагрузок, прочности и ресурса стволов дымовых и вентиляционных промышленных труб. – М.: «Универсум», 2005.

275

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Опыт рассмотрения «Плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций» на маслоэкстракционном заводе 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)

На одном из маслоэкстракционных заводов в Краснодарском крае произошла авария (взрыв паровоздушной смеси горючей жидкости), повлекшая гибель людей. При проведении расследования причин аварии экспертной организацией ООО ПТЦ «ЭПБ» проводилась независимая экспертиза промышленной безопасности «Плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций для маслоэкстракционного цеха завода по экстракции растительных масел» (ПЛАС). При проведении экспертизы был выявлен ряд нарушений, приведенных в данной статье для анализа «Планов мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на опасных производственных объектах» для исключения повторения ошибок. Ключевые слова: авария, МЭЗ, план ликвидации аварий.

ЛАС был разработан в соответствии с «Методическими указаниями о порядке разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций на химико-технологических объектах» (РД 09-536-03), утвержденными постановлением Госгортехнадзора России от 18 апреля 2003 года № 14. По результатам экспертизы был выявлен ряд нарушений, в том числе такие нарушения, которые могли привести к развитию аварии, а не к ее локализации. Так, при возникновении аварийной ситуации, загазованности парами нефтепродукта в ПЛАС предусмотрена не остановка технологического процесса, а продолжение технологического процесса, подогрев и даже отключение систем защиты: ■ в тексте ПЛАС указано: «В случае, если изменившийся параметр невозможно привести к регламентированному значению за три минуты, с разрешения начальника цеха (смены) возможно

276

отключить блокировку находящейся на щите кнопкой «Блокировка отключена», что недопустимо; ■ при аварийных ситуациях «Переполнение резервуара»; – аварийная разгерметизация экстрактора и т.д., указанные в графе «Исполнители и порядок их действий» оперативной части ПЛАС уровня «А», не предусмотрена остановка производства. Вместо локализации и ликвидации аварий описано продолжение технологического процесса, выполнение работ в соответствии с технологическим регламентом (контрольный замер уровня растворителя в емкости рулеткой, регулирование подачи воды, пара, перераспределение прокачки растворителя в экстракторе и т.д.) и проведение ремонтных работ; ■ наименование аварий: – переброс растворителя из экстракционной колонны в чанный испаритель; – недостаточная тепловая обработка шрота в чанном испарителе; – попадание влаги извне и т.д., ука-

занные в графе «Наименование, уровень и место аварийной ситуации» оперативной части ПЛАС уровня «А» не соответствуют классификации аварий на опасных производственных объектах; ■ при локализации и ликвидации аварийной ситуации – образования пролива, испарения пролива растворителя и образования взрывоопасного облака – в ПЛАС предлагается производить действия по «выводу аварийной ж/д цистерны за территорию предприятия», что может привести к воспламенению смеси паров нефтепродуктов; ■ в графе «Наименование, уровень и место аварийной ситуации» оперативной части ПЛАС уровня «А» не указаны и не рассмотрены аварийные ситуации – взрыв смеси паров растворителя с воздухом внутри оборудования, образование пролива растворителя, образование взрывоопасного облака и т.д. в соответствии со сценариями возникновения и развития аварий в блоках; ■ в графе «Исполнители и порядок их действий» оперативной части ПЛАС уровня «А» не указаны номера (позиции) отсекающей запорной арматуры, участвующей в локализации аварийной ситуации; ■ не предусмотрено оповещение должностных лиц, аварийно-спасательных формирований, организаций и служб, ответственных за выполнение мероприятий по локализации и ликвидации аварийной ситуации в вечернее и ночное время. Функции диспетчера по оповещению должностных лиц об аварии возложены на секретаря директора, но секретарь работает только в дневную смену; ■ на титульном листе ПЛАС наименование опасного производственного объекта не соответствует наименованию ОПО в государственном реестре опасных производственных объектов;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ на принципиальных технологических схемах блоков не указаны параметры технологических потоков, тип и техническая характеристика отсекающей арматуры. На отдельных технологических схемах не указаны границы технологических блоков. Технологические схемы перегружены элементами, не имеющими прямого отношения к локализации и ликвидации аварийной ситуации (но не выделены арматура, отсекатели, участвующие в ликвидации аварии); ■ на планах расположения оборудования не указаны места размещения межблочной отсекающей арматуры, имеющей непосредственное отношение к локализации и ликвидации аварийной ситуации, эвакуационные выходы, маршруты эвакуации, пути подъезда, места установки и маневрирования спецтехники, указано не все основное технологическое оборудование. На плане расположения оборудования блока № 3 указано технологическое оборудование блока № 4; ■ в блок-схеме технологического объекта между блоками № 3 и 4 отделения экстракции на технологических потоках растворителя и мисцеллы не указана межблочная отсекающая запорная арматура. Не указан технологический поток шрота и межблочные отсекатели из блока № 4 в блок № 7 – транспортирование шрота; ■ в результатах анализа аварийных ситуаций, условий их возникновения и развития не определено количество опасных веществ, участвующих в аварийной

ситуации и в создании поражающих факторов (выброс опасных веществ, взрыв, ударная волна, токсическое поражение и т.п.) при реализации сценариев аварийных ситуаций; ■ не представлены результаты расчета вероятных зон действия поражающих факторов (огненный шар, пожар пролива, токсическое поражение); ■ не выполнен анализ состояния системы противоаварийной защиты (ПАЗ) на объекте с разработкой организационнотехнических мероприятий, предусматривающих дооснащение объекта средствами контроля, автоматического регулирования; ■ нештатное аварийно-спасательное формирование (НАСФ) не оснащено изолирующими противогазами или аппаратами сжатого воздуха для спасения людей при ликвидации аварий; ■ не проведено обучение нештатного аварийно-спасательного формирования безопасному проведению работ по локализации и ликвидации аварийных ситуаций, в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 22 декабря 2011 года № 1091 «О некоторых вопросах аттестации аварийно-спасательных служб, аварийноспасательных формирований, спасателей и граждан, приобретающих статус спасателя». На основании изложенного, «План локализации и ликвидации аварийных ситуаций для маслоэкстракционного цеха» не соответствует требованиям промыш-

ленной безопасности. В результате действия персонала по локализации аварийной ситуации в соответствии с разработанным ПЛАС могут привести к развитию аварии с необратимыми последствиями, а также к человеческим жертвам. В настоящее время отменена экспертиза ПЛАС, что оправданно, так как зачастую экспертиза проводилась формально. Практика показала, что наличие на предприятии разработанного ПЛАС, прошедшего экспертизу, 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. 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, неф техимических и нефтеперерабатывающих производств».

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

277

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Ошибки завода-изготовителя, которые привели к инциденту 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)

Часто инцидент или авария технического устройства происходят по причине того, что предприятия игнорируют ее зарождение на этапе ввода объекта в эксплуатацию. Ключевые слова: котел, термоусталостная трещина, котельный конвективный пакет.

статье рассматривается случай, представляющий интерес для специалистов, выполняющих технические обследования паровых котлов, смонтированных и эксплуатируемых на предприятиях различных отраслей промышленности. Инцидент касается парового котла Е-12-1,4-250 ДТГ (далее по тексту – Е-121,4), работающего на твердом топливе – лузге подсолнечника. Лузга образуется в результате деятельности предприятиявладельца котла (маслоэкстракционного завода), одного из предприятий Краснодарского края. На указанном предприятии эксплуатируются два котла Е-12-1,4, изготовленных в ЗАО «Энергомаш» (Белгород). Дата изготовления – 2007 год, дата ввода в эксплуатацию – 2012. Эксплуатация котлов этого типа позволяет эффективно решать задачи по утилизации отходов, получаемых при производстве подсолнечного масла, и производить перегретый пар, необходимый для работы турбогенератора, вырабатывающего электроэнергию. Котел оборудован топкой, работающей по технологии сжигания топлива в низкотемпературном вихре. Особенности конструкции котла: вертикальный, водотрубный, с естественной циркуляцией, с двумя барабанами, расположенными поперечно относительно направления движения уходящих газов. Верхний и нижний барабаны соединены котельным конвективным (далее – котель-

278

ным) пакетом труб, типоразмер 38х3,5, сталь 20, конструктивно выполненным аналогично конвективному пакету котлов серии ДКВР. Разница заключается в расположении барабанов и котельного пакета относительно направления движения уходящих газов из топки и геометрических параметров используемых труб. Для специалиста, выполняющего обследование котла, есть одно существенное отличие от конвективных пакетов котлов серии ДКВР – в котле Е-121,4 можно производить осмотр, очистку поверхностей нагрева, а также ремонт элементов котла, двигаясь по верхней образующей нижнего барабана между передним и задним (по ходу уходящих дымовых газов) пучками котельного пакета труб. Для этой цели в правой стенке котла смонтирован люк-лаз над нижним барабаном, и между передним и задним пучками котельного пакета имеется достаточный просвет для прохода человека. Согласно заявке эксплуатирующей организации, во время работы котла обслуживающим персоналом была обнаружена течь воды из зоны нижнего барабана. После остановки и охлаждения котла, при выполнении осмотра собственными силами в верхней части нижнего барабана (сталь 09Г2С) была обнаружена сквозная трещина. Согласно требованию главы 10.2 действующих на тот момент «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых

и водогрейных котлов» ПБ 10-574-03, необходимо было провести внеочередное техническое освидетельствование котла. Основание согласно п. 10.2.13 ПБ 10574-03 – «…по усмотрению лица, ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию котла». Котел был охлажден и отглушен от действующего оборудования соседнего котла. Персоналом котельной частично были выполнены мероприятия по подготовке котла к наружному и внутреннему осмотру при внеочередном техническом освидетельствовании. Основными задачами, которые предстояло решить лицу, проводящему внеочередное техническое освидетельствование, являлись: ■ определение вида и масштаба повреждений; ■ установление причины возникновения повреждений; ■ определение ремонтопригодности поврежденного элемента котла. Конечной задачей являлось определение возможности дальнейшей безопасной эксплуатации котла на разрешенных ранее параметрах, указанных в паспорте котла, по результатам первичного технического освидетельствования. Результаты наружного и внутреннего осмотра котла с комментариями и фотографиями приведены ниже. При осмотре топки на переднем и боковых экранах, а также в фестонной части заднего экрана и между труб котельного пакета обнаружено большое количество налипших на трубы продуктов сгорания – сажи, золы. При наружном осмотре нижнего барабана в зоне верхней образующей между передним и задним пучками котельного пакета были обнаружены два ряда заглушенных трубных отверстий, а именно последний ряд переднего пучка котельного пакета и первый ряд заднего пучка котельного пакета, то есть два самых верхних ряда отверстий на нижнем барабане. Эти отверстия были предназначены для установки труб котельного пакета (самых коротких).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Из объяснений начальника котельной стало известно, что завод-изготовитель допустил ошибку, просверлив в обечайке нижнего барабана два лишних ряда отверстий под трубы котельного пакета. В каждом ряду по 50 отверстий. Также ошибкой завода-изготовителя стала вварка заглушек в отверстия этих двух лишних рядов. Документально вварка заглушек не была обозначена (сертификаты на материалы, контроль сварных соединений, информация о квалификации сварочного персонала отсутствовали). С внутренней и наружной сторон обечайки нижнего барабана при визуальном осмотре были обнаружены несколько трещин, а с помощью капиллярной дефектоскопии (цветной метод) были установлены границы трещин и выявлены не обнаруженные визуально трещины (см. фото 1, 3 – вид снаружи по результатам ЦД, фото 2, 4 – вид изнутри барабана). На виде изнутри на фото 4 видны, в зоне трещин, следы перегрева. Трещины расположены между заглушками в продольных «мостиках», огибая по околошовной зоне (зоне термовлияния) сварные швы приварки заглушек. На наружной поверхности, в зоне заглушенных отверстий, имеются участки окалинообразования на поверхности обечайки нижнего барабана. Также были обнаружены ранее заваренные трещины (видны на фото 4). Ремонтная документация по заварке трещин отсутствовала. Информация получена от начальника котельной – котлы введены в эксплуатацию в 2012 году. После полутора лет эксплуатации обслуживающим персоналом были обнаружены течи воды из нижних барабанов в двух котлах. Эксплуатирующая организация провела осмотр котлов, обнаружила трещины в верхних частях нижних барабанов и собственными силами выполнила ремонт, задействовав неквалифицированных специалистов. Через год (летом 2015 года) дефекты появились вновь в тех же зонах нижних барабанов. При внутреннем осмотре нижнего барабана, по всей длине верхней части барабана, с выходом на радиусные переходы днищ, обнаружена полоса шириной до 280 мм, отличающаяся по цвету от остальной внутренней поверхности нижнего барабана (полоса разделения цветов проходит между заглушенными отверстиями и трубными отверстиями котельного пакета, см. фото 2, 4). Переходная цветовая зона имела следы колебания уровня (накипные отложения). Специалистом, проводящим обследование, был сделан вывод, что

Фото 1, 3. Фрагмент наружной поверхности нижнего барабана, вид сверху

Фото 2, 4. Фрагмент внутренней поверхности нижнего барабана, верхняя образующая

два заглушенных верхних ряда отверстий способствуют образованию воздушной подушки при заполнении котла водой. Во время эксплуатации котла воздушно-паровая фаза не выдавливается в верхний барабан. При этом верхняя часть нижнего барабана между передним и задним пучками котельного па-

кета не имеет тепловой защиты от тепла омывающих ее уходящих дымовых газов. Таким образом происходит перегрев металла стенки верхней части нижнего барабана в зоне над воздушнопаровой фазой. Результатом перегрева уходящими дымовыми газами верхней части нижнего ба-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

279

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

рабана при небольшом колебании уровня котловой воды в зоне воздушно-паровой фазы, при изменениях нагрузки, а также наличия значительного числа (100 штук концентраторов напряжений в виде сварных соединений заглушек с обечайкой барабана), стало возникновение термоусталостных трещин в металле стенки обечайки барабана. По характеру, наличию и расположению дефектов установлено, что первичными являются термоусталостные трещины под напряжением, расположенные в околошовных зонах сварных швов вварки заглушек в трубные отверстия. На второй стадии развития дефектов – вышеназванные трещины соединяются, образуя магистральные по продольным «мостикам» между заглушенными отверстиями. По результатам наружного и внутреннего осмотра котла, а также дополнительного обследования с применением неразрушающих методов контроля,

был установлен участок поверхности барабана, подлежащий замене, размер его 300×1400 мм. Эксплуатирующей организации было предписано требование (согласно п. 2.2.1 ПБ 10-574-03)* – провести переговоры с организацией-разработчиком котла о доработке конструкции нижнего барабана и котельного пакета с целью обеспечения возможности удаления воздушной пробки из верхней части нижнего барабана при заполнении котла водой. Таким образом, обеспечить выполнение требования п. 3.1.2 ПБ 10-574-03, где сказано: «конструкция и гидравлическая схема котла…должны обеспечивать надежное охлаждение стенок элементов, находящихся под давлением», и выполнение требования п. 3.1.7 ПБ 10574-03 «конструкция котла должна обеспечивать возможность удаления воздуха из всех элементов, находящихся под давлением, в которых могут обра-

зоваться воздушные пробки при заполнении котла водой». Второй котел, эксплуатирующийся на указанном предприятии, имел аналогичные повреждения. Организацией-разработчиком проекта котлов и изготовителем по заявке эксплуатирующей организации были приняты меры по доработке конструкции котлов. Разработана техническая документация на врезку соединительных труб между верхним и нижним барабанами, обеспечивающих удаление воздуха при заполнении котла водой из нижнего барабана, необходимую конструкционную прочность и компенсацию тепловых удлинений на всех режимах эксплуатации. Литература 1. ПБ 10-574-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов».

* п. 2.2.1 ПБ 10-574-03 «изменение проекта, необходимость в котором возникает в процессе изготовления, монтажа, эксплуатации, ремонта, модернизации или реконструкции, должно быть согласовано с организацией-разработчиком проекта».

280

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Влияние гидравлического режима водогрейного котла на надежность его основных элементов УДК: 66-7 Георгий ТЕЛКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Сергей ЛЯШОВ, главный инженер, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Владимир ЦВЕТКОВ, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар) Любовь ШЕВЦОВА, эксперт ООО «Таурас-М» (г. Краснодар)

Нарушение условий эксплуатации водогрейного котла может привести к гидравлическим ударам в котле. В статье рассматривается механизм образования дефектов в момент гидравлических ударов. Ключевые слова: водогрейный котел, гидравлический удар, дислокация, трещина.

одогрейный котел Vitomax 100 представляет собой горизонтальный двухходовой котел с реверсивной топкой с температурой нагрева воды до 115 °С. При проведении технического освидетельствования водогрейного котла Vitomax 100-LW, тип М14800В (внутреннего в доступных местах для осмотра и гидравлического испытания), были обнаружены трещины в околошовной зоне в нижней части сварного соединения днища топки с задним днищем корпуса по границе сплавления, расположенные

вдоль сварного соединения. На основании предоставленной документации было установлено, что котел был введен в эксплуатацию в декабре 2011 года. Эксплуатировался по май 2013 года. При опросе обслуживающего персонала было выявлено, что в данный период в котле произошли сильные гидравлические удары (гидравлический удар – скачок давления в котле, вызванный быстрым изменением скорости потока воды, может возникать из-за резкого закрытия или открытия запорной арматуры).

Рис. 1. Схема сдвига: I – синхронного; II –последовательного перемещения линейной дислокации вдоль плоскости плотной упаковки атомов в кристаллической решетке ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

С июня 2013 года по май 2014 года котел не эксплуатировался. Затем были проведены пусконаладочные работы. Перед проведением пусконаладочных работ была проведена очистка поверхностей нагрева котла от сажевых отложений. После завершения пусконаладочных работ котел был введен в эксплуатацию. После месяца эксплуатации в задней части котла было обнаружено наличие воды. При проведении технического освидетельствования были обнаружены трещины. Рассмотрим механизм образования трещин при пластической макродеформации кристаллов с позиции дислокационной теории: В основных элементах котлов под воздействием различных нагружающих сил (давление, температура и др.) возникают напряжения, вызывающие деформацию. Деформация бывает упругой и пластической. Упругая деформация исчезает после снятия нагрузки. Пластическая деформация остается после снятия нагрузки. Дислокация – линейный дефект в кристалле. Представление о дислокации впервые ввели независимо друг от друга ученые Орован, Поляни и Тейлор в 1934 году. При постоянном напряжении в металле имеется зависящая от времени компонента пластической деформации, обусловливающая ползучесть или крип. В 80% случаев разрушение металла является усталостным, то есть разрушением при повторных переменных нагрузках. Металлы при этих условиях не могут выдержать напряжений гораздо более низких, чем их начальные напряжения течения. В реальном кристалле имеются дислокации. Сдвиг развивается последовательно (не синхронно), а путем перемещения дислокации (рис. 1). В верхней части кристалла, расположенной выше линии АА, имеется лишняя плоскость, заполненная атомами (линейная дислокация). Под действием приложенного напряжения дислокация перемещается, пока не выйдет на поверхность

281

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы τ

τ τ D

D' a)

D' б)

в)

г)

д)

Рис. 2. Последовательные стадии генерирования дислокации источником Франка – Рида: а – дислокации под действием напряжения τ подошли к препятствиям D и D'; б, в и г – последовательное движение протяженности фронта дислокации под действием напряжения τ; д – концы дислокации встретились, сдвиг распространился в обе стороны на один параметр решетки, а между препятствиями D и D' расположилась такая же дислокация, как на позиции а кристалла. Для перемещения дислокации требуется напряжение на несколько порядков меньшее, чем для синхронного сдвига. Бездислокационные монокристаллы очень малых размеров – так называемые «усы» – получены осаждением из паров. Сопротивление их сдвигу и прочность близки к теоретической величине. Получение бездислокационных кристаллов послужило подтверждением теории дислокации. В процессе пластической деформации происходит генерирование дислокаций в результате их взаимодействия друг с другом и с препятствиями. Один из возможных механизмов образования новых дислокаций – механизм Франка – Рида. При движении в плоскости чертежа под действием напряжения τ дислокация достигает двух препятствий: D и D' (рис. 2а). Это могут быть неметаллические включения, дислокации, Деформированный кристалл (111)

[100]

Элементарная ячейка

[011]

Рис. 3. Пластическая деформация путем двойникования

282

расположенные в других плоскостях, и препятствия иного характера. Под действием все возрастающего напряжения дислокация выгибается, пока не превратится в полуокружность (рис. 2б). Далее дислокация начинает самопроизвольно растекаться (как показано стрелками на рис. 2в, 2г), образуя петлю. Этот процесс может идти даже при убывающей величине τ. Когда левая и правая части петли встретятся, образуются две дислокации: одна, закрепленная на препятствиях D и D', другая – свободно перемещающаяся (рис. 2д). Если вторая дислокация на своем пути не встретит препятствий, то она выйдет на поверхность кристалла, в результате чего произойдет элементарный акт пластической деформации. Если генерируемые дислокации встретят препятствия, то они будут заторможены. Следующая петля, образовавшаяся около рассмотренного ранее источника Франка – Рида, встретит на своем пути не просто препятствие, как первая, а препятствие с осевшей на нем дислокацией. Для преодоления такого препятствия потребуется большее напряжение сдвига. Вследствие этого металл упрочнится. Явление упрочнения металла под влиянием пластической деформации называется наклепом. Если имеет место преимущественная ориентация кристаллических зерен в изделии, то его свойства зависят от направления. Например, в прокатных изделиях: листах, трубах и т.п. – наиболее высокие прочностные и пластические свойства получаются при испытании вдоль на-

правления проката и наиболее низкие – в поперечном направлении. Рассмотренный выше механизм пластической деформации называется трансляционным скольжением. Вторым принципиально отличным типом пластической деформации является механическое двойникование, при котором часть деформируемого кристаллита переходит в новое положение, симметричное по отношению к недвойниковавшей части кристаллического зерна и относительно этих частей (рис. 3). Плоскость раздела между двойниковавшейся и недвойниковавшейся частями кристалла называется плоскостью двойникования. При деформации реального кристаллического зерна процессы скольжения и двойникования могут происходить одновременно и влиять друг на друга. При скольжении происходит непрерывное и устойчивое накопление пластической деформации; при двойниковании пластическая деформация накапливается скачком.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

В результате пластической деформации плотность дислокаций в металле может возрасти в 104 –105 раз. Одновременно из-за взаимодействия между дислокациями, а также между дислокациями и препятствиями сильно повышается число вакансий и смещений. Если в отожженном металле содержится порядка 1016 вакансий в 1 куб. см , то в накопленном – до 1019–1020. Пластическая деформация приводит к изменениям структуры металла, которые можно наблюдать под микроскопом. При больших степенях пластической деформации происходит дробление блоков, а затем и зерна. Зерна вытягиваются в направлении деформации и поворачиваются в этом иапраелении осями наибольшей прочности. Если структура металла состоит из составляющих различной прочности, то пластическая деформация развивается сначала в менее прочной составляющей. При больших степенях пластической деформации в металле образуются трещины. Таким образом, в момент ги-

дравлических ударов произошло зарождение трещин в околошовной зоне сварного соединения днища топки с задним днищем корпуса на границе сплавления (сварные соединения и околошовная зона являются концентраторами напряжений, возникающих из-за наличия усиления, механической обработки элементов под стыковку, усадки сварочных материалов при сварке и др.). Толчком к дальнейшему развитию трещин и выходу их на поверхность послужило изменение температуры среды при растопках котла, его подпитках, колебания давления в переходных режимах – то есть проведение ПНР и включение котла в работу. Основными причинами образования выявленных дефектов явилось нарушение гидравлического режима котла, вызвавшее гидравлические удары в котле, приведшее к разности резонансных колебаний между отдельными основными элементами (в данном случае днищем топки и днищем корпуса). Выводы. Для предотвращения гидрав-

лических ударов в водогрейных котлах владельцу необходимо эксплуатировать котел в соответствии с режимными картами, обеспечить надежную работу технологических защит и приборов безопасности. Гидравлические характеристики тепловых сетей должны быть приведены в соответствие с инструкцией по эксплуатации водогрейного котла. 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 ФНП от 25 марта 2014 года № 116 «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». 3. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. М., Мир, 1972 – 406 с. 4. Антикайн П. А. Металл и расчет на прочность котлов и трубопроводов.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

283

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Безопасность эксплуатации медицинских барокамер УДК: 615.835.3 Александр ГОРОНИН, директор ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Дмитрий ЯСТРЕБОВ, главный инженер ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Всеволод ПУШКОВ, директор по производству ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Антон ЛЮХИН, технический директор ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Андрей МЕЛЕНТЬЕВ, главный инженер ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород)

В статье рассмотрены вопросы безопасной эксплуатации и освидетельствования медицинских барокамер. Ключевые слова: медицинская барокамера, эксплуатация, безопасность, техническое освидетельствование.

начительное увеличение количества медицинской техники, а также внедрение вычислительной техники требуют нового подхода к обеспечению безопасности ее эксплуатации. В связи с этим требуется повышение квалификации обслуживающего персонала. Персонал обязан знать и выполнять требования эксплуатационной документации, инструкций, обладать необходимыми навыками эксплуатации для обеспечения безопасности пациентов и окружающей среды. При использовании медицинских устройств, питающихся от электрической сети, персонал, обслуживающий ее, должен осознавать опасность и уметь устранить возможное поражение током. Правильное использование аппаратуры и проведение периодических проверок может не только постоянно поддерживать высокую степень безопасности, но и помочь обнаружить потенциальные дефекты, прежде чем они принесут вред пациенту и персоналу. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (далее ФНП ОРПД), вступившие в силу с 22.12.2014 г. и утвержденные Федеральной службой по экологическому, технологическому и

284

атомному надзору [1], устанавливают дополнительные требования промышленной безопасности к медицинским стационарным барокамерам, применяемым в лечебных целях. XIII раздел устанавливает единые требования к размещению, оборудованию и содержанию отделений и барозалов, монтажу, эксплуатации, техническому обслуживанию, диагностированию и ремонту барокамер, подготовке медицинских и технических работников, обслуживающих барокамеры, и направлен на обеспечение безопасности пациентов, предупреждение несчастных случаев и профессиональных заболеваний работников организаций здравоохранения, эксплуатирующих барокамеры. Настоящие правила устанавливают требования по обеспечению безопасности как медицинского персонала, так и пациентов. Безопасность пациентов и персонала при эксплуатации барокамер должна обеспечиваться: ■ конструкцией барокамер, которая должна удовлетворять требованиям стандартов и нормативно-технической документации; ■ достаточной квалификацией специально обученного и аттестованного персонала, который должен знать и выполнять требования эксплуатационной инструкции и инструкции по технике безо пасности; ■ системой технического обслуживания и ремонта;

■ соответствием помещений требованиям нормативной документации. Медицинская барокамера – особый сосуд под давлением, который имеет возможность герметизации и создания внутри камеры давления большего (гипербарические барокамеры) или меньшего (гипобарические барокамеры), чем атмосферное. В зависимости от количества размещаемых в них людей и рабочей среды подразделяются на одноместные и многоместные, работающие под избыточным давлением более 0,07 МПа воздуха или газообразного медицинского кислорода (или иных смесей газов). Отделения гипербарической оксигенации (далее ГБО) организаций здравоохранения являются подразделениями повышенной опасности. В связи с использованием в качестве лечебного фактора чистого кислорода под давлением, превышающим атмосферное, они нуждаются в специальной регламентации по их безопасной эксплуатации. Несоблюдение мер безопасности может привести к трагическим последствиям как для пациента, находящегося в барокамере, так и для медицинских и технических работников барозалов, а также принести значительный материальный ущерб организации, эксплуатирующей барокамеры. В первую очередь необходимо соблюдать требования по размещению и оборудованию отделений ГБО. Размещение барокамер в помещении барозала должно определяться проектом и обеспечивать удобство, безопасность их обслуживания, возможность свободного и беспрепятственного перемещения и эвакуацию пациентов и персонала. В соответствии с требованиями ФНП ОРПД, необходимо соблюдать следующие объемно-планировочные требования к барозалу: ■ барозал необходимо расположить таким образом, чтобы обеспечить возможность беспрепятственной доставки пациентов на каталке; ■ предпочтительно размещать отделения ГБО на первом или втором этажах; ■ размещение барозалов в подвальных и цокольных этажах запрещено;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ необходимо предусмотреть эвакуационные выходы в количестве, установленном проектом, но не менее двух выходов – для барозалов, в которых предусмотрено размещение более двух одноместных барокамер, и барозалов с многоместными барокамерами; ■ барозал должен иметь одну наружную стену с оконными проемами; ■ рекомендуемое расположение окон – север, северо-восток, северо-запад для исключения попадания прямых солнечных лучей на элементы остекления барокамер (иллюминаторы); ■ площадь барозала для одной одноместной барокамеры рассчитывается из необходимости размещения барокамеры таким образом, чтобы расстояние от выступающих частей барокамеры с прикатной тележкой до стены было не менее 1 метра, от отопительных приборов – не менее 1 метра, между барокамерой и стационарно установленной аппаратурой – не менее 1 метра; ■ при размещении в барозале более одной барокамеры расстояние между барокамерами должно быть не менее 1,5 метра; ■ установка временных перегородок (фанерных, стеклянных, пластиковых) в барозале не допускается; ■ не допускаются двери из стекла или с остеклением отдельных фрагментов двери; ■ двери выходов из барозала должны открываться наружу в коридор по ходу эвакуации; ■ ширина дверных проемов должна быть достаточна для эвакуации одноместных барокамер; ■ покрытие или окраска стен, потолка и пола должны быть устойчивыми к составам санитарной обработки и не выделять неприятные запахи и токсичные вещества и иметь степень огнестойкости, соответствующую нормам пожарной безопасности; ■ пол в барозале должен иметь антистатическое покрытие, что должно быть подтверждено сертификатом на применяемый материал или актом замера сопротивления; ■ каждая барокамера должна быть соединена штатным кабелем заземления через отдельную клемму с контуром заземления, обеспечивающим снятие статического заряда с корпуса барокамеры; ■ размещение распределительных щитов энергоснабжения в барозале не допускается; ■ выключатели освещения необходимо выносить за пределы барозала; ■ отопление барозалов должно быть с

применением водяного теплоносителя с температурой не более 95 °С; ■ следует предусмотреть автономную приточно-вытяжную вентиляцию барозала с притоком воздуха в верхней зоне и выбросом в нижней зоне на уровне, определенном проектом, от пола; ■ вытяжная вентиляция должна быть автономна, чтобы исключить попадание воздуха с повышенной концентрацией кислорода из барозала в вытяжные трубопроводы других помещений, воздушная среда которых может содержать легковоспламеняющиеся горючие материалы. Концевая часть сбросного трубопровода должна находиться за пределами наружной стены здания; ■ обеспечение барокамер кислородом может осуществляться как из общего источника кислородоснабжения, имеющегося в организации, так и от автономного источника, предназначенного только для отделения ГБО; ■ трубопровод подачи кислорода, подключенный непосредственно к каждой барокамере, должен иметь установку запорной арматуры с манометром, установленным на трубопроводе между барокамерой и запорным вентилем. Трубопровод сброса отработанного кислорода необходимо предусмотреть для каждой барокамеры отдельно; ■ барозал должен быть оборудован автоматической системой пожарной сигнализации, приборами контроля за температурой и влажностью, отдельной внешней и внутренней телефонной связью и прибором учета содержания кислорода в барозале. Во-вторых, необходимо соблюдать повышенные требования безопасной эксплуатации самой барокамеры. Для контроля давления в барокамере она должна быть оснащена манометром с классом точности не ниже установленного изготовителем барокамеры. Не допускается установка и эксплуатация манометров, не предусмотренных руководством по эксплуатации, неисправных, без

пломбы или клейма госповерки, а также с истекшим сроком очередной госповерки, с разбитым стеклом или повреждениями, которые могут отразиться на правильности его показаний. При неисправности манометров может возникнуть ситуация, что барокамера будет работать при давлении срабатывания предохранительного клапана, превышающем рабочее давление барокамеры, при котором проводятся сеансы ГБО, что приводит к излишнему нагружению силовых элементов конструкции барокамеры (корпуса, крышки, иллюминаторов, арматуры и прочее) и влечет за собой снижение надежности барокамеры. Кроме того, пациент и медицинский персонал в течение неопределенного времени подвергаются воздействию чрезмерного давления, что опасно для их здоровья. Отличающееся от атмосферного давление в барокамере и его изменения могут вызвать различные патологические состояния или смерть пациента, основными причинами которых могут явиться механическое воздействие, вызывающее баротравму, воздушная эмболия, связанная с образованием из растворенных в организме газов пузырьков при понижении давления и токсическое действие, присущее всем газам (особенно кислороду) при высоком давлении, а также кислородное голодание при разрежении вследствие понижения парциального давления кислорода. Поэтому для быстрого реагирования медицинского персонала и помощи пациенту при аварийной ситуации барокамера обязательно должна быть оснащена: ■ системой связи между оператором и пациентом в режиме «Нажми и говори»; ■ запорными вентилями, установленными на корпусе, чтобы можно было перекрыть поступление рабочей среды в барокамеру и (или) сброса из нее в случаях отклонений от нормального режима работы барокамеры; ■ устройствами оптической и звуковой сигнализации о превышении концентрации кислорода по объему свыше 23%;

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

285

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ■ системой (источником) бесперебойного питания; ■ предохранительным клапаном, настроенным на давление срабатывания не более 10% от рабочего давления. При работе с барокамерами, когда используются дыхательные смеси с повышенным содержанием кислорода или чистый кислород, необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, На арматуре, прокладках, трубопроводе, контактирующих со сжатым кислородом, не должно быть следов жира и масел, так как быстрое окисление их сопровождается большим выделением тепла, может привести к возгоранию и взрыву. Работать необходимо в чистой одежде и рукавицах, не имеющих следов жира и масел. Использование барокамер регламентируется государственным надзором и особыми техническими и медицинскими инструкциями и допускается лишь под контролем персонала, прошедшего специальную подготовку. К самостоятельной работе с барокамерами и их обслуживанию допускаются медицинские и технические работники не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний, прошедшие обучение, инструктаж, проверку знаний по вопросам охраны труда и безопасной эксплуатации барокамер. Руководитель организации, эксплуатирующей барокамеры, обязан обеспечить подготовку медицинских и технических работников отделения ГБО (обучение, проверка знаний, инструктаж). Медицинские работники, впервые зачисленные в штат отделений ГБО, обязаны пройти стажировку по овладению практическими навыками управления барокамерой, в том числе по вопросам охраны труда, проверку знаний в комиссии организации для проверки знаний по охране труда и получить допуск к самостоятельной работе. Организация, эксплуатирующая медицинские барокамеры, в целях обеспечения их исправного состояния и безопасных условий работы, обязана приказом назначить: ■ ответственного за осуществление производственного контроля за эксплуатацией оборудования под давлением во всех подразделениях медицинского учреждения; ■ ответственного за безопасную эксплуатацию барокамеры (руководителя подразделения медицинского учреждения); ■ ответственного за исправное техническое состояние барокамеры из числа технических специалистов, обеспечивающих проведение технического обслу-

286

живания оборудования, работающего под давлением, собственными силами или с привлечением по договору специализированной организации. Систематический контроль и учет технического состояния барокамер (ежедневный, еженедельный, ежемесячный, ежегодный) в процессе их эксплуатации осуществляется в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации и требованиями действующих нормативнотехнических документов. Результаты технического обслуживания барокамер заносятся: ■ ежедневно – в журнал регистрации сеансов ГБО; ■ еженедельно, ежемесячно, ежегодно – в журнал технического обслуживания и ремонта барокамер. Результаты ежегодного технического обслуживания заносятся также и в паспорт барокамеры. В процессе эксплуатации барокамеры должны подвергаться техническому освидетельствованию. Первичное техническое освидетельствование барокамеры проводится после монтажа, до пуска в работу с целью проверки соответствия монтажных и пусконаладочных работ техническим условиям и инструкции по эксплуатации. При периодическом техническом освидетельствовании барокамеры объем, методы и периодичность работ устанавливаются руководством (инструкцией) по эксплуатации барокамеры и минимально должны предусматривать проведение визуального осмотра барокамеры, проверку ее в действии и действия систем жизнеобеспечения, а также проверку герметичности барокамеры рабочим давлением среды. Внеочередное техническое освидетельствование барокамеры проводится в следующих случаях: ■ если барокамера не эксплуатировалась более 12 месяцев; ■ если барокамера была демонтирована и установлена на новом месте; ■ после реконструкции или ремонта элементов барокамеры, работающих под давлением; ■ при наличии повреждения, полученного при транспортировке или эксплуатации, снижающего безопасность эксплуатации барокамеры; ■ по требованию инспектора Ростехнадзора или ответственного по надзору за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации барокамеры. Проведение экспертизы промышленной безопасности (технического диагностирования) должно осуществляться спе-

циализированной организацией, соответствующей требованиям раздела IV ФНП ОРПД и имеющей лицензию. Экспертиза промышленной безопасности должна проводиться в соответствии с требованиями раздела VI ФНП ОРПД после отработки назначенного (расчетного) ресурса или срока службы в целях определения ее соответствия требованиям промышленной безопасности, а также возможности и сроков продления безопасной эксплуатации. Экспертиза промышленной безопасности барокамер предусматривает: ■ проверку общего технического состояния барокамеры; ■ проверку состояния сварных швов барокамеры: продольные и кольцевые швы корпуса и крышки, внешние швы приварки иллюминаторных рам, швы приварки силовых элементов на корпусе и крышке; ■ проверку состояния остекления барокамер; ■ проверку целостности монтажа электрической части барокамеры и работоспособности системы связи «врачпациент»; ■ проверку герметичности барокамер и работоспособности предохранительных клапанов; ■ оценку работоспособности барокамер на всех режимах работы блока управления и подачи газа; ■ проверку технического состояния и оснащенности барозала; ■ проверку наличия административнораспорядительной документации и проверку наличия и правильности ведения эксплуатационной документации; ■ проверку обучения и аттестации обслуживающего персонала. Барокамера должна быть предъявлена для технического освидетельствования или экспертизы промышленной безопасности не позднее срока, указанного в формуляре. Своевременное обслуживание и контроль за состоянием барокамеры гарантирует ее безопасную эксплуатацию, а безусловное соблюдение требований ФНП ОРПД будет способствовать более рациональной, безопасной и длительной эксплуатации барокамер. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утв. приказом Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Обеспечение безопасной эксплуатации баллонов УДК: 621.642.02 Александр ГОРОНИН, директор ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Дмитрий ЯСТРЕБОВ, главный инженер ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Всеволод ПУШКОВ, директор по производству ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Антон ЛЮХИН, технический директор ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Андрей МЕЛЕНТЬЕВ, главный инженер ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород)

В статье рассматриваются специфические требования промышленной безопасности при эксплуатации и освидетельствовании баллонов, применяемых на опасных производственных объектах. Дана оценка исключения объектов IV класса опасности из области регулярного контроля Ростехнадзора. Ключевые слова: баллон, эксплуатация, безопасность.

есмотря на все преимущества, развитие промышленности может нести угрозу жизни и здоровью людей, а также окружающей среде. Средства массовой информации ежедневно сообщают об авариях, катастрофах и других происшествиях на производстве, повлекших за собой гибель людей и материальный ущерб. Причинами подобных происшествий могут быть несовершенство технологических процессов и оборудования, его износ, использование горючих, агрессивных и токсических веществ, некомпетентность и ошибочные действия персонала и многие другие. На производстве часто возникают ситуации, когда здоровье и жизнь человека зависят только от его своевременных и грамотных действий. Разрешению многих проблем, связанных с негативными последствиями производственной деятельности человека, способствует соблюдение требований промышленной безопасности. В настоящей статье рассматриваются требования промышленной безопасности при освидетельствовании и эксплуатации баллонов. Баллоном называют сосуд, имеющий одну или две горловины с отверстиями для установки вентилей и штуцеров, предназначенный для транспортировки, хранения и использования сжатых, сжиженных или растворенных под давлением газов.

В целях обеспечения промышленной безопасности, для предотвращения взрывов и других негативных явлений при работе с баллонами следует соблюдать требования Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (далее ФНП ОРПД), вступившие в силу с 22 декабря 2014 года и утвержденные Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору [1]. При этом, согласно подпункту «д» пункта 218 ФНП ОРПД, организации в целях обеспечения содержания оборудования в исправном состоянии и безопасных условий его эксплуатации, необходимо утвердить перечень нормативных документов, применяемых для обеспечения требований промышленной безопасности, установленных законодательством Российской Федерации и ФНП ОРПД. С присвоением некоторым опасным производственным объектам IV класса опасности наблюдается увеличение нарушений в части соблюдения требований промышленной безопасности в связи с исключением этих объектов из области регулярного контроля Ростехнадзора. Для объектов IV класса опасности теперь не проводятся плановые проверки ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

со стороны Ростехнадзора, не требуется разработка плана мероприятий по локализации и ликвидация аварийных ситуаций (ПЛАС) и декларация промышленной безопасности, не нужна лицензия на эксплуатацию взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектов I, II, III классов опасности. Руководители и владельцы опасных производственных объектов стали игнорировать требования промышленной безо пасности – нарушаются сроки освидетельствований технических устройств, нарушается техника безопасности, свое временно не заполняется или не ведется техническая документация и т.д. Все это приводит к негативным последствиям и авариям. Поэтому было бы целесообразно проводить контроль со стороны Ростехнадзора производственных объектов, которые относятся к IV классу опасности и, в частности, эксплуатируют баллоны. Обеспечение требований промышленной безопасности при эксплуатации объектов, на которых используется оборудование, работающее под давлением, осуществляется путем: ■ соблюдения организациями и их работниками требований промышленной безопасности, установленных федеральными законами Российской Федерации, принимаемыми в соответствии с ними нормативными правовыми актами; ■ непосредственного выполнения организациями и их работниками требований ФНП ОРПД; ■ осуществления государственного надзора в области промышленной безопасности Ростехнадзором или иным уполномоченным органом в порядке, установленном в соответствии с законодательством Российской Федерации в области промышленной безопасности. Согласно ФНП ОРПД к баллонам предъявляются следующие требования: 1. В соответствии с подпунктом г) пункта 215 ФНП ОРПД, баллоны вместимостью до 100 литров включительно не подлежат постановке на учет в территориальных Управлениях Ростехнадзора. 2. Баллоны должны иметь вентили, плотно ввернутые в отверстия горловины

287

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

или в расходно-наполнительные штуцера у специальных баллонов, не имеющих горловины. 3. На баллоны вместимостью более 100 литров должны устанавливаться предохранительные клапаны. При групповой установке баллонов допускается установка предохранительного клапана на всю группу баллонов. Пропускную способность предохранительного клапана подтверждают расчетом. Для каждого газа разработаны свои конструкции вентилей. Принцип работы баллонных вентилей одинаков, однако они различаются между собой материалом, из которого они изготовлены, присоединительной резьбой и способом уплотнения. Вентили разделяются по роду газа. Боковые штуцера вентилей для баллонов, наполняемых водородом и другими горючими газами, должны иметь левую резьбу, а для баллонов, наполняемых кислородом и другими негорючими газами, – правую резьбу. Вентили в баллонах для кислорода должны ввертываться с применением уплотняющих материалов, возгорание которых в среде кислорода исключено. 4. На верхней сферической части каждого баллона должны быть нанесены и отчетливо видны следующие данные: а). сведения изготовителя, подлежащие нанесению в соответствии с требованиями Технического регламента Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под давле-

288

нием» (ТР ТС 032/2013), действующего с 1 февраля 2014 года [2]; б). сведения о проведенном техническом освидетельствовании баллона: ■ дата проведения; ■ клеймо организации, проводившей техническое освидетельствование; ■ максимальное разрешенное давление; ■ масса пустого баллона. Масса баллонов, за исключением баллонов для ацетилена, указывается с учетом массы нанесенной краски, кольца для колпака и башмака, если таковые предусмотрены конструкцией, но без массы вентиля и колпака. 4. Баллоны для растворенного ацетилена должны быть наполнены соответствующим количеством пористой массы и растворителя. За качество пористой массы, растворителя и за правильность наполнения баллонов ответственность несет организация, производящая заполнение баллонов пористой массой и растворителем. После заполнения баллонов пористой массой и растворителем на его горловине выбивается масса тары (масса баллона без колпака, но с пористой массой и растворителем, башмаком, кольцом и вентилем). 5. Баллоны для сжатых, сжиженных и растворенных газов вместимостью более 100 литров должны быть снабжены паспортом по форме, установленной для сосудов, работающих под давлением. В этом случае клейма на баллонах не ста-

вят. Паспорт баллона должен включать в себя следующую информацию: ■ наименование и адрес изготовителя; ■ дата изготовления; ■ обозначение баллона; ■ среда, для которой предназначен баллон; ■ заводской номер; ■ сведения о технических характеристиках: – рабочее давление, МПа (кгс/см2); – пробное давление, МПа (кгс/см2); – чертеж баллона с нанесенными размерами; – вместимость, л; – масса, кг; – резьба на горловине; – уплотнение горловины; – температурный диапазон эксплуатации, °С; – максимальное количество заправок; – расчетный срок службы с даты изготовления, лет; ■ требования к транспортированию и хранению баллонов; ■ требования к установке и эксплуатации; ■ иные сведения, обеспечивающие безопасность эксплуатации. 6. Баллоны, находящиеся в эксплуатации, подвергаются периодическому освидетельствованию в объеме и сроках согласно приложению № 4 ФНП ОРПД. Периодическое техническое освидетельствование баллонов должно производиться

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

на заводах-изготовителях или на наполнительных станциях (испытательных пунктах) работниками этих заводов (наполнительных станций), назначенными приказом по предприятию. В случае удовлетворительных результатов освидетельствования на каждый баллон наносят клеймо завода-изготовителя, на котором произведено освидетельствование баллона (круглой формы диаметром 12 мм), дату произведенного и следующего освидетельствования (в одной строке с клеймом завода-изготовителя). Результаты освидетельствования баллонов записываются лицом, освидетельствовавшим баллоны, в журнале испытания. Разрешение на освидетельствование баллонов заводам-изготовителям, наполнительным станциям и испытательным пунктам выдает местный орган Рос технадзора. До вступления в действие ФНП ОРПД требования к эксплуатации сосудов были установлены Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03) [2], которыми предусматривалась возможность эксплуатации сосудов, в том числе баллонов, при условии проведения периодического технического освидетельствования. Для сосудов, отработавших расчетный срок службы, установленный изготовителем, объем, методы и периодичность технического освидетельствования должны были быть определены по результатам технического диагностирования и определения остаточного ресурса, выполненного специализированной организацией или организациями, имеющими лицензию на проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств, что регламентировалось пунктом 6.3.24 ПБ 03-576-03. В настоящее время раздел VI действующих ФНП ОРПД также предусматривает возможность принятия решения о продлении срока эксплуатации оборудования, работающего под избыточным давлением, в том числе баллонов вместимостью 50 и более литров (с учетом пункта 485), на основании результатов экспертного технического диагностирования, выполненного специализированной организацией, имеющей лицензию на проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств. Эксплуатация баллонов, заполненных сжатыми, сжиженными или растворенными под давлением газами, связана с опасностью взрыва, причинами которого могут быть: ■ перегрев баллонов (от посторонних источников теплоты или при быстром наполнении баллона газом);

■ переполнение баллонов сжиженными газами без оставления свободного нормированного пространства; ■ удары сосудов о твердые предметы при неправильной транспортировке или переноске (особенно в условиях низких или высоких температур); ■ попадание масла на вентиль кислородного баллона; ■ наличие окалины или ржавчины в кислородном баллоне перед наполнением; ■ низкое качество или осадка пористой массы в ацетиленовых баллонах, а также их заполнение газом, для которого они не предназначены (например, метаном или попадание кислорода в количестве более 1% в водородный баллон); ■ ошибочное заполнение баллонов другим газом, например кислородного баллона горючим газом. Поэтому обязательна четкая маркировка, при которой все баллоны окрашивают в цвета, присвоенные каждому газу, а надписи на них делают другим цветом, также определенным для каждого газа. В связи с вышесказанным необходимо отметить, что в обеспечении безопасности при эксплуатации баллонов большое значение имеет квалификация и аттестация работников организации, эксплуатирующей баллоны. Все лица, имеющие непосредственное отношение к баллонам для сжатых, сжиженных и растворенных под давлением газов, должны быть обучены и своевременно проходить очередную аттестацию и повышение квалификации, что снижает риск аварий и пожароопасности на предприятиях. Как правило, можно выделить следующие причины, приводящие к аварийным ситуациям: ■ неудовлетворительная организация и осуществление производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации баллонов; ■ недостаточный контроль за безопасной эксплуатацией баллонов со стороны лица, ответственного за осуществление производственного контроля; ■ проведение огнеопасных работ в непосредственной близости от места хранения и использования баллонов; ■ неправильное наполнение, хранение и транспортировка баллонов. Организация или индивидуальный предприниматель, осуществляющие эксплуатацию баллонов, должны обеспечить содержание оборудования в исправном состоянии и безопасные условия его эксплуатации. В этих целях необходимо выполнять требования пункта 218 ФНП ОРПД: ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ назначить приказом из числа специалистов, прошедших в установленном порядке проверку знаний ФНП ОРПД, ответственного за исправное состояние и безопасное действие сосудов, а также ответственных за осуществление производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением; ■ назначить обслуживающий персонал, обученный и имеющий удостоверения на право обслуживания баллонов, а также установить такой порядок, чтобы персонал, на который возложены обязанности по обслуживанию баллонов, вел тщательное наблюдение за порученным ему оборудованием путем его осмотра, проверки действия арматуры, КИП, предохранительных и блокировочных устройств и поддержания баллонов в исправном состоянии. Результаты осмотра и проверки должны записываться в сменный журнал; ■ обеспечить проведение технических освидетельствований, диагностики баллонов в установленные сроки; ■ обеспечить порядок и периодичность проверки знаний руководящими работниками и специалистами ФНП ОРПД; ■ организовать периодическую проверку знаний персоналом инструкций по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов; ■ обеспечить специалистов действующей нормативно-технической документацией по безопасной эксплуатации баллонов, а персонал – инструкциями; ■ обеспечить выполнение специалистами требований ФНПО ОРПД, а обслуживающим персоналом – инструкций. Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации баллонов необходимо выполнять технические мероприятия по предупреждению аварий и взрывов и неукоснительно соблюдать требования промышленной безопасности. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утв. приказом Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116). 2. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под давлением» (ТР ТС 032/2013). 3. ПБ 03-576-03. «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

289

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Реконструкция и техническое перевооружение предприятий, эксплуатирующих ОПО УДК: 66-93 Антон ЛЮХИН, технический директор ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Александр ГОРОНИН, директор ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Андрей МЕЛЕНТЬЕВ, главный инженер ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Всеволод ПУШКОВ, директор по производству ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Дмитрий ЯСТРЕБОВ, главный инженер ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Анатолий ЛЮХИН, директор технический ЗАО «НХП» (г. Кстово) Анастасия ОЖЕГИНА, начальник отдела промышленной безопасности и охраны труда ЗАО «НХП» (г. Кстово)

В статье рассмотрены различия терминов «реконструкция» и «техническое перевооружение», а также даны рекомендации по определению типа строительства: реконструкция или техническое перевооружение. Ключевые слова: промышленная безопасность, реконструкция, техническое перевооружение, документация, экспертиза, экспертиза промышленной безопасности.

ля правильного определения типа строительства: реконструкция или техническое перевооружение – следует обратиться к Градостроительному кодексу [1] и закону о промышленной безопасности [2] и определить, чем отличаются данные понятия. Подобный вопрос возникает постоянно, когда предприятие планирует, путем ввода новых мощностей, замены морально устаревшего и изношенного оборудования, автоматизации и механизации: ■ увеличить объемы производства; ■ увеличить качество выпускаемой продукции и ее ассортимент; ■ увеличить энергоэффективность производства; ■ снизить себестоимость продукции за счет снижения расхода ресурсов на ее производство;

290

■ снизить неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Неопределенность в вопросе разделения реконструкции и технического перевооружения порождает неопределенность в вопросе о необходимости проведения государственной экспертизы или экспертизы промышленной безопасности соответствующей документации. Градостроительный кодекс Российской Федерации (ст. 1) [1] определяет зону определения «реконструкция» для площадочных и линейных объектов (см. таблицу 1), при этом термин «техническое перевооружение» не только не раскрывается, но и отсутствует в Градостроительном кодексе. Документом, раскрывавшим понятие «техническое перевооружение», до недавнего времени являлось Письмо Госплана

СССР № НБ-36-Д, Госстроя СССР № 23-Д, Стройбанка СССР № 144, ЦСУ СССР № 6-14 от 8 мая 1984 года «Об определении понятий нового строительства, расширения, реконструкции и технического перевооружения действующих предприятий» [4], согласно которому к техническому перевооружению действующих предприятий относили комплекс мероприятий по повышению техникоэкономического уровня отдельных производств, цехов и участков на основе внедрения передовой техники и технологии, механизации и автоматизации производства, модернизации и замене устаревшего и физически изношенного оборудования новым, более производительным, а также по совершенствованию общезаводского хозяйства и вспомогательных служб. Ясность в определение «техническое перевооружение» для предприятий, эксплуатирующих опасные производственные объекты, вносит закон о промышленной безопасности [2], в соответствии с которым под «техническим перевооружением опасного производственного объекта» понимаются решения, приводящие к изменению технологического процесса на опасном производственном объекте, внедрение новой технологии, автоматизация опасного производственного объекта или его отдельных частей, модернизация или замена применяемых на опасном производственном объекте технических устройств. Термин «технологический процесс» определен в ПБ 03-598-03 [5], ГОСТ Р 12.3.047-2012 и ГОСТ 3.1109-82 (см. таблицу 2). Однако согласно п. 2 ст. 257 Налогового кодекса Российской Федерации [3], есть другая позиция в раскрытии понятий «техническое перевооружение» и «реконструкция» (основных средств). К техническому перевооружению [3] относится комплекс мероприятий по повышению технико-экономических показателей основных средств или их отдельных частей на основе внедрения передовой техники и технологии, механизации и автоматизации производства, модернизации и замены морально устаревшего и физически изношенного оборудования новым, более производительным. К реконструкции [3] относится переустройство существующих объектов основных средств, связанное с совершенствованием производства и повышением его технико-экономических показателей и осуществляемое по проекту реконструкции основных средств в целях увеличения производственных мощно-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

стей, улучшения качества и изменения номенклатуры продукции. На практике заказчик документации в техническом задании зачастую неверно идентифицирует тип. Это происходит по двум причинам: недостаточный уровень компетенций или преднамеренные действия в целях снижения финансовых и временных издержек. Неправильное определение типа строительства повлияет на выбор экспертизы. Документация на реконструкцию подлежит государственной экспертизе, а на техническое перевооружение – экспертизе промышленной безопасности (см. рисунок 1 [8]).

Таблица 1. Расшифровка понятия «реконструкция» для площадочных и линейных объектов

Литература 1. Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29 декабря 2004 года № 190-ФЗ (с изменениями). 2. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 3. Налоговый кодекс Российской Федерации (часть вторая) от 5 августа 2000 года №117-ФЗ. 4. Письмо Госплана СССР № НБ-36-Д, Госстроя СССР № 23-Д, Стройбанка СССР № 144, ЦСУ СССР № 6-14 от 8 мая 1984 года «Об определении понятий нового строительства, расширения, реконструкции и технического перевооружения действующих предприятий» (в ред. от 25 октября 1985 года). 5. ПБ 03-598-03 «Правила безопасности при производстве водорода методом электролиза воды». 6. ГОСТ Р 12.3.047-2012 «ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля». 7. ГОСТ 3.1109-82 «Единая система технологической документации. Термины и определения основных понятий». 8. Долгих Н.Г., Солодовников А.В. Эксперт в области промышленной безопасности. Изд. 9-е, – Уфа: УГНТУ, 2014. – 290 с.

Таблица 2. Расшифровка понятия «технологический процесс»

Площадочные объекты

Линейные объекты

Реконструкция – это изменение параметров объекта капитального строительства, его частей (высоты, количества этажей, площади, объема), в том числе надстройка, перестройка, расширение объекта капитального строительства, а также замена и (или) восстановление несущих строительных конструкций объекта капитального строительства, за исключением замены отдельных элементов таких конструкций на аналогичные или иные улучшающие показатели таких конструкций элементы и (или) восстановления указанных элементов.

Реконструкция – изменение параметров линейных объектов или их участков (частей), которое влечет за собой изменение класса, категории и (или) первоначально установленных показателей функционирования таких объектов (мощности, грузоподъемности и других) или при котором требуется изменение границ полос отвода и (или) охранных зон таких объектов.

ПБ 03-598-03 [5]

ГОСТ Р 12.3.047-2012 [6]

ГОСТ 3.1109-82 [7]

Технологический процесс – определенные заданные физико-химические превращения, гидравлические, термодинамические, тепломассообменные изменения значений параметров материальных сред и другие операции, последовательно приводящие к получению продукта.

Технологический процесс – это часть производственного процесса, связанная с действиями, направленными на изменение свойств и (или) состояния обращающихся в процессе веществ и изделий.

Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда.

Рис. 1. Виды экспертизы документации ГОСУДАРСТВЕННОЙ (НЕГОСУДАРСТВЕННОЙ) ЭКСПЕРТИЗЕ ПОДЛЕЖАТ: ■ Проектная

документация на: – строительство, – реконструкцию. ■ Документация на техническое перевооружение в составе проектной документации. ■ Декларация ПБ в составе проектной документации в тех же случаях. ■ Результаты инженерных изысканий.

ЭКСПЕРТИЗЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПОДЛЕЖИТ: ■ Документация

на: – техническое перевооружение (если не входит в состав проектной документации, подлежащей государственной (негосударственной) экспертизе); – консервацию и ликвидацию.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

291

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Надежность применения муфтовых соединений УДК: 66-5 Всеволод ПУШКОВ, директор по производству ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Андрей МЕЛЕНТЬЕВ, главный инженер ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Антон ЛЮХИН, технический директор ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Елизавета МАЛАХОВА, генеральный директор ООО «ЕКПЦЭПБ» (г. Нижний Новгород) Александр ГОРОНИН, директор ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Дмитрий ЯСТРЕБОВ, главный инженер ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород)

В статье описана возможность применения сварных соединений муфтовым способом и приведены обязательные требования для их безопасной эксплуатации, на основании данных зарубежного опыта и проведенных натурных испытаний образцов. Ключевые слова: монтаж трубопроводов, применение сварных соединений труб муфтовым способом.

рименение сварных соединений труб муфтовым способом предусматривается Американским национальным стандартом ASME B31.3 «Система технологических трубопроводов», которые широко применяются при строительстве и в эксплуатации в аналогичных производствах зарубежных стран без ограничения транспортируемой среды по классам опасности. Особенностью муфтового соединения труб является необходимость выполнения зазора не менее 1,5 мм между торцами труб и внутренним торцом муфты (см. рисунок 1). Данная величина, нормируемая национальным американским стандартом ASME B31.3 п. 328.5, должна составлять не менее 1,5 мм. Это обосновывается тем, что при отсутствии зазора на гранях муфт возможно образование трещин в процессе эксплуатации, с дальнейшим развитием и разрушением (разгерметизацией) трубопровода. Данный параметр необходимо контролировать при проведении монтажных работ. В рамках работ по определению возможности применения сварных соединений труб муфтовым способом был проведен комплекс испытаний на контрольных сварных образцах в количестве вось-

292

ми штук, выполненных в реальных производственных условиях, позволяющий определить прочностные характеристики и провести сравнительный анализ со стыковыми сварными соединениями. Комплекс испытаний включал в себя следующие работы: химический анализ материала образцов; визуальноизмерительный контроль; измерение твердости сварных соединений; цветная дефектоскопия сварных соединений; радиография муфтовых сварных соединений; проведение расчетов на прочность; проведение гидравлических испытаний на пробное давление; проведение испытаний на растяжение, в том числе до полного разрушения.

Результаты химического анализа показали несоответствие сталей двух образцов данным сертификатов, при этом стали находились в одной группе материалов М01 (W01) по РД 03-495-02. По результатам контроля визуальноизмерительным методом и цветной дефектоскопией, радиографией дефектов не зафиксировано. Результаты замеров твердости сварных соединений показали завышенное значение на четырех образцах в зонах термического влияния и центре шва. На основании прочностных расчетов сделан прогноз, что при испытании на растяжение до разрушения разрыв произойдет не в зоне углового шва, а в основном металле трубы. Гидравлические испытания образцов проводились в автоматическом режиме по специально заданной программе на пробные давления, рассчитанные от наиболее тяжелых расчетных условий эксплуатации при фактических толщинах стенок труб. Время выдержки составляло 5 минут. Образцы испытания на прочность и плотность выдержали. Для проведения испытаний на растяжение до разрушения выбраны четыре образца. Усилия разрушения образцов приведены в таблице 1. Расхождение расчетных значений усилий разрыва сварного соединения и фактических усилий разрыва связано с наличием запаса, заложенного в расчетные формулы. Разрыв образцов во всех испытаниях на растяжение произошел в месте, отличном от муфты и

Рис. 1. Эскиз соединений муфтовым способом

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

сварных швов ее приварки с трубами (см. рисунок 2). При проведении контроля образцов выявлены такие дефекты, как завышенная твердость, при этом проведенный комплекс испытаний показал, что муфтовые сварные соединения с угловыми швами не уступают по прочности основному металлу, металлу стыковых сварных швов и могут быть применены при монтаже трубопроводов, при обеспечении зазора не менее 1,5 мм между торцами труб и внутренним торцом муфты. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Руководство по безопасности «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» (утверждено Ростехнадзором, приказ № 784 от 27 декабря 2012 года). 3. РД 03-495-02 «Технологический регламент проведения аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства». 4. ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные». 5. ГОСТ Р 52847.1-2007 «Сосуды и ап-

Таблица 1 Номер образца

Место разрушения

Усилие в момент разрыва, кН

Расчетное усилие разрыва сварного соединения, кН

Основной металл трубы

162

149,96

Сварное соединение приварки оснастки

178,5

178,92

Сварное соединение приварки оснастки

252

187,90

Основной металл трубы

177

175,03

параты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования». 6 ГОСТ 16037-80 «Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры». 7. СА 03-003-07 «Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов» (рекомендовано Ростехнадзором в качестве документа меж отраслевого применения, письмо Ч-50/1219 от 27 ноября 2006 года). 8. СТО-СА-03-005-2010 «Руководство по ремонту технологических трубопроводов нефтеперерабатывающих предприятий с давлением до 10 МПа (100 кгс/см2)». 9. ASME B31.3 Process Piping. 10. ASTM A 312 Standard Specification for Seamless and Welded Austenitic Stainless steel Pipes.

11. СТП 26.260.486-2005 Каталог аналогов импортных и отечественных основных и сварочных материалов, применяемых при изготовлении сосудов, аппаратов и трубопроводов, подведомственных Ростехнадзору (письмо Ростехнадзора № 09-02-48/810 от 27 апреля 2005 года «О разрешении применения импортных материалов»). 12. Заключение по обоснованию безо пасного применения соединений трубопроводов муфтовым способом на заводе по производству аммиака/метанола и карбамида по адресу: 423650, Российская Федерация, Республика Татарстан, г. Менделеевск, промзона, по проекту № 777-10, автор: «Мицубиси хеви индастрилз лтд», № 98498463-106-02/14, выданное ООО «НИЛИМ».

Рис. 2. Фотография образцов после испытаний на растяжение

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

293

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Применение стеклопластиковых изделий на опасных производственных объектах УДК: 66-93 Андрей МЕЛЕНТЬЕВ, главный инженер ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Антон ЛЮХИН, технический директор ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Всеволод ПУШКОВ, директор по производству ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Елизавета МАЛАХОВА, генеральный директор ООО «ЕКПЦЭПБ» (г. Нижний Новгород) Александр ГОРОНИН, директор ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Дмитрий ЯСТРЕБОВ, главный инженер ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород)

В статье приведен анализ возможности применения технических устройств из стеклопластиков на опасных производственных объектах, основные проблемы, препятствующие их активному внедрению в промышленности, описываются результаты исследований и испытаний образцов технических устройств и даны рекомендации для качественного выпуска стеклопластиковых изделий. Ключевые слова: проектирование стеклопластиков, применение стеклопластиков на опасном производственном объекте.

теклопластиковые изделия используются в различных областях промышленности, например, в космической отрасли, в судостроении, в самолетостроении. Применение в качестве конструкционного материала стеклопластиков позволяет получить рекордные показатели удельной мощности машин, механизмов и оборудования за счет высокой прочности и малого удельного веса. Стеклопластики уступают стали по абсолютным значениям предела прочности, но в 3,5 раза легче стали и превосходят сталь по удельной прочности. При изготовлении равнопрочных конструкций из стали и стеклопластика последняя будет в несколько раз легче, что существенно упрощает монтаж изготовленного оборудования. Подбор наполнителей и связующих материалов позволяет получить высокие показатели стойкости к требуемой рабочей среде. Применение стеклопластиков позволяет получить стойкость, существенно превышающую коррозионную стойкость сталей при эксплуатации в коррозионно-активных средах, и заменить дорогостоящую сталь, существен-

294

но снизив стоимость изготовления, при этом получив большие сроки службы оборудования. Несмотря на видимые преимущества стеклопластиков, они не получили широкое применение в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой и других областях промышленности, что объясняется отсутствием нормативных документов, разрешающих их применение. Зарубежный опыт применения стеклопластиковых технических устройств, работающих под давлением, позволил разработать, накопить и упорядочить систему требований и норм для изготовления и эксплуатации стеклопластикового оборудования, и воплотить американским обществом инженеров-механиков в документ ASME RTP-1 «Reinforced thermoset plastic corrosion-resistant equipment» (Коррозионно-стойкое оборудование из армированного термореактивного пластика). В 2011 году с целью получения разрешительных документов одной из российских организаций, выпускающей изделия из стеклопластиков, предназначен-

ные для применения на опасных производственных объектах, были изготовлены пять изделий – представители номенклатурного ряда изготавливаемых технических устройств по ТУ 2296-001-823664172009. Эти изделия были представлены на экспертизу в ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород): отвод, царга сосуда, работающего под давлением, тройник, ванна и переход, охватывающие полный комплекс технологических операций, применяемых при изготовлении стеклопластиковых изделий: формовочные операции, точная механическая обработка, контроль качества разрушающими и неразрушающими методами, проведение гидравлических испытаний, оформление результатов приемо-сдаточных испытаний, оформление и комплектование изделий эксплуатационной, сопроводительной документацией, обеспечение доставки изделий до потребителя в исправном состоянии. Указанные технические устройства предназначались для применения на опасных производственных объектах при эксплуатации в качестве деталей, сборочных единиц и узлов технологических трубопроводов, элементов сосудов применяемых на опасных производственных объектах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Экспертиза стеклопластиковых изделий была проведена группой экспертов и специалистов ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) с привлечением специалистов ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) и включала в себя: ■ подбор и анализ НТД; ■ проверку наличия сертификатов на используемые материалы и полуфабрикаты; ■ визуально-измерительный контроль; ■ проверку прочности пробным (гидравлическим) давлением; ■ определение физико-механических свойств стеклопластиков; ■ анализ норм и методов расчетов, применяемых при изготовлении изделий;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ поверочный расчет по результатам физико-механических свойств стеклопластиков; ■ проверку циклической долговечности; ■ определение коэффициента запаса прочности по давлению разрушения при проведении гидравлического испытания до разрушения. По результатам работы сделаны выводы и даны рекомендации, которыми могут воспользоваться организации, занимающиеся производством стеклопластиковых технических устройств. При сравнении расчетных норм по стандарту ASME RTP-1-2007 и согласованных с органами Госгортехнадзора и Ростехнадзора стандартов ГОСТ Р 52857.2-2007, ГОСТ Р 52857.3-2007, РТМ 38.001-94 было установлено, что проектировочный коэффициент F, заложенный в формулы согласно ASME RTP-12007, соответствует коэффициенту запаса прочности по пределу прочности nB по ГОСТ Р 52857.1-2007 и nb по РТМ 38.001-94. Согласно ASME RTP-1-2007 значение коэффициента составляет F = 10 (п. 3А-210, п. 3А-122, ASME RTP-1-2007), при этом, согласно проведенным испытаниям на цикличность и испытаниям до разрушения, подтверждает правильность выбора данного значения. Расчетные формулы по стандартам ASME RTP-1-2007, ГОСТ Р 52857.2-2007, ГОСТ Р 52857.3-2007, РТМ 38.001-94 при принятии F = nB = nb = 10 имеют близкий результат при расчете толщины стенок элементов, подтвержденный натурными испытаниями. Таким образом, можно сделать вывод, что при проектировании изделий из стеклопластиков можно руководствоваться расчетными формулами, применяемыми для стальных изделий. При этом значение допускаемых напряжений необходимо определять по формуле [σ] =

Rm/t nB

где Rm/t – минимальное значение предела прочности при расчетной температуре, МПа; nB = 10 – коэффициент запаса по пределу прочности. Значения предела прочности необходимо определять предварительными механическими испытаниями образцов при расчетных параметрах температуры для каждого вновь применяемого материала для каждой организации. При проектировании необходимо учитывать, что стеклопластики в сравнении со сталями имеет большие возможные прогибы и деформации при нагружении, что необходимо учитывать, особенно в ме-

В ходе проведенной экспертизы промышленной безопасности установлено, что технические устройства из стеклопластика могут применяться на опасных производственных объектах с обеспечением гарантированной безопасности стах фланцевых соединений, где за счет этого возможен перекос уплотнительной поверхности и разгерметизация. Все материалы и полуфабрикаты, используемые при изготовлении изделий, должны иметь документы о качестве, выданные их изготовителями, и санитарноэпидемиологические заключения. При разработке технических устройств необходимо применять огнестойкие негорючие (в полимеризованном состоянии) материалы, что должно быть подтверждено соответствующими сертификатами. Контроль качества изготовленных изделий должен проводиться по заложенным в технических условиях требованиям с отражением результатов в специальных журналах учета контроля и обязательно включать следующее: ■ визуально послойный осмотр на равномерность нанесения компаунда на слои армирующего волокна, отсутствие включений и воздушных пузырей между армирующими слоями; ■ визуальный осмотр наружной и внутренней поверхностей изготовленных изделий в объеме 100%; ■ ультразвуковая толщинометрия каждого элемента (не менее 5 точек измерения) технического устройства после окончательной просушки с приложением результатов в паспорт. При изготовлении технического устройства необходимо выполнять контрольный образец размерами не менее 300×500 мм, толщиной, равной толщине изделия, с последующим вырезанием из него образцов и контрольного определения механических характеристик. В ходе проведенной экспертизы промышленной безопасности установлено, что технические устройства из стеклопластика, при правильно организованном производстве и соблюдении вышеперечисленных рекомендаций, могут применяться на опасных производственных объектах с обеспечением гарантированной безопасности. При аварийном превышении давления технические устройства из стеклопластика имеют визуализацию в качестве появляющихся на поверхности трещин поверхностного слоя (шириной до 3 мм с сохранением герметичности), но при этом, как показали результаты натурТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ных испытаний, разгерметизация происходит при 6÷10-кратном превышении давления относительно трещинообразования, что обусловлено слоистой структурой стеклопластика. Данный факт позволяет своевременно выявить оборудование, не соответствующее требованиям промышленной безопасности (находящееся в неудовлетворительном состоянии), и вывести его из эксплуатации, не допустив при этом пропуска рабочей среды в окружающую среду. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. ASME RTP-1-2007 Reinforced thermoset plastic corrosion-resistant equipment. 3. ГОСТ Р 52857.1-2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования». 4. 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». 5. ГОСТ Р 52857.3-2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер». 6. РТМ 38.001-94 «Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов». 7. ТУ 2296-001-82366417-2009 «Технические устройства, изготавливаемые из стеклопластика: сосуды и их элементы, трубопроводы и их узлы. Покрытия, изготавливаемые из стеклопластика. Технические условия». 8. Заключение экспертизы промышленной безопасности на изделия из стеклопластиков, предназначенных для применения на опасных производственных объектах, в том числе в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности, изготавливаемых ООО «Бизнес Строй-НН» по техническим условиям ТУ 2296-001-823664172009 г. Нижний Новгород, № 98498463-05408/13 от 13 августа 2013 года, выданное ООО «НИЛИМ».

295

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Нештатная ситуация при пусконаладке линии при расширении производства УДК: 66-5 Антон ЛЮХИН, технический директор ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Андрей МЕЛЕНТЬЕВ, главный инженер ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Всеволод ПУШКОВ, директор по производству ООО «НИЛИМ» (г. Нижний Новгород) Елизавета МАЛАХОВА, генеральный директор ООО «ЕКПЦЭПБ» (г. Нижний Новгород) Александр ГОРОНИН, директор ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород) Дмитрий ЯСТРЕБОВ, главный инженер ООО «Новтехмонтаж» (г. Нижний Новгород)

В статье описан инцидент, возникший при запуске линии расширения производства, описываются вызванные им последствия, и выявляется его причина. На данном примере рассматриваются проблемные вопросы, связанные с проектированием, изготовлением и монтажом, и способы их решения. Ключевые слова: гидравлический удар, инцидент, пусконаладочные работы, техническое перевооружение, расширение производства.

296

на новой производственной линии с большей производственной мощностью, произведен параллельно в одну магистраль при трех работающих насосах марки НК 560/335-120, два из которых в течение 10 минут были выведены из работы. На тренде вибрации пущенного насоса был выявлен режим работы с периодическими пульсациями вибрации (3÷4 импульса в минуту, см. рисунок 1). В эти же периоды времени по трендам суммарного расхода наблюдались провалы в потреблении рабочей среды. Разрушение стяжек компенсатора характеризовалось импульсом с пиковым значением вибрации 14,4 мм/с. Монтаж установки был выполнен специализированной организацией, имеющей разрешительные документы по проекту, прошедшему государственную экспертизу. Наладка насоса марки HVN 16×25 мощностью 860 кВт производилась представителями изготовителя насоса.

Рис. 1. Пульсации вибрации, выходящие за пределы допустимых значений Вибрация подшипника насоса, мм/с

асширение опасного производственного объекта – распространенная ситуация на развивающихся предприятиях, подкрепленная нормативной базой технической документации, описывающей требования к данной процедуре. Однако, несмотря на наличие проектной документации, выполненной в высокопроизводительных CAD-системах, прошедшей экспертизу, выполнение монтажа высококвалифицированной организацией, часто встречаются ситуации, когда при пусконаладочных работах производственной линии происходят нештатные ситуации. При техническом расширении в рамках технического перевооружения линии мазутопровода спустя 12 часов после пуска насоса в действующую рабочую линию произошел инцидент – разрушение стяжек (2 шпильки 36 мм) компенсатора, установленного на линии нагнетания насоса. Для определения причин инцидента и дальнейшего недопущения подобных ситуаций эксплуатирующей организацией была нанята независимая специализированная экспертная организация. В результате изучения данных с датчиков, выведенных на пост управления установкой, зафиксировано, что пуск насоса марки HVN 16×25, установленного

В результате визуального контроля трубопровода нагнетания насоса HVN 16×25 выявлены: разрушение части опор, их фундаментов и подвесов, следы протечки продукта во фланцевом соединении, разрушение стяжек компенсатора (одна – лопнувшая в сечении, другая имеет срезанную резьбу), несоответствие конструкции и размеров части опор проектной документации. По результатам визуально-измерительного контроля выявлено, что имеют место перемещения трубопровода с максимумом в районе обратного клапана, установленного в 6 метрах от насоса, идущие с затуханием в направлении, обратном току среды, гасящиеся на насосе HVN 16×25. Измерение твердости металла стяжек компенсатора, выполненное с целью проведения косвенной оценки прочностных характеристик металла, показало несоответствие норме предела прочности материала стяжки (стали 40Х). На основании результатов замера твердости было назначено проведение химического анализа и металлографических исследований материала стяжек. Химический анализ гайки и стяжки, лопнувшей в поперечном сечении, показал несоответствие фактических и паспортных данных: гайка выполнена из стали 10 взамен стали 20. Согласно ГОСТ 1050-88, сталь 10 имеет меньшие прочностные характеристики в сравнении со сталью 20: временное сопротивление разрыву стали 10 σВ ≥ 330 Н/мм2, стали 20 – σВ ≥ 410 Н/мм2, взамен увеличенных пластических свойств. Металлографические исследования, проведенные на образце в двух сечениях, вырезанном из разрушившейся стяжки в районе места излома детали, выявили нарушения технологии выплавки стали, а именно: наличие неметаллической фазы, присутствие локальных участков обезуглероженности металла. В структуре металла обнаружено наличие укрупненного наследственного аустенитного зерна, свидетельствующее о перегреве металла в процессе его термической обработки. Вышеперечисленные несоответствия изготовителя и ошибки монтажной организации могли вызвать причину инцидента, однако произведенный прочностной

8,50 7,50 6,50 5,50 4,50 2:20:00

2:30:00

Время

2:40:00

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

2:50:00

расчет показал, что данные факторы явились лишь следствием основной причины инцидента. Суммирование потоков от напорных линий насосов конструктивно выполнено в виде врезки трубы 530 от насоса НК 560/335-120 (далее насос № 1) в трубу 630 от вновь вводимого насоса HVN 16×25 (далее насос № 2). Компьютерное моделирование режима работы данной схемы насосов показало следующие результаты (см. рисунок 2). Потоком среды от насоса 1 происходило частичное гидравлическое перекрытие сечения трубы от насоса 2 и увеличение гидравлического сопротивления (схожее с эффектом дросселирования), в результате чего часть напора терялась, что смещало рабочую точку насоса в сторону меньших подач. При этом возрастала подача насоса 1, что еще больше увеличивало падение подачи насоса 2 (цепной процесс). В результате при определенных (пониженных) значениях расхода рабочей среды потребителями происходил импульсный переход в область, при которой давление нагнетания насоса 1 было больше давления нагнетания насоса 2, происходило циклическое закрытие обратного клапана, установленного на напорной ветке насоса 2, с частотой 3÷4 цикла в минуту, что и наблюдалось на трендах (см. рисунок 1). В результате импульсных гидродинамических колебаний произошло разрушение наиболее слабых мест, а именно: ■ опор, выполненных с отступлением от проекта; ■ произошла утечка во фланцевом соединении, за счет неравномерности затяжки болтов по периметру и, как следствие, неравномерного обжатия прокладки (неравномерный зазор между фланцами выявлен в результате измерительного контроля); ■ произошло перемещение ветки трубопровода в районе обратного клапана, за счет серии гидравлических ударов в направлении, противоположном току среды, и перекос компенсатора, установленного в близости от обратного клапана, на значения, превышающие проектные параметры. В результате перекоса компенсатора одна из двух стяжек осталась в свободном положении, а другая приняла на себя всю нагрузку. Происходило постепенное смятие витков резьбы гайки, изготовленной из менее прочного, чем закладывалось технической документацией, но более пластичного материала, на нагруженной стяжке. При увеличении расхода среды потребителя-

Рис. 2. Визуализация результатов расчета с использованием системы уравнений Навье – Стокса

ми режим работы насосов стабилизировался. Напряжений, вызванных перемещением части ветки трубопровода при оставшейся площади контакта витков пары гайка-стяжка, достаточно, чтобы металл гайки продолжал работать в области пластических деформаций в течение 50 минут, пока не достиг предела разрушения. При разрушении нагруженной стяжки получился удар на вторую стяжку, произошел ее разрыв за счет лавинообразного разрушения от обезуглероженной поверхности по мостикам между локальными участками неметаллических включений. В ходе проведенной экспертизы было установлено, что основная причина инцидента возникла по вине эксплуатирующей организации, которая произвела одновременный пуск новой насосной линии параллельно со старой, что было не предусмотрено проектом. Монтажная организация, хотя и выполнила монтаж с отступлениями от проекта (была изменена конструкция опор), но выполнила его с применением опор, имеющих большие расчетные нагрузки, чем заложенные в проекте. Данное отступление необходимо было согласовать с разработчиком проекта – зарубежной организацией, что занимает значительное время. Скорее всего, по этой причине согласование не было выполнено на момент пусконаладочных работ. Качество продукции предприятийизготовителей снижается за счет экономии на стадиях производственного контроля выпускаемой продукции. Данный факт можно компенсировать выбором надежных организаций-поставщиков либо применением ступени инспекционного контроля на стадии изготовления. Оба варианта неминуемо ведут к увеличению расходов. Как правило, эксплуатирующие организации стремятся снизить расходы, в том числе за счет непривлечения к работам специализированных пуско-наладочных организаций, что иногда приводит к более серьезным затратам. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ «О проТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

мышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Руководство по безопасности «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» (утверждено Ростехнадзором, приказ № 784 от 27 декабря 2012 года). 3. ГОСТ 22761-77 «Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю переносными твердомерами статического действия». 4. «ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия». 5. «ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия». 6. «ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия». 7. ГОСТ 27809-95 «Чугун и сталь. Методы спектрографического анализа». 8. ГОСТ 5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна». 9. ГОСТ 23304-78 «Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых соединений атомных энергетических установок. Технические требования. Приемка. Метод испытаний. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение». 10. ГОСТ 20700-75 «Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых и анкерных соединений. Пробки и хомуты с температурой среды от 0 до 650 °С. Технические условия». 11. ГОСТ 16093-2004 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором». 12. ГОСТ Р 52857.1-2007 «Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования». 13. СП 16.13330.2011 (СНиП II-23-81) «Свод правил. Стальные конструкции». 14. Заключение по определению причин выхода из строя компенсатора, установленного на трубопроводе нагнетания насоса, выданное ООО «НИЛИМ» № 98498463-041-11/14 от 3 декабря 2014 года.

297

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Роль промышленной безопасности на промышленном предприятии УДК: 331 Михаил ПАКУЛЕВ, генеральный директор, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск) Ярослав ФЕДОТОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск) Владимир РЫБИН, ведущий эксперт по обследованию зданий и сооружений, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск)

В работе проанализирована роль промышленной безопасности на промышленном предприятии. Промышленная безопасность опасных производственных объектов обеспечивает состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и от последствий указанных аварий. Приведен перечень мероприятий, которые предприятию необходимо выполнить в рамках работ по промышленной безопасности. Проанализированы законы и международные стандарты. Ключевые слова: промышленная безопасность, система менеджмента, правовые основы промышленной безопасности.

настоящее время на территории Российской Федерации функционируют тысячи промышленных предприятий. Каждое предприятие может нести опасность как для работников производства, так и для обычных граждан города или области, в которых работает то или иное предприятие. Опасностям и риску от промышленного предприятия подвергается и окружающая среда. Вследствие техногенной аварии на промышленном объекте или выхода из строя различного оборудования экологии может быть нанесен ущерб. Например, катастрофа, которая вызвана аварией на металлургическом или химическом заводе, может привести к отравлению людей и загрязнению окружающей среды. 19 марта 2007 года произошел взрыв метана на шахте «Ульяновская». Авария на шахте «Ульяновская» в Кемеровской области унесла жизни 110 человек, удалось спасти 93 шахтера. Федеральная служба по экологическому, технологическому и ядерному надзору объявила, что на шахте «Ульяновская» были допущены «грубейшие нарушения правил безопасности» [1]. В России функционируют свыше 2, 5 тысячи химических, более 1,5 тысячи радиационных, около 8 тысяч пожаро- и взрывоопасных объектов, более 30 тысяч ги-

298

дротехнических сооружений. В зонах возможного воздействия поражающих факторов при возникновении на них чрезвычайных ситуаций проживают свыше 90 миллионов жителей страны. Для решения задачи предотвращения аварийных ситуаций и сокращения ущерба от аварий на всех промышленных объектах, которые представляют потенциальную опасность для работающего персонала, живущих рядом людей и окружающей среды, в Российской Федерации приняты Федеральный закон [3] и Федеральные нормы по промышленной безопасности, определяющие правовые, экономические и социальные основы обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов и направленные на предупреждение аварий и обеспечение готовности организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты, к локализации и ликвидации последствий указанных аварий. Каждый субъект хозяйственной деятельности, эксплуатирующий опасные производственные объекты (далее – ОПО), должен самостоятельно, на основе анализа риска аварий, оценивать состояние промышленной безопасности, формулировать цели и политику в области промышленной безопасности, разраба-

тывать и реализовывать способы их достижения, а также осуществлять предусмотренные действующим законодательством Российской Федерации функции производственного контроля [8]. Для достижения высокого уровня промышленной безопасности необходима организация не только эффективного производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности, но и разработка и внедрение Системы управления промышленной безо пасностью (СУПБ) в целом. Под Системой управления промышленной безопасностью понимается совокупность управленческих решений, норм и процедур, посредством которых осуществляется и развивается деятельность по предотвращению рисков и соблюдению требований промышленной безопасности. СУПБ является составной частью административной системы управления. При разработке СУПБ необходимо руководствоваться запретами, ограничениями и другими обязательными для исполнения требованиями в соответствии с Конституцией Российской Федерации, федеральными законами, указами Президента Российской Федерации, постановлениями и распоряжениями Правительства Российской Федерации, нормами и правилами безопасного ведения работ на ОПО и их негативного антропогенного воздействия на окружающую среду, а также рекомендациями международных стандартов серий ISO 14001: 2004 и ОHSAS 18001:2007 (ГОСТ Р 54934-2012). СУПБ должна иметь структуру, функционирующую в режиме прогнозирования и предупреждения аварийных ситуаций. Она должна включать информационное, техническое и организационное обеспечение безопасности и на функциональном уровне обеспечивать организацию безопасной эксплуатации оборудования при соблюдении требований безопасного ведения работ в конкретных условиях. Риски, связанные с производственной деятельностью, должны быть выявлены, оценены и взяты под контроль, с тем чтобы минимизировать

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

опасности, которым могут подвергаться люди, в соответствии с ГОСТ Р 51901.112005. Предотвращение рисков обеспечивается посредством постоянного наблюдения, проверок и аудита предприятий и деятельности. Промышленная безопасность (ПБ) опасных производственных объектов обеспечивает состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и от последствий указанных аварий [3]. ПБ позволяет предотвратить возникновение аварий и чрезвычайных происшествий на опасных производственных объектах промышленности. Объектом повышенного внимания ПБ являются пожары, взрывы, несанкционированные выбросы ядовитых веществ, нефти и газа. В целях предотвращения таких аварий используется целый комплекс мероприятий, связанных как с самим опасным производственным объектом, так и с проведением различных экспертиз и учебных занятий с работающим персоналом на промышленном предприятии. Согласно российскому законодательству, требования ПБ включают все циклы производственного процесса, в том числе стадии проектирования, строительства, реконструкции, а при возникновении необходимости консервацию и ликвидацию опасного производственного объекта. Лица, отвечающие за соблюдение ПБ на предприятии, отвечают за получение лицензии Ростехнадзора на эксплуатацию опасного производственного объекта, за наличие в штате профессионально подготовленных сотрудников для эксплуатации объекта и за их допуск к выполнению работ на объекте. Для обеспечения состояния защищенности промышленного объекта разрабатывается комплекс мероприятий по промышленной безопасности, в которых учитывают источники опасностей производства, факторы риска и условия их возникновения. Анализируют произошедшие аварии на аналогичных промышленных предприятиях, численность и действия персонала. В соответствии с проведенным анализом для персонала разрабатывают должностные и производственно-технические инструкции, которые соответствуют стандартам предприятия в области стандартов менеджмента качества. Документация промышленного предприятия по технике безопасности может иметь структуру, приведенную на рисунке 1.

Рис. 1. Документация по промышленной безопасности

Политика в области ПБ Положение о ПБ Целевые показатели Стандарты предприятия Внешние документы

Инструкции, программы, планы

Требования, установленные законом РФ и другими нормативными документами по ПБ, направлены на: 1) обеспечение соответствия деятельности предприятия принятой политике и целям в области ПБ; 2) предупреждение несоответствия деятельности предприятия законодательным и нормативным требованиям ПБ, элементам и процедурам ПБ; 3) поддержание состояния аварийности, производственного травматизма и профессиональной заболеваемости на допустимом уровне риска. К нарушениям требований ПБ относятся: ■ нарушения требований закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года; ■ невыполнение персоналом или работником должностных обязанностей по ПБ; ■ невыполнение работником требований инструкций по охране труда, технологических и производственных инструкций, стандартов, положений, правил и норм по охране труда и промышленной безопасности (список документов на предприятии может быть, как на рисунке 1.); ■ невыполнение работником требований пожарной безопасности; ■ применение опасных приемов и методов работы, создающих угрозу наступления несчастного случая, пожара, разрушения оборудования;

■ неверные действия или бездействие должностного лица, создающие опасность или приведшие к травмированию персонала, аварии, пожару, инциденту; ■ несоблюдение работниками санитарно-гигиенических нормативов и норм производственной эстетики на рабочих местах и территории предприятия; ■ назначение на должность и допуск к работе лиц, не прошедших аттестацию и проверку знаний в области промышленной безопасности по направлению деятельности; ■ допуск к работе лиц, не прошедших обучение безопасному обслуживанию оборудования опасных производственных объектов; ■ допуск к работе лиц, не прошедших в установленном порядке обучение безо пасным приемам и методам выполнения порученных работ; ■ не соответствующее нормативным правовым актам ведение (оформление) документации по охране труда и промышленной безопасности; ■ эксплуатация производственного оборудования, инструментов и оснастки без проектно-технической документации изготовителя или с отступлением от существующих проектных решений. Все документы на предприятии разрабатывают в соответствии с правовыми основами промышленной безопасности, установленными Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [3]. Меж-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

299

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

дународным стандартом по разработке систем управления охраной здоровья и безопасностью персонала является стандарт OHSAS 18001:2007 (ГОСТ Р 54934-2012), разработанный Британским Институтом Стандартов в 1999 году. Внедрение его положений на производстве позволяет существенно снизить расходы на ликвидацию последствий техногенных аварий благодаря привлечению дипломированных специалистов и внешнего аудита промышленной безопасности [4,5]. Стандарт OHSAS 18001:2007 позволяет минимизировать риски несчастных случаев на производстве и пройти соответствующую сертификацию, что сможет повысить инвестиционную привлекательность и деловую репутацию предприятия [6]. Таким образом, чтобы обеспечить необходимый уровень защиты жизни и здоровья людей, работающих на промышленном предприятии, а также гарантировать безопасность для окружающей среды и низкий уровень риска возникновения катастроф и аварий на опасном производстве, которые нанесут ущерб всему обществу, на предприятии разрабатывается система управления промышленной безопасностью (СУПБ). Для большей результативности в сфере ПБ предприятия внедряют структурированную систему менеджмента по охране труда и промышленной безопасности, интегрированную в деятельность пред-

300

приятия, которая базируется на многолетнем международном опыте и изложена в стандарте OHSAS 18001:2007 (ГОСТ Р 54934-2012). Благодаря принимаемым мерам в сфере промышленной безопасности, аварийность и травматизм на предприятиях России в последние годы имеют тенденцию к снижению. По итогам деятельности Центрального управления Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору за 12 месяцев 2013 года на поднадзорных Управлению предприятиях зарегистрировано 9 аварий, в то время как в 2012 году произошло 12 аварий. Количество несчастных случаев со смертельным исходом за 2013 год составляет 11, в результате которых погибло 11 человек, в то время как в 2012 году зафиксирован 21 несчастный случай (и 23 погибших). Учитывая данные, можно сделать вывод о значительной роли ПБ в снижении числа несчастных случаев и аварий на промышленном предприятии.

Литература 1. Крупнейшие техногенные катастрофы в России. URL: http://dmirix.ru/ russia/krupnejshie-texnogennye-katastrofyv-sovremennoj-rossii/ 2. Зеркалов Д.В. Безопасность труда [электронный ресурс]: Хрестома-

тия / Д. В. Зеркалов. – Электрон. данные. 2009 г. – К. 3. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 4. OHSAS 18001:2007 «Системы менеджмента безопасности труда и охраны здоровья. Требования» (ГОСТ Р 549342012. !Системы менеджмента безопасности труда и охраны здоровья. Требования»). 5. The Health and Safety & OHSAS Guide. URL: http://www.ohsas-18001-occupationalhealth-and-safety.com/ 6. Ващенко А.Ю. Стандарты серии OHSAS 18000. URL: http://web.archive.org/ web/20110813115159/http://www.regcon.ru/ jo/images/stories/file/ohsas.pdf 7. Итоги деятельности Центрального управления Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. URL: http://promnadzor.ru/content/rostehnadzor-itogi-2013g-avariynost-i-travmatizm. 8. Постановление Правительства РФ от 10 марта 1999 года № 263 «Об организации и осуществлении производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасном производственном объекте». 9. ГОСТ Р 51901.11-2005 «Менеджмент риска. Исследование опасности и работоспособности. Прикладное руководство».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Влияние формы стропильных конструкций цехов металлургических предприятий на коррозионный износ при эксплуатации в агрессивной среде Михаил ПАКУЛЕВ, генеральный директор, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск) Владимир РЫБИН, ведущий эксперт по обследованию зданий и сооружений, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск) Ярослав ФЕДОТОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск)

В статье рассмотрены и проанализированы влияния различных конструктивных форм стропильных конструкций зданий на их долговечность при эксплуатации в агрессивной среде. Данные наблюдения были выявлены в ходе анализа ряда экспертиз промышленной безопасности зданий, проведенных ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» на предприятиях цветной и черной металлургии.

настоящее время на предприятиях цветной и черной металлургии применяются процессы, связанные с выделением значительных объемов сернистых соединений. В частности, при конвертерном способе обработки меди выделяется значительное количество сернистого газа, часть из которого невозможно уловить и передать на дальнейшую нейтрализацию. Сернистые газы скапливаются под кровлей и в межферменном пространстве, образуя среду, агрессивную к материалам стропильных конструкций и покрытия. Для удаления газов из-под кровельного пространства в покрытии устанавливают аэрационные фонари. В действующих нормах проектирования не установлена форма и очертание покрытия и аэрационных фонарей, однако они зна-

чительно влияют на долговечность самого покрытия.

Распространенные формы аэрационных фонарей В настоящее время наиболее распространенной формой покрытия, изготавливаемой из металлоконструкций, с аэрационным фонарем является трапециевидная ферма с малыми уклонами покрытия (см. рисунок 1). Уклон верхнего пояса подобных ферм, как правило, не превышает 2%, а достаточным для надежного водоотвода с кровли считается уклон 1,5%. Железобетонные стропильные фермы также не предусматривают значительных уклонов конструкций покрытия. При проектировании данного вида конструкций проектировщики исходят

лишь из механической прочности конструкций и требований по отводу атмосферных осадков с кровли.

Влияние формы и очертания покрытия на его долговечность в агрессивной среде По результатам обследования значительного числа зданий, эксплуатируемых в агрессивных условиях воздействия сернистых соединений, установлено, что покрытия, имеющие значительный уклон, менее подвержены коррозионному износу, чем плоские либо близкие к ним по очертанию. Наименее подвержены коррозионному износу покрытия с фонарями треугольного очертания (см. рисунок 2) имеющими значительный уклон. У покрытий данного типа естественная эвакуация газов из здания происходит эффективнее, газы не скапливаются под покрытием и не создают коррозионного воздействия на конструкции покрытия. Под покрытием не образуется застойных зон и газовых мешков (рисунок 3). В результате покрытия данного очертания имеют большую долговечность и менее подвержены коррозионным воздействиям (рисунок 4), что в итоге позволяет увеличить срок их службы. В настоящее время на некоторых объектах наблюдается обратная ситуация – в целях снижения трудоемкости и сложности ремонта на покрытиях треуголь-

Рис. 1. Типовая конструкция стропильной фермы с аэрационным фонарем

I=1.5%

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

301

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

ного очертания устанавливают дополнительные прогоны и выполняют плоское покрытие, снижая тем самым эффективность работы аэрационного фонаря и уменьшая срок службы нового покрытия. Таким образом, для предприятий металлургического комплекса, в технологических процессах которых присутствует значительное выделение сернистого и других агрессивных газов, целесообразно при ремонтах и реконструкциях изменять конструкцию покрытия таким образом, чтобы избежать возникновения под покрытием и в межферменном пространстве застойных зон агрессивных газов. Зачастую это не требует значительных материальных затрат на усиление существующих конструкций. Однако каждое подобное изменение необходимо выполнять по специально разработанному проекту, с учетом образования снегового мешка в развале аэрационного фонаря. Это позволит значительно увеличить срок службы как стропильных конструкций, работающих в агрессивной среде, так и самого покрытия, выполняемого часто из металла или железобетона – материалов, наиболее подверженных коррозионным воздействиям в кислотных средах. Литература 1. Дятков С., Михеев А. Архитектура промышленных зданий. Изда-

302

Рис. 2. Очертание покрытия, наименее подверженного воздействию агрессивной среды

Рис. 3. Расположение застойных зон скопления агрессивных газов Застойная зона Газовый мешок

тельство Ассоциации строительных вузов. Издательство АСВ/ 2010 г. – 552 стр. 2. Шубин Л.Ф. Архитектура гражданских и промышленных зданий: учеб. для вузов: в 5 т. Т.5: Промышленные здания / Научн.-исслед. ин-т теории архитектуры и градостроительства. – М.: Бастет, 2009. – 430 с.

3. Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. М.: Архитектура-С, 2005. – 168 с. 4. ГОСТ 20213-89 «Фермы железобетонные. Технические условия». 5.СП 56.13330.2011 «Производственные здания». 6. СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Применение метода тепловизионного контроля при диагностировании металлургических агрегатов УДК: 621 Михаил ПАКУЛЕВ, генеральный директор, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск) Ярослав ФЕДОТОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск) Владимир РЫБИН, ведущий эксперт по обследованию зданий и сооружений, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск)

В статье рассмотрена роль метода тепловизионного контроля при диагностировании металлургических агрегатов. Приведены основные методы неразрушающего контроля. Обоснован выбор тепловизионного контроля за металлургическим оборудованием, как метода, снижающего риск аварийности на предприятии. В работе проведен анализ использования метода для назначения ремонта оборудования, составлена методика выбора тепловизора для металлургических печей. Ключевые слова: металлургическое оборудование, неразрушающий контроль, тепловизионный контроль.

остояние металлургической промышленности в России на сегодняшний день можно охарактеризовать значительной степенью износа агрегатов и оборудования на производственных площадках. По данным Ростехнадзора физический износ металлургического оборудования составляет более 50%. Положительная динамика роста объемов производства стали увеличивает загрузку металлургических мощностей. В связи с этим возрастает нагрузка на металлургические печи, основное и вспомогательное сталеплавильное оборудование, а при отсутствии возможности модернизации оборудования становится актуальной задача безопасной эксплуатации существующих мощностей в металлургической промышленности. Проанализировав риски возникновений и причины аварий на производственных площадках, можно сделать вывод, что их возникновение происходит на агрегатах, не прошедших обследование технического состояния и экспертизу промышленной безопасности, а в случае несоблюдения сроков очередных проверок промышленной безопасности аварии могут произойти на любой стадии жизненного цикла оборудования.

Следовательно, обеспечение ресурсо сберегающей и безопасной эксплуатации металлургического оборудования является важной и основной задачей, решить которую может техническое диагностирование металлургического оборудования. Задачи, которые помогает решить техническое диагностирование: – обеспечение надежности и безопасности, а также эффективности работы металлургического агрегата; – снижение затрат на обслуживание агрегатов, уменьшение потерь от простоев оборудования в результате отказов и внеплановых проведений ремонтов. Диагностирование металлургических агрегатов является средством проверки требуемого уровня надежности оборудования, обеспечения норм промышленной безопасности и эффективности использования объектов металлургической промышленности. При техническом диагностировании металлургических агрегатов происходит оценка их соответствия нормам промышленной безопасности; проверяется техническое состояние агрегатов на наличие дефектов, и если они имеются, то проводится оценка влияния обнаруженных дефектов на работоспособность агрегата. Как итог определяется запас ресурса ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

безаварийной работы оборудования и продлевается срок его эксплуатации. Диагностика металлургических агрегатов без нарушения целостности проводится различными физическими методами и средствами неразрушающего контроля. Согласно ГОСТ 18353–79 методы неразрушающего контроля классифицируются на следующие виды: ■ визуальный измерительный метод дефектоскопии; ■ акустические методы; ■ магнитные методы; ■ оптические методы; ■ методы контроля проникающими веществами; ■ радиационные методы; ■ радиоволновые методы; ■ тепловые методы; ■ тепловизионный контроль; ■ электрические методы; ■ электромагнитный (вихревых токов) метод. Металлургические печи и другие плавильные установки состоят из стальной конструкции и внутренней футеровки, выполненной из огнеупорного кирпича. В ходе эксплуатации футеровка изнашивается в результате термических и механических нагрузок. Футеровка является заменяемым элементом печи и должна периодически обновляться в плановые ремонты. Наружный кожух печи, как правило, является незаменяемым элементом, и от него зависит безопасная эксплуатация печи. А тепловизионный контроль металлургической печи служит эффективным методом обнаружения таких дефектов, как разрушение футеровки и прогорание печей при критических температурах работы [1, 5]. Для решения задачи обнаружения дефектов металлургических агрегатов и их диагностики в процесс производства внедряют приборы и системы, осуществляющие непрерывный или периодический контроль за состоянием футеровки печей и прочих агрегатов сталеплавильного назначения.

303

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 1. Термоизображение поверхности печи

°С

261,3

115,0

229,3

100,0

197,2

85,0

165,2

70,0

133,1

55,0

101,1

40,0

69,1

25,0

37,0

10.0

Успешным примером систем диагностики является тепловизионная диагностика, которая способна проводить как внешнюю оценку распределения температуры на наружной поверхности кладки печи или ее кожуха, так и внутренний контроль ее сводов. В этом случае тепловизионная диагностика устройств и оборудования в металлургической промышленности позволяет: ■ выявлять участки с повышенной температурой; ■ определять температуру в любом участке оборудования; ■ сформировать температурные профили; ■ сравнивать различные участки оборудования; ■ решать задачу энергоэффективности эксплуатации оборудования. Информация, полученная при тепловизионной диагностике, позволяет предотвратить аварии и высокозатратный ремонт агрегатов. Преимущества тепловизионного контроля в металлургии: ■ скорость проведения диагностики; ■ безопасность измерений: съемка проводится на расстоянии; ■ возможность диагностики без вывода оборудования из эксплуатации; ■ ранняя стадия обнаружения неисправностей. Для контроля состояния металлургического оборудования применяют стационарные или мобильные тепловизоры. Термографические карты, полученные при наблюдении за работой оборудования и подобранные с учетом известных режимов эксплуатации конкретного агрегата, дают возможность обслуживающему персоналу своевременно выявлять аварийные ситуации и локализовать их в начальной стадии развития. Современным нормативным документом, который определяет номинальные температуры кожуха металлургической печи, является РД 11-288-99 «Методика определения технического состояния кожухов доменных печей и воздухонагревателей».

304

Рис. 2. Термограмма печи

130,0

°С

5,0

Согласно п.6.6 методики нормативные температуры металла кожуха печи (доменной) принимают значения: ■ при основном сочетании нагрузок – 100 °С; ■ при дополнительном – 120 °С; ■ при случайном – 150 °С. Поэтому при температуре участков кожуха выше 150 °С они могут быть отнесены к проблемным зонам. При дальнейшей эксплуатации должен быть проведен анализ причин, которые привели к увеличению температуры на выявленных участках. При длительной эксплуатации печи и температуре выше 200–250 °С изменяются сначала пластические, а затем и прочностные (выше 350 °С) свойства металла кожуха. Также методика РД 11-288-99 (Пр № 2 (примечание) предостерегает о значениях температур, приводящих к критическим изменениям в материале кожуха печи: «После длительного воздействия температур около 1400 °С на поверхности стальных элементов появляются твердая и хрупкая пленка серо-синего или черного цвета, а также участки с губчатой структурой, что свидетельствует о пережоге стали». Для качественного теплового контроля металлургического оборудования следует рассмотреть РД 153-34.0-20.364-00 «Методика инфракрасной диагностики тепломеханического оборудования». По данным данного раздела, методом тепловизионного контроля при диагностировании металлургических агрегатов можно осуществлять проверку: ■ для доменных печей осуществляется контроль кожуха шахты, формы, трубопровода для горячего литья, пыле сборника, газоочистительных установок, охлаждающих контуров, футеровки; ■ для миксеров чугуна – осуществляется диагностика футеровки. Процесс диагностики состоит из нескольких этапов. Вначале получают термоизображение поверхности печи. На нем фиксируются локальные участки перегрева, дефекты в виде трещин, уменьшение толщины футеровки агрегата. Температурные градиенты кожу-

ха агрегата позволяют оценить степень износа футеровки и необходимость ремонта печи (рис. 1). При анализе результатов тепловизионной диагностики происходит сопоставление результатов текущего и ранее проведенных измерений, исследуется степень и неравномерность износа футеровки. Так, равномерное распределение температуры на тепловом изображении показывает произошедший общий износ футеровки. Чем выше показатель температуры, тем ниже защитные свойства футеровки (рис. 2). Критерием для выбора тепловизора для диагностики металлургического оборудования является верхняя граница температурного диапазона, которую может поддерживать прибор. При диагностике наружной поверхности металлургических печей и кожухов агрегатов достаточно использовать тепловизор с максимальной температурой измерений до 600 °С. При внутренней тепловизионной диагностике сводов печи необходимы приборы с расширенным диапазоном измерения до 1 500–2 000 °С, которые оснащены специальными фильтрами, обеспечивающими видимость сквозь газы и пламя. Таким образом, внедрение метода тепловизионного контроля при диагностировании металлургических агрегатов позволит снизить риск возникновения аварийных ситуаций с оборудованием.

Литература 1. Ловчиновский Э.В., Вагин В.С. Эксплуатационные свойства металлургических машин. – М.: Металлургия, 1986. – 160 с. 2. ГОСТ Р 55724-2013. «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые». 3. BSEN 10228-3-2001. «Неразрушающий контроль поковок из стали. Часть 3». 4. ГОСТ 24507-80. «Контроль неразрушающий. Поковки из черных и цветных металлов. Методы ультразвуковой дефектоскопии». 5. Грицюк П.А., Нестеров А.Л., Сидоров В.А.. Использование методов неразрушающего контроля для повышения безотказности механического оборудования металлургических предприятий. 6. РД 11-288-99 «Методика определения технического состояния кожухов доменных печей и воздухонагревателей». 7. РД 153-34.0-20.364-00 «Методика инфракрасной диагностики тепломеханического оборудования».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рекомендации по разработке плана мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий для сетей газопотребления Михаил ПАКУЛЕВ, генеральный директор, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск) Ярослав ФЕДОТОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск) Владимир РЫБИН, ведущий эксперт по обследованию зданий и сооружений, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г. Челябинск)

Все предприятия, эксплуатирующие опасные производственные объекты (далее ОПО), в том числе взрывопожароопасные и химические объекты (к этой категории относятся сети газопотребления), обязаны разработать план мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на опасных производственных объектах. В статье приведены рекомендации по подготовке плана мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий для сетей газопотребления.

ети газопотребления – ОПО III класса опасности (см. рисунок 1). По данным Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзора), на начало 2015, в государственном реестре зарегистрировано более 60 тыс. сетей газопотребления. В целях обеспечения готовности к действиям по локализации и ликвидации последствий аварии организация, эксплуатирующая сеть газопотребления, обязана планировать и осуществлять мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий на ОПО. На практике организации разрабатывают План мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на ОПО (План мероприятий). Необходимость и порядок разработки Плана мероприятий определяются нормативно-правовыми актами [1–6]. Приказ Ростехнадзора от 23 января 2014 года №25 [7] потребовал от организаций отразить информацию о готовности к действиям по локализации и ликвидации последствий аварий на ОПО. Сведения, установленные приказом Ростехнадзора от 23 января 2014 года №25 [7], требуют отразить следующую информацию: ■ наименование аварии; ■ уровень аварии; ■ место аварии; ■ опознавательные признаки аварии;

■ оптимальные способы противоаварийной защиты; ■ технические средства (системы) противоаварийной защиты, применяемые при подавлении и локализации аварии; ■ Ф.И.О. ответственного руководителя работ по локализации и ликвидации аварии; ■ образование ответственного; ■ стаж работы ответственного; ■ дата последней аттестации ответственного; ■ порядок действий; ■ комментарий к оценке готовности. Для сети газопотребления наименование аварий следует принимать на основе РД 12-378-00 [9]. Распределение аварий по данным Ростехнадзора, с 2010 по 2014 год, приведено в таблице 1. Местом аварии при эксплуатации сетей газопотребления могут стать: над-

земный, подземный газопровод; газовое оборудование, размещенное на открытой площадке или в зданиях. Распределение по видам аварий на ОПО сетей газорас пределения и газопотребления с 2010 по 2014 год приведено в таблице 2. Аварии на ОПО сетей газопотребления могут иметь несколько стадий развития (уровня аварии). В соответствии с приказом Ростехнадзора № 781 [6], устанавливаются следующие уровни: «А», «Б» и «В». Видом опасного вещества при эксплуатации ОПО сети газопотребления является воспламеняющийся и горючий газ (природный газ). Природный газ бес цветен и не имеет запаха (в том случае, если не имеет в своем составе сероводорода), он легче воздуха, горюч и взрывоопасен. По данным Ростехнадзора с 2010 по 2014 год информация о травмирующих факторах на ОПО сетей газораспределения и газопотребления представлена в таблице 3. Поражающие факторы в зависимости от поражающего фактора источника аварийной ситуации приведены в таблице 4 [13]. Опознавательные признаки аварий, связанных с выбросом природного газа, зависят от вида возможного аварийного события: пожар и (или) взрыв. В соответствии с рекомендациями ГОСТ 12.1.004-91 [11], к опознавательным признакам пожара следует отнести: ■ пламя и искры; ■ повышенную температуру окружающей среды;

Таблица 1. Статистические данные по авариям и травматизму на ОПО сетей газораспределения и газопотребления [8] Численность пострадавших в результате аварии

Год

Количество зарегистрированных аварий

Количество аварий, сопровожденных травматизмом людей

Общее число травмированных, чел.

Травмированных смертельно, чел.

2014

2013

2012

2011

2010

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

305

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 1. Классификация сетей газораспределения и сетей газопотребления, определенная законом о промышленной безопасности Жилые дома

Предприятия Класс давления в газопроводе

Высокое

Среднее

I категории Рабочее давление, ПМа Вид транспортируемого газа

1,6

1,2 СУГ

Низкое

II категории 0,6

III категории 0,3

0,003

Природный газ и сжиженный углеводородный газ (СУГ)

Классификация опасных производственных объектов Для газораспределительных станций, сетей газораспределения и сетей газопотребления устанавливаются следующие классы опасности: 1) II класс опасности – для опасных производственных объектов, предназначенных для транспортировки природного газа под давлением свыше 1,2 МПа или сжиженного углеводородного газа под давлением свыше 1,6 МПа; 2) III класс опасности – для опасных производственных объектов, не указанных в подпункте 1. Наименование опасных производственных объектов:

– Участки газопроводов. – Сеть газопотребления (название организации или ее отдельной территории). – Система теплоснабжения. ■ токсичные продукты горения и термического разложения; ■ дым; ■ пониженную концентрацию кислорода. К вторичным проявлениям опасных факторов пожара, а следовательно, к опознавательным признакам пожара, относятся: ■ осколки, части разрушившихся конструкций; ■ электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций; ■ опасные факторы взрыва по ГОСТ 12.1.010 [12], происшедшего вследствие пожара; ■ огнетушащие вещества. В соответствии с рекомендациями ГОСТ 12.1.004-91 [11] к опознавательным признакам взрыва следует отнести: ■ ударную волну, во фронте которой давление превышает допустимое значение; ■ пламя; ■ обрушивающиеся конструкции, оборудование, коммуникации, здания и сооружения и их разлетающиеся части; ■ образовавшиеся при взрыве и (или) выделившиеся из поврежденного оборудования вредные вещества, содержание которых в воздухе рабочей зоны превышает предельно допустимые концентрации. К способам противоаварийной защиты относят организационно-технические решения (мероприятия), позволяющие оперативно обнаружить и предупредить возникновение аварийной ситуации или локализовать ее на ранней стадии проявления.

306

К способам противоаварийной защиты следует отнести: ■ системы контроля и управления процессами (системы контроля, автоматического и дистанционного управления и регулирования процессами); ■ системы противоаварийной автоматической защиты; ■ автоматические средства газового анализа; ■ системы световой и звуковой сигнализации; ■ системы связи и оповещения об аварийных ситуациях (включая системы двусторонней громкоговорящей и телефонной связи, а также оборудование телефонной связью с персоналом диспетчерских пунктов). Для обеспечения надежности систем контроля, управления и противоаварийной автоматической защиты организации, эксплуатирующие сети газопотребления, организовывают: ■ энергетическое обеспечение систем контроля, управления и противоаварийной автоматической защиты; ■ метрологическое обеспечение систем контроля, управления и противоаварийной автоматической защиты; ■ эксплуатационный контроль за системами контроля, управления и противо аварийной автоматической защиты. К техническим средствам (системам) ПАЗ следует отнести средства (системы), применяемые для: ■ автоматического обнаружения потенциально опасных изменений состояния объекта или системы его автоматизации; ■ автоматического измерения техно-

логических переменных, важных для безопасного ведения процесса (например, измерение переменных, значения которых характеризуют близость объекта к границам режима безопасного ведения процесса); ■ автоматической (в режиме on-line) диагностики отказов, возникающих в системе ПАЗ и (или) в используемых ею средствах технического и программного обеспечения; ■ автоматической предаварийной сигнализации, информирующей оператора процесса о потенциально опасных изменениях, произошедших в объекте или в системе ПАЗ; ■ автоматической защиты от несанкционированного доступа к параметрам настройки и (или) выбора режима работы системы ПАЗ. Ответственный руководитель работ по локализации и ликвидации аварии должен быть аттестован по областям аттестации А1 и Б.7.1 [14] и осуществлять руководство работами по локализации и ликвидации аварий, спасению людей и снижению воздействия опасных факторов. Ответственным руководителем, в соответствии с приказом Ростехнадзора № 781 [4], является: на уровне «А» развития аварии – начальник структурного подразделения опасного производственного объекта (цеха, котельной), до его прибытия на место аварии — начальник смены (отделения), сменный мастер; на уровне «Б» развития аварии – руководитель организации (должностное лицо, в обязанности которого входит обеспечение выполнения требований промышленной безопасности при эксплуа-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

тации ОПО), до его прибытия на место аварии — диспетчер организации (начальник структурного подразделения, производства, цеха, установки). План мероприятий утверждается руководителем эксплуатирующей организации и согласовывается с профессиональной аварийно-спасательной службой (формированием), с которой заключен договор на обслуживание ОПО сети газопотребления. Литература 1. Федеральный закон Российской Федерации «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ. 2. Технический регламент «О безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (утв. Постановлением Правительства РФ от 29 октября 2010 года № 870). 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газорас пределения и газопотребления» (утв. приказом Ростехнадзора от 15 ноября 2013 года № 542). 4. ГОСТ Р 54983-2012 «Системы газорас пределительные. Сети газораспределения природного газа. Общие требования к эксплуатации. Эксплуатационная документация». 5. Постановление Правительства РФ от 26 августа 2013 года № 730 «Об утверждении Положения о разработке планов мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на опасных производственных объектах». 6. Приказ Ростехнадзора от 26 декабря 2012 года № 781 «Об утверждении рекомендаций по разработке планов локализации и ликвидации аварий на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах». 7. Требования к форме представления организацией, эксплуатирующей опасный производственный объект, сведений об организации производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности в Федеральную службу по экологическому, технологическому и атомному надзору. Утв. приказом Ростехнадзора от 23 января 2014 года № 25. 8. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2014 году. М., 2015. – 410 с. 9. РД 12-378-00 «Методические рекомендации по классификации аварий и инцидентов на опасных производственных объектах, подконтрольных газовому надзору».

Таблица 2. Распределение по видам аварий на ОПО сетей газораспределения и газопотребления [8] Число аварий

Виды аварий

2010 г.

2011 г.

2012 г.

2013 г.

2014 г.

Механические повреждения подземных газопроводов

Механические повреждения газопроводов автотранспортом

Повреждения в результате природных явлений

Коррозионные повреждения наружных газопроводов

Разрывы сварных стыков

Утечка газа, выход из строя оборудования в ГРП (ШРП), газопотребляющего оборудования

Взрывы при розжиге газоиспользующих установок и неисправность оборудования котла

Неисправность оборудования СУГ

Иные

Всего:

Таблица 3. Распределение несчастных случаев со смертельным исходом по травмирующим факторам на ОПО сетей газораспределения и газопотребления [6] Травмирующие факторы

Число несчастных случаев со смертельным исходом 2010 год

2011 год

2012 год

2013 год

2014 год

Отравления продуктами неполного сгорания газа

В результате взрыва газовоздушной смеси

Термическое воздействие

Прочие

Всего:

Таблица 4. Номенклатура контролируемых и используемых для прогнозирования поражающих факторов источников авариных ситуаций на объектах сетей газопотребления Наименование поражающего фактора источника аварийной ситуации

Наименование параметра поражающего фактора источника аварийной ситуации

Воздушная ударная волна

Избыточное давление во фронте ударной волны. Длительность фазы сжатия. Импульс фазы сжатия

Волна сжатия в грунте

Максимальное давление. Время действия. Время нарастания давления до максимального значения

Обломки, осколки

Масса обломка, осколка. Скорость разлета обломка, осколка

Тепловое излучение

Энергия теплового излучения. Мощность теплового излучения. Время действия источника теплового излучения

10. Солодовников А.В. Разработка плана мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах. Изд. 1-е, – Уфа: УГНТУ, 2015. – 76 с. 11. ГОСТ 12.1.004-91 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безо пасность. Общие требования». 12. ГОСТ 12.1.010-76 «Система стандартов безопасности труда. Взрывобезопасность. Общие требования». 13. Солодовников А.В., Зюзев Е.В., Тихо-

нов В.В., Лимонов О.Л., Жуков В.Г., Перезолова И.И. Подготовка сведений о готовности к действиям по локализации и ликвидации последствий аварий // Химическая техника. – 2015. – № 4. – С. 38 – 42. 14. Приказ Ростехнадзора от 6 апреля 2012 года № 233 (ред. от 28 июля 2015 года) «Об утверждении областей аттестации (проверки знаний) руководителей и специалистов организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору».

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

307

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

К вопросу о способе определения допустимого количества внутренних отложений на поверхностях нагрева водогрейных и паровых котлов УДК 621.182.112 Павел КУЗЯКИН, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Денис НОВИКОВ, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Владимир НОВИКОВ, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Юрий РЯБИНИН, заместитель главного инженера по экспертизе и наладке ЗАО «СПНУ»

Предложена методика определения допустимого количества внутренних отложений на поверхностях нагрева водогрейных и паровых котлов при проведении диагностирования. Ключевые слова: внутренние отложения, поверхности нагрева, причины образования отложений, методика определения количества отложений.

ри проведении работ по техническому диагностированию котлов в рамках экспертизы промышленной безопасности часто возникает вопрос, как оценить количество внутренних отложений на поверхностях нагрева (трубы экранов топки, кипятильные, конвективные и подсушивающие) водогрейных и паровых котлов. Обязательной процедурой при проведении экспертизы промышленной безопасности водогрейных и паровых котлов является изучение технической и производственной документации, в том числе документации, касающейся воднохимического режима. При проверке документации об организации и соблюдении водно-химического режима обычно замечаний нет. Однако при проведении визуально-измерительного контроля внутренних поверхностей элементов котлов часто выявляется наличие внутренних отложений (накипи). К сожалению, в основном нормативном документе [1], на котором основывается составление индивидуальных программ проведения диагностирования водогрейных и паровых котлов, внутренним отложениям внимание практически не уделяется, оговаривается лишь определение наличия или отсутствия на внутренних поверхностях. В нормативно-технической и специали-

308

зированной литературе по эксплуатации и обследованию котлов содержатся указания на вредное влияние внутренних отложений (накипи). Образующиеся на внутренних стенках поверхностей нагрева водогрейных и паровых котлов отложения обладают низкой теплопередачей (в 40 раз ниже, чем у сталей. Внутренние отложения на поверхностях нагрева создают эффект тепло изоляции, что снижает КПД работы котлов, увеличивает расход топлива и повышает температуру отходящих газов, а главное, влияет на состояние металла поверхностей нагрева. Даже при идеальном состоянии металла и сварных швов элементов котлов на момент обследования, но несоблюдении (по разным причинам) в дальнейшем водно-химического режима эксплуатации котлов возникает опасность аварийных ситуаций. В местах образования отложений на внутренних поверхностях труб происходят местные перегревы металла труб поверхностей нагрева котлов с последующим их разрушением. Основными накипеобразующими примесями необработанной воды являются соли кальция и магния, а также соединения железа, которые обусловливают жесткость воды. Основными причинами образования отложений на внутренних

стенках поверхностей нагрева водогрейных и паровых котлов являются: ■ использование для подпитки неподготовленной воды; ■ попадание технических сред (технической воды, щелоков и т.п.) в обратную линию, в конденсат; ■ несвоевременная замена расходных элементов, реактивов ВПУ; ■ непроведение плановых (несоблюдение графиков) остановок котлов на механическую очистку и химическую промывку; ■ неисправности ВПУ (водоподготовительной установки); ■ отсутствие режимных карт ХВО (химической водоочистки), несоблюдение графика проведения наладок; ■ несоблюдение персоналом сроков (графика) взятия проб; ■ неудовлетворительная подготовка персонала (лаборантов), некачественный контроль. Изучив доступную научно-техническую литературу по данной тематике, нами было установлено следующее: 1. В Правилах устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов [2] сообщается о том, что для котлов паропроизводительностью менее 0,7 т/ч период между чистками должен выбираться таким, чтобы толщина отложений на наиболее теплонапряженных участках поверхностей нагрева котла к моменту его очередной плановой остановки на чистку не превышала 0,5 мм. 2. В котлах типа ДКВР [5] количество отложений ограничивают весом не более 500 г/м2 при работе на мазуте и не более 1000 г/м2 при других видах топлива. 3. В котлах типа ПТВМ [6] рекомендуется проводить промывку внутренних поверхностей при количестве отложений не более 1000 г/м2. Существующая методика определения количества отложений изложена [3] и предусматривает сложную процедуру:

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

а) разметку определенной площади на внутренней поверхности элемента котла; б) снятие (смыв) с нее отложений; в) прокаливание полученных образцов отложений при температуре 100– 120 °С; г) взвешивание сухого остатка; д) перерасчет площади снятия отложений к 1 м2. Фактически разметка, смыв или снятие отложений возможна только в барабанах котлов. В коллекторах или трубах котлов доступней измерять толщину слоя отложений, через лючки, на краях колокольчиков, по вырезкам образцов труб. Предлагаем свою упрощенную методику определения допустимой толщины отложений. Внутренние отложения можно условно разделить на три вида [4]: ■ твердый вид (пластинки, чешуйки, плотно прилегающие к поверхности металла); ■ вязкий вид (густая, вязкая желе образная масса); ■ рыхлый вид (влажные крупинки, песчинки). В справочном пособии теплоэнергетика электрических станций [3] сообщается, что опытным путем установлено – сухой остаток после выпарива-

ния имеет в среднем удельный вес не более 2 г/см3. Путем несложных расчетов допустимую величину отложений – 1000 г/м 2 [5], [6] можно представить в форме, более удобной для практического применения при общей оценке состояния внутренних стенок поверхностей нагрева. Для твердого вида отложений (чешуйки, пластинки) допустимая толщина составит 0,5 мм. Для вязких и рыхлых отложений, учитывая, что до половины веса отложений составляет вода, допустимая толщина составит от 0,5 мм до 1 мм. Замеры толщины удобно проводить специальными шаблонами или штангенциркулем. На основании всего вышеизложенного предлагаем считать: ■ при толщине внутренних отложений на поверхностях нагрева до 0,5 мм эксплуатация водогрейных и паровых котлов возможна; ■ при толщине отложений от 0,5 до 1 мм необходимо рекомендовать очистку внутренних поверхностей нагрева во время очередной плановой остановки котла; ■ при толщине отложений свыше 1 мм очистку, промывку внутренних поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов необходимо проводить до пуска в эксплуатацию.

Литература 1. 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: утв. приказом Минэнерго России от 24 июня 2003 года № 254. – М.: ОАО ВТИ, 2004. – 127 с. 2. ПБ 10-574-03.Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов: утв. приказом Госгортехнадзора РФ от 11 июня 2003 года № 88. СПб.:УВСИЗ, 2003. – 152 с. 3. «Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций», «Беларусь», г. Минск, 1974 г., Климов Л.А., – 368 с. 4. «Паровые и водогрейные котлы» (эксплуатация и ремонт), Москва, 2000 г. Баранов П.А., Баранов А.П., Кузнецов А.А. – 302 с. 5. Руководящие указания по проектированию, установке, монтажу и эксплуатации котлов ДКВР. ЦНКТИ им. Ползунова. //Безопасная эксплуатация паровых котлов, сосудов и трубопроводов. Изд. «Техника», Киев, 1976 г. Сост. В.И. Чернега. – 2-е изд. – 527 с. 6. Схемы промывок котлов ПТВМ, разработанные ВНИПИэнергопромом, Мос энергопроектом и ВГПИ ТЭП. Предупреждение аварий паровых котлов. Баранов П.А. «Энергоиздат», 1991. – 272 с.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

309

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Некоторые аспекты экспертного расследования аварийных ситуаций на примере аварии котла ГМ50/14 УДК 621.184.465 Павел КУЗЯКИН, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Денис НОВИКОВ, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Владимир НОВИКОВ, инженер ЛНКиД ЗАО «СПНУ» Юрий РЯБИНИН, заместитель главного инженера по экспертизе и наладке ЗАО «СПНУ»

В статье приведен анализ причин аварии котла ГМ 50/14 после проведенного ремонта. Ключевые слова: паровой котел, экономайзер, авария, ремонт, химический анализ, отложения.

а примере расследования аварии котла ГМ 50/14 предлагаем рассмотреть последовательность событий и действий. Основная цель расследования: оценка технического состояния и условий эксплуатации котла ГМ 50/14 с водяным экономайзером (ВЭ) до аварии, определение возможных причин произошедшей аварии котла ГМ 50/14 и выявление возможных производственных дефектов поставленного оборудования и его комплектующих. Общие данные: котел ГМ 50/14 вертикальный водотрубный с естественной циркуляцией, выполненный по П-образной схеме компоновки поверхностей нагрева с отдельно вынесенной шахтой водяного экономайзера, трехходовой по движению продуктов сгорания. Котел работает с уравновешенной тягой. Водяной экономайзер представляет собой компоновку чугунных ребристых труб, соединенных чугунными калачами таким образом, чтобы питающая вода последовательно проходила по всем трубам снизу вверх. Чугунные экономайзеры предназначены для нагрева питающей воды перед подачей в паровой котел. В период эксплуатации котла прово-

310

дились планово-предупредительные ремонты, очистки поверхностей нагрева от отложений продуктов сгорания топлива и промывки внутренних поверхностей элементов котла и экономайзера. Анализ технической документации и данных оперативных журналов позволяет заключить следующее: с момента ввода в эксплуатацию в 1988 году и до вывода в ремонт в феврале 2013 года элементы котла и экономайзера подвергались техническим освидетельствованиям (наружным и внутренним осмотрам, гидравлическим испытаниям), экспертным обследованиям и другим эксплуатационным испытаниям. Выявленные в ходе технических освидетельствований, экспертиз и испытаний дефекты устранялись. Котел укомплектован приборами контроля и измерения (КИПиА) в соответствии с требованиями Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов ПБ 10-574-03 [1]. Все приборы на момент аварийной остановки были в исправном состоянии и прошли госповерку в установленные нормативные сроки. Автоматика безопасности котла находилась в исправном состоянии. Контроль за работой автоматики котла осуществлялся персоналом

КИПиА каждую смену с записью в оперативном журнале. В 2012 году комиссия в составе начальника цеха, механика объекта и заместителя главного энергетика составила акт технического состояния котла ГМ 50/14. Заключение комиссии: состояние экономайзера неудовлетворительное. Подлежит замене в 2013 году. В декабре 2013 года начаты работы по замене комплектующих экономайзера котла ГМ 50/14. Котлы ГМ 50/14, изготовленные Белгородским котельным заводом, согласно заводской инструкции по монтажу и эксплуатации котлоагрегата ГМ 50/14, оборудуются экономайзерами системы ВТИ (разработка Всесоюзного теплотехнического института, город Москва). В настоящее время комплектующие к водяным экономайзерам изготавливаются согласно требованиям ТУ 4111002-62351201-2010 «Детали литые из серого чугуна для блочных экономайзеров. Технические условия». Российские производители выпускают множество различных модификаций водяных экономайзеров, обычно водяные экономайзеры маркируются ВЭБ (водогрейный экономайзер блочный). Аббревиатура БК-171010 и БК-121010 используется Белгородским котельным заводом для нумерации чертежей элементов экономайзеров типа ВЭ (водогрейный экономайзер). Экономайзера с маркировкой или названием БК-171010 в технической литературе и других источниках не выявлено.

Анализ предаварийной и послеаварийной ситуации В результате анализа предоставленной документации о подготовке к замене комплектующих водяного экономайзера БК-171010 к котлу ГМ 50/14 установлено, что на поверхности поставленных комплектующих (ребристых труб, кала-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

чей, дуг) отсутствует маркировка с информацией об изготовителе, материале, ТУ на изготовление. Нарушены требования п.4.1.8 Правил [1], п. 375 ФНиП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» [2]. По результатам проведенных анализов химического состава и металлографических исследований образцов ребристых труб установлено: материал поставленных ребристых труб водяного экономайзера БК-171010 по химическому составу и структуре не соответствует характеристикам, указанным в сертификате соответствия № РОСС RU.МГ09.Н00003 и паспортах качества. Нарушены требования п.4.8.1 Правил [1], п. 375 ФНиП [1]. На основании результатов предварительного осмотра комплектующих к экономайзеру составлен «Акт предварительной приемки комплектующих к экономайзеру». Среди поставленных комплектующих к экономайзеру (ребристых труб и калачей) имелись изделия с недопустимыми дефектами – сколы и наплывы на уплотнительных поверхностях. Нарушены требования ГОСТ 2635884 «Отливки из чугуна. Общие технические условия». На внутренней поверхности поставленных комплектующих водяного экономайзера БК-171010 выявлены недопустимые отложения, в том числе остатки формовочной смеси, что подтверждается актами химического анализа проб. Нарушены требования п. 8.1.1, 8.1.3 Правил [1], п. 95 и 292 ФНиП [2]. Все типовые операции при монтаже и после монтажа (промывка, опрессовка) монтажной организацией выполнены в полном объеме согласно «Инструкции по монтажу и эксплуатации котло агрегата ГМ 50/14», что подтверждается следующими документами:

Общий вид экономайзера в сборе

5 4

6 7

Выход газов

2 1

Двухбарабанный котельный агрегат ГМ-50-14/250 1 – топочная камера; 2 – газомазутные горелки; 3 – выносные циклоны; 4, 7 – верхний и нижний барабаны; 5 – дробеочистительная установка; 6 – конвективный пучок кипятильных труб; 8 – пароперегреватель; 9 – выходной коллектор пара; 10 – гладкотрубный воздухоподогреватель; 11 – чугунный водяной экономайзер; 12 – золовый бункер. А – место расположения нижнего коллектора котла, забитого отложениями, у которого отрезали днище Б – вид на экономайзер и место расположения вскрытых ребристых труб с остатками формовочной смеси на внутренних поверхностях. ■ актом проведения промывки экономайзера (промывка внутренних поверхностей элементов экономайзера после сборки); ■ актом приемки оборудования из ремонта.

Вид на внутренюю поверхность ребристой трубы экономайзера

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

После принятия котла ГМ 50/14 и экономайзера БК-171010 из ремонта, пуска в эксплуатацию и до момента аварийной остановки проводились постоянные продувки, промывки. После пуска котла ГМ 50/14 и выведения

Вид на внутренюю поверхность трубы нижнего коллектора котла после отрезки днища

311

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ров экранов и нижних коллекторов кипятильного пучка. В результате нарушаются теплообменные процессы и уменьшается внутреннее свободное пространство труб коллекторов.

Причины возникновения аварийной ситуации

Руины котла на мощность до 70% котел был аварийно остановлен защитой по низкому уровню воды в верхнем барабане котла. Лабораторией неразрушающего контроля и диагностирования был проведен визуально-измерительный контроль труб поверхностей нагрева топки котла, по результатам которого выдано заключение ВиИК. На экранных трубах топки и трубах кипятильного пучка выявлены недопустимые дефекты: выход из ранжира более допустимых значений, отрывы труб от «гребенок», разрывы плавниковых вставок, прижоги, отдулины, разрывы. Вышеперечисленные дефекты являются недопустимыми согласно РД 03.606.03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю» [3] и 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» [4]. После частичной разборки котла ГМ 50/14: демонтажа труб поверхностей нагрева и вскрытия труб коллекторов, – установлено наличие большого количества внутренних отложений (от 60 до 90 % внутреннего объема) в трубах нижних коллекторов экранов и нижних коллекторов кипятильного пучка. При данном количестве внутренних отложении нарушаются теплообменные процессы (горячие газы–металл–вода), металл коллекторов перегревается и теряет пластичность. Химический анализ состава отложений установил, что до 50% объема отложений составляют кварцевые пески – (SiO2), до 10–15% объема составляют окись кальция (СаО), закись железа (FeO). Все вышеперечисленные элементы входят в состав формовочных смесей и цемента. Под воздействием высоких температур, давления, влажности и вибраций частички формовочной смеси отслаиваются. Образовавшаяся масса, циркулируя по трубам с пароводяной смесью, скапливается в трубах нижних коллекто-

312

С внутренних поверхностей комплектующих (ребристых труб, калачей, дуг) водяного экономайзера БК-171010 заводомизготовителем не были удалены остатки формовочной смеси. Ввиду высоких температур литья и значительной шероховатости поверхности металла получаемых отливок остатки формовочной смеси плотно спекаются с поверхностью металла комплектующих (ребристых труб, калачей, дуг) водяного экономайзера. Для удаления остатков формовочной смеси с поверхности отливок применяются специальные технологии. В результате обычной промывки, проведенной монтажной организацией, формовочная смесь не могла быть удалена полностью. Во время эксплуатации котла под воздействием высоких температур, давления, влажности и вибраций частички формовочной смеси стали размачиваться, отслаиваться и перемещаться по циркуляционному контуру котла ГМ 50/14 и экономайзера БК-171010. При движении частиц по циркуляционному контуру котла с внутренней поверхности труб, поверхностей нагрева обдирался слой накипи. Вся образовавшаяся масса скапливалась в трубах нижних коллекторов экранов и нижних коллекторов кипятильного пучка. Проводимые персоналом КТЦ промывки и продувки временно и частично (только центральные части труб коллекторов в местах приварки дренажей и продувочных труб) очищали вышеперечисленные коллекторы. После заполнения внутреннего объема труб нижних коллекторов экранов и нижних коллекторов кипятильного пучка котла ГМ 50/14 частичками формовочной смеси и накипи нарушилась циркуляция воды и пара в трубах поверхностей нагрева (экраны, кипятильный пучок). В результате металл труб поверхностей нагрева перегрелся, трубы поверхностей нагрева стали деформироваться и разрушаться, упал уровень воды в верхнем барабане, сработала автоматика, котел был аварийно остановлен. Экспертной комиссией установлено: при поставке комплектующих (ребристые трубы, калачи, дуги) к водяному экономайзеру котла ГМ 50/14 были нару-

шены требования п. 4.1.8, 8.1.1, 8.1.3 «Правил…» [1], и п. 95, 292, 375 ФНиП [2]. Дефекты, выявленные при экспертном исследовании аварийной ситуации, возникшей при эксплуатации котла ГМ 50/14 после замены комплектующих водяного экономайзера БК-171010, позволяют сделать вывод, что комплектующие водяного экономайзера были поставлены поставщиком ненадлежащего качества, а именно: ■ материал поставленных ребристых труб водяного экономайзера БК-171010 по химическому составу и структуре не соответствует указанным в сертификате соответствия № РОСС RU.МГ09.Н00003 и паспортах качества характеристикам; ■ на внутренней поверхности поставленных комплектующих (ребристых труб, калачей, дуг) водяного экономайзера БК-171010 имеются недопустимые отложения. К дальнейшей эксплуатации комплектующие водяного экономайзера (ребристые трубы, калачи, дуги), в связи с наличием перечисленных выше дефектов, не пригодны. Непосредственно на котле ГМ 50/14 в результате произошедшей аварии пришлось заменить все трубы поверхностей нагрева (трубы экранов топки, трубы кипятильного пучка), нижние и верхние коллекторы экранов топки, металлоконструкции свода и пода топки, обмуровочную (огнеупорный, шамотный кирпич) и частично облицовочную кладку топки. Литература 1. ПБ 10-574-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов: утв. приказом Госгортехнадзора РФ от 11 июня 2003 года № 88. СПб.: УВСИЗ, 2003. – 152 с. 2. Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением: федер. нормы и правила в обл. пром. безопасности: утв. приказом Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116. – ДЕАН, 2014. – 256 с. 3. РД 03.606-03. Инструкция по визуальному и измерительному контролю: утв. приказом Госгортехнадзора РФ от 17 июля 2003 года № 15. – Серия 03. Выпуск 39. – М.: ФГУП НТЦ ПБ, 2004. – 104 с. 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: утв. приказом Минэнерго России от 24 июня 2003 года № 254. – М.: ОАО ВТИ, 2004. – 127 с.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

О причинах утечек запорных клапанов

Комплекс технических решений по их устранению

Выводы

Выводы по анализу причин утечек запорных клапанов, расчеты посадки втулки и параметров уплотнения.

Анализ причин утечек с целью повышения их эксплуатационных характеристик Рис. 2 ■ несоосность втулки и пробки, приводящая к появлению дополнительного усилия, необходимого для компенсации эксцентриситета за счет изгиба шпинделя клапана (рисунок 3). В результате средняя линия ленточки уплотнения из круговой превращается в лучшем случае в эллиптическую (бесщелевой вариант). В худшем случае она становится разомкнутой (щелевой вариант) при некотором критическом угле ω, характеризующем изгиб шпинделя;

Рис. 1 Причинами утечки в зоне контакта конической поверхности пробки с фаской уплотнительной втулки являются: ■ значительная ширина фаски (5–6 мм), требующая дополнительных осевых усилий для создания необходимых для герметизации контактных давлений; ■ большая высота выступания втулки относительно корпуса (7–8 мм). В сочетании с осевыми усилиями (из-за отмеченной большой ширины фаски) и малой толщиной стенки втулки (3,5 мм) отсутствие опоры вызывает пластические деформации выступа в радиальном направлении, как это показано на рисунке 2. Это, в свою очередь, приводит к изменению угла фаски уплотнительной втулки, и в итоге – к потере герметичности;

Рис. 4 ■ наличие продольных рисок на боковой поверхности втулки как результата запрессовки, что в сочетании с направлением ее деформаций обусловливает капиллярное всасывание рабочей среды.

Алексей НОВОЖИЛОВ, главный инженер ООО «Эксперт СВ» Александр АПАРНИКОВ, эксперт ООО «Эксперт СВ» Владимир МИХЕЕВ, эксперт ООО «Эксперт СВ» Павел САМОДЕЛОВ, эксперт ООО «Эксперт СВ» Петр АЛЕКСЕЕВ, эксперт ООО «Эксперт СВ»

На рисунке 1 показан фрагмент запорного клапана Ду50 для слива жидкого хлора из железнодорожных цистерн. Открытие и закрытие затвора осуществляется перемещением конической пробки 1 относительно втулки 2, запрессованной в корпус 3. Очевидно, что герметичность затвора в закрытом состоянии определяется характером соединения деталей 1 и 2, а также деталей 2 и 3.

длине втулки сжимающие напряжения, а также граничных условий запрета ее перемещений в направлении корпуса (рисунок 4);

Для устранения выявленных причин протечек предлагается следующий перечень мероприятий: ■ значительно уменьшить зону действия сжимающих напряжений втулки, приводящих к ее радиальным деформациям. Для этого опорный торец на корпусе следует аннулировать; что же касается втулки, то в верхней части она должна иметь буртик для компенсации осевых усилий, рисунок 5); ■ уменьшить высоту выступания втулки над корпусом; ■ во избежание образования продольных рисок изменить технологию запрессовки втулки в корпус на технологию сборки с термовоздействием (охлаждением втулки) согласно расчетам, обеспечивающим необходимую герметичность и прочность соединения «втулкакорпус»; ■ изменить конструкцию седловой части втулки согласно расчетам, обеспечивающим герметичность уплотнения – в предлагаемой конструкции рабочая фаска должна располагаться между верхней и нижней ограничительными фасками. Ниже приводятся некоторые расчеты по реализации этих технических решений.

Расчет посадки втулки

Рис. 3 ■ некачественная притирка элементов уплотнения. Причинами протечки в зоне контакта втулки с корпусом являются: ■ упругие деформации втулки в радиальном направлении, возникающие из-за наличия ступени в корпусе, на которую опирается втулка своим нижним торцом. Эти деформации возникают в результате действия осевой силы и реакции ступени, вызывающих по всей ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рис. 5 Определяющая посадку втулки величина натяга должна быть такой, чтобы обеспечить: ■ с одной стороны, упругое напряженнодеформированное состояние как втул-

313

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ки, так и корпуса. Появление текучести в материале спустя некоторое время явится причиной разгерметизации контакта, а также может привести к потере прочности. Таким образом, натяг не должен превышать некоторое предельно допустимое значение: N≤Nmax; ■ с другой стороны, выполнение условия герметичности, то есть натяг должен быть больше некоторого минимального значения:N≥Nmin. Оценку максимального контактного давления производим по формулам, вытекающим из условия пластичности труб, нагруженных равномерно распределенным давлением. Для корпуса:

p k max = σ т к ln

D2 D0

p в max = σ т в ln

D0 D1

σ т к ,σ т в p=

N D 0 ⋅ (C1 / E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 10 6

N max = min{p в max , p к max } ⋅ D 0 ⋅ (C1 / E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 106 ⋅

p k max

D = σ т к ln 2 D0

1 kт

N min = k г ⋅ 6 ⋅ (R а к + R а в ) Q = k ⋅π⋅D ⋅L⋅p

0 D p k max = σ т к ln D 22 p k max = σ т к ln D 0 D δ t = D 0 ⋅ α ⋅ ( t a − t p ) ⋅ 10 6 D0 p в max = σ т в ln 0 D2 D Для втулки: 1 p k max = σ т к ln D D0 p = σ ln 2диаметр втулки до Номинальный k г – коэффициент запаса по гермеp в max = σ т вDln 0 D0 = D 0 к т−к Ts D D 0 −kвmax / 20 ppв max ==σσт в lnlnDD12 охлаждения: тичности; σ т к ,σ т в k max тк D D10 Rак , Rав – высотные параметры шероD D0 D 0 + в = D 0 к + δ t D− Ts / 2 p k maxp в=max σ т к=,,σ lnσ тв 2ln ховатости дляNкорпуса и втулки. – пределы текучести соответp в max = σ т в ln 0 σ т к ,σ тDв 0 D1 p = D1 D В зависимости от величины натяга, ственно материалов корпуса и втулДопуски диаметров корпуса и втулD 0 ⋅ (C1 / E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 10 6 p в max = σ т в ln 0 6 δ = 10 ⋅ p ⋅ D ⋅ ( C N варьируемого в интервале (N ки, Па. ки ±T , N ), /4. D r r c0 1f + C 2 f ) / E max min s 1 σ т кp,σ D = т в D0 N σ т к ,σ т в p k max изменяться = σ т к ln 2 зазор между корпу-1 p в max =pИз σ=т вD ln0 ⋅ (C1 / E1Ляме формулы будет + C 2 /вытекает E 2 ) ⋅ 1066 связь веD 0(C1 /термовоздействии D ⋅ ( C / E + C / E ) ⋅ 10 N = min{ p , p } ⋅ D 0D⋅при E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 106 ⋅ 1 0 контактного 1 1 2 2 max в к личины давления с велисом и втулкой Расчет max max σ т к ,σ тв 6π ⋅ (R a1 +параметров R a 2 ) ⋅ E ⋅ L f ⋅ 10 6 kт N Q = уплотнения p =чиной натяга, имеющая 6вид: N 6 1 (охлаждении) в интервале (smax, smin), конp(=C1f + C 2f ) ⋅ sin α ⋅ cos α N max σ= min{ p ⋅ (C , p к/max D 0 /⋅E(C1) /⋅ 10 E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 10 ⋅ 1 D 0 в соединении, а такE1 }+⋅ C 6 к ,σ т вDв0max давление Расчетная схема задачи приведена N max =тmin{ p в max , p1к max } ⋅ D20 N⋅ (C2 1 / E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 106 ⋅ k т тактное p в max = σ ln D ⋅ ( C / E + 0 1 1 C 2 / E 2 ) ⋅ 10 тв p= k D же осевое усилие распрессовки, опредена рисунке 6. т N min = k г ⋅ 6 ⋅ (R1 а к + R а в ) D 0 ⋅N(C1 / E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 10 6 6 1 L y = 12 ⋅ (R a1 + R a 2 ) / tg10 = 666 ⋅ (R a1 + R a 2 ) ляемое формулой: N max = min{ 6 1 p = p в max , p к max } ⋅ D 0 ⋅ (C1 / E61 + C 2 / E 2 ) ⋅ 10 ⋅ N k max = min{p в max , p к max } ⋅ D 0 ⋅ (C1 / E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 10 ⋅ σ т к ,σ т в т D 0 ⋅ (C E1 +=Ck2г /⋅ E ⋅ 10 р 1N –/контактное давление, 6 2⋅ ()R min а к + R а в ) Па; kт 1 Q = k ⋅ π ⋅ D ⋅ L ⋅ p 6 0 k г }⋅ 6⋅ D ⋅ (сопряжения R + R ) / E 2 ) ⋅ 10с ⋅ N max = min{pDв0N , p=к max –min диаметр 0 ⋅ а(кC1 / E1а в+ C 2втулки max kт D2 1 4π ⋅ (R a1 + R a 2 ) 2 ⋅ E ⋅ 10 −9 корпусом, м; k – коэффициент трения материала N = σ/ тEк ln) ⋅ 106 ⋅ Q= Q}=⋅=D π6 ⋅D L+⋅ pC (C /p0Ekа⋅ 1max pδ=t = D 0 ⋅ α ⋅ ( t a − t p ) ⋅ 10 6 6 kk0⋅⋅π x = min{p в max , pN к max 1( R (C1f + C 2f ) ⋅ sin α ⋅ cos α min Q ⋅⋅D pR2а в ) 2 D 0 материаE втулки о материал корпуса; , E=2 k–г ⋅ модули D2 0 ⋅ кL ⋅упругости kт N min = k г ⋅ 6 ⋅ (R а к + R а в ) D ⋅ ( C / E + C / E ) ⋅ 10 1 0 1 1 2 2 σ т к ln L – длина сопряжения. лов втулки и корпуса (для стали 2,1* 6 D0 N = k ⋅ 6 ⋅ ( R + R ) δ = D ⋅ α ⋅ ( t − t ) ⋅ 10 tk ⋅min Q11=δПа); π ⋅0D ⋅г L ⋅ap аpк ⋅ 10 6а в D 0 При сборке с термовоздействием зна10 D t = D 0 ⋅ 0α ⋅ (pt a − t p=) σ Q = k ⋅ π ⋅ D0 ⋅ L ⋅ p 6 1 0 − в = D 0 к − Ts / 2 ln в max N p в max , pнатяга / Eвыражеmax = min{чение к max } ⋅ D 02 ⋅ (C1 / E1 + C 2из 2 ) ⋅ 10 ⋅ Dопределится N min =Сk1,г С⋅ 62 –⋅ (коэффициенты Rак + R ) т в Ляме, D опредеа в 1 k D0 p = σ ln т Q = k ⋅ π ⋅ D ⋅ L ⋅ p k max тк σ т в ln =⋅ D −0t T 2 6 δляемые D0 ⋅ α ( t0 −геометрические ния: через парамеD0+ в = D0к D + 0δ t − Ts / 2 t =D p s) ⋅/ 10 Рис. 6δ = D ⋅ α ⋅ ( t − t ) ⋅ 10 6 D1 D 00−− вв = D 0aкк − T /2 t 0 a p s N = δt – s ПуQ = тры k ⋅ π ⋅соединения D 0 ⋅ L ⋅ p σ т ки,σкоэффициенты тв 6 δDt =μD ⋅ α ⋅ (+t aδ− −t pT) ⋅ 10 0 = D / 2 ассона s – зазор в сборке корпуса с охлажден. Ввиду малости ширины фаски Lf заN min = k ⋅ 6D⋅ 0(R а к + R а в ) −00Tккs +/ 2δ tt − Tss / 2 D 0 − вD=00 ++Dвв 0=к D δpr в=max 10 6=⋅σpтr в⋅гln D c0 ⋅ (C1f + C 2f ) / E 6 = − D D T / 2 ной втулкой, мкм; С учетом вышесказанного максименим ее эквивалентным цилиндром с 0−в 0к s N δ t = D 0 ⋅ α ⋅ ( t a − t p ) ⋅ 10 D1 p= мальное значение натяга выбираетбоковой поверхностью С δ – термоперемещение втулки при ее С и восполь6 6 / 2 / E1 )+/ E t = k ⋅π⋅D ⋅L⋅p 1 2 Q C 2 / E 2 ) ⋅ 10 δ r0 +=D 10 p rD+⋅ 0D ⋅TT (s0C D =0 −6D δк c−0−D в⋅ 0= 0 2f s ⋅1/(f2C+1 C N D 0формулой δ t − Tsдля / 2 расчета ра=в10 ⋅ pкr ⋅ D ct 0 ⋅ (C сяδ rпо зависимости: охлаждении зуемся 6π,σ⋅ (R a1 + Rвaжидком ⋅ 10 6 мкм. 1f + C 2 f ) / E 2 ) ⋅ E ⋅ L f азоте, + в = D 0 к + Ляме σ 6 т т Q = к в D 0 к − Ts / 2 (C1 / E1 + C 2D/ E ⋅ 10 0 −2в) = диальных деформаций: C1D C 2f ) ⋅ sin α ⋅ cos6α D 0 в = D 0 к + δ t − Ts / 2 6 f6 +⋅1 δ)t (⋅ 10 = 0⋅ α ⋅ ( t a − t p ) ⋅ 10 min{ p , p } ⋅ D ⋅ ( C / E + C / E 66π⋅ ⋅p=(+rR + R ) ⋅ E ⋅ L ⋅ 10 δr = N 10max ⋅D ⋅ ( C + C ) / E D в к 0 1 1 2 2 a1 c 0 2max a 21f max 6 2 ff Q = kт N δ r = 10 6 ⋅ p r ⋅ D c0 ⋅ (C1f + C 2f ) / E 6π=⋅ (σ Rтδaк1ln− +T R a/221) ⋅ E ⋅ L f ⋅ 10 p k=max D 0 +Q D 6f s) ⋅ sin α ⋅ cos α 0(кC+ =C p =D0 -наружный диаметр втулки, м; в + 16f )+t⋅ C 2D 0 } ⋅ D ⋅ ( C / E / E 10 ⋅ 0 6 0 1 1 δ =2(10 max C1f2⋅+pC L y = 12 ⋅ (RD +⋅ R / tg+1 C= 666 ⋅ (Cα1f⋅ cos + Cα2f ) / E (Ca 2 /)E / E 2 ⋅) (⋅R 10a1 + R a 2 )линейf )c⋅0ksin a– 1 0температурный r r ⋅2D αD pr = Qr/ScR 0 − в =1D 0 к1 − Ts2/ 2 коэффициент 6π ⋅ (R a1 + R a 2 ) ⋅ E т⋅ L f ⋅ 10 6 -6 6 k – коэффициент Q = 6π ⋅ (R a1 + E ⋅ L f ⋅ 10 6 ного расширения стали (12 •10 запаса по текуче1/ °С; αR · cos 0 a 2 ) ⋅α δLry==10 )=/ Ekα⋅г(⋅R6a⋅1(+ тr ⋅ D RR R ) 12 ⋅⋅ ((pR + 0C R⋅2a(f2C)1⋅/fD tg+01NC 666 QQ=r = Q · sin 2= а кa + C sin ⋅fcos 2 ) ав 1 0αmin 1af1= cσ 6 6 p ln 2 9 − +температура TEs 1/⋅ 10 2 C 2 / Eсоедине(C1f + C 2f ) ⋅ sin α ⋅ cos α L y = 12сти. ⋅в(max R 6π+⋅ (RR / tg 1 = 666 ⋅ (R a1 + N R max т вaa21) + t рD4 –,0pπ+рабочая С другой стороны: }a1⋅0+ D ⋅aδ(2C + t )− (=RD a 2 ) = min{p в max к 0R кв⋅max 1 /⋅ E 2 ) ⋅ 10 ⋅ DR1 a 2 ) ⋅ E ⋅ L f ⋅ 10 = a1 = k г ⋅ 6 ⋅ (R а к + RQаМинимальное Q = 20 °С; kт в ) (C + C ) значение натяга опрения, δ = δ /cos α ⋅ sin α ⋅ cos α r n 6 (C1f + C 2f ) ⋅ sin α ⋅ cos α f ) ⋅ E0⋅2L f Q ⋅= k2 ⋅ π ⋅ D 0 −⋅9L ⋅ p 6π⋅ (⋅R (R a1++R4Rπa1⋅)2из f 10 L yQ==12 tgусловия (⋅REa⋅110 + −R9 a 2 ) деляется соtа – точка кипения азота, – 195 °С. Используя гипотезу о нормальном 6 a1 a 2 (/R a1 1 +=R666 a 2 ) 2⋅герметичности δ = 10 ⋅ p r ⋅ D c0 ⋅ (C1f + C 2f ) / E L y = 12 ⋅ (R a1 + R a 2 ) / tg10 = 666 ⋅ (R a1 + R a 2 ) σ ,σ Q = 4 π ⋅ ( R + R ) ⋅ E ⋅ 10 r т т к в + =C 2f(C ) ⋅ sin aα 1 ⋅ cos aи2αкорпуса. ⋅ π ⋅ D 0 ⋅ L ⋅ p (Cединения 1f Q втулки Наконец, распределяя допуск зазора законе распределения микронеровно1f + C 2 f ) ⋅0sin α ⋅ cos α N min = k г ⋅ 6 ⋅ (R а к + R а в ) δf )t1⋅=sin (α t a1−+tR L y = 12 Считая, ⋅ (R a1(+ )микронеровности, /2tg =D666 ⋅ ⋅(R ) 6 C1Rfчто cos 0α⋅⋅α p )a⋅210 a+2 C опредеTs при термовоздействии равноприористей, запишем условие герметично2 −9 2 6 4π ⋅ ( Rшероховатость, a01 + R N a 2 ) ⋅ E ⋅ 10 являются слу6π ⋅ ( R + R a 2между ) ⋅ E ⋅ L корпусом ⋅ 10 6 ляющие тетным образом и втулсти в соответствии Q = 4 π ⋅ ( R + ⋅ E ⋅ 10 −9 3σ для a 1 f ⋅ α ⋅ ( t − t ) ⋅ 10 p L = 12 ⋅ ( R + R ) / tg 1 = 666 ⋅ ( R + R ) a1 R a 2с) правилом 0 y a pa1 Q =Q = k ⋅ π ⋅ D ⋅ L ⋅ p a (2C + C ) ⋅ sin α a⋅1cos αa 62 Q= D ⋅ ( C / E + C / E ) ⋅ 10 1 f 2 f 2 9 − 0 0 4величиной, (C1f + C 2f формулы ) ⋅ sin α ⋅ cos α расчета разчайной по кой, приведем для наиболее и наихуд− Ts / 2 (Cнеопределенного π1⋅ (R1a1 +DR20a−2враспределенной )2= ⋅DE0⋅к10 1f + C 2 f ) ⋅ sin α ⋅ cos α Q= нормальному закону со среднеквадратимеров соединяемых деталей: шим образом влияющего на герметич+ C 2f ) ⋅ sin −9 α ⋅ cos α = D 0 к − Ts / 2 4π ⋅ (R +(C R1af2 ) 2 ⋅ E = D ⋅ α ⋅ ( t − t диаметр ) ⋅ 10 6 охлажденность случая: a1 отклонением, D⋅ 10 =равным D + δ R− ,Tиs 6/Lис2⋅ 1= 12 ⋅ (δНоминальный N max = Q min{ = pческим в max , p к max } ⋅ D 0 ⋅ (C01+/вE1 + 0Cк 2 / Et2 ) а⋅ 10 Rt a1 + 0R a 2 ) / tga 10 =p 666 ⋅ (R a1 + R a 2 ) yk (пользуя C1f + C 2fправило ) ⋅ sin α ⋅ cos α сигм», запишем т ной втулки: «трех δ = Ra = D 0 к + δ t − Ts / 2 условие герметичности в виде: δn = 6 ·(Ra1+Ra2) δ r = 10 6 ⋅ p r ⋅ D c0 ⋅ (C1f + C 2f ) / E D 0 − в = D 0 к − Ts / 2 2 Подставляя δr и pr в формулу Ляме, 4π ⋅ (R a1 + R a 2 ) ⋅ E ⋅ 10 −9 Q= min = k г ⋅ 6 ⋅ ( R а к + R а в ) получаем условие для осевого усилия, D0к –(C номинальный ⋅ p r ⋅ D c0 ⋅ (C1f + CN ) ⋅ sin αдиаметр ⋅ cos α корпуса. 2f ) / E 2f δ D 0 + в =1fD+0 кC+ t − Ts / 2 6 6π ⋅ (R a1 + R a 2 ) ⋅ E ⋅ L f ⋅ 10 = Q =6 k ⋅ π ⋅ DQ 0 ⋅L⋅p Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности (C1f + C 2 f ) ⋅ sin α ⋅ cos α R a1 + R a 2 ) ⋅ E ⋅ L314 f ⋅ 10 δ r = 10 6 ⋅ p r ⋅ D c0 ⋅ (C1f + C 2f ) / E + C 2f ) ⋅ sin α ⋅ cos α δ t = D 0 ⋅ α ⋅ ( t a − t p ) ⋅ 10 6 L y = 12 ⋅ (R a1 + R a 2 ) / tg10 = 666 ⋅ (R a1 + R a 2 ) 6π ⋅ (R a1 + R a 2 ) ⋅ E ⋅ L f ⋅ 10 6 0 Q=

p k max = σ т к ln

D2 D0

p в max = σ т в ln

D0 D1

σ т к ,σ т в p=

N D 0 ⋅ (C1 / E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 10 6

6 D12 N max = min{p в max , p к max } ⋅ D 0 ⋅ (C1 / E1 +pCk2max / E= ⋅ 2 )σ⋅ 10 т к ln k т0 D

N min = k г ⋅ 6 ⋅ (R а к + R а в p) в max = σ т в ln Q = k ⋅ π ⋅ D0 ⋅ L ⋅ p

p k max = σ т к ln

D2 D0

p в max = σ т в ln

D0 D1

D0 D D1 p k max = σ т к ln 2 σ т к ,σDт в0

σ т к ,σ т в

N D p в max = pσ=т в ln 0 6 D ⋅ ( C / E + D 0 1 1 1 C 2 / E 2 ) ⋅ 10 N D 0 ⋅ (C1 / E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 10 6 6 1 ,σ т вp D 0 − в = D 0 к − Ts / 2 N maxσ=т кmin{ в max , p к max } ⋅ D 0 ⋅ (C1 / E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 10 ⋅ kт 1 N max = min{p в max , p к max } ⋅ D 0 ⋅ (C1 / E1 + C 2 / E N ) ⋅ 106 ⋅ 2 D 0 + в = D 0 к + δ t − Ts / 2 kт p= D 0 ⋅ (C1 / E1 + C 2 / E 2 ) ⋅ 10 6 N min = k г ⋅ 6 ⋅ (R а к + R а в ) δ r = 10 6 ⋅ p r для ⋅ D c0герметизации ⋅ (C1f + C 2f ) / EуплотПокажем результаты расчетов по принеобходимого Очевидно, чтобы избежать неустой1 N min = k г ⋅ 6 ⋅ (R а к + R а в ) N max = min{ p в max , pуплотнения, } ⋅ =Dk0 ⋅⋅ π (C⋅ 1следует / E 2 ) ⋅ 106 ⋅ веденным зависимостям для следующих нения: чивого к max Q D/ 0E⋅1L+⋅Cp 2предусмоk незначительное (на 1–2°) увеличе- т исходных данных: 6π ⋅ (R a1 + R a 2 ) ⋅ E ⋅ L f ⋅ 10 6Q = k ⋅ π ⋅ D ⋅треть L ⋅ p 0 ние угла седловой фаски втулки 6по отQ= D0=47 мм; D1=40 мм; D2 =75 мм; L=90 δ t = D 0 ⋅ α ⋅ ( t a − t p ) ⋅ 10 (C1f + C 2f ) ⋅ sin α ⋅ cos α ношению к углу пробки. мм N = k ⋅ 6 ⋅ (R а к + R а в ) δ t показы= D 0 ⋅ α ⋅ ( t a −Как t p ) min ⋅видно 10 6 г из рисунка 7, для того, чтоσтк = 350 МПа для стали 35Л; σтв =450 Анализ полученного условия D 0 − в = D 0 к − Ts /на 2 ленточке L y =вает, 12 ⋅ (R R a 2 ) / tg10 = 666 ⋅ (R a1 наклона + R a2 ) бы условие герметичности МПа для стали 20Х13 что углом a1 +оптимальным

δ t = D 0 ⋅ α ⋅ ( t a − t p ) ⋅ 10 6 p=

Q = k ⋅π⋅D ⋅L⋅p

АВ0 в среднем выполнялось, kт = 1,4, kг = 1,4 фаски уплотнения является α D = 45°,=так D 0 к − уплотнения Ts / 2 0−в Dчтобы Ts /был 2 ранеобходимо, как в этом случае осевое усилие миниRaк + Raв = 0,8 + 1,6 + 2,4 мкм; Ra1 +Ra2 0 + в = Dотрезок 0 к + δ t −ВС 2 −9 6 4π ⋅ (R a1 + R a 2 ) ⋅ E ⋅ 10 δ t = D 0 +⋅ αR⋅ ().t a Тогда − t p ) ⋅ 10 мально. это условие выведено в результате де=0,4+0,8 = 1,2 мкм Q = Однако a2 D 0 + в = D 0 к +вен δ t −12(R Ts / a1 2 ( C + C ) ⋅ sin α ⋅ cos α 1f 2f 6 из предположения, что углы конусов формацииδуплотнения (показанной пунОпуская промежуточные вычислеr = 10 ⋅ p r ⋅ D c 0 ⋅ (C1f + C 2 f ) / E фаски и пробки равны, что практичектиром) средние перемещения будут сония, получаем: = − D D T / 2 s 6 к ⋅ p r ⋅ D c0ответствовать ⋅ (C1f 0+− вC 2f ) /0 E ски недостижимо. В случае,δкогда Nmin = 21 мкм, Nmax = 101 мкм, δt = –121 δ n. r = 10 угол 6π ⋅ (αR–a1α+ R E ⋅ L f ⋅ 10 6не2 ) ⋅находим пробки αп больше угла фаски α, ленточка Полагая, мкм (сжатие). = /a1°, п D 0 + вQ==Dчто + δ − T 2 0к t s (C1f + C 2ленточки α Полученным предельным значениям уплотнения расположена в верхней обходимую 6ширину уплотf ) ⋅ sin α ⋅ cos 6π ⋅ (Rчаa1 + R a 2 ) ⋅ E ⋅ L f ⋅ 10 Q = натяга соответствуют следующие диасти седловой фаски. Такой вид контакнения: 6 α (C1f + C 2f ) ⋅ sin α10 ⋅ cos δr = ⋅ p r ⋅ D c0 ⋅ (C1f + C02f ) / E пазоны величин: та, характеризующийся убыванием стеL y = 12 ⋅ (R a1 + R a 2 ) / tg1 = 666 ⋅ ( R a1 + R a 2 ) – контактное давление р = 10,84…52,93 пени уплотнения сверху вниз, является 0 6 L y = 12когда ⋅ (R a1 + (R a1++RR a 2) )⋅,Eмкм МПа, неустойчивым. Напротив, αпR∟aα2 ), / tg1 = 666 6π ⋅ ⋅(R ⋅ L ⋅ 10 a1 a2 f 2 Q Или = 4π ⋅ –6 (R +cos RR E ⋅ 10 −9 – зазор в сборе с охлажденной втулленточка уплотнения смещается в нижLy = 666·10 ·(R + a1 ⋅a1 aα 2a2)), ⋅м (C QC=2f ) ⋅ sin α 1f + кой s = 100…20 мкм, нюю часть контакта, степень уплотнеПриравнивая к L , получаем ве+ C ) ⋅ sin α ⋅ cos α 2 −9 (CL 1fy 2f f 4π ⋅ (R + R a 2 ) ⋅ E ⋅ 10 Q = вниз,a1 личину – осевое усилие распрессовки Q = ния монотонно возрастает сверху необходимого осевого усилия (C1fL+y C=212 ) ⋅⋅ sin ⋅ cos (R aα1 + R aα 10 = 666 ⋅ (R aдля f герметизации 2 ) / tg 1 + Rслучая a2 ) 2395,2…14089,2 кГ а возможные макронеровности компенуплотнения Размеры соединения, мм: сируются за счет деформаций. Этот вид α – αп = 1°: –диаметр корпуса 47±0,02 уплотнения, показанный на рисунке 7, 4π ⋅ (R a1 + R a 2 ) 2 ⋅ E ⋅ 10 −9 Q= является устойчивым. – диаметр втулки до охлаждения (C1f + C 2f ) ⋅ sin α ⋅ cos α 47,06±0,02 – диаметр втулки после охлаждения Как видно из формулы, осевое усилие в данном случае возрастает про46,94±0,02 порционально квадрату высоты миШирина ленточки уплотнения L y = кронеровностей, поэтому фактор ка0,8 мм чества поверхности в зоне уплотнения Ширина фаски с запасом 2,5…3 L f = особенно важен. Именно этим обуслов1,5 мм лена необходимость операции притирДля α = 35° усилие герметизации Qmin ки уплотнения. =99,5 кГ, Qmax = 186 кГ Рис. 7 ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

315

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Совершенствование очистки доменного газа на примере ОАО КМЗ

По количеству потребляемых энергоресурсов доменное производство относят к одному из наиболее энергоемких. При выплавке чугуна образуется значительное количество энергетических вторичных ресурсов. Вторичными ресурсами в доменном производстве являются: химическое тепло доменного газа и кинетическая энергия колошникового газа. Химическое тепло доменного газа успешно утилизируется при его использовании в качестве топлива. Использование потенциальной энергии доменного газа в настоящее время не получило достаточно широкого распространения из-за сложности реализации.

316

уловитель. Расходы на оборотное водоснабжение составляют 30% всей себестоимости очистки доменного газа. После газоочистки мокрого типа доменный газ имеет температуру 35–40 °С и насыщен водяными парами на 100%. Вследствие насыщения водяными парами калорийность доменного газа снижается на 90–170 кДж/м3 (по сравнению с сухим газом). Тонкая очистка газа от пыли производится последовательно в трубе Вентури (до концентрации пыли 25–40 мг/м3) и в дроссельной группе (до концентрации пыли ~10 мг/м3). При установке ГУБТ через нее пропускается 90–95% доменного газа, прошедшего очистку в трубе Вентури, а через дроссельную группу пропускается 5–10% газа для регулирования давления под колошником. В результате резкого адиабатическо-

Рис. 1. Схема мокрой газоочистки доменной печи Труба Вентури

Дроссельная группа Смешивающий подогреватель

Доменная печь

оличество доменных газов, образующихся в печи, в зависимости от ее объема составляет 2000–2500 м3 газа на 1 т чугуна со средней теплотой сгорания 3,96 МДж/м3 и давлением 0,14-0,25 МПа. В настоящее время известны два способа утилизации доменного газа: ■ в компрессорных турбинных установках (ГТУ); ■ в газоутилизационных бескомпрессорных турбинах (ГУБТ). В процессе работ по разработке и внедрению ГУБТ была доказана целесо образность их применения для использования избыточного давления доменного газа. Анализ опыта работы ГУБТ на отечественных и зарубежных предприятиях показывает, что стабильная, надежная и экономически выгодная эксплуатация установок зависит в первую очередь от эффективности очистки доменного газа. В настоящее время большинством доменных печей стран СНГ доменный газ очищается мокрым способом. Схема такой газоочистки представлена на рисунке 1 и включает в себя следующие аппараты: сухой инерционный пылеуловитель, скруббер, трубу Вентури с каплеуловителем, дроссельную группу, капле-

го процесса температура газа в турбине значительно снижается. При этом содержащиеся в газе водяные пары конденсируются, а при определенных условиях возможно выпадение влаги в замерзшем виде и обмерзание турбины на выхлопе. Для устранения негативного влияния указанного фактора на работу ГУБТ газ необходимо подогреть. Практическое распространение получил способ подогрева доменного газа в смешивающих подогревателях путем зажигания части газа непосредственно перед турбиной. В качестве окислителя в подогреватель подается сжатый воздух. При таком способе подогрева калорийность газа снижается на 130– 160 кДж/м3 из-за его разбавления продуктами сгорания. Опыт эксплуатации ГУБТ на предприятиях СССР выявил ряд недостатков, связанных с работой газоочисток мокрого типа: ■ неудовлетворительная очистка газа от пыли (остаточная запыленность до 40 мг/м3), приводящая к образованию отложений в проточной части турбины; ■ проблемы эксплуатации подогревателей смешивающего типа: недостаточная надежность инжекторов и запальников, необходимость реализации дополнительных сложных мероприятий для обеспечения взрывобезопасности. В связи с вышеизложенным разработаны технические решения по созданию схемы сухой очистки доменного газа с применением рукавных фильтров. При применении очистки сухим способом обеспечивается: ■ снижение затрат на очистку газа за счет вывода из эксплуатации водошламового хозяйства газоочисток;

ГУБТ Сухой инерционный пылеуловитель

Полый скруббер

Центробежный каплеуловитель Центробежный каплеуловитель

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Газ в магистральный газопровод

Рис. 2. Схема газоочистки доменной печи Сбросной газопровод чистого газа Запорная арматура ГУБТ

Доменная печь

■ обеспечение остаточной запыленности очищенного газа на уровне менее 10 мг/м3; ■ максимальное сохранение калорийности доменного газа; ■ повышение надежности работы ГУБТ; ■ увеличение выработки электро энергии ГУБТ. При сухом способе очистки газов выработка электроэнергии в ГУБТ возрастает на 23%. Разработанная схема сухой газоочистки представлена на рисунке 2 Доменный газ из печи поступает на сухой пылеуловитель. В пылеуловителе осаждается крупная фракция пыли с эффективностью 60–70%, что снижает нагрузку на рукавный фильтр, в котором происходит тонкая очистка до 10 мг/м 3. Очищенный газ передается на ГУБТ для утилизации потенциальной энергии и превращения ее в электрическую энергию в генераторе. Для выравнивания давления и его регулирования в доменной печи и ГУБТ, в схеме предусмотрена установка дроссельной группы. После ГУБТ газ с остаточным давлением поступает в общезаводскую магистраль. Сложность реализации приведенной схемы заключается в разработке оптимальной конструкции самого рукавного фильтра, работающего под давлением, и выборе способа регенерации фильтровальных рукавов. Возможно применение в данной схеме регенерации рукавов способом обратной продувки. В этом случае требуется установка дополнительного оборудования, то есть вентилятора, работающего при давлении 0,18–0,25 МПа. Определенную сложность представляет также уплотнение вала продувочного вентилятора для предотвращения подсосов в систему атмосферного воздуха. Это усложняет эксплуатацию всей схемы газоочистки и требует дополнительного расхода электроэнергии для привода вентилятора. Что касается выбора рукавов, то в настоящее время имеется большой ассортимент фильтровальных материалов, отличающихся как по фильтрующим качествам, так и по температурным характеристикам. В случае применения фильтровального материала с термостойкостью до 200 °С в схеме газоочистки предусмотрено устройство стабилизации температуры. Устройство представляет собой располагаемые в сухом пылеуловителе пневматические форсунки для распыла охлаждающей жидкости до размера капель не выше 100–150 мкм. Такой тонкий

Сухой инерционный пылеуловитель

Дроссельная группа Секция рукавного фильтра Система пылеудаления

Возврат уловленной пыли в производство

распыл жидкости позволяет увеличить влагосодержание газа на 5–10 г/м3 и работать в режиме полного испарения, что не ухудшит эксплуатационные показатели рукавного фильтра. Регулирование расхода подаваемой воды выполняется в автоматическом режиме, что позволяет поддерживать температуру газа перед фильтром 140–160 °С при любых колебаниях температуры газа, выходящего из печи. Конструкция самого рукавного фильтра состоит из пяти, шести или семи камер в зависимости от производительности. В связи с высоким давлением очищаемого газа, камеры имеют круглое сечение. Работа фильтров полностью автоматизирована. При достижении аэродинамического сопротивления на фильтровальных рукавах 2000–2500 Па происходит автоматическое отключение камер по чистой и по грязной стороне. После отключения камер происходит сброс давления газа из них в магистральный газопровод и включается система регенерации. После проведения регенерации камеры включаются в работу. При входной запыленности 4–5 г/м 3 межрегенерационный период составляет 5 ч при удельных газовых нагрузках 0,8–1,2 м3 (м2*мин). Фильтр обеспечивает очистку доменного газа на уровне 4–6 мг/м3, приемлемую для обеспечения стабильной работы ГУБТ. Экономические расчеты показывают, что для доменной печи объемом 1 800 м3 срок окупаемости строительства рукавного фильтра для очистки доменного газа с использованием ГУБТ составляет 1,5–2 года. При этом за счет вывода из работы оборотного цикла водоснабжения значительно улучшается экологическая ситуация на промышленной площадке. Приведенные выше аргументы поТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

казывают явные преимущества замены мокрых газоочисток доменного газа на сухие с применением рукавных фильтров. Выводы: 1. Все существующие газоочистки являются громоздкими и неэффективными сооружениями, которые не обеспечивают достаточную степень очистки колошникового газа и тем самым снижают эффективность работы ГУБТ. 2. Необходимо повысить степень очистки газа путем установки новой современной системы газоочистки, включающей в себя электрофильтр сухого типа или специальный рукавный фильтр с фильтрующим материалом Номекс. 3. Утилизацию колошниковой пыли и шламов целесообразно проводить в новом процессе ПЖВ (РОМЕЛТ), работающем с использованием отходов металлургического производства и обеспечивающим максимальное удаление цинка, свинца, оксидов щелочных металлов и других вредных примесей. 4. Снижение выноса колошниковой пыли обеспечивается повышением давления газа под колошником до 3–4 атм. за счет использования новых загрузочных устройств (БЗУ, РЭУ и др.). Литература 1. Старк С.Б. «Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве». Металлургия, 1990. 2. Турова Е.С. Современные системы очистки доменного газа. АО «Черметинформация», 1993. 3. Сперкач Н.Е. Новые технологические и технические решения по газо очистке доменного газа. Статья, 2007, №3, с. 97–99. 4. Полтавец В.В. Доменное производство. Учебник для техникумов. Металлургия, 1981.

317

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка параметров эксплуатации паропроводов котлов установок тушения кокса в условиях «ЕВРАЗ ЗСМК» УДК: 621.186.3 Юрий СИЛЬВЕСТРОВ, кандидат технических наук, директор по качеству ООО «Энергопром-М» (г.Новокузнецк) Виктор ПОПОВ, директор по производству ООО «Энергопром-М» (г.Новокузнецк) Константин ЛИСИЦЫН, начальник службы контроля металла ООО «Энергопром-М» (г.Новокузнецк) Елена ФЕДОРОВА, ведущий инженер ООО «Энергопром-М» (г.Новокузнецк) Евгений ПУЧЕГЛАЗОВ, начальник участка АО «ЕВРАЗ ЗСМК» (г.Новокузнецк)

В статье рассмотрен подход к расчетной оценке фактических параметров эксплуатации паропроводов установок сухого тушения кокса, выполненных из стали 20 в условиях отсутствия полных данных их регистрации за весь период эксплуатации. На основании статистической обработки выборочных данных с доверительной вероятностью 0,95 показано, что эквивалентная температура паропроводов существенно ниже разрешенной, а время их работы при высоких температурах развития процессов ползучести значительно меньше времени эксплуатации. Учет этих фактов позволил более достоверно оценить состояние паропроводов при проведении экспертизы промышленной безопасности и сделать вывод о возможности продолжения их эксплуатации. Ключевые слова: ползучесть, эквивалентная температура, длительная прочность, допускаемое напряжение, установка тушения кокса.

ля паропроводов, работающих в условиях ползучести, при про длении срока их службы большое значение имеют параметры эксплуатации: температура, давление и время наработки при этих параметрах. Известно, что интенсивность протекания процессов ползучести в большой степени зависит от фактической температуры, многократно возрастая при ее повышении. Следствием протекающих процессов ползучести является снижение длительной прочности металла паропровода. Поэтому знание фактической температуры эксплуатации и использование этой температуры для определения предела длительной прочности имеют значение в оценке состояния металла паропровода при экспертизе промышленной безопасности. Если температура эксплуатация изменяется во времени, используют эквивалентную температуру, являющу-

318

юся интегрированной оценкой фактических температур эксплуатации по степени их влияния на механические свойства металла в условиях ползучести. Знание эквивалентной температуры и характера изменения давления позволяет более достоверно оценить состояние металла и определить расчетные характеристики. Трубопроводы установок сухого тушения кокса ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» выполнены из стали 20 и по проекту имеют следующие расчетные параметры эксплуатации: избыточное давление 40 ати; температура 450 °С. В 2001 году в связи с результатами оценки состояния паропроводов эти параметры были понижены: давление до 35 атм; температура до 435 °С. В то же время в связи с особенностями работы установок сухого тушения кокса и условиями их эксплуатации эти параметры во времени не постоянны.

При экспертизе промышленной безопасности этих объектов в 2014 году была поставлена задача: исследовать фактические параметры их эксплуатации, оценить эквивалентную температуру и на этом основании определить характеристики (допускаемое напряжение) металла для проведения прочностных расчетов. Предполагаемый срок продления эксплуатации паропроводов составил 4 года (32 000 часов). Задача приближения к фактическим параметрам эксплуатации вытекала из сложившегося парадокса: при многочисленных исследованиях металла паропровода металлографическими методами и измерениями остаточной деформации признаков процессов ползучести отмечено не было. Однако некоторые элементы паропроводов, и в первую очередь гибы, не проходили расчет на прочность. Для оценки фактических параметров эксплуатации паропроводов котлов УСТК (давления и температуры) и расчета эквивалентной температуры необходимо проанализировать данные за весь период их эксплуатации. Однако на предприятии отсутствует система хранения таких сведений, и к анализу были доступны только параметры нагружения из базы данных автоматизированной системы «Энергоучет» с января 2009 года. Для исследования общей картины изменения параметров нагружения системы трубопроводов предприятия были использованы результаты их посуточной регистрации на выходе 14 котлов (с № 1 по № 14) с января 2009 по апрель 2014 года. Для уточнения характера изменения давления были использованы также результаты почасовой регистрации параметров некоторых котлов в течение ноября-декабря 2013 года. Обработка результатов проводилась с использованием программного пакета Microsoft Excel. Для этого в рабочую книгу Excel заносились все данные посуточной (или почасовой) регистрации исследуемых параметров за выбранный

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

(2) где τф – фактическая наработка паропровода за рассматриваемый период времени (время обследования): ,

(3)

Ti – i-ая температура σ в диапазоне раз′ температур = X +σtα ,n −1 с шагом 20 °С; ∆экв биения ′ = X + tα ,n −1 n ∆экв τi –соответствующая данной темпераn туре наработка в часах; n – количество температурных интервалов разбиения. 0 ,015 ′` = 0,92 +01α ∆экв 771 ⋅ = 0,927 ,,015 Постоянная в уравнении Ларсона – ′` = 0,92 + 1,771 ⋅ 0 = 014 ∆экв ,927 Миллера (1) принята равной 20. 14

Измение давления котлакотла №3с апреля 2013по апрель 2014гг2014 года Рис. 1. Посуточное изменение давления №3 с апреля 2013 по апрель 4 0 40

Давление , ати Давление, ати

3 5 35 3 0 30 2 5 25

20 2 0 15 1 5 10 1 0 5 5 0 0 11

31 31

6 1 61

91 91

1 21 121

1 51 151

1 81 2 11 181 211 Время, Время, дни дни

2 71 271

3 01 301

331 331

361 361

Давление, Давление, атиати

3 5 35 3 4 34 3 3 33 3 2 32 3 1 31 3 0 30 2 9 29 2 8 28 2 7 27 26 2 6 25 2 5

1 1

3 5 5 77 99 1 11 13 155 1 17 199 2 21 233 2 255 2 27 299 3 31 333 3 355 3 37 399 4 41 43 455 4 47 499 3 1 1 31 71 12 72 13 7 3 1 4 3 4 7 4 Время, ч Время, ч

Изменение температуры котла №3в течение ноября 2013г.

Рис. 3. Изменения температуры котла № 3 в течение ноября 2013 г. 430 430

420 420

Температура, град. Цельсия

410 410

400 400

390 390

38 0 380 37 0 370 36 0 360 35 0 350 340 34 0 1 1

5 5

7 7

9 9

111 1

13 15 177 1 3 1 5 1 Время, дни дни Время,

Анализ результатов расчетов по формулам (2) и (3) показал, что время эксплуатации паропровода при температуре ниже 380 °С (холодный паропровод) практически не сказывается на результатах расчета Тэкв, поэтому при расчетах в качестве времени наработки τi и τф принималось время работы паропровода при температурах выше 380 °С. Уравнение (2) решается относительно неизвестной величины Тэкв численно методом последовательных приближений. Точность вычислений принималась при этом ±0,5 °С. Пример результатов расчета среднегодовых температур для одного из паропроводов (регистрационный № 6617) за рассмотренный период представлен в таблице 1. Расчет эквивалентной температуры за период с 2009 по 2014 год по формуле (2) дал следующий результат: Тэкв = 401 °С. Итоговые результаты расчетов эквивалентных температур по всем котлам (трубопроводам) представлены в таблиТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

′ ⋅ τ 2018 τ ф .полз = ∆нар

241 241

Почасовая регистрация давления котла №3№3 в течение 1-2ноября 2013г.2013 г. Рис. 2. Почасовой график изменения давления котла в течение 1–2 ноября

Температура, град. Цельсия

период, которые затем подвергались статистической обработке. Результаты обработки показали, что давление и температура пара на выходе котлов действительно значительно изменяются во времени. В качестве примера характера изменения давления на рисунке 1 представлены фактические посуточные (средние) значения давления на выходе котла № 3 в течение года (с апреля 2013 по апрель 2014 года), а на рисунке 2 – почасовые значения в течение 1–2 ноября 2014 года. Как видно из этих данных, давление на выходе котла в течение времени изменяется. В первую очередь следует отметить наличие полных циклов нагружения с изменением давления от нуля до рабочего, связанных с остановкой котла (рисунок 1). Во-вторых, наблюдается колебание рабочего давления. На почасовом графике (рисунок 2) в течение суток можно выделить несколько циклов колебания на величину более 15% от рабочего (35 ати). Это говорит о циклическом характере нагружения трубопроводов и о необходимости в связи с этим оценки их циклической прочности. На рисунке 3 показаны фактические значения температуры пара на выходе котла № 3 в течение одного месяца (ноябрь 2013 года). Из этих данных видно, что температура котла колеблется в значительном диапазоне температур, не достигающих разрешенного уровня 435 °С. Для расчета эквивалентной температурой была использована методика, регламентированная [2] и [3]. Расчет эквивалентной температуры эксплуатации по этой методике базируется на параметрическом уравнении Ларсона – Миллера: Р(σ) = Т(lg τ + α0). (1) Эквивалентная температура Тэкв эксплуатации определяется численным методом из соотношения

199 1

211 2

23 2 3

255 2

277 2

29 2 9

це 2. В этой таблице, кроме значений наработки и эквивалентной температуры, в абсолютном выражении представлены их относительные величины: наработки к общему времени эксплуатации (Δнар) и эквивалентной температуры к разрешенному значению 435 °С (Δэкв). Анализ полученных данных по эквивалентной температуре показывает, что Тэкв с точки зрения процессов ползучести существенно ниже разрешенного

Таблица 1. Результаты расчета среднегодовых температур по котлу №3 УСТК-2 (паропровод 6617) за 2009–2014 гг. Год

Наработка выше 380 °С, час

Тср>380

2009

5075

400

2010

3548

402

2011

5656

406

2012

3548

402

2013–2014

8626

394

2009–2014

26453

319

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы значения. Средняя арифметическая величина отношений Δэкв = Тэкв °С /435 °С (относительной эквивалентной температуры) по всем котлам составляσ ′ ет= X =+ 0,92 tα ,n −1при стандартном отклоне∆экв нии σ = 0,015. n Так как полученные данные являются выборкой из всей совокупности данных работы котлов в течение всего пери0,015 ′` ода ∆экв = 0,92 1,771 ⋅ = 0,927 их+эксплуатации, к ним можно при14 менить приемы математической статистики для оценки обобщенных температурных характеристик. Для этого нужно принять допущение, что условия и режимы эксплуатации за весь период эксплуатации котлов с момента пуска по ′ время τ ф .полз = ∆нар ⋅ τ 2018 примерно одинаковы. настоящее Распределение же температур подчиняется нормальному закону. Тогда можно определить верхнюю доверительную величину средней относительной эквивалентной температуры для всех котлов. Для этого нужно исходить из одностороннего (верхнего) ограничения на эквивалентную температуру. Максимально возможное значение относительной эквивалентной температуры (верхняя доверительная граница) определяется по следующей формуле:

σ ′ = X + tα ,n −1 ∆экв , n σ

(4)

′ где tα ,n −–1 средняя величина относи= X =+0,92 ∆экв

n тельной эквивалентной температуры; σ = 0,015 – стандартное отклонение; 0,015значение критекритическое ′α,` n–1 ∆tэкв = 0–,92 + 1,771 ⋅ = 0,927 14 рия Стьюдента; 0,015 ` ′ α= =0,γ92 ∆экв 771 ⋅ = 0,927 –1+–1,уровень значимости; 14 вероятность; γ – доверительная n = 14 – объем выборки (количество точек данных). В качестве доверительной вероятности γ была обычная в таких рас′ ⋅ τ 2018 τ ф .ползвыбрана = ∆нар четах величина γ=0,95. Величина крите′ ⋅ τ 2018 при помощи функ∆нар .полз , = рияτtф0,05,13 найденная σ электронных тации∆СТЬЮДРАСПОБР ′ экв = X + tα ,n −1 блиц Excel пакета Microsoft Office, соn ставляет tα, n–1 = 1,771. После применения всех значений в уравнение (4) получается:

Таблица 2. Итоговые результаты расчетов эквивалентных температур по всем котлам Котел

Паропровод

Наработка выше 380 °С, час

6609

13870

Δнар (наработка выше 380 °С / общее время)

ф .полз 320

Тэкв °С

399

402

0,33

Δэкв (Тэкв °С /435 °С) 0,92

6608

28837

0,68

409

410

0,94

6617

27889

0,66

399

401

0,92

6616

24812

0,59

409

412,5

0,95

6649

32500

0,77

392

393

0,90

6648

26521

0,63

398

400

0,92

6645

28587

0,67

399

402,5

0,93

6647

15686

0,37

392

393,5

0,90

6644

15131

0,36

398

401,5

0,92

6671

25671

0,61

401

405

0,93

6672

26585

0,63

391

396,5

0,91

6673

21363

0,56

383

389

0,89

6674

23819

0,56

398

400

0,92

6675

24299

0,57

396

0,91

Таблица 3. Результаты расчетов эквивалентной температуры УСТК

УСТК-2

УСТК-3

УСТК-4

Котел

Паропровод

Общая наработка на 2014 год (τ2014), час

Общая наработка на 2018 год (τ2018), час

Общая наработка до 2001 года (τ2001), час

Эквивалентная температура

6 609

305 237

337 237

233 237

415

6 608

313 370

345 370

241 370

415

6 617

303 899

335 899

231 899

415

6 616

304 308

336 308

232 308

415

6 649

309 516

341 516

237 516

415

6 648

306 936

338 936

234 936

415

6 645

306 744

338 744

234 744

415

6 647

291 128

323 128

219 128

414,5

6 644

287 228

319 228

215 228

414,5

6 671

263 756

295 756

191 756

414,5

6 672

269 856

301 856

197 856

414,5

6 673

263 640

295 640

191 640

414,5

6 674

271 680

303 680

199 680

414,5

6 675

267 888

299 888

195 888

414,5

учетом фактической наработки каждого трубопровода с начала его эксплуатации 0,015 ` до 2014 года (τ2014) и с учетом предпола′ = 0,92 + 1,771 ⋅ ∆экв = 0,927 . σ 14 ′ = Xгаемого + tα ,n −1 срока продления на 32 000 часов ∆экв n (τ2018). При этом в качестве до 2018 года Таким образом, рассчитанная при принятых допущениях величина оттемпературы Ti принимались рассчитанσ ′ = X + tα ,n −эквивалентной ∆экв носительной темпераные значения эквивалентной темпера1 n туры для паропроводов установок сутуры до и после 2001 года, то есть 417 °С 0,015 ′` == 0,92 хого тушения кокса составляет ∆экв и +403 °С.⋅ Исходные данные по наработ1,771 = 0,927 ке каждого14 трубопровода и результаты 0,927. Величина темпе′ эквивалентной τ ф .полз = ∆нар ⋅ τ 2018 расчетов эквивалентной температуры ратуры определяется по формуле Тэкв = 0,015 ′` ×= Т ∆экв 0раб ,92или: + 1,771 ⋅ = 0,927 представлены в таблице 3. 14 Эквивалентная температура для тру– до 2001 года Тэкв= 0,927×450 = 417 °С, бопроводов отличается незначительно – после 2001 года Тэкв= 0,927×435 = 403 °С. (на 0,5 °С). Для практических расчетов Оценка общей эквивалентной темпера′ ⋅ τ 2018 ∆нар по=оценке прочности отдельных элементуры за весь период эксплуатации тру-τ ф .полз тов трубопроводов целесообразно прибопроводов выполнялась по формуле 2 с

′ ⋅ τ 2018 = ∆нар

Тср>380 °С

нять температуру, равную 415 °С. Анализ полученных данных по наработке котлов при температуре выше 380 °С (таблица 2) показывает, что фактическая наработка при температурах ползучести (τ ф.полз) существенно ниже общего времени работы котлов. Средняя арифметическая величина относительной величины Δнар= наработка выше 380 °С /общее время (относительной наработки при температуре ползучести) σ ′ = X =+ 0,57 tα ,n −1при ∆экв по всем котлам составляет стандартном отклонении σ = 0,13. Исхо-n дя из тех же предположений, что и при нахождении эквивалентной температуры, можно определить верхнюю довери0,015 ′` = 0относитель∆экв ,92 + 1,771 ⋅ = 0,927 тельную величину средней

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 4. Результаты расчетов τф.полз и допускаемых напряжений УСТК

Котел

УСТК-2

УСТК-3

УСТК-4

τ2018

Паропровод

τф.полз

[σ]

6 609

337 237

208 412

66,1

6 608

345 370

213 439

65,7

6 617

335 899

207 586

66,2

6 616

336 308

207 838

66,2

6 649

341 516

211 057

65,9

6 648

338 936

209 462

66,0

6 645

338 744

209 344

66,0

6 647

323 128

199 693

67,0

6 644

319 228

197 283

67,2

6 671

σ σ ′ = X + tα ,n −1 11′ ∆экв ∆nэкв = X + tα 6,n −672 1 12

6 673

295 756

182 777

68,8

301 856

186 547

68,4

295 640

182 706

68,8

6 674

303 680

187 674

68,2

6 675

299 888

185 331

68,5

0,015

0,015 ′` = 0,92 + 1,771 ⋅ ` ∆экв 0,927 ′ 14= 0=,92 ∆экв + 1,771 ⋅ = 0,927

ной наработки для всех котлов по 14 следующей формуле: σ

′ = X + tα ,n −1 ∆экв

(5)

При уровне значимости α = 0,05 расчет по этой формуле дает величину относи′ ⋅ τ 2018 τ ф .полз = ∆нар ′ ⋅=τ 2018 τ ф .полз = ∆нар тельной наработки, 0,618. 0,015 равную ′` = 0,92 + 1,771 ⋅ ∆экв = 0,927 Эта величина может быть использова14 на для нахождения расчетного фактического времени работы каждого паропровода с учетом срока продления при температурах ползучести (то есть выше 380 °С) по следующей формуле:

′ ⋅ τ 2018 . τ ф .полз = ∆нар

(6)

Найденная таким образом величина наработки котла при температурах выше 380 °С может быть использована для определения величины допускаемых напряжений при прочностных расчетах по данным [3]. Результаты расчетов τф.полз и допускаемых напряжений по всем трубопроводам с учетом срока продления периода эксплуатации до 2018 года представлены в таблице 4.

Выводы 1. Показано, что паропроводы установок тушения кокса «ЕВРАЗ ЗСМК» раТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ботают при переменных значениях температуры и давления. При этом фактическая температура паропроводов по большей части существенно ниже разрешенной температуры. 2. Рассчитанная на основании проведенных исследований и анализа эквивалентная температура оказалась примерно на 20 °С ниже разрешенной температуры, что существенно влияет на результаты расчетной оценки прочности паропроводов. 3. Оценка фактических параметров эксплуатации паропроводов по эквивалентной температуре имеет громадное значение и в целях обеспечения своевременной замены элементов, подверженных ползучести, и в целях безопасной эксплуатации паропроводов в целом. 4. Полученные результаты использованы при экспертизе промышленной безопасности рассмотренных паропроводов и позволили продлить срок эксплуатации на 32 000 часов. Литература 1. СО 153-34.17.470–2003 «Инструкция о порядке обследования и продления срока службы паропроводов сверх паркового ресурса». 2. СТО 17230282.27.100.005–2008 «Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла. Нормы и требования». 3. РД 10-249-98 «Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды».

321

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Фрактографический анализ особенностей разрушения вала ротора центробежного компрессора К-1500-61-2 ПВС ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» УДК: 621.515:620.191 Юрий СИЛЬВЕСТРОВ, кандидат технических наук, директор по качеству ООО «Энергопром-М» (г. Новокузнецк) Виктор ПОПОВ, директор по производству ООО «Энергопром-М» (г. Новокузнецк) Константин ЛИСИЦЫН, начальник службы контроля металла ООО «Энергопром-М» (г. Новокузнецк) Елена ФЕДОРОВА, ведущий инженер ООО «Энергопром-М» (г. Новокузнецк) Роман ТУЙБЫШЕВ, инженер-дефектоскопист ООО «Энергопром-М» (г. Новокузнецк)

В статье рассмотрены результаты исследования разрушенного вала ротора центробежного компрессора типа К-1500-61, выполненного с целью установления причины его разрушения. Визуальный осмотр, макрофрактографическое исследование поверхностей излома ротора и измерение его твердости позволили установить, что разрушение происходило вследствие роста трещины многоцикловой усталости при низких приложенных напряжениях, то есть при отсутствии перегрузки. Выявлен инициатор разрушения – заводской дефект в виде кольцевой трещины в районе галтели перехода от посадочного места под подшипник к телу вала ротора. Ключевые слова: центробежный компрессор, разрушение ротора, поверхность излома, фрактография.

азрушение вала ротора нового центробежного компрессора произошло после отработки его в течение одного месяца после установки и запуска компрессора в эксплуатацию. Заводом-изготовителем компрессора в качестве наиболее вероятной причины разрушения была названа перегрузка ротора при нештатном режиме эксплуатации компрессора. Для первичной оценки возможной причины разрушения поверхности излома ротора были подвергнуты визуальному фрактографическому исследованию. Установлено, что поверхность разрушения перпендикулярна оси ротора и проходит в районе галтели перехода от посадочного места под подшипник к телу вала ротора. Визуальному осмотру были подвергнуты обе поверхности излома вала ротора со стороны корпуса компрессора и со стороны электродвигателя (рисунок 1).

322

На этих изломах можно различить поверхность непосредственного разрушения вала ротора за счет роста трещин, а также следы ударов выступающих частей поверхностей после окончательного разрушения сечения вала ротора и вращения одной из его образовавшихся частей относительно другой. Вид поверхностей излома вала ротора свидетельствует об усталостном характере разрушения, а именно о многоцикловой усталости. На изломе отчетливо различаются зоны инициирования разрушения (1 на рисунке 1), устойчивого

(субкритического, стабильного) роста усталостной трещины (2 на рисунке 1) и нестабильного, быстрого распространения (долома) (3 на рисунке 1). Характер этих зон и их расположение говорят о следующих особенностях разрушения: 1. Инициатором разрушения явилась кольцевая трещина, расположенная на поверхности вала в районе галтели перехода от посадочного места под подшипник к телу вала ротора. Характер излома металла в зоне этой трещины (рисунок 2) говорит о хрупком разрушении. Эта трещина имелась в теле вала ротора до начала его эксплуатации и была образована в процессе его изготовления в связи с какими-то металлургическими процессами. Косвенным подтверждением металлургического происхождения этой трещины являются результаты измерения твердости поверхности вала. Твердость поверхности вала измерялась переносным твердомером ТЭМП-4 и на некотором расстоянии от места излома составила 215-230 НВ. Такую же твердость имеет противоположная (целая) хвостовая часть вала ротора. Твердость же вала непосредственно у поверхности излома существенно выше и колеблется от 249 до 278 единиц НВ. 2. Основная часть процесса усталостного разрушения происходила в перпендикулярном относительно продольной оси вала ротора сечении, что говорит о характере нагружения ротора изгибом с вращением. Об этом же свидетельствует тот факт, что зона долома несколько смещена относительно центра вращения (рисунок 1).

Фрактографический анализ поверхности излома показал, что разрушение вала ротора произошло вследствие усталостных процессов при низком уровне приложенных напряжений, то есть при отсутствии перегрузки

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Инициатором разрушения явился заводской дефект изготовления вала ротора – кольцевая трещина в районе галтели перехода от посадочного места под подшипник к телу вала ротора

Рис. 1. Общий вид поверхностей излома вала ротора со стороны электродвигателя

Рис. 2. Кольцевая трещина, явившаяся источником разрушения

3. Стадия стабильного роста усталостной трещины протекала в два этапа. Первый этап отличался достаточно медленным ростом трещины в течение относительно длительного времени. Об этом свидетельствует отсутствие на изломе различимых невооруженным глазом усталостных бороздок (рисунок 1). При дальнейшем росте усталостной трещины скорость ее роста увеличилась вследствие роста коэффициента интенсивности напряжений в ее вершине и на поверхности появляются характерные бороздки – следы подрастания трещины (рисунок 3). 4. Окончательная быстрая стадия разрушения представляет собой долом оставшегося сечения ротора вследствие хрупкого отрыва (рисунок 3). Маленький размер зоны долома (рисунок 1) относительно всей поверхности разрушения свидетельствует о том, что уровень приложенных напряжений в вале ротора в течение всей работы компрессора до разрушения был низким по сравнению с пределом усталости материала, то есть не превышал расчетных значений. В противном случае коэффициент интенсивности напряжений растущей усталостной трещины достиг бы критического значения при ее относительно небольшой глубине, и зона нестабильного окончательного разрушения занимала бы существенную долю площади излома.

Выводы 1. Фрактографический анализ поверхности излома показал, что разрушение вала ротора произошло вследствие усталостных процессов при низком уровне приложенных напряжений, то есть при отсутствии перегрузки. 2. Инициатором разрушения явился заводской дефект изготовления вала ротора – кольцевая трещина в районе галтели перехода от посадочного места под подшипник к телу вала ротора.

Рис. 3. Зона окончательного разрушения (долома) ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

323

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Сравнительный анализ результатов расчетов на усталость сосудов, работающих под давлением, по различным методикам УДК: 621.642.03:539.43

цикловой усталости. Расчетная формула для определения допускаемой амплитуды напряжений для рассматриваемых стальных сосудов записывается следующим образом:

2300 − t 0,6 ⋅ 105 0,4 ⋅ σ вt ⋅ + , (1) 2300 nσ nN ⋅ N 2300 − t 0,6 ⋅10 5 0,4 ⋅ σ ât t ⋅ + – допускаемая амплитуда нагде [σ a ] = 2300 nσ n ⋅N пряжений при заданнойN температуре экс100 Е t ⋅ 1,15 log в МПа; плуатации σ −t 1 100 − ψ t t [σ a ] = n =10 – коэффициент + запаса прочно0,5 N n (4 N )  100 σ t 1+ r  σ t ⋅ 1,15 log nσ t1 + −t1 сти поÅчислу циклов; t 100 −ψ  σ в 1 −σr −1 [σ atn] == 2 – коэффициент + запаса прочности 0,5 σ nσ (4 N )  σ t 1+ r  nσ 1 + −t1 по напряжениям;   σâ 1− r  N – число циклов нагружения; 100 t ⋅1,15 log t Е– температура в граσ −t 1 100 −ψ t эксплуатации t [σ aдусах ]= + 100 t t 0,5 Цельсия; Å(4⋅n1N,15 σ 1 + r N )log t 100 −ψ1 t+ −t1 σ −1 металла 2300 − t 0,6 ⋅ 105 0,4[σ⋅ σat ]вt =– временное сопротивление +σ в 1 − rt Представлены результаты сравнения расчетных значений [допускаемых 0,5 ⋅ + σ at ] = σ 1+ r ( 4 n N ) N при эксплуатации 2300 nσ температуре nN ⋅ N амплитуд напряжений сосудов, работающих под давлением в условиях 1 + −t1 в МПа. σ â 1 − r норПНАЭ Г-7-002-86 [2] устанавливает малоцикловой и многоцикловой усталости, выполненные по различным 100 t −2 Е t ⋅ 1,15 log t 5 t 0 , 4 ⋅ σэнергетики 2300 − 0 , 6 ⋅ 10 t мы расчета сосудов t в нормативным документам: ГОСТ 52857.6-2007, ПНАЭ Г-10-012-89, σатомной ⋅ψ t ) 100 −ψ⋅ в ⋅ (1 ++ 1,4 ⋅ 10 [σ at ] = [σ a ] = + 0,5 2300 n 100 ⋅ n N при числе циклов нагружения менее 106 ОСТ 26-04-2585-86 и СТО 17230282.27.100.005-2008. Установлено различие nσ (4 N ) Е t ⋅ 1,15 log 100 N nσ (4 ⋅ N )σme + 1 + r  t  5 6 до 1012t .  Å t числе ⋅ 1,15 log σпри 100 − ψ t t и циклов от 10 − 2 t 1 r − −1 получаемых расчетных значений. Наиболее жесткие ограничения t 2300 − t−ψ0,6 ⋅10 t [σ a ] = + σ â ⋅+(10+,41⋅,4σ⋅в10  ⋅ψ t ) 100 t t 0,5 ] = ⋅ =−1 1[+σ raслучая + [σ aσ] Для малоцикловой по величине допускаемой амплитуды напряжений дает расчет nσ (4 N ) 0,5 2300 nN ⋅ N  nσусталости 1+ r  nσ 1 + t me nσ (4 N )100 nσ формулы 1 σ вменее t− r  106) расчетные по ОСТ 26-04-2585-86, а наименее жесткие – по ГОСТ 52857.6-2007. Разница  (N (4 ⋅t N ) + 1опреЕ ⋅ 1,15 log − r  t σ −1 100 − ψ величин допускаемых амплитуд составляет при этом до 50 %. Расчеты как: 100 [σ atделены ] + t= t Е ⋅ 1,15 log −2 nσ 100 (4 N−) 0ψ,5 t 100 по ПНАЭ Г-7-002-86 и СТО 17230282.27.100.005-25008 дают промежуточные −1 1 + σ вt ⋅ (n1 +11,+4 σ ⋅ 10 ⋅ψr t) t σ  log 100 [σ at ] = + t t tЕ ⋅ 1,15 t 0,5 1 rr  σ − 100 результаты. Полученные результаты могут быть использованы Å ⋅ 1 , 15 log t в процессе 1 + в σ  100 − ( 4 n N ) ψ  Е ⋅1,15 log , (t2) (t 4n+ ⋅âtN⋅ ()1me++1,−4t1 ⋅ 10−2 ⋅ψ [tσ att ] = N ) σ ψ 100 − t N 0 , 5  σ 100 −ψ технического диагностирования при выборе методики расчета nσ (4 N0),5  +  σ1−1−1r+ r  [σ at ] = + [σ a ]t −=1 1 r + 0,5 ( 4n N N ) nσ 1 + t me  σ 1 + r ( 4 ) n N для конкретного объекта исследования. N −r  1 + −t1 (4n N ⋅ Nσ)в 1 + 1− r  σв 1− r t 100 Е ⋅1,15 log t t t  σ 100 −ψ σ t Ключевые слова: сосуды, усталость, расчет на прочность. , m[σ ,132 log  tв (10+,5 1t ,4 ⋅ 10+−2 ⋅ψ t )t −1 a ]0= e = σ −−12 1 + rt  100 (4nσN−1N ) σ â 100 t 1 + Е ⋅ 1,15 log t t log m 0 , 132 ( 1 1 , 4 10 ) = + ⋅ ⋅ ψ t − 2 t t  t σ в ⋅5(1 + 1,4 ⋅e10t Е⋅ψ⋅1,)15 log σв σ 1 −t r  100 −ψ t t ГОСТ 52857.6-2007 еобходимость проведения по−1 −ψ σ100 [σ a[1] ] =устанавливает 0,4 ⋅t σ â 2300 − t нор0,6+ ⋅10 −1  + [σ at ]n= t (4 N ) 0,5 ⋅  + t [σmae] = 1t + r (4n N )0,5 σ σ 1+ r мы и методы расчета для сосудов верочного расчета сосудов, рагде Е – модуль упругости материала n ( 4 N ) ⋅ +   − 1 E 100 N 2300 и апn n N ⋅σN 1+ t ⋅ lnσt 1 − r  t  100  t σ в 1 −−2r t паратов, применяемых в химической,t ботающих под давлением, на при в МПа; 1,15−log ⋅100 4 Ерабочей ψ температуре σ t   [σ ] = 100+−ψ t σ в −⋅t1(1 + 1,4 ⋅ 10 ⋅ψ ) t нефтегазоперерабатывающей и другихa [σ at ] =ψ усталостную прочность при оценке его E t –nσотносительное ⋅ N 1000,5  + 5сужение σ 1 +t r материаn ( 4 N ⋅ ln me 1 + r   n100 1 +n −0t(1,44⋅ ⋅⋅t σ 2300)− tt температуре; 0σ,6⋅⋅10 =σ100 t tрабочей в)  + 100 смежных отраслях промышленности, состояния в процессе экспертизы прола при σ t [ ] ⋅ +σв tσ1−N σ ψ 4 − Е 1 , 15 log ⋅ a t   1− r  1 −−2r  ⋅ N Å 1 , 15 log ⋅ t  100 t σ [ ] = + 2300 n t n σ ⋅ (σ1 + 1,4 ⋅ 10 ⋅ψ t ) 100 −Nψ ПНАЭ Г-10-012-89 [2] – tдля мышленной безопасности вызвана, как выносливости ψ t a [σ σt ]−=1 –−предел Е log 100 −атом⋅ 1,15сосудов + в tметалла при 2 n t⋅ N [σt at ] = ⋅ψσ n)σ (4 N ) 0,5 n ⋅ 1 + σ −1 ⋅ 1 +mre  1 + r  1000−,5ψ t σ+в ⋅ (1 + 1,4a ⋅ 10 t σ  n и (рабочей nσ (4 N ) [3] – для t ной энергетики,  знакопеременном правило, превышением количества ци[σОСТ + цикле σ 1+ r  a ] = 26-04-2585-86 1 −) r + 1тем â4 ⋅ N  σσ ( 4n N N ) 0 , 5  nσ 1 + m−et1 1 + r σ −t 1 − r  ( 4 n N ) ⋅ + криогенно-вакуумной техники, а СТО клов изменения давления базовой вепературе в МПа, [ ] σ = 1 r − N aâ   100 t t1 − r 100 log  σ −1 1t + r  ⋅ 1,15 t 15 t 0,6 ⋅ 105 0,4 ⋅tσЕвtt ⋅–Е1,предел 17230282.27.100.005-25008 – 2300 для −объектов личины, равной обычно 1 000 циклам. прочности при  материала nσlog ⋅ 1 +100 ⋅t t− ψ [σ at ] = ⋅ + t [σ a ] = σr −tвt1⋅ (1 +σ1−,14 ⋅ 10 −2 ⋅ψ t ) −5 вψ +σ 1 − t 1000σ ,  σ [ ] + = 2300 100 nσ тепловых электрических станций. Расчетные модели оценки усталостной температуре; [nσ ] =0,)5 ⋅ N a рабочей nNВи σ −t 1 1 + r1 + r σ a( 4 N t ( 4n N N )  σn(−σ41n11+⋅+Nrt)me +   100 Å t в⋅ 1этих ,15 logдокуменt ды расчетных моделей прочности основаны на учете процессов rt – коэффициент n ⋅ 1 +асимметрии  ⋅ N σ в 1 − rцикла. 100 σ вt −ψ t − 2 σ −1t Е ⋅ 1,15 log σ  1 −−2r⋅ψ t ) t  t t t ψ = + ⋅ ⋅ m 0 , 132 log ( 1 1 , 4 10 ) (1r+ 1,4 ⋅ 10 σ âσ в1⋅ − 100 − ψопределенных [σ a ] =e + [σ tt ]Из  0tот   тах несколько отличаются друг накопления пластической деформации двух значений, по фор, 5 дру100 + =+ t1 r σ aЕ ( 4n N N 0 , 5 σ) −1  −1 ln 1+ r  (4nвыбирается t me 1 + мулам t N) N 100 га. Поэтому целесообразно сравнение в зависимости от уровня приложенных (2), наименьшее. t t σ ( 4 n N ) ⋅ + − ψ 100 t Е ⋅ 1,15 log σ ât 1 − r −1 N + t 100 t [σ a ] = 1 − r  t σ t 100 ψ же результатов расчета одних и −тех напряжений, особенностей циклов намногоцикловой 1 −Для 100  σ в  t σ −1−2 1t+ trусталости 1,+ 15rlog 0 ,случая 5Е t ⋅1 t [σ at ] =Eдля + + n 4 N 0,5  Å ln   n (4100 ψ = + ⋅ ⋅ m 0 , 132 log ( 1 1 , 4 10 ) t ⋅σ −1 t n −⋅ ψ + 100 e t1 + r 6  σσ[−σот объектов по разным нормам. гружения и характеристик механичедля ] 10 = до ⋅ lnσ NВ) качестве  1 −10 r 12σ)−tрасчетные ψσ t  +σ t 1формулы 100 −σr t t1a nσ 1σ+[(N  (4nN N−)10,5  + 1 +в σ −t 1 1 +−rt1 σ t] = 4 100 −ψ t  t  −1σa 1 − r 100 объектов сравнения выбраны сосуды из ских свойств металла. оценки допускаемой амплитуды напряtr  [σ a ] = t +  t в  0,5 1 + t   σ 1 r +   Å ⋅ 1,15nlog Nt log + σ в (1 + 1n,σ4 ⋅⋅10  σ в−21 −ψ−rt1t )⋅ − 2 4 N100 −ψ t σt ⋅ (1σ+жений +enr= σ ,132 σ 1 ,41⋅m ) сталей средней прочности (с⋅ временным Методики расчета на усталостную  −t r как: 1 + ⋅σ 1 − r  определены 0⋅ψ 1 n+σ ⋅ â1 + −1 ⋅ 10 σ t Et  â  [σ at ] =   100  −1  0,5 1 r − σ   в ⋅ ln1+ r   сопротивлением до 700 МПа). nσ (4 N ) прочность сосудов, работающих под давt100 t nσ (t4 ⋅ NЕ)4mt elnЕ+t ⋅1100 100 −ψ σ ,15 log 100 [σ 1 − r−ψ t 100−+ψ t σσ−t 1вt ⋅ (1 +−t11,4 ⋅10 −2 ⋅ψ t ) t ГОСТ 52857.6-2007 [1]Еустанавливает лением, изложены в нескольких нормаt a ] = t 100 ⋅1,15 log +t  t [σ a ] =[σ at ] = E t n ⋅ N 100 σ −1 1 + r1+ r  , (3) 0 ,+ 5  σ t ψ σ 100 − t nσ (14+ N r) −1 m нормы и методы расчета при числе тивных документах [1-4], разработан0 ,⋅5ln σ ци-+ nσσ −⋅1n1⋅σ1++ [σ a ] =[σ t ] = (4σr⋅ tN ⋅)t 1 +   + n ) t +  t σ (4 N 0 , 5 −1 1  a 100 σ 1 + 4r (4nN N ) мало − r−ψ  +σ вt  1− r вσ −1 − r1− r  клов менее 106, то естьt для ных для разных областей применения. области 100 σ −t 1 1 + 1r +[σ at−t1] = Å t ln  1100 Å ⋅ 1,15 log nσ ⋅ 1 + t t ⋅ t  σ в 1 − r −2 100 σ −t 1 σ −t 1 1 + r  ntσ ⋅ N −ψ t 100  ⋅  −ψσ в + 1σ−â r⋅ ([1σ+at1],4=⋅ 10 ⋅ψ ) + nσ ⋅ 1t + t [σ at ] = t +Nr0,5 ) + 1 +σr−1 1 + σ −1 ⋅ 1σ+в r 1 − r  (4nN N ) 0,5 и экологической  t1 Информационно-консультативное издание по промышленной mn e безопасности ( 4 324 [ ] σ = 100 t a (4nN ⋅ N ) Еσ+   100 1 −σr t 1 + rσt 1 − r ⋅ 11,15 − rlog Е t ⋅ 1,15 log 1 +−ψ −tt1 ⋅ σ вt ⋅ (1â+ 1,4 ⋅10 −2 ⋅ψ t ) 100100 −ψ t σ вt ⋅ ([1σ+t 1] ,=4 ⋅ 10 −2 ⋅ψntσ) ⋅100 t t a [σ a ] = Е ln + 0,5 σ вσ+−t 11− r  m 1 + r  1(+4at ]nrN=N ) n100 Nψ) 0t,5 σ −t 1 me [σ t ( 4n N ⋅ N ) + σ ( 4− t nσ (4 t⋅ N ) + [σ a ] = t + 1 − r    1 + σ r â (1 + 1,4 ⋅ 10  σ−2−1⋅ψ1t+)r 1 − r  n ⋅ 1 + σ −1 ⋅ 1 + r  0 , 5 log m = 0,132 Юрий СИЛЬВЕСТРОВ, кандидат технических наук, директор по качеству ООО «Энергопром-М» (г. Новокузнецк) Виктор ПОПОВ, директор по производству ООО «Энергопром-М» (г. Новокузнецк) Константин ЛИСИЦЫН, начальник службы контроля металла ООО «Энергопром-М» (г. Новокузнецк) Елена ФЕДОРОВА, ведущий инженер ООО «Энергопром-М» (г. Новокузнецк) Роман ТУЙБЫШЕВ, инженер-дефектоскопист ООО «Энергопром-М» (г. Новокузнецк)

[σ at ] =

[σ a ] =Е t ⋅ 1,15 log + 5 t 1+ r  nσ (4100 N100 )−0,ψ t t n σ(−41 ⋅ N ) m−e2 + t  [σ at ] = Е ⋅ 1,15 log 0,5 t σ  t + t ,4 ⋅ 10 ( 1 1 σ ψ ⋅ + ⋅ 100 ψ −  t 5 t n2300  1 −) r  σ ( 4 N−) t 0,6 ⋅ 10 1 1+ r ] =logt 100 + n в10+,4σ⋅−σ в 0,5 Е t [⋅σ1,a15  1 + r  t m t σ+ [σ a ]100 = nσ−(ψ4 N t ) ⋅ e r 1 σ − σ 2300+ nN ⋅ N−1nσ (4n⋅ σNв ) +  [σ at ] = 0,5 1 − r  t 5  t n (4 N )  σ 1+ r 

0,4 ⋅ σ 2300 −nt 01,+6 ⋅ 10 −1 [σ at t] = +  в σ⋅  t 100  nNt σ⋅ вN1 t− r nσ Е ⋅ 1,152300 log σ в ⋅ (1 + 1,4 ⋅ 10 −2 ⋅ψ t ) 100100 −ψ t [σ at ] = t Е ⋅1,15 log100 t + 0 , 5 Е ⋅ 1,15 log σ −t 1 1+ r 4nN N100 )100 −ψ [σ atЕ] t=⋅ 1,15(log 100 −0,5ψt t +t (4nσNt −t⋅1N ) m−e2 + t  Таблица 1. Результаты расчета для азотного регенератора σ r ⋅ψ1 −) r  (4n100 ) N [σ att ] = + ( 1 1−1,41t ⋅+10 σ ⋅ + ψ − N 0,5 в1  + 100 Число циклов (N) [σ a t] =  σt 1r+ r  , t nσ ( 4 N )0 , 5 100 + Е ⋅1,15Еlog 1+ r  ⋅(14,15 nN log N) t  σ 1 +σ в 1−t1m− Документ tσ tn ( 4 ψ 100 − t 5 5 100 − ψ −1 nN ⋅ Nσσ)в −t 11+− r   5 × 10 106 5×106 108 1010 10 [σ a ] = [σ at ] = + 1− r + (4nN N )n0σ,5(4 N ) 0,5 t σ −t1 1 + r σ t 1 + r   100 − 1 1 + t   t nσ 1 +− 2 ГОСТ 52857.6-2007 165,3 132,4 124,6 – – – loglog σ в t(σ ⋅ 1,015 ,132 1 +в 1,t − 4 ⋅r10 σ⋅ψt 1t )−−2 .r  t где mЕe = 100− σψt + σ в ⋅ (1 + 1,4 ⋅в10  ⋅ψ ) [σ at ] = 0 , 5t −1 ПНАЭ Г-7-002-86 формула (3) 121,2 93,0 86,4 – – – ) σ 100  − 2 t m 1 + r  t nσ ( 4 N  Nt ) ) + 1значений, ,15log log tв (1 + определенных ⋅100 ⋅ψ 1t,4n⋅σ10 e =Е0,132  (4 ⋅σ Изmдвух 1 − rпо ψ 100 − σ ПНАЭ Г-7-002-86 формула (4) 158,5 120,6 109,9 92,1 71,5 51,0 Е t ⋅ 1[σ ,15t ]log − 1  t t − 2 −1  t = + t a t ⋅ψ ) 0 ,в5 ⋅  ( 1 1 , 4 10 σ + ⋅ 100 (3), −(4ψn 100 формулам выбирается наименьшее E t σ 1 + r ) 100 [σ a ] = + t  −1 NN ⋅Е0,5ln  ОСТ 26-04-2585-86 102 84,7 80,4 70,3 – – t  +t1tr− r nσ (4 N4) ⋅1,15  −ψ t 1me+ σ1σtσ значение. 100log −ψ 100 −1 t t [σ at[σ ] =aE ] =  100 nσ0,5(4+⋅ N )+ + 1в−t −tr1  СТО 17230282.27.100.005-25008 121,2 93,0 86,4 – – – ОСТ 26-04-2585-86 [3] рассматривает нор n(σ4⋅nN )  t σσ−1−11 +1 r+ r  100 t ⋅ ln  t  NN Е log −ψ ++−1 t t ⋅−2 t  4 ⋅1,15 t  100 ψ+t σnσt ⋅ ⋅(111σ расчета криогенно-вакуумной тех1 , 4 10 ) ψ + ⋅ ⋅ 100 − σ [мы ] = 100 + в  t σσв в 1 −1r− r  [σaat ] = Е t ⋅ 1,15  t σ −1 1 + 1r +−2r  t nnσlog ⋅ N 0,5 Таблица 2. Результаты расчета для воздухосборника ники при(4числе циклов 1нагружения +⋅ (1 + 1⋅,m4 ⋅ 10  ⋅ψдо) N N )100 −ψ tnσ ⋅σ t [σ a ]6= +(4вnN ⋅σNвt ) 1 +− 1r − r  0 , 5   100 амплитуда напряже1 r + Число циклов (N) t 5·10 . Допускаемая 100 n ( 4 N )   m t Е ⋅ 1,15 log Е ⋅ 1,σ15 N )t e + −2  t log σ+t−t11,4n⋅σ10 t Документ t (⋅−4(21⋅⋅ψ )4 ⋅ 101чисσ вt ⋅ −(1документу 100 −at ψ [ ] σ = ний согласно этому при t r 1 , ) − σ ψ + ⋅ 100 ψ 5 5  t в [σ a ] = +  t σ t + 1+ r  5×10 106 5×106 108 1010 10 [σ a ] = 0,5 −1 mудовлетворяюnN N ) t nнагружения, ле(4циклов Nσ )⋅0(,t451σn+−1 ⋅ N 1+ r  me 1 + r  e ⋅ σ ( 4n ) + t σ ) + [σ a ] =  в (1N2t+σ1,в4 ⋅10 σ−2r(64 ⋅t N ГОСТ 52857.6-2007 151,5 118,6 110,8 – – – 1n− r) ,−определя1 − r  1⋅ψ щем m неравенству e = 0,132 log    σ −1≤ 1N+≤r 10 t 10  nσ ⋅σ1 + ⋅ −1  t  ПНАЭ Г-7-002-86 формула (3) 116,6 88,5 81,8 – – – ется по следующей 100 σформуле: в 1− r  Е t ⋅ 1,15 log  −2 t t t ( 1 1 , 4 10 ) σ ψ ⋅ + ⋅ ⋅ 100 ψ − 100 ПНАЭ Г-7-002-86 формула (4) 150,8 113,0 102,4 84,9 65,0 45,8 t [σ a ] = E t Е tσlnвt 1000,5 t −2+ вt  ⋅10 ⋅ψ ) t σ −t 1me 1 + r  me = 0,132 log (N 1 +) 1−,4ψ 100 (4nt N100 t ⋅ ln t  100−ψ ОСТ 26-04-2585-86 98,0 80,1 76,0 65,7 – – 1σ,15 log + (4tnNσ ⋅ N ) + −2  t [σt at ] =Е 4Е t ⋅ln  −100 1 1.−r(4) ⋅rψ ) [σ at] = 1t +−r+ψ t σ в⋅σ(1−tt1+σ1−,t 41 ⋅ 10 1+ 0 , 5 100 − ψ [σt a ] = nσ 4100 + + N −1 1 +⋅ r     n N ⋅ σ ⋅ + n 1 0 , 5 СТО 17230282.27.100.005-25008 116,6 88,5 81,8 – – –  (4σn N ) + [σ a ] = σ  −tt1 σ⋅ t me1 −  1r + r    0,5 N 1 +1r− r  nσ ⋅ 1(+4 nσ σN−1⋅ N11в )−+ rr+   1 r −  nσ100 Et  4 N  + 1 − r  nσ ⋅ 1 + вt ⋅  ⋅ ln  σt  −σ2 в 1t − r  t  в 4 Расчетная 100=−0ψ σ tдля сосудов формула с числа нагружения и механических свойств допускаемых амплитуд составляет при m ,132 log e [σ at ] = + σ t (1t + 1−t1,4 ⋅ 10 ⋅ψ ) 6  100−1σ −1σ −1 10  6, со⋅ N[σ t ]t =нагружения 1 r ломnσциклов металла позволяет более точно оценить + < N ≤ 5·10 этом до 50 %. Расчеты по ПНАЭ Г-7-002-86 a ln n ⋅ 1t +t  t  Е σ  σ вσt −1σ 1t +⋅ 1r − σ −2t усталостную прочность. гласно записывается и СТО 17230282.27.100.005-25008 дают проr − ψ 100 ψ = t0,132n26-04-2585-86, + ⋅ ⋅ log ( 1 1 , 4 10 ) t me ОСТ   − 1 100 в   1 ⋅ + ⋅   t t + σ  [σ a ] = t t t Е ln σ−+1σ rв 1 − rσσ  −1 1 + r Для сравнения результатов расчета по следующим образом: межуточные результаты. Таким обра0 , 5−ψ t1  100 100 t E − 1 [σ a ] = ⋅ nlnσ (4 N ) +t 1 −+r 1 +t t t ⋅ этим формулам были выполнены расчезом, наиболее высокие требования к соσσ1в−1+1r− r 1 +r 4 100 σ 0,5 t −ψ t  − 1 σ nσt (4 N −)1+ [σ[σa ]t = + .1 + t ⋅ t (5)  100 − 1 r ты допускаемых амплитуд напряжений судам, работающим на усталость, предъa ] = E t n ⋅100 1 − r σ   lnσ σN−t 1 1t +t r nσ ⋅ 1 в+ σt −1t ⋅ 1 + r  Е ⋅ln t  σσ  n4σ ⋅ 1100 + 100 для двух сосудов из разных марок стаявляет ОСТ 26-04-2585-86, а наименее вы−t ψ−⋅ ψ   σ tt − 1 1 r − в −1  [σ σaa]]== σ 1 − r+ +  t   0n,5σ ⋅в1N+ r     σ −t σ  + 1 r лей: 12Х18Н10Т и Ст3. сокие – ГОСТ 52857.6-2007.  1 r + 1 nσ 4 N + nσn⋅σ1⋅ +1 + t ⋅−1 ⋅   1 − r   1t −рассмаr  r  Вариант 1. Азотный регенератор 3. Расчеты в области малоцикловой СТО 17230282.27.100.005-25008   σ вσ[4] t в 1− σ −1 t 100 [σметоды ]= установки разделения воздуха К-11-2, усталости по ПНАЭ Г-7-002-86 (формула 3) тривает расчета объектов теплоt a t Е ln   t −1 1 + r при числе циσ 100 −ψ t nσ ⋅ 1 + σ работающий в условиях циклического и СТО 17230282.27.100.005-25008 дают оди −⋅1 tt  станций +100 [σ at ] = вых электрических σ t σ 1 r − t − 1 6 t  + aln 1Е r]=   до вσ клов  [σ + 1 r нагружения при коэффициенте асимменаковые результаты. 10 0 , 5 нагружения . Расчетные форt −1 nσ 4 N + 100n−σ ψ⋅t1 +σ −1t ⋅1σ+ −tr1  1 − r оценки мулы трии цикла r = 0,07, выполнен из стали 4. Оценку многоцикловой усталости амплиnσ ⋅ 1 +допускаемой +σt в ⋅ 1t− r [σ at ] = для 1+ r σ в σ ,5 1− r1+ r t 5 ntσ (4 N 0100 ) +  записываются 1 + −t1 ⋅  12Х18Н10Т. Расчетная зона сопряжения позволяют осуществить только ОСТ 26туды напряжений следу0 , 4 ⋅ σ t 2300 − 0 , 6 ⋅ 10 t â 1− r σ в 1t− r [σ a ] = Е ln ⋅ + верхнего 04-2585-86 (до 5×106 циклов нагружения) ющим образом: σ −1 100 −ψ t 2300 nσ с цилиндрической обоn N ⋅ Nднища + [σ at ] = t 100 лочкой работает при температуре 20 °С, и ПНАЭ Г-7-002-86 (до 1012 циклов нагру+ 100 1 r t   σ −1 1 + r  Е ln nσ Е4 tNln0,t5 +   100 −ψ 1001−−ψr t σ −t n1 σ ⋅ 1 + σσt −t 1⋅ 1 − r  t при которой ее материал имеет следужения). t в + [σ a ] = [σ a ] =   , (6) t + 1+ r r −1 ⋅ 1 + r σ −t 1 1 + tr  ющие 5. Полученные результаты могут быть 100 механические характеристики: nσ (4 N 0,5n) +4 N 0,5 + 11++ σ Å ⋅ 1,15 log t  ⋅ + ⋅ n 1 t σ  1− r t t t r −σtt t 01,6−⋅r10 5 0,4100 ⋅ σ в −=529 1 − rσв t 1 −σ 2300 σ использованы в процессе технического МПа, =212 МПа, ψ =50%. ψ  − 1 в   [σ a ] = + [σ ]⋅ = + t 2300 a nN ⋅ Nnσ (4 Nn)σ0,5 Результаты диагностирования при выборе методи σрасчетов  допускаемых ам100 t −1 1 + r Е ln nσ 1 + t  σ −t 1 ки расчета для конкретного объекта исплитуд напряжений 100 −ψ t  σ â 1 − r  для расчетной зо. + [σ at ] = t 1+ r σ 1 + r следования. ны азотного регенератора представлеt 0 , 5 100 nσ (Е4 Nln ) + 1 + −t1 ⋅ t 100 σ ψrtЕ t ⋅ 1,15σlog 100 1−− 1 − r ны в таблице 1. t − 1 в + [σ a ] = t 100 t t 5 σ t 100 1 +−rψÅ +⋅ 1,15 0,5 t 1 + r Литература Из двух значений, определенных по−log σ2.tât Воздухосборник, работаt σ100 0−1,6Вариант ⋅−10 [σ) + nσ (4 N ψ t + 0,4 ⋅σ 1 + −t1 ⋅ 0[,σt5 t ] = 2300 a] = t −1 ⋅ a n ( 4 N )   [ ] = + σ 1 r σ + − 1 r 1a− r σ σ внаименьшее 1. ГОСТ 52857.6-2007 «Сосуды и аппараt = 20 °С и коэфформулам (6), выбирается −01n t , 5 ⋅ N приnтемпературе 2300 n(σ4n1N+N )ющий σ −1 1 + r  1+ σ t N в 1− r  ты. Нормы и методы расчета на прочасимметрии цикла r = 0, вызначение.  σфициенте t σâ 1− r ность. Расчет на прочность при малополнен из стали Ст3, имеющей следуюИз сравнения расчетных формул для 2300 − t 0,6 ⋅ 105 0,4 ⋅ σ вt = цикловых нагрузках». характеристики: оценки допускаемой амплитуды напря- 100 щие механические t t [σ ] = ⋅ + Å ⋅100 1,15 log t a t 2300 ψt =50%. nσ nN ⋅ N 2. ПНАЭ Г-10-012-89 «Правила и норжений следует, что в них учтеМПа, σ −1 =184 МПа, 100 −100 ψt460 t log t 1по-разному ,15 Е t [⋅σ ] = + t Å ⋅ 1 , 15 log a −2 t t σ −1−ψРезультаты t t 100 n−ψ(и 4N ) 0,5100 ( 1 1 , 4 10 ) ⋅ + ⋅ ⋅ σ ψ   мы в атомной энергетике. Нормы расны особенности [циклов харасчетов допускаемых амσ r + t σ at ] = нагружения + σ â − 1 t ]N=)0,5 + t 1 + rn+σ 1напряжений ([4σnaNсвойств  r  воздухосборничета на прочность оборудования и трурактеристик механических nσме(41N+ )σ0,−5t1плитуд 1 −mre  1 +для nσ (σ4â⋅ N ) + σ 1− r  1таблице − r 100 2. бопроводов атомных энергетических талла. Наиболее общий характер име- в ка представлены Е t ⋅ 1,15 в log σ −t 1по100 результатов −ψ t t установок». ет формула ГОСТ 52857.6-2007 (1), в кото- 100 Анализ полученных [σ a ] = + t nσ (4 N ) 0,5 Å100 ⋅ 1,15 log – 100  σ −t 1 1 + r  t следующее. 3. ОСТ 26-04-2585-86 «Техника криогенрой учитывается только казывает Е t ⋅ 1,15один log параметр t t − 2 σt t t nσ 1 + t 100 −ψ σlog ⋅ψt −)1 в ⋅ (1 + 1,4 ⋅ 10 t −2 [σ at ] =100 −Åψ⋅ 1,15 +t Расчеты σ в 1 − r  ная и криогенно-вакуумная. Сосуды и ка[σ at ] = + меt⋅ (1 + 1на значение временного сопротивления 1. усталостную прочность 0 ,100 5  , 4 10 ) ⋅ ⋅ σ ψ ψ − t 0,5 nσ ([4σNa )] = (4nN N ) 0,5 me 1+1++σâr−1 1 + r 5 t ) различным +  t 0,4 (⋅ σ вt ). Расчетные 2300 − t5талла 0,6 ⋅ 10 меры. Нормы и методы расчета на прочсосуда документам выражения 1+ r  (4nnNσ N (4) ⋅ Nпо r нормативным σ0at−] =t ⋅ 0,6 ⋅10 ⋅ + 0,4 ⋅ σ â+ 1 −σ r 1 −⋅ N ) me + (4ânN разные 2300 n ность, устойчивость и долговечность ⋅ могут дать n N остальных нормативных документов (2)– 1результаты. − r  300 σ N nσ nN ⋅ N 100 t сварных конструкций». 2. НаиболееЕжесткие ограничения по (6) имеют комплексный характер. Здесь ⋅1,15 log σ −t ам100 −ψ t t величине допускаемой 1 100 расчетной 4. СТО 17230282.27.100.005-2008 «Основучтены как особенности цикла нагружеt t [σ a ] = + t σ â t Å 100 ⋅ 1,15 log − 2 − 2 t  t( 4n N ) 0 , 5 t σ −t 1 1по +r 100 me t= 0,132 log (1â−+ 1,+ 4t ⋅110 ⋅ψ ⋅)ψ ) N дает расчет Е 1 , 15 log ⋅ ( , 4 10 ⋅ ⋅ σ t 100 ные элементы котлов, турбин и трубоплитуды напряжений ния (r), так и характеристики прочности ψ 100 −  t 1 + t 2 t Е ⋅ 1,155 log [σ a ] = 100 −ψ t σ в0,⋅5(1 + 1,σ4+−⋅110 ⋅ψ ) t t σ вt 1 −–r σ[σ−t 1at ] = ,4 (⋅ σ−вtψ, σ −+ 0100 ,6 ⋅ 10 1 +r а 4+N −ψ t 0100 проводов ТЭС. Контроль состояния меОСТ 26-04-2585-86,  наименее жесткие металла ψ ). )Таme 0 , 5 nσ(( 1) и пластичности + + 0,5 nσ 1+ (4r⋅N ) + ( 4n N N )  t ) me +ГОСТ r  особенностей N )n0N,5 ⋅ nNσ (4 N )nσкой 1 − r   комплексный талла. Нормы и требования». 52857.6-2007. Разница величин цикσ t 1 + r  σ −1 1 +учет (4nN ⋅ Nпо 1− r  nσ 1 + −t1 nσ 1 + t  100 t 1 r σ − Е ⋅ 1,15 log в  t − 2  σ â 1 − r  t σ в ⋅ (1 + 1,4 ⋅ 10 ⋅ψ t ) 100 −ψ  100 Et [σ at ] = № 10 (107), октябрь + www.tnadzor.ru 100 t  ТехНАДЗОР 2015 0,5 ln ⋅  t 325 t   1+ r  n (4 N )  Å ⋅ 14,t15 log100 −ψ t t −2 σ t 0 nσ (4 ⋅ N ) me + t  100 −−ψ  t +σ  σв  â ⋅ (1 + 1,σ4−⋅110 ⋅ψ ) t [σ ] =  2 a 1 r − t t 100   ⋅ψ +) me = [0σ,132 log  t (1 + n 1,4⋅0⋅,10 a] = 5 ψ t t σ −1 100t  σ t 1+ r  N Е+−⋅1ψ,15 log t σ −1 t σ −1(4nN Nσ) n(σ4n⋅ 1⋅+N ) m−te1 +⋅ 1 + r 100 t   N σ + ψ 100 −     1 r σ + − 1 1 r σ â 1−− r   N=) 0,5 nσ 1 + −t01σ,5 −t 1 1 + +r σ t 1+ r (4n 1Nσ+) 1 − r σ

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы хлорных производств Роль экспертизы промышленной безопасности Денис ШИШКИН, заместитель генерального директора ООО «Безопасные технологии» (г. Астрахань) Денис КАРЛИН, начальник лаборатории нерузрушающего контроля ООО «Безопасные технологии» (г. Астрахань) Сергей ОЛЬНЕВ

В условиях высокой степени изношенности основных производственных фондов и низкой степени государственного регулирования рынка хлора встает вопрос обеспечения промышленной безопасности хлорных производств. В этих условиях возрастает роль экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ), позволяющей продлить нормативный срок эксплуатации зданий, сооружений и технических устройств. В статье приведено описание объектов экспертизы и приведен порядок ее проведения, применительно к объектам хлорных производств. Ключевые слова: промышленная безопасность, экспертиза промышленной безопасности, химическая промышленность, производство хлора, хлор.

сновные продукты хлорной отрасли – хлор и каустическая сода – являются сырьем для многих производств. В промышленности используются три метода электролиза растворов хлоридов: амальгамный (ртутный) метод – электролиз с жидким ртутным катодом; диафрагменный метод, при котором анодное и катодное пространства электролизера отделены друг от друга пористой асбестовой перегородкой — диафрагмой, и мембранный метод, являющийся на сегодняшний день наиболее прогрессивным способом получения хлора и каустика. Согласно ГОСТ 12.1.007-76 хлор относится к опасным веществам II класса опасности, а хлорные производства, как правило, относятся к объектам чрезвычайно высокой (I класс опасности) и высокой опасности (II класс опасности). В настоящее время, по мнению экспертов, ситуация в химической промышленности, в том числе на хлорных производствах Российской Федерации, близка к критической: с одной стороны, наблюдается отставание от мировых лидеров (см. рисунок 1), с другой – производственные фонды хлорных предприятий изношены на 70–80%, а выработка продукции на одного работника в

326

несколько раз меньше, чем на зарубежных предприятиях [2]. По данным статистики [2], основными причинами техногенной опасности на хлорных производствах являются: ■ наличие большого количества хлора, находящегося под избыточным давлением; ■ наличие большого количества взрывоопасного водорода; ■ наличие опасного вещества – олеумома, используемого для осушки хлора; ■ сложность технологического процесса. Наибольшая опасность на хлорных производствах[7], связана с эксплуатацией технических устройств: арматура цистерн, технологические трубопроводы, контейнеры. На эти технические устройства приходится максимальное количество аварийных ситуаций (см. рисунок 2). В условиях высокой степени изношенности основных фондов важная роль, в целях соблюдения требований промышленной безопасности и недопущения аварий, отводится ЭПБ, диагностике, испытаниям, освидетельствованию сооружений и технических устройств, применяемых на хлорных производствах, в установленные сроки. Требования к их про-

ведению определены законом о промышленной безопасности [3] и «Правилами безопасности производств хлора и хлорсодержащих сред» [4]. Согласно требованиям данных нормативно-правовых актов, ЭПБ подлежат: ■ документация на консервацию, ликвидацию ОПО; ■ документация на техническое перевооружение ОПО в случае, если указанная документация не входит в состав проектной документации такого объекта, подлежащей экспертизе в соответствии с законодательством о градостроительной деятельности; ■ технические устройства, применяемые на ОПО; ■ 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 ОПО, подлежащей экспертизе в соответствии с законодательством о градостроительной деятельности), консервацию, ликвидацию ОПО или вновь разрабатываемая декларация промышленной безопасности; ■ обоснование безопасности ОПО, а также изменения, вносимые в обоснование безопасности ОПО. ЭПБ проводится организацией, имеющей лицензию на право проведения экспертизы и за счет средств заказчика. 3 июля 2015 года внесены изменения в правила проведения экспертизы промышленной безопасности[5] и определены новые требования к компетенции экспертов. Введены 4 категории экспертов [5] и определены требования к ним (требования к образованию, стажу работы, знанию нормативных правовых актов, к опыту проведения работ и публикационной активности или научной деятельности). Например, эксперт первой категории имеет право выполнять работы на ОПО I, II, III, IV классов

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

опасности; эксперт второй категории – на ОПО II, III, IV классов опасности; эксперт третьей категории – на ОПО III, IV классов опасности. Таким образом, на хлорных производствах Российской Федерации будут осуществлять деятельность только эксперты первой и второй категорий. Правила и порядок проведения ЭПБ определены в нормативно-правовых актах [5, 6]. Например, для технических устройств, применяемых на хлорных производствах, экспертиза проводится: ■ при отсутствии паспорта на техническое устройство (в случаях, если законодательством не установлена иная форма оценки соответствия технического устройства); ■ при выработке установленного срока эксплуатации или количества циклов нагружения; ■ при отсутствии в технической документации данных о сроке службы технического устройства; ■ при истечении установленных сроков хранения технических устройств; ■ при воздействии на техническое устройство в процессе эксплуатации факторов, превышающих расчетные параметры (температура, давление, внешние силовые нагрузки), в результате на-

Рис. 2. Распределение аварий по местам, в которых они произошли [7]

Другое

Баллоны

Конденсаторы

109

Арматура цистерн

13 10

Испарители Танки

Контейнеры

Компрессоры

Трубопроводы Цистерны

16 0

рушения регламентированного режима работы, в том числе вследствие аварии или иных техногенных или природных воздействий; ■ при проведении ремонтно-сварочных работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов технического устройства. Вывод: модернизация института экспертизы промышленной безопасности, направленной на обеспечение безопасности ОПО (в том числе хлорных производств), может решить проблемы российской хлорной промышленности, та-

Рис. 1. Объем производства и производительность труда

Химический комплекс России существенно отстает по показателям от мировых лидеров Объем производства,

Производительность труда,

млрд. долл., 2012 год

741

тыс. долл./чел., 2011 год

Китай

585

390

201

США

912

Япония

950

в 8 раз

в 7 раз 256

Германия

Россия

536

139

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

100

150

кие как низкая степень модернизации и высокая степень изношенности основных фондов, но только в том случае, если будет создана четкая система проведения экспертизы и будут соблюдаться все требования законодательства в области промышленной безопасности. Литература 1. Стратегия развития химического и нефтехимического комплекса на период до 2030 года. Утв. приказом Минпромторга России № 651, Минэнерго России № 172 от 8 апреля 2014 года. 2. Хлорная промышленность: нужен комплексный подход и государственное участие // http://www.rf-region.ru/ news/683.htm. 3. Федеральный закон Российской Федерации № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности производств хлора и хлорсодержащих сред» (утв. приказом Ростехнадзора от 20 ноября 2013 года № 554). 5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростех- надзора от 14 ноября 2013 года № 538). 6. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности» (утв. приказом Ростехнадзора от 15.10.2012 №584). 7. Ягуд Б.Ю. Современная российская и международная практика обеспечения промышленной и экологической безопасности на примере предприятий хлорной промышленности (хлор, асбест, ртуть) – 2013 г.

327

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза промышленной безопасности технологических трубопроводов хлора Денис ШИШКИН, заместитель генерального директора ООО «Безопасные технологии» (г. Астрахань) Денис КАРЛИН, начальник лаборатории нерузрушающего контроля ООО «Безопасные технологии» (г. Астрахань) Сергей ОЛЬНЕВ

Обеззараживание активно используется на водоканалах страны. Многие водоканалы для обеззараживания очищенных сточных вод используют газообразный хлор. Основная опасность использования хлора заключается в теоретической возможности его утечки. Для обеспечения безаварийной работы хлорных установок весьма важное значение имеют трубопроводы. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, заключение, технологические трубопроводы, эксперт, хлор.

рубопроводы газообразного хлора, как и любое техническое устройство, в случаях, установленных законом о промышленной безопасности, подлежат экспертизе промышленной безопасности (ЭПБ). Газообразный хлор, применяемый для обеззараживания очищенных сточных вод, является сильнодействующим ядовитым газом. Газообразный хлор в 2,5 раза тяжелее воздуха, поэтому он скапливается внизу помещения и медленно рассеивается в воздухе. Работы по ЭПБ трубопроводов газо образного хлора на объектах очистных сооружений водоканала проводятся на основании следующих нормативных правовых актов: ■ Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1]. ■ Правила безопасности производств хлора и хлорсодержащих сред [2]. ■ Правила проведения экспертизы промышленной безопасности [3]. ■ Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности [4]. Основанием для проведения ЭПБ технических устройств являются: отсутствие паспорта на техническое устрой-

328

ство (технологический трубопровод); выработка установленного срока эксплуатации или количества циклов нагружения и другие причины, установленные Правилами проведения экспертизы промышленной безопасности [3]. Рассмотрим жизненный цикл проведения ЭПБ. Жизненный цикл ЭПБ схематично представлен на рисунке 1. Проведение экспертизы состоит из следующих этапов: ■ предварительный этап; ■ заявка, план-график, договор или другие документы, устанавливающие условия проведения экспертизы; ■ процесс экспертизы; ■ выдача заключения экспертизы. 1. Предварительный этап – этап переговоров проведения ЭПБ между заказчиком и экспертной организацией в лице старшего специалиста – эксперта по промышленной безопасности. Предварительный этап включает в себя рассмотрение письменной заявки Заказчика работ, содержащей первичную информацию об объектах экспертизы: ■ тип, название, идентификационное отличие (рег. №, инв. №); ■ технологическое назначение; ■ параметры работы (давление, температура, среда, наличие циклических нагрузок);

■ сведения о конструкции (размеры, материал); ■ границы технического устройства (в том числе по фланцевым разъемным соединениям с технологическими трубопроводами) и состав технического устройства как объекта экспертизы; ■ причина, вызвавшая необходимость проведения экспертизы. 2. Этап подачи заявки заказчиком на проведение ЭПБ. Вместе с заявкой составляются документы на проведение ЭПБ: ■ уточняются стороны, участвующие в договоре, и объект экспертизы промышленной безопасности договора; ■ уточняется стоимость ЭПБ. 3. Процесс экспертизы включает: ■ подбор материалов и документации, необходимой для проведения экспертизы объекта; ■ назначение экспертов; ■ проведение экспертизы. При проведении ЭПБ экспертом, изу чается документация, предварительный перечень документации определен Порядком осуществления экспертизы промышленной безопасности [4], и он включает: ■ паспорт технического устройства; ■ эксплуатационные документы, содержащие методику проведения контрольных испытаний (проверок) этого устройства и его основных узлов, ресурс и срок эксплуатации, порядок, объем, сроки технического обслуживания, ремонта и диагностирования; ■ сертификаты утверждения типа средств измерения; ■ акты испытаний, проводимых в процессе эксплуатации технического устройства; ■ сертификаты соответствия и разрешения на применение (при наличии); ■ акты, отчеты о выполненных работах при проведении капитальных ремонтов и реконструкции технического устройства; ■ комплект чертежей с указанием основных технических решений и всех

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ЭПБ завершается только после выполнения эксплуатирующей организацией согласованных мероприятий

Срок внесения в реестр заключений ЭПБ (Ростехнадзор)

не позднее 1 месяца (рекомендуемый срок предоставления заключения ЭПБ в Ростехнадзор)

(Претензии к проекту заключения экспертизы направляются заказчиком в экспертную организацию в письменной форме не позднее чем через 14 дней после получения проекта)

(срок уведомления заказчика о несоответствии представленных материалов и документации)

Предварительный этап (информирование заказчика о порядке проведения ЭПБ и составление календарного плана)

Рис. 1. Жизненный цикл экспертизы промышленной безопасности [5]

Подготовка проекта заключения ЭПБ и плана согласованных мероприятий

Заявка, план-график, договор

Заключение ЭПБ, План согласованных мероприятий

Проведение ЭПБ не более 3 месяцев (зависит от сложности ЭПБ)

изменений, внесенных при производстве работ, и отметок о согласовании этих изменений с проектной организацией, разработавшей проект технического устройства, а также организацииизготовителя; ■ проектные данные, устанавливающие технологические параметры эксплуатации технического устройства, оснащения его средствами контроля и безопасности, автоматического регулирования технологических параметров; ■ акты расследования аварий и инцидентов, связанных с эксплуатацией технического устройства; ■ документы, отражающие фактические технологические параметры работы оборудования (технологический регламент на производство продукции, паспорт технического устройства); ■ заключения ранее проводимых экспертиз промышленной безопасности данного технического устройства и сведения о выполнении рекомендаций, направленных на обеспечение его безопасной эксплуатации; ■ документы, подтверждающие сро-

Решение о внесении в реестр заключений ЭПБ (5 рабочих дней)

ки эксплуатации технического устройства, периодичность проведения экспертизы и методики оценки его технического состояния. Выполнение обследования технологического трубопровода проводится в соответствии с программой, согласованной Заказчиком и утвержденной руководителем экспертной организации, при соблюдении нормативных и методических документов в области промышленной безо пасности, национальных стандартов, технических условий и других документов, регламентирующих порядок выполнения работ по отдельным видам обследования. Для примера приведены дефекты, выявляемые при натурном обследовании технологического трубопровода газообразного хлора (см. рисунок 2). В процессе выполнения ЭПБ допускается обоснованная Исполнителем корректировка программы, если внесенные им изменения не противоречат требованиям применяемой при экспертизе нормативной документации. При необходимости корректировку порядка контроля объекта проводит эксперт, ответствен-

ный за проведение экспертизы. В случае невозможности проведения какого-либо из обязательных видов испытаний объекта при проведении экспертизы и составления заключения ЭПБ допускается (при обосновании экспертной организацией) использовать результаты его предыдущего испытания без внесения изменений в программу. Оценка результатов экспертизы технологического трубопровода, согласно требованиям промышленной безопасности, включает анализ полученных результатов обследования объекта (в том числе испытания на прочность и контроля неразрушающими методами), осуществляется в процессе их проведения в соответствии с действующими нормами по конкретному виду работ. После проведения всех работ по натурному обследованию объекта экспертизы Исполнитель выдает Заказчику замечания, выявленные в результате обследования. Заказчик официально информирует Исполнителя об устранении выявленных замечаний.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

329

Экспертное сообщество ■ научные подходы Рис. 2. Возможные дефекты, выявляемые при натурном обследовании технологического трубопровода газообразного хлора: а) дефект – участок трубопровода, покрытый «шубой»; б) дефектный сварной шов, не соответствующий действующей нормативно-технической документации; в) дефект – раковины, на поверхности металла, глубиной до 1,5 мм.

а)

б)

4. Выдача заключения ЭПБ. После проверки информации Заказчика об устранении замечаний по результатам экспертизы и обобщения всех результатов экспертная организация оформляет проект заключения экспертизы промышленной безопасности и направляет его Заказчику. Если в результате экспертизы установлено, что объект экспертизы не соответствует требованиям нормативно-правовых и нормативно-технических документов, то экспертная организация оформляет отрицательное заключение по объекту, о чем информирует Заказчика и территориальный орган Ростехнадзора. Отчетные материалы по отдельным видам работ оформляются согласно требованиям соответствующего нормативного документа на данный вид работы и приводятся в приложении к заключению ЭПБ. Результатом осуществления ЭПБ является заключение. Заключение ЭПБ представляется ее заказчиком в федеральный орган исполнительной власти в области промышленной безопасности или его территориальный орган, которые вносят в реестр заключений ЭПБ это заключение в течение 5 рабочих дней со дня его поступления. Выводы: в статье рассмотрен процесс проведения ЭПБ и жизненный цикл ЭПБ на примере технологических трубопроводов газообразного хлора. Жизненный цикл ЭПБ включает работы от предварительного этапа до выдачи заключения ЭПБ и его внесения в реестр заключений.

330

в) Литература 1. Федеральный закон Российской Федерации № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности производств хлора и хлорсодержащих сред» (утв. приказом Ростехнадзора от 20 ноября 2013 года № 554). 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной

безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538). 4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности» (утв. приказом Ростехнадзора от 15 октября 2012 года № 584). 5. Долгих Н.Г., Солодовников А.В. Эксперт в области промышленной безопасности. Изд. 9-е, – Уфа: УГНТУ, 2014. – 290 с.

ИнформацИонно-консультатИвное ИзданИе по промышленной И экологИческой безопасностИ

Требования к процессу эксплуатации Проверки состояния и дефектации рельсового пути Вячеслав ШЕМЕТОВ, эксперт ЗАО «Техсервис» (г. Миасс) Константин РАЗДОБРЕЕВ, эксперт ЗАО «Техсервис» (г. Миасс) Фаниль ФАТКУЛЛИН, эксперт ЗАО «Техсервис» (г. Миасс) Владимир ФОКИН, эксперт ЗАО «Техсервис» (г. Миасс)

Рельсовый путь для опорных и подвесных ПС (исключая железнодорожные краны) должен соответствовать требованиям, приведенным изготовителем в руководстве (инструкции) по эксплуатации и паспорте ПС.

соответствии с ФНП рельсовый путь должен обеспечивать свободный плавный, без заеданий, проезд установленных на нем ПС на всем участке их следования. При установке на эксплуатирующийся рельсовый путь дополнительного ПС или при замене на ПС большей грузоподъемности или с более высокой группой квалификации обязательно должен выполняться расчет пути (для надземных – в том числе подкрановых строительных конструкций) с целью проверки допустимости увеличения нагрузки. Расчет должен быть приложен к паспорту ПС. При передвижении ПС по рельсовому пути должно быть исключено поперечное и продольное смещение рельсов (кроме упругих деформаций под нагрузкой ПС). Для обеспечения безопасной работы ПС рельсовые пути, находящиеся в эксплуатации, должны подвергаться постоянной проверке, периодическому комплексному обследованию, техническому обслуживанию и, если необходимо, ремонту. Проверка состояния рельсового пути включает: ежесменный осмотр, плановую и внеочередную проверку состояния. Ежесменный осмотр рельсового пути осуществляется крановщиком в объеме, предусмотренном производственной инструкцией. В случае обнаружения неисправностей необходимо поставить в известность специалиста, ответственного за безопасное производство работ с использованием ПС, который принимает меры по устранению их. Плановая проверка состояния рельсовых путей прово-

дится специалистом, ответственным за содержание ПС в работоспособном состоянии, после каждых 24 смен работы и не реже одного раза в год специалистом, ответственным за осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС. Плановые проверки устанавливают соответствие контролируемых параметров рельсовых путей требованиям проектной и конструкторской документации, руководству (инструкции) по эксплуатации ПС и подтверждают, что его состояние обеспечивает безопасную работу ПС. Результаты плановых проверок заносятся в вахтенный журнал крановщика ПС. Внеочередная проверка наземных рельсовых путей проводится после продолжительных ливней или зимних оттепелей. Периодическое комплексное обследование рельсовых путей проводится один раз в три года специализированной организацией в соответствии с РД 10-13897 и при этом выполняется следующий комплекс работ: ■ проверка наличия службы эксплуатации ОПО, отвечающей за состояние рельсовых путей; ■ проверка наличия проектной и эксплуатационной документации; ■ поэлементное обследование рельсовых путей, включая оценку фактического состояния рельсовых путей; ■ подготовку результатов комплексного обследования: оформление инструментальных замеров, включая измерения сопротивления его заземления, и составление ведомости дефектов. Внешний осмотр состояния элементов рельсовых путей с оценкой их фактичеТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ского состояния включает выполнение следующих работ: ■ выявление участков рельсов с наличием предельного износа; ■ выявление трещин, вмятин, сколов и других дефектов рельсов; ■ оценку целостности и комплектности элементов крепления рельсов; ■ оценку соответствия по высоте тупиковых упоров и буферов крана; ■ 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 рельсовых путей. Кроме этого, обязательно проводится планово-высотная съемка рельсов рельсового пути. Оценка фактического состояния и безо пасного функционирования рельсовых путей дополнительно включает рассмотрение результатов предыдущей планововысотной съемки, выполненной при проведении технического освидетельствования или комплексного обследования согласно РД 10-138-97. При невыполнении владельцем мероприятий по рихтовке комиссия, проводящая обследование, должна указать об этом в Ведомости дефектов. Выявленные в процессе внешнего осмотра участки изношенных рельсов подвергают необходимым измерениям. Полученные результаты сравнивают с предельными, приведенными в ФНП, и при превышении нормативов заносят в Ведомости дефектов. Аналогично в Ведомости дефектов заносят и другие дефекты, обнаруженные в результате внешнего осмотра. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утв. приказом Ростехнадзора от 12 ноября № 533). 2. РД 10-138-97. «Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных машин. Часть I. Общие положения. Методические указания».

331

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности проведения экспертизы ПБ доменной печи в условиях действующего производства УДК: 658.5.012.1 Анатолий ВОЛКОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности технических устройств, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Петр СУЩЕВ, руководитель организации, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Сергей ГОЛУШКО, ведущий эксперт, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Сергей ВЛАСОВ, эксперт, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Вячеслав ХАЛАИМ, эксперт, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

Рассмотрены особенности проведения обследования работающей доменной печи в условиях действующего производства. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, доменная печь, неразрушающий контроль.

соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» все технические устройства на опасном производственном объекте подлежат экспертизе промышленной безопасности [1]. Основные требования к проведению экспертизы изложены в Федеральных нормах и правилах [2]. Доменные печи являются наиболее сложными и ответственными техническими устройствами среди технических устройств металлургического производства. В связи со сложностью объекта экспертиза промышленной безо пасности проводится отдельно для каждого из перечисленных устройств по признаку опасности. В настоящей статье рассмотрено проведение экспертизы промышленной безопасности непосредственно доменной печи на примере доменной печи № 3 АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Доменная печь № 3 построена в 1971 году по проекту «Сибгипромеза». При последнем капитальном ремонте первого разряда 05.06.-23.12.1998 г. произведена полная замена кожуха, огнеупорной кладки, системы охлаждения печи.

332

Первая экспертиза промышленной безо пасности проведена в 2004 году (через 5 лет после капремонта I разряда), повторные экспертизы проводились в 2013, 2014 и 2015 годах. В настоящее время кампания печи составляет 16 лет. Экспертиза промышленной безопасности включает в себя определение[4]: ■ состояния кожуха доменной печи; ■ состояния системы охлаждения доменной печи; ■ состояния и степени предполагаемого износа огнеупорной футеровки доменной печи в процессе ее эксплуатации; ■ обеспечения бесперебойной загрузки доменной печи и выдачи продуктов плавки; ■ наличия и функционирования автоматических средств контроля, регулирования и управления технологическим процессом; ■ наличия автоматических средств контроля температуры огнеупорной кладки, кожуха печи, перепада температур, давления и расхода воды в системе охлаждения доменной печи; ■ обеспечения требований промыш-

ленной безопасности при производстве чугуна; ■ возможности обеспечения безопасной эксплуатации доменной печи в соответствии с требованиями нормативнотехнической документации. Проведение каждого из этапов обследования непосредственно работающей доменной печи сопряжено с рядом трудностей технического характера. Например, сроки остановок и ремонтов не всегда выдерживаются по технологическим причинам, в связи с чем проводить работы по заранее запланированному обследованию металлоконструкций (по результатам предыдущей экспертизы) приходится в сжатые сроки на коротких остановках печи (4–6 часов), а отбор проб металла в случае необходимости оценки деградации механических свойств и изменений структуры в местах длительного перегрева для минимизации потерь от простоя оборудования возможен только во время капитального ремонта II или III разряда. В связи с этим в ходе проведения экспертизы определяются только места отбора проб, а пробы вырезаются и

Основные проектные технические характеристики доменной печи Полезный объем, м3

3000

Диаметр горна, мм

11600

Диаметр распара, мм

12800

Диаметр колошника, мм

8400

Полная высота, мм

34650

Количество воздушных фурм, шт.

Количество чугунных леток, шт.

Тип засыпного аппарата

устройство роторное лопастного типа

Основные проектные технологические параметры Давление газа под колошником, ати

2,5

Температура горячего дутья, °С

1300

Расход дутья, нм3/мин

4800

Давление дутья, ати

4,2

Производство чугуна, тонн/сутки

6000

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

обрабатываются в ходе межэкспертного периода во время очередного капитального ремонта. В связи с длительным сроком эксплуатации доменной печи № 3 и существенным износом, а в некоторых местах и полным отсутствием футеровки, температура кожуха печи достигает 150 °С, а в случае повреждения холодильников или отсутствия футеровки может повышаться до 300–400 °С. Для локального понижения тмцемпературы кожуха до устранения причин перегрева организуется охлаждение кожуха водой, а инструментальный контроль приходится проводить при кратковременном отключении полива. Тепловизионный контроль температуры поверхности кожуха затруднен из-за стесненности условий, многочисленных трубопроводов системы охлаждения, загрязнения поверхности кожуха пылью и продуктами коррозии, поэтому для замера температуры предпочтительны контактные методы измерения. Наибольшая проблема возникает при оценке состояния и степени износа футеровки доменной печи из-за невозможности остановки агрегата для осмотра и контроля. В настоящее время на доменной печи № 3 установлена система термопар для контроля температуры кожуха, холодильников и футеровки с целью выявления нарушений в футеровке по результатам замера температур. Данная система позволяет технологическому персоналу оперативно реагировать на внезапные изменения в показаниях термопар, но не позволяет достоверно определить остаточную толщину футеровки, наличие и толщину гарнисажа, границу неперерожденных блоков, а также рабочий профиль горна и лещади из-за достаточно редкого расположения термопар на кожухе (8 шт. по диаметру кожуха). Для определения степени износа футеровки, рабочего профиля горна и лещади, проводится акустико-эмиссионное обследование футеровки горна, лещади и шахты печи с привлечением специалистов ООО «ДМАиТ» г. Магнитогорска [3]. Данный метод позволяет определить остаточную толщину футеровки, установить наличие и величину гарнисажа, границу неперерожденных блоков, а также по результатам замеров построить рабочий профиль футеровки для более полного и достоверного анализа состояния футеровки печи. Проведение данного обследования дает возможность проанализировать произошедшие изменения в футеровке и оценить динамику ее разгара. Метод оценки основан на анализе ультразвуковой локации футеровки и последующей обработке результатов по матема-

тической модели. На доменной печи № 3 контроль проводился три раза: в 2013, 2014 и 2015 годах. В 2015 году АО «ЕВРАЗ ЗСМК» с целью подтверждения результатов диагностики, выполняемой при проведении экспертизы, выполнило диагностику футеровки доменной печи № 3 с привлечением специалистов фирмы HATCHLtd, Канада. Результаты диагностики в целом подтвердили выводы ООО «ДМАиТ», расхождение в оценке остаточной толщины футеровки и профиля разгара лещади и горна не превысило 10%. В 2015 году экспертиза проводилась во время капитального ремонта III разряда, с заменой части кожуха и холодильников 2 и 3 рядов. В ходе ремонта удалось визуально осмотреть состояние футеровки шахты печи. Результаты осмотра подтвердили выводы акустико-эмиссионного обследования. Сравнительные результаты показаны на рисунках 1–3. В выводах экспертизы устанавливается не только соответствие требованиям промышленной безопасности, оценивается техническое состояние доменной печи и назначается срок безопасной эксплуатации, но и выдаются рекомендации по эксплуатации печи на эксплуатационный период до проведения следующей экспертизы. По результатам экспертиз, проведенных в 2013–2015 годах, и выданных рекомендаций по эксплуатации доменной печи № 3 удалось не только безопасно эксплуатировать техническое устройство в течение данного периода, но и даже удержать разгар горна и лещади на уровне 2013–2014 годов. 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 «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности» (утв. приказом Ростехнадзора от 15 октября 2012 года № 584). 3. Патент №RU2326320 C1. Способ определения топографии слоев футеровки металлургического агрегата. Шпонько А.А., Прохоров И.Е., 2007. 4. Сборник методических рекомендаций по определению срока безопасной эксплуатации технических устройств металлургических и коксохимических производств. Некоммерческая организация «Ассоциация Металлургических экспертных центров», М., 2012. ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рис. 1. Профиль футеровки шахты печи по результатам акустико-эмиссионного контроля (апрель 2015 года) Горизонтальный разрез шахты на уровне +23900

Рис. 2. Разрез футеровки шахты печи по результатам акустико-эмиссионного контроля на отм. +23,900 (апрель 2015 года)

Рис. 3. Шахта печи от отм.+18,300 до отм.+37,100 (июнь 2015 года)

333

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Работа клепаных подкрановых балок

в условиях цикличных температурных воздействий УДК: 69.059 Сергей СОСИМОВИЧ, эксперт в области промышленной безопасности, начальник расчетноаналитического отдела, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Дмитрий ЛИЗУНОВ, эксперт в области промышленной безопасности, начальник отдела ЭПБ ЗС, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Светлана ВЛАСОВА, эксперт в области промышленной безопасности, заместитель директора, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Ольга ГУРИЦКАЯ, ведущий инженер представительства ООО «ЦИЭКС» (г. Новокузнецк)

Рассмотрены вопросы, связанные с повреждениями клепаных подкрановых балок, работой клепанных подкрановых балок совместно со сварными балками, способы ремонта. Ключевые слова: подкрановые балки, клепаные конструкции, заклепка, высокопрочный болт, температурное воздействие.

з конструкций каркаса здания подкрановые балки наиболее подвержены повреждениям. Это обусловлено сложными силовыми воздействиями от работы мостовых кранов, передающих подвижную динамическую нагрузку в вертикальной и горизонтальной плоскостях одновременно. В данной статье рассматривается опыт эксплуатации подкрановых балок в условиях металлургического производства. Рассматриваемые подкрановые балки расположены в здании нагревательных колодцев обжимного цеха АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Здание нагревательных колодцев – каркасное трехпролетное (Lпр=18 м+36 м+ 12 м), одноэтажное с размерами в плане по осям 384,0 67,0м. Здание состоит из трех температурных блоков длиной 96 м, 168 м, 120 м. Шаг колонн 6, 12, 24 м. Шаг стропильных ферм 6 м. Отметка низа стропильных ферм в осях Б-В +23,500 м. Отметка низа стропильных ферм в осях В-Г +21,250…+23,500 м. Пространственная устойчивость каркаса здания обеспечивается жесткой за-

334

делкой колонн с фундаментом, системой вертикальных связей по колоннам, системой связей и распорок по верхнему и нижнему поясам ферм, пространственным блоком подкрановых конструкций.

Подкрановые конструкции пролет Б-В – металлические клепаные неразрезные подкрановые балки двутаврового сечения и тормозные элементы. Подкрановые конструкции пролет В-Г – металлические сварные двутавровые неразрезные подкрановые балки и тормозные элементы. Согласно исполнительной рабочей документации, подкрановые металлоконструкции изготовлены: ■ клепаные подкрановые балки пролетом 24 м: верхний пояс подкрановых балок, поясные уголки нижнего пояса и стенки балки – сталь 10Г2С1 ГОСТ 505865; нижний пояс подкрановых балок – сталь 14Г2 ГОСТ 5058-65; поясные уголки верхнего пояса – сталь 15ХСНД ГОСТ 5058-65; ребра жесткости – сталь 10ХСНД ГОСТ 5058-65; ■ клепаные подкрановые балки пролетами 12 м, 4,8 м – сталь 10Г2С1 ГОСТ505865; ■ сварные подкрановые балки – сталь ВМСт3сп ГОСТ 380-60; ■ связи по верхним, нижним поясам подкрановых балок и тормозного настила – сталь 10Г2С1 ГОСТ 5058-65;

Рис. 1. Поперечный разрез здания

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 2. Замена поврежденных поясных заклепок высокопрочными болтами ■ вспомогательные фермы подкрановых балок – сталь ВСт3кп ГОСТ 380-60; ■ заклепки – сталь 09Г2 ГОСТ 5058-65. За относительную отметку 0,000 м принята отметка головки железнодорожного рельса, соответствующая абсолютной отметке 206,300 м. Здание эксплуатируется с 1969 года. Технологический процесс на участке расположения нагревательных колодцев состоит из следующих операций: поставка железнодорожным транспортом стальных холодных слитков, сформированных в изложницах; загрузка слитков мостовыми кранами в нагревательные колодцы; разогрев слитков теплоносителем до необходимой температуры; выгрузка разогретых слитков из нагревательных колодцев с последующей подачей на прокатную линию. Загрузка и выгрузка слитков – процесс цикличный, в момент которого происходит интенсивное температурное воздействие на строительные конструкции, в частности – на подкрановые балки. Пролет оборудован колодцевыми кранами (5 шт.) грузоподъемностью 15/50 тс тяжелого режима работы.

Проектными решениями в пролете над нагревательными колодцами преду смотрены клепаные неразрезные подкрановые балки двутаврового сечения. Решение обоснованное, так как клепаные конструкции более пластичны и хорошо воспринимают тяжелые динамические нагрузки. Но в процессе эксплуатации проблемы с данными балками возникли через небольшой период времени. От цикличного температурного расширения элементов, которые сжимаются заклепками в единый пакет, в совокупности с высокими динамическими нагрузками от работы мостовых кранов стали отрываться головки верхних и нижних поясных заклепок. Также проектной недоработкой можно считать жесткое присоединение элементов вертикальных связей, объединяющих подкрановые балки смежных пролетов, расположенных на общих колоннах каркаса, в единый геометрически неизменяемый блок. Связи крестообразной конфигурации состоят из стержневых элементов уголкового сечения. Подкрановые балки в смежном пролете выполнены сварными соединениями двутаврового сечения. Геометрические характеристики поперечного сечения сварных балок эквивалентны клепаным балкам, что придает им большую жесткость по сравнению с клепаными конструкциями. При изначальной повышенной склонности к деформации клепаных подкрановых балок, которая увеличивалась по мере выхода из строя поясных заклепок, в элементах вертикальных связей стали возникать напряжения выше критических значений, что приводило к деформации и обрыву элементов вертикаль-

Рис. 3. Клепаная и сварная подкрановые балки смежных пролетов с крестовой связью между ними

ных связей. Одним из вариантов, исключающим подобные явления в проектных решениях, необходимо было предусмотреть крепление элементов вертикальных связей через узлы, включающие в себя пластинчатые шарниры, жестко передающие осевые усилия и позволяющие ограниченные перемещения в вертикальной плоскости. В данном случае проблема была решена установкой между смежными балками вертикальных диафрагм из листового проката, которые в совокупности с установкой дополнительных горизонтальных металлических листов, объединяющих нижние пояса балок, создали совместно работающую конструкцию коробчатого сечения. Для удобства обслуживания смежных подкрановых балок изнутри в вертикальных диафрагмах предусмотрены технологические отверстия. Поврежденные поясные заклепки постепенно были заменены на высокопрочные болты. После проведенных ремонтных операций работа подкрановых балок стабилизировалась, повреждения высокопрочных болтов, установленных вместо вышедших из строя заклепок, на данный момент времени не обнаружены. Литература 1. ГОСТ 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. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

Рис. 4. Клепаная и сварная подкрановые балки смежных пролетов с диафрагмой между ними

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

335

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Применение карт обследования при проведении экспертизы промышленной безопасности УДК: 658.5.012.1 Сергей ГОЛУШКО, ведущий эксперт, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Анатолий ВОЛКОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности технических устройств, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Сергей ВЛАСОВ, эксперт, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Светлана ВЛАСОВА, заместитель директора, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Вячеслав ХАЛАИМ, эксперт, Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

Статья содержит рекомендации по использованию «Карт обследования» при проведении экспертизы промышленной безопасности. Ключевые слова: карта обследования, экспертиза промышленной безопасности.

собенности экономической ситуации в современной России не позволяют собственникам промышленных предприятий в достаточной мере проводить замену изношенного оборудования и технических устройств на объектах, поднадзорных Ростехнадзору. Эксплуатирующиеся на опасных производственных объектах технические устройства нередко имеют большой физический износ и некомплект. В этих условиях повышается роль и ответственность экспертных организаций, функционирующих в системе экспертизы промышленной безопасности, а это, в свою очередь, зависит от четкой и внимательной работы экспертов. Разнообразие типов, видов, конструкций, назначений, исполнений (и так далее) технических устройств на промышленных объектах очень велико, к тому же, растет доля сложных производств, в том числе с оборудованием иностранного производства, много нетиповых объектов. Экспертам все чаще приходится сталкиваться с необходимостью решения новых задач по определению состава и объемов работ, связанных с оценкой

336

достаточности мер промышленной безопасности, которые обеспечивает эксплуатирующая организация. Работа эксперта является технически сложной, интенсивной по времени, напряженной по затратам умственной и нервной энергии. Эксперту зачастую приходится выполнять свою работу в тяжелых условиях высоты или в подземных выработках, на жаре и в мороз, в условиях повышенного шума, при запыленности, а также в условиях атмосферных воздействий – дождя, ветра, снега. Кроме того, эксперту в своей работе постоянно приходится выполнять целый комплекс организационных мероприятий, общаться со многими людьми, и не секрет – не все из них лояльно относятся такому общению, велика психологическая нагрузка. В условиях сложной и интенсивной работы, к сожалению, имеет место человеческий фактор как причина ошибочных действий эксперта. Конструкторы различной техники, устройств и т.п. стараются предусмотреть, не допустить и уменьшить последствия такого поведения человека. А как снизить риск ошибок в полевой работе эксперта?

В настоящей статье рассматривается применение карты обследования технического устройства как один из способов избежать ошибок и просто не упустить сделать весь необходимый запланированный объем работ по обследованию объекта. Что такое карта обследования? Это не обязательный документ, попросту это обычная «шпаргалка», которую экспертная организация разрабатывает для применения экспертами. Использование карты обследования в работе контролируется техническим руководителем экспертной организации – таким образом может отслеживаться качество работы эксперта. Карта обследования является исходным документом, который далее используется при составлении технического отчета как составляющей части экспертного заключения. Состав карты обследования зависит от требований профильной нормативной документации и должен варьироваться в зависимости от типа и сложности технического устройства. Особенно удобно использовать типовые карты обследования, разработанные для однотип-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Карта обследования кирпичной дымовой трубы Утверждаю: Технический руководитель _________________________________ ПеРечень ТехничеСКОй ДОКУМенТАции Проектная документация на строительство и реконструкцию дымовой трубы Акт приемки в эксплуатацию законченной строительством трубы Комплект исполнительной сдаточной документации, в том числе сертификатов и других технических документов, удостоверяющих качество примененных материалов при возведении трубы, актов освидетельствования скрытых работ и журналов производства работ Акты на выполнение сушки и разогрева трубы перед вводом в эксплуатацию после окончания строительства или после производства ремонтных работ Паспорт трубы со сведениями о фактическом режиме работы (температуре, объеме и составе отводимых газов и др.), проведенных обследованиях и ремонтах

Определение наличия технической документации

Акты результатов проведенных осмотров Материалы геодезических съемок Акты проверки молниезащиты Документы, характеризующие фактические параметры отводимых газов Заключения специализированных организаций о ранее проведенных обследованиях или экспертизах Предписания надзорных органов ОПРеДеление ТехничеСКОГО СОСТОяния ДыМОВОй ТРУБы

Определение крена (искривления) ствола дымовой трубы при отсутствии соответствующих измерений (с привязкой к местности и по сторонам света)

А= В= Рисунок 1. На схеме указать направление на север

Обследование фундамента и исследование характеристик грунтов основания

Обследование фундамента и исследование характеристик грунтов основания проводятся в случае обнаружения осадки или крена, превышающих предельно допустимые величины

Выполняется организацией, имеющей лицензию Ростехнадзора на данный вид деятельности

И т.п. ных объектов: насосов, компрессоров, конвейеров, шахтных копров, стволов, однотипных зданий и сооружений, при экспертизе проектной и другой документации. В настоящей статье мы как пример приведем карту обследования, разработанную для экспертизы промышленных кирпичных дымовых труб. При разработке карты обследования на конкретный вид объектов также можно включать элементы техники безопасности, разработанные в существующей системе охраны труда на предприятии. Необходимость использования карт обследования при проведении экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов диктуется необходимостью и призвано улучшить качество и безопасность работы экспертов.

Литература 1. Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб. СП 13-101-99. 2. Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации (РЭГА) РФ-94. 3. Руководство по сушке и разогреву дымовых труб и боровов, РТМ 26-87. 4. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. Утв. приказом Минэнерго России от 30 июня 2003 года. 5. «Безопасность труда в промышленности». 01.2004. 6. Дужих Ф.П., Осоловский В.П., Ладыгичев М.Г. Промышленные дымовые и вентиляционные трубы. М., 2004 г. 7. Под редакцией Ижорина М.Н. ДыТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

мовые трубы. Справочник. «Теплотехник» М., 2004 г. 8. Повреждения и дефекты строительных конструкций. М., 1982. 9. Правила устройства электроустановок (ПУЭ-7). 10. «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб» (РД 03-610-03). 11. «Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб» (СП 13-101-99). 12. «Методика тепловизионной диагностики дымовых труб и газоходов». (Свид. об аттестации МВИ № 11/442 от 6.03.2002, Госстандарт РФ. – 44 с.). 13. «Дымовые трубы» РД 153-34.0-20.364-00 «Методические указания по инфракрасной диагностике тепломеханического оборудования».

337

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Конструкции оболочковые, оценка остаточного эксплуатационного ресурса Михаил ПАТЕЛЬЕ, заместитель директора, эксперт в области промышленной безопасности Евгений ПФЛЮГ, начальник отдела экспертизы грузоподъемных механизмов, эксперт в области промышленной безопасности Ринат САГАДИЕВ, главный инженер, эксперт в области промышленной безопасности Игорь КРИМИНСКИЙ, начальник отдела экспертизы нефтепромыслового оборудования, эксперт в области промышленной безопасности Александр ГЛУШКОВ, инженер, эксперт Анатолий МОРОЗОВ, инженер, эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск)

В данном материале систематизированы и проанализированы знания и существующие методики оценки остаточного ресурса эксплуатируемых объектов оболочковых конструкций (например, таких, как теплообменники, технологические аппараты, емкости, трубы и другие оболочковые объекты). Ключевые слова: промышленная безопасность, остаточный ресурс, оболочковые конструкции, эксперт.

процессе эксплуатации технологического оборудования опасных производственных объектов происходят характерные процессы накопления повреждений и дефектов. Накопленные повреждения влияют на оставшееся время эксплуатации оборудования и его надежность. В связи с тем, что парк конструкций оболочкового типа находится в изношенном состоянии, а также то, что предприятия, эксплуатирующие данный тип оборудования, не стремятся обновить свои материальные парки аппаратов, возникает необходимость экспертизы такого оборудования и установления его остаточного ресурса, которые основаны на анализе определенных факторов. Следует отметить, что от правильности осуществления такого анализа зависит долговечность и надежность оборудования. Согласно правилам проведения экспертизы промышленной безопасности, экспертиза оборудования проводится путем проведения технического диагностирования, неразрушающего контроля или разрушающего контроля технических

338

устройств для оценки фактического состояния технических устройств. Основные понятия, термины и определения понятий показателей надежности установлены ГОСТ 27.002-89 [1], согласно которому: ■ ресурс – это суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние; ■ остаточный ресурс – суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние; ■ предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. Перечисленные понятия имеют отношение к индивидуальному объекту. Между величинами, которые определяют эти понятия, и величинами, которые характеризуют механические, физические и другие свойства объекта, материала, существует несомненное различие. На-

пример, геометрические и технические параметры (размер, масса, температура, давление и прочие) можно измерить фактически в любой момент времени существования объекта. А события, такие, как наработка до первого отказа, наработка между отказами, ресурс, выход из строя и другие, определяются лишь после того, как наступает то или иное событие. Если эти события еще не произошли, то речь идет только о прогнозировании величин данных событий, которое имеет различную достоверность. Ситуация усложняется тем, что эти события зависят от большого числа обстоятельств, которые тяжело или даже невозможно проконтролировать, либо присутствует степень неопределенности. Определение остаточного ресурса оборудования осуществляется прогнозированием. Под данным термином подразу мевается общая наработка конкретного оборудования в конкретном интервале времени. За интервал времени принимается время от проведения контроля технического состояния оборудования до перехода в неработоспособное или в предельное состояние. В результате такие расчеты дают информацию лишь о приблизительном сроке эксплуатации, при условии того, что не будут происходить сторонние непредвиденные факторы. Возможность прогнозирования остаточного ресурса обеспечивается при соблюдении одновременных условий: ■ известны параметры, определяющие техническое состояние оборудования; ■ известны критерии предельного состояния оборудования; ■ имеется возможность контроля технического состояния. Определение остаточного ресурса эксплуатируемого оборудования относится к задачам прогнозирования и помогает в решении таких проблем, как оценка текущего состояния и ее развитие в будущем, оценка вероятности наступления отказов и прогнозирование аварийных ситуаций, оценка риска по отношению к опасным аварийным ситуациям. На осно-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ве такого прогнозирования устанавливается предельно допустимый срок эксплуатации оборудования или назначается срок очередного диагностического контроля состояния оборудования. В основе прогнозирования остаточного ресурса лежат такие данные, как: ■ диагностические данные о текущем состоянии оборудования и его оперативного контроля в ходе эксплуатации; ■ данные о нагрузках, воздействовавших на оборудование в процессе эксплуатации; ■ данные об условиях воздействия окружающей среды на конкретное оборудование; ■ экспериментальные сведения об элементах, определяющих ресурс [2, 3, 4]. Существует два основных направления определения остаточного ресурса: ■ физические методы оценки остаточного ресурса; ■ вероятностные методы оценки остаточного ресурса. Первое направление (использование физических методов оценки остаточного ресурса) имеет ограничения в том, что физические методы, как правило, не учитывают разнообразность реальных условий эксплуатации. В связи с этим рассчитанные значения показателей ресурса часто превышают значения, которые можно получить обработкой статистических данных. Второе направление (использование вероятностных методов оценки остаточного ресурса) имеет ограничение в том, что вероятностные методы требуют сбора большого объема статистической информации о ресурсе анализируемого оборудования. Работы по сбору такой информации бывают экономически невыгодны и, кроме того, требуют продолжительного времени. Также данные методы требуют условия статистической устойчивости, но для изделий в единичном исполнении такая устойчивость может отсутствовать вовсе. Поэтому в настоящее время одним из перспективных направлений определения остаточного ресурса является совмещение двух направлений, то есть использование физических представлений о ресурсных свойствах с применением вероятностных методов. Для несущих элементов основного оборудования обычно уже известен или установлен механизм повреждения (будь то коррозия, эрозия, давление, температура, режим нагружения и тому подобные параметры), который является доминирующим и играет основную роль в исчерпании ресурса оборудования в процессе его эксплуатации. Поэтому прогнозиро-

вание остаточного ресурса следует вести исходя именно из доминирующего механизма повреждения [2]: ■ общий коррозионно-эрозионный износ – у оборудования, которое эксплуатируется в условиях статических нагрузок; ■ малоцикловая усталость металла – у оборудования, которое эксплуатируется в условиях малоцикловых нагрузок; ■ расслоение металла или его растрескивание – следствие низкотемпературной сероводородной коррозии; ■ водородная коррозия, коррозионное растрескивание, межкристаллитная коррозия; ■ изменение химического состава металла; ■ изменение механических свойств металла и др. В действующей нормативно-технической документации [2, 3, 4] изложены методики определения остаточного ресурса сосудов и аппаратов, которые основаны на следующих условиях: ■ статическая прочность (учитывает фактические значения толщины стенок сосудов, параметры обнаруженных дефектов, результаты изменения свойств металла); ■ долговечность (от допускаемого числа циклов нагружения – для оборудования, которое работает в условиях циклических нагрузок); ■ живучесть несущих элементов конструкции (по результатам сравнения величин, выявленных неразрушающим контролем, дефектов с их предельно допустимыми значениями). В ходе прогнозирования рассчитывается минимальный срок службы, возможный при самом неблагоприятном развитии событий, который в итоге определяет ресурс безопасной эксплуатации оболочковых конструкций. В зависимости от срока эксплуатации оборудования, а также степени его

поврежденности применяют два подхода при прогнозировании остаточного ресурса [2]: ■ при малом сроке эксплуатации (относительно нормативного) и незначительных размерах дефектов оборудования (в допустимых пределах) для прогнозирования остаточного ресурса оборудования применяют подход на основе информации о нагрузках и прочности конструкции в процессе эксплуатации; ■ при сроке эксплуатации, которая близка к нормативным значениям, или основательном повреждении оборудования или его элементов дополнительно проводят исследование степени повреждения оборудования и влияние этого на долговечность и надежность. Плюсами первого подхода являются меньшие трудозатраты. Плюсы второго подхода – более точный прогноз остаточного ресурса, который может показать дополнительные резервы по ресурсу на эксплуатируемом оборудовании. В зависимости от того, какая требуется достоверность прогноза и какие имеются пути получения информации, применяют два подхода к прогнозированию ресурса: ■ детерминированный – подход является упрощенным, так как основывается на детерминистических оценках показателей; ■ вероятностный – подход является уточненным, так как основывается на вероятностных оценках показателей. При использовании детерминированных подходов отклонения контролируемых параметров относят к погрешностям методов контроля или случайным помехам. В расчетах при прогнозировании остаточного ресурса данные отклонения учитываются коэффициентами запаса. При использовании вероятностных подходов интервал учитываемых параметров рассматривают как дополнитель-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

339

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ную информацию, а это повышает достоверность прогнозирования [2]. Детерминистические методы прогнозирования остаточного ресурса основаны на стандартизованных нормах расчета и представлены следующей группой: ■ прогнозирование остаточного ресурса при малоцикловых нагрузках; ■ прогнозирование остаточного ресурса составных частей машин; ■ оценка остаточного ресурса по изменениям контролируемого параметра; ■ определение остаточного ресурса сосудов и аппаратов, включает проведение следующих видов прогнозирования: – прогнозирование ресурса аппаратов, подвергающихся коррозии и изнашиванию (эрозии); – прогнозирование ресурса аппаратов при циклических нагрузках; – прогнозирование ресурса аппаратов по изменению механических характеристик металла; – прогнозирование ресурса сосуда, работающего в условиях ползучести материала; – прогнозирование ресурса сосудов по критерию хрупкого разрушения; – определение гарантированного (гаммапроцентного) и среднего остаточных ресурсов сосудов и аппаратов. Вероятностные методы представлены следующей группой: ■ методы повышения информативности контроля технического состояния оборудования; ■ прогнозирование остаточного ресурса оборудования по развитию коррозионных повреждений; ■ оценка остаточного ресурса технологического оборудования по изменению его выходных параметров. Расчет остаточного ресурса, основанный на комплексном подходе, учитывает большую часть факторов, которые формируют состояние технического устройства. Известно, что обособленное рассмотрение событий, в изоляции друг от друга чаще всего ведет к некорректным выводам. Для правильного расчета отдельного оборудования следует учитывать комплексное влияние воздействующих на объект факторов. При этом стоит анализировать результаты расчета и выделять наиболее значимый фактор, который даст наименьший остаточный ресурс. При этом следует уточнять величину ресурса, который получен по наиболее значимому фактору, если на него влияют другие факторы. Чаще всего в практике имеют место сложные случаи взаимного влияния факторов, когда не изу чены их количественные отношения – в

340

таких случаях величину полученного ресурса снижают, а сроки службы оборудования до перехода его в неработоспособное состояние сокращают. Комплексное накопление повреждений от совместного действия нескольких неблагоприятных факторов (усталость, коррозия, эрозия, износ) изучается и рассматривается в рамках механики катастроф. Остаточный ресурс оборудования определяется не только до истечения расчетного срока службы, но и после этого срока. Это связано с действующими нормами и правилами расчета сроков службы оборудования, которое предусматривает заложение запасов для обеспечения прочности и износостойкости в неблагоприятных режимах эксплуатации. По факту, если соблюдаются правила эксплуатации, режимы эксплуатации оказываются благоприятнее, чем заложенные в расчетах, из-за чего снижается интенсивность исчерпания запаса (по прочности, износо- и коррозионной стойкости), и обеспечивается резерв по остаточному ресурсу оборудования. Надежность и безопасность оборудования во время проектирования устанавливаются при помощи запаса прочности, обеспечения износостойкости, коррозионной стойкости в случае неблагоприятных режимов эксплуатации. Однако в условиях реальной эксплуатации исчерпание ресурса оборудования отличается от заложенных расчетных значений. Чаще всего при этом интенсивность исчерпания ресурса анализируется в зависимости от режима нагружения конкретного оборудования и уже имеющихся повреждений данного оборудования и его элементов [3, 4]. Также можно отметить, что у разного оборудования по-разному происходит исчерпание ресурса, например, остаточный ресурс теплообменных аппаратов, эксплуатирующихся в течение 40 лет в одних и тех же условиях, составляет от 2–3 лет до 7–9 лет, тогда как для колонных аппаратов такого же возраста – от года до 5–7 лет. Результатами исследований механизмов накопления повреждений методами оценки предельного состояния, долговечности, прогнозирования ресурса и безопасной эксплуатации оболочковых конструкций стали критерии прочности и ресурса, которые распространяются на широкий круг конструкций, используемых в различных отраслях промышленности. На практике можно встретить способ определения остаточного ресурса длительно эксплуатирующихся трубопрово-

дов с учетом деградации механических свойств металла под действием различных нагрузок. В этом способе из участков трубопровода, меньше подверженных износу, вырезают образцы, показывающие его ресурс. Половину образцов отжигают, а половину оставляют в первоначальном состоянии, чтобы затем подвергнуть испытаниям (статическим и усталостным). В итоге остаточный ресурс определяют путем сравнения анализа результатов этих образцов. Можно встретить и другой подход: расчетный метод оценки ресурса нефтепроводов по параметрам их испытаний и эксплуатации. Установлено, что уровень дефектности трубопровода зависит от испытательного давления, времени выдержки и числа циклов нагружения. Испытания нефтепроводов рассматривают как метод активной диагностики, который обеспечивает фактический запас прочности, равный 1,1–1,5 и более. Данные значения запаса прочности вполне вероятно обеспечивают безопасность при определенных условиях. Таким образом, существующие направления по оценке ресурса оборудования рассматривают влияние различных условий эксплуатации на изменение состояния несущих элементов технологического оборудования. При этом видно недостаточное совершенство нормативной документации по нормированию остаточного ресурса оборудования нефтегазового комплекса, что вполне объяснимо отталкиванием от критериев статической прочности. Литература 1. ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения». 2. РД 26.260.004-91 «Руководящий документ. Методические указания. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования по изменению параметров его технического состояния при эксплуатации». Утв. и введен в действие Концерном «Химнефтемаш» 1 января 1992 года. 3. 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. 4. Методика диагностирования технического состояния и определения остаточного ресурса технологического оборудования нефтеперерабатывающих, неф техимических производств (ДиОР-05). – Волгоград: ВНИИКТИнефтехимоборудование, 2006. –90 с.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Частотно-регулируемый электропривод как один из методов повышения энергетической эффективности подъемных сооружений Евгений ПФЛЮГ, начальник отдела экспертизы грузоподъемных механизмов, эксперт в области промышленной безопасности Ринат САГАДИЕВ, главный инженер, эксперт в области промышленной безопасности Михаил ПАТЕЛЬЕ, заместитель директора, эксперт в области промышленной безопасности Игорь КРИМИНСКИЙ, начальник отдела экспертизы нефтепромыслового оборудования, эксперт в области промышленной безопасности Александр ГЛУШКОВ, инженер, эксперт Анатолий МОРОЗОВ, инженер, эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск)

Согласно Федеральному закону № 261-ФЗ от 23 ноября 2009 года все предприятия должны принимать меры для повышения энергетической эффективности и оценивать потенциал энергосбережения.

настоящее время в эксплуатации находятся грузоподъемные краны, в которых используются электродвигатели с фазным ротором. Скорости вращения в них регулируются ступенчато, за счет пускорегулирующих сопротивлений. Взамен устаревших систем эффективнее использовать частотный преобразователь и частотно-регулируемый электропривод. Применение частотного регулирования при разгоне и торможении на примере механизма передвижения (козловых, башенных…) кранов создает значительное (от 20 до 40%) уменьшение динамических нагрузок. Одним из недостатков используемых систем является отсутствие защиты от перегрузок, обрыва фаз, перекосов, вызванных «забеганием» одной из сторон. Причина – несинхронность функционирования механизмов передвижения крана, вызванная поломкой в электрических и (или) кинематических цепях. Перекосы являются причиной повышенного износа ходовых колес и направляющих, по которым передвигается кран, износа в кинематических парах, трещин в металлоконструкциях и заблаговременного выхода из строя электродвигателей, что в конечном счете снижает ресурс грузоподъемных кранов. Рассматриваемый частотный преобразователь и частотно-регулируемый электропри-

вод (инвертер) представляет собой электронное статическое устройство, предназначенное для управления асинхронным или синхронным электродвигателем переменного тока. На выходе преобразователя формируется электрическое напряжение с переменной амплитудой и частотой. Название «частотный преобразователь» обу словлено тем, что регулирование скорости вращения двигателя осуществляется изменением частоты напряжения питания, подаваемого на двигатель от преобразователя. Таким образом, инвертер преобразует напряжение питающей сети 220В/380В частотой 50 Гц в выходное импульсное напряжение, которое формирует в обмотках двигателя синусоидальный ток частотой от 0 до 400 Гц и выше. Частотно-регулируемый электропривод состоит из трехфазного электродвигателя переменного тока и инвертера, который обеспечивает как минимум плавный пуск электродвигателя, его остановку, изменение скорости и направления вращения. Такое регулирование улучшает динамику работы электродвигателя и повышает надежность и долговечность работы технологического оборудования. Более того, инвертер позволяет внедрить автоматизацию практически любого технологического процесса. При этом создается система с обратной связью, где инвертер автоматически измеТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

няет скорость вращения электродвигателя таким образом, чтобы поддерживать на заданном уровне различные параметры системы, например давление, расход, температура, уровень жидкости и т.п. За счет оптимального управления электродвигателем в зависимости от нагрузки, потребление электроэнергии в грузоподъемных кранах снижается на 40–50%, а пусковые токи, составляющие 600–700% от номинального тока, исчезают совсем. Таким образом, применение регулируемых электроприводов на основе частотных преобразователей позволяет создать новую технологию энергосбережения, в которой экономится электрическая энергия, увеличивается срок службы электродвигателей и технологического оборудования в целом. Несмотря на высокую стоимость современных преобразователей, окупаемость вложенных средств за счет экономии энергоресурсов и других составляющих эффективности не превышает в среднем 1,5 года. Учитывая многолетний ресурс грузоподъемных кранов, можно определить экономию за длительный период использования. При использовании преобразователя частоты появляются следующие технические возможности: ■ плавное регулирование скорости вращения электродвигателя практически от нуля до номинального значения; ■ плавный пуск без пусковых токов и ударов и остановку электродвигателя, а также изменение направления его вращения; ■ синхронное управление несколькими электродвигателями от одного преобразователя частоты; ■ полная электрозащита двигателя от перегрузок по току, перегрева, обрыва фаз и утечек на землю, ограничение тока на уровне номинального в пусковых, рабочих и аварийных режимах; ■ монтаж частотного преобразователя возможен в стандартной ячейке распредустройства на месте высвобождаемого оборудования; ■ экономия электроэнергии до 50% путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД; ■ снижение износа механических звеньев и продление срока службы технологического оборудования и коммутационной аппаратуры вследствие улучшения динамики работы электропривода.

341

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза ПБ буровых установок Экспертиза промышленной безопасности буровых установок, отработавших нормативный срок эксплуатации и срок эксплуатации более 25 лет, с целью продления дальнейшей безопасной эксплуатации Михаил ПАТЕЛЬЕ, заместитель директора, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Евгений ПФЛЮГ, начальник отдела экспертизы подъемных сооружений, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Ринат САГАДИЕВ, главный инженер, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Игорь КРИМИНСКИЙ, начальник отдела экспертизы нефтепромыслового оборудования, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Александр ГЛУШКОВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Анатолий МОРОЗОВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск)

В данном материале рассмотрены вопросы экспертизы промышленной безопасности буровых установок и бурового оборудования, отработавших срок эксплуатации и срок эксплуатации более 25 лет. Ключевые слова: промышленная безопасность, буровая установка, буровое оборудование, эксперт, диагностика.

АО «НЦТО» проводит работы в области экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов (ОПО), в том числе буровых установок, оборудования и инструмента. За этот период организация приобрела не только значительный профессиональный опыт, но и систематизировала и провела анализ информации о техническом состоянии бурового оборудования. В экспертные организации обращаются владельцы буровых установок (БУ) с целью продления срока безопасной эксплуатации буровых установок, отработавших срок эксплуатации более 25 лет, ввиду того что одним из наиболее острых вопросов на сегодняшний день является эксплуатация буровых установок (БУ) глубокого бурения, отработавших срок службы более 25 лет, так как основной парк буровых установок в Российской Федерации

342

был изготовлен в период 80–90-х годов ХХ века. Такие установки обладают значительной металлоемкостью, сложными и, как следствие, дорогостоящими конструкциями. Масса средних установок этого типа, как правило, составляет сотни тонн, а стоимость – сотни миллионов рублей, а время изготовления буровой установки, к примеру, предприятием ОАО «Уралмаш», составляет от 12 месяцев. В этих условиях ресурс буровых установок должен вырабатываться как можно полнее при соблюдении требований промышленной безопасности. При этом возникает вопрос о том, входит ли в этот срок время простоя и консервации буровой установки. Однако нормативные документы не дают однозначного ответа, хотя решение данного вопроса крайне актуально, поскольку некоторые предприятия располагают буровыми установками, достигшими срока 25 лет, пробу-

рившими при этом 10–20 скважин в паспортном режиме и поставленными на хранение (консервацию). Было бы логично исключить это время из общего времени эксплуатации буровых установок, поскольку они не эксплуатировались и не испытывали знакопеременных нагрузок, возникающих в процессе проведения буровых работ. В дальнейшем перед вводом в эксплуатацию таких установок необходимо проводить экспертизу технического состояния методами неразрушающего контроля по всем элементам демонтированной вышки, с применением металлографических исследований для отдельных элементов конструкций вышки и основания. Известно, что неразрушающий контроль не дает гарантированных результатов по выявлению всех дефектов, поскольку природа усталостного разрушения зарождается на молекулярном уровне строения вещества, и в настоящее время нет утверж-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

денных методов расчета на усталостную прочность, базирующихся на физических основах состояния твердого тела. Однако одновременное использование нескольких методов контроля, применение многократного контроля, проведение металлографических исследований, изучение и учет существующих информационных материалов о техническом устройстве создают объективное представление о состоянии проверяемого технического устройства. Согласно МУ 03-008-06 «Методические указания по экспертизе промышленной безопасности буровых установок с целью продления срока безопасной эксплуатации», пункт 3.9, предельный срок эксплуатации буровой установки составляет 25 лет, однако ГОСТ 27.002.-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения» определяет следующее значение «предельного состояния» и «критерия предельного состояния»: «Переход в предельное состояние влечет за собой временное или окончательное прекращение эксплуатации объекта. При достижении предельного состояния объект должен быть снят с эксплуатации, направлен в средний или капитальный ремонт, списан, уничтожен или передан для применения не по назначению. Если критерий предельного состояния установлен из соображений безопасности хранения и (или) транспортирования объекта, то при наступлении предельного состояния хранение и (или) транспортирование объекта должно быть прекращено. В других случаях при наступлении предельного состояния должно быть прекращено применение объекта по назначению». Одним из эффективных средств является создание так называемых информационных библиотек, то есть базы данных в архиве экспертной организации об аварийных и нештатных ситуациях, происходивших на объекте с участием данных технических устройств. Используя данные сведения, экспертная организация может более точно определить объемы и методы диагностирования. Очевиден тот факт, что трещины в сварных металлоконструкциях чаще всего появляются в результате чрезмерно высоких нагрузок, что, в свою очередь, обусловлено тяжелыми условиями эксплуатации (в том числе работой с неисправными приборами контроля, нарушением заводских инструкций и т.д.). Поэтому состояние буровых установок в большей степени зависит не от времени, прошедшего со дня ее выпуска, а от условий, в которых она эксплуатировалась. Следует заметить, что на рынке нефтегазового оборудования качество произ-

водимых заводами-изготовителями товаров не всегда соответствует предъявляемым требованиям, кроме того, постоянно повышается активность поставок на российский рынок оборудования и металлоконструкций других стран. При этом качество зарубежной продукции иногда значительно уступает отечественным аналогам, однако низкая стоимость является для ряда покупателей определяющим фактором. Таким образом, не стоит принимать решение о выводе из эксплуатации более надежного российского бурового оборудования. Следует полнее отрабатывать ресурс ранее выпущенного, внедряя новые методы и средства разрушающего и неразрушающего контроля, например, сплошное сканирование несущих металлоконструкций на предмет продольных и поперечных трещин и утонения основного металла, с предварительной очисткой методом пескоструйной очистки с последующим нанесением антикоррозионного покрытия либо полную разборку оборудования (лебедок буровой и вспомогательной, насосов, кронблока, крюкоблока, вертлюга, ротора) с детальными инструментальными замерами и дефектовкой изношенных, не подлежащих дальнейшей эксплуатации составляющих оборудования. Основной проблемой аварий и разрушения вышек буровой установки является отсутствие испытания на максимальную грузоподъемность, необходимо создание вышкомонтажных бригад, специально обученных и аттестованных в установленном порядке только для проведения испытания, так как основной причиной падения вышек является неправильный монтаж, дефор-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

мации и трещины несущих металлоконструкций буровых установок. Выводы: в статье систематизирована информация по решению задач в области проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств, а именно буровых установок и бурового оборудования, отработавших срок эксплуатации и срок эксплуатации более 25 лет. Необходимо производить пескоструйную очистку металлоконструкции для более детального контроля, увеличивать объем контроля, а именно – применять новые технологии по сплошному сканированию всех металлоконструкций, производить полную разборку оборудования, не применяя косвенных доводов о состоянии оборудования во время бурения. Также следует проводить статические силовые испытания несущих конструкций, так как гидравлическое, статическое, динамическое и другие виды испытаний – единственный способ, позволяющий наиболее корректно оценить техническое состояние оборудования. Литература 1. ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения». 2. МУ 03-008-06 «Методические указания по экспертизе промышленной безопасности буровых установок с целью продления срока безопасной эксплуатации». 3. ПМ 0964-12/БО «Программа и методика экспертизы промышленной безопасности буровых установок, отработавших нормативный срок эксплуатации и срок эксплуатации более 25 лет, с целью продления дальнейшей безопасной эксплуатации».

343

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О дефектах стенки и сварных швов магистральных нефтепродуктопроводов

Евгений ПФЛЮГ, начальник отдела экспертизы подъемных сооружений, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Ринат САГАДИЕВ, главный инженер, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Игорь КРИМИНСКИЙ, начальник отдела экспертизы нефтепромыслового оборудования, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Александр ГЛУШКОВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Михаил ПАТЕЛЬЕ, заместитель директора, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Анатолий МОРОЗОВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск)

Регулярно публикуемые результаты технических инспекций магистральных нефтепродуктопроводов подтверждают факт обнаружения дефектов стенки и сварных швов. В данной статье систематизирована информация об основных дефектах стенки и сварных швов магистральных нефтепродуктопроводов, выявляемых в процессе проведения экспертизы промышленной безопасности и оценки их технического состояния. Ключевые слова: дефект, магистральный нефтепродуктопровод, техническое состояние.

агистральные нефтепродуктопроводы (МНПП) являются источниками опасности для окружающей среды. Это обусловлено следующими факторами [2]: ■ средний возраст МНПП значительно больше по сравнению с магистральными нефте- и газопроводами. Около 50% МНПП (по протяженности) находится в эксплуатации более 30 лет; ■ значительная часть МНПП построены по устаревшим строительным нормам и технологиям с применением менее качественных материалов; ■ нефтепродуктопроводы проложены ближе к населенным пунктам, чем магистральные нефтепроводы и газопроводы. Некоторые нефтепродуктопроводы проходят в пределах населенных пунктов. Это создает трудности в обеспечении надежности и безопасности в настоящее время. Одним из ключевых элементов в системе управления безопасностью МНПП является диагностика, позволяющая выявить дефекты, в том числе – дефекты стенки МНПП.

344

Дефект МНПП – это отклонение геометрического параметра трубы, сварного шва, материала труб от требований нормативно-технических документов. К дефектам также относятся недопустимые конструктивные элементы и соединительные детали, установленные на магистральном нефтепроводе и обнаруживаемые при проведении внутритрубной диагностики, визуального и измерительного контроля [2, 3]. Все дефекты, в зависимости от причин возникновения, области распространения и параметров, их характеризующих, делят на следующие группы: ■ дефекты геометрии трубы; ■ дефекты стенки трубы одиночные, в том числе объединенные; ■ дефекты сварного шва; ■ комбинированные дефекты; ■ недопустимые конструктивные и соединительные детали и приварные элементы; ■ дефектные секции. Дефекты геометрии трубы связаны с изменением ее формы. К ним относятся:

■ вмятина – местное уменьшение проходного сечения трубы на длине меньшей, чем 1,5DH, без излома оси нефтепровода, возникшее в результате поперечного механического воздействия (рисунок 1, а); ■ гофр – уменьшение проходного сечения трубы, сопровождающееся чередующимися поперечными выпуклостями и вогнутостями стенки, в результате потери устойчивости от поперечного изгиба с изломом оси нефтепровода (рисунок 1, б). Глубина гофра определяется как сумма высоты выпуклости и глубины вогнутости, измеренные от образующей трубы; ■ сужение – уменьшение проходного сечения трубы длиной 1,5DH и более, при котором сечение трубы имеет отклонение от окружности трубы 2% и более. Отклонение от окружности выражается параметром, (Д1 – dн) / Dн * 100% где Dн – номинальный наружный диаметр трубы; dн – минимальный измеренный наружный диаметр трубы (рисунок 2); Д1 – максимальный наружный диаметр трубы. К дефектам стенки трубы относятся: ■ потеря металла – локальное уменьшение толщины стенки трубы в результате коррозионного повреждения. Потери металла делятся на объединенные и одиночные потери. ■ Объединенная потеря металла – это группа из двух и более коррозионных повреждений, объединенных в единый дефект, если расстояние между соседними повреждениями меньше или равно значению четырех толщин стенки трубы в районе повреждений G. Объединенная потеря металла характеризуется ее габаритной площадью, определяемой крайними точками повреждений из состава группы и равной произведению длины объединенного дефекта L вдоль оси трубы на ширину объединенного дефекта W по окружности трубы (рисунок 3). ■ Одиночная потеря металла – это один дефект потери металла, расстояние от которого до ближайших потерь металла превышает значение четырех толщин стенки трубы в районе дефекта. ■ Уменьшение толщины стенки – плавное утонение стенки, образовавшееся в процессе изготовления горячекатаной трубы, или технологический дефект проката. Механическое повреждение стенки трубы (риска, царапина, задир, продир, поверхностная вмятина) – дефект поверхности в виде углубления с уменьшением толщины стенки трубы, обра-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Дефекты геометрии и стенки трубы

а) вмятина: – размер дефекта вдоль образующей трубы Lв; – размер дефекта вдоль образующей трубы Bв; – максимальная стрела прогиба вмятины (глубина) Hв д) расслоение в околошовной зоне: – размер дефекта вдоль образующей трубы Lрн; – размер дефекта по окружности трубы Bрн; – глубина залегания расслоения от внешней поверхности стенки трубы Hрн; – длина примыкания расслоения к сварному шву Lпр

б) гофр: – размер дефекта вдоль образующей трубы Lв; – размер дефекта по окружности трубы Bг; – максимальная глубина впадины Hг max и максимальная высота вершины гофра hг max

е) риска: – размер дефекта вдоль образующей трубы Lр; – размер дефекта по окружности трубы Bо; –ширина дефекта Bр; – максимальная глубина дефекта Hр; – расстояние от границы дефекта до поперечного А и (или) продольного В сварных швов

в) расслоение с выходом на поверхность: – максимальная глубина расслоения Hрнп; – протяженность границы выхода на поверхность Lв

г) расслоение с выходом на поверхность: – размер дефекта вдоль образующей трубы Lрн; – размер дефекта по окружности трубы Bрн; – глубина залегания расслоения от внешней поверхности стенки трубы Hрн; – глубина расслоения h

зованный перемещающимся по поверхности трубы твердым телом, классифицируется по данным внутриинспекционного прибора (ВИП) как «риска» (рисунок 1, е). Расслоение – внутреннее нарушение сплошности металла трубы в продольном и поперечном направлении, разделяющее металл стенки трубы на слои, технологического происхождения площадью более 5 000 мм2, длиной или шириной более 80 мм (рисунок 1, г). Расслоение с выходом на поверхность (закат, плена прокатная) – расслоение,

ж) коррозия наружная и внутренняя: – размер дефекта (зоны) вдоль образующей трубы Lк; – размер дефекта (зоны) по окружности трубы Bк; – максимальная глубина дефекта Hк; – максимальная глубина дефекта Hк; – остаточная толщина стенки δост

выходящее на внешнюю или внутреннюю поверхность трубы независимо от размера (рисунок 1, в). Расслоение в околошовной зоне – расслоение, примыкающее к сварному шву (расстояние линии перехода шва к основному металлу до края расслоения меньше или равно значению четырех толщин стенки трубы (рисунок 1, д). Трещина – дефект в виде разрыва металла стенки трубы (рисунок 1, з). Дефект поверхности – дефект проката на поверхности трубы (раскатанное загрязнение, рябизна, чешуйчатость, ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

з) трещина: – размер дефекта вдоль образующей трубы Lт; – размер дефекта по окружности трубы Bт; – максимальная глубина (глубина залегания) дефекта Hт

345

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 2. Схемы измерения параметров дефектов «сужение» и «сужение в сочетании с вмятиной»

d HB Д1 перегрев поверхности, вкатанная окалина, раковины от окалины, раковины вдавливания), не выводящий толщину стенки трубы за предельные размеры по ГОСТ 19903-74. Дефекты сварного шва – это дефекты непосредственно в сварном шве или в околошовной зоне, типы и параметры которых установлены нормативными документами и выявленные любыми методами наружной и внутритрубной диагностики. Комбинированные дефекты – это различные комбинации из дефектов, приведенных выше. Недопустимые конструктивные элементы – это элементы или соединительные детали, не соответствующие требованиям действующих НТД. К недопустимым конструктивным деталям и элементам МНПП относят [2]: ■ вантузы, сигнализаторы пропуска средств очистки и диагностики, отбора давления и другие конструктивные детали, выполненные не в соответствии с требованиями действующих НТД; ■ сварные секторные отводы заводского изготовления; ■ кожухи, касающиеся стенки трубы; ■ заплаты вварные и накладные всех видов и размеров; ■ не разрешенные к применению НТД ремонтные конструкции и временные ремонтные конструкции, у которых закончился срок эксплуатации; ■ накладные элементы из труб («корыта»), а также другие приварные элементы, не разрешенные к применению НТД. Дефектная секция – это секция, содержащая один или более из вышеперечисленных дефектов, или секция с коррозионным повреждением, у которой общая площадь всех потерь металла глубиной более 0,8 мм, равной или превы-

346

шающей 15% от площади наружной поверхности секции. Литература 1. Шмаков В.А. Разработка элементов управления безопасностью магистральных нефтепродуктопроводов по результатам внутритрубной диагностики. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 2007.-29 с.

2. РД 23.040.00-КТН-090-07. «Классификация дефектов и методы ремонта дефектов и дефектных секций действующих магистральных нефтепроводов». 3. ОР-13.01-74.30.00-КТН-004-1-03. «Регламент и методика проведения дополнительного дефектоскопического контроля дефектов труб магистральных и технологических трубопроводов».

Рис. 3. Дефект «объединенная потеря металла» и его габаритная площадь

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Визуальный и измерительный контроль

вертикальных стальных сварных цилиндрических резервуаров и характерные поверхностные дефекты, выявляемые при его проведении УДК: 504.064 Игорь КРИМИНСКИЙ, начальник отдела экспертизы нефтепромыслового оборудования, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Ринат САГАДИЕВ, главный инженер, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Евгений ПФЛЮГ, начальник отдела экспертизы подъемных сооружений, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Михаил ПАТЕЛЬЕ, заместитель директора, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Александр ГЛУШКОВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск) Анатолий МОРОЗОВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» (г. Нижневартовск)

Вертикальные стальные сварные цилиндрические резервуары являются частью взрывопожароопасных производственных объектов. Они служат для хранения больших объемов горючих и легковоспламеняющихся веществ, таких как нефть, бензин, дизельное топливо, керосин и т.д. В процессе эксплуатации, а также при ремонте, в результате воздействия различных негативных факторов резервуары подвергаются образованию в них различных дефектов, которые снижают надежность, долговечность основных конструктивных элементов и в конечном итоге влияют на промышленную безопасность. Одним из основных методов обнаружения дефектов является визуальный и измерительный контроль. В статье рассмотрены требования к проведению визуального и измерительного контроля, а также приводятся характерные поверхностные дефекты вертикальных стальных сварных цилиндрических резервуаров. Ключевые слова: резервуар, визуальный и измерительный контроль, неразрушающий контроль, техническое состояние, безопасность. ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ертикальные цилиндрические резервуары (РВС) представляют собой ответственные инженерные сооружения, аварии которых могут привести к экономическому и экологическому ущербу, поэтому они требуют безопасной эксплуатации и проведения периодического контроля за их целостностью. В настоящее время срок эксплуатации большей части работающих РВС превышает нормативный срок службы 20–25 лет [1]. Для снижения показателей аварийности и травматизма необходимо проводить регулярный мониторинг и прогноз технического состояния РВС, исчерпавших нормативный ресурс. Существует множество методов неразрушающего контроля для оценки технического состояния РВС. Одним из основных методов неразрушающего контроля является визуальный и измерительный контроль. Визуальный и измерительный контроль используется в производстве для оценки качества материалов, полуфабрикатов и изделий с целью выявления поверхностных дефектов: трещин, расслоений, закатов, забоин, раковин, шлаковых включений и других несплошностей, а также для выявления дефектов сварных соединений. Визуальный и измерительный контроль изделий при техническом диагностиро-

347

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы вании проводят с целью выявления изменений их формы, а также поверхностных дефектов в основном материале и сварных соединениях, образовавшихся в процессе эксплуатации (трещины всех видов и направлений, коррозионный и эрозионный износ поверхностей, деформация изделия и пр.) [2]. Целью визуального и измерительного контроля РВС является выявление поверхностных дефектов, приводящих, как правило, к местному уменьшению толщины металла, уменьшению толщины и изменению формы сварного шва. Осмотру подлежат наружная и внутренняя поверхности стенки и кровли и внутренняя поверхность днища. Визуальный осмотр конструкций производится в условиях достаточной освещенности с применением при необходимости луп с увеличением до 10 раз. При визуальном осмотре обязательной проверке подлежат: ■ состояние основного металла стенки, днища, настила и несущих элементов кровли; ■ местные деформации, вмятины и выпучины; ■ размещение патрубков на стенке резервуара по отношению к вертикальным и горизонтальным сварным соединениям в соответствии с требованиями проекта и норм; ■ состояние сварных соединений конструкций резервуаров в соответствии с требованиями проектов, стандартов на соответствующие виды сварки и типы сварных швов; ■ состояние уплотнения между понтоном (плавающей крышей) и стенкой резервуара. Осмотр поверхности основного металла рекомендуется производить с наружной, а затем с внутренней стороны резервуара в следующей последовательности: ■ окрайки днища и нижняя часть первого пояса; ■ наружная и внутренняя части первого и второго поясов, а затем третьего, четвертого поясов (с применением переносной лестницы); ■ верхние пояса с применением подвесной люльки или с помощью оптических приборов (бинокль или подзорная труба); ■ места переменного уровня нефтепродуктов; ■ настил и несущие элементы кровли. На осматриваемой поверхности основного металла, предварительно очищенной от грязи и нефтепродуктов, выявляется наличие коррозионных повреждений, царапин, задиров, трещин, прожо-

348

Рис. 1. Коррозионное повреждение стенки резервуара

Рис. 2. Прокатная плена

Рис. 3. Оплавление металла

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

гов, оплавлений, вырывов, расслоений, неметаллических включений, закатов и других дефектов. Коррозионные повреждения подлежат разграничению по их виду на: ■ равномерную коррозию (когда сплошная коррозия охватывает всю поверхность металла); ■ местную (при охвате отдельных участков поверхности); ■ язвенную, точечную и пятнистую в виде отдельных точечных и пятнистых язвенных поражений, в том числе сквозных. Глубину раковин, образовавшихся от коррозии, измеряют штангенглубиномером или специальным приспособлением с индикатором часового типа. По результатам осмотра отмечают участки коррозионных повреждений поверхности, на которых затем проводят измерения толщин ультразвуковым толщиномером. Контроль сварных соединений посредством визуального осмотра производится на соответствие их требованиям проекта либо стандартов на соответствующие виды сварки и типы сварных швов. Визуальному осмотру и измерению геометрических размеров сварных швов подлежат все сварные соединения четырех нижних поясов, включая уторный узел, и прилегающие к ним зоны основного металла на расстоянии не менее 20 мм, которые перед осмотром должны быть очищены от краски, грязи и нефтепродукта. Визуальный осмотр сварных швов, измерения шаблонами их геометрических размеров проводятся в условиях достаточной освещенности в целях выявления следующих наружных дефектов: ■ несоответствия размеров швов требованиям проекта, СНиП и стандартов; ■ трещин всех видов и направлений; ■ наплывов, подрезов, прожогов, незаваренных кратеров, непроваров, пористости и других технологических дефектов; ■ отсутствия плавных переходов от одного сечения к другому; ■ несоответствия общих геометрических размеров сварного узла требованиям проекта. При осмотре сварных швов на окрайках днища необходимо оценить качество сварки стыкуемых кромок по всему периметру, а также измерить расстояние между сварными швами окраек днища и вертикальными сварными швами первого пояса, которое должно быть не менее 200 мм. Расположение швов приварки отдельных элементов оборудования на первом

Рис. 4. Трещина в сварном шве

Рис. 5. Кратер в сварном шве

Рис. 6. Подрез в сварном шве

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

349

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы поясе относительно друг друга, а также вертикальных и горизонтальных швов стенки должно соответствовать требованиям проекта [3, 4]. Все выявленные дефекты подлежат измерению по глубине залегания, протяженности и в масштабе наносятся на эскизы. Глубину дефекта измеряют штангенциркулем, шаблоном сварщика или индикатором часового типа, длину – линейкой с ценой деления 1 мм. Размеры и формы сварного шва измеряются с помощью шаблона сварщика. Шаблон используется также для измерения угловатости монтажного шва и вмятин [4]. К поверхностным дефектам основного металла относятся: ■ трещины в основном металле; ■ коррозионное повреждение – сплошное или местное (см. рисунок 1); ■ царапины вдоль и поперек листа; ■ плены, представляющие собой тонкие металлические корки в форме языков на поверхности металла, вытянутые в продольном направлении листа (см. рисунок 2); ■ местные оплавления металла и вырывы представляют собой углубления произвольной формы и глубины, образовавшиеся, как правило, в процессе монтажа (ремонта) при срезании или отрыве технологических пластин или кронштейнов (см. рисунок 3); ■ неметаллические включения (шлак, порода, окалина и др.) нарушают сплошность металла, уменьшают его расчетное сечение. Все вышеназванные дефекты приводят к уменьшению толщины стенки и местному ее ослаблению, некоторые дефекты создают концентрацию напряжений, поэтому должны быть выявлены и устранены. К поверхностным дефектам сварного шва относятся: ■ трещины в сварном шве и зонах термического влияния (см. рисунок 4); ■ кратер, который образуется в металле вследствие резкого обрыва дуги в конце сварки; кратер уменьшает сечение шва и может явиться очагом образования трещин, поэтому подлежит исправлению (см. рисунок 5); ■ подрез представляет собой канавку в основном металле вдоль сварного

Рис. 7. Прожог в сварном шве

Рис. 8. Скопление газовых пор

шва с одной или двух сторон и уменьшает сечение основного металла, вызывает концентрацию напряжений (см. рисунок 6); ■ прожог – это сквозное отверстие в сварном шве, образовавшееся в про-

Целью визуального и измерительного контроля РВС является выявление поверхностных дефектов, приводящих, как правило, к местному уменьшению толщины металла, уменьшению толщины и изменению формы сварного шва 350

цессе вытекания сварочной ванны (см. рисунок 7); ■ непровар – это неполное заполнение сварного соединения металлом, который снижает статическую и усталостную прочность шва, повышает склонность конструкции к хрупкому разрушению; ■ шлаковое включение и газовая пора – несплошность сварного соединения, которые могут располагаться в шве между отдельными слоями, внутри наплавленного металла и выходить на поверхность (см. рисунок 8) [3, 4, 5, 6]; ■ вогнутость сварного шва – дефект в

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Литература 1. Самигуллин Г.Х. К вопросу о методике расчета остаточного ресурса резервуара с трещиноподобными дефектами. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». – 2013. – №3. – С. 263–272. 2. РД 03-606-03 «Инструкция по проведению визуального и измерительного контроля». 3. РД 08-95-95 «Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов». 4. РД 153-112-017-97 «Инструкция по диагностике и оценке остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров». 5. СА 03-008-08 «Резервуары вертикальные стальные сварные для нефти и неф тепродуктов. Техническое диагностирование и анализ безопасности». 6. СТО-03-001-06 «Экспертиза промышленной безопасности стальных вертикальных сварных резервуаров для нефти и нефтепродуктов».

Рис. 9. Вогнутость сварного шва

Рис. 10. Наплыв в сварном соединении

виде углубления на поверхности обратной стороны одностороннего сварного шва. Может быть концентратором напряжений (см. рисунок 9); ■ наплыв в сварном соединении – дефект в виде натекания расплавленного

металла шва на поверхность основного металла или ранее выполненного валика без сплавления с ним. Является концентратором напряжения, часто скрывает коррозию или подрез со шлаковым включением (см. рисунок 10).

Контроль сварных соединений посредством визуального осмотра производится на соответствие их требованиям проекта либо стандартов на соответствующие виды сварки и типы сварных швов ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

351

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Анализ технической документации Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ТУМАС, начальник отдела технической диагностики химически опасных производственных объектов ООО «НТЦ «Анклав» (г. Дубна) Александр СЕМЕНОВ, начальник отдела технической диагностики взрывопожароопасных производственных объектов ООО «НТЦ «Анклав» (г. Дубна)

В данной статье проводится анализ технической документации как этап проведения экспертизы промышленной безопасности. Ключевые слова: паспорт здания, журнал по эксплуатации здания, техническая документация, экспертиза промышленной безопасности.

дним из этапов экспертизы промышленной безопасности является изучение технической документации. Перечень документации включает: ■ паспорт и журнал по эксплуатации здания или сооружения; ■ комплект общестроительных чертежей с указанием всех изменений, внесенных при производстве работ, и отметок о согласовании этих изменений с организацией, разработавшей проект; ■ акты приемки здания (сооружения) в эксплуатацию с указанием недоделок, акты устранения недоделок; ■ акты приемочных испытаний, проведенных в процессе эксплуатации; ■ технический журнал по эксплуатации здания (сооружения); ■ акты на скрытые работы и акты промежуточной приемки отдельных ответственных конструкций; ■ журналы производства работ и авторского надзора; ■ материалы геодезических съемок; ■ журналы контроля качества работ; ■ сертификаты, технические паспорта, удостоверяющие качество конструкций и материалов; ■ акты результатов периодических осмотров конструкций; ■ акты расследования аварий и нару-

352

шений технологических процессов, влияющих на условия эксплуатации здания (сооружения); ■ отчеты, документы и заключения специализированных организаций о ранее выполненных обследованиях; ■ документы о текущих и капитальных ремонтах, усилениях конструкций; ■ документы, характеризующие фактические технологические нагрузки и воздействия и их изменения в процессе эксплуатации; ■ документы, характеризующие фактические параметры внутрицеховой среды (состав и концентрация газов, влажность, температура, тепло- и пылевыделение и т.д.); ■ отчеты по инженерно-геологическим условиям территории, на которой расположено здание (сооружение). Основными документами являются паспорт и журнал по эксплуатации. Технический паспорт составляют на каждое здание и сооружение в отдельности по форме, установленной для конкретной отрасли промышленности. Технический журнал по эксплуатации также составляют на каждое здание и сооружение. Паспорт является основным документом здания (сооружения) и содержит сведения о конструктивных решениях и технико-экономических показателях.

В паспорте указывают архитектурнопланировочные и конструктивные решения, их изменения в процессе строительства и эксплуатации, при реконструкциях и капитальных ремонтах. В обязательном порядке в состав паспорта должен входить план, фасад и разрез здания или сооружения с внесенными в них изменениями или отступлениями и перечень предусмотренных проектом требований по обеспечению нормальной эксплуатации. В описательной части указывают год постройки, экспликацию помещений, их площади и объемы, указывают категории по пожарной и взрывопожарной опасности, конструктивные характеристики, примененные материалы и состояние конструкций. Технический журнал по эксплуатации зданий и сооружений содержит сведения о проведенных визуальных осмотрах, выполняемых регулярно обслуживающим персоналом, и сведения о выявленных дефектах, принятых мерах по их устранению и проведенных ремонтах. Возникают ситауции, когда паспорт и технический журнал отсутствуют на объектах. В этом случае эксперты должны указать заказчику на необходимость их создания и регулярного заполнения. На многих предприятиях были ликвидированы отделы по эксплуатации и ремонту зданий и сооружений, где должна храниться вся техническая документация по состоянию зданий и сооружений. В перечень этой документации входят: утвержденные к производству работ проектные чертежи, исполнительная документация, данные геологических и гидрогеологических изысканий на площадке строительства, акты приемки в эксплуатацию, паспорта и сертификаты на примененные материалы; акты на скрытые работы; акты расследования аварий и нарушений технологических процессов; установленные нормативные сроки эксплуатации и периодичность проведения экспертизы технического состояния, документы о текущих и капитальных ремонтах, реконструкциях строительных конструкций зданий и сооружений; заключения о предыдущих обследованиях и проведении экспертизы промышленной безопасности и другой эксплуатационной документации. Однако даже при полном отсутствии указанной документации возможно проведение экспертизы промышленной безо пасности, если эксперты обладают высоким уровнем компетентности и опытом проведения обследований.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Виды коррозии бетона, железобетона и металла Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ирек АХМАДЕЕВ, эксперт СЭПБ, заместитель директора, директор Лениногорского филиала ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ПОТАПОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Альберт МИХАЛЕВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В данной статье рассматриваются вопросы появления коррозии строительных конструкций в процессе эксплуатации здания. Приведена классификация коррозии, влияние на скорость коррозии различных агрессивных сред, влияние коррозии на безопасную эксплуатацию строительных конструкций и способы зашиты строительных конструкций от коррозии. Ключевые слова: коррозия, виды коррозии, агрессивная среда, разрушение конструкций, защита от коррозии.

а строительные конструкции зданий и сооружений на объектах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности оказывают негативное воздействие агрессивные технологические жидкости – щелочи, кислоты, соли, альдегиды, спирты, нефтепродукты, смолы, масла, фенолы, растворенные газы, поверхностно-активные вещества и т.д. Воздействие агрессивных технологических сред на строительные конструкции приводит к их повреждению и разрушению. Поэтому при обследовании необходимо обращать внимание на состояние защитных покрытий, особенно на проявления коррозии. Коррозия – это разрушение материалов при воздействии на них агрессивных сред. Коррозия бетона и железобетона происходит при воздействии газообразных и жидких сред. Различают три вида коррозии. Коррозию первого вида вызывает растворение и вынос из бетона гидроокиси кальция и других соединений. Этот вид коррозии вызывает дистиллированная вода, обессоленные растворы, хлористый натрий и другие жидкие сре-

ды, повышающие растворимость гидроокиси кальция. Коррозию второго вида вызывает химическое взаимодействие жидкой среды с составляющими бетона. Этот вид коррозии вызывают кислоты и щелочи. Известно, что скорость коррозии при этом составляет от 20 мм/год и более. Коррозию третьего вида вызывают соли, образующиеся в порах бетона при взаимодействии с жидкими средами, при последующей их кристаллизации с увеличением объема. На практике трудно отличить один вид коррозии от другого, так как обычно один вид коррозии переходит в другой. По характеру протекания процесса коррозию металла разделяют на химическую и электрохимическую. Химическая кор-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

розия протекает в жидкостях, не проводящих электрический ток, и в сухих газах при высокой температуре. Электрохимическая протекает в жидкостях, проводящих электрический ток, и во влажных газах. По характеру агрессивной среды различают газовую, атмосферную и почвенную коррозию. Газовая коррозия происходит при отсутствии конденсации влаги на поверхности. Встречается при повышенных температурах. Атмосферная коррозия протекает в атмосферных условиях и в условиях любого влажного газа. Жидкостная коррозия протекает в жидкой среде. Различают кислотную, щелочную, солевую, морскую и речную. По характеру коррозионного разрушения различают равномерную и неравномерную коррозию. Внешне коррозия проявляется в виде пятен, язв, точек. Различают подповерхностную, межкристаллическую и внутрикристаллическую коррозию. Последние виды коррозии выявляются при лабораторных исследованиях образцов металла, отобранных из конструкций, под электронным микроскопом. Скорость коррозии зависит от стойкости металла. Для стойких металлов скорость коррозии составляет 0,01–0,1 мм/ год, для малостойких и нестойких – 5–10 мм/год и более. Для защиты от коррозии строительных конструкций зданий и сооружений применяют кислотоупорные керамические, листовые и пленочные полимерные материалы, углеграфитовые материалы, жидкие резиновые смеси, конструкционные стеклопластики и бипластмассы, химически стойкие лакокрасочные материалы, латексы на основе натуральных и синтетических каучуков и т.д. Защиту строительных конструкций от коррозии выполняют в соответствии со сводами правил, в зависимости от вида и агрессивности среды. Для защиты от коррозии арматуры железобетонных конструкций, при разработке рекомендаций по ремонту дефектов, рекомендуется вводить в состав ремонтных смесей ингибирующие добавки на основе нитрита натрия или нитрита кальция.

353

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Основной этап проведения обследования Визуальный осмотр строительных конструкций зданий и сооружений Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ирек АХМАДЕЕВ, эксперт СЭПБ, заместитель директора, директор Лениногорского филиала ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ПОТАПОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Альберт МИХАЛЕВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В данной статье рассматриваются особенности проведения визуального осмотра строительных конструкций. Именно при визуальном осмотре часто выявляются предаварийные конструкции. Приведены способы усиления этих конструкций. Ключевые слова: обследование, экспертиза промышленной безопасности, усиление.

елью обследования при экспертизе зданий и сооружений является выявление фактического технического состояния строительных конструкций, разработка рекомендаций по обеспечению безопасной эксплуатации и оценка соответствия объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности. Опыт ООО «Центр ДиС» в проведении экспертизы промышленной безопасности составляет более 10 лет и показывает, что здания и сооружения наиболее склонны к износу при отсутствии ремонта, требуемого нормами технической эксплуатации. При обследовании выявляют дефекты в конструкциях, отступления от проектных решений и действующих нормативных документов, уточняют расчетные схемы конструкций, учитывают реальные нагрузки, действующие на них, выявляют степень износа конструкций и узлов, причины образования дефектов. Обследование конструк-

354

ций зданий и сооружений проводится в несколько этапов, первым из которых является предварительный визуальный осмотр. Предварительный осмотр конструкций зданий и сооружений проводят визуально, с помощью оптической техники. При выявлении дефектов, свидетельствующих об их предаварийном состоянии, необходимо сообщить об этом заказчику, оградить опасную зону, установить предупредительные знаки для исключения доступа технического персонала и посторонних лиц. После заключения договора на проведение обследования ответственность за здание несет экспертная организация, проводящая обследование. Поэтому при выявлении предаварийных конструкций специалисты экспертной организации должны разработать временные крепления, а затем разработать варианты усиления этих конструкций. Основными способами усиления конструкций являются:

■ уменьшение действующих нагрузок. В летний период отсутствует снеговая нагрузка, которая доходит до 50% общей нагрузки на покрытие. Уменьшить нагрузки на конструкции покрытий можно и за счет применения более легких современных утеплителей. При этом усиление конструкций не потребуется. Подобный вариант усиления применялся ПАО «Казанский вертолетный завод»; ■ включение в совместную работу элементов. Например, установлением в швах между плитами покрытия дополнительных арматурных каркасов с последующей заделкой мелкозернистым бетоном; ■ введение дополнительных конструкций или элементов. Например, усиление плит покрытий и перекрытий прогонами из прокатных двутавров, подводимых снизу; ■ замена дефектных частей конструкций. Например, усиление деревянных балок протезами, или новыми стальными, или железобетонными конструкциями; ■ увеличение сечения элементов, например, приваркой к существующим элементам решетки ферм уголков или элементов другого сечения; ■ изменение опорных узлов, например, шарнирного на жесткое; ■ постановка дополнительных опор, например, превращение однопролетной конструкции в двухпролетную; ■ изменение расчетной схемы элемента, например, введение дополнительных расколов или стоек в фермах; ■ уменьшение расчетной длины элемента за счет введения связей диафрагм или ребер, например, для колонн; ■ изменение схемы передачи нагрузки, например, с помощью дополнительных распределительных устройств; ■ превращение обычных элементов в предварительно-напряженные, например, введением тяжей или растяжек. Опыт показывает, что более 70% дефектов выявляются именно на первом этапе обследования.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Влияние нефтепродуктов на прочность бетона Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ирек АХМАДЕЕВ, эксперт СЭПБ, заместитель директора, директор Лениногорского филиала ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ПОТАПОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Альберт МИХАЛЕВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В данной статье рассматривается снижение несущей способности бетонных и железобетонных конструкций при проникновении в них нефтепродуктов и методы определения прочности пропитанного нефтепродуктами бетона. Приведены рекомендации по усилению и удалению нефтепродуктов с поверхности бетона. Ключевые слова: нефтепродукты, железобетон, прочность, несущая способность.

а предприятиях нефтехимической и металлургической промышленности, на трансформаторных подстанциях, в котельных, на предприятиях машиностроения, в гаражах и ремонтных мастерских, в типографиях и других подобных помещениях при проведении обследования бетонных и железобетонных конструкций встречаются конструкции, пропитанные минеральным маслом или другими нефтепродуктами. Минеральные масла и неф тепродукты обладают большой силой капиллярного подсоса. В результате с течением времени они пропитывают даже плотные бетоны. Проникая через конструкции перекрытий, нефтепродукты приводят к снижению несущей способности бетонных и железобетонных конструкций. Это происходит за счет снижения прочности сцепления цементного камня с крупным и мелким заполнителем и арматурой. Поэтому методика оценки степени агрессивного воздействия этих продуктов принята одинаковой для бетона и железобетона. Степень агрессивного воздействия на бетон и же-

лезобетон согласно нормативным документам варьируется от слабоагрессивной до среднеагрессивной. Бетонные и железобетонные конструкции подлежат защите только при средней степени агрессивности воздействия. При проведении обследования конструкций, пропитанных нефтепродуктами, определяют глубину пропитки и фактическую прочность бе-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

тона. Несущая способность конструкций определяется проверочными расчетами с учетом фактической прочности бетона. При обследовании прочность такого бетона определяют неразрушающими методами. Поверхностный слой бетона, на котором определяется прочность, должен быть выровнен наждаком. Определенную таким образом прочность бетона умножают на коэффициент 0,85. Полученную величину принимают за прочность на сжатие бетона, пропитанного маслом. Для сравнения, определяют прочность бетона на участках, не пропитанных нефтепродуктами. Для определения прочности бетона, пропитанного нефтепродуктами, ультразвуковые методы неприменимы. Наиболее точным является метод выбуривания кернов с последующим их испытанием в лаборатории на прессе. При наличии в местах пропитанного нефтепродуктами бетона машин с динамическими нагрузками необходимо провести вибродинамические исследования. Наличие на ленте вибрографа пиков или волнистых линий свидетельствует об ограниченно работоспособном состоянии конструкции. Такие конструкции подлежат усилению, либо требуется демонтаж технологического оборудования, являющегося источником вибрации. Удаление нефтепродуктов с поверхностей конструкций производится при помощи скребков или щеток, а затем органическими растворителями (бензин или уайт-спирит) или при помощи специальной пасты, состоящей из равных частей мела и бензина.

355

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Обследование существующих зданий вблизи вновь построенных Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ИСХАКОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильшат АБДРАХМАНОВ, эксперт СЭПБ

В данной статье рассматривается негативное влияние на существующие здания нового строительства. Приводятся рекомендации по снижению и предотвращению на стадии проектирования таких влияний, анализируется значение проведения мониторинга существующих зданий вблизи вновь построенных. Ключевые слова: обследование, мониторинг, новое здание, существующее здание, влияние.

рактика обследования строительных конструкций зданий и сооружений, рядом с которыми построены новые здания, показывает, что в стенах и в швах между плитами покрытия и перекрытия существующих зданий появляются трещины, отмечаются деформации несущих конструкций. Эти дефекты и повреждения зачастую приводят к необходимости усиления существующих зданий или к их демонтажу вследствие аварийного состояния. Поэтому при проектировании новых зданий и сооружений рядом с существующими необходимо проведение комплексного обследования всех близлежащих зданий. Близлежащими считаются существующие здания и сооружения, находящиеся в зоне влияния осадок фундаментов нового здания и зоне влияния производства работ. Эта зона должна быть определена на стадии проектирования. В проектах должны предусматриваться мероприятия по снижению влияния нового строительства на существующие здания и сооружения. Причинами повреждений и деформаций существующих зданий являются недостатки конструктивной схемы зданий

356

и физический износ вследствие длительной эксплуатации, изменение гидрогеологических и инженерно-геологических условий, технология земляных работ и работ нулевого цикла при возведении нового здания. Во время вскрытия котлована для устройства фундамента может произойти нарушение структуры грунта, устойчивости стенок котлована, нарушение структуры грунта основания, замачивание и промерзание, суффозионный вынос грунта, выдавливание грунта из-под подошвы существующих фундаментов. При свайных фундаментах существующих зданий, при вскрытии котлована рядом может снизиться несущая способность грунта за счет нарушения структуры грунта, могут оголиться сваи. На существующие сваи могут воздействовать дополнительные усилия от вновь возводимых фундаментов. Все эти негативные влияния можно предотвратить, если на стадии проектирования будут разработаны и приня-

ты соответствующие организационные, конструктивные, технологические, архитектурные и планировочные решения. При обследовании необходимо тщательно изучить проект организации строительства и проект производства работ, выявить все сведения об организации и технологии производства работ. Наиболее опасными видами работ являются: динамические воздействия при забивке свай и шпунта без крепления их стенок; строительство новых зданий, вызывающих дополнительные усилия и перемещения в грунтах оснований; разработка траншей и котлованов, прокладка подземных коммуникаций, тоннелей, работы по водоснабжению, динамические воздействия от метро, железнодорожного и автотранспорта, технологического оборудования промышленных предприятий. Обследование строительных конструкций зданий и сооружений в этих случаях проводится аналогично обычному обследованию, отличием является обязательное проведение работ по мониторингу существующих зданий. В состав работ по мониторингу в обязательном порядке должны входить следующие виды работ: наблюдение за надземными конструкциями существующих зданий, их фундаментами и основаниями; инженерно-геологические и гидрогеологические работы, наблюдения за уровнем и составом грунтовых вод, за развитием деструктивных процессов, оползней, карстовых и суффозионных процессов, за оседаниями грунта, за изменениями состояния грунтов; за состоянием температурного и электрического полей; наблюдения за радиационной обстановкой. На последнем этапе работ проводится анализ наблюдений, выполняются расчеты прогнозов, сравнение прогнозируемых величин с результатами измерений, разрабатываются мероприятия по предупреждению и устранению последствий вредных воздействий. Результаты такой работы оформляются в виде отчета по установленной форме.

При обследовании необходимо тщательно изучить проект организации строительства и проект производства работ

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Обследование зданий и сооружений в металлургической промышленности

Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ПОТАПОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Альберт МИХАЛЕВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В данной статье рассматриваются особенности обследования зданий и сооружений в металлургической промышленности. Приведены основные этапы процесса обследования, методы и способы определения повреждений, а также рекомендации для исключения влияния производства в металлургической промышленности на строительные конструкции зданий и сооружений. Ключевые слова: обследование, металлургическая и коксохимическая промышленность, повышенные температуры.

металлургической и коксохимической промышленности обследование конструкций, зданий и сооружений выполняется специализированными организациями. Обследование конструкций с целью определения их технического состояния проводится при обнаружении при периодических и внеочередных осмотрах дефектов и повреждений, представляющих опасность разрушения. Также обследование проводят после землетрясений, тайфунов, цунами и наводнений, после пожаров и взрывов, после аварий в цехе или в цехах аналогичных производств; при реконструкции, консервации или ликвидации производств; при изменении технологии, при истечении сроков обследования или нормативных сроков эксплуатации; при изменении владельца, при страховании организации или по предписанию органов Ростехнадзора. Как правило, обследование выполняется в следующей последовательности: изучение проектной и исполнительной документации на здание и об-

следуемые конструкции, ознакомление с состоянием конструкций здания, составление рабочей программы, предварительное обследование конструкций здания, детальное инструментальное обследование технического состояния конструкций с установлением их фактических физико-механических характеристик, оценка технического состояния конструкций, разработка рекомендаций по обеспечению дальнейшей нормальной эксплуатации обследованных конструкций и усиление (в случае необходимости). В состав работ по предварительному обследованию входит: общий осмотр здания, сбор сведений о годе постройки, сроке эксплуатации, организации, разра-

ботавшей проект, сведений об объемнопланировочном и конструктивном решении, выявление особенностей технологического оборудования, расположенного в здании, определение параметров микроклимата и производственной среды, сбор сведений о наличии молниезащиты, средств и системы пожаротушения, о состоянии вентиляции и освещения, о температурно-влажностном режиме, о наличии защитных покрытий, ознакомление с инженерно-геологическими и гидрогеологическими изысканиями, изучение материалов предыдущих обследований и экспертиз. Детальное обследование включает: визуальное обследование с фиксацией всех выявленных дефектов и повреждений, с их фотификацией и замером всех параметров, обмерочные работы; инструментальное обследование. При инструментальном обследовании измеряются прогибы изгибаемых элементов, деформации элементов, имеющих опасные дефекты; замеряются максимальные величины раскрытия трещин; определяются неразрушающими методами фактические физико-механические характеристики материалов конструкций или лабораторными анализами на образцах, отобранных из обследуемых конструкций; замеряются осадки фундаментов и деформации грунтов основания. Обмерами определяют размеры, положение в плане и отметки конструкций и элементов: пролеты, высотные отметки, размеры поперечных сечений и узлов. При обследовании состояния защитных лакокрасочных покрытий выявляются зоны отслоения и разрушения, выветривание и растрескивание, сыпь, пузыри. При обследовании футеровок и облицовок выявляют зоны отслоения и

Детальное обследование включает: визуальное обследование с фиксацией всех выявленных дефектов и повреждений, с их фотификацией и замером всех параметров, обмерочные работы; инструментальное обследование ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

357

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы выпучивания, отклонение от вертикали, сплошность, прочность швов и рядов кладки, местные повреждения кладки (места выпадения отдельных кирпичей и плиток), участки и глубину выкрашивания кладки. При обследовании тепловых экранов выявляют состояние их крепления к несущим элементам и конструкциям, коробление листов и степень их коррозии. При обследовании полов выявляют участки местных повреждений, места, где выбиты отдельные плитки или кирпичи, имеются вздутия или проседания. При обследовании гидро- и пароизоляции выявляют наличие вздутий, отслоения, трещин, участков разрушения и нарушения сплошности. Ширину раскрытия трещин замеряют в месте максимального раскрытия при помощи луп или отсчетного микроскопа МПБ-2. Глубину трещин замеряют при помощи игл и щупов. Перекосы и прогибы измеряются геодезическими методами при помощи нивелиров с оптической насадкой, теодолитов, тахеометров и прогибомеров. Глубину карбонизированного слоя при обследовании железобетонных конструкций определяют при помощи 0,1%-го спиртового раствора фенолфталеина. В местах, где произошла полная карбонизация, бетон не меняет цвета; ярко-малиновая окраска свидетельствует о том, что процесс карбонизации далее не прошел. При обследовании конструкций зданий и сооружений металлургической промышленности есть некоторые особенности. Конструкции покрытий, выполненные из стали, должны располагаться на такой высоте, чтобы исключалось влияние на них повышенных температур от технологического оборудования. При обследовании это проверяется при помощи термометров. Температуры порядка 100 °С влияния на расчетное сопротивление строительных конструкций из стали марок ВСт3сп и ВСт3пс не оказывают. В местах возможного аварийного слива металла и шлака стальные колонны должны иметь футеровку. Футеровка выполняется из жаростойкого бетона или керамического кирпича на цементно-песчаном растворе. Швы кладки должны быть плотными, толщиной 10–15 мм и расшиты расшивкой. Высота футеровки должна быть выше возможного уровня разлива металла на 1 м. Полы около печей и технологического оборудования выполняют из стальных плиток и термостойких износоустойчивых материалов.

358

Обследование фундаментов зданий и сооружений химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ПОТАПОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Альберт МИХАЛЕВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В данной статье приводятся основные причины обследования оснований и фундаментов зданий и сооружений химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, состав работ, а также основные точки обследований. Ключевые слова: основание, фундаменты, обследование, экспертиза промышленной безопасности, износ, агрессивная среда, технологические жидкости.

роведение экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности имеет свою специфику. В грунтовых, поверхностных и сточных водах этих зданий могут присутствовать органические и неорганические соединения, содержащие кислоты, щелочи, соли, жирные кислоты, ароматические соединения, спирты, альдегиды, нефтепродукты, масла, смолы, фенолы, поверхностно-активные вещества, растворенные газы. Экспертиза промышленной безопасности проводится в случаях, предусмотренных законодательством Российской Федерации и нормативными документами в области промышленной безопасности. Оценка технического состояния зданий, сооружений и технических устройств проводится с применением методов неразрушающего контроля специалистами, аттестованными в установленном порядке.

Экспертиза зданий и сооружений проводится в следующих случаях: ■ при выработке сроков службы; ■ при воздействии взрывов, пожаров, землетрясений; ■ периодически в процессе эксплуатации; ■ по предписанию органов Ростехнадзора. Основания и фундаменты являются важной конструктивной частью любого здания и сооружения, поэтому их чрезмерные деформации или разрушение приводят к нарушению их нормальной эксплуатации. Известно, что надежность и устойчивость любого здания или сооружения представляет систему взаимно связанных параметров «надземная часть – фундамент – основание». Под надежностью оснований эксплуатируемых зданий и сооружений следует понимать их способность воспринимать нагрузки и воздействия в течение срока службы зданий и сооружений с обеспечением нор-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

мальной эксплуатации всего здания и технологического оборудования, размещенного в нем. Износ производственных зданий и сооружений предприятий химической промышленности начинается с момента их ввода в эксплуатацию и продолжается в течение всего срока их службы. Преждевременный износ конструкций зданий может привести к нештатным ситуациям или к аварии. Разнообразие условий работы конструкций, инженерно-геологических и гидрогеологических процессов, таких, как замачивание грунтов оснований атмосферными осадками и технологическими жидкостями, подтопление грунтовыми водами, карстовые процессы, просадки и набухание грунтов, эрозия, оползни и т.п., ухудшают условия эксплуатации зданий и сооружений. Поэтому проведение обследований технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений являются необходимым для предупреждения аварий. Известно, что основания и фундаменты обследуются в следующих случаях: ■ при выявлении в конструкциях неравномерных деформаций, кренов, трещин; ■ при проведении капитальных ремонтов и при реконструкциях зданий и сооружений; ■ при снижении несущей способности оснований и фундаментов в результате замачивания атмосферными осадками и технологическими жидкостями, подтопления, колебаний уровня грунтовых вод; ■ при затоплении подвалов, протечках из-за неисправностей инженерных сетей и технологического оборудования; ■ после стихийных бедствий, аварий;

■ при выявлении деструкционного повреждения фундаментов, разрушения защитных покрытий; ■ при выявлении ошибок проектирования, производства работ и эксплуатации. Обследование оснований и фундаментов состоит из следующих работ: вскрытие шурфов; осмотр грунтов и фундаментов; инструментальный контроль состояния отклонений от вертикали и горизонтали, крены, повороты, просадки, трещины; выявление участков, поврежденных деструкцией в результате воздействий кислот, щелочей и других агрессивных технологических жидкостей; выявление соответствия оснований и фундаментов проектным данным; составление ведомостей дефектов; определение и уточнение нагрузок и воздействий; определение физико-механических свойств грунтов и материалов фундаментов; определение степени агрессивности грунтовых вод; выполнение поверочных расчетов; анализ результатов обследования и составление заключения по результатам обследования. Наиболее опасные деформации наблюдаются в производственных зданиях и сооружениях с тяжелыми нагрузками на основание и использованием большого количества воды и технологических жидкостей (кислот, щелочей и т.д.), применение нестойких к коррозии материалов для полов, лотков, подпольных каналов, стен подвалов и фундаментов. При обследовании фундаментов во вскрытых шурфах необходимо проверять наличие химзащиты и гидроизоляции, замерять глубину повреждения тела фундамента, состояние и степень повреждения арматуры коррозией. При большом коррозионном повреждении назначают дополнительные вскрытия.

Ленточные фундаменты вскрывают с обеих сторон, столбчатые – с трех сторон. При определении прочности бетона поврежденный поверхностный слой удаляют, а затем обрабатывают абразивным инструментом. В бутовых и кирпичных фундаментах под воздействием агрессивных жидкостей и грунтовых вод происходит выщелачивание раствора из швов кладки, снижается прочность фундамента, встречаются участки выпучивания камней изпод стены. В этих случаях необходимо вскрывать шурфы и в местах систематического замачивания фундаментов технологическими жидкостями. При обнаружении полного разрушения отдельных столбчатых фундаментов, неудовлетворительного состояния химзащиты, при постоянном замачивании грунтов технологическими жидкостями обследованию подлежат все фундаменты. Необходимо проводить тщательное обследование мест, где возможны утечки тока (например, вблизи электролизеров – в гальванических цехах), что также может привести к ускоренному процессу коррозии арматуры и деструкции бетона фундамента. Необходимо обследовать фундаменты в местах расположения водосточных труб и повреждения отмостки, где происходит периодическое увлажнение грунтов основания. Все выявленные дефекты наносят на чертежи и схемы, выполняют поверочные расчеты, производят анализ результатов обследования. В заключении по результатам обследования делают выводы о причинах образования дефектов и повреждений, разрабатывают рекомендации по обеспечению дальнейшей нормальной эксплуатации обследованных конструкций, в необходимых случаях разрабатывают варианты усиления конструкций.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

359

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Обследование фундаментов зданий и сооружений с динамическими нагрузками предприятий металлургической промышленности Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ПОТАПОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Альберт МИХАЛЕВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В данной статье рассматриваются основные отличия обследования зданий и сооружений с динамическими нагрузками предприятий металлургической промышленности. Устанавливается, что динамические нагрузки, которые передаются от машин, установок и оборудования, могут явиться причиной повреждений и разрушений конструкций зданий. Ключевые слова: обследование, динамические нагрузки, металлургическая промышленность, фундаменты, дефекты.

кспертиза зданий и сооружений на объектах металлургической промышленности должна включать: ■ проверку соответствия строительных конструкций проектной документации и требованиям нормативных документов, выявление дефектов и повреждений элементов и узлов конструкций с составлением ведомостей дефектов и повреждений; ■ определение пространственного положения строительных конструкций, их фактических сечений и состояния соединений; ■ уточнение фактических и прогнозируемых нагрузок; ■ определение фактических свойств материалов конструкций; ■ проверочный расчет конструкций с учетом выявленных при обследовании отклонений, дефектов и повреждений, фактических (или прогнозируемых) нагрузок и свойств материалов этих конструкций.

360

В металлургической промышленности используется большое количество машин с динамическими нагрузками. Машины, установки и оборудование с динамическими нагрузками передают через грунт колебания на строительные конструкции зданий и сооружений, в которых они расположены, и на близлежащие здания. Эти динамические нагрузки могут быть причиной повреждений и разрушений конструкций зданий, причиной неравномерных осадок и вынужденных колебаний, превышающих нормативные значения. Поэтому важное значение в обеспечении надежности оборудования имеют фундаменты. Фундаменты под оборудование должны обеспечивать возможности их нормальной эксплуатации, исключать какие-либо помехи в эксплуатации здания. Конструкция фундамента под оборудование должна отвечать следующим требованиям: недопустимости вибраций выше предельно допустимой вели-

чины, недопустимости осадок и деформаций, нарушающих условия нормальной эксплуатации здания. Перед обследованием фундаментов необходимо ознакомиться с паспортом на оборудование, установленное на данном фундаменте, где должны быть указаны схемы расположения и величины всех статических нагрузок, сведения об условиях размещения и крепления оборудования; схемы расположения оборудования в здании, тоннелей, приямков и коммуникаций; с отчетами по инженерногеологическим и гидрогеологическим изысканиям и планом фундаментов с их размерами, включая армирование. Нормальная работа оборудования, конструкций здания и обслуживающего персонала определяется предельно допустимым значением амплитуды колебаний верхних частей фундаментов оборудования, определяемым в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами.

ри проведении обследования фундаментов оборудования с динамическими нагрузками необходимо проверять следующее: ■ наличие виброизоляции и антикоррозионной защиты фундаментов; ■ глубину заложения , геометрические размеры, материал и тип фундамента; ■ размещение анкерных болтов, их диаметр, глубину анкеровки; ■ совпадение центра тяжести фундамента вместе с весом грунта на уступах с центром тяжести оборудования и паспортными данными. Допустимая величина расхождения не должна превышать 3–5%. Измерение амплитуд колебаний выполняется вибрографами различных конструкций. Результаты не должны превышать предельно допустимых величин, устанавливаемых санитарногигиеническими нормами. При превышении указанных величин должен быть разработан специальный проект по уменьшению вибраций и исключению их передачи на строительные конструкции зданий и сооружений.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Трещины в конструкциях Трещины, обусловленные неравномерными осадками фундаментов Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ирек АХМАДЕЕВ, эксперт СЭПБ, заместитель директора, директор Лениногорского филиала ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Александр ЧАДУЛИН, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В данной статье рассматриваются трещины, возникающие в зданиях по причине неравномерных осадков фундаментов. Приводятся различные причины осадков фундаментов и виды деформаций здания. Даются рекомендации по мониторингу и ремонту таких трещин. Ключевые слова: трещины, фундаменты, осадки, обследование, мониторинг, деформации.

ри проведении обследований зданий и сооружений в каменных стенах часто выявляются сквозные трещины различной ширины раскрытия – от 0,3–0,5 мм до нескольких сантиметров. Причинами образования таких трещин зачастую являются неравномерные осадки фундаментов. Среди основных причин развития неравномерных осадок фундаментов можно выделить следующие: ■ нарушения правил производства работ, приводящие к разрушению свойств грунтов;

■ замачивание грунтов основания в период строительства; ■ ошибки, допущенные при инженерногеологических изысканиях и проектировании оснований; ■ протечки из-за неисправностей инженерных сетей и технологического оборудования; ■ изменения гидрогеологических условий площадки; ■ различные инженерно-геологические условия в пределах площадки; ■ неодинаковая плотность грунтов или неравномерное распределение включений, неоднородности сжимаемой толщи; ■ разные величины нагрузок на отдельные фундаменты, различие размеров в плане и глубины заложения фундаментов; ■ замачивание просадочных, набухающих и засоленных грунтов; ■ динамические воздействия от технологического оборудования, метро и железнодорожного транспорта; ■ неравномерное распределение нагрузок на полы производственных зданий. При этом стены зданий испытывают следующие виды деформаций: ■ прогиб – трещины вертикальные или наклонные, ширина раскрытия больше в уровне цоколя; ■ выгиб – трещины вертикальные и наклонные, ширина раскрытия больТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ше в верхней части стены (в уровне карниза); ■ крен (перекос) – трещины вертикальные и наклонные, имеют одинаковую ширину раскрытия по высоте; ■ кручение (излом) – трещины вертикальные, ширина раскрытия больше в верхней части; ■ скалывание – трещины вертикальные и наклонные, ширина раскрытия больше в средней части. При появлении осадочных трещин в стенах за ними необходимо установить наблюдение. Для этого на трещины устанавливают маяки. Маяки выполняют из цементно-песчаного раствора, гипса, из стеклянных или металлических пластин. Маяки устанавливают на каждую трещину, на очищенную поверхность стены, перпендикулярно трещине в месте ее максимального раскрытия. Толщина маяка 10–15 мм, ширина 50–80 мм. Для наблюдения за трещинами заводят журнал, где вычерчивают схему расположения маяков, фиксируют номер маяка, дату постановки, ширину раскрытия трещины. При разрыве маяка фиксируют дату разрыва в журнале и устанавливают рядом новый маяк. Наблюдения ведут до момента стабилизации трещин и ликвидации причин их появления. Измерение величин деформаций и прогибов конструкций ведут с помощью индикаторов часового типа, прогибомеров и многопетлевых тензодатчиков. Ширину раскрытия трещин измеряют при помощи щупов, мерных луп, шаблонов, отсчетных микроскопов. Заделку трещин выполняют при помощи инъецирования в трещины цементных, полимерных или иных составов.

361

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Основные причины образования трещин в конструкциях зданий и сооружений Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ирек АХМАДЕЕВ, эксперт СЭПБ, заместитель директора, директор Лениногорского филиала ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ПОТАПОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Альберт МИХАЛЕВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В данной статье рассматриваются основные причины образования трещин в конструкциях зданий и сооружений. Приводятся причины и места их образования. Ключевые слова: трещины, бетон, металл, каменные конструкции, деревянные конструкции.

ри проведении обследования строительных конструкций зданий и сооружений предприятий металлургической, коксохимической, химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, на объектах котлонадзора выявляются дефекты и повреждения в каменных, стальных, железобетонных и деревянных конструкциях. Одним из видов дефектов и повреждений, встречающихся во всех конструкциях, являются трещины. Основными причинами образования трещин в конструкциях являются следующие: ■ неравномерные осадки, просадки, крены, перекосы, оползни и пучение фундаментов; ■ коррозия арматуры в железобетонных конструкциях; ■ образование трещин в результате воздействий агрессивных сред; ■ вибрационные и динамические воздействия, удары и взрывы; ■ различного рода механические воздействия;

362

■ перегрузка конструкций; ■ локальные напряжения (местное смятие); ■ усадочные напряжения; ■ усталостные трещины; ■ наличие концентраторов напряжений; ■ отсутствие температурно-усадочных швов; ■ продергивание преднапряженной арматуры, нарушение сцепления арматуры с бетоном или с композитным материалом; ■ нарушение технологии изготовления конструкций;

■ взрывные воздействия; ■ стихийные бедствия – землетрясения, тайфуны, цунами, наводнения и прочее; ■ пожары и резкие перепады температур; ■ многократное попеременное замораживание и оттаивание конструкций в водонасыщенном состоянии; ■ перегрузка конструкций временной нагрузкой, в настоящее время отсутствующей; ■ заниженная, по сравнению с проектной, прочность материалов; ■ пропитка нефтепродуктами; ■ биологические повреждения; ■ дефекты сварных швов, заклепочных и болтовых соединений, пороки древесины; ■ нарушения армирования – завышение шага арматуры, недостаточная анкеровка. Трещины могут встречаться как в надземных, так и в подземных конструкциях. В каменных конструкциях – в местах ввода в здание коммуникаций и наличия проемов; в стенах и простенках, в зонах максимальных просадок и кренов; в железобетонных конструкциях – в опорных зонах, узлах креплений, в сопряжении пола со стеной, в зонах увлажнения и промерзания, в растянутой и сжатой зонах; в стальных конструкциях – в сварных швах, фасонках и основном металле; в деревянных конструкциях – в местах заделки балок в стены и в местах сопряжений. Рекомендации по ремонту трещин зависят от причин их образования, степени развития, степени физического износа.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Разработка рекомендаций

по обеспечению дальнейшей нормальной эксплуатации конструкций предприятий химической и нефтехимической промышленности Владимир ТИХОНОВ, главный инженер проекта Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Артур ГУСАМОВ, начальник отдела Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильдар МИНЗЯНОВ, директор Управления экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ПОТАПОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Альберт МИХАЛЕВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В данной статье обосновывается необходимость разработки рекомендаций по обеспечению дальнейшей безопасной эксплуатации конструкций и, при необходимости, усиления. Приведены примеры рекомендаций по видам конструкций. Ключевые слова: обследование, рекомендации, мероприятия, усиление, строительные конструкции.

лавной целью обследования строительных конструкций зданий и сооружений является определение их фактического технического состояния. В результате обследования выявляют имеющиеся в конструкциях дефекты и повреждения и причины их образования. На завершающем этапе обследования разрабатываются рекомендации по дальнейшей нормальной эксплуатации обследованных конструкций и, при необходимости, рекомендации по усилению конструкций. Разработка этих мероприятий для конструкций, эксплуатирующихся в различных агрессивных средах, необходима. Помещения с агрессивными воздушными средами должны быть отделены от других помещений глухими перегородками. При необходимости устройства дверных проемов в стенах и перегородках, отделяющих помещения с агрессивной, мокрой средой от помещений с нормальной средой и воздушной неагрессивной средой, предусматриваются тамбур-шлюзы с подпором воздуха. В цехах следует предусматривать сквозные коридоры для проходов и проездов, трубопроводов и вентиля-

ционных камер. Коммуникации в этих коридорах должны быть изолированы от агрессивных сред. При разработке рекомендаций также необходимо указывать на необходимость своевременных ремонтов технологического оборудования и недопущение протечек, проливов, агрессивных газов и пыли; на надежность работы местной и общей вентиляции; на исправность полов кислотной и другой промышленной канализации, лотков и каналов, на исправность их футеровки и изоляции. Для обеспечения надежной работы канализационных стояков и лотков в помещениях, где возможны кислотные и щелочные стоки, необходимо предусматривать разделение этих стоков. Защита подземных конструкций должна быть рассчитана на безремонтную эксплуатацию в течение всего срока службы здания.

При обследованиях необходимо обращать внимание на состояние отмостки по периметру зданий. При выявлении в отмостке дефектов и повреждений необходимо выдавать рекомендации по ее ремонту или выполнению на участках, где она отсутствует. Отмостка должна выполняться из асфальтобетона на заполнителе из горных изверженных пород, шириной не менее 1 м, по слою грунта, уплотненного щебнем, толщиной не менее 150 мм. Если при вскрытии фундаментов выявляются нарушения футеровки и гидроизоляции и деструкционные повреждения бетона фундаментов во вскрытых шурфах, то должно назначаться обследование всех фундаментов. Часто при обследованиях выявляются участки отслоения и повреждения футеровки стен, колонн, полов и лотков. В заключениях необходимо выдавать рекомендации по обязательному их восстановлению и ремонту. Нижние части стен и колонн защищают от проливов агрессивных технологических жидкостей плинтусами из химически стойких материалов на высоту не менее 300 мм от уровня пола. При выявлении отсутствия и повреждений сливов необходимо указывать на необходимость их выполнения. Бетонные и железобетонные конструкции, подвергающиеся постоянному воздействию атмосферных осадков, должны иметь сливы из оцинкованной кровельной стали. Надземные конструкции защищают атмосферостойкими лакокрасочными материалами. Стальные конструкции, эксплуатируемые в условиях неагрессивных, слабои среднеагрессивных сред, защищают лакокрасочными покрытиями, в сильноагрессивных средах применяется металлизация с последующей защитой лакокрасочными материалами. В условиях средне- и сильноагрессивных сред и в средах, содержащих сернистый ангидрид более 10 мг/м3 или сероводородов более 5 мг/м3, не допускается применение сталей марок 09Г2С и 14 Г2.

Защита подземных конструкций должна быть рассчитана на безремонтную эксплуатацию в течение всего срока службы здания ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

363

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы При обнаружении этих сталей в конструкциях покрытия, перекрытия или в колоннах необходимо поставить об этом в известность руководство предприятия и решить вопрос об усилении или замене этих конструкций. Применение конструкций из алюминиевых сплавов не допускается в средне- и сильноагрессивных средах при концентрации хлора и хлористого водорода, а также в условиях, где эксплуатационная среда содержит соли со щелочной реакцией, и в зонах, где возможно увлажнение поверхности жидкими средами с рН<3 и рН>11. Зазоры между оконными коробками и стенами рекомендуется уплотнять пороизолом или другим аналогичным материалом с последующей герметизацией нетвердеющими мастиками. С наружной и внутренней сторон окна должны иметь сливы из оцинкованной кровельной стали, с внутренних сторон стены должны иметь защиту из лакокрасочных материалов. Кровли должны выполняться из рулонных материалов с внутренним водостоком, с уклоном до 3°. По гидро изоляционному ковру должен быть выложен защитный слой гравия светлых тонов толщиной 10 мм, втопленный в битумную мастику. В защитном слое должны быть предусмотрены температурно-усадочные швы шириной 10 мм, через 1,5 м во взаимно перпендикулярных направлениях. В качестве утеплителя рекомендуется применять минераловатные плиты жесткие или повышенной жесткости, или иные аналогичные эффективные утеплители. Стяжка выполняется из асфальтобетона. Полы, лотки, каналы, приямки и тоннели должны иметь надежную гидро изоляцию. Полы должны иметь уклоны не менее 2°. В качестве гидроизоляции могут быть применены полиизобутиленовые пластины, полиэтилен, дублированный стеклотканью, стеклоткань на эпоксидном клее. Покрытие «Апкор» на основе атактического полипропилена и другие аналогичные материалы. Футеровку выполняют из кислотоупорной или шлакоситалловой плитки, или кирпича на полимерных замазках на основе эпоксидных смол, замазке типа «Арзамит» или «Слокрил», или другими аналогичными замазками. Швы между плитками и кирпичом должны быть тщательно расшиты этими замазками. Полы в слабо- и среднеагрессивных средах выполняют из асфальтобетона на щелочестойких или кислотостойких заполнителях.

364

Интегральный метод контроля магистральных трубопроводов УДК: 621.039.577:620.179 Данил БУХАРОВ, кандидат технических наук, начальник отдела камеральной обработки ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ильнур ГАЛИМУЛЛИН, аспирант КНИТУ (КХТИ) (г. Казань) Ирек АХМАДЕЕВ, эксперт СЭПБ, заместитель директора, директор Лениногорского филиала ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ПОТАПОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Альберт МИХАЛЕВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В результате изменений действующих отраслевых регламентов применение метода акустической эмиссии для оценки технического состояния магистральных трубопроводов существенно сократилось, поэтому следует напомнить о целесообразности его использования для труднодоступных участков. Ключевые слова: диагностика трубопроводов, интегральный метод контроля, оценка остаточного ресурса, акустическая эмиссия, акустикоэмиссионный контроль.

остоянное развитие магистральных трубопроводов (МТ) для перекачки нефти и газа требует повышения качества технической диагностики и оценки остаточного ресурса используемого оборудования в условиях его непрерывной работы. Одним из наиболее эффективных методов решений этой проблемы является использование интегральных методов оценки состояния МТ, в частности – метода акустической эмиссии (АЭ), принцип которого заключается в регистрации механических колебаний от развивающихся дефектов. Особенностью данного метода является то, что его можно применять без долговременного вывода объекта контроля из эксплуатации. Кроме того, при контроле источником

и проводником сигнала служит сам материал трубопровода, поэтому датчики могут быть установлены на значительном удалении друг от друга. Метод позволяет обнаружить наиболее опасные развивающиеся дефекты (трещины, протечки в уплотнениях, переход материала в пластическое состояние, образование коррозии, разрушение и отслоение шлаковых включений и т.п.), которые в момент приложения нагрузки приводят к возникновению в зоне предразрушения акустического сигнала, так как при разрушении почти все материалы испускают акустические волны. Обработка полученной информации позволяет сделать заключение о природе, месте расположения и росте дефекта [3, 4].

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Стоит отметить, что АЭ-контроль обнаруживает дефекты, но не определяет их тип, размер или точное положение. Основная цель АЭ-контроля – определение структурной проблемы и степени ее развития на контролируемом участке трубопровода в начале ее зарождения и более точный прогноз по остаточному ресурсу. Акустическая эмиссия применяется в тех случаях, когда имеется резкое изменение состояния материала [5]. Таким образом, к основным преимуществам данного вида контроля следует отнести его интегральность и дистанционность диагностирования труднодоступных и недоступных участков МТ, а также возможность заранее спрогнозировать развитие выявленных дефектов до наступления предельного состояния, что позволяет провести ремонтные мероприятия и своевременно принять меры по предотвращению аварийной ситуации [1, 2]. Однако, несмотря на перечисленные преимущества, АЭ-контроль на практике используется достаточно редко. Основная причина – последовательное изменение отраслевых регламентов. Так, например, в РД-19.100.00-КТН192-10 [6], определявшем требования к выполнению технической диагностики нефтепроводов, входящих в систе-

му ОАО «АК «Транснефть», использование метода было обязательным, а в заменившем его РД-19.100.00-КТН-26614 [7] проведение этого вида контроля уже не предусмотрено. К сожалению, при разработке отраслевых стандартов редко проводится публичное предварительное обсуждение предлагаемых решений с участием представителей экспертного сообщества, поэтому итоговый результат не всегда помогает разрешить актуальные проблемы. В частности, при общем увеличении объема работ по неразрушающему контролю полный отказ от метода АЭ является преждевременным. Использование метода АЭ для оценки остаточного ресурса МТ позволило бы значительно снизить вероятность упущения дефектов, поскольку в рабочих условиях этот метод обеспечивает оперативное определение участков трубопровода, подлежащих незамедлительному ремонту при минимальном объеме подготовительных работ. Также АЭконтроль целесообразно применять на переходах через различные препятствия (овраги, водные преграды, автомобильные дороги и т.д.), то есть там, где доступ к наружной поверхности трубопровода существенно затруднен. Литература 1. Кузнецов Н.С. Теория и практика

неразрушающего контроля изделий с помощью акустической эмиссии. Методическое пособие – М.:Машиностроение. –1998. – 96 с. 2. Оглезнева Л.А. Акустические методы контроля и диагностики. Часть II, учебное пособие. Изд-во Томского политехнического университета. – 2009. – 292 с. 3. Жуков А.В. Контроль трубопроводов с применением метода акустической эмиссии. В мире неразрушающего контроля. – 2009г. – №1(43). – С.91–92. 4.Grosse C. U Acoustic emission localization methods forlarge structures based on beamforming and array techniques / C. U. Grosse // NDTCE’09, 2009. 5. Шип B.B. Проблемные вопросы аку- стико-эмиссионной диагностики развития дефектов в сварных соединениях трубопроводов. Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. – 1991. – №2. – С. 120–128. 6. РД-19.100.00-КТН-192-10 «Правила технической диагностики нефтепроводов при приемке после строительства и в процессе эксплуатации». 7. РД-19.100.00-КТН-266-14 «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Техническая диагностика трубопроводов при приемке после строительства и в процессе эксплуатации».

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

365

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Ремонт гидромеханического многоковшового экскаватора мостовой конструкции DRAPH-25, модель 6070322 Александр ЩЕГЛОВ, начальник участка по ремонту ПС, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Денис БУХАРОВ, директор Управления экспертизы, контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ирек АХМАДЕЕВ, заместитель директора, директор Лениногорского филиала, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ИСХАКОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ЕЛЬЧЕНКОВ, эксперт СЭПБ

В статье описан опыт по восстановлению работоспособности экскаватора путем монтажа дополнительных диафрагм между существующими ребрами жесткости. Ключевые слова: экскаватор мостовой, диафрагма, ребра жесткости.

2013 году в ООО «Центр ДиС» поступил заказ от ЗАО «Ключищенская керамика», РТ, у которого находится в эксплуатации гидромеханический многоковшовый экскаватор мостовой конструкции DRAPH25 модель 6070322. В процессе обследования экскаватора были обнаружены многочисленные трещины основного металла верхнего пояса главных балок моста на участках расположения подтележечных рельсовых путей. При более детальном осмотре и простукивании вертикальных листов главных балок моста было выявлено, что в коробах балок моста установлено недостаточное количество ребер жесткости (диафрагм). Совместно со специалистами заводаизготовителя было принято конструкторское решение по восстановлению работоспособности экскаватора путем монтажа дополнительных диафрагм между существующими ребрами жесткости. Данная работа состояла из следующих этапов: 1. Перегон тележки экскаватора на конец моста, где расположены существующие ребра жесткости № 13, 14. 2. Демонтаж подрельсовых путей тележки на участке расположения существующих ребер жесткости № 1…12.

366

3. Вырезка окон в местах обнаружения дефектов (на участках, расположенных между существующими ребрами жесткости) с отступом от края пояса 25 мм размерами: ■ 1200Ч170 мм – в районе расположения ребер жесткости № 2, 3, 4; ■ 400Ч170 мм – в районе расположения ребра жесткости № 1; ■ 350Ч170 мм – в районе расположения ребер жесткости № 5, 6, 7; ■ 350Ч170 мм – в районе расположения ребер жесткости № 8, 9, 10; ■ 350Ч170 мм – в районе расположения ребер жесткости № 11, 12. Примечание: размеры вырезаемых окон устанавливались в зависимости от размеров обнаруженных дефектов. 4. Изготовление дополнительных диафрагм размером 370Ч245Ч10 мм. 5. Изготовление пластин с размерами, соответствующими вырезанным участкам верхних поясов балок, с пазами 14Ч80 мм под «электрозаклепки». 6. Установка и сварка дополнитель-

ных диафрагм по контуру их прилегания к стенкам балок (через отверстия в районе ребер жесткости № 1, 2, 3, 4). 7. Установка пластин с пазами 14Ч80 мм под электрозаклепки в вырезанные ранее отверстия, сварка их по контуру и приварка к установленным дополнительным диафрагмам в районе ребер жесткости № 1, 2, 3, 4. 8. Установка и сварка дополнительных диафрагм по контуру их прилегания к стенкам балок (через отверстия в районе ребер жесткости № 5, 6, 7). 9. Установка пластин с пазами 14Ч80 мм под электрозаклепки в вырезанные ранее отверстия, сварка их по контуру и приварка к установленным дополнительным диафрагмам в районе ребер жесткости № 5, 6 ,7. 10. Установка и сварка дополнительных диафрагм по контуру их прилегания к стенкам балок (через отверстия в районе ребер жесткости № 7, 8, 9, 10). 11. Установка пластин с пазами 14Ч80 мм под электрозаклепки в вырезанные ранее отверстия, сварка их по контуру и приварка к установленным дополнительным диафрагмам в районе ребер жесткости № 7, 8, 9, 10. 12. Установка и сварка дополнительных диафрагм по контуру их прилегания к стенкам балок (через отверстия в районе ребер жесткости №10, 11, 12). 13. Установка пластин с пазами 14Ч80 мм под электрозаклепки в вырезанные ранее отверстия, сварка их по контуру и приварка к установленным дополнительным диафрагмам в районе ребер жесткости № 10, 11, 12. 14. Зачистка сварных швов на отремонтированных участках верхнего пояса балок. 15. Изготовление усиливающих пластин верхнего пояса главных балок размером 245Ч2600Ч8 мм, с пазами 14Ч80 мм

В процессе обследования экскаватора были обнаружены многочисленные трещины основного металла верхнего пояса главных балок моста на участках расположения подтележечных рельсовых путей

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

под электрозаклепки в количестве 8 шт. 16. Установка и сварка усиливающих пластин верхнего пояса главных балок на участки расположения ребер жесткости № 1 …12. 17. Монтаж подрельсовых путей тележки на отремонтированных участках. 18. Перегон тележки экскаватора на конец отремонтированного участка. 19. Вырезка окон в местах обнаружения дефектов на участках, расположенных между существующими ребрами жесткости № 13, 14 с отступом от края пояса 25 мм размерами 400Ч170мм. 20. Установка и сварка дополнительных диафрагм по контуру их прилегания к стенкам балок (через отверстия в районе ребер жесткости №13, 14). 21. Установка пластин с пазами 14Ч80 мм под электрозаклепки в вырезанные ранее отверстия, сварка их по контуру и приварка к установленным дополнительным диафрагмам в районе ребер жесткости № 13, 14. 22. Зачистка сварных швов на отремонтированных участках верхнего пояса балок. 23. Изготовление усиливающих пластин верхнего пояса главных балок размером 245Ч2600Ч8 мм и 245Ч2100Ч8 мм, с пазами 14Ч80 мм под электрозаклепки. 24. Установка и сварка усиливающих пластин верхнего пояса главных балок на участки расположения ребер жесткости № 13, 14. 25. Изготовление дополнительных ребер жесткости вертикальных стенок балок размером 30Ч378Ч10 мм. 26. Установка и сварка дополнительных ребер жесткости на наружную стенку балок в местах установки существующих ребер жесткости и дополнительных диафрагм. 27. Окончательный монтаж рельсовых путей тележки экскаватора. 28. Испытания многоковшового экскаватора по программе завода-изготовителя. Согласно отзывам эксплуатирующей организации, за трехлетний период эксплуатации трещины в металлоконструкциях гидромеханического многоковшового экскаватора мостовой конструкции DRAPH-25 модель 6070322 выявлены не были. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

Особенности ремонта

вертикальных стенок главных балок мостовых кранов Александр ЩЕГЛОВ, начальник участка по ремонту ПС, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Денис БУХАРОВ, директор Управления экспертизы, контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ирек АХМАДЕЕВ, заместитель директора, директор Лениногорского филиала, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ИСХАКОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ЕЛЬЧЕНКОВ, эксперт СЭПБ

В статье описан опыт восстановительного ремонта главной балки мостового крана, имеющего дефект в виде вмятины со сквозным отверстием (разрыв металла) на вертикальной стенке и деформацию нижнего листа. Ключевые слова: кран мостовой, ремонт вертикальных стенок главных балок.

результате небрежной транспортировки на мостовом кране образовалась вмятина со сквозным отверстием на вертикальной стенке главной балки. Для восстановления была проведена вырезка деформированного участка, с последующей зачисткой кромок листа в виде эллипса с разностью осей 40… 50 мм. По форме произведенного выреза была изготовлена вставка из листа той же толщины, что и толщина вертикальной стенки. Также были подготовлены свариваемые кромки и зазоры в соответствии с требованиями ГОСТ 5264-80. Для формирования корня сварного шва был изготовлен подкладной лист толщиной 5 мм шириной 30…40 мм, наружный контур которого был больше вставки на 10…12 мм. Лист был приварен по внутреннему контуру прерывистым сварным швом к обратной стороне вставки. Вставка была заведена узкой частью в широкую часть выреза, внутри главной балки развернули на 90°, установлена к вертикальной стенке, после чего ее обварили по контуру. Другой случай разрушения вертикальной стенки произошел из-за поджатия поднимаемым грузом главной балки на мостовом кране грузоподъемностью 20/5т. В результате удара нижний пояс и вертикальная стенка были деформированы, а на вертикальной стенке образовалась трещина. ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Для устранения дефекта потребовалось поддомкратить главную балку на участке деформации, после был сделан вырез вертикальной стенки и правка деформированного нижнего пояса. По форме произведенного выреза была выполнена вставка из листа той же толщины, что и толщина вертикальной стенки. Зазоры между устанавливаемым и имеющимся листом были выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ 5264-80. С внутренней стороны главной балки на участке стыка вертикальной стенки с устанавливаемым листом к последнему прерывистым швом была приварена фигурная накладка 4х40 мм для формирования корня сварного шва. После сварки вставки в вертикальную стенку были завершены сварочные работы с нижним поясом. В обоих случаях по завершении сварочных работ выполненные сварные швы были зачищены с помощью шлифовальной машины вровень с основным металлом вертикальной стенки крана, и был проведен 100%-й ультразвуковой контроль (УЗК) сварного шва согласно ГОСТ1478286; РД РОСЭК– 001-96. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

367

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Ремонт и усиление концевой балки в районе установки букс ходовых колес

Александр ЩЕГЛОВ, начальник участка по ремонту ПС, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Денис БУХАРОВ, директор Управления экспертизы, контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ирек АХМАДЕЕВ, заместитель директора, директор Лениногорского филиала, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ИСХАКОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ЕЛЬЧЕНКОВ, эксперт СЭПБ

В статье описан опыт восстановительного ремонта концевой балки мостового крана, имеющего дефект в виде разрушений сварных швов и основного металла в районе крепления букс ходовых колес. Ключевые слова: кран мостовой, концевая балка, буксы ходовых колес, подкрановые пути.

а многих кранах происходят разрушения сварных швов и основного металла концевой балки в районе крепления букс. Разрушения происходят по сварному шву между вертикальными стенками и гнутыми надбуксовыми листами и часто распространяются по основному металлу. В большинстве случаев эти разрушения являются не следствием аварийных ситуаций, а носят усталостный характер. Указанные разрушения проявляются у многих кранов после незначительного срока эксплуатации. Причиной разрушений являются конструктивные недостатки узла: 1. Недостаточная толщина вертикальной стенки. 2. Наличие большого числа источников концентрации напряжений (вырезы в вертикальной стенке для болтового соединения букс ходовых колес с балкой; сварные швы соединения косынок с гнутым надбуксовым листом и с вертикальной стенкой). Одной из основных причин разрушений являются частые отступления от норм допусков на подкрановые пути. Но в процессе эксплуатации это неизбежно и потому должно учитываться при проектировании кранов. До устранения трещин в основном металле необходимо собрать полную информацию о дефекте, включая места распо-

368

ложения концов трещины. Концы трещин обязательно должны быть определены методами неразрушающего контроля (НК). Разрушения сварного шва и основного металла восстанавливают согласно типовым рекомендациям. Дефектный сварной шов выбирают на 50…100 мм больше, чем протяженность обнаруженной трещины. На место удаленного сварного шва накладывается новый, катет которого равен катету удаленного шва. Данный метод устранения дефекта неприменим для случая, когда при удалении дефектного участка сварного шва образуется большой зазор между свариваемыми деталями. Для восстановления основного металла необходимо: 1. Конец обнаруженной трещины засверлить сверлом диаметром 12–15 мм, причем центр сверления отверстия кернить на расстоянии 10–12 мм от конца трещины (определенной при обследовании методами НК) в сторону ее распространения. 2. Трещину выбирать по всей длине (до просверленного отверстия) с разделкой кромок под углом 60°. 3. Трещину заварить, при этом просверленное отверстие не заваривать. 4. Сварные швы заваренных трещин зачистить до уровня основного металла. 5. Провести НК физическими метода-

ми на отсутствие дефектов в ремонтных сварных швах. Косынки, связывающие гнутые надбуксовые листы с вертикальной стенкой, перед постановкой усиливающих накладок удаляют, оставшиеся следы от сварки зачищают в уровень основного металла. Устанавливают вырезанные по шаблону усиливающие накладки толщиной 12– 16 мм, с фаской с внутренней стороны по контуру (для предотвращения контакта листа с имеющимися сварными швами поясных и гнутого листов балки). Заведомо завышенная толщина усиливающих накладок объясняется необходимостью обеспечения толщины металла в тавровом сварном соединении. Рекомендуется на усиливающих накладках сделать фрезерованный скос до толщины 5–6 мм для лучшего перехода его к вертикальным стенкам балки. Для обеспечения устойчивости боковых листов (во вновь образовавшемся узле) без установки косынок необходимо связать воедино боковые листы с боковыми накладками, для чего применяют «электрозаклепки». На вновь устанавливаемых листах, в зависимости от наличия и расположения на концевой балке диафрагм, просверливается ряд отверстий под «электрозаклепки». Отверстия сверлят в районе расположения внутренних диафрагм. При монтаже лист плотно поджимают к вертикальной стенке балки и приваривают по контуру поясным швом с катетом 5–6 мм. Так как установленные усиливающие накладки имеют значительную толщину, то устойчивость вновь образовавшегося узла, состоящего из боковой стенки и усиливающей накладки, значительно возрастает, следовательно, необходимость в установке косынок исчезнет. При появлении разрушений в одном узле, которые произошли на кране без каких-либо аварийных ситуаций, дается рекомендация по симметричному усилению всех узлов ремонтируемого крана. После окончания ремонта проводится полное техническое освидетельствование с грузовыми испытаниями. Согласно отзывам организации-владельца крана, повторных трещин в концевых балках за время последующей эксплуатации не выявлено. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Ремонт и усиление продольных балок грузовой тележки мостового крана в районе установки букс ходовых колес Александр ЩЕГЛОВ, начальник участка по ремонту ПС, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Денис БУХАРОВ, директор Управления экспертизы, контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Ирек АХМАДЕЕВ, заместитель директора, директор Лениногорского филиала, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ИСХАКОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Сергей ЕЛЬЧЕНКОВ, эксперт СЭПБ

В статье описан опыт восстановительного ремонта концевой балки мостового крана, имеющего дефект в виде разрушений сварных швов и основного металла в районе крепления букс ходовых колес. Ключевые слова: кран мостовой, продольные балки, грузовая тележка, буксы ходовых колес, подкрановые пути.

а многих кранах возникают разрушения сварных швов и основного металла продольных балок грузовой тележки в районе крепления букс. Разрушения происходят по сварному шву между вертикальными стенками и гнутыми надбуксовыми листами и часто распространяются по основному металлу. В большинстве случаев эти разрушения являются не следствием аварийных ситуаций, а носят усталостный характер. Указанные разрушения появляются у многих грузовых тележек после незначительного срока эксплуатации. Причиной разрушений являются конструктивные недостатки узла и отступления от норм допусков на подтележечные рельсы. До устранения трещин в основном металле необходимо собрать полную информацию о дефекте, включая места расположения концов трещины. Концы трещин обязательно должны быть определены методами неразрушающего контроля (НК). Разрушения сварного шва и основного металла восстанавливают согласно типовым рекомендациям. Дефектный сварной шов выбирают на 50…100 мм больше, чем протяженность обнаруженной трещи-

ны. На место удаленного сварного шва накладывается новый, катет которого равен катету удаленного шва. Данный метод устранения дефекта неприменим для случая, когда при удалении дефектного участка сварного шва образуется большой зазор между свариваемыми деталями (трещина идет вглубь бокового листа балки перпендикулярно поверхности). Для восстановления основного металла необходимо: 1. Конец обнаруженной трещины засверлить сверлом диаметром 12–15 мм, причем центр сверления отверстия кернить на расстоянии 10–12 мм от конца трещины (определенной при обследовании методами НК) в сторону ее распространения. 2. Трещину выбирать по всей длине (до просверленного отверстия) с разделкой кромок под углом 60°. 3. Трещину заварить, при этом просверленное отверстие не заваривать. 4. Сварные швы заваренных трещин зачистить до уровня основного металла. 5. Провести НК физическими методами на отсутствие дефектов в ремонтных сварных швах. Косынки, связывающие гнутые надбуксовые листы с вертикальной стенТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

кой, перед постановкой усиливающих накладок удаляют и оставшиеся следы сварки зачищают в уровень основного металла. Устанавливают вырезанные по шаблону усиливающие накладки, толщиной равные толщине ремонтируемых стенок балок с учетом зазора между торцами накладки и пластин, где проходят сварные швы (зазор должен быть равным катету существующего сварного шва). Для обеспечения устойчивости боковых листов продольных балок грузовой тележки (во вновь образовавшемся узле) необходимо соединить боковые листы с боковыми накладками, для чего применяют «электрозаклепки» (сварка элементов узла через отверстия в усиливающих накладках). На вновь устанавливаемых листах просверливается ряд отверстий под «электрозаклепки». Отверстия сверлят по центру накладки с шагом 120–150 мм. При монтаже лист плотно поджимают к вертикальной стенке балки и приваривают по контуру поясным швом, наплавляя зазор с катетом большим, чем зазор между торцом пластины и существующими пластинами. После сварки усиливающих накладок устанавливают на места косынки, связывающие гнутые надбуксовые листы со стенками. После окончания ремонта проводится полное техническое освидетельствование с грузовыми испытаниями. Согласно отзывам организации-владельца крана, повторных трещин в продольных балках грузовой тележки за время последующей эксплуатации не выявлено. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

369

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблема диагностирования полимерно-армированных трубопроводов, трассопоиск в отсутствие кабеля-спутника УДК: 620.19 Анастасия ОВСЯННИКОВА, кандидат химических наук, эксперт по промышленной безопасности ООО «Диагностика-Сервис» (г. Пермь) Сергей ЮДИНЦЕВ, эксперт по промышленной безопасности, руководитель экспертного отдела ООО «Диагностика-Сервис» (г. Пермь) Елена ЗВЕРЕВА, эксперт по промышленной безопасности ООО «Диагностика-Сервис» (г. Пермь)

Большинство полимерно-армированных труб выработали срок службы, установленный заводами-изготовителями. Возникает проблема технического диагностирования таких трубопроводов. В статье показан способ осуществления поиска трассы при отсутствии кабеля-спутника, предложен способ технического диагностирования труб методом вибродиагностики в местах соединения труб (стыковых швов) и по телу трубы. Ключевые слова: полимерно-армированные трубы, стыковые швы, срок службы, трассопоиск, неразрушающий контроль, остаточный ресурс.

олимерно-армированные трубы (ПАТ) являются альтернативой стальным трубопроводам, по сравнению с которыми имеют ряд преимуществ. Однако отсутствие систематизированных данных по определению работоспособности и долговечности таких труб и их применение в нефтяной, газовой и химической промышленности связано с риском возникновения негативных техногенных последствий. Поскольку ПАТ используются в промышленности уже не первое десятилетие, а прогнозируемый срок службы составляет около 25 лет, возникает потребность в определении возможного срока дальнейшей без аварийной работы, а значит, появляется и необходимость технического диагностирования таких трубопроводов. При разработке методики технического диагностирования полимерноармированных труб целесообразно опираться на существующую методику, применяемую для технического диагностирования металлических трубопроводов, которую условно можно разделить на следующие основные этапы: 1) анализ документации на трубопровод; 2) натурное обследование трассы; 3) обследование состояния трубопровода неразрушающими методами контроля; 4) анализ результатов технического диагностирования, составление заключения. За исключением анализа документации, техниче-

370

ское диагностирование ПАТ имеет существенные особенности. Методы, изложенные в данной статье, применимы к различным видам комбинированных труб, в основе которых заложен полиэтилен, независимо от того, каким конструкционным материалом обеспечивается армирование, проволочным каркасом – металлопластовые трубы (МПТ), послойной навивкой линейного профиля – гибкие полимернометаллические трубы (ГПМТ) и формированием стеклопластиковой оболочки – бипластмассовые трубы (БПТ).

Особенности натурного обследования Трубы ПАТ оснащены трассопоисковым кабелем (кабелем-спутником), благодаря чему трассопоиск не имеет принципиальных отличий от поиска металли-

ческих труб. Однако в 10–20% случаев кабель отсутствует или поврежден. Проблему поиска трассы специалисты ООО «Диагностика-Сервис» решили с помощью трассотечепоискового комплекта «Успех ТПТ-512». Ударно-механическое устройство «УМ112» устанавливается на искомом пластиковом трубопроводе в шурфе при помощи цепочки, обеспечивающей плотное прижатие бойка к поверхности трубы (рисунок 1). На блоке управления устанавливается частота и сила удара, звуковой импульс передается в трубопровод. Оператор на поверхности грунта прослушивает акустическим датчиком колебания, создаваемые в трубе. Поиск проходит на участке ожидаемого прохождения трубопровода (согласно имеющейся схеме), в случае отсутствия сигнала осуществляется поиск нового направления путем прослушивания сигнала на расстоянии 1 м от места снижения его уровня по окружности с шагом 10–20 см. Предварительно были проведены полевые эксперименты по подбору оптимальных параметров работы ударного механизма (частота и сила удара, при которых регистрация звука происходила на максимальном удалении от трубы). Результаты показали, что расстояние, на котором пропадает сигнал, несколько превышает 100 м. Данный прибор может успешно использоваться при проведении трассировки и для получения схемы прохождения пластикового трубопровода с точностью +20 см. При этом глубина залегания определяется только в местах шурфовки, например, при помощи GPS-навигатора или любого другого измерительного средства.

Рис. 1. Установка ударно-механического устройства «УМ-112» на вертикальном (а) и горизонтальном (б) участке трубы

а)

б)

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

В остальном обследование трассы и запорной арматуры на соответствие требованиям нормативной документации не отличается от того, которое проводят для стальных трубопроводов.

Обследование ПАТ методами неразрушающего контроля Причинами отказов работы трубопровода могут быть порывы, которые являются следствием превышения рабочего давления, внешние механические повреждения, нанесенные движущимися частями строительной техники или возникшие в результате подвижек грунта, разрушения материала трубы. Последняя из причин может быть спрогнозирована, поэтому техническая диагностика направлена на контроль состояния материала элементов трубопровода и их соединений. В работах А.Ф. Сальникова [1-5] и коллектива авторов А.Н. Аношкина, В.Ю. Зуйко и С.Г. Иванова [6-8] были проанализированы и классифицированы основные виды разрушения конструктивных элементов ПАТ. Анализ показал, что основные отказы ПАТ (около 80%) связаны с разрушением тела трубы по образующей. Согласно мнению А.Ф. Сальникова [1-4], как правило, повышение давления внутри трубопровода приводит к разрыву кольцевых армирующих элементов, принадлежащих зоне термического влияния вблизи стыковых швов. В работах С.Г. Иванова [6-8] показано, что трубы газового и нефтяного назначения имеют различный характер развития деформаций, предположительно, для труб газового назначения наиболее характерно разрушение по осевой арматуре в районе перехода линейной части трубы в законцовку, для нефтяных труб – вероятность разрушения выше в неармированной области стыка. Можно предположить, что оценка технического состояния трубы в данных областях может характеризовать состояние всего трубопровода. Специалисты ООО «Диагностика-Сервис» проводили исследования на объектах ООО «Лукойл-Пермь» по обнаружению внутренних дефектов методом вибродиагностики при помощи многоканального анализатора вибрации «Камертон». Данный метод не имеет аналогов по эффективности и оперативности среди других общепринятых методов, а применительно к диагностике ПАТ является практически единственным средством. Он направлен на обнаружение таких дефектов, как наличие несплошностей (раковины, трещины), ослабление в структуре материала и ослабление связей меж-

ду элементами или зонами расположения датчиков [5]. Помимо контроля состояния в стыках, представляется интересным проводить также сравнительный анализ данных вибродиагностики по телу трубы в шурфах. При исследовании стыков труб нефтяного назначения по обе стороны сварного шва устанавливаются вибродатчики (на каждом соединяемом элементе располагаются по окружности через равные промежутки), соединенные кабельными линиями с прибором. После этого последовательно наносятся удары молотком по краю законцовки трубы. Ось направления удара должна совпадать с направлением оси датчика, а сам удар должен проходить в одно касание. С целью обеспечения качества измерений рекомендуется производить не менее 4 серий измерений подряд. При проведении диагностики по телу трубы датчики также устанавливаются в двух сечениях по окружности. Расстояние между этими сечениями определяется техническими возможностями (например, размером шурфа, длиной кабельных линий). Места нанесения ударов также располагаются рядом с датчиками таким образом, чтобы оба сечения с установленными датчиками находились по одну сторону от места удара. Датчики регистрируют виброакустические колебания и условия их прохождения в широком диапазоне частот (3–3000 Гц). Прибор оснащен экспертной системой для обработки сигнала с анализом характера прохождения виброакустических волн по телу изделия и сварному соединению. Результатом обработки является получение графика огибающей спектра для каждого сигнала датчика и сравнение полученных характеристик информации всего комплекса импульсных нагрузок с характеристиками эталонных кривых. На основании этого сравнения прибор выдает заключение.

Заключение Полимерно-армированные трубы характеризуются высокой стойкостью к различным видам коррозии и к действию агрессивных сред, однако с течением времени любой материал начинает разрушаться, теряет свои эксплуатационные свойства (происходит старение материала). В настоящее время не существует методики расчета остаточного ресурса. По результатам вибродиагностики делается вывод о техническом состоянии трубопровода в настоящий момент времени. Чтобы оценить реальное состояние и сдеТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

лать прогноз, необходимо провести оценку изменения технологического состояния трубопровода с течением времени, чтобы получить более точный прогноз, основанный на построении математикостатистической модели. Кроме того, для дальнейшей эксплуатации трубопроводов, отработавших срок службы, который гарантирует заводизготовитель, остается вопрос проведения экспертизы промышленной безопасности (поиск других методов неразрушающего контроля, которые являлись бы независимыми от вышеописанного метода; количественная оценка получаемых результатов с целью дальнейшего определения остаточного ресурса работы трубопровода). Литература 1. Сальников А.Ф., Нечаева Е.С., Аношкин А.Н. Экспериментально-теоретическое исследование работоспособности полимерных армированных труб. Газовая промышленность. 2008. С. 88–91. 2. Сыпачева Е.С., Сальников А.Ф. Математическая модель работоспособности полиэтиленовых армированных труб. Молодежная наука Прикамья. Перм- ГТУ. – Пермь, 2004. – Вып.4. С.68–72. 3. Сальников С.А., Нечаева Е.С., Сальников А.Ф. Управление технологическим процессом транспортировки рабочей среды с учетом остаточного ресурса трубопровода. Газовая промышленность. 2009. № 9. С. 66–68. 4. Сальников А.Ф., Словиков С.В., Аношкин А.Н., Вильдеман В.Э. Влияние динамических нагрузок на полимерные армированные трубы. Газовая промышленность. 2010. № 6. С. 38–40. 5. Лобанов А.Ю., Махнев В.Б., Сальников А.Ф. Анализатор «Камертон» для оценки динамических нагрузок в транспортных системах. Датчики и системы. 2007. № 3. С.23–25. 6. Аношкин А.Н., Зуйко В.Ю., Иванов С.Г. Компьютерное моделирование и прогнозирование прочности сварных соединений полимерных армированных труб нефтегазового назначения. Нефтяное хозяйство, 2011, № 11. С.95–97. 7. Иванов С.Г., Аношкин А.Н., Зуйко В.Ю. Вязкоупругое поведение и долговечность при высоком уровне нагрузки полиэтиленовых труб, армированных стальной проволокой. Механика композитных материалов, 2011, Т. 47, № 2, С. 277–288. 8. Аношкин А.Н., Зуйко В.Ю. Сравнительный анализ осевой прочности сварных стыковых соединений полимерных армированных труб нефтяного и газового назначения. Нефтяное хозяйство, 2012, № 2. С. 94–97.

371

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза промышленной безопасности и задачи технической диагностики при оценке соответствия технических устройств УДК 621.7, УДК 620.1 Мария СКУПЧЕНКО, генеральный директор ООО «Камчатский учебно-аттестационный и техникодиагностический центр» (г. Петропавловск-Камчатский), к.т.н., доцент Борис КАРЕЛОВ, технический директор ООО «Камчатский учебно-аттестационный и технико-диагностический центр» (г. Петропавловск-Камчатский) Александр ШОЛКОВЫЙ, главный инженер ООО «Камчатский учебно-аттестационный и технико-диагностический центр» (г. Петропавловск-Камчатский) Сергей ХАРЛАМОВ, ведущий инженер ООО «Камчатский учебно-аттестационный и технико-диагностический центр» (г. Петропавловск-Камчатский)

Экспертиза промышленной безопасности, техническая диагностика и достоверность ее результатов. Влияние полноты и качества контроля на определение остаточного ресурса технического устройства. Разрушающие методы контроля в оценке надежности и долговечности исследуемого объекта Ключевые слова: техническая диагностика, несоответствие, экспертиза технического устройства, оценка соответствия, остаточный ресурс, исследование, дефект, контроль качества.

бласть, охватываемая технической диагностикой, включает все этапы жизненного цикла технического устройства, включая проектирование, изготовление, эксплуатацию. Несоответствия (брак), допущенные на любой стадии производственного процесса, приводят к преждевременному разрушению металла или снижению расчетного ресурса. Можно выделить три основные задачи при определении технического состояния объекта экспертизы: ■ оценка технического состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени (чистая диагностика); ■ оценка состояния объекта, в котором потенциально будет находиться объект. В этом случае Заказчика интересует, в течение какого периода исследуемый объект будет функционировать в соответствии с требуемыми параметрами, остаточный ресурс технического

372

устройства до наступления предельного состояния (прогнозирование); ■ определение технического состояния, в котором объект находился в определенный момент времени в прошлом: на стадии производства, испытаний или в период ввода в эксплуатацию.

Практический опыт показывает, что при экспертизе технических устройств, изготовленных до 1997 года, чаще всего в эксплуатационной документации отсутствует информация о качестве объекта после монтажа. Задачи третьего типа чаще всего возникают в связи с отказом (разрушением, аварией) технических устройств. ООО «Камчатский учебно-аттестационный и технико-диагностический центр» многие годы выполняет работы по технической диагностике и экспертизе промышленной безопасности ОПО, в том числе работы по расследованию причин разрушения и отказов элементов технических устройств. Для выполнения необходимых исследований с целью выявления дефектов и стадии технологического процесса, на которой был допущен брак, а также оценки влияния выявленного несоответствия на функциональные характеристики объекта исследования, экспертная организация имеет в штате аттестованных специалистов по различным методам контроля качества металла, оборудование, аккредитованные лаборатории НК, разрушающих и других видов испытаний (включая механические

Рис. 1. Место разрыва звёнки а) схема процесса разрушения металла; б) внешний вид поверхности разрушения

1 2

1 – гладкая поверхность 2 – водородное охрупчивание

Зона присутствия водорода

а)

б)

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

испытания, химический, металлографический анализ). Многочисленные исследования, выполняемые по заказам организаций и предприятий, показывают, что несоответствия, допущенные на первых этапах технологического процесса изготовления технического устройства, относятся к скрытым дефектам, и вероятность отказа (аварии) в этом случае возрастает даже по истечении длительного срока эксплуатации. Так, звёнка якорной цепи одного из судов (типа БМРТ) Камчатской рыболовецкой флотилии разрушилась после 20летней эксплуатации. В ходе выполнения исследования было выявлено, что в центре звёнки, в замкнутом пространстве находился водород (рис. 1, а, б). Спустя 20 лет водород вышел на поверхность, образуя хрупкие гидриды окислов. В поперечном сечении дефектная площадь занимала ≈30 %, по этой причине прочность оказалась ниже предельно допустимых значений, а из-за тяжелых условий эксплуатации дефектное звено не выдержало резких нагрузок. Причиной данного дефекта явился водород, оказавшийся при изготовлении заготовки в металле звёнки (рис. 1,а), спровоцировавший водородное охрупчивание металла. В 2012 году на стадии испытаний после ремонта произошел отказ котлоагрегата № 6 станции 1 «Камчатские ТЭЦ» в связи с разрушением экранной трубы № 33 (рис. 2). Как было установлено в результате изучения и анализа представленной Заказчиком нормативно-технической документации по котлоагрегату, а также проведения ряда исследований с применением разрушающих методов контроля, причиной разрушения металла явилось нарушение режима термической обработки при изготовлении экранных

Рис. 2. Фрагмент трубы после разрушения

Рис. 3. Фотография внутренней поверхности трубы после зачистки

труб  60 5 мм (согласно техническим условиям ТУ 14-3 Р-55-2001). В сертификате качества № 20306 от 26.02.2011 г. на поставленные трубы указано состояние поставки: «Трубы горячедеформированные, нормализация с прокатного нагрева с температурой конца прокатки – 920 °С». В ТУ указано, что режим термической обработки для труб из стали 20, изготовленных из непрерывно-литой заготовки – нормализация, производится с отдельного нагрева, а не с прокатного нагрева с температурой конца прокатки меньшей или равной 920 ° С, так как в этом случае проблематично обеспечить надлежащее качество структуры. В результате проведенных макро- и микроскопических исследований структуры металла экранной трубы (рис. 3) было установлено: ■ структура микрошлифов со стороны

Рис. 4. Фотографии структур с образца № 4, полученные от кромки со стороны внутренней поверхности трубы a) cнимок эталона (из ГОСТ 5640-68); б) полосчатость феррито-перлитной структуры – балл 4

х100

а)

б) ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

внутренней поверхности трубы ферритоперлитная полосчатая – балл 4 по шкале 3 ГОСТ 5640-68 (рис. 4, а,б). В соответствии с п.1.11.3 ТУ 14-3Р-552001 «Полосчатость в микроструктуре металла труб из стали 20 и других марок стали не должна превышать 3-го балла». Также в этом пункте указано: «Изготовитель гарантирует соответствие указанным требованиям к полосчатости микроструктуры металла труб из стали 20 и других марок стали, кроме нормализованных с температуры прокатного нагрева. Создание высококачественной продукции и соблюдение технологической дисциплины должно быть основной задачей на всех этапах производства. Вышеприведенные примеры и результаты проведенных исследований подтверждают, что отсутствие должного контроля качества на различных этапах технологического процесса изготовления технического устройства (изделия) может привести к снижению надежности и сокращению сроков эксплуатации. Литература 1. Технические средства диагностирования: Справочник/В.В. Клюев, П.П. Пархоменко и др.: Под общ. ред. В. В. Клюева. – М.:Маш-е,1989. 672 с. 2. ГОСТ 5640-68 Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты. 3. ТУ 14-3Р-55-2001 Трубы стальные бесшовные для паровых котлов и трубопроводов.

373

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Влияние непроектных параметров эксплуатации на надежность трубопроводов III отбора блоков 800 МВт Сургутской ГРЭС-2 УДК: 621.643, 620.179, 621.165 Юрий СПИРИН, начальник отдела экспертизы объектов теплоэнергетики Александр ФЕЛЬКЕР, эксперт Владимир ПУЧКОВ, эксперт Сергей КАТЦИН, директор ООО ЦЭ «Техносервис и контроль»

Сургутская ГРЭС-2 является крупнейшей тепловой электростанцией России. На станции эксплуатируется шесть энергоблоков с паросиловыми установками мощностью 800 МВт каждая и два энергоблока с парогазовыми установками мощностью по 400 МВт. В состав энергоблоков № 1–6 входят паровые конденсационные турбины типа К-800-240-5 с восемью нерегулируемыми отборами пара на регенеративные подогреватели, деаэратор и приводные турбины питательных насосов (ПТН).

2012–2014 годы нами проведены работы по экспертизе промышленной безопасности трубопроводов III отбора энергоблоков № 1–6, по которым пар подается на подогреватели питательной воды высокого давления ПВД-6 (А, Б) и приводные турбины ПТН. Расчетные параметры пара в отборе: давление – 16,6 кгс/см2, температура – 440 °С. Элементы трубопроводов изготовлены из сталей марок 15ГС, 16ГС, 20, 12Х1МФ. Согласно данным по среднегодовой температуре пара в трубопроводах III отбора в 1999–2012 годы, представленным в таблице 1, в течение длительного периода эксплуатации имело место превышение фактической температуры пара в отборах над проектным значением. При этом максимальное превышение было зафиксировано в 2004–2005 годах на энергоблоке № 1, когда среднегодовая температура пара составила 472,2 °С, что на 32,2 °С выше, чем проектная. После 2010 года в результате выполнения в периоды капитальных ремонтов мероприятий, рекомендованных изготовителем турбины, Ленинградским металлическим заводом, удалось понизить среднегодовую температуру пара в трубопроводах III отбора до уровня 443,5–453,9 °С. Однако превышение фактических значений температуры в отборах над проектными на протяжении

374

длительного периода времени не могло не сказаться на техническом состоянии элементов трубопроводов. Следует отметить, что, согласно действовавшим на момент проведения экспертизы ПБ 10-573-03 [1], предельная температура применения труб из стали марок 15ГС и 20, поставляемых по ТУ14-3Р55, и 16ГС, поставляемых по ТУ 3-923, составляла 450 °С. Эксплуатация трубопро-

водов, элементы которых изготовлены из стали марок 15ГС, 16ГС, 20, при температуре выше 450 °С является нежелательной по причине развития процессов ползучести, а для элементов из стали 20 – еще и графитизации в сварных швах и основном металле. С целью оценки влияния непроектных параметров эксплуатации на техническое состояние трубопроводов проведены неразрушающий контроль сварных соединений и элементов трубопровода, металлографическое исследование основного металла и металла сварных швов на репликах и в лабораторных условиях на образцах, вырезанных из трубопровода, механические испытания основного металла и металла сварных швов. Вышеуказанные работы выполнены специалистами лаборатории неразрушающих методов контроля и спектрального анализа, а также лаборатории металлов и механических испытаний ООО «ЗАПСИБОРГРЭС». Сводные результаты контроля элементов и свар-

Таблица 1. Среднегодовая температура пара в трубопроводах III отбора за 1999–2012 годы Год

1999

Среднегодовая температура, °С Энергоблок №1

Энергоблок №2

Энергоблок №3

Энергоблок №4

Энергоблок №5

Энергоблок №6

455,2

455

463

–

2000

458,2

453

464

–

447,4

461,9

2001

456,8

453

463

–

454,2

465,4

2002

456,9

452

462

–

456,6

457

2003

463,2

453

460

–

454,4

455,3

2004

472,2

452

458

446,2

457,1

455,7

2005

472,2

449,7

458,5

444,9

458,3

455,8

2006

468,6

449,5

446,4

455,9

458

2007

469,5

453,5

449,6

444,9

453,7

460,6

2008

468,4

448,4

449,7

445,7

451,4

451,6

2009

459,4

449,3

452

445,2

453,7

452,5

2010

445,9

450,3

449,9

446,9

453,9

450,9

2011

444,1

452,1

447,3

448,1

453,5

448,2

2012

445,6

452,3

452

445,7

453

443,5

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 2. Сводные результаты контроля элементов и сварных соединений трубопроводов энергоблоков № 1–6 методом УЗК и МПД

№ энергоблока

Наработка энергоблока на момент проведения контроля, час

1 2

Сварные соединения (СС) тип 1

Сварные соединения (СС) тип 2 и разнородные СС

Гибы, отводы, колена штампованные и штампосварные

Запорная и регулирующая арматура

Общее количество / количество СС, подвергавшихся контролю

Количество сварных соединений с повреждениями

Общее количество / количество СС, подвергавшихся контролю

Количество СС с повреждениями

Общее количество / количество элементов, подвергавшихся контролю

Количество элементов с повреждениями

Общее количество / количество элементов, подвергавшихся контролю

Количество элементов с повреждениями

190 792

53 / 15

89 / 29

54 / 19

12 / 4

179 542

50 / 12

96 / 30

60 / 11

12 / 1

177 383

59 / 15

91 / 30

57 / 13

12 / 4

191 461

56 / 13

97 / 34

58 / 25

12 / 6

187 644

57 / 14

87 / 34

57 / 26

12 / 5

182 373

53 / 15

90 / 33

60 / 28

13 / 5

ных соединений трубопроводов энергоблоков № 1–6 методами ультразвукового контроля (УЗК) и магнитопорошковой дефектоскопии (МПД) представлены в таблице 2. Из данной таблицы видно, что максимальное количество повреждений было обнаружено при контроле сварных соединений и элементов трубопровода энергоблока № 1, для которого в процессе эксплуатации было зафиксировано максимальное превышение среднегодовой температуры эксплуатации над проектной. На трубопроводе энергоблока № 2, где среднегодовая температура эксплуатации превышала проектную на 15 °С, повреждений обнаружено не было. Что касается характера дефектов, то при проведении УЗК в стыковых сварных соединениях типа 1 («труба с трубой») обнаружены в основном протяженные дефекты в корне сварного шва, которые в непроектных условиях эксплуатации могли развиться от дефектов, допущенных при монтаже, например от непроваров в корне шва. В сварных соединениях типа 2 (угловые сварные соединения и сварные соединения с конструктивными концентраторами напряжений) при выполнении МПД выявлены продольные и поперечные трещины протяженностью до 70 мм в зоне термического влияния сварных швов, распространяющиеся вглубь металла в большинстве случаев не более чем на 1 мм. Протяженность отдельных трещин достигала 780 мм, они располагались вдоль сварного шва в зоне термического влияния. При этом скопления трещин также обнаружены и на основном металле штуцеров тех врезок, угловые сварные швы которых были повреждены. На одном из гибов трубопровода III отбора энергоблока № 1 зафиксированы

отдельные продольные трещины протяженностью от 15 до 60 мм в нейтральной и растянутой зонах гиба и скопление трещин протяженностью от 5 до 40 мм в нейтральной зоне, которые развились на участке скопления пор диаметром 0,5–1,5 мм. Глубина развития трещин на наружной поверхности гиба, определенная по результатам механического удаления обнаруженных дефектов и повторного проведения МПД, не превышала 1 мм. На корпусах запорной и регулирующей арматуры при осуществлении магнитопорошкового контроля выявлены многочисленные продольные и поперечные трещины как в зоне радиусных переходов на корпусе арматуры, так и на ее патрубках. С целью оценки влияния длительной эксплуатации при температурах выше проектной на микроструктуру металла и развитие процессов графитизации в 2006–2014 годы проводились исследования структуры металла сварных соединений элементов из стали марки 20 методом реплик, а также в лабораторных условиях на образцах, вырезанных из трубопроводов. Степень графитизации сварных соединений оценивалась по шкале Приложения Д к ОСТ 34-70-690-96 [2]. Сводные данные по результатам исследования сварных соединений на графитизацию представлены в таблице 3. Рассматривая их, можно сделать вывод о том, что в процессе длительной эксплуатации при температурах, превышающих проектные, в металле сварных соединений произошли значительные структурные изменения, связанные с выделением структурно свободного графита. Графитовые включения обнаружены по большей части в зоне термического влияния сварных соеди-

нений. В основном металле стыкуемых элементов трубопроводов процессы графитизации, как правило, не развивались либо были зафиксированы отдельные включения графита, соответствующие баллу 1 шкалы графитизации ОСТ 34-70-690-96 [2]. В основном металле гибов развития процессов графитизации не наблюдалось. Однако при проведении исследования одного из сварных соединений трубопровода III отбора энергоблока № 1 в 2006 году обнаружена графитизация 3–4 балла даже на удалении 30 мм от сварного шва. В зоне термического влияния сварного шва также выявлены скопления микропор размером до 5 мкм и слившиеся поры по границам зерен, что свидетельствует о работе металла сварного соединения в условиях ползучести. По итогам металлографического исследования образцов сварных соединений в лабораторных условиях установлено, что выделение свободного графита происходит по всему периметру сварных соединений. Здесь следует отметить, что при выполнении в тот же период времени исследования сварных соединений трубопроводов собственных нужд энергоблоков № 1–6, которые эксплуатируются в диапазоне температур 390–440 °С и элементы которых изготовлены из стали 20, развития процессов графитизации в сварных соединениях и основном металле либо не наблюдалось совсем, либо были обнаружены отдельные графитовые включения, соответствующие баллу 1 шкалы графитизации ОСТ 34-70-690-96 [2], в зоне термического влияния сварных соединений. Таким образом, результаты неразрушающего контроля и металлографического исследования элементов трубопроводов III отбора позволяют утверждать, что наиболее слабым звеном, огра-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

375

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Таблица 3. Сводные данные по результатам исследования сварных соединений на графитизацию

№ энергоблока

Количество сварных соединений элементов из стали 20, подвергавшихся исследованию на репликах

Количество сварных соединений со степенью графитизации 1–2 балла

Количество сварных соединений со степенью графитизации 3–4 балла

Максимальная степень графитизации, обнаруженная при исследовании сварных соединений на образцах, вырезанных из трубопроводов

–

4 балл

–

2 балл

–

3 балл

–

3 балл

–

2 балл

Таблица 4. Результаты испытаний на ударную вязкость, проведенных в рамках экспертизы промышленной безопасности трубопроводов в 2012–2014 годы № энергоблока

№ образца сварного шва 1

2 3 1

5 2 1 6 2

Температура испытания, °С 20 445 20 445 20 445 20 468 20 450 20 450 20 460 20 460 20 468 20 468

ничивающим ресурс работы трубопроводов III отбора в непроектных условиях эксплуатации, являются сварные соединения элементов из стали марки 20. Для оценки влияния структурных изменений на механические свойства проведены механические испытания сварных соединений. В связи с тем, что сварные соединения, подверженные графитизации, проявляют высокую чувствительность к хрупкому разрушению, наибольший интерес представляют результаты испытаний на ударную

376

Балл графитизации по результатам металлографического исследования 2 балл 2 балл 2 балл Графитизация не выявлена 2 балл 2 балл 2 балл 2 балл 2 балл 2 балл

Ударная вязкость (KCV), кгс  м/см2 3,1–10,5 3,1–9,9 11,0–19,0 6,6–16,5 8,0–21,0 18,0–25,5 11,3–22,0 16,6–17,1 12,9–16,2 9,5–12,1 3,8–9,3 4,5–12,4 2,0–11,5 3,2–10,3 4,1–16,3 4,9–10,0 6,1–15,0 3,4–6,6 6,3–15,1 13,3–16,5

вязкость при комнатной и рабочей температурах. В таблице 4 представлены итоги испытаний, проведенных в рамках экспертизы промышленной безопасности трубопроводов за 2012–2014 годы. Испытания велись на образцах с V-образным надрезом по ГОСТ 9454-78 [3]. Вырезка образцов осуществлялась из сечений сварного соединения с максимальной степенью графитизации, которая определялась по результатам металлографического исследования. Надрез выполнялся по зоне термического влияния сварного соединения.

Значения ударной вязкости сварных швов для большинства исследованных образцов характеризуются значительным разбросом, что может быть обусловлено разной степенью графитизации образцов, которые подвергались испытаниям. Для всех образцов, за исключением образца 1, вырезанного из трубопровода энергоблока № 5, значения ударной вязкости превышают минимальное значение, допускаемое согласно пункту 7.2.5.16 СТО 17230282.27.100.005-2008 [4]. Для образца 1 значение ударной вязкости равно минимально допустимому. По результатам проведенных исследований, а также после выполнения расчетов на прочность по фактической температуре трубопроводы III отбора энергоблоков № 1–6 были допущены к дальнейшей эксплуатации на 50 000 часов при температурах выше проектной после устранения обнаруженных при проведении неразрушающего контроля дефектов. Необходимое условие, поставленное нами, – осуществление в этот период времени реконструкции трубопроводов с заменой элементов из стали марок 20, 15ГС, 16ГС элементами из стали марки 12Х1МФ. До проведения реконструкции назначено выполнение дополнительного промежуточного контроля сварных соединений и основного металла элементов трубопроводов в целях своевременного выявления и устранения дефектов, влияющих на безопасность эксплуатации трубопроводов. Методы и периодичность промежуточного контроля определялись по итогам исследований, осуществленных в процессе эксплуатации трубопроводов. В настоящее время для большинства трубопроводов III отбора энергоблоков № 1–6 уже разработаны проекты реконструкции с заменой элементов из стали марок 20, 15ГС, 16ГС элементами из стали марки 12Х1МФ. Их реализация намечена на 2016–2022 годы. Литература 1. ПБ 10-573-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды». 2. ОСТ 34-70-690-96 «Металл паросилового оборудования электростанций. Методы металлографического анализа в условиях эксплуатации». 3. ГОСТ 9454-78 «Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах». 4. СТО 17230282.27.100.005-2008 «Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла. Нормы и требования».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Требования к порядку производства сварочных работ при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств на опасных производственных объектах УДК 331.45, 621.791 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 рассмотрены требования к порядку аттестации основных элементов сварочного производства в рамках Системы аттестации сварочного производства на объектах, подконтрольных Ростехнадзору. Статья может быть интересна специалистам организаций, занимающихся производством сварочных работ на опасных производственных объектах (ОПО), а также экспертам в области промышленной безопасности, которые проводят работы по экспертизе и техническому освидетельствованию технических устройств на ОПО. Ключевые слова: система аттестации сварочного производства, Национальное Агентство Контроля Сварки (НАКС), опасный производственный объект.

варные соединения являются ответственными элементами любых технических устройств и конструкций. В целях обеспечения качества работ по сварке (наплавке) элементов технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах (ОПО), и ограничения допуска к производству этих работ организаций, не имеющих для этого достаточных технических и организационных возможностей, была создана Система аттестации сварочного производства (САСв), управление которой осуществляет Саморегулируемая организация Некоммерческое Партнерство «Национальное Агентство Контроля Сварки» (СРО НП «НАКС», НАКС). В рамках этой Системы производится аттестация следующих основных элементов сварочного производства: ■ персонал сварочного производства;

■ сварочные материалы; ■ сварочное оборудование; ■ технологии сварки (наплавки). На сайте НАКС (www.naks.ru) приведены реестры организаций, занимающихся аттестацией того или иного элемента сварочного производства. На указанном сайте также представлена информация по вопросам государственного регулирования деятельности по изготовлению, монтажу, ремонту и реконструкции технических устройств для ОПО с применением сварки, например, перечни нормативных, руководящих и методических документов по аттестации элементов сварочного производства. Основными нормативными документами по вопросам аттестации элементов сварочного производства являются: ■ «Положение о системе аттестации сварочного производства на объектах, подконтрольных Федеральной службе по экологическому, технологическому ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

и атомному надзору» (утверждено приказом Ростехнадзора от 9 июня 2008 года № 398а); ■ ПБ 03-273-99 «Правила аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства» (утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 30 октября 1998 года № 63; в ред. приказа Ростехнадзора от 17 октября 2012 года № 588); ■ РД 03-495-02 «Технологический регламент проведения аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства» (утвержден Постановлением Госгортехнадзора России от 25 июня 2002 года № 36); ■ РД 03-613-03 «Порядок применения сварочных материалов при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных производственных объектов» (утвержден Постановлением Госгортехнадзора России от 19 июня 2003 года № 101; в ред. приказа Ростехнадзора от 17 октября 2012 года № 588); ■ РД 03-614-03 «Порядок применения сварочного оборудования при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных производственных объектов» (утвержден Постановлением Госгортехнадзора России от 19 июня 2003 года № 102; в ред. приказа Ростехнадзора от 17 октября 2012 года № 589); ■ РД 03-615-03 «Порядок применения сварочных технологий при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных производственных объектов» (утвержден Постановлением Госгортехнадзора России от 19 июня 2003 года № 103; в ред. приказа Ростехнадзора от 17 октября 2012 года № 588). Перечень групп технических устройств, применяемых на ОПО, при проведении

377

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы сварки (наплавки) которых организация, занимающаяся этими работами, должна проводить аттестацию элементов сварочного производства, приведен в Приложении № 2 к «Положению о системе аттестации сварочного производства на объектах, подконтрольных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору». Если организация занимается производством работ по сварке (наплавке) технических устройств, включенных в этот перечень, то в ее штате должны состоять аттестованные сварщики и специалисты сварочного производства, при производстве работ должны применяться аттестованные сварочные материалы и сварочное оборудование, а сварочные технологии должны быть аттестованы в соответствии с требованиями вышеуказанных нормативных документов. К сварочным материалам, подлежащим аттестации в соответствии с РД 03613-03, относятся: электроды плавящиеся для дуговой сварки, электроды неплавящиеся для дуговой сварки, проволока сварочная сплошного сечения, проволока порошковая и ленты порошковые, газы защитные, газы горючие, флюсы сварочные. Основные типы сварочного оборудования, подлежащего аттестации, указаны в РД 03-614-03. При приобретении сварочных материалов и оборудования необходимо запросить у изготовителя «Свидетельство об аттестации сварочных материалов (сварочного оборудования)». Информация об аттестованных сварочных материалах и оборудовании содержится в Реестрах аттестованных сварочных материалов (сварочного оборудования), которые приведены на сайте НАКС. При использовании сварочных материалов и оборудования необходимо также обращать внимание на область их аттестации, то есть для каких групп технических устройств, групп свариваемых материалов, способов сварки они предназначены. Порядок аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства установлен ПБ 03-273-99 и РД 03-495-02. ПБ-03273-99 определяет требования к организационной структуре системы аттестации, к профессиональной подготовке сварщиков и специалистов сварочного производства, к видам и периодичности их аттестации. РД 03-495-02 регламентирует процедуру аттестации, в том числе содержание общего, специального и практического экзаменов, проводимых при аттестации; требования к экзаменационным программам; виды испытаний контрольных сварных соединений и порядок их проведения; класси-

378

фикация групп свариваемых материалов, областей аттестации и т.п. Вышеуказанные нормативные технические документы четко регламентируют все вопросы, связанные с процедурой аттестации, и не требуют дополнительных разъяснений. Аттестация сварщиков и специалистов сварочного производства подразделяется на первичную, дополнительную, периодическую и внеочередную. Первичную аттестацию проходят сварщики, не имевшие ранее допуска к работам по сварке (наплавке) технических устройств, указанных в Приложении № 2 к «Положению о системе аттестации сварочного производства на объектах, подконтрольных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору», а также специалисты сварочного производства перед их допуском к руководству и техническому контролю за проведением сварочных работ, а также к участию в работе органов по подготовке и аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства. Дополнительная аттестация проводится для сварщиков и специалистов, прошедших первичную аттестацию, в случае их допуска к работам, не указанным в аттестационных удостоверениях, а также после перерыва свыше 6 месяцев для сварщиков и свыше 1 года для специалистов в выполнении работ, указанных в аттестационных удостоверениях. Специалисты сварочного производства также проходят дополнительную аттестацию в случае введения в действие нормативных документов Рос технадзора по вопросам, связанным со сваркой технических устройств, применяемых на ОПО. Периодическая аттестация проводится в целях продления срока действия аттестационных удостоверений сварщиков и специалистов. Срок действия удостоверения при первичной аттестации для сварщиков составляет 2 года, для специалистов сварочного производства II и III уровней – 3 года, а IV уровня – 5 лет. Внеочередную аттестацию проходят сварщики и специалисты сварочного производства в случае их отстранения от производства работ, указанных в их аттестационных удостоверениях, по причине неудовлетворительного качества выполняемых ими работ. Дополнительные требования к сварщикам и специалистам сварочного производства могут содержаться также в других нормативных технических документах, устанавливающих требования промышленной безопасности. Например, в соответствии с п.117 Федеральных норм и правил в области промышленной без-

опасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», сварщик, впервые приступающий в данной специализированной организации к сварке оборудования под давлением и его элементов, независимо от наличия удостоверения, должен перед допуском к работе пройти проверку путем сварки и контроля пробного сварного соединения. Конструкция пробного сварного соединения должна соответствовать видам работ, указанных в удостоверении сварщика. Сведения обо всех сварщиках и специалистах сварочного производства, прошедших аттестацию в соответствии с РД 03-495-02, содержится в Реестре аттестованного персонала, размещенном на сайте НАКС. Следующим этапом при получении допуска к выполнению работ по сварке технических устройств на ОПО является аттестация технологий сварки, которые организация планирует применять при изготовлении, монтаже или ремонте технических устройств. На момент подачи заявления об аттестации технологий сварки в штате организации должны быть аттестованные сварщики и специалисты сварочного производства, применяться аттестованные сварочные материалы и оборудование, создана организационная структура управления сварочным производством. Порядок применения сварочных технологий регламентирован РД 03-615-03. В соответствии с этим документом аттестация технологий сварки и наплавки подразделяется на исследовательскую и производственную. Исследовательскую аттестацию проводят при подготовке к применению новых технологий сварки, которые не регламентированы действующей нормативной технической документацией в области промышленной безопасности. При проведении работ по изготовлению, монтажу, ремонту и реконструкции технических устройств на ОПО, как правило, применяются технологии сварки, регламентированные действующей НТД, согласованной или утвержденной Ростехнадзором. Проведение исследовательской аттестации для таких технологий не требуется. Например, сварочные технологии, применяемые при производстве работ по монтажу и ремонту трубопроводов и трубных систем паровых и водогрейных котлов и описанные в РД 153-34.1-003-01 «Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте энергетического оборудования»

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

(РТМ-1с), считаются прошедшими исследовательскую аттестацию. Для них проводится производственная аттестация с целью подтверждения того, что организация, занимающаяся изготовлением, монтажом, ремонтом или реконструкцией технических устройств, оборудования и сооружений, применяемых на опасных производственных объектах, обладает техническими, организационными возможностями и квалифицированными кадрами для производства сварки (наплавки) по аттестованным технологиям, а также проверки того, что сварные соединения (наплавки), выполненные в условиях конкретного производства по аттестуемой технологии, обеспечивают соответствие требованиям к опасным производственным объектам общих и специальных технических регламентов, а до их вступления в силу – нормативных документов, утвержденных или согласованных Ростехнадзором (Госгортехнадзором), конструкторской (в части требований к сварке и контролю качества) и технологической документации. Производственная аттестация подразделяется на первичную, периодическую и внеочередную. Первичную производственную аттестацию проводят в тех случаях, когда организация впервые приступает к применению аттестуемой технологии, либо в том случае, когда в технологию, прошедшую производственную аттестацию, внесены изменения, выходящие за пределы области распространения, указанной в «Свидетельстве НАКС о готовности организации-заявителя к использованию аттестованной технологии». До проведения первичной аттестации организация должна иметь утвержденную в установленном порядке техническую документацию на технологию выполнения сварных соединений (наплавок), прошедшую исследовательскую аттестацию, аттестованное сварочное оборудование, а также аттестованный в соответствии с ПБ 03-273-99 и РД 03-495-02 персонал сварочного производства. Периодическую производственную аттестацию технологии сварки и наплавки проводят через каждые четыре года в случае, когда организация-заявитель, занимающаяся изготовлением, монтажом, ремонтом или реконструкцией технических устройств, оборудования и сооружений опасных производственных объектов, постоянно применяет технологию, прошедшую первичную производственную аттестацию в своей организации, а также после перерыва в применении данной технологии свыше одного года.

Внеочередную производственную аттестацию технологии сварки и наплавки проводят по требованию территориальных органов Ростехнадзора в тех случаях, когда организация-заявитель, занимающаяся изготовлением, монтажом, ремонтом или реконструкцией технических устройств, оборудования и сооружений опасных производственных объектов, выпускает продукцию, не соответствующую требованиям нормативных документов в части обеспечения промышленной безопасности. По результатам проведения аттестации технологии сварки НАКС выдает «Свидетельство о готовности организациизаявителя к использованию аттестованной технологии сварки в соответствии с требованиями РД-03-615-03». Сведения об аттестованных технологиях сварки и организациях, на которых они применяются, включаются также в Реестр аттестованных сварочных технологий, размещенный на сайте НАКС. Работы по изготовлению, монтажу и ремонту технических устройств на ОПО с применением сварки должны проводиться только при условии наличия аттестации всех 4 основных элементов сварочного производства: персонала, сварочных материалов и оборудования, сварочных технологий. К сожалению, на практике данное условие часто не соблюдается. В одних случаях это связано с незнанием рассмотренного в настоящей статье порядка применения сварочных технологий, в других – с нежеланием организаций нести дополнительные затраты на аттестацию. Чаще всего возникает ситуация, когда сварочные работы при монтаже или ремонте технических устройств, применяемых на ОПО, проводятся аттестованными сварщиками с применением аттестованных материалов, но с использованием неаттестованного оборудования и сварочных технологий. В большинстве случаев это приводит к ненадлежащему качеству сварочных работ, так как качество сварки зависит не только от квалификации сварщика и качества сварочных материалов, но и от качества оборудования, а также от порядка организации и управления сварочным производством, от того, как на предприятии организован входной контроль качества основных и сварочных материалов, как производится их хранение и подготовка к производству работ, квалификации лиц, осуществляющих контроль качества выполняемых работ, и т.п. Контроль за соблюдением порядка применения сварочных технологий должен проводиться ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

не только органами Ростехнадзора, но также и организациями-владельцами ОПО, которые привлекают подрядные организации для выполнения работ по монтажу или ремонту технических устройств. При этом у подрядных организаций должны быть свидетельства об аттестации всех 4 элементов сварочного производства. Огромная роль при осуществлении контроля за соблюдением порядка применения сварочных технологий отводится также специалистам экспертных организаций, которые при проведении первичного технического освидетельствования технических устройств после их монтажа, а также внеочередного техническое освидетельствование после ремонта технических устройств с применением сварки должны проверять наличие у организаций, осуществлявших работы по монтажу или ремонту, свидетельств об аттестации элементов их сварочного производства и контролировать правильность оформления технической документации, подтверждающей качество выполнения сварочных работ.

379

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы проведения экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений

Рамиль ХАМАТОВ, начальник отдела Роман СИТОР, руководитель группы по обследованию зданий и сооружений Дмитрий ГМЫЗОВ, инженер-эксперт Ильнур ЗЯМИЛОВ, инженер-эксперт Рифат АХМЕТВАЛЕЕВ, инженер-эксперт ООО «Корпорация Альтон»

Экспертизу промышленной безопасности (ЭПБ) производственных зданий и сооружений (ЗиС) можно охарактеризовать как комплекс обследовательских, расчетных работ, а также проведение оценки соответствия объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности. Лишь на основании выполнения всех этих трех базовых этапов можно квалифицированно оценить возможность дальнейшей безопасной эксплуатации опасного производственного объекта (ОПО).

кспертиза промышленной безо пасности в соответствии с [1] должна быть проведена в срок, не превышающий трех месяцев с момента получения экспертной организацией от заказчика экспертизы комплекта необходимых материалов и документов в соответствии с договором на проведение экспертизы. Проблемы проведения ЭПБ начинаются уже на стадии заключения договоров. В реалиях современной рыночной экономики большая часть договоров на проведение экспертизы ПБ проводится через закупочную кампанию, когда цены на данный вид деятельности в процессе торгов, а иной раз демпинговой политики отдельных организаций, порой доводятся до абсурдных. В таких ситуациях само понятие качества работ отходит на второй план. Наполнение (состав) заключения экспертизы промышленной безопасности на сегодняшний день регламентируется двумя документами: ФНП в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности»[1] и ГОСТ 319372011 «Межгосударственный стандарт.

380

«Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»[2]. Основной и наиболее важной и трудоемкой частью проведения ЭПБ зданий и сооружений является этап по сбору данных об объекте экспертизы – обследование технического состояния строительных конструкций. Специализированные организации, выполняющие экспертизу промышленной безопасности зданий и сооружений, должны в обязательном порядке иметь свидетельство СРО о допуске к работам, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства… раздел 2, пункты: ■ п. 3 «Работы по подготовке конструктивных решений»; ■ п. 8 «Работы по подготовке проектов организации строительства, сносу и демонтажу зданий и сооружений, продлению срока эксплуатации и консервации»; ■ п. 12 «Работы по обследованию строительных конструкций зданий и сооружений». Обследование строительных конструкций проводится согласно ГОСТ 31937-2011 [2], в помощь к которому можно приме-

нить множество нормативной литературы: СА 03-006-06[3], СП 13-102-2003 [4], РД 22-01-97[5] и др. Состав приложений и данных, необходимых для составления заключения, оговорен обязательными приложениями Б и В ГОСТ [2]. Процесс сбора документации, необходимой для качественной оценки состояния ЗиС, занимает достаточно продолжительное время. Так, первоначальный (подготовительный) этап по сбору необходимой документации для проведения экспертизы может занимать до нескольких дней, в зависимости от количества имеющихся документов и содействия Заказчика. Процесс натурных работ по обследованию, в зависимости от сложности объекта, может занимать до нескольких недель, вследствие выполнения работ по отбору образцов для проведения испытаний, проведения неразрушающего контроля и выполнения вскрытия шурфов для оценки технического состояния фундаментов, в том числе и за счет экспертной организации. Невыполнение каких-либо мероприятий при обследовании снижает уровень достоверности оценки технического состояния конструкций, а их полное невыполнение приводит к фальсификации данных. Зачастую задачей выезда на объект представителей выигравших торги организаций заключается лишь в ознакомлении с результатами предыдущих экспертиз и их переписывание, так называемый «copy-paste». Заключительным этапом выполнения экспертизы ПБ ОПО является составление заключения экспертизы, где выполняется весь анализ полученных при натурных работах данных, имеющейся проектной и исполнительной документации, выполнением проверочных расчетов с учетом выявленных дефектов и повреждений, изменений конструктивной схемы ЗиС, а также с учетом изменившихся за время эксплуатации нагрузок. Очень часто при ознакомлении с заключениями экспертизы ПБ, ранее выполненными для

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

объекта другими экспертными организациями, выявляется отсутствие анализа имеющейся проектной документации на объект, результатов прошлых экспертиз, что также способствует снижению качественной оценки соответствия ЗиС требованиям ПБ. Низкая стоимость выполнения работ по экспертизе промышленной безопасности ОПО, определенная в результате тендеров (торгов), нередко способствует существенному снижению качества, а временами приводит к выдаче абсолютно недостоверного заключения ЭПБ. Не менее актуальной проблемой экспертизы ПБ ОПО является подбор и подготовка квалифицированных кадров для данного вида деятельности. Огромную роль в правильности оценки состояния как объекта экспертизы в целом, так и отдельных конструктивных элементов играют стаж и опыт работы экспертов в области промышленной безопасности, а также уровень их базовой подготовки. На сегодняшний день высшие учебные заведения не готовят специалистов по проведению экспертизы ПБ, в том числе по обследованию конструкций ЗиС, в лучшем случае читаются курсы по обследованию в качестве второстепенных предметов. При внедрении в РФ двухуровневой системы высшего образования (бакалавриат – 4 года и магистратура – 2 года) результат не замедлил сказаться на уровне подготовки кадров, поскольку при ускоренной программе обучения (4 года вместо 5 лет) выпускники

порой имеют пониженный уровень подготовки по выполнению проверочных расчетов конструкций, у специалистов отсутствуют практические навыки выполнения работ, отсутствуют представления о конструктивной схеме производственных зданий и сооружений, работающих в реальных условиях. Таким образом, принимая на работу молодых специалистов в экспертные организации, нужно набраться терпения и понимать, что подготовка молодого специалиста и допуск его к самостоятельной экспертной деятельности займут не один год. Большим подспорьем в подготовке кадров для проведения обследований ЗиС (экспертизы) на сегодняшний день играют проектные институты, сохранившие преемственность поколений в передаче практического опыта проектирования, так как в данных учреждениях в большинстве своем задействован весь спектр проектно-изыскательских работ – от геологических изысканий до сдачи подготовленной проектной документации. Также к этой проблеме можно отнести подготовку специалистов по неразрушающему контролю, подготовкой которых занимаются специализированные учебные центры. Отсутствие практического опыта, правильности интерпретации и анализа результатов выполненных испытаний может привести к неправильной оценке технического состояния конструкций ЗиС. Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что существующая система ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

закупок, приводящая к необоснованному снижению стоимости выполнения работ по экспертизе промышленной безопасности, низкий уровень подготовки специалистов негативно сказываются на качестве выполнения всех этапов экспертизы ПБ ЗиС и, как следствие, на обеспечении безопасной эксплуатации зданий и сооружений. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». 2. ГОСТ 31937-2011. Межгосударственный стандарт. «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния». 3. СА 03-006-06 «Методические указания по проведению технического обслуживания, ремонта, обследования, анализа промышленной безопасности производственных зданий и сооружений предприятий, эксплуатирующих взрывопожароопасные и химически опасные объекты». 4. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений». 5. РД 22-01-97 «Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследований строительных конструкций специализированными организациями)».

381

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Обеспечение безопасной эксплуатации электрических печей на металлургических объектах

Рамиль ХАМАТОВ, начальник отдела ООО «Корпорация Альтон» (г. Ижевск) Дмитрий ТЕРЕБОВ, заместитель начальника отдела ООО «Корпорация Альтон» (г. Ижевск) Дмитрий ЛАЗАРЕВ, инженер-эксперт ООО «Корпорация Альтон» (г. Ижевск)

Электрические печи при неправильной установке или эксплуатации могут служить источником опасности для обслуживающего персонала, поэтому следует тщательно соблюдать правила их монтажа, пуска и эксплуатации, своевременно осуществлять необходимые технические и организационные мероприятия, предотвращающие возможность травмирования людей или возникновения аварийной ситуации.

лектрические печи являются в первую очередь устройствами, работающими под тем или иным электрическим напряжением, иногда очень высоким – до десятков киловольт. Поэтому во всех случаях при эксплуатации этих печей следует соблюдать общие правила работы с электроустановками, а также систематически проверять исправность линий снабжения печей электроэнергией, особенно на участках между трансформаторами и печами, исправность электрической изоляции, заземление кожухов печей и наличие ограждений у неизолированных участков токоподводов. На электропечах, где используется ток высокого напряжения, необходимо следить за исправностью блокирующих устройств, исключающих доступ к частям печи, находящимся под напряжением. Электрические печи являются также устройствами, работающими при повышенных температурах и служащими источниками теплового излучения. Следует поддерживать в порядке все предусмотренные конструкцией печи защитные экраны, а также строго соблюдать правила работы с горячим жидким металлом и шлаками (при замере температур, отборе проб и т.д.). Футеровка и тепловая изоляция печей должны подвергаться систематическому ремонту с тем, чтобы не только обеспечить проектные технико-экономические показатели их работы, поддержать установлен-

382

ную температуру на поверхности кожуха, но и исключить возможность аварий, вызываемых износом огнеупорной кладки. На тех плавильных печах, где рабочий слой футеровки сравнительно тонок (например, тигли индукционных печей), должна быть предусмотрена сигнализация проедания футеровки жидким металлом и обеспечена тщательная проверка исправности этой сигнализации. Во многих электрических печах в ходе технологического процесса образуются или вводятся газы, которые в смеси с воздухом создают взрывоопасные смеси (например, в дуговых ферросплавных печах образуется оксид углерода, а в некоторые термические печи вводится атмосфера водорода). Поэтому такие печи должны работать при небольшом избыточном давлении с тем, чтобы исключить подсос воздуха в их рабочие камеры. Печи должны быть оборудованы взрывными клапанами, исправность которых необходимо систематически проверять. Причиной взрыва может быть также прожигание водоохлаждаемых кристаллизаторов вакуумных печей, поэтому следует осуществлять в них технологический процесс при таких режимах плавки металла и охлаждения кристаллизатора, которые исключают аварийную ситуацию. В некоторых случаях вакуумные дуговые печи заключают в броневые кожухи (стальные или железобетонные), за состоянием которых также нужно вести постоянное наблюдение.

При эксплуатации многих электрических печей, работающих с токсичными атмосферами (например, СО в дуговых ферросплавных печах, а также в печах с защитной атмосферой), неизбежно выбивание газа из рабочих камер в связи с работой под повышенным давлением вследствие стремления исключить опасность подсосов воздуха и взрывов. В этих случаях должна быть обеспечена эффективная вентиляция рабочих площадок и помещений, где может находиться персонал, во избежание его отравления токсичными газами. Наконец, некоторые печи являются источниками излучения в коротковолновой части спектра. Так, электропечи служат источником рентгеновского излучения, причем, чем выше напряжение, разгоняющее поток электронов, тем жестче (следовательно, опаснее) излучение. Потому электропечи заключают в стальные кожухи толщиной 10–15 мм, а стекла гляделок выполняют толщиной не менее 40 мм. Перед каждым процессом плавки следует тщательно проверять уплотнения кожухов и гляделок для того, чтобы исключить рентгеновское облучение персонала. Интенсивным источником ультрафиолетового излучения являются плазменные печи. Это излучение может вызывать у персонала серьезные ожоги, поэтому все гляделки таких печей должны быть оборудованы фильтрами, задерживающими ультрафиолетовую часть спектра. Следует отметить, что в конструкцию современных электрических печей заложены многочисленные защитные элементы, правильная установка которых при монтаже печи и поддержание их в исправном состоянии при ее последующей эксплуатации обеспечивают безопасные условия труда обслуживающего персонала. Необходимо систематически проверять исправность узлов конструкций и четко соблюдать технологические инструкции по эксплуатации печей. В этом – залог безопасной и высокопроизводительной работы.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Основные дефекты, влияющие на техническое состояние здания и сооружения 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)

В статье рассматриваются основные причины дефектов строительных конструкций зданий. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, техническое состояние зданий, строительные конструкции.

ОО «ЭКФ «ДиаЛог» работает в сфере экспертизы промышленной безопасности. Одно из направлений деятельности – экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений. По результатам проведения экспертизы возникло наблюдение, что основные проблемы при эксплуатации зданий весьма схожи. При небольшом сроке эксплуатации (20–30 лет) техническое состояние немногих зданий подходит под определение «работоспособное». Можно выделить три основных вида дефектов строительных конструкций и их последствия, влияющие на здания: 1. Дефекты кровельного ковра, примыкания кровли к парапету, дефекты карнизных сливов, неисправность водоотводящих систем в результате атмосферных осадков ведут к увлажнению строительных конструкций. Последствия: влажный утеплитель – дополнительная нагрузка на плиты перекрытия; плиты перекрытия – повышенная коррозия арматуры, в результате чего происходит отслоение защитного слоя бетона, что в дальнейшем ведет к снижению несущей способности; ограждающие конструкции – нарушение эстетичного вида, при сезонном колебании

температуры наружного воздуха происходит разрушение. 2. Дефекты или отсутствие отмостки, вертикальная планировка вокруг зданий и сооружений в результате атмосферных осадков приводят к увлажнению строительных конструкций. Последствия: грунты – снижение несущей способности; фундаменты – при незначительных дефектах вертикальной и горизонтальной гидроизоляций происходит увлажнение опорной части ограждающих конструкций, и под воздействием сезонного колебания температуры наружного воздуха происходит разрушение. 3. Одна из причин появления дефектов ограждающих конструкций – изменение микроклимата в здании. Здание изначально проектируется как отапливаемое или неотапливаемое. В результате хозяйственной деятельности происходит смена назначения здания. Последствия: при отсутствии положительной температуры воздуха в здании возникают дополнительные нагрузки на

основание фундамента, что приводит к появлению трещин в кирпичных стенах под оконными проемами, разрушение межпанельных швов и т.д. Кроме того, при проверке документации в соответствии с требованиями СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений», ч.6, п.6.1, уже на начальном этапе экспертизы выявляется ее отсутствие по причинам утери архива или уничтожения (за ненадобностью или умышленного) из-за очередной смены собственника и других причин, которые не оправдывают безответственное отношение эксплуатирующих организаций к объектам. Владельцы зданий не осознают важности грамотной эксплуатации своих объектов: обследования технического состояния, выполнения текущего и капитального ремонтов. Часто финансирование обеспечения промышленной безопасности предприятий осуществляется по остаточному принципу, хотя затраты на проведение текущих ремонтов значительно меньше, чем затраты на капитальный ремонт. Как правило, мероприятия по устранению этих недостатков не требуют серьезных финансовых вложений, но требуются организационные усилия. При этом эксплуатация без их устранения может привести к серьезным последствиям, в том числе авариям, инцидентам, человеческим жертвам. Литература 1. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».

Владельцы зданий не осознают важности грамотной эксплуатации своих объектов: обследования технического состояния, выполнения текущего и капитального ремонтов ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

383

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы экспертизы промышленной безопасности

документации на техническое перевооружение опасных производственных объектов систем газораспределения и газопотребления 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)

В статье рассматриваются причины низкого качества документации, поступающей на экспертизу промышленной безопасности. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, документация на техническое перевооружение ОПО систем газораспределения и газопотребления.

огласно Федеральному закону от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», экспертизе промышленной безопасности подлежит документация на техническое перевооружение опасного производственного объекта в случае, если указанная документация не входит в состав проектной документации такого объекта, подлежащей экспертизе в соответствии с законодательством о градостроительной деятельности (ст. 13). Термин «Техническое перевооружение опасного производственного объекта» введен в действие Федеральным законом от 4 марта 2013 года № 22-ФЗ и трактуется как «приводящие к изменению технологического процесса на опасном производственном объекте внедрение новой технологии, автоматизация опасного производственного объекта или его отдельных частей, модернизация или замена применяемых на опасном производственном объекте технических устройств». Практика проведения экспертизы промышленной безопасности позволяет сделать вывод, что зачастую на экспертизу поступает документация низкого качества, не отвечающая требованиям промышленной безопасности, предъявляемым к разработке такой документации. Для этого есть несколько причин. Во-первых, понимание технического перевооружения специалистами, экс-

384

плуатирующими ОПО, сводится к монтажу и подключению вновь устанавливаемого оборудования без учета современных требований промышленной безопасности к существующему оборудованию, а также к зданию, в котором оно расположено. Во-вторых, нежелание эксплуатирующих организаций затрачиваться на разработку документации на техническое перевооружение опасного производственного объекта в объеме, соответствующем требованиям промышленной безопасности. И в-третьих, действия проектной организации при разработке документации ограничиваются условиями договора и технического задания от заказчика в ущерб качеству, что совершенно недопустимо, так как на выходе процесса появляется документация на техническое перевооружение опасного производственного объекта, не в полной мере соответствующая требованиям промышленной безопасности по объему представленных разделов. Есть случаи, когда техническое перевооружение предполагается в здании, перепрофилируемом для размещения газоиспользующего оборудования, при этом здание не имеет строительной документации и не обследовано на предмет возможности размещения в нем ОПО. Встречаются случаи, когда на эксплуатируемом ОПО отсутствует молниезащита, или вентиляция не обеспечивает

нужный воздухообмен, однако в документации на техническое перевооружение данные разделы отсутствуют. Причиной этому служит как отсутствие требований к объему и содержанию документации на техническое перевооружение опасного производственного объекта, так и отсутствие рекомендаций заказчику со стороны проектной организации о разработке недостающих разделов. Перед экспертом встает проблема выбора. С одной стороны, документация разработана в полном соответствии техническому заданию и с соблюдением требований промышленной безопасности. С другой стороны, в документации отсутствуют решения по обеспечению безопасной эксплуатации ОПО. Конечно, эксперт должен сделать вывод, что разработанная документация на техническое перевооружение объекта не в полной мере соответствует требованиям промышленной безопасности и может быть применена при условии внесения соответствующих изменений в документацию или выполнения соответствующих мероприятий в отношении технических устройств либо зданий и сооружений. Мероприятия по приведению объекта к требованиям промышленной безопасности, указанные в заключении, должны быть исполнены эксплуатирующей организацией. Однако механизм контроля таких мероприятий в настоящее время нормативными документами не определен. Но стоит учитывать, что безопасная эксплуатация начинается, прежде всего, с качественно разработанной документации, и ответственность проектировщиков за некачественно выполненную документацию должна быть не ниже, чем ответственность эксперта за некачественно проведенную экспертизу. Литература 1.Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Преобразования в системе промышленной безопасности Квалификационные требования к экспертам 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)

Об ужесточении требований к экспертам промышленной безопасности и объективности оценки их знаний. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, квалификационные требования к экспертам.

едеральные нормы и правила «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» устанавливают требования к экспертам по проведению экспертизы, которые соответствуют «Положению о лицензировании деятельности по проведению экспертизы промышленной безопасности», а именно: ■ наличие высшего образования; ■ аттестация в области промышленной безопасности по областям аттестации, соответствующей объекту экспертизы; ■ стаж работы не менее 5 лет в соответствующей области аттестации; ■ 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 оборудования, методов технического диагностирования технических устройств и обследований зданий и сооружений. Однако в июле 2015 года Ростехнадзор принял изменения к Федеральным нормам и правилам, и теперь требования к экспертам не коррелируют с положением о лицензировании. В частности, были уточнены требования к стажу работы экспертов (эксперт первой категории должен иметь стаж в соответствующей области аттестации не менее 10 лет, эксперт второй категории – не менее 7 лет, эксперт третьей категории – не менее 5 лет).

Кроме требований к стажу в соответствующей области аттестации, экспертам также нужно иметь определенное количество завершенных экспертиз промышленной безопасности (15 экспертиз для экспертов первой категории, 10 – для экспертов второй категории, 5 – для экспертов третьей категории). Также, согласно внесенным изменениям, эксперты, не имеющие ученой степени, должны размещать публикации по темам промышленной безопасности в периодических печатных изданиях (10 публикаций для экспертов первой и второй категории, 5 публикаций – для экспертов третьей категории). Как отметил В.С. Котельников, действующая в настоящее время система регулирования экспертизы промышленной безо пасности через лицензирование уже не отвечает реальным интересам государства, поскольку не гарантирует требуемый уровень качества экспертизы. Однако введение уголовной ответственности в соответствии со ст. 217.2 УК РФ за дачу экспертом в области промышленной безопасности заведомо ложного заключения экспертизы промышленной безопасности – эту проблему на данном этапе решать некорректно по причине отсутствия стандартов, правил и методик, регламентирующих проведение экспертизы промышленной безопасности, с учетом отраслевой специфики объекта экспертизы, которые позволили бы повысить качество экспертизы. С одной стороны, ужесточение квалификационных требований к эксперТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

там промышленной безопасности приведет к уходу с рынка неквалифицированных экспертов и непрофессиональных экспертных организаций. С другой стороны, может возникнуть ситуация, когда аттестационная комиссия не сможет дать объективную оценку соответствия эксперта предъявляемым требованиям, поскольку в комиссию нельзя включать экспертов в области промбезопасности и работников организаций, проводящих экспертизу промбезопасности. Мнение генерального директора АНО НТЦ «ТехноПрогресс» С.А. Шевченко, высказанное на IV Московском межотраслевом форуме: «Качественно оценить знания профессионалов могут только профессионалы, обладающие глубокими знаниями вопроса и огромным опытом. Ведомственный чиновник не сможет дать объективную оценку соответствия предъявляемым требованиям», подтверждает опасения ухода с рынка и квалифицированных экспертов. На настоящий момент система аттестации до конца не отработана, и у профессионалов остаются вопросы, связанные с принципом формирования аттестационной комиссии, которая создается из государственных гражданских служащих центрального аппарата Ростехнадзора, представителей подведомственных Ростехнадзору учреждений, научно-исследовательских организаций и учреждений, высших учебных заведений.

Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора № 538 от 14 ноября 2013 года). 2. «Положение о лицензировании деятельности по проведению экспертизы промышленной безопасности» (утв. Постановлением Правительства РФ № 682 от 4 июля 2012 года). 3. Приказ Ростехнадзора № 266 от 3 июля 2015 года «О внесении изменений в «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

385

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О проведении экспертизы промышленной безопасности 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)

Цель статьи – рассмотрение проблемных вопросов при проведении экспертизы промышленной безопасности, в частности – отсутствие нормативной базы при проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, экспертиза здания и сооружения.

настоящий момент отсутствует нормативный документ проведения экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений. Согласно Федеральному закону о промышленной безопасности опасных производственных объектов № 116-ФЗ, п. 1 ст. 13, экспертизе промышленной безопасности подлежат: 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. То есть Федеральный закон устанавливает перечень объектов, в отношении которых проводится экспертиза. Согласно ФНП в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», приказ Ростехнадзора № 266 от 3 июля 2015 года, вступивший в силу 21 августа 2015 года, п. 2 гл. I, устанавливает порядок проведения экспертизы промышленной безопасности (далее – экспертиза), требования к оформлению заключения экспертизы и требования к экспертам в области промышленной безопасности (далее – эксперты). П.7 гл. I данных ФНП гласит: «Экспертиза зданий и сооружений на опасном производственном объекте, предназначенных для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и гру-

386

зов, локализации и ликвидации последствий аварий, проводится при наличии соответствующих требований промышленной безопасности к таким зданиям и сооружениям». Теперь необходимо определить, какие соответствующие требования промышленной безопасности предъявляются к зданиям и сооружениям. Согласно Федеральному закону от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», гл.6, ст.38, п.1, пп. 4, гласит: «Оценка соответствия зданий и сооружений, а также связанных со зданиями и сооружениями процессов проектирования (включая изыскания), строительства, монтажа, наладки, эксплуатации и утилизации (сноса) осуществляется в целях: периодического удостоверения соответствия характеристик эксплуатируемого здания или сооружения требованиям настоящего Федерального закона и проектной документации для подтверждения возможности дальнейшей эксплуатации здания или сооружения». Однако если проектная документация была утеряна, то сравнивать фактическое состояние здания будет не с чем. Гл.7, п.1, пп.1, уточняет: «Требования к зданиям и сооружениям, а также к связанным со зданиями и сооружениями процессам проектирования (включая изыскания), строительства, монтажа, наладки, эксплуатации и утилизации (сноса), установленные настоящим

Федеральным законом, не применяются вплоть до реконструкции или капитального ремонта здания или сооружения к следующим зданиям и сооружениям, введенным в эксплуатацию до вступления в силу таких требований». Откуда вывод: при проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений старше 6 лет применять Федеральный закон от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ некорректно. Гл.7, п.2 этого же Федерального закона: «В целях настоящего Федерального закона строительные нормы и правила, утвержденные до дня вступления в силу настоящего Федерального закона, признаются сводами правил». То есть эксперт имеет право при оформлении экспертизы промышленной безопасности делать ссылки на правила, которые отменены. Отсюда и Постановление Правительства Российской Федерации от 26 декабря 2014 года № 1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». Вывод: пока не будет создана нормативная база по экспертизе промышленной безопасности зданий и сооружений, в которой будут отражены все требования промышленной безопасности к строительным конструкциям, зданиям и сооружениям в целом, будут возникать разночтения. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора № 538 от 14 ноября 2013 года). 2. Приказ Ростехнадзора № 266 от 3 июля 2015 года «О внесении изменений в «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». 3. Федеральный закон от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Ответственность заказчика – цена и качество экспертизы промышленной безопасности 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)

Об ответственном отношении заказчиков к экспертизе промышленной безопасности, возникновение необходимости разработки единой ценовой политики и нормативной документации. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, качество экспертизы, стоимость экспертизы, ответственность заказчика.

а сегодняшний день слабым местом в обеспечении промышленной безопасности является не только несовершенство законодательства, но и безграмотный подход предприятий к проведению экспертизы промышленной безопасности. Одна из проблем – преимущество интересов коммерции в ущерб интересам безопасности. Коммерческое производство во избежание убытков формально подходит к вопросам проведения экспертизы промышленной безопасности. Часто предприятия начинают подготовку к экспертизе непосредственно перед проверкой Ростехнадзора либо по предписанию Ростехнадзора, когда сроки, указанные в предыдущем заключении экспертизы, истекли либо истекают. Заказчик начинает поиск экспертной организации для проведения экспертизы в срочном порядке, просит предоставить справку или письмо о начале процесса и сроках проведения экспертизы. Практика показывает, что рекомендации, указанные в предыдущих заключениях экспертизы, часто не выполняются, собственно как и пункты предписаний контролирующих органов. Мнение эксперта не является приоритетным для предприятия-заказчика экспертизы, не имеет влияния и возможность получения крупного штрафа. Расхождения и противоречия, возникающие в нормативных актах о промышленной безопасности (например, при

проведении экспертизы зданий наличие легкосбрасываемых конструкций), также позволяют предприятию пренебрегать интересами безопасности. Еще из проблем – цена экспертизы. Заключение договора с экспертной организацией, предложившей самую низкую цену, неизменно ведет к ухудшению качества экспертизы. Особенно это касается тендеров, где цена опускается порой ниже разумного предела. Изменения, внесенные в закон № 116ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», актуализированные с 1 января 2014 года (приказ Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопас-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности»), приказ Ростехнадзора № 266 от 3 июля 2015 года, внесение в Уголовный кодекс РФ статьи 217.2 (об уголовной ответственности за дачу экспертом заведомо ложного заключения экспертизы промышленной безопасности), ужесточающие требования к экспертам и экспертным организациям, призваны улучшить качество оказания услуг в сфере промышленной безопасности. Однако при этом отменены практически все правила, учитывающие отраслевую специфику. Возникает необходимость разработки единой ценовой политики и методов расчета сметной стоимости экспертизы, исключающей поиск заказчиком экспертной организации, предлагающей самую низкую цену. Основная задача – создание единой нормативной и методической базы для всех участников сферы промышленной безопасности, главная цель которой – безопасность жизни и здоровья людей. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Приказ Ростехнадзора № 266 от 3 июля 2015 года «О внесении изменений в «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». 3. Статья 217.2 УК РФ.

387

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проверка конструкций на взрывное давление при анализе взрывоустойчивости при проведении ЭПБ на объектах газораспределения и газопотребления Антон РЫЛОВ, заместитель директора, эксперт ООО «ИЦ ВСТ» (г. Казань) Алексей ЖАРИНОВ, директор по развитию, эксперт ООО «ИЦ ВСТ» (г. Казань) Линар БИЛАЛОВ, ведущий инженер, эксперт ООО «ИЦ ВСТ» (г. Казань) Евгений СЕРЯКОВ, инженер ОЭПБ, эксперт ООО «ИЦ ВСТ» (г. Казань) Булат ТАМЕНДАРОВ, заместитель директора, ведущий эксперт ООО «ИЦ ВСТ» (г. Казань)

При экспертизе промышленной безопасности зданий на объектах газораспределения и газопотребления должна проводиться оценка площади и весовых характеристик легкосбрасываемых конструкций.

качестве легкосбрасываемых конструкций, как правило, используется оконное остекление зданий котельных и ГРП. Нормативными документами на объектах газораспределения и газопотребления регламентирована минимальная площадь легкосбрасываемых конструкций, но при этом не оговаривается минимальное значение взрывного давления, при котором будет обеспечена взрывоустойчивость здания (анализ конструкций на устойчивость при этом давлении). Взрывоустойчивость – это свойство объекта выполнять свои функции при воздействии механических факторов аварийного взрыва без нарушения безо пасности. Таким образом, может возникнуть ситуация, при которой фактически площадь и исполнение легкосбрасываемых конструкплита перекрытия

∆Pmax

трещина в стене

Mmax

кирпичная стена

Рис. 1. Схема воздействия взрывной волны на конструкции

388

ций будут соответствовать нормативным требованиям, однако возможное взрывное давление будет превышать максимально допустимое для строительных конструкций с учетом их повреждений. Строительные конструкции при воздействии от внутреннего взрыва работают на изгиб. Наиболее устойчивыми являются армированные в плоскости воздействия конструкции. К ним относятся железобетонные и металлические колонны, балки, плиты покрытия и перекрытия. Наименее устойчивыми являются конструкции без армирования – кирпичные стены, кирпичные колонны, арочные перекрытия и т.д. Следовательно, сопротивление у каркасных зданий взрывному воздействию при внутреннем взрыве выше, чем у бескаркасных зданий с несущими кирпичными стенами (бескаркасные здания с монолитными ж/б стенами практически не применяются для объектов газорас пределения и газопотребления). Как показывает практика, значительная часть зданий котельных и ГРП построена по бескаркасному типу с несущими кирпичными стенами, причем большинство имеет трещины в несущих стенах. Трещины ослабляют сечение и снижают взрывоустойчивость несущих стен. При проведении экспертизы промышленной безопасности, при необходимости уточненного анализа поведения конструкций, экспертная организация проводит расчеты в соответствии со следующими алгоритмами:

1. Определение параметров воздействия при внутреннем взрыве на конструкции в каждом конкретном случае (максимальное давление, крутизна фронта взрывной волны и т.д.) с учетом фактического состояния легкосбрасываемых конструкций (площади остекления, толщины и количества стекол), а также с учетом интенсификации процесса горения при обтекании взрывной волной внутренних препятствий (оборудования, выступающих строительных конструкций и т.д.). 2. Проверка конструкций с учетом имеющихся повреждений (ослабление сечения, наличие трещин, отсутствие перевязки стен и т.д.). Расчеты показывают, что взрывное давление, образуемое при внутреннем взрыве газовоздушной смеси, даже с учетом выполнения требований по площади легкосбрасываемых конструкций, в ряде случаев оказывается выше предельно допустимого для несущих кирпичных стен с трещинами. Например, если для неповрежденных стен максимально допустимое давление составляет более 5 кПа, то поврежденных стен того же типа, имеющих горизонтальные и наклонные трещины, снижается до значений менее 1 кПа, что может привести к потере устойчивости и обрушению несущих стен, на которые опирается покрытие. К сожалению, данная ситуация не регламентируется в нормативной документации при проведении экспертизы промышленной безопасности на объектах газораспределения и газопотребления, поэтому осуществление расчетов необходимо при проведении экспертизы промышленной безопасности, особенно при обнаружении повреждений несущих и ограждающих конструкций.

Рис. 2. Фото трещины в кирпичной стене

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Проблема вскрытия конструкций кровли, перекрытий и полов при проведении обследования строительных конструкций в рамках экспертизы промышленной безопасности. Георадарное обследование Антон РЫЛОВ, заместитель директора, эксперт ООО «ИЦ ВСТ» (г. Казань) Алексей ЖАРИНОВ, директор по развитию, эксперт ООО «ИЦ ВСТ» (г. Казань) Линар БИЛАЛОВ, ведущий инженер, эксперт ООО «ИЦ ВСТ» (г. Казань) Евгений СЕРЯКОВ, инженер ОЭПБ, эксперт ООО «ИЦ ВСТ» (г. Казань) Булат ТАМЕНДАРОВ, заместитель директора, ведущий эксперт ООО «ИЦ ВСТ» (г. Казань)

При проведении обследования технического состояния строительных конструкций здания или сооружения в рамках экспертизы промышленной безопасности появляется проблема с определением фактических нагрузок от состава кровли, полов, перекрытий и т.д., необходимых при проведении проверочных расчетов, на основании которых делается вывод о категории состояния строительных конструкций.

ходе обследования строительных конструкций здания или сооружения выявляется, что фактический состав конструкций отличается от проектного. Например, существенное увеличение нагрузки на строительные конструкции покрытий и перекрытий от собственного веса кровли или полов, которое является следствием невыполнения снятия существующих слоев кровли, перекрытий, полов и т.п. при проведении работ по текущему (капитальному) ремонту зданий. Фактический состав конструкций необходимо определять путем их вскрытия. Однако не на всех опасных производственных объектах возможно проведение работ по вскрытию конструкций без остановки действующего производства, так как это связано с применением электроинструментов (перфораторов или отбойных молотков) и открытием наряда на огневые работы. На некоторых производствах образование грязи и пыли, получаемых в процессе производства таких работ, недопустимо. При обследовании подобных опасных производственных объектов необходимо применять неразрушающие методы контроля, например георадарное обследование.

Георадарное обследование – это обследование при помощи радиолокационного зондирования (GPR), применяемое для подповерхностных исследований, направленных на получение детальной информации об объекте в реальном режиме времени. Использование георадара при проведении обследования дает не только качественную оценку обследуемой конструкции, но и, как правило, количественную (подтверждаемую контрольным вскрытием и взвешиванием слоев для проверки прибора). Такое обследование позволяет определить наличие пустот, армирования, обнаружить коммуникации в толще исследуемых конструкций с заданной точностью и оценить состав слоев на всей доступной поверхности конструкций. Ниже на рисунке представлен результат георадарного обследования пола по грунту. На радарограмме отчетливо проявляются границы слоев пола. При проведении обследования строительных конструкций в рамках экспертизы промышленной безопасности георадарное обследование позволяет выполнять следующий перечень работ: ■ георадарное обследование грунтов основания. Оценка структуры и состава грунта, наличия пустот в основании зданий и сооружений, определение меТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

стоположения коммуникаций и возможных мест утечек; ■ георадарное обследование железобетонных конструкций. Определение местоположения армирования конструкций, оценка соответствия шага и местоположения армирования проектным значениям, определение толщины защитного слоя конструкций, оценка наличия пустот и целостности конструкций. Как у любого другого метода неразрушающего контроля, у георадарного обследования есть недостатки: ■ невозможность проведения обследования при сильном водонасыщении грунтов основания; ■ невозможность проведения обследования бетонных элементов с металлической фиброй; ■ невозможность обследования строительных конструкций, покрытых металлической оболочкой; ■ стоимость оборудования; ■ необходимость контрольных вскрытий для определения детальной оценки состава конструкций (этот недостаток также относится к большинству методов неразрушающего контроля); ■ данный вид обследования требует привлечения специалистов высокого уровня с большим опытом работы и наличием специальных знаний для снятия параметров и их расшифровки. Несмотря на недостатки, георадарное обследование необходимо проводить при экспертизе промышленной безопасности строительных конструкций, особенно на опасных производственных объектах, где отсутствует возможность вскрытия строительных конструкций. Слой 1

0.00m

Слой 2

0.10m

Слой 3

0.20m

0.30m

Рис. 1. Георадарный профиль пола по грунту

389

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Дефекты изготовления узлов

стальных стропильных ферм, выявляемые при проведении экспертизы промышленной безопасности несущих строительных конструкций зданий УДК: 539.374 Виктор УСАЧЕВ, кандидат физико-математических наук, эксперт ООО «ПромЭкспертИнжиниринг» (г. Москва) Олег ЗАЙЦЕВ, кандидат физико-математических наук, ведущий эксперт ООО «ПромЭкспертИнжиниринг» (г. Москва) Валерий ЛОГВИНОВ, эксперт ООО «ПромЭкспертИнжиниринг» (г. Москва) Вячеслав МУЛЛИН, эксперт, генеральный директор ООО «АЛИТИР» (г. Москва)

Рассматривается дефект изготовления узлов стальных стропильных ферм с элементами из спаренных прокатных уголков – недостаточная длина сварных швов крепления элементов решетки ферм к фасонкам в узлах. Предложен вариант усиления узлов стропильных ферм путем увеличения фасонки. Ключевые слова: дефекты, стропильная ферма, усиление узла, фасонка.

ри проведении экспертизы промышленной безопасности несущих строительных конструкций покрытия – стальных сварных стропильных ферм с элементами из спаренных прокатных уголков – наряду с часто встречаемыми дефектами в виде коррозии элементов стропильных ферм, погнутий элементов, вмятин и различных вырезов, также встречается дефект изготовления стропильных ферм в виде недостаточной длины сварных швов крепления элементов решетки ферм к фасонкам в узлах (см. рисунок 1).

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, узлы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками. Стержни решетки прикрепляют к фасонке обваркой уголков по контуру или фланговыми швами. При прикреплении только фланговыми швами требуемые площади швов распределяются по обушку и перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня. Разность площадей швов зависит от толщины и длины швов. Концы фланговых швов выводят на торцы элемента на длину 20 мм.

Не рекомендуется принимать прерывистые швы, швы толщиной менее 5 мм и длиной менее 60 мм [4]. Размеры сварных угловых швов и конструкция соединения должны удовлетворять следующим требованиям: а) катет углового шва kf не должен превышать 1,2t, где t – наименьшая из толщин свариваемых элементов; катет шва, наложенного на закругленную кромку фасонного проката толщиной t, как правило, не должен превышать 0,9t; б) катет углового шва kf должен удовлетворять требованиям расчета и быть не меньше указанного в таблице 38 [3]. При возможности обеспечения большей глубины провара катет шва (от 5 мм и более) в тавровом двустороннем, а также в нахлесточном и угловом соединениях допускается принимать меньше указанного в таблице 38 [3], но не менее 4 мм; при этом дополнительным контролем должно быть установлено отсутствие дефектов, в том числе технологических трещин; в) расчетная длина углового шва должна быть не менее 4kf и не менее 40 мм [3]. Как видно из рисунка 1, длина сварных швов по обушку не соответствует конструктивным требованиям [3] – фактическая длина сварного шва 40 мм, а с учетом непроваров (порядка 10 мм) ра-

Рис. 1. Дефект изготовления стропильных ферм в виде недостаточной длины сварных швов крепления элементов решетки ферм к фасонкам в узлах

390

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

учитываются крановые, сейсмические и иные нагрузки); ■ определиться с расчетной схемой стропильной фермы и выполнить расчет стропильной фермы с учетом собранных постоянных и временных нагрузок; ■ по результатам расчета стропильной фермы определить усилие в интересующем элементе от самого невыгодного сочетания нагрузок NР; ■ определить долю усилия, воспринимаемого существующими сварными швами по формулам:

N ОБ = 2(l f ОБ − 1см)k f ОБ Rw βγ wγ c , где NОБ – усилие, воспринимаемое сварным швом по обушку уголка; lfОБ – длинаN шва У ОБ по обушку; l f УkОБ =– катет шва по обушку. + 1 см fОБ 2k f У ОБ Rw βγ wγ c При отсутствии данных по сварочной проволоке и технологии выполнения сварки при изготовлении стропильной фермы рекомендуется значения расчетного сопротивления Rw и коэффициента β принимать для наихудшего варианта – ручная сварка электродами типа Э42. Усилие, воспринимаемое сварным швом по перу уголка NП, определяется по аналогичной формуле. Доля усилия, воспринимаемого существующими сварными швами, определяется как сумма усилий, воспринимаемых швами по обушку и по перу: Nф = NОБ + NП. N■ ОБопределить = 2(l f ОБ − 1требуемые см)k f ОБ Rwдлины βγ wγ c швов усиления по обушку и по перу по усилию NУ = NР + NФ по формуле:

l f У ОБ =

NУ ОБ 2k f У ОБ Rw βγ wγ c

+ 1 см , где

l f У ОБ – длина шва усиления по обушку; NУ ОБ – усилие, воспринимаемое сварным швом усиления по обушку уголка (усилие , воспринимаемое сварными швами усиления, распределяются по обушку

и перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня); k f У ОБ – катет шва усиления по обушку. Значения расчетного сопротивления Rw и коэффициента β принимаются в зависимости от сварочной проволоки и технологии выполнения сварки усиления. Длина сварного шва усиления по перу l f У П определяется по аналогичной формуле. Окончательная длина сварных швов усиления по обушку и по перу должна соответствовать конструктивным требованиям к длине сварного шва – быть не менее 4kf и не менее 40 мм [3]. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Правила проведения экспертизы промышленной безопасности (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538). 3. СП 16.13330.2011 «Свод правил. Стальные конструкции». 4. Беленя Е.И., Балдин В. А., Ведеников Г.С. и др.; Под общ. ред. Беленя Е.И. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1986 – 560 с., илл. 5. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. НИИСК. – М.: Стройиздат, 1989. 6. Морозов А.С., Ремнев В.В., Тонких Г.П. и др. Организация и проведение обследования технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений. – М.: СИ. – 2001. – 212 с. 7. Мальганов А.И., Плевков В.С., Полищук А.И. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий. – Томск: ЦНТИ, 1990. – 316 с.

Размеры листа усиления уточнить по месту

100*

бочая длина шва менее 40 мм. Кроме того, данная стропильная ферма выполнена по серии 1.460.2-10/88, по которой для узла крепления опорного раскоса к фасонке (приведенного на рисунке 1) преду смотрена длина шва по перу 80 мм и длина шва по обушку 160 мм. Недостаточная длина сварных швов крепления элементов стропильных ферм к фасонкам в узлах может быть причиной разрушения узлов стропильных ферм при достижении нагрузки в узлах ферм проектной величины. Возможно появление трещин в сварных швах при передаче проектного усилия с элемента стропильной фермы на фасонку в связи с тем, что суммарной площади сварных швов по перу и обушку будет недостаточно для восприятия такого усилия. Для предотвращения разрушения узлов стропильных ферм при недостаточной длине сварных швов крепления элементов стропильных ферм к фасонкам в узлах при достижении нагрузки в узлах ферм проектной величины рекомендуется усиление узлов стропильных ферм путем увеличения фасонки (см. рисунок 2). Размеры фасонки усиления определяются путем расчета и из конструктивных соображений. Толщина фасонки усиления принимается не более толщины усиливаемой фасонки стропильной фермы – для того чтобы была возможность вставить ее между существующими уголками. Ширина фасонки определяется из требуемой длины дополнительных сварных швов по перу и обушку уголка, для этого рекомендуется следующая последовательность действий: ■ собрать постоянные и временные нагрузки на стропильную ферму, с учетом фактического их значения (постоянные нагрузки от элементов покрытия определяются по результатам вскрытия, снеговые и ветровые нагрузки определяются в зависимости от района расположения конструкций, при необходимости

6 6

Примечание: 1. Сварку вести электродами типа Э42А. 2. ххх - сварные монтажные швы усиления. 3. Размеры, указанные знаком *, уточнить по месту.

150*

Рис. 2. Вариант усиления узлов стропильных ферм путем увеличения фасонки ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

391

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О динамике развития повреждений

в несущих строительных конструкциях покрытия зданий объектов химической промышленности, выявленных при проведении экспертизы промышленной безопасности УДК: 539.374 Виктор УСАЧЕВ, кандидат физико-математических наук, эксперт ООО «ПромЭкспертИнжиниринг» (г. Москва) Олег ЗАЙЦЕВ, кандидат физико-математических наук, ведущий эксперт ООО «ПромЭкспертИнжиниринг» (г. Москва) Валерий ЛОГВИНОВ, эксперт ООО «ПромЭкспертИнжиниринг» (г. Москва) Вячеслав МУЛЛИН, эксперт, генеральный директор ООО «АЛИТИР» (г. Москва)

В статье рассматриваются дефекты изготовления узлов стальных стропильных ферм с элементами из спаренных прокатных уголков – недостаточная длина сварных швов крепления элементов решетки ферм к фасонкам в узлах. Предложен вариант усиления узлов стропильных ферм путем увеличения фасонки. Ключевые слова: экспертиза, дефекты, надзор, балка, конструкция.

ри проведении экспертизы промышленной безопасности в некоторых случаях (по истечении срока действия предыдущей экспертизы) эксперты сталкиваются с объектами, которые обследовали для составления предыдущего заключения. В связи с непростой экономической ситуацией у организаций, эксплуатирующих опасные объекты, рекомендации по устранению замечаний первоначальной экспертизы могут быть не выполнены. Для объектов с неагрессивной средой эксплуатации и незначительными повреждениями строительных конструкций (конструкции в основном находятся в работоспособном состоянии) данная ситуация не является критичной, так как развитие повреждений при неизменных факторах окружающей среды будет происходить медленно. Однако, если строительные конструкции эксплуатируются в агрессивных средах, даже за небольшой промежуток времени (1–2 года), при отсутствии мероприятий по устранению дефектов, обнаруженных первоначальной экспертизой, может произойти значительное развитие дефектов как в количественном (уве-

392

личится число поврежденных конструкций), так и в качественном выражении (конструкции из работоспособного состояния перейдут в ограниченно работоспособное, а из ограниченно работоспособного – в аварийное). В статье рассмотрены только несущие конструкции покрытия (балки и плиты) в связи с тем,

что развитие повреждений в них происходит наиболее интенсивно. В статье рассмотрен случай проведения экспертизы одного и того же здания в 2005 году и 2010 году. Наименование эксплуатирующей организации и название объекта указаны не будут. Наименование разбивочных осей участка здания изменено. Технологический процесс, осуществляющийся в здании, связан с хранением и розливом определенного вида органических веществ. Для данных органических веществ в соответствии с Таблицей В.6 [3] степень агрессивного воздействия жидких органических сред на бетон – слабоагрессивная, в соответствии с Таблицей Х.4 [3] степень агрессивного воздействия жидких органических сред на металлические конструкции также слабоагрессивная. Рассматриваемый участок здания в осях А-Б/1-14 построен в 1966 году. Здание в осях А-Б/1-14 представляет собой однопролетное, одноэтажное промышленное здание, прямоугольное в плане с размерами в осях – 9,0х78,0 м. Отметка низа стропильных конструкций – пере-

Таблица 1. Дефекты и повреждения элементов покрытия здания в 2005 и 2010 годах Количество Количество поврежденных поврежденных конструкций, конструкций, данные данные 2005 г., 2010 г., шт. шт.

Увеличение количества поврежденных конструкций в 2010 г. по сравнению с 2005 г., %

Наименование конструкции

Наименование дефекта

Балки покрытия

Дефекты, требующие проведения мероприятий по восстановлению защитного слоя бетона железобетонных конструкций, но не требующие усиления

40,0

110,0

Дефекты, требующие усиления строительных конструкций

100,0

Плиты покрытия

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Схема плана покрытия с расположением дефектов балок и плит покрытия по результатам экспертизы 2005 года.

Рис. 2. Схема плана покрытия с расположением дефектов балок и плит покрытия по результатам экспертизы 2010 года.

менная: изменяется от +6,35 м до +5,6 м. Обследованное здание в осях А-Б/1-14 выполнено по стеновой конструктивной схеме с несущими кирпичными стенами, расположенными по осям 1, 14, А и Б, с несущими конструкциями покрытия из сборных, железобетонных балок, таврового сечения, марок Б09-2 и Б09-3, изготовленных по типовой серии ПК 0105, пролетом 9,0 м и сборных железобетонных, ребристых плит типа ПКЖ-3 и ПКЖ-5, выполненных по ГОСТ 7740-55, размером плит в плане 1,5х6,0 м, высо-

той 350 мм. Кровля здания имеет гидроизоляционный ковер из 3–4 слоев рубероида по цементно-песчаной стяжке толщиной 10 мм, по утеплителю – пенобетон толщиной 100 мм плотностью 500 кг/м3, по сборным железобетонным плитам покрытия. Пространственная жесткость здания в осях А-Б/1-14 обеспечивается несущими стенами и жестким диском покрытия. При проведении экспертизы промышленной безопасности обнаружены дефекты сборных железобетонных конструк-

ций покрытия в виде сколов защитного слоя бетона с оголением арматуры и коррозии оголенной арматуры. Повреждения некоторых плит покрытия были значительными и требовали выполнения работ по усилению строительных конструкций. На рисунке 1 приведена схема плана покрытия с расположением дефектов балок и плит покрытия по результатам экспертизы 2005 года. На схеме дефекты плит и балок покрытия объединены в группы:

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

393

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 3. Фотографии дефектов плит покрытия, требующих восстановления защитного слоя бетона железобетонных конструкций

Рис. 4. Фотографии дефектов плит покрытия, требующих усиления

– дефекты, требующие усиления строительных конструкций; – дефекты, требующие проведения мероприятий по восстановлению защитного слоя бетона железобетонных конструкций, но не требующие усиления. При проведении экспертизы данного здания выявлено пять различных типов дефектов для балок покрытия и двенадцать типов дефектов для плит покрытия, но все они объединены по общим рекомендациям усиления и восстановления в две вышеприведенные группы. При проведении экспертизы в 2010 году отмечено, что по рекомендациям экспертизы 2005 года ремонтных работ на конструкциях покрытия не производилось: рекомендуемые элементы усиления не установлены, защитный слой бетона не восстанавливался. По аналогии с рисунком 1 на рисунке 2 приведена схема плана покрытия с расположением дефектов балок и плит покрытия по результатам экспертизы 2010 года. На рисунках 3 и 4 приведены фотографии поврежденных плит покрытия. Данные по количеству дефектов и повреждений покрытия здания в 2005 и 2010 годах сведены в таблицу 1.

394

Как следует из анализа рисунков 1, 2 и таблицы 1, за незначительный период эксплуатации строительных конструкций (5 лет) при отсутствии ремонтновосстановительных работ и эксплуатации конструкций в слабоагрессивных условиях количество поврежденных конструкций значительно увеличилось. Количество балок покрытия, требующих восстановления защитного слоя конструкций, возросло на 40%. Количество плит покрытия, требующих восстановления защитного слоя конструкций, возросло на 110% (появилось 14 новых плит). Вдвое возросло количество плит покрытия, требующих выполнение усиления (3 плиты, требующих восстановления защитного слоя конструкций, получили более серьезные повреждения и требуют усиления). Как следствие, затраты на проведение ремонтновосстановительных мероприятий в 2010 году по сравнению с 2005 годом возросли фактически в 2 раза. Вывод: несвоевременное выполнение ремонтно-восстановительных мероприятий по строительным конструкциям зданий и отсутствие надлежащего надзора за состоянием конструкций, эксплуати-

руемых в агрессивных средах, приводят к увеличению повреждений и разрушению строительных конструкций. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Правила проведения экспертизы промышленной безопасности (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538). 3. СП 28.13330.2012. Свод правил. Защита строительных конструкций от коррозии». 4. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. НИИСК. – М.: Стройиздат, 1989. 5. Морозов А.С., Ремнев В.В., Тонких Г.П. и др. Организация и проведение обследования технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений. – М.: СИ. – 2001. – 212с. 6. Мальганов А.И., Плевков В.С., Полищук А.И. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий. – Томск: ЦНТИ, 1990. – 316 с.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

О нормативно-техническом обеспечении экспертизы ПБ промышленных дымовых и вентиляционных труб УДК: 624 Максим ОРЛОВ, начальник отдела, эксперт по обследованию зданий и сооружений Евгений БАБЕНКО, эксперт по обследованию зданий и сооружений Владимир КУРБЕТЬЕВ, эксперт по обследованию зданий и сооружений ООО «Инженерно-консультативный центр по технической безопасности и экспертизе» (г. Братск)

Статья посвящена обзору нормативно-технического обеспечения экспертизы промышленной безопасности дымовых и вентиляционных труб. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, дымовые и вентиляционные трубы, своды правил, руководящие документы.

о состоянию на 1 сентября 2015 года действующими документами по экспертизе и техническому обследованию промышленных дымовых и вентиляционных труб являются: – РД 03-610-03 «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб»; – СП 13-101-99 «Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб»; – СП 83.13330.2012 (СНиП III-24-75 «Промышленные печи и кирпичные трубы»); – раз дел «Дымо в ы е т руб ы » СП 43.13330.2012. В части нормирования предельных деформаций фундаментов действующим документом является СП 22.13330.2011. Помимо указанных документов, действующими являются: – СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений»; – РД 22-01-97 «Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов». Анализ данных документов и практика применения их в процессе проведения экспертиз промышленной безопасности выявили в них несоответствия и спорные положения.

Так, согласно СП 83.13330.2012, предельно допустимый крен ствола кирпичных труб составляет: – для труб высотой до 100 м – 0,002 высоты трубы, но не более 150 мм; – для труб более 100 м – 0,0015 высоты трубы, но не более 200 мм. В документе СП 13-101-99 приводятся другие значения крена ствола труб, независимо от материала изготовления: – 250 мм при высоте трубы 30 м; –350 мм при высоте трубы 40 м; – 450 мм при высоте трубы 60 м; – 550 мм при высоте трубы 80 м; – 650 мм при высоте трубы 100 м; – 700 мм при высоте трубы 120–300 м. СП 22.13330.2011 устанавливает другие значения предельных кренов ствола трубы: – при высоте трубы до 100 м включительно – 0,005 от высоты трубы (Н); – при высоте трубы более 100 м предельный крен равен 1/2Н. Что касается РД 03-610-03, то в данном документе отсутствуют значения предельно допустимых кренов труб. Существуют разночтения нормативных документов в классификации технического состояния труб. Если РД 03-610-03 дает определения пяти категориям технического состояния (исправное, работоспособное, ограниченно-работоспособное, неработоспособное, предельное), то СП 13-101-99 ограничивается четырьмя категориями (без предельного состояния), а Правила обследования несущих строиТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

тельных конструкций зданий и сооружений СП 13-102-2003 устанавливают шесть категорий (добавлен нормативный уровень технического состояния). Во всех перечисленных документах отсутствуют данные о предельном сопротивлении контура заземления дымовых и вентиляционных труб. По состоянию на 1 сентября 2015 года отсутствует нормативный документ, который четко и недвусмысленно установит, должна ли экспертная организация, проводящая техническое обследование труб в составе экспертизы промышленной безопасности и имеющая лицензию Ростехнадзора, быть членом СРО по линии Госстроя. Вывод: Указанные разночтения нормативных документов не позволяют эксперту объективно и однозначно оценить техническое состояние дымовых и вентиляционных труб, что привносит влияние субъективного фактора и, как следствие, – снижение качества экспертизы промышленной безопасности дымовых и вентиляционных труб. Литература 1. РД 03-610-03 «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб». 2. СП 13-101-99 «Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб. 3. СП 83.13330.2012 «Промышленные печи и кирпичные трубы». 4. СП 43.13330.2012 «Сооружения промышленных предприятий». 5. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений». 6. РД 22-01-97 «Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследования строительных конструкций специализированными организациями)». 7. СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений».

395

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка риска аварии на участке по наливу сжиженных углеводородных газов на газофракционирующей установке при разработке обоснования безопасности опасного производственного объекта Михаил ПАКУЛЕВ, генеральный директор, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г.Челябинск) Ярослав ФЕДОТОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности, эксперт ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г.Челябинск) Владимир РЫБИН, ведущий эксперт по обследованию зданий и сооружений ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» (г.Челябинск) Владимир ЕГОРОВ, главный специалист ООО НПК «СИНКО» (г. Самара)

В 2014 году в рамках развития законодательства в области промышленной безопасности [1, 2] появился новый инструмент – обоснование безопасности опасного производственного объекта. Обоснование безопасности подлежит экспертизе промышленной безопасности. В статье рассмотрен вопрос оценки риска аварии на участке по наливу сжиженных углеводородных газов (СУГ) на газофракционирующей установке (ГФУ) при разработке обоснования безопасности опасного производственного объекта.

ействующей редакцией закона о промышленной безопасности введен принципиально новый документ – обоснование безопасности. Под обоснованием безопасности опасного производственного объекта (рисунок 1) понимается документ, содержащий сведения о результатах оценки риска аварии на опасном производственном объекте и связанной с ней угрозы, условия безопасной эксплуатации опасного производственного объекта, требования к эксплуатации, капитальному ремонту, консервации и ликвидации опасного производственного объекта. Объектом исследования в данной статье является оценка риска аварий, выполненная в обосновании безопасности участка налива СУГ на ГФУ, который предназначен для налива СУГ в железнодорожные вагоны-цистерны. На данном участке предлагается разместить на расстоянии 65 м до печей установки изомеризации стояк налива СУГ на одну цистерну. Ограниченность

396

площадки для строительства не позволяет выделить для стояка налива СУГ отдельную площадку. На данный момент для подобных объектов действующим законодательством по промышленной безопасности расстояния до соседних установок на территории предприятия не установлены. Таким образом, имеется отступление требований промышленной безопасности п.1.5 и п.5.2.1 ФНиП «Общие правила взрывобезопасности…» [4]. Со вступлением в законную силу поправок c 4 апреля 2013 года к закону о промышленной безопасности [1], появилась возможность при реализации компенсирующих мероприятий отступать от требований промышленной безопасности. Базовыми документами при разработке обоснования безопасности являются: ■ Федеральный закон Российской Федерации «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ.

■ Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие требования к обоснованию безопасности опасного производственного объекта». ■ Руководство по безопасности «Методика оценки риска аварий на опасных производственных объектах нефтегазоперерабатывающей, нефте- и газохимической промышленности». ■ Руководство по безопасности «Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах». На основании приведенных документов предприятие может обосновать решения через оценку риска аварии с учетом компенсирующих мероприятий. Результаты оценки риска аварии приводятся в разделе 2 обоснования безопасности (рисунок 2). Опасность аварии на исследуемом объекте – площадке налива СУГ на ГФУ обусловлена нахождением вагонацистерны объемом 56 м3 между установкой изомеризации и установкой производства водорода (рисунок 3). Опыт эксплуатации аналогичных объектов показывает, что существует возможность возникновения аварий. По данным статистики анализ характера и причин аварий в нефтеперерабатывающей промышленности показывает, что в последнее десятилетие большинство из них (около 95%) связано со взрывами: 54% в аппаратуре, 46% в производственных зданиях и на открытых технологических площадках. Наиболее распространенным событием вследствие залпового выброса СУГ является взрыв (рисунок 4). Для создания условий безопасной эксплуатации участка налива СУГ на ГФУ при разработке обоснования безопасно-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Структурные элементы обоснования безопасности [3] Cтруктурные элементы обоснования безопасности Титульный лист Оглавление

Рис. 2. Структура раздела «Результаты оценки риска аварии на опасном производственном объекте и связанной с ней угрозы» [3] Раздел 2. «Результаты оценки риска аварии на опасном производственном объекте и связанной с ней угрозы» Описание методологии анализа опасностей и оценки риска аварии и связанной с ней угрозы, исходные предположения для проведения анализа риска аварии и связанной с ней угрозы

Раздел 1. «Общие сведения»

Описание метода анализа условий безопасной эксплуатации

Раздел 2. «Результаты оценки риска аварии на опасном производственном объекте и связанной с ней угрозы»

Исходные данные и их источники, в том числе данные по аварийности и надежности

Раздел 3. «Условия безопасной эксплуатации опасного производственного объекта»

Результаты идентификации опасности, в том числе по проведению анализа опасностей отклонений технологических параметров от регламентных

Раздел 4. «Требования к эксплуатации, капитальному ремонту, консервации и ликвидации опасного производственного объекта»

сти предложены 21 мероприятие, влияющие на вероятность возникновения аварий и их последствия. Мероприятие 1. Установка на границе установки изомеризации установки сплошной защитной преграды (стены) высотой 5 м и длиной 200 м для защиты от распространения облака парогазовой смеси (ПГС). Согласно расчетам, при полной разгерметизации вагоны-цистерны на расстоянии 50–60 м от стояка высота облака ПГС не превысит 5 м с учетом рельефа местности. Указанная преграда задержит подход облака к технологическим печам установки изомеризации, тем самым обеспечит время, необходимое для приведения в действие системы ПАЗ, в том числе: паровой завесы печей и подачи пара в камеры сгорания печей, аварийной остановки соседних

Рис. 3. Схема размещения стояка налива СУГ

Анализ опасностей отклонений технологических параметров от регламентных

Результаты оценки риска аварии и связанной с ней угрозы Перечень наиболее значимых факторов риска аварии на опасном производственном объекте и связанной с ней угрозы с учетом специфики конкретного опасного производственного объекта

установок. Кроме основной задачи – защиты от распространения облака ПГС, данная преграда будет выполнять противопожарные функции. Мероприятие 2. Установка по верху преграды водяного орошения для препятствия температурного воздействия и осаждению газовоздушной смеси с углами распыла струй 0, 30, 60 и 90 градусов (0 градусов – горизонталь, параллельная земле в направлении стояка, 90 – вертикально вверх). Конструкция водяного орошения рассчитывается в проекте с учетом достижения мелкодисперстных капель (не более 100 мкм) и интенсивности осаждения газового облака. Мероприятие 3. Установка распылителей азота между стояком налива и преградой для разбавления газового облака и замедления дефлаграционного горения. Мероприятие 4. Для исключения выбросов опасных веществ (ОВ) при разгерметизации шарнирных соединений стояка, в дополнение к отсекателям, установка на границе стояка налива быстродействующей отсекающей арматуры на линии подачи СУГ, линии возврата паров и сброса на факел со временем срабатывания не более 2 секунд с воздействием от датчика давления. Для исключения выброса ОВ не только со стороны вагона-цистерны, но и со стороны линии подачи СУГ при разрыве шарнирных соединений или трубопроводов – установка скоростных клапанов.

Мероприятие 5. Установка отбортовки площадки стояка налива для минимизации площади испарения пролитого СУГ не более 100 кв. м. Мероприятие 6. Установка дополнительных датчиков загазованности вокруг стояка налива по возможным направлениям распространения газового облака. Мероприятие 7. Последовательность работы системы противоаварийной защиты (ПАЗ) при срабатывании датчиков загазованности: ■ первая линия датчиков, которые идут комплектно со стояком налива, работают штатно в системе АСУТП (ПАЗ) стояка. При срабатывании этих датчиков подается сигнал об аварийной ситуации на центральный диспетчерский пульт и в операторные соседних с объектом установок для принятия превентивных мер. По сигналу системы ПАЗ включается подача азота для дефлегматизации облака; ■ при срабатывании датчиков загазованности второй линии защиты, установленных по верху ограждающей преграды за линией водяного орошения, выдается сигнал в операторные соседних технологических установок для их аварийной остановки (оперативный персонал этих установок немедленно останавливает установки), подачи пара в камеры сгорания печей и на паровые завесы всех печей. Кроме того, подается сигнал об аварии на центральный дис-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

397

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 5. Схема развития аварии при полном разрушении вагона-цистерны с СУГ 0,200

1,000

Мгновенное воспламенение

Огненный шар

0,400

Полное разрушение

0,760 Отложенное воспламенение

0,800 Отсутствие мгновенного воспламенения

0,240

1,000

Без воспламенения

Рассеяние без воспламенения

Таблица 1. Вероятности возникновения разгерметизации вагона-цистерны Наименование оборудования

Резервуары, емкости, сосуды и аппараты под давлением

398

Инициирующее аварию событие

Разгерметизация с последующим истечением жидкости, газа или двухфазной среды

0,600 Взрыв ТВС

нием места оператора в объединенной операторной или на ГФУ. Мероприятие 12. Устройство пожарных проездов вдоль площадки стояка с твердым покрытием, оборудование шлагбаумом согласно нормам. Мероприятие 13. Молниезащита и защита от заноса высоких потенциалов. Мероприятие 14. Монтаж автоматической пожарной сигнализации и установки пожаротушения. Мероприятие 15. Монтаж лафетных стволов согласно нормам проектирования. Мероприятие 16. Замена линии подачи СУГ от ГФУ на стояк налива на трубопровод с увеличенной толщиной стенки для защиты от превышения давления. В дополнение к отсекателю, установленному на границе площадки стояка налива (взамен существующей электрозадвижки), установка аналогичного отсекателя в начале указанного трубопровода для минимизации выброса при разгерметизации последнего. Установка между ними СППК и клапана системы ПАЗ для исключения роста давления при закрытых отсекателях.

петчерский пульт, включается водяное орошение, установленное по верху защитной преграды на подступах к установке изомеризации; ■ установка дополнительных датчиков загазованности на соседних установках со стороны стояка налива, при срабатывании которых установки автоматически останавливаются по системе ПАЗ. Мероприятие 8. Обязательное ношение портативных переносных газоанализаторов операторами налива с их обу чением использования. Мероприятие 9. Техническое перевооружение стояка налива с применением современного комплекса верхнего налива СУГ в вагоны-цистерны типа СГСН. Мероприятие 10. Продление ж/д ветки с установкой электролебедки для растаскивания вагонов на 30 м от стояка. Мероприятие 11. Установка современной АСУТП на базе микропроцессорной техники для управления процессом налива и работой системы ПАЗ без вмешательства человека с размеще-

Пожар-вспышка

Диаметр отверстия истечения, мм

Исходная частота разгерметизации, год-1

Принятая частота разгерметизации, год-1

4,010-5

3,6510-2

12,5

1,010

-5

9,2610-3

6,210-6

5,7510-3

3,810-6

3,5310-3

100

1,710

-6

1,5810-3

Полное разрушение

3,010-7

2,7910-4

Мероприятие 17. Пуск и остановка налива дистанционно из операторной. Запрет постоянного нахождения операторов на стояке в период налива. Мероприятие 18. Запрет операций слива-налива на стояке во время ремонтных и огневых работ на соседних установках. Мероприятие 19. Запрет нахождения порожних и груженых вагонов-цистерн на территории стояка, кроме одной, стоящей под наливом. Мероприятие 20. Осуществление постоянного мониторинга направления и силы ветра. Запрет на сливоналивные операции при штилевых условиях (0–1 м/с) и при аномально высокой температуре окружающего воздуха (более 32 °С). Мероприятие 21. Внести (или разработать новые, дополнительные) в инструкции (производственные, по охране труда, ПЛА, техрегламенты и др.) все мероприятия, предусмотренные в данном обосновании безопасности, с проведением обучения и проверкой знаний. Детальное рассмотрение физикохимических свойств СУГ позволяет спрогнозировать наиболее опасную ситуацию при эксплуатации участка налива СУГ на ГФУ. Повышенная опасность выбросов СУГ связана с их практически мгновенным вскипанием при аварийной разгерметизации оборудования и образованием протяженных облаков тяжелых газов, способных распространяться у поверхности земли с сохранением способности к воспламенению на расстоянии в несколько сотен метров. При разгерметизации технологического оборудования с СУГ термодинамическое состояние жидкости резко переходит от начальных (исходных) условий к конечным, происходит падение дав-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 6. Схема развития аварии при частичном разрушении вагона-цистерны с СУГ (с образованием отверстия 25 мм) 0,035

1,000

Мгновенное воспламенение

Факел

0,750

Частичное разрушение, СРЕДНИЙ расход (1–50 кг/с)

0,236 0,965 Отсутствие мгновенного воспламенения

ления до атмосферного, жидкость переходит в перегретое состояние, подвергается объемному вскипанию и испарению. По мере испарения происходит понижение температуры поверхностного слоя жидкости, при этом наибольшая скорость снижения температуры наблюдается в первые 10–15 минут. Понижение температуры поверхностного слоя жидкости естественно влечет снижение интенсивности испарения жидкости. С понижением температуры поверхностного слоя жидкости давление насыщенного пара (Pн) падает, приближаясь к нулю, процесс испарения затухает. Со временем процесс становится стационарным, когда парообразование происходит за счет тепла воздушного потока. Процесс парообразования при больших проливах сжиженных газов можно разделить на три стадии – периода. Первый период – бурное, почти мгновенное вскипание в объеме жидкости за

Рис. 4. Диаграмма последствий залповых выбросов СУГ (по данным 2005–2012 годов)

34% 23%

7% 36%

■ Взрыв ■ Пожар ■ Взрыв и пожар ■ Рассеяние облака ПГС

Пожар-вспышка

Отложенное воспламенение

0,240 Взрыв ТВС

0,764

1,000

Без воспламенения

Рассеяние без воспламенения

счет перехода жидкости на более низкий термодинамический уровень. Жидкость после этого приобретает температуру кипения при атмосферном давлении. Второй этап – «неустойчивое затухающее» кипение жидкости за счет тепла поддона, характеризуется резким падением интенсивности парообразования в первые минуты после разлива. В результате охлаждения температура поддона (грунта) снижается, и верхний слой его начинает выполнять роль теплоизолирующей прослойки, препятствуя подводу тепла из глубинных слоев поддона, интенсивность кипения затухает. Третий период – нестационарное испарение, то есть парообразование с поверхности жидкости, которое зависит от ее физико-химических свойств, температуры и подвижности воздушного потока. Протекает этот процесс с понижением как температуры поверхностного слоя жидкости, так и его интенсивности. В общем случае описанные схема развития аварии при полном разрушении вагона-цистерны с СУГ приведена на рисунке 5, при частичном разрушении вагона-цистерны с СУГ – на рисунке 6. При определении частоты возникновения аварии учитывалась интенсивность эксплуатации оборудования в течение года. Согласно данным предприятия, за год наливается 930 вагонов-цистерн, или 3 в/ц в сутки. Вероятность возникновения разгерметизации вагонов-цистерн на площадке стояка налива приведена в таблице 1. Значение расчета индивидуального риска для персонала стояка налива при отступлении от нормы промышленной безопасности составит 9,22E-005 год-1. Коллективный риск составит 1,38E-003 ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

чел./год. Несмотря на то, что при отступлении от требований промышленной безопасности значение индивидуального риска будет выше, чем без отступления, его показатель лежит в пределах допустимых значений.

Выводы Основной результат – анализ оценки риска аварии на участке по наливу СУГ, а также изучение компенсирующих мероприятий, предложенных в обосновании безопасности для оценки их соответствия и принятия решения по подготовке положительного заключения экспертизы промышленной безопасности. Литература 1. Федеральный закон Российской Федерации «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (с изменениями). 2. Солодовников А.В., Захматов А.Н. Развитие законодательства в сфере промышленной безопасности // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов № 4 (15) 2014 С.67–73. 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие требования к обоснованию безопасности опасного производственного объекта». Утв. приказом Ростехнадзора от 15 июля 2013 года № 306. 4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств». Утв. приказом Ростехнадзора от 11 марта 2013 года № 96.

399

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Техническое перевооружение плавильно-литейного агрегата УДК: 624 Юрий САПОВ, эксперт высшей квалификации по обследованию зданий и сооружений, ТУ, ПД ООО «Инженерный центр «Экспертиза дымовых труб» (г. Самара) Виталий ПАВЛОВ, технический директор (эксперт высшей квалификации) ООО «Инженерный центр «Экспертиза дымовых труб» (г. Самара) Иван КОРНЕЕВ, эксперт ООО «Инженерный центр «Экспертиза дымовых труб» (г. Самара)

Работы по техническому перевооружению плавильно-литейного агрегата №16 (ПЛА №16) металлургического завода в городе Самаре. Ключевые слова: плавильно-литейный агрегат, плавильная отражательная печь, миксер, техническое перевооружение, литейная машина, футеровка стен, перелив металла, система автоматики горелок, леточное отверстие.

еталлургический завод – специализированное предприятие по производству алюминиевых сплавов и изделий. Целью технического перевооружения ПЛА № 16 является применение оборудования, отвечающего последним достижениям науки и техники, применение оборудования, более производительного, обеспечивающего высокое качество продукции и улучшающего условия труда. Суть технического перевооружения: На месте размещения ПЛА № 16 находились три плавильно-литейных агрегата № 16, 17 и 18, предназначенные для производства круглых слитков диаметром до 800 мм и плоских слитков размером 4000х1700 мм из алюминиевых сплавов. Агрегаты состояли из стационарной плавильной отражательной печи емкостью 40 т, стационарного миксера емкостью 40 т и литейной машины грузоподъемностью 25 т. Для обеспечения слива металла из печи в миксер, а затем в литейную машину печь была установлена на фундаменте на отм. +2,090 м, миксер на фундаменте на отм. + 0,930 м и литейная машина на отм. +0,700 м. Обслуживание печи (загрузка шихты и обработка расплава) производилось с плавильной площадки на высоте 3,0 м выше уровня пола цеха. Загрузка шихты и обработка расплава производились с помощью мульдозавалочного крана, который был расположен в одном ряду с кранами общего на-

400

значения и не обеспечивал быструю загрузку шихты. Перелив металла из печи в миксер осуществлялся с помощью сифона. Регулировка скорости подачи металла в кристаллизатор производилась вручную с помощью пики, которая перекрывает леточное отверстие. Управление плавильно-литейными агрегатами осуществляется с пультов управления вручную. Модернизированный ПЛА № 16 состоит из 2 плавильных отражательных печей емкостью 85 т, наклоняющегося мик-

сера емкостью 80 т и литейной машины грузоподъемностью 75 т. Печи 16 «А» и 16 «Б» выполнены в зеркальном отражении и представляют собой стационарные плавильные печи с передней дверью для загрузки во всю ширину основной камеры печи, что обеспечивает равномерную загрузку шихты по всей подине и исключает образование «мертвых» зон при обработке расплава. Футеровка стен, пода и подвесного свода, выполненная из крупных монолитных блоков, сокращает срок кладки и ремонта печи, а использование прочных несмачиваемых материалов увеличивает межремонтный цикл. Система сгорания, состоящая из регенеративных горелок на природном газе, укомплектованных всеми необходимыми клапанами, воздухо- и газопроводами, обеспечивает высокую производительность, полное сгорание топлива, не требует установки громоздких рекуператоров и, как следствие, повышает качество сплавов и производительность печи. Печь расположена на уровне пола цеха, что позволяет использовать напольные загрузочные машины большей грузоподъемности и маневренности и

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ускорить загрузку, что повышает общую производительность агрегата. Система автоматики горелок обеспечивает безопасность при розжиге и горении топлива, а также соблюдение технологического режима и экономичность работы печи. Системы вентиляции и дымоудаления выполнены в соответствии с требованиями по охране окружающей среды. Для перелива металла из печи в миксер применяется наклонный футерованный стальной желоб. Наклоняющийся миксер емкостью 80 т представляет собой прямоугольник с дверью во всю ширину основной камеры миксера, вдоль длинной стороны и расположен на уровне пола цеха, что обеспечивает возможность применения напольной машины для обработки расплава и исключить ручное обслуживание миксера. На задней стенке миксера расположены проушины, которые осями шарнирно соединены с опорными стойками, вокруг которых происходит вращение миксера. Поворот осуществляется с помощью гидроцилиндра. Футеровка стен, пода и подвесного свода, выполненная из крупных монолитных блоков, сокращает срок кладки и ремонта печи, а использование прочных несмачиваемых материалов увеличивает межремонтный цикл. Применение наклона миксера обеспечивает рав-

номерную подачу расплава в кристаллизатор литейной машины по системе наклонных футерованных стальных желобов через фильтрующие устройства. На миксере установлена система автоматического управления поворотом, которая осуществляется посредством лазерного сенсора уровня металла около литейной машины, что обеспечивает равномерную подачу металла в кристаллизатор. Миксер оснащен системами автоматики работы горелок, воздухоснабжения и дымоудаления, которые обеспечивают безопасную, стабильную работу и соблюдение требований по охране окружающей среды. Для обслуживания гидравлического оборудования печи и миксера применяется маслостанция, которая обеспечивает подъем дверок печи и миксера и поворот миксера в заданном режиме. Литейная машина грузоподъемностью 75 т позволяет одновременно отливать шесть плоских слитков массой до 12 тонн каждый и представляет собой вертикальную литейную машину с внешне управляемым гидравлическим цилиндром, на торце которого установлен стол для поддонов под слитки с гидроприводом для перемещения, автоматическим управлением подачи охлаждающей воды и электрической системой управления на основе ПК/ ПЛК.

Для повышения качества металла перед подачей расплава в литейную машину в систему наклонных футерованных стальных желобов встроены пенно-керамический фильтр и установка внепечного рафинирования (блок дегазации). Управление плавильно-литейным агрегатом № 16 (гидро-, пневмосистемами, электроснабжением) осуществляется системой на основе ПК ПЛК. Система управления ПК, электрошкафы, гидростанция размещены в отдельно стоящем помещении, расположенном рядом с ПЛА-16, что значительно упрощает систему обслуживания агрегата. В зависимости от цикла эксплуатации печи, около 80–90% отработанных газов удаляются из печи через регенеративную систему газовых горелок, а 10–20% – через зафутерованный дымоотвод в задней стене печи. Давление в печи держится под контролем на положительном уровне с помощью установок подачи сжатого воздуха, контрольных клапанов газоотводящей системы, а также пневматической заслонки, которая управляется вручную и находится в дымоотводе основной камеры печи. Давление в печи измеряется с помощью датчика через отверстие в боковой стене.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

401

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности акустикоэмиссионного (АЭ) контроля пневматических испытаний сосудов, работающих под вакуумом УДК: 621.52 Денис РЯБОВ, технический директор ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Вадим КУЦЕНКО, кандидат технических наук, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Александр НОВИКОВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург)

В статье рассмотрен вариант проведения пневматических испытаний для сосудов, работающих под вакуумом, на примере барокамер СБК-48, СБК-80 с акустико-эмиссионным (АЭ) контролем этих испытаний. Ключевые слова: экспертиза, техническое диагностирование, испытания, барокамера, акустическая эмиссия.

едеральные нормы и правила [1] предусматривают, что для оценки фактического состояния технических устройств проводится их техническое диагностирование, неразрушающий или разрушающий контроль. Эти виды работы должны осуществляться в соответствии с нормативными документами. При формировании задания на проведение работ по техническому диагностированию барокамер СБК-48, СБК80 у заказчика специалист может столкнуться с отсутствием соответствующих нормативных документов. Во-первых, отсутствует нормативная документация по проведению технического диагностирования (в том числе пневматических испытаний с контролем по методу АЭ) сосудов, работающих на разрежение (под вакуумом). Во-вторых, нормативный документ ПБ 03-584-03 [2], который распространяется на сосуды, работающие под вакуумом, предусматривает проведение их испытаний, как и сосудов, работающих под давлением, то есть гидравлическое испытание. Но гидравлическое испытание барокамер СБК-48, СБК-80 возможно провести только в условиях изготовителя, до того момента, когда барокамера включена в систему сжатых газов (воздух, кислород) на месте эксплуатации. Дело в том, что оборудование барокамер (арматура, системы подачи воздуха и кислорода, конструкция дверей и др.) рассчитано только на создание разрежения (вакуума) в барокамерах. По

402

этой же причине невозможно произвести их пневматическое испытание внутренним давлением согласно ПБ 03-593-03 [3]. ООО «286 Инженерный центр» провел поиск вариантов решения возникшей проблемы. Установлено, что решение возможно с использованием «Технологии акустикоэмиссионного контроля MONPACТМ» [4]. Ее основные положения (касающиеся сосудов под вакуумом): 1. Область применения распространяется на сосуды, работающие под вакуумом. 2. Общие положения процедуры описывают порядок нагружения сосудов, работающих под вакуумом. 3. Для проведения работ используется типовая аппаратура АЭ. 4. Для оценки используются те же критерии, что и для сосудов, работающих под давлением. ООО «286 Инженерный центр» разработал методику обследования, в которой определен алгоритм проведения испытаний с АЭ-контролем барокамер СБК-48, СБК-80. Ее основные положения: 1. Нагружение проводится изменением разрежения от 0 до 100% расчетного. 2. Выдержки 10 минут делаются на 50, 75 и 100% расчетного разрежения. 3. Для нагружения используется штатная воздушная система. 4. Уровень разрежения фиксируется высотомером (контроль степени разрежения) и вариометром (контроль скорости изменения разрежения).

5. Отсчет параметров нагружения при испытании проводится в метрах (так, 50% нагрузки соответствует высота от 6 до 8 тысяч метров и т.д.). 6. Основной вид помех при АЭ-контроле – «подсос» из внешней среды. 7. Настройки применяемого аппаратного комплекса UNISCOPE производились, как при проведении испытаний сосуда, работающего под давлением. ООО «286 Инженерный центр» провел испытания с контролем АЭ десяти барокамер СБК-48, СБК-80. После испытаний первых барокамер были проведены корректировки по скорости нагружения. Дополнительно для контроля герметичности элементов барокамер (арматуры, гермовводов, дверей, иллюминаторов и др.) был использован ультразвуковой течеискатель барических и безнапорных систем UL 23. С его помощью в ряде случаев были обнаружены негерметичности (присосы), которые после остановки испытания устранялись обслуживающим персоналом. Одна из барокамер не выдержала испытание из-за необходимости замены прокладочных материалов дверей и негерметичности гермовводов внешних устройств. После восстановительного ремонта она была испытана повторно и успешно выдержала испытания. Таким образом, на примере барокамер СБК-48, СБК-80 была подтверждена возможность реализации пневматических испытаний сосудов, работающих под вакуумом, с контролем АЭ. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». 2. ПБ 03-584-03 «Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных». 3. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов». 4. «Технологии акустико-эмиссионного контроля MONPACТМ».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Проблемный вопрос

экспертизы промышленной безопасности документации на техническое перевооружение ОПО УДК: 696.2 Денис РЯБОВ, технический директор ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Вадим КУЦЕНКО, кандидат технических наук, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Александр НОВИКОВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург)

Статья раскрывает один из проблемных вопросов, возникающих при проведении экспертизы промышленной безопасности документации на техническое перевооружение ОПО. Ключевые слова: экспертиза, техническое перевооружение, проектная документация.

еобходимость проведения экспертизы промышленной безопасности (далее – ЭПБ) документации на техническое перевооружение (далее – ТП) опасного производственного объекта (далее – ОПО) установлена Федеральным законом [1]. ТП ОПО осуществляются на основании документации, разработанной в установленном порядке и с учетом законодательства о градостроительной деятельности. Документация на ТП ОПО подлежит ЭПБ, если она не входит в состав проектной документации (далее – ПД), подлежащей экспертизе в соответствии с законодательством РФ о градостроительной деятельности. Случаи, когда ПД подлежит экспертизе в соответствии с законодательством РФ о градостроительной деятельности, указаны в ст. 49 Градостроительного кодекса РФ [2]. В некоторых случаях эксперту необходимо провести ЭПБ документации на ТП ОПО, не входящей в состав проектной документации, подлежащей экспертизе в соответствии с законодательством РФ о градостроительной деятельности. Документация на ТП ОПО–ПД, и она должна соответствовать Положению [3] и ГОСТ Р 21.1101-2013 [4]. Эксперт должен определять соответствие ПД на ТП ОПО требованиям ПБ в соответствии с действующими нормативными правовыми актами (далее – НПА). За последнее время отменен ряд документов Ростехнадзора, в соответствии с которыми производилась ЭПБ ПД (РД 12608-03[5], РД 09-539-03[6] и др.). Взамен РД 09-539-03[6] разработаны «Порядок осу-

ществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности» [7]. Для проведения анализа ПД на ТП ОПО сети газопотребления можно было бы использовать Технический регламент [8], содержащий требования к сетям газопотребления на этапе проектирования, но в его ст. 2 не указано, что его действие распространяется на процесс ТП: указаны инженерные изыскания, строительство, реконструкция, монтаж, эксплуатация, капитальный ремонт, консервация и ликвидация. В ФНП [9] введено понятие ТП, но оно относится к эксплуатации сетей газопотребления ТЭС, ГТУ и ПГУ. СП62.13330.2011 [10] и ГОСТ Р 55472-2013 [11] содержат требования к проектированию сетей газопотребления, но не являются НПА (в соответствии с Разъяснениями [12]). При этом, согласно ФНП [13], вводная часть заключения ЭПБ должна включать положения именно НПА в области ПБ, устанавливающих требования к объекту ЭПБ и на соответствие которым проводится оценка соответствия. Складывается следующая ситуация: владелец (руководитель) ОПО сети газопотребления понимает, что ТП его ОПО не допускается без положительного заключения ЭПБ. Проектная организация, разрабатывающая ПД, не имеет четких критериев для оценки результата проектирования. Эксперт, рассматривающий ПД на ТП ОПО сети газопотребления, не имеет однозначного понимания, каким критериям она должна соответствовать. Таким образом, перед субъектами деТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ятельности в области ПБ стоит проблема. Оптимальный вариант ее решения – в рамках дискуссии заинтересованных сторон, например, с помощью семинара и участием представителей Ростехнадзора, осуществляющего нормативное правовое регулирование.

Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-Ф3 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Федеральный закон от 29 декабря 2004 года № 290-Ф3 «Градостроительный кодекс Российской Федерации». 3. «Положение о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию». 4. ГОСТ Р 21.1101-2013 «СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации». 5. РД 12-608-03 «Положение по проведению экспертизы промышленной безопасности на объектах газоснабжения». 6. РД 09-539-03 «Положение о порядке проведения экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности». 7. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности». 8. Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления. 9. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления». 10. СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы». 11. ГОСТ Р 55472-2013 «Системы газо- распределительные. Требования к сетям газораспределения». 12. «Разъяснения о применении «Правил подготовки нормативных правовых актов федеральных органов исполнительной власти и их государственной регистрации». 13. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

403

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О некоторых аспектах проведения экспертизы ПБ технических устройств химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности Марат ГАРИФУЛЛИН, эксперт в области промышленной безопасности Марат САДЫКОВ, эксперт в области промышленной безопасности Сергей МИНЕЕВ, эксперт в области промышленной безопасности Азат ГИСМАТУЛЛИН, эксперт в области промышленной безопасности Артур БАРХАНОВ, эксперт в области промышленной безопасности ООО «ПРОМЭКС-Диагностика» (г. Казань)

В настоящей статье рассматриваются особенности порядка проведения экспертизы промышленной безопасности и оценки соответствия требованиям технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности.

ункт 10.2 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности» устанавливает, что заключение экспертизы промышленной безопасности должно содержать анализ и оценку проектных и технических решений по обеспечению промышленной безопасности и противоаварийной устойчивости объекта. Как правило, при экспертизе технических устройств, отработавших назначенный срок службы, эксперты используют «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определения остаточного срока службы сосудов и аппаратов». Эксперт, руководствуясь данным документом, делает заключение о соответствии технического устройства требованиям промышленной безопасности на основании проведенного анализа эксплуатационно-технической документации, неразрушающего контроля, гидравлического испытания, расчетов на прочность и остаточного ресурса. Важно проведение анализа технического состояния при экспертизе технических устройств, отработавших расчетный срок службы, анализа и оценки проектных и технических решений по обеспечению промышленной безопасности и противоаварийной устойчивости объекта в соответствии с требованиями методических указаний. Эксперт должен

404

полностью осмотреть и проанализировать состояние объекта, а не только границы сосуда и аппарата (входные и выходные штуцера). При экспертизе емкости для хранения кислоты нельзя утверждать о ее соответствии требованиям промышленной безопасности только на основании документа о техническом диагностировании, так как в Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила безопасности химически опасных производственных объектов» приведен ряд требований к данному объекту, а именно: ■ на емкостном оборудовании для хранения жидких кислот или щелочей (резервуары, сборники объемом 1 м3 и более) трубопроводы нижнего слива должны быть оснащены двумя запорными устройствами (п.121); ■ фланцевые соединения трубопроводов кислот и щелочей должны иметь защитные кожухи (п.126); ■ емкости для хранения кислот и щелочей должны быть оснащены средствами измерения, контроля и регулирова-

ния уровня этих жидкостей с сигнализацией предельных значений уровня и средствами автоматического отключения их подачи в емкости при достижении заданного предельного уровня или другими средствами, исключающими возможность перелива (п.147); ■ емкостное оборудование для использования кислот и (или) щелочей объемом 1 000 л и более должно быть оснащено поддонами (п.159). В нормативно-технических документах по промышленной безопасности изложены необходимые и достаточные требования к объекту. Утверждать о соответствии технического устройства требованиям промышленной безопасности, рассматриваемой емкости, которая, к примеру, не имеет поддона для сбора проливов или защитных кожухов и т.п., некорректно, особенно если при этом сделать заключение о том, что приняты технические решения по противоаварийной устойчивости объекта. Одним из аспектов обеспечения промышленной безопасности объекта являются требования к персоналу, обслуживающему объект, так как иногда возникают ситуации, когда квалификации персонала недостаточно для обслуживания объекта либо отсутствует эксплуатационнотехническая документация. Например, на одном из асфальто-бетонных заводов был склад ГСМ, на котором отсутствовал обслуживающий персонал, а налив и слив бензина и дизельного топлива осуществляли водители автомашин. В данном случае, если техническое состояние емкостей хранения ГСМ исправное, их конструкция соответствует требованиям правил, нельзя утверждать при про-

Важно проведение анализа технического состояния при экспертизе технических устройств, отработавших расчетный срок службы, анализа и оценки проектных и технических решений по обеспечению промышленной безопасности и противоаварийной устойчивости объекта в соответствии с требованиями методических указаний

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ведении экспертизы, что объект соответствует требованиям промышленной безопасности. По статистике основные аварии случаются из-за недостаточной квалификации обслуживающего персонала. Поэтому в заключении экспертизы промышленной безопасности должны быть учтены: ■ наличие квалифицированного обслуживающего персонала; ■ наличие аттестованных по вопросам безопасности руководителей и специалистов; ■ наличие технологических инструкций, технологических регламентов; ■ наличие планов мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий; ■ наличие договора с профессиональным аварийно-спасательным формированием; ■ наличие производственного контроля; ■ другие общие вопросы. Только в этом случае выдать заключение о соответствии объекта экспертизы требованиям промышленной безо

По статистике основные аварии случаются из-за недостаточной квалификации обслуживающего персонала пасности и противоаварийной устойчивости объекта. Литература 1. Федеральный закон №ФЗ-116 от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» с изменениями от 13 июля 2015 года. 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 21 ноября 2013 года № 559. 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы проТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

мышленной безопасности», утвержденные приказом от 14 ноября 2013 года № 538 Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. 4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 октября 2012 года № 584. 5. 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 сентября 2001 года № 39.

405

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза ПБ технических устройств объектов растительного сырья Азат ГИСМАТУЛЛИН, эксперт в области промышленной безопасности Сергей МИНЕЕВ, эксперт в области промышленной безопасности Марат САДЫКОВ, эксперт в области промышленной безопасности Марат ГАРИФУЛЛИН, эксперт в области промышленной безопасности Артур БАРХАНОВ, эксперт в области промышленной безопасности ООО «ПРОМЭКС-Диагностика» (г.Казань)

При проведении экспертизы промышленной безопасности технических устройств, отработавших расчетный срок службы на опасных производственных объектах растительного сырья, эксперты руководствуются Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». Документов, определяющих порядок оценки технического состояния, определения остаточного ресурса таких объектов нет.

ри проведении экспертизы необходимо определить остаточный ресурс, например конвейера или нории; устновить, какой объем неразрушающего контроля назначить. Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору методики выполнения расчетов не разрабатывались. Кроме того, при аттестации дефектоскопистов в соответствии с «Правилами аттестации персонала в области неразрушающего контроля» отсутствуют области аттестации наиболее распространенных технических устройств, применяемых на объектах растительного сырья, такие как силосы, конвейеры и нории, зерносушилки, циклоны. Это приводит к тому, что эксперты несогласованно подходят к процессу проведения экспертизы и оценки технического состояния оборудования, хоть и в пределах правил проведения экспертизы промышленной безопасности. В общем случае при проведении экспертизы технических устройств, например, норий, проводят следующие работы: ■ анализ эксплуатационно-технической документации; ■ натурный осмотр объекта; ■ визуальный и измерительный контроль; ■ проверка работы оборудования на холостом ходу и в рабочем состоянии; ■ проверка оснащения приборами КИП и А. Анализ эксплуатационно-технической документации включает изучение следующих основных документов: технологический регламент; проектная документация; технический паспорт взрывобезопасности; паспорт на техническое устройство, систему аспирации и взры-

406

воразрядители; протоколы аттестации по вопросам безопасности руководителей и специалистов, а также приказы о назначении ответственных лиц; удостоверения квалификации обслуживающего персонала; план мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий; договор на обслуживание с профессиональным аварийно-спасательным формированием; документы по плановопредупредительному ремонту и др. При натурном осмотре объекта эксперт проверяет соответствие объекта требованиям Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности взрывопожароопасных производственных объектов хранения и переработки растительного сырья», в данном случае: ■ наличие и исправность взрыворазрядителя (п.43); ■ наличие реле контроля скорости и датчиков подпора, а также устройства контроля сбегания ленты (п.46); ■ наличие тормозных устройств (п.47); ■ наличие ограждения движущихся частей (п.178); ■ наличие проходов и площадок для обслуживания (пп. 227, 229, 240, 249, 432); ■ наличие смотровых люков (п.433); ■ наличие кнопок «стоп» у головки и башмака нории (п. 436); ■ наличие блокировки машины по останову (п. 465). Визуальный осмотр проводится аттестованным специалистом. Контроль проводится с наружной стороны стенок башмака, головки и норийных труб в доступных местах, а также с внутренней стороны при возможности. При этом внимание уделяется крепежу крепления ковшей к

ленте, зазоров между лентой и стенками норийных труб, так как при работе данные части оборудования не должны соприкасаться. Проверка работы на холостом ходу и в рабочем состоянии проводится обслуживающим персоналом в присутствии эксперта. В соответствии с п.5.4 «Правил аттестации персонала в области неразрушающего контроля», оборудование должно быть отрегулировано, работать без несвойственного ему шума, вибрации и повышенного трения движущихся частей, приводящего к их нагреву. Проверку оснащения приборами КИП и А проводят при натурном осмотре объекта, определяя соответствие наличия приборов контроля и блокировки с заявленными документами. На основании результатов вышеуказанных работ эксперт делает заключение о соответствии, неполном соответствии или несоответствии объекта требованиям промышленной безопасности. Надо отметить, что аварии на объектах растительного сырья бывают очень крупными. Так, например, в Самарской области в Томылове произошло самосогревание хранимого на элеваторе продукта с последующим взрывом газовоздушной смеси и последующим пожаром. Такие периодические возгорания происходили в течение 2 лет, пока весь элеватор полностью в итоге не сгорел. Литература 1. Федеральный закон № ФЗ-116 от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» с изменениями от 13 июля 2015 года. 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные приказом от 14 ноября 2013 года. № 538 Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности взрывопожароопасных производственных объектов хранения и переработки растительного сырья», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 21 ноября 2013 года № 530.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Требования безопасности при проведении натурного обследования объектов химического комплекса Сергей МИНЕЕВ, эксперт в области промышленной безопасности Марат ГАРИФУЛЛИН, эксперт в области промышленной безопасности Артур БАРХАНОВ, эксперт в области промышленной безопасности Марат САДЫКОВ, эксперт в области промышленной безопасности Азат ГИСМАТУЛЛИН, эксперт в области промышленной безопасности ООО «ПРОМЭКС-Диагностика» (г. Казань)

В настоящей статье рассматриваются особенности аспектов безопасности сотрудников, осуществляющих обследование объектов химического комплекса.

ри выполнении работ по натурному обследованию объекта при проведении экспертизы промышленной безопасности, в соответствии с требованиями п. 12.4 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности», экспертная группа выполняет работы на производственной площадке заказчика. В связи с этим немаловажным является вопрос безопасности сотрудников экспертной организации. Наиболее опасными являются газоопасные работы, связанные с пребыванием людей внутри сосудов и аппаратов, работающих во взрывопожароопасных и химически опасных средах. Поэтому экспертная организация обязана направить своих работников в медицинское учреждение для получения медицинской справки о пригодности работника для проведения газоопасных работ. Например, в ОАО «Казаньоргсинтез» при допуске работников к газоопасным работам представитель газоспасательной службы требует показывать данную справку, в противном случае работник к проведению газоопасных работ не допускается, и наряд-допуск не открывается. В соответствии с требованиями правил, экспертная организация должна обу чать своих сотрудников безопасным методам работы, применению средств индивидуальной защиты, оказанию первой помощи пострадавшим. Периодиче-

ски (не реже одного раза в год) требуется проводить проверку знаний, разработанных инструкций. К газоопасным работам относятся работы, связанные с осмотром, чисткой, ремонтом, разгерметизацией технологического оборудования, коммуникаций, в том числе работы внутри емкостей (аппараты, сушильные барабаны, печи сушильные, реакторы, резервуары, цистерны и другое аналогичное оборудование, а также коллекторы, тоннели, колодцы, приямки и другие аналогичные места), при проведении которых имеется или не исключена возможность выделения в рабочую зону, определяемую в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76, взрыво- и пожароопасных или вредных паров, газов и других веществ, способных вызвать взрыв, возгорание, оказать вредное воздействие на организм человека, а также работы при недостаточном содержании кислорода (объемная доля ниже 20%). На проведение газоопасных работ оформляется наряд-допуск, предусматривающий разработку и последующее осуществление комплекса мероприятий по подготовке и безопасному проведению работ. Данные работы проводятся, как правило, в дневное время. Газоопасные работы разрешается проводить только после выполнения всех подготовительных работ и мероприятий, предусмотренных нарядомдопуском и инструкциями, по рабочим местам. О готовности объекта и исполнителей к проведению газоопасных работ должно быть сообщено ГСС (службе техники безопасности). Без подтверждения

Наиболее опасными являются газоопасные работы, связанные с пребыванием людей внутри сосудов и аппаратов, работающих во взрывопожароопасных и химически опасных средах ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

возможности проведения работ представителем указанной службы осуществление работ запрещается. Количество участвующих в работах должно быть не менее 3 человек: 1-й спускающийся вовнутрь оборудования, 2-й наблюдающий и 3-й наготове с изолирующим противогазом. Для освещения необходимо применять взрывозащищенные переносные светильники напряжением не выше 12 В или аккумуляторные лампы, соответствующие по исполнению категории и группе взрывоопасной смеси. Срок единовременного пребывания работающего в шланговом противогазе определяется нарядом-допуском, но не должен превышать 30 минут. Во всех случаях на рабочего, спускающегося в емкость, должен быть надет спасательный пояс с сигнально-спасательной веревкой, причем ее нужно периодически поверять. При отсутствии зрительной связи между работающим и наблюдающим должна быть установлена система подачи условных сигналов. Рабочий при спуске в емкость и при выходе из нее не должен держать в руках какие-либо предметы. Все необходимые для работы инструменты и материалы должны подаваться в емкость способом, исключающим их падение или нанесение травмы работающим. Литература 1. Федеральный закон №ФЗ-116 от 21 июля 1997 года «О промышленной безо- пасности опасных производственных объектов» с изменениями от 13 июля 2015 года. 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные приказом от 14 ноября 2013 года № 538 Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 октября 2012 года № 584. 4. Типовая инструкция по организации безопасного проведения газоопасных работ, утвержденная Госгортехнадзором СССР от 20 февраля 1985 года.

407

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Комплексное исследование причин аварии нефтепромыслового трубопровода под влиянием сероводородной коррозии УДК 669-1 Сергей СМИРНОВ, технический директор Александр МАШКОВЦЕВ, главный инженер Камил БАДРЕТДИНОВ, руководитель электротехнической лаборатории ООО «Арина-эксперт» (г.Чайковский) Александр СИДОРОВ, директор Александр АЗИН, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «Экспертиза-ПБ»

Приведены результаты исследования условий эксплуатации и материала труб нефтепромыслового трубопровода с целью выявления причин его повреждения под влиянием сероводородной коррозии. Исследование включало анализ условий эксплуатации трубопровода, визуально-измерительный контроль, химический анализ и определение механических свойств металла труб, оптическую микроскопию, химический анализ транспортируемого газа. В процессе исследований было установлено, что причиной аварии нефтепромыслового трубопровода является сероводородная коррозия, обусловленная наличием сероводорода в составе газа и присутствием влаги. Также установлено, что в районе повреждения и в неповрежденном месте микроструктура, химический состав и уровень механических свойств металла трубы соответствуют требованиям нормативно-технической документации. Ключевые слова: коррозия, металлография, визуально-измерительный контроль, механические свойства, сероводородная коррозия.

сновной причиной аварий неф тепромысловых трубопроводов систем транспортировки попутного нефтяного газа является коррозия внутренней поверхности. Попутные нефтяные газы, как и природные, имеют в большем или меньшем количестве различные примеси, такие как сероводород, углекислый газ, азот и кислород, попадающий иногда в газ вместе с воздухом, а также содержат в различных количествах влагу. Основным агрессивным элементом в попутном газе с месторождений серово-

408

дородсодержащей нефти является сероводород, активность которого проявляется только при наличии влаги в газе и образовании пленки воды на поверхности металла. Появление сероводорода в газе обусловлено биогенными и геологическими факторами, характерными для нефтяного месторождения и условий его залегания. Насыщение газа влагой связано с влиянием подошвенных аллювиальных вод залежи, а также захватом этой воды газом при выделении его из обводненной нефти. Основными факторами, оказывающи-

ми влияние на скорость разрушения внутренней поверхности газопроводов, являются концентрация в газе сероводорода, его парциальное давление, степень насыщения газа влагой, температура, общее давление и скорость движения газа. Характер и распределение коррозии в газопроводе зависят также от рельефа местности, по которой он пролегает [1]. В частности, на одном из участков нефтепромыслового трубопровода (в дальнейшем газопровода), предназначенного для транспортировки попутного нефтяного газа с месторождений севера Пермского края, в 2010 году произошел разрыв трубы вследствие коррозионного износа, приведший к аварийному останову. Рабочее давление попутного газа на выходе с газокомпрессорной станции составляет 6,0 кгс/см2 при температуре плюс 28 °С. Газопровод изготовлен из стальных прямошовных труб  530 8,0 мм, материал труб – 17Г1С по ГОСТ 19281-89. По инициативе предприятия было проведено комплексное исследование газопровода с целью определения и последующего предотвращения причин повреждения труб. На первом этапе был выполнен анализ условий эксплуатации газопровода. В процессе анализа установлено, что территория трассы газопровода характеризуется сложным рельефом, который прорезан оврагами, малыми реками и их притоками. Разрыв трубы произошел на прямом участке газопровода после спуска в лог. Газопровод является подземным (глубина залегания 1,3–1,6м), с наружной битумно-резиновой изоляцией для защиты от почвенной коррозии и блуждающих токов. Попутный газ представляет собой продукт смеси газов I, II и III ступеней сепарации нефти.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1. Перечень использованных в работе методов и оборудования Вид исследования

Использованная методика

Использованное оборудование

Анализ химического состава

ГОСТ 18895-97. Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа.

Оптико-эмиссионный спектрометр PMI-MASTER Plus

Металлографические исследования

ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. ГОСТ 5640-82. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты. ГОСТ 1778-70. Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений.

Оптический микроскоп МЕТАМ РВ-34. Электронный микроскоп S-3400N

Газовая хроматография

ГОСТ 31371-08. Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности.

Хроматограф «Кристаллюкс 4000М». Спектрофотометр «UNICO»

Определение механических свойств

ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. ГОСТ 9454-78. Методы испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температуре.

Машина разрывная Р-5. Копер маятниковый МК-30

Таблица 2. Результаты химического анализа металла исследуемых фрагментов труб Место исследования

Массовая доля элементов, % C

Сu

Поврежденная труба

0,18

0,017

0,021

0,54

1,35

0,05

0,02

0,10

Труба, соседняя с поврежденной

0,17

0,017

0,023

0,51

1,39

0,07

0,05

0,08

Требования ГОСТ 19281-89

0,15-0,20

0,035

0,040

0,40-0,60

1,15-1,60

0,30

Для определения причин повреждения газопровода были поставлены следующие задачи исследования: ■ определить химический состав металла трубы; ■ выполнить визуально-измерительный контроль места повреждения; ■ определить механические свойства металла трубы; ■ выполнить металлографические исследования материала; ■ определить химический состав транспортируемого газа. Для обеспечения запланированных исследований из поврежденной трубы газопровода были вырезаны три образца: ■ образец № 1 – поперечное сечение трубы в месте повреждения; ■ образец № 2 – поперечное сечение сварного соединения трубы вблизи места повреждения; ■ образец № 3 – неповрежденный участок трубы.

Из вырезанных фрагментов были изготовлены металлографические шлифы, пробы для химического анализа и образцы для механических испытаний. Перечень использованных в работе методов и оборудования приведен в таблице 1.

Результаты исследования химического состава металла труб Результаты исследования химического состава металла труб представлены в таблице 2. Из результатов анализа химического состава следует, что химический состав как поврежденной, так и соседней с ней трубы соответствует требованиям ГОСТ 19281-89 для стали 17Г1С. По требованиям нормативного документа [2] сталь 17Г1С допускается для строительства трубопроводов нефтяных месторождений, транспортирующих продукцию нефтяных скважин (нефть, нефтяной газ и воду) при давлении до 10 МПа

и парциальных давлениях сероводорода выше 300 и до 10000Па.

Результаты визуальноизмерительного контроля места повреждения Образование основной трещины произошло по нижней направляющей трубы с раскрытием наружу под действием внутреннего давления (рис. 1). Трещина прошла через сварное соединение с соседней трубой, раздвоилась по зоне термического влияния сварного шва под углом примерно 120°, после чего в основном металле соседней трубы образовались две трещины протяженностью 180–200 мм каждая. С обеих сторон перпендикулярно основному повреждению обнаружены трещины протяженностью до 40 мм, образовавшиеся по дефектам прокатки в виде поперечных рисок (рис. 2). На внутренней поверхности трубы обнаружены неравномерно расположенные по сечению коррозионные отложения:

Трещина по дефектам прокатки

Рис. 1. Общий вид места повреждения

Рис. 2. Наружная поверхность трубы в месте повреждения (после химической очистки) ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рис. 3. Внутренняя поверхность трубы в районе верхней образующей

409

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Таблица 3. Механические свойства металла исследуемой трубы Место исследования

σв, МПа

σ0,2, МПа

δ5, %

ψ,%

Поперечный образец

622

438

22,8

KCU, Дж/см

ксu+20

ксu-40

45,2

Продольный образец

614

423

25,0

59,0

122

ГОСТ 20295-85

510

353

20,0

29,4

Таблица 4. Результаты анализа химического состава транспортируемого газа Состав газа в пересчете на безвоздушный

Объемная концентрация компонентов, %

Молярная концентрация компонентов, %

Массовая доля, %

Метан

46,99

46,79

28,38

Этан

18,85

18,88

21,34

Пропан

12,13

12,26

20,14

Изо-бутан

1,22

1,24

2,66

Нормальный бутан

2,69

2,76

5,88

Изо-пентан

0,47

0,49

1,27

Нормальный пентан

0,44

0,46

1,18

Гексаны

0,17

0,18

0,54

Азот

15,97

15,87

16,91

Диоксид углерода

0,97

1,61

Гелий

0,03

0,00

Сероводород

0,07

0,09

в районе верхней образующей плотная пленка оксидов железа черно-коричневого цвета толщиной до 0,1 мм, в районе нижней образующей рыхлый слой сульфидов железа светло-коричневого цвета толщиной до 8,2 мм (рис. 3 и 4). Внутренняя поверхность образцов № 1 и 2, взятых из места повреждения, представляет собой относительно равномерно поврежденный коррозией металл в виде отдельных углублений (рельефа) диаметром до 11,0 мм и глубиной до 1,5 мм (рис. 5). В месте разрыва отдельные углубления сливаются, образуя практически ровную поверхность. Толщина образца № 1 в месте разрыва составляет около 0,1 мм, образца № 2 – не более 0,7 мм. На внутренней поверхности образа № 3 обнаружена выпучина диаметром до 50 мм и высотой до 2,1 мм, окруженная трещиной протяженностью около 1/3 ее диаметра (рис. 6).

Рис. 4. Внутренняя поверхность трубы в районе нижней образующей

410

Механические свойства металла трубы

3,4 мм до 50,0 мм (рис. 6 и 8). Микроструктура стали была исследована на шлифах, травленных 4%-ным раствором азотной кислоты в этаноле. Металл труб в поврежденном и неповрежденном местах имеет одинаковую мелкозернистую феррито-перлитную структуру, соответствующую 9–10 баллу зерна по ГОСТ 5639-82 (рис. 9). Степень полосчатости структуры незначительная, соответствует 1–3 баллу по ГОСТ 564082. Более высокий балл полосчатости выявляется в местах ликвации, и там же имеется более высокое содержание перлитной составляющей с укрупненными участками сорбитообразного перлита, ориентированного в направлении деформации. Микроструктура сварного соединения характерна для данной стали без термической обработки после сварки. По линии сплавления сварного шва обнаружены поры диаметром до 0,3 мм и несплавление глубиной до 0,5 мм. В металле шва обнаружены поры диаметром до 0,2 мм (рис. 10).

Результаты анализа химического состава транспортируемого газа

Результаты измерения механических свойств основного металла трубы приведены в таблице 3. Механические свойства основного металла трубы соответствуют требованиям ГОСТ 20295-85 для класса прочности К52 [3].

Результаты анализа химического состава транспортируемого газа приведены в таблице 4. По результатам определения химического состава транспортируемого газа установлено, что он относится к средам с низким содержанием сероводорода [2]. Парциальное давление сероводорода в газопроводе составляет 420Па.

Результаты металлографического исследования образцов трубы

Обсуждение результатов

При исследовании макроструктуры образцов был выявлен ряд дефектов изготовления в основном металле труб, а именно: ■ структурные неоднородности (ликвации) вдоль направления прокатки на расстоянии 3,0…3,4 мм от внутренней поверхности (рис. 7); ■ расслоения с выходом на внутреннюю поверхность трубы с образованием несплошностей протяженностью от

Анализ результатов проведенных исследований позволяет сделать следующие выводы: ■ химический состав как поврежденной, так и соседней с ней трубы соответствует требованиям ГОСТ 19281-89 для стали 17Г1С; ■ на внутренней поверхности трубы обнаружены отложения продуктов коррозии в виде оксидов железа, располагающихся по верхней образующей тру-

Рис. 5. Внутренняя поверхность образца № 2 (после химической очистки)

Рис. 6. Внутренняя поверхность образца № 3

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 7. Структурные неоднородности в металле образца № 3

Рис. 8. Расслоения с выходом на внутреннею поверхность образца № 3

бы, и сульфидов железа, сконцентрированных в зоне нижней образующей, причем толщина слоя сульфидов превышает 8,0 мм; ■ внутренняя поверхность труб вблизи разрыва имеет значительные коррозионные повреждения в виде отдельных углублений (рельефа) диаметром до 11,0 мм и глубиной до 1,5 мм; ■ непосредственно в месте разрыва отдельные углубления сливаются, образуя практически ровную поверхность, толщина кромок трещины находится в пределах от 0,1 мм до 0,7 мм; ■ в основном металле труб выявлены расслоения, выходящие на поверхность, а также структурные неоднородности (ликвации); ■ микроструктура металла труб в поврежденном и неповрежденном местах имеет одинаковую мелкозернистую феррито-перлитную структуру, соответствующую 9–10 баллу зерна по ГОСТ 5639-82. Степень полосчатости структуры незначительная и соответствует 1–3 баллу по ГОСТ 5640-82; ■ микроструктура сварного соединения характерна для стали 17Г1С без термической обработки после сварки. По линии сплавления сварного шва выявлен недопустимый дефект в виде несплавления глубиной до 0,5 мм; ■ по химическому составу транспортируемого газа установлено, что он относится к средам с низким содержанием сероводорода; ■ механические свойства основного металла трубы соответствуют требованиям ГОСТ 20295-85 для класса прочности К52.

но конденсирующаяся влага, скапливаясь в зоне нижней образующей газопровода, резко увеличивает скорость сероводородной коррозии при относительно невысоком парциальном давлении сероводорода. Возникновению сероводородной коррозии также способствовала низкая коррозионная стойкость стали 17Г1С в среде сероводорода. Технологические дефекты прокатки в виде расслоений также могли повлиять на долговечность металла трубы, поскольку они снижают толщину стенки вследствие выхода на внутреннюю поверхность и при этом увеличивают площадь коррозионного воздействия сероводорода.

Выводы ■ причиной повреждения газопровода является утонение стенки трубы вследствие сероводородной (кислотной) коррозии внутренней поверхности в зоне скопления влаги на нижней образующей трубы; ■ утонение стенки привело к образованию под действием внутреннего давления газа трещины, ставшей причиной аварийной ситуации.

Рекомендации по предотвращению аналогичных повреждений С целью предотвращения возникновения аварийных ситуаций предприятиювладельцу газопровода рекомендовано взять под особый контроль пониженные участки трассы, где есть вероятность скопления сконденсировавшейся влаги.

Литература 1. Будкевич Р.Л. Защита оборудования от коррозии. Учебное пособие. – Альметьевский государственный нефтяной институт, 2007. – 56 с. 2. РД 153-39.4-113-01. Нормы технологического проектирования магистральных нефтепроводов. Утвержден: Мин энерго России, 24.04.2002 – 54 с. 3. ГОСТ 20295-85. Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия. 4. ГОСТ 18895-97. Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа. 5. ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. 6. ГОСТ 5640-68. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты. 7. ГОСТ 1778-70. Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений. 8. ГОСТ 31371-2008. Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. 9. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. 10. ГОСТ 9454-78. Методы испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной темпера- туре. 11. ГОСТ 20295-85. Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия. 12. ГОСТ 19281-2014. Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия.

Механизм протекания сероводородной коррозии Процесс сероводородной коррозии носит электрохимический характер. Сероводород, реагируя с металлом трубы, образует сульфиды, которые по отношению к железу играют роль катода и образуют с ним гальваническую пару. Легирование стали марганцем обусловливает присутствие в продуктах коррозии различных химических соединений на его основе, которые способствуют разрыхлению и отслаиванию продуктов коррозии от поверхности металла, что приводит к обнажению металла и образованию новых гальванопар. Непрерыв-

Рис. 9. Микроструктура основного металла трубы, 500 ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Рис. 10. Микроструктура сварного соединения металла трубы, 100

411

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Подкрановые балки 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 обследования подкрановых балок. Ключевые слова: обследование, экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений.

а любом производстве используют подъемно-транспортное оборудование, и многие производственные цеха, являющиеся опасными производственными объектами, оснащаются электрическими мостовыми кранами. Подкрановые балки с уложенными по ним рельсами образуют направляющие для движения мостовых кранов и служат в качестве дополнительных распорок между рамами производственного здания. Материалом подкрановых балок могут служить сталь или железобетон, однако применение железобетонных подкрановых балок ограничено из-за их массивности и хрупкости. Стальные подкрановые балки имеют меньшую массу и менее подвержены хрупкому разрушению, но в то же время требуют особого внимания при их закреплении для восприятия горизонтальных усилий от торможения тележки крана ввиду их относительно малой жесткости в данной плоскости. В качестве примера неэффективного закрепления подкрановых балок можно привести результаты проведения экспертизы промышленной безопасности здания цеха завода по обработке цветных металлов. Вертикальными несущими конструкциями в цехе являются кир-

Рис. 1. Подкрановая балка со шпренгельным усилением

пичные стены с пилястрами, выполненные из кладки керамического кирпича, на которые опираются подкрановые балки, выполненные из прокатного двутавра № 30 по ОСТ 10016-39. Так как в цехе проводилось техническое перевооружение, и, кроме существующего крана г/п 5т, дополнительно вводился в эксплуатацию кран г/п 10т, то по результатам проверочных расчетов выяснилось, что в подкрановых балках возникли прогибы, превышающие максимально допустимые значения. Для ликвидации данных прогибов подкрановые балки были усилены шпренгельными конструкциями из спаренных уголков 756 (рис.1). Тормозная конструкция подкрановых балок была выполнена следующим образом: сквозь тело кирпичной кладки пилястры проходил уголок 755, который выходил за грани пилястры на 1200 мм, к нему крепился тормозной настил (в некоторых местах – тормозная ферма из стальных стержней 20). Настил приваривался к верхнему поясу подкрановой балки. Уголок не входил в кладку соседней пилястры, соответственно подкрановая балка ближе к центру пролета не имела связи в горизонтальном направлении, к тому же настил был сильно ослаблен выемками под крепежные петли краново-

го рельса и фактически крепился к балке в 3 точках (рис. 2) В результате пренебрежения данной особенностью возникла ситуация, при которой из-за динамических воздействий от торможения крановой тележки образовалась трещина в кладке пилястры, которая удерживала уголок 75 6, и этот уголок начал перемещаться при приложении горизонтальных сил. При этом верх подкрановых балок значительно сместился от начального положения (до 40 мм), в результате чего мостовой кран при движении по таким балкам начал задевать кирпичные пилястры. В итоге на кране пришлось заново провести сварку металлического ограждения, а в пилястрах – выполнить углубления для беспрепятственного прохода крана (рис.3). После проведенного обследования в рамках экспертизы промышленной безо пасности данного производственного здания было принято решение о полной замене подкрановых балок с созданием нового надежного узла крепления верхнего пояса балок к пилястрам на опоре и с образованием тормозной конструкции в пролете. 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. Схема крепления подкрановой балки к кирпичной пилястре

Рис. 3. Углубление в надкрановой части пилястры для проезда крана

Кирпичная пилястра Уголок 75х6

Двутавр № 30

Тормозной настил Спаренные уголки 75х6

Спаренные уголки 75х6 Подкрановая балка

412

1200

Пластина крепления подкрановой балки к пилястре

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Покрытие из железобетонных ребристых плит 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 нарушения требований к монтажу ребристых плит покрытия. Ключевые слова: обследование, экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений.

окрытие производственного здания из ребристых плит покрытия является самым экономичным, поэтому оно получило наибольшую распространенность. При возведении такого покрытия достигаются минимальные сроки строительных работ с максимальным уровнем механизации. При последующем использовании здания данное покрытие подвержено многим факторам, которые могут повлиять на возможность его эксплуатации, поэтому при проведении экспертизы промышленной безопасности особое внимание уделяется именно обследованию покрытия. Крепление ребристых плит покрытия осуществляется путем приварки закладных деталей плиты непосредственно к верхним поясам стропильных ферм (если фермы металлическая) либо к закладным деталям фермы (если ферма железобетонная). Большинство плит покрытия приваривается в 3 точках ввиду особенностей монтажа. При малых уклонах покрытия, в целях экономии времени и уменьшения трудозатрат, строительная организация может нарушить предписания технологической карты по монтажу ребристых плит покрытия и осуществить приварку закладных деталей только у край-

них плит одного шага. Данное нарушение имеет 3 последствия: 1) покрытие не образует жесткого диска, поэтому устойчивость верхних поясов стропильных ферм уменьшается, что может привести к деформациям фермы из плоскости работы; 2) под действием собственного веса плиты со временем перемещаются от

конька покрытия к краю, в результате чего возможно нарушение целостности гидроизоляционного ковра в коньке покрытия; 3) на крайние плиты шага приходится боковое давление от вышележащих плит, на которое ребристая плита не рассчитана, в результате чего в ребрах плит образуются трещины (рис. 1). В результате данного дефекта монтажа покрытие цеха оценивают как «ограниченно работоспособное». Устранение дефекта требует разработки технического решения, и дальнейшая эксплуатация цеха возможна только при мониторинге состояния 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. 1. Трещины в ребрах плит покрытия

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

413

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности статического расчета двухветвевой железобетонной колонны 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 проведения статического расчета двухветвевой железобетонной колонны. Ключевые слова: обследование, экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений.

основном для возведения каркаса промышленных зданий используют стальные конструкции. Но часто для снижения затрат вместо них применяют железобетонные изделия, при этом заменяя сплошные колонны двухветвевыми. При проведении экспертизы зданий вертикальные несущие конструкции должны быть подвергнуты тщательному осмотру с последующим расчетом для оценки их пригодности к эксплуатации. Применение двухветвевых колонн требует более совершенного математического аппарата. Конфигурация таких колонн такова, что при статическом расчете замена подкрановой части колонны одним стержнем вносит в результаты расчета заметные отклонения. Рассмотрим статический расчет двухветвевой колонны на примере ПК «Лира 9.4». Для примера примем колонну с конфигурацией, показанной на рисунке 1. В качестве нагрузки, действующей на колонну, примем сосредоточенную силу от подкрановой балки (1 тс) и сосредоточенную силу от покрытия (33 тс) и обозначим в ПК «Лира 9.4» данную колонну сначала с подкрановой частью в виде одного стержня (вариант 1), а потом с подкрановой частью в виде 2 стержней (вариант 2), связанных между собой перемычками. На эпюрах видно, что изгибающий момент в варианте 1 намного больше ана-

414

логичного момента в варианте 2 (2,93 тсм против 1,73 тсм). В то же время при разложении изгибающего момента в подкрановой части, заданной 1 стержнем, на 2 ветви получаем продольные силы в каждой по 6,73 тсм /0,4 м = 16,83 тс. При задании подкрановой части 2 ветвями в наружной ветви продольная сила равна 26,18 тс, а во внутренней ветви 7,82 тс. Получается, что усилия в наружной ветви занижены (16,83 т против 26,18 т), а усилия в подкрановой ветви завышены (16,83 т против 7,82 т). Изгибающий момент в варианте 1 меньше, чем изгибающий момент в варианте 2 (6,73 тсм против 7,34 тсм), то есть изгибающий момент занижен. Сумма продольных сил в 2 ветвях колонны практически равна продольной силе, возникающей в подкрановой части колонны при задании 1 стержнем, что соответствует ожидаемому результату. Результат проведенного сравнения показывает, что при статическом расчете упрощение подкрановой части двухветвевой колонны до 1 стержня приводит к следующим погрешностям: 1) завышение внутреннего изгибающего момента, возникающего в надкрановой части колонны (до 60%), что приводит к неоправданному увеличению сечения надкрановой части; 2) некорректные значения продольных сил в ветвях двухветвевой колонны (изгибающий момент в наружной ветви за-

нижен, изгибающий момент в подкрановой ветви завышен); 3) общий момент от пары сил вверху подкрановой части колонны занижен. Вывод: упрощение в виде замены подкрановой части колонны 1 стержнем может быть применимо только для предварительных расчетов.

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. 1. Конфигурация двухветвевой колонны

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Модернизация системы планово-предупредительных ремонтов на примере грузоподъемных механизмов Алексей КОМЛЕВ, заместитель генерального директора Алексей КАРПОВ, технический директор Александр БАБКИН, ведущий инженер Александр СУХАНОВ, начальник ЛНК Ольга ГАЛКИНА, начальник отдела экспертная организация (г.Ярославль)

На промышленных предприятиях действует единая система плановопредупредительных ремонтов (ППР), представляющая собой комплекс организационно-технических мероприятий, направленных на поддержание оборудования в исправном состоянии и на восстановление его работоспособности. В настоящей статье рассматриваются вопросы модернизации единой системы ППР.

дним из видов оборудования, используемого промышленными предприятиями, является грузоподъемное оборудование. В соответствии с ФЗ «О промышленной безо пасности опасных производственных объектов» участок, на котором используются стационарные грузоподъемные механизмы, является ОПО. Восстановление износа оборудования осуществляется в результате капитального ремонта, представляющего собой комплекс работ по восстановлению первоначального рабочего состояния оборудования, а также улучшению эксплуатационных характеристик оборудования за счет модернизации его узлов. Сущность системы планово-предупредительного ремонта заключается в том, что после отработки оборудованием определенного промежутка времени производятся профилактические осмотры и различные виды плановых ремонтов (малые или капитальные), чередование которых определяется в зависимости от вида оборудования, а периодичность зависит от паспортного режима работы (невзирая на другие факторы, влияющие на состояние оборудования). Для эффективного проведения плановопредупредительных ремонтов плановые сроки ремонтов должны по возможности совпадать с необходимостью в них, а плановые объемы работ – с фактической трудоемкостью. При наличии большой номенклатуры оборудования и контраста в условиях эксплуатации данное требование не всегда выполняется. ППР осуществляют согласно плану в соответствии с календарным промежутком времени между двумя капитальными ремонтами.

Продолжительность этого промежутка, то есть количество отработанных часов между капитальными ремонтами, зависит от вида оборудования и режима работы (паспортного). Таким образом, следует усовершенствовать систему планово-предупредительных ремонтов посредством сбора и использования достоверной информации о режимах и условиях работы оборудования, а также улучшения эксплуатационных характеристик оборудования за счет модернизации его узлов. На примере кранов это может быть достигнуто посредством установки регистраторов параметров работы. Усовершенствовать систему плановопредупредительных ремонтов можно двумя способами: Способ 1. Принять режим работы не паспортный, а фактический, расчетный. Это усовершенствование приводит к уточнению (увеличению или уменьшению) межремонтного цикла. Увеличение должно сократить затраты на ремонты (так как уменьшится количество ремонтов в единицу времени), а уменьшение усилит надзор и обеспечит более надежное состояние оборудования (так как осмотры и ремонты участятся). Способ 2. Определить коэффициент, учитывающий условия работы оборудования с учетом температуры воздуха, агрессивности среды и загрязненности воздуха и т.д. Для каждого участка работы этот коэффициент будет не фиксированный, как, опять же, требует единая система ППР, а изменяющийся в определенном пределе. Усовершенствования позволят уточнить продолжительность межремонтного цикла, что приведет к сокращению затрат ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

в единицу времени на производство плановых ремонтов и осмотров или к улучшению состояния оборудования. В настоящее время прорабатывается вопрос по усовершенствованию системы ППР на примере мостовых кранов, которые составляют большую часть эксплуатируемых кранов и могут принимать участие как в технологическом процессе, так и в погрузоразгрузочных работах. Условия эксплуатации кранов могут различаться – от уличных кранов до кранов, работающих в очень горячих условиях. Краны имеют средние режимы работы по паспорту (М3 или М4), а эксплуатируются – от редко используемого (М1) до весьма тяжелого (М8). Для одинаковых объектов, эксплуатируемых на разных участках, ввиду разных условий эксплуатации необходимо применять разные коэффициенты для определения межремонтного цикла. Разброс суммарных коэффициентов, учитывающих условия работы оборудования, от 0,3 до 1,8, то есть они могут изменяться в 6 раз. Таким образом, усовершенствование единой системы ППР приведет к более эффективному применению оборудования. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» №116-ФЗ от 21 июля 1997 года. 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538). 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утв. приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533). 4. ПБ 10-382-00. «Правила устройства и безопасной эксплуатации г/п кранов» (утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 31 декабря 1999 года № 98). 5. Единая система планово-преду- предительного ремонта и рациональной эксплуатации оборудования машиностроительных предприятий. Изд. Машиностроение, 1967.

415

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Устранение характерных дефектов концевых балок опорных мостовых кранов при ремонте и модернизации Роман ЩЕТКИН, старший преподаватель, заведующий НИЛ «СДМ-Эксперт» ФГОУ ВПО ПНИПУ Андрей БАДУРИН, главный инженер, эксперт ООО НТФ «ОМКС» Владимир НОВОСЕЛОВ, эксперт ООО НТФ «ОМКС» Игорь ЩЕРБАКОВ, эксперт ООО НТФ «ОМКС»

Мостовые краны получили очень широкое применение во всех отраслях промышленности. Возможность их использования как в закрытых помещениях (цеху, складе), так и на открытой территории (складских терминалах и открытых площадках) сделала этот вид подъемнотранспортных механизмов практически незаменимым.

Типичные дефекты На сегодняшний день в Пермском крае отработали нормативный срок службы примерно 90% мостовых кранов. Замена мостового крана, отработавшего нормативный срок службы, новым требует очень больших затрат и серьезных монтажных работ, которые в условиях действующего предприятия невозмож-

416

но выполнить без остановки производства, а иногда и без демонтажа технологического оборудования и даже строительных конструкций производственных зданий. Поэтому можно предположить, что ситуация со старением парка мостовых кранов будет только ухудшаться. Этот факт требует очень пристального отношения к вопросам экспертно-

го обследования, ремонта и модернизации мостовых кранов с целью продления срока их службы. Как известно, основными несущими элементами мостовых кранов (рис. 1) являются главные и концевые балки, составляющие мост крана. Наиболее напряженная часть металлоконструкций – узел крепления угловых букс ходовых колес на концевых балках, который воспринимает вертикальные нагрузки и поперечные горизонтальные усилия, возникающие при движении крана. Очень часто при проведении технических освидетельствований и экспертных обследований мостовых кранов в узлах крепления угловых букс на концевых балках выявляются дефекты в виде трещин. Данные трещины в основном бывают сквозными, и устранение их такими методами, как разделка и последующая заварка, не дает положительного эффекта. Для восстановления опорного узла крана могут быть рекомендованы следующие конструктивные решения.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Установка местных накладок, перекрывающих трещину Предварительным этапом ремонта с установкой местных накладок (рис. 2) является ограничение распространения трещин засверловкой конца трещины и заваркой (рис. 3), при этом отверстие не заваривается. После заварки трещины усиление сварного шва должно быть снято заподлицо для обеспечения плотного прилегания накладки к вертикальному листу балки. Метод ремонта с установкой местной накладки является наиболее простым и часто используемым, однако очень часто после непродолжительного срока эксплуатации в сварных швах накладок вновь появляются трещины, поэтому для ремонта первичных трещин более целесообразно применять метод ремонта с установкой цельного накладного листа на вертикальную стенку концевой балки.

Рис. 1. Двухбалочный опорный мостовой кран (1 – главная балка; 2 – концевая балка; 3 – механизм передвижения крана; 4 – ходовое колесо; 5 – грузовая тележка; 6 – кабина управления)

Установка накладного листа на вертикальную стенку При использовании метода ремонта с установкой накладного листа на вертикальную стенку (рис. 4) все имеющиеся в зоне опорного узла ребра должны быть срезаны, остатки сварных швов зачищены шлифовальной машинкой заподлицо с основным металлом. Угловые швы основного листа необходимо также обработать шлифовальной машинкой. Имеющиеся на вертикальном листе трещины следует ограничить рассверловкой, разделать, заварить и полученный шов зачистить заподлицо с плоскостью. Трещины по сварным швам соединений вертикального листа с поясами нужно вырубить, заварить и зачистить. Накладной лист вырезается по контуру буксовой части с зазором не более 2 мм. Затем фаски снимают с внутренней и наружной сторон по контуру накладного листа в местах его прилегания к угловым швам. Благодаря фаскам можно обеспечить плотное прилегание накладного листа к вертикальной стенке и полный провар соединения. Толщина накладного листа принимается равной толщине верхнего пояса концевой балки, но не менее 10 мм. При сварке сначала накладывают сварные швы в зоне гнутого листа, затем в зоне нижнего и верхнего пояса концевой балки, вырезов

под болты крепления и вертикальные швы накладного листа. В последнюю очередь приваривают элементы окантовок вырезов. При установке накладного листа необходимо уделить особое внимание качественному выполнению сварного соединения в зоне гнутого листа. При этом шов должен иметь плавный переход к основному металлу.

Руководящие документы Ростехнадзора запрещают эксплуатацию грузоподъемных машин до проведения ремонта при выявлении трещин любого размера в ответственных металлоконструкциях ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Замена вертикальной стенки Метод ремонта с заменой вертикальной стенки (рис. 5) целесообразно применять в том случае, если предыдущие ремонты узла производили частичными накладками, после чего трещины возникли повторно. При проведении ремонта вертикальный лист стенки опорного узла вырезается огневой резкой, места реза зачищают и приваривают новый утолщенный лист. Вертикальный стык со стенкой должен быть выполнен на остающейся подкладке. Если диафрагма попадет в зону ремонта, то ее приваривают к вновь устанавливаемому ли-

417

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 3. Ограничение и заварка трещин при ремонте

Рис. 2. Ремонт буксового узла с установкой местной накладки в зонах: а – нижнего выреза под болтовое крепление; б – радиуса закрепления

Рис. 4. Ремонт буксового узла с установкой накладного листа

сту через вырез в верхнем поясе. Затем вырез должен быть закрыт накладкой на угловых швах. Толщина бокового листа принимается равной толщине верхнего пояса, но не менее 10 мм. Толщина накладки выреза принимается равной толщине верхнего пояса. Порядок наложения сварных швов аналогичен порядку при установке листа на вертикальную стенку. При выполнении ремонта необходимо преду смотреть меры по фиксации катка ремонтируемого узла, так как после вырезки стенки одна из угловых букс остается прикрепленной к гнутому листу, приваренному только по концам.

Модернизация концевых балок путем установки дополнительных элементов жесткости Установка дополнительных элементов жесткости при ремонте позволяет увеличить крутильную жесткость опорного узла и уменьшить напряжения по месту резкого изменения сечения концевой балки. Для проведения такого рода ремонта и модернизации можно порекомендовать следующие конструктивные исполнения дополнительных элементов жесткости – установку дополнительной стенки, создание двухступенчатой конструкции опорного узла, монтаж короб-

418

Рис. 5. Ремонт буксового узла с заменой вертикальной стенки

чатых элементов жесткости на верхний пояс концевой балки. Установка дополнительной стенки (рис. 6) значительно повышает долговечность буксовой части и является в условиях производства наиболее технологичным способом усиления. Этот вариант может быть рекомендован для усиления буксового узла при незначительных повреждениях в зоне перехода от меньшего сечения балки к большему. Дополнительную стенку изготавливают из листа толщиной 6–10 мм по контуру буксовой части. Гибку дополнительной стенки следует производить горячим способом. Перед установкой элементов необходимо удалить существующие ребра жесткости, ограничить, разделать и заварить трещины. Кроме того, вырезы под болты крепления букс также должны быть окантованы. Порядок наложения сварных швов следующий: 1 – сварной шов в зоне гнутого

надбуксового листа; 2 – вертикальные швы; 3 – нижний шов; 4 – шов соединения с верхним поясом концевой балки; 5 – приварка окантовок вырезов. Двухступенчатая конструкция опорного узла (рис. 7) является дальнейшим развитием предыдущей и может быть использована в случаях, когда наряду с дефектами вертикального листа имеются трещины и разрывы нижнего пояса буксовой зоны концевой балки. В данном случае дополнительная стенка доходит до торцевого листа и нижнего пояса концевой балки, охватывая вырезы для болтов крепления букс. Некоторые отличия в технологии ремонта этого варианта усиления заключаются в том, что в первую очередь необходимо приварить элементы окантовки вырезов к усиливаемой стенке, а затем подогнать и установить дополнительную стенку. В остальном технология ремон-

Установка дополнительной стенки при незначительных повреждениях буксового узла в зоне перехода от меньшего сечения балки к большему существенно повышает долговечность буксовой части и является в условиях производства наиболее технологичным способом усиления

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 6. Дополнительная стенка в зоне радиуса гнутого листа

Рис. 7. Двухстенчатая конструкция опорного узла

Рис. 8. Коробчатый элемент жесткости: а – из плоских элементов; б – из гнутого листа

та аналогична варианту усиления опорного узла, описанному выше. Установка коробчатых элементов жесткости – элементов, устанавливаемых на верхнем поясе концевой балки и образующих совместно с ним замкнутое коробчатое сечение, – позволяет снизить напряжения в буксовом узле и повышают жесткость на кручение на верхний пояс концевой балки (рис. 8). Дополнительные элементы должны перекрывать буксовую часть концевой балки. Перекрытие должно быть не менее высоты балки. Конструктивное выполнение дополнительного элемента возможно из гнутого листа (рис. 8б) или из листовых элементов подобно обычным коробчатым балкам (рис. 8а). Такое усиление буксового узла может быть применено совместно с любым из описанных конструктивных решений.

Ремонт нижнего пояса концевой балки Трещины по нижнему поясу концевых балок обычно появляются от углов выреза нижнего пояса или от угла выреза под нижние болты крепления букс. При ремонте к нижнему поясу необходимо приварить усиливающий элемент (рис. 9), который предназначен для снижения концентраций напряжений. Вырез в усиливающем листе выполняется

с максимально возможным радиусом R = 0,5 В, где В – ширина кранового колеса. Толщина листа должна быть не менее 1,5 δ, где δ – толщина нижнего пояса ремонтируемой балки. Ремонт необходимо осуществлять при демонтированном ходовом колесе крана. Перед установкой усиливающего нижнего листа все трещины должны быть устранены. Особое внимание следует уделить тщательной заварке трещин, выходящих на кромку нижнего пояса. При установке усиливающего элемента в первую очередь накладывают швы в соединении нижней части гнутого листа крепления буксы, затем – потолочные швы, после чего – угловые фланговые швы. В заключение необходимо отметить, что все перечисленные виды ремонта металлоконструкций грузоподъемных машин с применением сварки могут производить только специализированные организации, имеющие аттестованные сварочные технологии и сварочное оборудование, аттестованных сварщиков и технологов сварочного производства. Область аттестации – подъемно-транспортное оборудование. После проведения ремонта или реконструкции ремонтные сварные швы должны быть подвергнуты неразрушающему контролю. ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Выводы Безопасность эксплуатации грузоподъемной машины, отработавшей нормативный срок службы, определяется уровнем экспертного обследования и технического диагностирования, а также качеством проведенного ремонта, так как только они позволяют свое временно выявить и устранить дефекты металлоконструкций машины в текущий момент времени. Руководящие документы Ростехнадзора запрещают эксплуатацию грузоподъемных машин до проведения ремонта при выявлении трещин любого размера в ответственных металлоконструкциях. Рассмотренные нами методы ремонта и модернизации достаточно эффективны, что при качественном исполнении позволяет продлить срок эксплуатации мостовых кранов, отработавших нормативный срок службы.

Рис. 9. Усиление нижнего пояса концевой балки

419

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Автомобильные краны Соблюдение требований промышленной безопасности при их эксплуатации по заявкам физических лиц Артем ГАРКУШИН, директор Вадим ГРЕБЦОВ, эксперт Дмитрий ОСИПЕНКО, эксперт Виталий МЕЛЬНИК, эксперт Игорь АРНАУТОВ, эксперт ООО «Крановая бригада» (г. Ростов-на-Дону)

В статье рассматриваются вопросы обеспечения промышленной безопасности при проведении погрузочно-разгрузочных работ с применением автомобильных кранов.

ри заявке на работу автомобильного крана на территории, принадлежащей частному лицу, для проведения погрузочноразгрузочных работ возникает вопрос о зонах ответственности владельца технического устройства, применяемого на опасном производственном объекте

420

(эксплуатирующей организации) и заказчика работ (физического лица, владельца территории, где проводятся работы). Ответственность распределена в Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых исполь-

зуются подъемные сооружения», зарегистрированных в Минюсте России 31 декабря 2013 года № 30992. В Федеральных нормах и правилах указана необходимость определения порядка выделения мобильных подъемных сооружений для эксплуатирующей организации с указанием Ф.И.О. специалиста, ответственного за производство работ, и стропальщиков. У частных лиц таких специалистов нет. Следовательно, единственным возможным вариантом соблюдения Федеральных норм и правил по обеспечению требований промышленной безопасности при эксплуатации автомобильных кранов, при проведении погрузочноразгрузочных работ по заявкам частных лиц является назначение своих ра-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

125. Эксплуатирующая организация должна обеспечить выполнение следующих требований промышленной безопасности:

Определить порядок выделения и направления мобильных подъемных сооружений на объекты, согласно заявкам, с указанием Ф.И.О. специалиста, ответственного за производство работ, и стропальщиков Обеспечить соблюдение требований промышленной безопасности смонтированных подъемных сооружений, находящихся в нерабочем состоянии, при этом подъемное сооружение должно быть обесточено и приняты меры по предотвращению его угона ветром Обеспечить проведение проверок работоспособности указателей, ограничителей и регистраторов подъемного сооружения в сроки, установленные их руководствами (инструкциями) по эксплуатации Установить порядок опломбирования и запирания замком защитных панелей кранов Обеспечить вход на мостовые краны и спуск с них через посадочную площадку Разработать и выдать на места ведения работ ППР или ТК (в соответствии с указаниями пункта 101 и пунктов 159 - 167 настоящих Федеральных норм и правил) схемы складирования грузов, схемы погрузки и разгрузки транспортных средств, в том числе подвижного состава (последнее – при использовании) Ознакомить (под роспись) с ППР и ТК специалистов, ответственных за безопасное производство работ подъемного сооружения, крановщиков (операторов), рабочих люльки и стропальщиков Обеспечить стропальщиков испытанными и маркированными грузозахватными приспособлениями и тарой, соответствующими массе и характеру перемещаемых грузов Определить стационарные площадки и места складирования грузов, предусмотренные ППР или ТК, оборудовать их необходимыми технологической оснасткой и приспособлениями (кассетами, пирамидами, стеллажами, лестницами, подставками, подкладками, прокладками и т.п.) Установить порядок обмена сигналами между машинистами, крановщиками, стропальщиками и рабочими люльки согласно требованиям раздела «Система сигнализации при выполнении работ» настоящих Федеральных норм и правил

казом Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 17 сентября 2014 года № 642н. Данные правила обязательны для исполнения работодателями, осуществляющими погрузочно-разгрузочные работы и размещение грузов, и устанавливают требования к обеспечению охраны труда при погрузке, разгрузке, транспортировке, перемещению и размещению грузов (в том числе опасных грузов). На основе «Правил по охране труда при погрузочно-разгрузочных работах и размещении грузов» организация должна разработать инструкции по охране труда при проведении погрузочноразгрузочных работ с использованием автомобильного крана, которые утверждает локальным нормативным актом руководитель организации. «Правила по охране труда при погрузочно-разгрузочных работах и размещении грузов» устанавливают требования к работникам, выполняющим погрузочноразгрузочные работы: «5. К выполнению погрузочно-разгрузочных работ и размещению грузов допускаются работники в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие обязательный предварительный медицинский осмотр, обучение по охране труда и проверку знаний требований охраны труда в порядке, установленном федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере труда. 6. К выполнению погрузочно-разгрузочных работ и размещению грузов с применением грузоподъемных машин допускаются работники, имеющие удостоверение на право производства работ».

Установить порядок приведения подъемного сооружения в безопасное положение в нерабочем состоянии, а также определить порядок действия работников (в том числе покидания опасной зоны) при возникновении аварийных ситуаций на опасном производственном объекте с используемыми подъемными сооружениями

ботников для выполнения погрузочноразгрузочных работ. В этом случае организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, должна взять на себя обязательства по выполнению комплекса необходимых погрузочноразгрузочных работ, а не только заключить договор на аренду автомобильного крана. Во всех иных случаях ответственность за нарушение требований промышленной безопасности при экс-

плуатации опасных производственных объектов возлагается на эксплуатирующую организацию. Для соблюдения обязательств по обеспечению безопасности здоровья и жизни людей, проводящих погрузочноразгрузочные работы при помощи автомобильного крана, следует руководствоваться «Правилами по охране труда при погрузочно-разгрузочных работах и размещении грузов», утвержденными приТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

421

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы ремонта мобильных кранов Как изменилась конъюнктура рынка

Максим МИНИГУЛОВ, директор ООО «Промышленная экспертиза» Евгений ПЕТРОВ, эксперт ООО «Промышленная экспертиза» Александр БОЙКОВ, эксперт ООО «Триботехнологии» Константин ПОЗЫНИЧ, доцент кафедры «Транспортно-технологические системы в строительстве и горном деле» ТОГУ, к.т.н.

Длительность срока эксплуатации любой техники зависит от качества сервисного обслуживания, своевременного ремонта и замены изношенных деталей. Эффективность эксплуатации кранов достигается регулярным проведением технического обслуживания и ремонтов при помощи современного оборудования усилиями квалифицированных специалистов.

беспечить надежность и безопасность работы мобильных кранов невозможно без проведения высококвалифицированного технического обслуживания (ТО) и ремонтов. Такие требования в процессе эксплуатации могут обеспечить специализированные организации по монтажу (демонтажу), наладке, реконструкции или модернизации, ремонту ПС [1]. Последние могут позволить себе иметь производственные помещения, необходимые материалы, комплектующие изделия, инструмент, приспособления, оборудование, обеспечивающие возможность выполнения заявленных видов работ, и квалифицированный – обученный и аттестованный в установленном порядке персонал, способный выполнить не только ремонт крана, произвести наладку всех его систем, но и провести экспертизу промышленной безопасности, разработать проект и технологию ремонта подъемного сооружения. Значительная доля парка мобильных кранов приходится на небольшие предприятия и частные лица, для которых содержание ремонтных служб является обременительным, а в результате для проведения ТО и ремонтов такие предприятия привлекают специализированные организации.Это позволяет им сократить издержки, связанные с проведением ремонтных работ. До начала 2000-х годов сегмент мобильных (стреловых самоходных) кра-

422

нов отечественных производителей в российском парке грузоподъемных кранов являлся самым емким, с тенденцией устойчивого роста. В связи с этим с самого начала своего существования ремонтные предприятия были ориентированы на ТО и ремонты техники оте чественного производства. В небольшом количестве были в ремонте и грузоподъемные краны производства таких известных фирм, как Liebherr, Faun, Kato, Tadano и др. Автокраны номинальной грузоподъемностью (г/п) 16…20 т в последние годы не пользуются спросом. В 2007 года самыми востребованными стали краны номинальной г/п 25 т. В 2008 году тенденция увеличения вылета стрелы и мощности крана продолжилась. Продавцы уверены, что скоро в категорию самых популярных моделей войдут краны г/п 32 т, поскольку строителям все чаще требуется стрела длиной, обеспечивающей высоту подъема груза от 30 м и более. В Сибири и на Дальнем Востоке попрежнему широко используют подер жанные автокраны из Японии. Наиболее востребованы на вторичном рынке автокраны, произведенные в конце 2000-х годов. Специфика японского кранового машиностроения в том, что в этой стране производят ассортимент кранов на специальных шасси автомобильного типа и на собственном самоходном короткобазном шасси. Именно в этом сегменте представлена техника, которая доступна широкому кругу рос-

сийских потребителей и в то же время с хорошим остаточным ресурсом. На дальневосточном рынке работают и японские краны, произведенные еще в середине 1990-х годов. В последние годы значительно обновились и пополнились производственные программы отечественных краностроителей. Расширилась не только номенклатура выпускаемых кранов – по грузоподъемности, длине стрелы, типу шасси, – новые краны стали технически более совершенными. Сегмент новых импортных мобильных кранов на российском рынке попрежнему составляет несущественную величину. Наибольший объем приходится на технику XCMG, Zoomlion, Palfinger Sany, Grove, Tadano, Terex. В лидерах по широте модельного ряда и номенклатуре по грузоподъемности – компания Liebherr. C появлением телескопических стрел коробчатый или прямоугольный профиль стал, и остается по сей день, самым распространенным в силу того, что технология производства сравнительно проста, конструкция ремонтопригодная, с достаточно «демократичными» допусками, не предъявляет повышенных требований к стали – 10ХСНД, прекрасно справляется с задачами, при этом не требуется дорогостоящее, крупногабаритное и тяжелое оборудование. Недостаток прямоугольных коробчатых стрел – высокие энерго- и трудозатраты на раскрой металла и сварку. С переходом на стрелы гнутого профиля – коробчатые со скругленными углами, восьмигранные, многогранные или псевдоовоидные и гладкие овоидные изменилась технология производства, что потребовало изменения и технологии ремонта. Технология производства овоидных и других сложных профилей подразумевает применение пресса с длинным столом и специальной оснасткой, оборудования лазерной резки и средств контроля размеров и формы крупногабаритных деталей, которым большинство специализированных организаций не располагает. Это заставляет отказываться от ремонта современных крановых стрел. Для производства современных конструкций стрел мобильных кранов и других ПС в настоящее время используются различные марки высокопрочных мелкозернистых сталей с минимальным пределом текучести 700, 800, 900, 960 и 1100 МПа. По механическим свойствам легированная сталь 10ХСНД не подходит для изготовления гнутых профилей, а отечественными термообработанными

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

мелкозернистыми сталями наши производители не располагают. Еще одна тенденция заключается в том, что парк мобильных кранов помолодел. Если на конец прошлого столетия основная доля приходивших в то время на ремонт автокранов составляли машины, находившиеся в эксплуатации 10–15 лет, да и номенклатура этих кранов была весьма обширная, охватывающая продукцию большого числа автокрановых заводов, то в начале нынешнего тысячелетия произошло резкое обновление парка мобильных, особенно автокранов. И теперь до 2/3 приходящих в ремонт грузоподъемных машин произведены в ХХI веке. Существенно сузилась по разным причинам их номенклатура, предвещая всеобщую специализацию в деле ремонта кранов, а значит, и дальнейшее повышение качества работ, и снижение издержек специализированных организаций, что может привести к долгосрочной стабилизации расценок на конкретные операции. В связи с этим в общем объеме ремонтов доля капитальных ремонтов в последнее время значительно уменьшилась. Основной массе кранов, поступающих сегодня в ремонт, требуется небольшой или, как говорят, текущий ремонт. «Молодые» краны приезжают в капитальный ремонт, как правило, только после аварий. Аварии стреловых кранов нередки и вызваны чаще всего неправильной эксплуатацией техники. Наиболее часто обслуживающий персонал блокирует работу приборов безопасности, которые должны защитить кран от перегрузки. Кроме этого, профессиональный уровень крановщиков сегодня достаточно низкий. Ведущие заводы-изготовители крановой техники создают на базе специализированных организаций практически во всех регионах России сеть сервисных центров, которые получают статус авторизованных сервисных центров с созданием региональных складов запасных частей, на которых всегда имеется в наличии широкий выбор запасных частей, отпускаемых по ценам заводовизготовителей. По вопросам гарантийного обслуживания заводы-изготовители через сервисные центры могут намного оперативнее реагировать по рекламациям на свою продукцию. А самое главное, что из всех составляющих в цепочке «завод – дилер – сервисный центр» именно сервисный центр находится ближе всего к владельцу грузоподъемного крана. Поэтому информация, которую получает

сервисный центр об отказах и конструкционных дефектах, осуществляя ремонт кранов, имеет большое значение для заводов-изготовителей в их работе по улучшению потребительских свойств и качества крановой техники. В поле зрения специалистов сервисного центра постоянно находятся две группы узлов и деталей, применяемых при создании автомобильных кранов. В первую группу входят изделия, изготавливаемые на крановых заводах, – гидроцилиндры, стрелы и рамные металлоконструкции. Во вторую группу входят покупные изделия, выпускаемые заводами-поставщиками. Это элементы гидро- и электрооборудования и приборы безопасности. По разным оценкам, изделия первой группы отказывают редко, составляя 10–15% от всех обращений заказчиков ремонта, проблемы с изделиями второй группы составляют порядка 25–30% от всех обращений для гидравлики и 50–55% – для приборов безопасности и электрооборудования. Все большее развитие получает такая форма работы специализированных организаций, как корректирующее обслуживание, выполняемое после обнаружения дефекта и направленное на восстановление исправного состояния крана, обеспечивающего его использование по назначению. Своевременный ремонт известных дефектов сокращает вероятность аварийных поломок и часто является требованием правил [1]. Все чаще выполняется рестайлинг шасси крановых установок для улучшения комфортабельности и эргономичности, например, модернизация кабин шасси, когда внешний вид кабин тоже меняется и становится все более похожим на европейский вид. Кроме этого, выполняется обслуживание шасси, обеспечивая полную комплексность ремонта автокранов. В настоящее время в эксплуатации находится большое количество физически и морально устаревшего оборудования. В условиях, когда у большинства владельцев имеются финансовые затруднения и проблемы, широкое распространение получило направление РЕТРОФИТ (Retrofit ) – модернизации существующих узлов и элементов без замены крана целиком, что способно с минимальными затратами продлить сроки службы техники. Переоборудование по программе Retrofit— это относительно простой и экономичный способ оснащения существующего крана современными функциями. Услуги переоборудования включают замену компонентов, замену частотных регуляторов, установТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ку системы радиоуправления, установку светодиодного освещения. По сравнению с модернизацией, переоборудование, как правило, требует проектирования в меньшем объеме и выполняется в более короткие сроки. Следующий шаг специализированных организаций видится в развитии своей производственной базы и оказании новых видов услуг. Например, работа участков по ремонту гидравлического оборудования, с оснащением таких участков специальными стендами для ремонта гидроцилиндров телескопирования стрел и установками по очистке рабочей жидкости. Это особенно актуально для обслуживания и ремонта телескопических стрел отечественных автомобильных кранов, не допускающих выдвижение стрелы в горизонтальном или близком к горизонтальному положениях. Остро стоит вопрос разработки, создания специальных испытательных площадок с твердым покрытием и специальной разметкой и оснащения их поверенными контрольными грузами. Получает развитие оснащение по желанию заказчика во время ремонта кранов таким дополнительным оборудованием, как спутниковая противоугонная система, отопительные установки Airtronic и Webasto, дополнительные осветительные приборы, система удаленного подключения, предполагающая установку контрольно-измерительного устройства, собирающего подробные данные с крана и отправляющего их в удаленный Центр обработки данных по защищенному каналу связи. В удаленном Центре обработки данных информация анализируется, и составляется отчет, который можно просмотреть в режиме он-лайн. Изучение, анализ и обобщение сложившегося производственного опыта имеют большое значение для улучшения организации ремонтного производства, снижения затрат на ремонтные работы. Необходимость комплексного исследования тенденций развития ремонтного производства очевидна. Отсутствие научной обоснованности в решении этого вопроса приводит к увеличению затрат на техническое обслуживание и ремонт и не дает объективного представления о деятельности ремонтных служб. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (приказ Ростехнадзора № 533 от 12 ноября 2013 года).

423

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Промышленная безопасность при эксплуатации башенных кранов в условиях плотной городской застройки Артем ГАРКУШИН, директор Вадим ГРЕБЦОВ, эксперт Дмитрий ОСИПЕНКО, эксперт Виталий МЕЛЬНИК, эксперт Игорь АРНАУТОВ, эксперт ООО «Крановая бригада» (г. Ростов-на-Дону)

Статья рассматривает основные вопросы обеспечения промышленной безопасности эксплуатации строительной техники (в частности – башенных кранов) при точечной застройке объектов. Ключевые слова: подъемные сооружения, башенный кран, строительный объект.

троительство объектов связано с постоянным использованием средств, представляющих угрозу жизни и здоровью. При комплексной застройке риску в основном подвергаются только сотрудники объекта, однако при точечной застройке есть вероятность причинения вреда жизни и имуществу граждан, живущих или работающих в непосредственной близости от строящегося объекта. Жильцы домов, расположенных в непосредственной близости от проведения строительных работ, и автомобилисты считают расположение строительной техники (в частности – башенных кранов) возле детских площадок или автодороги неправомерным и подают запросы на демонтаж башенных кранов в территориальные органы Ростехнадзора или даже в ГИБДД. Рассмотрим основные вопросы, связанные с обеспечением промышленной безопасности при эксплуатации башенных кранов и наиболее часто возникающие у граждан.

Согласно требованиям действующего законодательства в области промышленной безопасности, башенный кран является техническим устройством в составе опасного производственного объекта (ОПО). Федеральный закон № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» определяет промышленную безопасность как «состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и последствий указанных аварий». Поэтому обращения граждан, считающих, что их интересы не защищены, не должны оставаться без ответных действий со стороны надзорных органов и владельцев опасных производственных объектов. Основной нормативный документ, регламентирующий эксплуатацию ОПО (в частности, башенного крана) – Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объек-

Основной нормативный документ, регламентирующий эксплуатацию ОПО (в частности, башенного крана) – Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (ФНП) 424

тов, на которых используются подъемные сооружения» (ФНП). Еще до установки башенного крана должен быть разработан проект производства работ краном (ППР) в соответствии с п.101 ФНП (ПС – подъемные сооружения): «Выполнение строительно-монтажных работ, погрузочно-разгрузочных работ над действующими коммуникациями, проезжей частью улиц или в стесненных условиях на ОПО с применением ПС должно осуществляться в соответствии с ППР, разработанным эксплуатирующей или специализированной организацией, в соответствии с требованиями пунктов 159 – 167 настоящих ФНП. Ответственность за качество и соответствие требованиям промышленной безопасности ППР несет его разработчик. Эксплуатация ПС с отступлениями от требований ППР не допускается. Внесение изменений в ППР осуществляется разработчиком ППР». Строительная площадка с башенным краном подразумевает выполнение строительно-монтажных работ, поэтому требование о наличии ППР является обязательным. При этом важными аспектами обеспечения промышленной

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

безопасности является квалификация разработчиков ППР, а также проверка ППР на соответствие следующим требованиям ФНП (технологические карты (ТК) погрузочно-разгрузочных работ в рассматриваемых примерах не применяются, так как ведутся строительномонтажные работы): «Основные требования к проектам организации строительства, ППР и ТК с применением ПС 159. В проекте организации строительства (далее – ПОС) с применением ПС должны быть предусмотрены: а) соответствие устанавливаемых ПС условиям строительно-монтажных работ по грузоподъемности, высоте подъема и вылету (грузовой характеристике ПС), ветровой нагрузке и сейсмичности района установки; б) обеспечение безопасного расстояния от сетей и воздушных линий электропередачи, мест движения городского транспорта и пешеходов, а также безопасных расстояний приближения ПС к строениям и местам складирования строительных деталей и материалов согласно требованиям пунктов 101 – 137 настоящих ФНП; в) соответствие условий установки и

работы ПС вблизи откосов котлованов согласно требованиям пунктов 101–137 настоящих ФНП; г) соответствие условий безопасной работы нескольких ПС и другого оборудования (механизмов), одновременно находящихся на строительной площадке; д) определение площадок для складирования грузов. 160. В ППР с применением ПС, если это не указано в ПОС, должны быть предусмотрены: а) соответствие устанавливаемых ПС условиям строительно-монтажных работ по грузоподъемности, высоте подъема и вылету (грузовой характеристике ПС), ветровой нагрузке и сейсмичности района установки; б) обеспечение безопасных расстояний от сетей и воздушных линий электропередачи, мест движения городского транспорта и пешеходов, а также безопасных расстояний приближения ПС к оборудованию, строениям и местам складирования строительных деталей и материалов согласно требованиям пунктов 101 –137 настоящих ФНП; в) условия установки и работы ПС вблизи откосов котлованов согласно требованиям пунктов 101 – 137 настоящих ФНП;

г) условия безопасной работы нескольких кранов на одном пути и на параллельных путях с применением соответствующих указателей и ограничителей; д) перечень применяемых грузозахватных приспособлений и графические изображения (схемы) строповки грузов; е) места и габариты складирования грузов, подъездные пути; ж) мероприятия по безопасному производству работ с учетом конкретных условий на участке, где установлено ПС (например, ограждение строительной площадки, монтажной зоны); з) расположение помещений для санитарно-бытового обслуживания строителей, питьевых установок и мест отдыха; и) разрез здания на полную высоту при положении стрелы ПС над зданием (максимальный и минимальный вылет) и пунктиром – выступающих металлоконструкций ПС при повороте на 180 градусов; к) безопасные расстояния от низа перемещаемого груза до наиболее выступающих по вертикали частей здания или сооружения (должно быть не менее 0,5 м, а до перекрытий и площадок, где могут находиться люди, – не менее 2,3 м) с учетом длин (по высоте) применяемых

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

425

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы стропов и размеров траверс (при наличии последних); л) безопасные расстояния от частей стрелы, консоли противовеса с учетом габаритов блоков балласта противовеса до наиболее выступающих по вертикали частей здания или сооружения; м) размеры наиболее выступающих в горизонтальной плоскости элементов здания или сооружения (карнизы, балконы, ограждения, эркеры, козырьки и входы); н) условия установки подъемника на площадке; о) условия безопасной работы нескольких подъемников, в том числе совместной работы грузовых и грузопассажирских подъемников совместно с работой фасадных подъемников, а также совместной работы указанных подъемников и башенных кранов; п) мероприятия по безопасному производству работ с учетом конкретных условий на участке, где установлен подъемник (ограждение площадки, монтажной зоны). В ППР должны быть указания о недопустимости проведения работы на высоте в открытых местах при предельной скорости ветра, записанной в паспорте ПС и более, при гололеде, грозе или тумане, исключающем видимость в пределах фронта работ. В ППР также должны быть указания о запрещении использовать для закрепления технологической и монтажной оснастки оборудование и трубопроводы, а также технологические и строительные конструкции без согласования с лицами, ответственными за их правильную эксплуатацию, при монтаже (демонтаже) ПС. 161. ППР с использованием ПС, ТК на погрузочно-разгрузочные работы и другие технологические регламенты утверждаются руководителем эксплуатирующей организации, выполняющей работы, и выдаются на участки выполнения работ с применением ПС до начала выполнения предусмотренных там работ. 162. Специалисты, ответственные за безопасное производство работ с применением ПС, крановщики (операторы), рабочие люльки и стропальщики должны быть ознакомлены с ППР и ТК под роспись до начала производства работ». Разработчики ППР также должны преду смотреть условия безопасного производства строительно-монтажных работ в соответствии с ФНП: «Организация безопасного производства работ 163. ППР и ТК должны иметь в своем составе раздел, связанный с организацией безопасного производства работ с

426

применением ПС. Этот раздел должен включать следующее: а) условия совместной безопасной работы двух и более ПС; б) условия применения координатной защиты работы ПС (при ее наличии на ПС); в) условия совместного подъема груза двумя или несколькими ПС; г) условия перемещения ПС с грузом, а также условия перемещения грузов над помещениями, где производятся строительномонтажные и другие работы; д) условия установки ПС над подземными коммуникациями; е) условия подачи грузов в проемы перекрытий; ж) выписку из паспорта ПС о силе ветра, при которой не допускается его работа; з) условия организации радиосвязи между крановщиком и стропальщиком; и) требования к эксплуатации тары; к) порядок работы кранов, оборудованных грейфером или магнитом; л) мероприятия, подлежащие выполнению при наличии опасной зоны в местах возможного движения транспорта и пешеходов; м) иные требования, изложенные в пунктах 101 – 137 настоящих ФНП и не вошедшие в текст данной статьи. 164. При совместной работе ПС на строительном объекте расстояние по горизонтали между ними, их стрелами, стрелой одного ПС и перемещаемым грузом на стреле другого ПС, а также перемещаемыми грузами должно быть не менее 5 м. Это же расстояние необходимо соблюдать при работе ПС различных типов, одновременно эксплуатируемых на строительной площадке. При наложении (в плане) зон обслуживания совместно работающих башенных кранов необходимо, чтобы их стрелы (и соответственно противовесные консоли) были на разных уровнях (однотипные краны должны иметь разное количество секций башни). Разность уровней балочных (горизонтально расположенных) стрел или противовесных консолей, включая канаты подвески и грузовые канаты, должна быть не менее 1 м (по вертикали). Условия совместной безопасной работы башенных кранов с подъемными стрелами должны быть обязательно приведены в ППР. При нахождении нескольких башенных кранов на стоянках в нерабочее время необходимо, чтобы стрела любого крана при повороте не могла задеть за башню или стрелу, противовес или канаты подвески других кранов, при этом расстояние между кранами или их частями должно

быть не менее: по горизонтали – 2 м, по вертикали – 1 м. Стрелы кранов направляются в одну сторону. Крюковая обойма должна находиться в верхнем положении, грузовая тележка – на минимальном вылете, а сам кран – установлен на противоугонные захваты. 167. Монтаж конструкций, имеющих большую парусность и габариты (витражи, фермы, перегородки, стеновые панели), а также монтаж в зоне примыкания к эксплуатируемым зданиям (сооружениям) относятся к работам в местах действия опасных факторов, которые при силе ветра 10 м/с и выше должны прекращаться. При перерывах в работе конструкции, имеющие большую парусность и габариты, оставлять в подвешенном состоянии запрещается». После установки башенного крана начинается следующий этап его эксплуатации – непосредственное использование по назначению для механизации строительно-монтажных работ. ППР, разработанные в соответствии с требованиями ФНП и других регламентирующих документов, устанавливают порядок работы крана с необходимыми запретами. Самая распространенная претензия, поступающая от граждан в надзорные органы, – «расположение балочной стрелы над территорией, граничащей со стройкой». Однако ни ФНП, ни другие регламентирующие документы не содержат запретов на расположение балочной стрелы без нагрузки над приграничной территорией. Это обусловлено тем, что основным фактором, обеспечивающим устойчивость башенного крана от опрокидывания при порывах ветра, является его свободное вращение. Однако случаи, когда за пределами строительной площадки оказывается поднимаемый груз, являются прямым нарушением, несущим риск для здоровья и жизни граждан. При наличии доказательств таких нарушений следует обращаться в территориальные органы Ростехнадзора. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (с изменениями) «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» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 12 ноября 2013 года № 533).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Экспертиза промышленной безопасности подъемных сооружений Константин РАЗДОБРЕЕВ, эксперт ЗАО «Техсервис» (г.Миасс) Фаниль ФАТКУЛЛИН, эксперт ЗАО «Техсервис» (г.Миасс) Владимир ФОКИН, эксперт ЗАО «Техсервис» (г.Миасс) Вячеслав ШЕМЕТОВ, эксперт ЗАО «Техсервис» (г.Миасс)

Основанием для проведения экспертизы промышленной безопасности подъемных сооружений (как технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, далее ОПО) являются положения нормативных правовых актов Российской Федерации в области промышленной безопасности, устанавливающих требования по проведению экспертизы и к объекту экспертизы.

одъемные сооружения, применяемые на ОПО, подлежат экспертизе ПБ в следующих

случаях: 1. Одним из оснований необходимости проведения экспертизы промышленной безопасности являются требования Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», которые предусматривают проведение экспертизы подъемных сооружений, изготовленных для собственных нужд, до начала их применения на ОПО. Связано это с тем, что в ТР ТС «О безопасности машин и оборудования» не установлена иная форма оценки соответствия машин или оборудования, изготовленных для собственных нужд. 2. Экспертиза промышленной безопасности подъемных сооружений проводится также по истечении срока службы или при превышении циклов нагрузки, установленных производителем. Срок службы, как правило, должен указываться в паспорте технического устройства. Превышение циклов нагрузки определяется арифметическим путем с учетом особенностей применения подъемных сооружений в технологических процессах и фактической группы классификации (работы) либо информацией, считываемой с регистратора параметров работы

подъемного сооружения (протокол расшифровки данных). 3. Экспертиза подъемных сооружений проводится, если фактический срок их службы превышает двадцать лет, при отсутствии в технической документации (паспорте или руководстве по эксплуатации) данных о сроке службы. Фактический срок службы определяется с момента (даты) изготовления подъемного сооружения. 4. Экспертиза подъемных сооружений предусмотрена после проведения работ, связанных с изменением конструкции (например, изменение типа привода, длины стрелы, высоты башни, длины пролета, грузоподъемности, устойчивости и т.п.), замены материала несущих элементов (для определения возможного изменения нагрузок на расчетные элементы металлоконструкций), восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых были повреждены подъемные сооружения. В последнем случае при экспертизе должно быть проведено полное техническое освидетельствование, оценено качество завершенного монтажа, ремонта, реконструкции, оценена комплектность и работоспособность систем управления, указателей, ограничителей и регистраторов, проверена комплектность и качество болтовых соединений, а такТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

же подтверждено качество ремонта и реконструкции подъемного сооружения. Если качество ремонта или реконструкция не соответствует установленным требованиям, то эксплуатация подъемного сооружения должна быть приостановлена до устранения отмеченных несоответствий либо разрешена дальнейшая эксплуатация подъемных сооружений со снижением показателей назначения крана по грузоподъемности, скорости механизмов и т.п. Стоит отметить, что в настоящее время экспертиза промышленной безопасности проводится только для подъемных сооружений, подлежащих постановке на учет в органах Ростехнадзора. Соответственно в отношении подъемных сооружений, не подлежащих учету в Ростехнадзоре, экспертиза промышленной безопасности не проводится. В настоящий момент оценка соответствия в форме экспертизы промышленной безопасности является достаточно действенным механизмом подтверждения соответствия установленным требованиям. Литература 1. ТР ТС «О безопасности машин и оборудования». 2. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 3. Федеральный закон от 27 декабря 2002 года № 184-ФЗ «О техническом регулировании». 4. Приказ Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения». 5. Приказ Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

427

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Законы и правила в области промышленной безопасности Перемены к лучшему?

Александр ПОДДУБСКИЙ, эксперт, генеральный директор ООО «Монолит Эксперт»

Об изменениях в области нормативно-технической документации, произошедших с момента принятия Федерального закона № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

тех пор как вышел в свет Федеральный закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», многое изменилось в области нормативнотехнической документации (НТД), применяемой в эксплуатации, надзоре, мониторинге, экспертизе промышленной безопасности (ЭПБ) на опасных производственных объектах (ОПО). Менялась, или, как ранее можно было сказать, модернизировалась (сегодня это понятие уже исчезло из терминологии области промышленной безопасности) документация, дорабатывалась с учетом требований новых, параллельно разрабатываемых документов, но самое главное, с учетом рекомендаций, возникающих и описанных организациями при реальных условиях диагностирования и эксплуатации объектов. Другими словами, рекомендации и требования методик и правил, которые на практике были плохо применимы или применялись нерационально, требовали другого подхода и учитывались с выходом новых разработанных нормативных документов. В частности, на примере объектов систем газораспределения и газопотребления: существовала «Методика технического диагностирования газорегуляторных пунктов. РД 153-39.1-059-00», на основании которой были проведены обследования (технические диагностирования) десятков объектов районного, квартального и городского масштаба. Но пришло время, и появилась необходимость написания новой методики – «Методики проведения экспертизы промышленной безопасности и определения срока дальнейшей эксплуатации газового оборудования

428

промышленных печей, котлов, ГРП, ГРУ, ШРП и стальных газопроводов», которая актуальна и сейчас. При этом никто не запретил руководствоваться старым, более ранним документом, так как он продумывался более тщательно, не имея изначально никакой основы, то есть, как говорится, с «нуля». Иначе, был создан документ, который укрепил позиции старого, ужесточил некоторые требования при проведении обследований ОПО – но это ведь только на пользу нашей с Вами безопасности. Что же происходит сегодня. Годами пишутся правила, совершенствуется во всех направлениях и областях их применение. Эксплуатирующие, обслуживающие и экспертные организации годами вникают в них, наконец-то обозначают для себя основные тенденции, надзорные органы вырабатывают регламенты по проверкам, и в целом картинка вырисовывается: взаимодействие всех служб и сторон работает как часы. Аварийность снижается, несмотря на то, что перевес старых, морально устаревших ОПО по сравнению с новыми, введенными в эксплуатацию чрезмерно велик. Ответственные за эксплуатацию объектов лица получают огромный опыт работы, который не получишь на каких-либо краткосрочных курсах. Экспертные организации наконец-то, помимо траты времени на изучение новых законов и правил, могут заняться иными, не менее важными делами, такими как приобретение и изучение нового оборудования, повышение уровня квалификации и знаний своих штатных сотрудников – дефектоскопистов и экспертов, повышение качества оказываемых работ и услуг. Ну и, конечно же, органы надзора выстраивают для

себя схему требований и рекомендаций к своим подконтрольным объектам, с целью снизить к минимуму риски возникновения аварий и инцидентов. И когда все работает «как часы», происходит резкая смена нормативно-технической базы, которая не дополняет хорошее «старое», а своими позициями прописывает совершенно «новое», по большей части не относящееся к «старому». Обновление базы, влекущее за собой полную отмену предыдущей, хорошо зарекомендовавшей себя в отрасли базы, обновление, исключающее из себя правила эксплуатации и контроля некоторой части существующих ОПО полностью. И вот тут как раз наступает момент замешательства всех задействованных в данной сфере работ и услуг организаций – момент, когда монтажникам уже некогда заниматься своими работами по техническому перевооружению, консервации или ликвидации опасных производственных объектов, экспертным организациям повышать уровень материальной базы, собственных знаний и т.д., момент отмены конкретно твоей, казалось бы, уже сложившейся профессиональной пригодности и ее нового зарождения и, как вывод, – период резкого увеличения рисков возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) на ОПО, так как оценка и контроль именно этих рисков уходят на второй план, а на первом плане возникает необходимость внимательного изучения и тщательного разбора новых нормативных документов.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Оценка уровня дополнительных требований

к прочности грузоподъемных кранов, принятых в нормах НП-043 для машин, применяющихся на объектах использования ядерной энергии Андрей НЕБОРСКИЙ, директор, эксперт ООО «НЭКС» (г. Новосибирск) Анатолий КОЛМАКОВ, эксперт ООО «НЭКС» (г. Новосибирск) Владимир ШИШКИН, эксперт ООО «НЭКС» (г. Новосибирск)

В Федеральных нормах и правилах в области использования атомной энергии «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов для объектов использования атомной энергии (НП-043)» введены дополнительные требования к обеспечению прочности объектов. В работе дана оценка веса действия каждого из дополнительных условий и показано, что их реализация увеличивает общий запас прочности кранов от 2 до 3 раз. Ключевые слова: опасный производственный объект, нормы и правила, промышленная безопасность, НП-043, грузоподъемный кран, номинальная грузоподъемность, прочность циклическая, циклическая нагрузка, ресурс, группа классификации крана, режим эксплуатации, соответствие нормам, группа классификации крана.

практике эксплуатации и экспертизы грузоподъемных кранов (ГПМ) часто встречаются несоответствия проектной и реальной расчетной группы классификации. Есть ситуации, когда нормативными документами вводится условие повышения расчетной группы классификации для ряда случаев применения ГПМ, тогда для объектов, применяемых на рассматриваемом участке, изменяются ожидаемые условия эксплуатации. Например, в нормах НП-043-11 для применения грузоподъемных кранов на объектах использования атомной энергии установлено требование соответствия применяемых объектов группе классификации А7. До введения этого условия участки комплектовались кранами, преимущественно с расчетной группой классификации (режимом) А4 и А5. В рассматриваемом случае возможны следующие ситуации. 1. Подтверждение соответствия фактических параметров (с учетом реальных запасов прочности) предъявляемым требованиям, что позволяет принимать решение, разрешающее дальнейшую эксплуатацию крана в составе опасного производственного объекта (ОПО), с установленными в его эксплуатационной документации параметрами.

2. Выявление несоответствия параметров объекта предъявляемым требованиям. В этом случае возможны следующие решения: – разрешение дальнейшей эксплуатации со снижением нормативного срока эксплуатации объекта на установленных параметрах; – разрешение дальнейшей эксплуатации крана в составе ОПО со снижением номинальной грузоподъемности; – запрет эксплуатации крана на объекте и его замена. 1. Подтверждение соответствия конструкции реального крана с его фактическими запасами прочности новым ожидаемым условиям эксплуатации производится путем сравнения расчетных напряжений, возникающих в критических зонах конструкции при возможных критических сочетаниях условий эксплуатации, со значениями допустимых напряжений по материалу, определенными для изменившихся ожидаемых условий эксплуатации. При наличии полной проектировочной информации пересчет параметров прочности и разработка мер усиления конструкции в критических зонах не представляют проблемы, хотя и требуют определенной квалификации исполТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

нителей и трудозатрат. Обычно владелец крана не располагает проектной информацией и квалифицированным персоналом, необходимыми для выполнения этой работы. Возможности разрешения этой ситуации содержатся в самом подходе, использованном в нормативных документах [1], [2] по определению группы классификации ГПМ. Методика определения группы классификации ГПМ позволяет выполнять состоятельную оценку расчетных параметров ресурса для изменившихся ожидаемых условий применения машины без выполнения полного прочностного расчета, а также рассчитывать изменение ключевых параметров эксплуатации ГПМ, при условии обеспечения уровня безопасности, принятого в проектировочных расчетах. Предварительные замечания. Для основного проектного режима применения крана (группы классификации) значение коэффициента понижения допустимого напряжения равно 1,0. Характер распределения нагрузок (форма кривой) в ожидаемых условиях применения крана определяется набором рабочих грузов и техникой выполнения рабочих движений, он не зависит от интенсивности использования ГПМ (числа рабочих операций, циклов работы машины). 2. Расчет нормативного срока эксплуатации крана, спроектированного для конкретных условий применения, при их изменении. Расчетный срок эксплуатации крана задается техническими условиями на его проектирование. Зависимость числа рабочих циклов нагружения крана пропорциональна времени его работы. Отсюда нормативный срок эксплуатации крана в более жестких условиях составит: Трi = Трo/ (Uiо / Uно), лет, где (1) Тpo – нормативный (расчетный) срок эксплуатации крана, спроектированного для применения с группой классификации «о»; Трi – нормативный (расчетный) срок

429

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы эксплуатации крана, спроектированного для применения с группой «о», но применяющийся в условиях группы классификации «i»; Uно – число рабочих циклов, принятое в проекте при определении класса использования; Uio – расчетное число рабочих циклов, которое должен испытать кран за нормативный срок эксплуатации, в соответствии с заданной нормами группой классификации (i), при расчетном режиме эксплуатации, принятом в основном проектировочном расчете (о). В общем случае, если расчетный срок эксплуатации крана (ресурс) принят в соответствии с нормами ГОСТ 25546 и составляет 20 лет, Трi = 20/Кiр, где Кiр = (Uiо / Uoо) – коэффициент снижения расчетного ресурса эксплуатации крана, спроектированного для применения в группе классификации «о» и применяющегося в более высокой группе классификации «i». Значения коэффициента снижения расчетного ресурса эксплуатации крана Кiр для различных сочетаний условий эксплуатации.

В условиях применения при Q2 такой же группе классификации соответствует U4, с максимальным числом рабочих циклов 2,5105 . Группе А7, при умеренном режиме нагружения, соответствует максимальное число рабочих циклов 2106. Для рассматриваемых условий значение коэффициента снижения расчетного ресурса составит Трi = Трo/(Uiо/Uно) = Тро/ (2106/2,5105) = Тро/(20/2,5)= Тро/8 Если исходный проектный ресурс применения крана составлял 20 лет, то в новых расчетных условиях применения он сократится в 8 раз и составит всего 2,5 года. 3. Расчет необходимого снижения номинальной грузоподъемности для обеспечения уровня проектной безопасной эксплуатации крана в условиях применения, отличающихся от принятых в проектировочных расчетах. При оптимальном проектировании конструкции считается, что в ее критической детали могут возникать напряжения вплоть до допускаемых, равных предельному значению для материала, деленному на произведение коэффициентов запаса прочности, учитывающих особенности геометрии детали, специ-

Таблица 1 Расчетная группа режима по исходному проекту

Оцениваемая группа режима А3 (U3, 1,25х105)

А4 (U4, 2,5х105)

А5 (U5, 5х105)

А6 (U6, 1х106)

А7 (U7, 2х106)

А8 (U8, 4х106)

А1-А3

0,5

1,0

2,0

4,0

8,0

16,0

А4-А5

0, 125

0,5

1,0

2,0

4,0

8,0

А6-А7

0,063

0,125

0,5

1,0

2,0

4,0

А8

0,016

0, 032

0,063

0,125

0,5

Если при изменении ожидаемых условий применения крана возможно изменение режима нагружения (группы классификации), то это должно быть учтено путем предварительного уточнения исходной расчетной группы классификации крана, и для этих данных определено, как описано выше, новое значение ресурсных характеристик. Пример. На участке установлен грузоподъемный кран, спроектированный для легкого режима нагружения, Q1, с классом использования U5, с общим техническим ресурсом 20 лет. Определить ресурс крана для условий применения, соответствующих умеренному режиму нагружения, Q2, для группы классификации А7. В соответствии с данными таблицы 3 [1] (или таблицы 1 [2]), получаем значение класса использования крана, А4, спроектированного для применения с Q1 и U5, которому соответствует максимальное число рабочих циклов 5 105.

430

фику материалов, обработку поверхностей, наличие неконтролируемых дефектов и т.д. Перечень и уровень значений этих коэффициентов, как правило, не зависят от характера внешней нагрузки и условий применения машины. Поэтому можно считать их неизменными и равными для исходной проектной конструкции и для рассматриваемой конструкции, для которой изменились ожидаемые условия ее применения. Очевидно, что, снижая внешние нагрузки, можно обеспечить условия, когда безопасность эксплуатации крана

в новых условиях (условная повреждаемость критических деталей) будет на том же уровне, что и принятая в проекте. По [1] и [2] группа классификации (режима) крана определяется сочетанием значения класса использования (U0U9) и режима нагружения (Q1 – Q4), который характеризуется коэффициентом распределения нагрузок Кр. Определение выполняется по специальной таблице. Эта таблица отражает общие принципы взаимосвязей физических процессов, определяющих стойкость конструкции к воздействию нагрузок циклического характера. Коэффициент распределения нагрузок Кр каждого режима эксплуатации рассчитывается как Кр= Ʃ [Ci / Ct (Pi / Pmax)m] , (2) где m – показатель степени кривой выносливости для материала детали (принятый в нормативных документах, для упрощения расчетов, «в запас», равным 3,0). Это формула для расчета повреждаемости конструкции, на которую действуют известное количество (Сi) циклических нагрузок уровня Pi, выраженной (приведенной) в циклах максимальной нагрузки (Pmax). Нагрузка Pmax, приведения всей совокупности нагрузок, действующих на кран, по принципу равной повреждаемости конструкции, может быть любой. В частном случае Pmaх = Qном. Это позволяет для любого известного значения Кр и заданных значений Сi, Ct, Pi и m рассчитать соответствующее новое значение номинальной грузоподъемности, Рmax=Qном-н. Для расчетных проектировочных условий известны все составляющие. Задача состоит в том, чтобы для заданных характеристик повреждаемости конструкций рассчитать уровень амплитуды нагрузки базового цикла, для измененных ожидаемых условий применения. В отношении нагрузки (напряжений) это выражение сводится к Ʃ (Pi/Qном-н)m = Constant= С (3) (Qном/Qном-н)m = Nном-н/ Nном Q ном-н = Q ном / (N ном-н/ N ном) 1/m = Q ном •(Nном)1/m /(Nном-н)1/m = Qном /КQ Значения КQ для различных случаев сочетания расчетных условий.

Таблица 2 Расчетная группа классификации (режима) по проекту

Оцениваемая группа классификации (режима) А3 (U3, 1,25х105)

А4 (U4, 2,5х105)

А5 (U5, 5х105)

А6 (U6, 1х106)

А7 (U7, 2х106)

А8 (U8, 4х106)

А1-А3

1,0

1,26

1,588

2,0

2,52

3,175

А4-А5

0,63

0,794

1,0

1,26

1,588

2,0

А6-А7

0,50

0,63

0,794

1,0

1,26

1,588

А8

0,315

0,397

0,50

0,63

0,794

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Замечание. Расчеты приведены только для случая учета влияния нагрузок циклического характера на прочность конструкции крана и не учитывают требования иных случаев расчета. Это, в частности, означает, что нельзя повысить номинальную нагрузку для крана, спроектированного для применения в тяжелом режиме, при его эксплуатации в легком режиме, в 3 раза, так как при решении вопроса изменения номинальной грузоподъемности должна учитываться несущая способность конструкции по результатам статического расчета, баланс обеспеченности механической мощности и т.д. Пример. Кран номинальной грузоподъемности Qном, спроектирован для применения в легком режиме нагружения, Q1, с классом использования U6 (соответствующее максимальное число циклов нагружения 1 106), расчетная группа классификации А5, применен в проектных условиях по режиму нагружения (Q1), но в условиях, соответствующих группе классификации А7. Соответствующий этому усло-

вию класс использования U8, с максимальным числом рабочих циклов 4106. В новых условиях эксплуатации грузоподъемная машина получит равную долю повреждаемости, если ее номинальную грузоподъемность снизить до уровня Qном-н = Qном / (Nном-н/ Nном)1/m Qном-н = Qном /(4106/106)1/3 = Qном /(4)1/3 = Qном /(4)1/3 = Qном /1,59 В случаях, когда изменяется не только группа классификации (режим) крана в целом, но и режим нагружения, можно поступить аналогично рассмотренному выше случаю 2.1. По известным проектным данным (Q и А(U) определяем по таблице 3 [1] или таблице 1 [2] значение класса использования (U) и соответствующее ему максимальное число рабочих циклов, которое принимаем в качестве нового значения Nном. Для найденных условий находим новое значение номинальной нагрузки, которая в расчетных условиях применения машины приведет к равным с проектными характеристикам повреждаемости конструкций.

Литература 1. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов для объектов использования атомной энергии» (утв. приказом Ростехнадзора за № 672 от 30 ноября 2011 года). 2. Федеральные нормы и правила промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утв. приказом Ростехнадзора за № 533 от 12 ноября 2013 года). 3. ИСО 4301-86 «Краны грузоподъемные. Классификация». 4. ГОСТ 27553-87 «Краны стреловые самоходные. Классификация по режимам работы». 5. Колмаков А.Я. Подтверждения соответствия грузоподъемного крана нормам НП-043-11, для случая их применения в составе объектов использования ядерной энергии групп опасности А и Б. //Вестник СГУПС, 2015, № 3. 6. ГОСТ 28609-90 «Краны грузоподъемные. Основные положения расчета».

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

431

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Восстановление работоспособности моста крана после появления в стенках и поясах главных балок многочисленных трещин УДК 621.873.875.7 Николай СЕДЫХ, начальник конструкторского отдела, эксперт Александр СЕДЫХ, инженер-механик, эксперт ООО «УРЦА «Подъемтранстехника»

Транспортировка трубных заготовок в нагревательную печь Первоуральского трубного завода выполнялась с помощью мостового крана грузоподъемностью 10 тонн, группа классификации по паспорту А7. Данное подъемное сооружение (ПС) было изготовлено ООО ПК «ИНТЕКАКРАН» в 2004 году и введено в эксплуатацию в 2005-м. В процессе его работы в нижних поясах и стенках главных балок моста крана образовались трещины.

о данным завода за 2005–2015 годы, кран выполнил количество циклов Ср = 308700 при коэффициенте нагружения Кр = 0,24. В соответствии с принятой в ИСО системой классификации для каждой группы режима работы ПС, произведение количе-

ства отработанных циклов на коэффициент нагружения С = СiKpi = const. В нашем случае С = СфКр = 308700� 0,24 = 74 088, что является величиной, определяющей выработанный ресурс крана для данного спектра распределения нагрузок. Для группы классифика-

Рис. 1. Трещины стенки и нижнего пояса рабочей балки

432

ции режима А7 величина С = 500 000, то есть на момент появления трещин кран отработал 15% своего ресурса. В ходе обследования металлоконструкций главных балок мостового крана установлено, что: ■ на расстоянии 12 200 мм от концевой балки со стороны, противоположной кабине крановщика, в рабочей балке имеется сквозная трещина нижнего пояса по сварному шву, соединяющему листы нижнего пояса с выходом трещин на стенки с обеих сторон балки в зоне приварки большой диафрагмы размером до 200 мм; ■ на расстоянии 10 500 и 12 500 мм от той же концевой балки находятся аналогичные трещины пояса и стенок в зонах расположения больших диафрагм троллейной балки. Одновременно осуществлен химический анализ металла, показавший, что поврежденные стенки и пояса обеих балок изготовлены из стали 09Г2С. Дефекты металлоконструкций показаны на рисунках 1, 2. Причинами появления указанных трещин следует считать некачественное выполнение стыковых швов в нижнем поясе балок и сварных швов соединения больших диафрагм со стенками. По окончании обследования металлоконструкция главных балок моста кра-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 3. Вставка главной балки (в стенках вставки и «родного» куска сделаны отверстия для доступа к сварке нижнего пояса)

на признана ремонтопригодной, причем проектом рассматривался вариант замены дефектных участков балок вновь изготовленными вставками. Для проведения ремонта кран был демонтирован и установлен на стапель после предварительного демонтажа грузовой тележки и кабины крановщика. Ремонтные работы велись в соответствии с требованиями РД 24.090.97-98 [3] и выполнялись в следующей последовательности. Обе главные балки, связанные приваренными к верхним поясам швеллерами, разрезались в соответствии с рабочим чертежом. Затем дефектные участки балок удаляли, предварительно оперев концы обрезанных балок на опоры. На место удаленных участков балок устанавливались вновь изготовленные вставки балок по размерам отсутствующих участков. Стыки горизонтальных поясов разносились от стыков стенок на расстояние 300 мм в разные стороны от стыка стенок. Свариваемые кромки поясов и стенок вставок разделывались фасками под сварку. Следом выполнялась прихватка вставок к оставшимся элементам балок, проверялись размеры пролета, диагоналей и колеи, после чего производилась сварка элементов. Швы верхнего пояса сва-

ривались в нижнем положении, потом сварке подвергались швы стенок. Швы нижнего пояса также варились в нижнем положении, для чего в стенках были сделаны отверстия, которые по окончании сварки нижнего пояса закрывались вставками и заваривались (рис. 3).

На нижнем поясе производилась подварка корня шва. Хотим заметить, что это не единственный способ восстановления работоспособности металлоконструкций. Выбор варианта зависит от многих факторов: от формы металлоконструкций, степени их износа, места расположения дефектов, физических и финансовых возможностей владельца крана. В нашем случае мы рассматривали еще частичную замену дефектных участков стенок с трещинами и заварку трещин нижних поясов с усилением дефектных мест. Однако, принимая во внимание значительные разрушения стенок и сквозные трещины нижних поясов, такой ремонт был бы конструктивно сложней, но главное, он не дал бы гарантий качественного выполнения сборочносварочных работ – приварки больших диафрагм к стенкам. Поскольку требует выполнения большого количества ремонтных швов на небольших участках, что создает многочисленные концентраторы напряжений в узлах балок. Литература 1. Концевой Е.М., Розенштейн Б.М. Ремонт крановых металлоконструкций. М.: Машиностроение, 1979 год. 2. Справочник по техническому обслуживанию, ремонту и диагностированию грузоподъемных кранов, том 2 / Группа авторов. М.: ПИО ОБТ, 1996 год. 3. РД 24.090.97-98 «Оборудование подъемнотранспортное. Требования к изготовлению, ремонту и реконструкции металлоконструкций грузоподъемных кранов». М.: АО НПО «ВНИИПТМАШ».

Рис. 2. Трещина стенки и нижнего пояса троллейной балки ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

433

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Компенсация нагрузок Разовое увеличение грузоподъемности мостового крана для использования его при ремонте оборудования, масса которого превышает паспортную грузоподъемность конкретного крана УДК 621.873.875.7 Николай СЕДЫХ, начальник конструкторского отдела, эксперт Александр СЕДЫХ, инженер-механик, эксперт Игорь АВАЕВ, главный инженер ООО «УРЦА «Подъемтранстехника»

Реконструкция мостового крана, эксплуатируемого в ОАО «Металлургический завод им. А.К. Серова», была вызвана необходимостью увеличения грузоподъемности мостового крана с 15 тонн, группа классификации А8, до 32 тонн для разовых подъемов станины обжимной клети крупносортного стана «850» массой 31 тонна во время ремонта стана в крупносортном цехе завода.

бъектом реконструкции является кран ферменный. Мост крана изготовлен ЗАО «Нижнетагильский механический завод» и имеет грузоподъемность 25 тонн. Тележка грузоподъемностью 15 тонн произведена ЗАО «Сибтяжмаш», группа классификации А8. В ходе работ кран оборудуется дополнительной прицепной тележкой для того, чтобы разнести нагрузки на мост от повышенной с 15 до 32 тонн грузоподъемности. Для сохранения нагру-

434

зок на грузовую лебедку предусматривается увеличение числа ветвей грузового каната с 4 до 8 и кратности полиспаста с 2 до 4 при уменьшении высоты подъема грузозахватного органа с 16 до 8 метров. Основная и прицепная тележки оснащаются узлами верхних блоков для измененной запасовки грузового каната. В качестве грузозахватного органа используется траверса грузоподъемностью 32 тонны, на которой размещены подвижные блоки полиспаста и грузовой крюк.

Возможность рассматриваемого варианта реконструкции подтверждена расчетом, который включает в себя: ■ проверку прочности канатно-блочной системы грузоподъемной траверсы; ■ проверку работоспособности механизмов крана; ■ проверку прочности металлоконструкций моста при положении груза в середине пролета; ■ проверку прочности металлоконструкций концевых балок при положении груза в крайних положениях; ■ проверку прочности металлоконструкций и узлов грузовой тележки. Схема переоборудования существующего крана грузоподъемностью 15 тонн тяжелого режима работы в грузоподъемное монтажное устройство грузоподъемностью 32 тонны и схемы запасовки канатов до и после реконструкции показаны на рисунке 1. На мост крана устанавливается дополнительная прицепная тележка 2 с канатным блоком 7, на раму грузовой тележки 1 – дополнительный канатный блок 8. Две ветви каната от грузового барабана тележки крана запасовываются в два

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Схема переоборудования существующего крана грузоподъемностью 15 тонн тяжелого режима работы в грузоподъемное монтажное устройство грузоподъемностью 32 тонны и схемы запасовки канатов до и после реконструкции

б)

в)

а)

а) Грузовая тележка грузоподъемностью 32 тонны (1 – грузовая тележка крана грузоподъемностью 15 тонн; 2 – дополнительная прицепная тележка; 3 – траверса грузоподъемностью 32 тонны; 4 – блоки полиспаста дополнительной тележки; 5 – отклоняющие блоки; 6 – блоки полиспаста основной тележки; 7 – верхний блок дополнительной тележки; 8 – верхний блок основной тележки; 9 – мост крана). б) Схема запасовки канатов до реконструкции. в) Схема запасовки канатов после реконструкции одинарных полиспаста, нижние блоки которого 4, 5, 6 смонтированы на разноплечей траверсе 3, оборудованной крюком грузоподъемностью 32 тонны. Подъем груза осуществляется двумя ветвями каната, идущими через отклоняющие блоки 5 траверсы 3 на полиспастные блоки 4 и 6 и верхние блоки 7 и 8. Увеличение грузоподъемности мостового крана ведет к повышению на-

грузок не только на металлоконструкции и механизмы крана, но и на строительные конструкции, которые воспринимают крановые нагрузки. Это осложняет проведение реконструкции и требует дополнительных мероприятий по сохранению паспортных нагрузок от ходовых колес крана на крановые пути или усилению подкрановых строительных конструкций.

Таблица 1. Сравнительная техническая характеристика мостового крана до и после реконструкции Сравниваемые параметры

До реконструкции

После реконструкции

Назначение крана

Транспортировка грузов, в том числе раскаленных слитков

Транспортировка станины обжимной клети стана массой до 31 тонны

Грузоподъемность, т

Высота подъема, м

Группа классификации

А8

А3

Совмещение движений

Не более двух

Не более одного

Диапазон регулирования скорости, м/сек (м/мин)

0,1 (6) – 0,3 (18)

0,05 (3) – 0,15 (9)

Вес тележки, т

8,69

11,44

Нагрузка на колесо, кН (т)

166,6 (17)

253,7 (25,86)

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

Установка дополнительной тележки позволила рассредоточить нагрузки на большей длине моста крана и тем самым снизить общий изгибающий момент, действующий на главные балки. Смещение грузового крюка от центра траверсы вызвано необходимостью соблюдения габарита приближения груза к элементам строения и оборудования. На время ремонта стана в крупносортном цехе ОАО «Металлургический завод им. А.К. Серова» при нахождении груза в крайних положениях значительно возросли нагрузки на подкрановые конструкции, для компенсации которых произведено временное усиление подкрановых балок. Расчеты подтвердили возможность увеличения грузоподъемности мостового крана с 15 до 32 тонн при условии выполнения не более одной операции одновременно и передвижения крана только при положении груза в центре пролета. Литература 1. Справочник по техническому обслуживанию, ремонту и диагностированию грузоподъемных кранов», том 2 / Группа авторов. М.: ПИО ОБТ, 1996 год.

435

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Установка канатоукладчиков на лебедки механизма подъема козлового крана УДК 621.873.875.7 Николай СЕДЫХ, начальник конструкторского отдела, эксперт Александр СЕДЫХ, инженер-механик, эксперт ООО «УРЦА «Подъемтранстехника»

Установка канатоукладчиков была выполнена на козловом кране К-100-19,5 грузоподъемностью 100 тонн, изготовленном Днепровским механическим заводом в 1974 году и установленном на открытой площадке хранилища фильтров-ловушек Белоярской атомной электростанции 12 лет спустя.

собенность конструкции механизма главного подъема крана состоит в том, что траверса опускается-поднимается через систему полиспастов четырьмя грузовыми лебедками. Схема запасовки канатов показана на рисунке 1. Лебедки № 1, 2 работают совместно и объединены полиспастом № 1, лебедки № 3, 4 – полиспастом № 2. Барабаны грузовых лебедок обеспечивают многослойную навивку канатов. В процессе эксплуатации крана выявились недостатки предложенного заводомизготовителем механизма подъема. В частности, при многослойной навивке канатов на барабаны не была обеспечена правильная укладка каждого слоя; угол набегания каната, сходящего с барабана на отклоняющий блок, превышал 6°, и при нагрузках на крюке 30 тонн и более ветвь каната сходила с отклоняющего блока. Для стабилизации работы канатноблочной системы механизма подъема крана предложена установка канатоукладчиков на грузовой барабан всех четырех лебедок. В ходе работ опробо-

Рис. 1. Схема запасовки грузовых канатов

ваны несколько конструкций канато укладчиков. В их числе одна из наиболее простых, представляющая собой блок, установленный на направляющей, параллельной оси грузового барабана. Под действием усилия каната он перемещается вдоль барабана, обеспечивая правильность укладки каната. Также опробована конструкция канатоукладчика в виде прижимного ролика, смонтированного на подпружиненных рычагах и прижимающего грузовой канат к барабану. Однако и тот, и другой вариант не решили проблему стабилизации работы канатно-блочной системы механизма подъема. Вследствие этого была предложена и разработана конструкция канатоукладчика с право-левой нарезкой ходового винта и ползуном, несущим направляющие ролики для грузового каната. Схематично конструкция показана на рисунке 2. Параллельно барабану лебедки укреплена труба 1. В трубе сделан продольный паз, по которому передвигается каретка 2. Внутри трубы проходит хо-

Рис. 2. Кинематическая схема канатоукладчика (1 – направляющая труба; 2 – подвижная каретка; 3 – винт; 4 – грузовой барабан; 5 – ведущая звездочка; 6– ведомая звездочка; 7 – натяжная звездочка; 8 – рама грузовой лебедки) довой винт 3 с право-левой нарезкой, который передвигает каретку вдоль барабана. На каретке установлены свободно вращающиеся ролики, между которыми проходит идущий на барабан канат. Винт приводится во вращение цепной передачей от вала барабана лебедки 4. На торце вала барабана расположена ведущая звездочка 5, на оси винта 3 – ведомая звездочка 6. Для натяжения цепной передачи предусмотрена натяжная звездочка 7. Каретка, дойдя до края винта по одной нарезке, например, правой переходит по переходной канавке на другую нарезку и начинает передвигаться в обратном направлении. Угловая скорость винта определяется по формуле: nв = nбdк/tк, где nб – число оборотов барабана, мин-1, dк – диаметр каната, tк – шаг нарезки винта. Ползун перемещается вдоль оси барабана за один оборот на величину, равную диаметру каната. Конструкция канато укладчика устанавливается на металлоконструкцию грузовой лебедки. Оборудование всех лебедок механизма подъема крана канатоукладчиками описанной конструкции с принудительным передвижением каната вдоль барабана позволяет решить проблему стабилизации работы канатно-блочной системы и, как следствие, повышает надежность и безопасность работы механизмов подъема. Литература 1. Вайнсон А.А. Строительные краны. М.: Машиностроение, 1969 год.

436

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Пластиковые окна и возможность их использования в зданиях газорегуляторных пунктов Алексей КОМЛЕВ, заместитель генерального директора Алексей КАРПОВ, технический директор Александр БАБКИН, ведущий инженер Александр СУХАНОВ, начальник ЛНК Ольга ГАЛКИНА, начальник отдела экспертная организация (г. Ярославль)

Пластиковые окна нашли применение в различных областях строительства зданий и сооружений. Благодаря своим достоинствам эти конструкции могут использоваться как в жилищном, так и в промышленном строительстве.

ластиковые окна обладают рядом преимуществ: ■ высокая теплозащита; ■ допустимый диапазон температур от -50 до + 50 градусов по Цельсию; ■ снижают уровень шума до 43 Дб; ■ не требуют утепления, покраски и специального ухода; ■ долговечны; ■ устойчивы к взлому. В соответствии с ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», газорегуляторный пункт (ГРП) входит в систему газоснабжения, которая идентифицируется как опасный производственный объект. Здания ГРП и ГРПБ (газорегуляторный пункт блочного типа) должны обеспечивать защиту установленного в них оборудования от атмосферных воздействий, несанкционированного проникновения и быть взрывоустойчивыми. В помещениях линий редуцирования ГРП и ГРПБ категорий А и Б следует преду сматривать наружные легкосбрасываемые ограждающие конструкции. В качестве легкосбрасываемых конструкций следует использовать одинарное остекление окон и фонарей. При недостаточной площади остекления допускается в качестве легкосбрасываемых конструкций использовать конструкции покрытий с кровлей из стальных, алюминиевых, асбестоцементных и битумных волнистых листов, из гибкой черепицы, металлочерепицы, асбестоцементных и сланцевых плиток и эффективного негорючего утеплителя. Рулонный ковер на участках легкосбрасываемых конструкций покрытия следует разрезать на карты площадью не более 180 кв. м каждая. Площадь легкосбрасываемых конструкций следует определять при помощи расчетов. При отсутствии расчетных данных площадь легкосбрасываемых конструкций должна составлять не

менее 0,05 кв. м на 1 куб. м объема помещения категории «А» и не менее 0,03 кв. м помещения категории «Б». Защитное действие легкосбрасываемых ограждающих конструкций состоит в том, что они разрушаются в начальной стадии взрыва, когда давление газов – продуктов взрыва – не достигло большого значения и является неопасным для несущих конструкций. Через проемы, образованные в результате разрушения легкосбрасываемых конструкций, избыточные объемы газов – несгоревшей смеси и продуктов взрыва – вытесняются из помещения здания наружу. За счет выброса некоторой части избыточных объемов газа нагрузка на основные конструкции уменьшается по сравнению с нагрузкой, возникающей при взрыве такой же смеси в замкнутом объеме. Конструкции остекления относятся к легкосбрасываемым, если толщина стекла составляет 3; 4 и 5 мм, а его площадь не менее соответственно 0,8; 1 и 5 кв. м. Расчетная нагрузка от массы легкосбрасываемых конструкций покрытия должна составлять не более 0,7 кПа. При превышении уровня взрывной нагрузки над реальной несущей способностью здания (помещения) происходит его полное или частичное обрушение. Обеспечить устойчивость здания можно двумя путями: снижением взрывных нагрузок до допустимого уровня или усилением основных строительных конструкций, то есть увеличением несущей способности здания. Отдельно стоящие здания ГРП и ГРПБ должны быть одноэтажными, без подвалов, с совмещенной кровлей и быть не ниже II степени огнестойкости и класса С0. Разрешается размещение ГРПБ в зданиях контейнерного типа (металлический каркас с несгораемым утеплителем). Обрушение кирпичных зданий ГРП, в результате взрывных аварий, возможТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

но в силу того, что кирпичная кладка, обладая высокой несущей способностью в эксплуатационном направлении, практически не сопротивляется взрывным нагрузкам. Кирпичные стены, как правило, являются несущими конструкциями, и при их разрушении происходит обрушение покрытия. Назначение площади оконных проемов должно обеспечивать уровень безопасных нагрузок в 5 кПа, то есть обеспечивает взрывоустойчивость здания в условиях промышленного и взрывоопасного производства. Причем только при условии правильного выбора вида и характера предохранительных конструкций (остекления). На практике происходит следующее. Либо несущая способность здания относительно горизонтальных нагрузок ниже безопасного уровня (5 кПа), либо параметры предохранительных конструкций не удовлетворяют требованиям взрывобезопасности. Первая – малая несущая способность зданий относительно горизонтальных нагрузок. В первую очередь это относится к кирпичным зданиям. Вторая причина – установка в помещениях с газовым редуцирующим оборудованием усиленных вариантов остекления, что противоречит нормам взрывозащиты. Под действием взрывных нагрузок происходит потеря их устойчивости. Следовательно, использование стеклопакетов в помещениях, где возможна загазованность, представляет опасность с точки зрения взрывоустойчивости. При аварийных взрывах окна, оборудованные таким остеклением, не выполняют роль сбросных проемов, что приводит к резкому повышению взрывного давления и, следовательно, обрушению здания. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» №116-ФЗ от 21 июля 1997 года. 2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538). 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления». 4. СП 56.13330.2011. «Производственные здания». 5. Комаров А.А., Шлег А.М. Оптимальный выбор параметров предохранительных конструкций во взрывоопасных цехах для смягчения последствий аварийных взрывов.

437

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Промышленная безопасность на горнорудных предприятиях Александр ЛЫСКОВ, директор, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Виктор РУБАХИН, директор, инженер-эксперт ООО «ИЦПДиЭ «Промэкспертиза» (г. Старый Оскол) Сергей ДЗЮБАН, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Виктор ИЛЬИНОВ, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Юрий НОВОСКОЛЬЦЕВ, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин)

Освещены вопросы обеспечения промышленной безопасности, сведения о состоянии аварийности и травматизма на объектах горнорудной промышленности. Отмечены последние изменения в области экспертизы промышленной безопасности. Ключевые слова: промышленная безопасность, аварии, травматизм, горнорудные предприятия, экспертиза промышленной безопасности, эксперт.

настоящий момент перед законодательством в области промышленной безопасности стоят задачи: поиск оптимальных организационных решений, эффективных методов управления, способов оценки принятия необходимых процедур в области промышленной безопасности, оперативное вмешательство при нарушении требований промышленной безопасности, регулирование, исправление и ликвидация аномальных ситуаций на опасных производственных объектах. Регулирование, первоначально определенное законом о промышленной безопасности, претерпело изменения в связи с принятием закона о техническом регулировании и переносом ответственности по управлению промышленной безопасностью непосредственно на предприятия. В качестве примера можно привести появление таких процедур, как присвоение класса опасности опасному производственному объекту, рискориентированный подход в госконтроле, разработка обоснования безопасности, организация плановых проверок, в зависимости от класса опасности; категорирование экспертов в области промышленной безопасности и др. Действующие элементы промышленной безопасности применительно к предприятиям горнорудной промышленности. В настоящее время горный государственный надзор осуществляется на

438

2 547 объектах горнорудной и нерудной промышленности, в том числе: 70 объектов – I класса опасности, 661 – II класса, 1516 – III класса и 300 – IV класса опасности. В 2014 году произошло две аварии, ущерб от которых составил 4,6 млн.руб. (см. таблицу 1). Причины аварий и случаев смертельного травматизма на объектах горнорудной и нерудной промышленности в 2014 году распределены следующим образом: ■ 11% – нарушения технологии производства работ; ■ 52% – неудовлетворительная организация производства работ; ■ 24% – низкий уровень контроля за обеспечением выполнения требований промышленной безопасности при выполнении работ; ■ 9% – нарушение работником трудового распорядка и дисциплины труда, недостатки профессиональной подготовки; ■ 4% – низкий уровень знаний требований норм и правил безопасности.

Законом о промышленной безопасности для горнорудных предприятий определены 26 групп требований: 1) соблюдать положения закона о промышленной безопасности, других федеральных законов, принимаемых в соответствии с ними нормативных правовых актов Президента Российской Федерации, нормативных правовых актов Правительства Российской Федерации, а также Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности; 2) соблюдать требования обоснования безопасности опасного производственного объекта; 3) обеспечивать безопасность опытного применения технических устройств на опасном производственном объекте; 4) иметь лицензию на осуществление конкретного вида деятельности в области промышленной безопасности, подлежащего лицензированию в соответствии с законодательством Российской Федерации; 5) уведомлять Федеральную службу по экологическому, технологическому и атомному надзору о начале осуществления конкретного вида деятельности в соответствии с законодательством Российской Федерации о защите прав юридических лиц и индивидуальных предпринимателей при осуществлении государственного контроля (надзора) и муниципального контроля; 6) обеспечивать укомплектованность штата работников опасного производственного объекта в соответствии с установленными требованиями; 7) допускать к работе на опасном производственном объекте лиц, удовлетворяющих соответствующим квалификационным требованиям и не имеющих медицинских противопоказаний к указанной работе;

Таблица 1. Сведения об аварийности и травматизме Наименование

Горная промышленность 2013 год

2014 год

Аварии

Смертельный травматизм

Групповой травматизм

Ущерб от аварий, млн руб.

29,2

4,6

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

8) обеспечивать проведение подготовки и аттестации работников в области промышленной безопасности; 9) иметь на опасном производственном объекте нормативные правовые акты, устанавливающие требования промышленной безопасности, а также правила ведения работ на опасном производственном объекте; 10) организовывать и осуществлять производственный контроль за соблюдением требований промышленной безо пасности; 11) создать систему управления промышленной безопасностью и обеспечивать ее функционирование (для объектов I и II класса опасности); 12) обеспечивать наличие и функционирование необходимых приборов и систем контроля за производственными процессами в соответствии с установленными требованиями; 13) обеспечивать проведение экспертизы промышленной безопасности зданий, сооружений и технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, а также проводить диагностику, испытания, освидетельствование сооружений и технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, в установленные сроки и по предъявляемому в установленном порядке предписанию федерального органа исполнительной власти в области промышленной безо пасности или его территориального органа; 14) предотвращать проникновение на опасный производственный объект посторонних лиц; 15) обеспечивать выполнение требований промышленной безопасности к хранению опасных веществ; 16) разрабатывать декларацию промышленной безопасности (для объектов I и II класса опасности); 17) заключать договор обязательного страхования гражданской ответственности в соответствии с законодательством Российской Федерации об обязательном страховании гражданской ответственности владельца опасного объекта за причинение вреда в результате аварии на опасном объекте; 18) выполнять указания, распоряжения и предписания Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору; 19) приостанавливать эксплуатацию опасного производственного объекта самостоятельно или по решению суда в случае аварии или инцидента на опасном производственном объекте, а также в случае обнаружения вновь открыв-

шихся обстоятельств, влияющих на промышленную безопасность; 20) осуществлять мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий на опасном производственном объекте, оказывать содействие государственным органам в расследовании причин аварии; 21) принимать участие в техническом расследовании причин аварии на опасном производственном объекте, принимать меры по устранению указанных причин и профилактике подобных аварий; 22) анализировать причины возникновения инцидента на опасном производственном объекте, принимать меры по устранению указанных причин и профилактике подобных инцидентов; 23) своевременно информировать Федеральную службу по экологическому, технологическому и атомному надзору, а также иные органы государственной власти, органы местного самоуправления и население об аварии на опасном производственном объекте; 24) принимать меры по защите жизни и здоровья работников в случае аварии на опасном производственном объекте; 25) вести учет аварий и инцидентов на опасном производственном объекте; 26) представлять в Федеральную службу по экологическому, технологическому и атомному надзору информацию о количестве аварий и инцидентов, приТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

чинах их возникновения и принятых мерах. Предприятия, эксплуатирующие опасные производственные объекты, обязаны выполнять вышеприведенные требования с учетом класса опасности объектов. Экспертиза промышленной безопасности является неотъемлемой составляющей функционирования промышленных предприятий. Нормативными правовыми актами предусматривается установить для экспертов по промышленной безопасности три категории с различными полномочиями в области проведения экспертизы. Наиболее высокие требования предъявляют к экспертам, которые смогут проводить экспертизу на объектах I класса опасности. Литература 1. Федеральный закон Российской Федерации от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2014 году. М., 2015. – 410 с. 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утв. приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

439

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Усталостные явления металлоконструкций при экспертизе подъемных сооружений

Александр ЛЫСКОВ, директор, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Виктор РУБАХИН, директор, инженер-эксперт ООО «ИЦПДиЭ «Промэкспертиза» (г. Старый Оскол) Сергей ДЗЮБАН, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Виктор ИЛЬИНОВ, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Юрий НОВОСКОЛЬЦЕВ, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин)

По уровню аварийности и травматизма эксплуатация подъемных сооружений опережает другие опасные производственные объекты [1]. Одной из причин аварийности и травматизма при эксплуатации подъемных сооружений является усталостное разрушение металлоконструкций. В статье представлено понятие усталостного явления и усталости, показан механизм разрушения металлоконструкций при воздействии усталостных явлений, выявлены основные причины образования усталостных трещин в металлоконструкциях подъемных сооружений, приведен порядок проведения обследования металлоконструкций подъемных сооружений. Ключевые слова: промышленная безопасность, подъемные сооружения, экспертиза промышленной безопасности, усталостные явления, металлоконструкции.

огласно статистике Ростехнадзора аварии чаще всего случаются по причинам проявления человеческого фактора [1], но наиболее серьезные аварии связаны с усталостным разрушением металлоконструкций подъемных сооружений [4]. Следовательно, задача выявления усталостных явлений металлоконструкций при экспертизе ПС является актуальной. Подъемные сооружения при эксплуатации испытывают различные виды нагрузок. Одними из наиболее распространенных являются нагрузки, циклически изменяющиеся во времени, которые вызывают разрушение конструкций, происходящие при напряжениях существенно меньших, чем предел текучести или предел прочности, и получившие название «усталостного явления». Согласно ГОСТ 23207-78 [2] усталость – это процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению. Основными среди усталостных явлений являются локальная пластическая деформация,

440

циклическое упрочнение и разупрочнение, зарождение, рост и слияние микротрещин [5]. Усталостные явления материалов не до конца изучены. Одной из основных причин усталостного разрушения принято считать образование и развитие трещин. Механизм усталостного разрушения во многом связан с неоднородностью реальной структуры материалов (различие размеров, очертаний, ориентации соседних зерен металла; наличие различных включений – шлаков, примесей; дефекты кристаллической решетки, дефекты поверхности материала – царапины, коррозия и т. д.). В связи с указанной неоднородностью при переменных напряжениях на границах отдельных включений и вблизи микроскопических пустот и различных дефектов возникает концентрация напряжений, которая приводит: к микропластическим деформациям сдвига некоторых зерен металла (при этом на поверхности зерен могут появляться полосы скольжения) и накоплению сдвигов (которое на некоторых материалах проявляется в виде микроскопических бугорков и впадинок –

экструзий и интрузий). Затем происходит развитие сдвигов в микротрещины, их рост и слияние, на последнем этапе появляется одна или несколько макротрещин, которая достаточно интенсивно развивается (растет). Края трещины под действием переменной нагрузки притираются друг о друга, и поэтому зона роста трещины отличается гладкой (полированной) поверхностью. По мере роста трещины поперечное сечение детали все больше ослабляется, и происходит внезапное хрупкое разрушение детали, при этом зона хрупкого долома имеет грубозернистую кристаллическую структуру (как при хрупком разрушении) [6]. Для элементов металлических конструкций ПС характерным является многоцикловая усталость. Это объясняется тем, что данное оборудование рассчитывается на длительную эксплуатацию, а действующие напряжения при правильной эксплуатации относительно невелики. Усталостное разрушение при этом имеет хрупкий характер и происходит вследствие накопления повреждений и развития магистральной трещины без заметной пластической деформации материала конструкции. Такая трещина распространяется в плоскости, перпендикулярной действию максимальных растягивающих напряжений, до полного разрушения элемента конструкции. Основными причинами образования усталостных трещин в металлоконструкциях ПС являются: ■ поверхностные и приповерхностные дефекты в сварных соединениях и элементах конструкции; ■ неудовлетворительное конструктивное решение, которое приводит к высокой концентрации напряжений, а также к большим остаточным напряжениям после сварки, при этом последние могут быть одного порядка с напряжениями от нагрузки; ■ изменение структуры и свойств материала в шве и околошовной зоне; ■ низкое качество металла, его низкая свариваемость; ■ нарушение технических требований при сборке, сварке, а также при монта-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

же, погрузочно-разгрузочных работах или ремонте; ■ эксплуатация в более интенсивном (тяжелом) режиме, чем паспортный; ■ повреждения и дефекты, приобретенные в процессе монтажа или эксплуатации оборудования. Нередко можно встретить совокупность этих причин [3]. Перечисленные в приказе [7] ПС имеют в своем составе металлоконструкции, подверженные воздействию усталостных явлений. В связи с чем при проведении экспертного обследования ПС необходимо провести контроль технического состояния, а именно – проверить соответствие значений параметров объекта требованиям технической документации и определить одно из заданных видов технического состояния в данный момент времени. Один из этапов экспертного обследования включает обследование состояния металлоконструкции [8]. Проверка состояния металлоконструкций ПС включает: ■ внешний осмотр несущих элементов металлических конструкций; ■ проверку элементов металлических конструкций одним из видов неразрушающего контроля; ■ проверку качества соединений элементов металлических конструкций (сварных, болтовых, шарнирных и др.); ■ измерение остаточных деформаций балок, стрел, ферм и отдельных поврежденных элементов; ■ оценку степени коррозии несущих элементов металлических конструкций. Места возможного появления повреждений должны подвергаться тщательному осмотру: ■ участки, имеющие ремонтные сварные швы; ■ участки, прорезанные шпоночными или шлицевыми канавками, а также имеющие нарезанную резьбу;

■ места, подвергшиеся повреждениям или ударам во время монтажа и перевозки; ■ места, где при работе возникают значительные напряжения, коррозия или износ; ■ участки резкого изменения сечений. При проведении внешнего осмотра необходимо тщательно исследовать следующие дефекты: ■ трещины в основном металле, сварных швах и околошовной зоне, косвенными признаками наличия которых являются шелушение краски, местная коррозия, подтеки ржавчины и т.п.; ■ механические повреждения; ■ расслоения основного металла; ■ некачественное исполнение ремонтных сварных соединений; ■ люфты шарнирных соединений, ослабления болтовых и заклепочных соединений. Контроль состояния болтовых и заклепочных соединений ПС рекомендуется производить согласно нормативным документам. При обследовании металлоконструкций следует учитывать, что усталостные трещины возникают в первую очередь в зонах концентраторов местных напряжений, а именно в: ■ узлах крепления раскосов, стоек, косынок к поясам; ■ элементах с резким перепадом поперечных сечений; ■ местах окончания накладок, ребер; ■ зонах отверстий с необработанными, прожженными или заваренными кромками; ■ местах пересечения сварных швов; ■ зонах перепадов толщины стыкуемых листов (соединений); ■ местах повторной заварки трещин в сварочных швах и др. При обнаружении трещин в металло-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

конструкциях крана или в сварном шве зоны их образования подвергаются дополнительной проверке одним из видов неразрушающего контроля. Выбор вида неразрушающего контроля для конкретного ПС определяет экспертная комиссия. Усталостные явления могут привести к разрушению ПС. Образование и развитие дефектов в металлоконструкциях носят вероятностный характер. Дефекты в конструкциях часто наследуются при изготовлении металлоконструкции или появляются на стадии сборки и монтажа. При эксплуатации они возникают как следствие нарушений паспортных режимов или неквалифицированного ремонта несущих элементов. Важнейшим условием обеспечения безопасной эксплуатации становится проведение экспертизы промышленной безопасности и технического диагностирования, результаты которых позволяют установить реальное состояние ПС в текущий момент времени. Литература 1. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2014 году. – М.: Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности, 2015. – 410 с. 2. ГОСТ 23207-78. Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения. – М.: Издательство стандартов, 1981. – 48 с. 3. Иванов В.Н. О разрушении металлоконструкций грузоподъемных кранов и не только / В.Н. Иванов // Технічна експертиза. – 2013. – № 5. 4. Короткий А.А. Управление промышленной безопасностью подъемных сооружений (методологические основы) / А.А. Короткий // Вестник Владикавказского научного центра. – 2008. – том 8. – №3. – с. 65–73. 5. Коцаньда Ст. Усталостное растрескивание металлов / Ст. Коцаньда; пер. с польск.; под ред. С.Я. Яремы. – М.: Металлургия, 1990. – 623 с. 6. Лекционный курс по дисциплине «Сопротивление материалов». – URL: http:// sopromat.vstu.ru/metod/lek/lek_22.pdf (дата обращения: 19.09.2015). 7. Федеральные нормы и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения». Утв. приказом Ростехнадзора от 12.11.2013 № 533. 8. Долгих Н.Г., Солодовников А.В. Эксперт в области промышленной безопасности. Изд. 9-е, – Уфа: УГНТУ, 2014. – 290 с.

441

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Типовые дефекты металлических конструкций подъемных сооружений, выявляемые при экспертизе промышленной безопасности Дмитрий ЖУКОВ, начальник службы обследования грузоподъемных механизмов (СОГМ) ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие» (г. Москва) Данияр ВАЛИЕВ, инженер СОГМ ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие» (г. Москва) Сергей МЕДВЕДЕВ, инженер СОГМ ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие» (г. Москва) Фидаиль БУРГАНОВ, ведущий инженер СОГМ ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие» (г. Москва)

Краны стреловые общего назначения используют преимущественно для погрузо-разгрузочных и монтажных работ в промышленном и гражданском строительстве. От безаварийной работы стреловых кранов зависят жизнь и здоровье людей. Техническое освидетельствование, техническое обслуживание, планово-предупредительный ремонт кранов и экспертиза промышленной безопасности являются основными мерами по обеспечению безопасной эксплуатации подъемных сооружений. В статье приведена информация о выявляемых дефектах металлических конструкций кранов стреловых общего назначения, выявляемых при экспертизе промышленной безопасности. Ключевые слова: подъемные сооружения, кран стреловой, дефекты металлоконструкций, эксперт, опасный производственный объект, экспертиза промышленной безопасности.

рок службы металлоконструкций стреловых кранов с точки зрения физического износа составляет десятки лет. Опасность разрушения крана определяется в основном дефектами крановых металлоконструкций. Для выявления дефектов предприятия, эксплуатирующие краны, проводят экспертизу промышленной безопасности. Особенно повышается роль ЭПБ в связи с текущим уровнем изношенности подъемных сооружений (по данным Ростехнадзора на 1 января 2015 года, средний процент износа составляет – 61,6%). Выявляемые дефекты и повреждения металлических конструкций классифицируются по принадлежности их к основному несущему элементу и месту непосредственного возникновения. Рассмотрим наиболее характерные дефекты следующих элементов стреловых кранов: опорно-ходовая рама с выносными опорами; поворотная платформа; стрела.

Опорно-ходовая рама с выносными опорами Основными дефектами опорно-ходовой рамы с выносными опорами являются:

442

№

Описание дефекта

Трещина в сварном шве в узле крепления надрамника к опорной раме автомобильного крана КС-4572А

Трещина в металле пластины под болтовое крепление надрамника к опорной раме автомобильного крана КС-4572А

Фотография дефекта

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Трещина в сварном шве крепления накладной пластины к поперечной задней балке опорной рамы автомобильного крана КС-4572А

Трещина в сварном шве в узле крепления опорной рамы к подгусеничной балке крана ДЭК-251

Трещина в металле верхней полки надрамника автомобильного крана КС-4572А

Трещина в сварном шве на коробе выносной опоры автомобильного крана КС-4572А

10.

Трещина в металле косынки на продольной балке опорной рамы автомобильного крана КС-3577-4

11.

Разрыв металла ведущего ходового колеса гусеничного крана ДЭК-251

Трещина в сварном шве крепления надрамника к коробу выносной опоры автомобильного крана КС-3574

Разрыв металла в кронштейне крепления надрамника к раме шасси автомобильного крана КС-3574

Поворотная платформа Основными дефектами поворотной платформы являются: 1. 7.

Трещина в сварном шве на опорной раме в месте крепления выносной опоры автомобильного крана КС-3575А

Стрела Металлоконструкции стрел стреловых кранов по конструктивному исполнению могут быть двух видов: решетчатые и коробчатые листовые. Основными дефектами решетчатых стрел являются деформации (отклонения от прямолинейности) раскосов, распорок и поясов, возникающие в результате небрежной эксплуатации подъемных сооружений. Основными дефектами коробчатых листовых стрел являются: отклонения от прямолинейности секций стрелы и стрелы в целом, выпуклость поясов и стенок секций стрелы, местные вмятины на поясах и стенках стрел.

Трещины в сварных швах крепления кронштейнов под ось гидроцилиндра подъема стрелы; трещины в сварных швах крепления ребер жесткости к стойке поворотной платформы автомобильного крана КС-3575А

Выводы Разрушение металла является долгим процессом. С учетом этого, особую важность в экспертном деле своевременного предупреждения образования и распространения трещин приобретает знание о вероятных местах появления и локализации дефектов. Собрана и обобщена информация об основных дефектах, выявляемых экспертами в области промышленной безопасности при проведении экспертизы.

Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

года № 116-ФЗ «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» (утв. 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 краны-манипуляторы грузоподъем- ные».

443

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Повышение эксплуатационной надежности электрической схемы управления автогидроподъемника ПГ-22

Дмитрий ЖУКОВ, начальник службы обследования грузоподъемных механизмов (СОГМ) ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие» (г. Москва) Александр АЛЕЕВ, начальник лаборатории СОГМ ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие» (г. Москва) Данияр ВАЛИЕВ, инженер СОГМ ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие» (г. Москва) Сергей МЕДВЕДЕВ, инженер СОГМ ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие» (г. Москва) Фидаиль БУРГАНОВ, ведущий инженер СОГМ ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие» (г. Москва)

В сложившихся условиях экономики задача продления сроков эксплуатации техники является актуальной. Однако тридцать лет назад элементная база, использовавшаяся в электрических цепях многих машин, обладала невысокой степенью надежности и часто приводила к отказам. Замена устаревших электрорадиоэлементов (ЭРЭ) на современные позволяет существенно увеличить межремонтный интервал и сократить простой техники из-за отказов ЭРЭ. Ключевые слова: автогидроподъемник ПГ-22, техническое обслуживание.

римером является доработка автогидроподъемника ПГ-22 производства АО «Белгородский ЭМЗ», выпущенного в начале 90-х, осуществленная ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие». Электрическая схема управления на данном подъемнике (включая и цепи систем и устройств безопасности) была реализована заводом на реле открытого типа РМУ ХП4.523.332, в процессе эксплуатации показала низкую эксплуатационную надежность и стойкость к внешним воздействующим факторам. Реле были

Рис. 1. Место установки шкафа с реле

444

смонтированы заводом в распределительном шкафу на поворотной раме в плохо защищенном от воздействия атмосферных факторов месте (см.рисунок 1). В ходе проведения работ по техническому обслуживанию приборов и устройств безопасности автогидроподъемника ПГ22 специалисты лаборатории ООО ИЦ «ЭнергоРазвитие» столкнулись с проблемой – в процессе эксплуатации открытые контактные группы реле РМУ быстро окислялись, что приводило к частым отказам систем управления подъемника. Зачистка открытых контактов в полевых условиях приводила, как правило, к их повреждению. В связи с этим замена отказавших реле РМУ на новые реле того же типа оказывалась малоэффективной с точки зрения повышения надежности. С целью повышения эксплуатационной надежности электросхемы автогидроподъемника ПГ-22 и эффективности его работы за счет увеличения межремонтного интервала, используемые открытые реле РМУ ХП4.523.332 специа-

листы предложили заменить на герметичные реле РЭН34 ХПО.500.030-01 с защищенными контактными группами и техническими характеристиками не хуже, чем у реле РМУ. Сравнительные характеристики обоих типов реле приведены в таблице 1. Из данных, приведенных в таблице 1, видно, что использованные при замене герметичные реле РЭН34 практически по всем параметрам идентичны изначально использованным заводом-изготовителем открытым реле РМУ. Исключение составляют одиночные удары с ускорением 4900 м/с2, однако при эксплуатации автогидроподъемника такие удары невозможны по условиям эксплуатации (для сравнения: одиночный удар с ускорением 9800 м/с2 соответствует взрыву торпеды). Таким образом, замену реле открытого типа РМУ ХП4.523.332, использованных заводом-изготовителем в цепях управления подъемника ПГ-22, на герметичные реле РЭН34 ХПО.500.030-01 можно считать правомочной. Данная замена не являлась модернизацией, так как электрическая принципиальная схема полностью сохранилась без внесения какихлибо изменений, способных повлиять на паспортные технические и эксплуатационные характеристики автогидроподъемника ПГ-22. Замена реле привела к повышению эксплуатационной надежности электрической схемы и увеличению наработки на отказ, что подтвердилось последующим сроком эксплуатации подъемников ПГ-22. Конструктивно все реле РЭН34 были размещены на отдельной пластине из изоляционного материала, устойчивого к воздействию пониженных температур. Пластина была смонтирована в том же самом шкафу на поворотной раме, в котором ранее были расположены реле РМУ. Для удобства доступа пластина крепится на поворотных кронштейнах, позволяющих откинуть ее и получить свободный доступ к установленным на задней части реле РЭН-34. Каждое реле для удобства пользования и упрощения поиска неисправностей снабжено светодиодным индикатором типа АЛ307БМ, подключенным через токоограничивающий резистор параллельно обмотке реле. Светодиоды выводятся на лицевую сторону пластины с размещенными реле. Подобная компоновка обеспечивает быстрый и эффективный контроль за работой каждого из реле посредством визуального контроля за светодиодными индикаторами. Отсутствие свечения того или иного индикатора свидетельствует об отсутствии управляющего напряжения на его обмотке, и далее наладчи-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1 Значения сравнительных параметров реле

Наименование сравнительных параметров реле

РМУ ХП4.523.332

РЭН34 ХПО.500.030-01

1.Температура окружающей среды

От -60 до +85 °С

От -60 до +125 °С

2. Влажность воздуха

98% при + 35 °С

3. Атмосферное давление

От 1998 до 103,9*10 Па

От 1,3*10-4 до 2,97*105 па

С амплитудой до 1 мм С ускорением до 98 м/с2 -

С амплитудой до 2,5 мм С ускорением до 196 м/с2

одиночные удары

9 ударов с ускорением до 4900 м/с2

2 удара с ускорением до 4900 м/с2, 9 ударов с ускорением до 1470 м/с2

многократные удары

250 ударов с ускорением до 1470 м/с2

4000 ударов с ускорением до 4900 м/с2

6. Ударная устойчивость

С ускорением до 39,2 м/с2

С ускорением до 490 м/с2

7. Постоянно действующее линейное ускорение

До 245 м/с2

До 490 м/с2

8. Срок службы при хранении в неотапливаемых хранилищах вмонтированными в незащищенную аппаратуру

2 года

6 лет

в нормальных условиях при повышенной влажности

Не менее 200 Мом Не менее 5 МОм

Не менее 1000 Мом Не менее 10 Мом

10. Рабочее напряжение

От 12 до 14 В

От 11 до 14 В

10*104 1,5*104 -

5*104 104

98% при + 40 °С 3

4. Вибропрочность и виброустойчивость: в диапазоне частот 5 – 50 Гц в диапазоне частот 50 – 300 Гц в диапазоне частот 50 – 5000 Гц 5. Ударная прочность:

9. Сопротивление изоляции:

11. Износостойкость (количество циклов переключений): при Iн < 1 А при Iн < 2 А при Iн < 5 А при Iн < 10 А

Рис. 2. Мнемосхема для операции подъема верхнего колена Включение реле (загорание светодиодов): на опорах, подъем верхнего колена 1. В шкафу на поворотной платформе К1

К2

К3

К4

№5

К5

К6

К7

К8

№ 40

К9

К12

К13

К14

№ 64

КH2

К15

К16

КP1

№ 72

КС1

1КQ1

КQ3

КС2

2КQ1

КQ4

Примечание: реле КС2 включается периодически при работе СОЛВП

ку приборов безопасности необходимо всего лишь проверить состояние преды дущего, управляющего реле. Для удобства поиска неисправностей составлены мнемосхемы для каждой рабочей операции. В качестве примера приведена мнемосхема для операции подъе-

ма верхнего колена (см. рисунок 2). Вывод. Замена реле привела к повышению эксплуатационной надежности электрической схемы и увеличению наработки на отказ, что подтвердилось последующими годами эксплуатации подъемников ПГ-22.

Литература 1. Паспорт на автомобильный гидравлический подъемник ПГ-22. 2. Технические условия на реле РЭН34 ХПО.450.000 ТУ. 3. Технические условия на реле РМУ РСО.452.021 ТУ.

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

445

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О безопасной эксплуатации клапанов растопочных труб на обогатительных фабриках Анатолий САМИГУЛЛИН, руководитель экспертной организации «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск) Ильсияр ШАКИРОВА, начальник отдела термической сушки и вентиляции, эксперт «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск) Владимир ТУНИК, начальник отдела экспертиз и проектов, эксперт «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск) Татьяна ИЛЬИНА, главный специалист, эксперт «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск)

На многих углеобогатительных фабриках конечным процессом обогащения угля является его конвективная сушка. На сушильных установках обогатительных фабрик в качестве сушильного агента используются топочные газы, которые получаются в специальных топках при сжигании топлива.

основному вспомогательному оборудованию топочных устройств относятся растопочные трубы с клапаном (шибером) и системы шлакозолоудаления. При работе сушильных установок клапаны исключают подсосы свежего воздуха для поддержания установленного кислородного режима установок. Растопочные трубы применяются для розжига топки и аварийного выброса газов во время остановки сушилки. Размеры растопочных труб определяются объемом проходящих через них газов. Клапан (шибер) является неотъемлемой частью растопочной трубы. Конструкция и материал шибера выбираются в зависимости от максимальной температуры дымовых газов, которые проходят через него. На топках сушильных установок применяются шиберы различной конструкции. Опыт показывает, что большая надежность работы шиберов достигается, когда они размещаются на некотором расстоянии от топочной камеры и не допускают прямого лучеиспускания из нее. На оценку взрывобезопасности процесса сушки угля влияют не только соблюдение технологических параметров режимной карты, но и оценка технического оснащения сушильных установок. В соответствии с п. 463 «Правил безо пасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)» ПБ 05-580-03 клапан (шибер) растопочной трубы су-

446

шильной установки должен быть водоохлаждаемым. На обогатительных фабриках Кузбасса в настоящее время применяются различные конструктивные решения установки клапанов (шиберов) растопочных труб: ■ на обогатительных фабриках «Сибирь», «Абашевская», «Красногорская»

по проекту клапаны (шиберы) растопочных труб установлены в отапливаемых помещениях сушильных отделений над растопочными боровами (смесительными камерами) в зоне высоких температур, поэтому водоохлаждение необходимо и целесообразно; ■ на обогатительной фабрике «Томусинская» проектом предусмотрена установка клапанов (шиберов) растопочных труб непосредственно на выхлопе растопочных труб вне помещения сушильного отделения. При этом клапаны работают в условиях невысоких температур выхлопных газов и естественного охлаждения; ■ на обогатительной фабрике «Березовская» по проекту клапаны растопочных труб (КРТ) установлены в отапливаемом помещении сушильного отделения над растопочными боровами топок. Охлаждение клапанов производится за счет принудительной вентиляции. Обдув клапанов позволяет исключить их перегрев и деформацию и обеспечивает длительный (до 20 лет) срок эксплуатации. На таких фабриках расто-

Углеобогатительная фабрика

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Клапан растопочной трубы типа КРТ 1.1 – клапан; 1.2 – ребра жесткости; 1.3 – приводные рычаги; 1.4 – рычаги контргруза; 1.5 – вал приводной; 1.6 – контргруз; 1.7 – вал контргруза

Рис. 2. Установка клапана КРТ на растопочной трубе 2.1 – труба растопочная; 2.2 – корпус клапана; 2.3 – асбохризолитовая масса; 2.4 – смотровой люк

Рис. 3. Разрез клапана типа КРТ 3.1, 3.2 – кольцевая канавка; 3.3 – кронштейн; 3.4 – слой шамотной огнеупорной глины

почные трубы установлены непосредственно над топками, и установка водоохлаждаемого клапана также приведет к снижению взрывобезопасности процесса сушки угля, то есть к аварии с тяжелыми последствиями; ■ на обогатительных фабриках «Беловская» и «Гранула» по проекту клапаны растопочных труб установлены в отапливаемом помещении сушильно-

топочного отделения. Проектами водо охлаждение клапанов растопочных труб не предусмотрено.

При этом клапаны работают в условиях невысоких температур выхлопных газов (не более 300 °С) и не подвергаются деформации; ■ на обогатительных фабриках «Кузнецкая», «Коксовая», «Зиминка», ОФ «Тайбинская» и «Анжерская» проектами предусмотрена наружная установка клапанов КРТ растопочных труб вне помещений сушильных отделений. Использование водоохлаждения клапанов растопочных труб на этих фабриках в условиях низких температур в зимнее время года может создать аварийную ситуацию при эксплуатации сушильной установки. С целью устранения возможности возникновения подобных аварийных ситуаций на фабриках применяются клапаны типа КРТ, конструкция которых не требует подачи воды для их охлаждения. На многих обогатительных фабриках Кузбасса применяются клапаны типа КРТ, разработанные институтом Кузнииуглеобогащение в 1974 году, устанавливаемые как в отапливаемых помещениях, так и вне помещения, конструкция которых не требует подачи воды для их охлаждения и которые успешно применяются на обогатительных фабриках (рисунки 1, 2, 3). Опыт эксплуатации клапанов КРТ показал их высокую технологическую надежность и долговечность (срок эксплуатации составляет 15–20 лет), тогда как водоохлаждаемые клапаны требуют замены через 3–4 года. Клапан КРТ является одним из надежных узлов в применяемом оборудовании обогатительных фабрик, обеспечивающим безопасность эксплуатации сушильных установок.

Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безо пасности опасных производственных объектов». 2. Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев) (ПБ 05-580-03). Серия 05. Выпуск 6/ Колл. авт. – М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003. – 256 с.

Опыт показывает, что большая надежность работы шиберов достигается, когда они размещаются на некотором расстоянии от топочной камеры и не допускают прямого лучеиспускания из нее ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

447

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О методике проверки эффективности работы

вентиляции на углеобогатительных фабриках и техкомплексах шахт и разрезов Кузбасса Анатолий САМИГУЛЛИН, руководитель экспертной организации «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск) Ильсияр ШАКИРОВА, начальник отдела термической сушки и вентиляции, эксперт «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск) Владимир ТУНИК, начальник отдела экспертиз и проектов, эксперт «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск) Татьяна ИЛЬИНА, главный специалист, эксперт «Сибнииобогащение» (г. Прокопьевск)

В процессах переработки и транспортирования угля на обогатительных фабриках, установках, сортировках, технологических комплексах шахт (разрезов) в воздух производственных помещений выделяются угольная пыль, взрывоопасные газы и влага, что значительно ухудшает санитарно-гигиенические и безопасные условия труда.

ряде случаев концентрация газов и пыли в воздухе производственных помещений может достигать взрывопожароопасных величин. Взрывы пыли, отложившейся на полу, перекрытиях, оборудовании, могут привести к серьезным разрушениям и травмам сотрудников предприятия. Кроме того, ограждающие конструкции зданий (сооружений), подвергаемые при неработающей вентиляции агрессивным воздействиям среды и температурновлажному влиянию, имеют большую степень износа, что может привести к авариям и несчастным случаям. Промышленная вентиляция – средство, способствующее созданию безопасных условий труда за счет поддержания состояния воздушной среды в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарногигиенические требования» и нормативными документами, согласованными с Госгортехнадзором России. Вентиляционные системы делятся на приточные и вытяжные (при удалении запыленного воздуха непосредственно от мест пылеобразования и улавливания его аппаратом очистки – аспирационные). Цель контроля (проверки) эффективности работы вентиляционных систем углеобогатительных фабрик, установок, сортировок, технологических комплексов шахт (разрезов) Кузбасса: ■ проведение аэродинамических испы-

448

таний, определение параметров работы оборудования вентиляционных систем и пылезащитных укрытий, а также определение эффективности пылеулавливания аспирационных систем; проверка их соответствия проектным и паспортным характеристикам при оптимальных производственных процессах; ■ выдача рекомендаций по приведению вентиляционных систем в соответствие с требованиями проектной документации, ПБ 05-580-03, обеспечению ПДК пыли, метана, влаги и загрязняющих веществ на рабочих местах и снижению запыленности воздуха в производственных помещениях; ■ внесение дополнений в паспорта вентиляционных установок; ■ составление баланса воздуха по зданиям, помещениям предприятия; ■ создание благоприятных условий микроклимата, приведение вредных веществ в воздухе рабочей зоны к предельно допустимым концентрациям для поддержания чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещений (на постоянных и непостоянных рабочих местах). Для обеспечения контроля за работой систем вентиляции, за воздушным балансом аспирируемого и подаваемого в производственные помещения фабрики воздуха, проведения мероприятий по совершенствованию вентиляционных систем (замена вентиляторов воздухово-

дов и т.д.) специалисты ЗАО «Сибнииобогащение» разработали «Методику на экспертизу эффективности работы (техническое диагностирование) вентиляционных систем углеобогатительных фабрик, установок, сортировок технологических комплексов шахт (разрезов) Кузбасса», согласованную Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Кемеровской области. «Методика...» разработана с целью упорядочения подготовки, проведения, обработки и составления Заключения экспертизы по результатам проверки (испытаний) эффективности работы вентиляционных систем, осуществляемых один раз в год согласно требованиям п.126 «Правил безопасности при обогащении и брикетировании углей (сланцев)» ПБ 05 580-03. «Методика...» обязательна для исполнения как руководящий документ для предприятий по переработке полезных ископаемых, научно-исследовательских институтов и специализированных организаций, выполняющих работы по контролю (проверке) эффективности вентиляционных систем, с момента согласования Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Кемеровской области.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Некоторые особенности применения ФНП при эксплуатации канатных дорог Борис КИЛЯКОВ, первый заместитель директора ООО ЮУРТЦ «Промбезопасность» (г. Челябинск) Александр ТРОШЕНКОВ, эксперт ООО ЮУРТЦ «Промбезопасность» (г. Челябинск) Александр ТЕЛИЦЫН, эксперт ООО ЮУРТЦ «Промбезопасность» (г. Челябинск)

Несмотря на кризис, горнолыжные центры Урала продолжают развиваться, привлекая туристов разнообразным спектром предоставляемых услуг. При этом стоит заметить, что владельцы этих центров все чаще предпочитают использовать отечественное оборудование взамен европейского.

2014 году предприятием ООО «Кадор» (г. Воронеж) была спроектирована, изготовлена и установлена сдвоенная буксировочная канатная дорога (БКД) на территории ООО «Оздоровительный комплекс «Иван-гора» в п. Гамово, Пермский край, и буксировочная канатная дорога на территории ООО «Горнолыжный комплекс «Аджигардак», г. Аша, Челябинская область. Применение отечественного оборудования для владельцев КД связано с рядом преимуществ, а именно: ■ материальная выгода; ■ оперативное решение проблем, связанных с техническим обслуживанием канатной дороги, особенно в части ремонта и приобретения запасных частей. Активная деятельность горнолыжных центров должна сопровождаться неукоснительным выполнением требований промышленной безопасности. С 22 октября 2014 года взамен ПБ 10-559-03 действуют Федеральные нормы и правила (ФНП) в области промышленной безопасности «Правила безопасности пассажирских канатных дорог и фуникулеров». Вступление в силу новых ФНП повлекло за собой ряд изменений в требованиях к обеспечению промышленной безопасности при эксплуатации канатных дорог на всех этапах их жизненного цикла. Наиболее существенные изменения: 1. ФНП впервые распространяются на безопорные буксировочные канат-

ные дороги – ББКД и предъявляют ряд дополнительных требований к их эксплуатации. В частности, установлена максимальная длина трассы в плане и максимальная допустимая скорость ББКД, обозначен продольный уклон буксировочной дорожки, определены необходимость контроля усилия натяжения каната и условия прохождения каната на стороне подъема и т.д. Это принципиально важно, так как, при внешней простоте конструкции ББКД, перемещение по трассе подвижного состава с пассажиром может быть весьма травмоопасным. В соответствии с ФНП владелец ОПО обязан зарегистрировать ББКД в территориальном органе Ростехнадзора в установленном порядке. 2. Следующее изменение касается процедуры ввода КД в эксплуатацию. Для принятия решения о возможности ввода КД в эксплуатацию владелец ОПО создает и организует работу комиссии, в состав которой, кроме представителя собственника (владельца), входят представители проектной, строительной, монтажной организаций, а также уполномоченный представитель федерального органа исполнительной власти в области промышленной безопасности. Комиссия оформляет акт о возможности ввода КД в эксплуатацию. Решение о вводе в эксплуатацию КД принимается ответственным за осуществлеТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

ние производственного контроля соблюдения требований промышленной безопасности при эксплуатации ОПО. Также теперь нет необходимости в получении разрешения на применение оборудования КД. Техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования» – ТР ТС 010/2011 – иная форма оценки КД не установлена. Оборудование КД, приобретаемое за рубежом, должно соответствовать требованиям действующих ФНП. 3. Установлены изменения, связанные с проведением технического освидетельствования (ТО). Кроме привычного ежегодного ТО введена процедура проведения полного ТО. Полное ТО проводится после отработки КД определенного количества моточасов. В связи с этим в ФНП введена статья об оборудовании всех типов КД счетчиком моточасов, поскольку некоторые виды работ, например перестановка зажимов КД с неотцепляемым подвижным составом, проведение испытаний зажимов на стягивание, осуществляются в зависимости от количества отработанных моточасов. 4. В штате эксплуатирующего персонала появилась новая должность: ответственный за соблюдение требований промышленной безопасности на ОПО. Также на ОПО должна быть организована отдельная служба ремонта и обслуживания. Наряду с рядом упрощений в новых ФНП, есть и упущения. Например, исключено требование об обеспечении ревизионной скорости привода дороги, необходимой для внешнего осмотра и магнитной дефектоскопии каната. Отсутствуют нормы браковки импортных стальных канатов, конструкция которых отличается от российских. Большую проблему для владельцев БКД с параллельным прохождением трасс (например, «Горнолыжный центр «Губаха», Пермский край) обозначил пункт ФНП, ограничивающий минимальное расстояние между буксировочными дорожками. По результатам анализа ясно, что, снимая часть административных барьеров в части применения, пуска в работу КД, участия представителей государственного надзора, новые ФНП значительно расширяют самостоятельность эксплуатирующих организаций, одновременно повышая ответственность собственников (владельцев) КД.

449

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы эксплуатации пассажирских канатных дорог

в условиях реформирования системы технического регулирования Дмитрий ПОНОМАРЕВ, главный инженер, эксперт ООО «УЭЦ» (г. Екатеринбург) Николай РОЖКОВ, заместитель директора, эксперт ООО «УЭЦ» (г. Екатеринбург) Мария ТОЛМАЧЕВА, директор ООО «УЭЦ» (г. Екатеринбург) Лидия ПИМЕНОВА, главный сварщик, эксперт ООО «УЭЦ» (г. Екатеринбург)

Реформа системы технического регулирования и системы промышленной безопасности в Российской Федерации в 2011–2014 годах вступила в активную фазу. Были внесены изменения в Федеральный закон о промышленной безопасности опасных производственных объектов (ОПО) № 116-ФЗ, введено деление ОПО на классы опасности, уточнились требования к Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности, существенно сократились сами функции Ростехнадзора.

онятие «Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности» (ФНП) было установлено в ФЗ № 116 в 2011 году, первые ФНП в количестве 15 единиц утверждены Ростехнадзором в 2012 году, а в период с 2013 по 2014 год утверждены еще 22 единицы ФНП. При вступлении в силу новых ФНП, как правило, отменяются ранее действу-

450

ющие «Правила…» Ростехнадзора, в которых, помимо требований безопасности при эксплуатации технических устройств (ТУ), были приведены требования промышленной безопасности к устройству ТУ с учетом их конструкций. Действие вновь вводимых ФНП, относящихся к ТУ, применяемым на ОПО, распространяется только на жизненный цикл таких устройств, начиная со стадии установ-

ки (монтажа) до утилизации, и не затрагивает требования к конструкции устройства. В связи с этим, а также с расширением в ряде случаев номенклатуры устройств, на которые распространяются ФНП, возникает ряд вопросов по соблюдению требований безопасности при эксплуатации вновь введенных ТУ на ОПО, примером чему могут служить безопорные буксировочные канатные дороги (ББКД). До октября 2014 года действовали «Правила устройства и безопасной эксплуатации пассажирских подвесных и буксировочных канатных дорог» ПБ 10-55903, с 22 октября 2014 года действуют Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности пассажирских канатных дорог и фуникулеров». В данных ФНП расширена область действия документа по сравнению с ПБ 10559-03: добавлен новый класс устройств (фуникулеры) и разновидность канатных дорог – безопорные буксировочные канатные дороги (ББКД). Ранее на ББКД нормативные документы по ПКД официально не распространя-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1

Рис. 2

Канат

Ось лыжной дорожки

лись, регистрации в органах Ростехнадзора они не подлежали. Также по многим аспектам ББКД не соответствовали ПБ 10-559-03. Например, лыжная дорожка у ББКД не проходит по оси каната, так как лыжник располагается рядом с тяговым канатом (см. рисунок 1), высота самого каната над поверхностью буксировки лыжника значительно меньше требуемой по отмененным «Правилам» (см. рисунок 2), буксировочное устройство не содержит промежуточного элемента и т.д. Для того чтобы распространить действие ФНП на ББДК, потребовалось внести существенные дополнения в ФНП по сравнению с ПБ 10-559-03, уточнив требования безопасности к ББКД. В связи с тем, что в настоящий момент ББКД отнесены к канатным дорогам, на них также распространяются требования по регистрации в Ростехнадзоре. Таким образом, любой развлекательный центр либо центр зимнего отдыха при наличии ББКД превратился в ОПО, что требует от организациивладельца более ответственного подхода к эксплуатации ББКД и объекта в целом. Закон требует регистрации ОПО и страховки гражданской ответственности его владельца, обучения и аттестации персонала, проведения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ), не-

Ось каната БКД совпадает с осью лыжной дорожки

разрушающего контроля канатов и обеспечения иных требований к эксплуатации ОПО и технических устройств на таких объектах. Однако владельцы горнолыжных комплексов, эксплуатирующие буксировочные (БКД) и подвесные (ППКД) канатные дороги и выполняющие в отношении БКД и ППКД требования промышленной безо пасности, не в полной мере перестроили работу по отношению к ББКД. Некоторые владельцы не знают об изменениях в системе промышленной безопасности, многие относятся к ББКД как к «детским подъемникам», то есть как к аттракциону. Есть организации, которые продолжают их эксплуатировать согласно неактуальным требованиям, без привлечения в штат аттестованных специалистов, службы производственного контроля, без проведения ЭПБ и обязательных ежегодных освидетельствований, зачастую не располагая паспортом и инструкцией по эксплуатации. Значительное влияние на безопасность эксплуатации канатных дорог оказывает и сезонная периодичность работы горнолыжных комплексов и развлекательных центров, на которых установлены канатные дороги, в том числе ББКД. Большинство владельцев канатных дорог нанимают на период активной работы сезонных рабочих, как правило, низТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

коквалифицированных, что оказывает влияние на эксплуатацию дорог. Наличие высококвалифицированного штата – залог безаварийной работы и экономической эффективности объекта. Исключая требования к подготовке персонала в специализированных организациях, ФНП одновременно повышают ответственность владельца ПКД за качество организации безопасной эксплуатации ПКД. Без опытных специалистов осуществить подготовку персонала на должном уровне для выполнения требований новых ФНП силами владельцев объектов маловероятно. При расширении списка устройств, подпадающих под действие ФНП, то есть при общем ужесточении требований к эксплуатации канатных дорог и при отсутствии нормативных требований к устройству такого объекта, возрастает влияние владельца канатной дороги в организации и осуществлении производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности. Некоторые виды работ, такие как техническое освидетельствование и неразрушающий контроль канатов, экспертиза промышленной безопасности, в соответствии с нормативными документами должна проводить только специализированная организация. Также специализированная организация может оказать помощь в организации производственного контроля, дать консультацию специалистам владельца канатной дороги, в необходимых случаях разработать, в соответствии с требованиями нормативных документов, эксплуатационную документацию, организовать подготовку и повышение квалификации персонала. Привлечение опытных специалистов позволяет владельцу канатной дороги в минимальные сроки, с минимальными затратами организовать безопасную эксплуатацию дороги с соблюдением норм законодательства. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». 2. ПБ 10-559-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации пассажирских подвесных и буксировочных канатных дорог». 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности пассажирских канатных дорог и фуникулеров» (утв. приказом Ростехнадзора от 6 февраля 2014 года № 42).

451

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Техническое состояние пары «колесо-рельс»

Основа безопасности эксплуатации грузоподъемных кранов Николай РОЖКОВ, заместитель директора, эксперт ООО «УЭЦ» (г. Екатеринбург) Мария ТОЛМАЧЕВА, директор ООО «УЭЦ» (г. Екатеринбург) Дмитрий ПОНОМАРЕВ, главный инженер, эксперт ООО «УЭЦ» (г. Екатеринбург) Лидия ПИМЕНОВА, главный сварщик, эксперт ООО «УЭЦ» (г. Екатеринбург) Алексей НАЗАРОВ, главный механик ОАО «РЗ ОЦМ» (г. Екатеринбург)

Износ колес кранов мостового типа остается одной из основных проблем владельцев и пользователей кранов этого типа. Особенно это касается специальных кранов металлургического производства, козловых кранов и кранов-перегружателей с тяжелым и весьма тяжелым режимами работ. Максимальные нагрузки, перекосы базовой конструкции крана, неудовлетворительное состояние рельсовых путей и строений, а также дефекты от ремонтов и монтажа на стареющем оборудовании влекут за собой интенсивный износ реборд и колес в целом.

ряде производств смена колес мостовых кранов производится посменно. Затраты на замену колес достигают 60% от стоимости затрат на восстановительные работы. Пара трения «реборда-рельс» находится в непосредственной близости с парой трения «катковая зона колеса-рельс». Если для первой пары необходимо максимально снизить трение, то для второй трение необходимо для осуществления передвижения крана. Реборда колеса принимает на себя все горизонтальные нагрузки, возникающие при работе крана, и предохраняет кран от базовых смещений на рельсе. Изменения толщины реборды от проектного значения на 50% создает аварийную ситуацию. В основном для решения проблемы пытаются предотвратить попадание смазки на рельс в зону катания колеса, но этот метод не дает существенного снижения износа. Специалисты ООО «УЭЦ» разработали техническое решение смазки зоны «реборда-рельс» с помощью конструкции стержня, содержащего смазочные компоненты, находящиеся в разных фазах в комплектации в зависимости от поставленной задачи. Применяя данные стержни для смазки реборд крановых колес, можно получить требуемую толщину смазочного слоя, предотвращающего износ контактных поверхностей (при соответствующем под-

452

боре составляющих смазки). При этом попадание смазки на дорожку катания колеса практически исключено. Влияние внешней среды, перепады нагрузок минимизируются за счет подбора компонентов в стержне. Система с применением данных стержней саморегулируемая, так как при выработке слоя смазки в зоне контакта «реборда-рельс» происходит быстрое восстановление слоя до насыщения. В ЦХП ООО «ВИЗ-Сталь» на 32 электромостовых кранах были установлены данные системы смазки (гребнесмазыватели) реборд ходовых колес [2]. В результате за год в среднем по цеху интенсивность износа реборд колес снизилась в 62 раза – с 1,3 мм до 0,021 мм на одну реборду в месяц. Расход колес, вышедших из строя по причине износа реборд, уменьшился с 200 штук в год до 4 штук в последующие годы. Обслуживание гребнесмазывателей с заменой смазывающих стержней на 32 кранах ЦХП с учетом условий эксплуатации осуществляют 2 человека. Снизился износ подкрановых рельсов. Данная система смазки внедрена и на других предприятиях РФ и демонстрирует существенный эффект от внедрения. Теоретически, в зоне контакта колеса и рельса предусмотрен боковой зазор в 15–20 мм [1]. Между боковой стенкой рельса и ребордой. При соблюдении всех норм и требований к монтажу и эксплу-

атации крана контакта реборды с рельсом не должно быть. Но на деле происходят нарушения требований монтажа, эксплуатации и безопасности и кранов, и рельсовых путей. Эффект от смазки будет ничтожен, если кран будет установлен на неисправных рельсовых путях. Комплексное обследование рельсовых путей мостовых кранов включает: планово-высотную съемку направляющих и оценку их технического состояния. Результаты свидетельствуют, что, как правило, расширение и сужение колеи направляющих выходят за допускаемые значения (±15 мм) [3]. Это является одной из основных причин интенсивного износа колес. Владельцам кранов мостового типа во избежание несчастных случаев и в целях предотвращения аварий необходимо: ■ систематически проводить рихтовку, ремонт рельсовых путей и зданий; ■ проводить выверку и установку ходовых колес с соблюдением требований инструкций по эксплуатации и специализированных методик; ■ применять прогрессивные способы смазки колес; ■ систематически повышать уровень квалификации обслуживающего персонала. При выполнении этих требований повышается вероятность безаварийной работы кранов в существующих условиях. Литература 1. Грузоподъемные машины: Учебник для вузов по специальности «Подъемнотранспортные машины и оборудование». Александров М.П., Колобов Л.Н., Лобов Н.А. и др. 2. Сборник докладов и сообщений III Уральского Конгресса подъемно-транспорт- ного оборудования. Статья: Новое решение проблемы износа пары трения «реборда колеса-рельс»/ Назаров А.В., Дусье В.Е., Стоцкая Л.В. 3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 12 ноября 2013 года № 533).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Требования к процессу эксплуатации съемных грузозахватных приспособлений и тары Вячеслав ШЕМЕТОВ, эксперт ЗАО «Техсервис» (г. Миасс) Константин РАЗДОБРЕЕВ, эксперт ЗАО «Техсервис» (г. Миасс) Фаниль ФАТКУЛЛИН, эксперт ЗАО «Техсервис» (г. Миасс) Владимир ФОКИН, эксперт ЗАО «Техсервис» (г. Миасс)

В соответствии с ФНП в области ПБ «Правила безопасности ОПО, на которых используются ПС», требования к эксплуатации грузозахватных приспособлений должны быть не ниже требований ПБ при эксплуатации ПС, в том числе к проведению технического обслуживания, ремонта и реконструкции.

ксплуатирующая организация приказом об организации надлежащего надзора за ПС назначает специалистов, ответственных за безопасное производство работ с применением ПС, которые обязаны проводить периодические осмотры съемных грузоза хватных приспособлений (СГП): ■ траверсы, клещи, захваты – 1 раз в месяц; ■ стропы (за исключением редко используемых) – 1 раз в десять дней; ■ редко используемые СГП – перед началом работы. Стропальщики осматривают СГП перед началом работы. Осмотр СГП должен проводиться по инструкции, утвержденной эксплуатирующей организацией (при отсутствии норматива и браковочных показателей изготовителя), в которой должны быть установлены требования к порядку, методам осмотра, браковочным показателям. Поврежденные СГП, выявленные в процессе осмотра, должны изыматься из эксплуатации. СГП без маркировки, с истекшим сроком безопасной эксплуатации (службы) не должны находиться в местах производства работ. Результаты осмотра СГП заносятся в журнал осмотра грузозахватных приспособлений. При проверке технического состояния элементов, узлов и соединений СГП, которые невозможно определить в собранном виде, должна производиться их частичная разборка, осмотр и ревизия, ежегодно, в сроки, определенные графиком, утвержденным приказом эксплуатирую-

щей организации. Если при этом обнаружены признаки наличия трещин, то необходимо применять неразрушающий контроль. Целесообразно такие осмотры совместить с проведением технического освидетельствования или текущего ремонта ПС. Ремонт и реконструкция СГП производятся по проекту или техническим условиям, разработанным изготовителем или специализированной организацией, осуществляющей деятельность по монтажу (демонтажу), наладке, модернизации и реконструкции ПС, имеющей статус юридического лица и организационную форму, соответствующую требованиям законодательства РФ. Без проектов и ТУ разрешается выполнять только замену изношенных элементов стропов на аналогичные новые, которые должны иметь необходимую маркировку изготовителя. При замене отдельных ветвей стропов в эксплуатации они должны удовлетворять следующим коэффициентам запаса: ■ не менее 6, изготовленных из стальных канатов; ■ не менее 4, изготовленных из стальных цепей; ■ не менее 7, изготовленных из лент и нитей на полимерной основе. В период эксплуатации, если такая необходимость приведена в эксплуатацион-

ной документации изготовителя, а также для проверки качества выполненного ремонта СГП осуществляется проведение статических испытаний 1,25 паспортной грузоподъемности. В паспортах СГП должны быть сделаны отметки о проведенных ремонтах и испытаниях. Эксплуатирующая ПС организация обязана организовать безопасное использование СГП путем разработки ППР, ТК и технических регламентов обеспечения безопасности технологических процессов, обслуживаемых ПС, с указанием схем строповки и обвязки перемещаемых грузов, применяемых испытанных и маркированных СГП, соответствующих массе и характеру перегружаемых грузов. В зоне производства работ ПС должны быть размещены списки основных перемещаемых грузов с указанием их массы или выданы на руки персоналу. Стропальщики должны быть обеспечены отличительными знаками и схемами правильной зацепки и обвязки грузов. Осмотр и браковка СГП, находящихся в эксплуатации, должны проводиться в соответствии с инструкцией эксплуатирующей организации, с учетом норм браковки, указанных в Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения». Соблюдение приведенных требований к эксплуатации съемных грузозахватных приспособлений обеспечивает безопасное производство работ с их применением на ПС и продлевает срок службы. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утв. приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533).

СГП без маркировки, с истекшим сроком безопасной эксплуатации (службы) не должны находиться в местах производства работ ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

453

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Подтверждения соответствия грузоподъемного крана дополнительным нормам НП-043-11, для случая его применения в составе объектов использования ядерной энергии групп опасности А и Б Андрей НЕБОРСКИЙ, директор, эксперт ООО «НЭКС» (г. Новосибирск) Анатолий КОЛМАКОВ, эксперт ООО «НЭКС» (г. Новосибирск) Владимир ШИШКИН, эксперт ООО «НЭКС» (г. Новосибирск)

В статье приведена методика расчета основных параметров эксплуатации грузоподъемного сооружения, обеспечивающих соответствие объекта дополнительным требованиям к прочности в случаях его применения в составе опасных производственных объектов использования ядерной энергии с группой опасности Б и А. Методика позволяет получить значения номинальной грузоподъемности и объема циклов эксплуатации крана, обеспечивающие соответствие измененным ожидаемым условиям эксплуатации, без выполнения в полном объеме прочностных расчетов. Ключевые слова: опасный производственный объект, НП-043, нормы прочности, запас прочности, экспертиза промышленной безопасности, обследование крана, прочность, оценка соответствия, прочность конструкций, нагрузки, грузоподъемный кран, подъемное сооружение, ресурс, ресурс крана, циклические нагрузки, группа классификации крана, грузоподъемность, грузоподъемность номинальная, объекты использования ядерной энергии.

едеральные нормы НП-043-11 [1] для грузоподъемных кранов, применяющихся в составе объекта использования ядерной энергии (ОИЯЭ), устанавливают два дополнительных требования к прочности несущих конструкций крана, по сравнению с требованиями Федеральных правил для подъемных сооружений общепромышленного применения [2]. Так, для объектов ОИЯЭ групп опасности Б и А введен дополнительный коэффициент прочности 1,25 и требование соответствия стойкости несущих конструкций к нагрузкам циклического характера, группе классификации А5 и А7 соответственно. Также нормы НП-043 содержат требование выполнять статические испытания кранов, съемных грузозахватных приспособлений и тары, использующихся с краном, на номинальную грузоподъемность с коэффициентом 1,50. Это требование также может рассматриваться как дополнительное условие, но в связи с тем, что для кранов общепромышленного при-

454

менения значение коэффициента запаса прочности не назначается ниже 1.6 [5], а сам режим статических испытаний реализуется не чаще одного раза в год (для объектов, эксплуатирующихся на открытом воздухе, не реже чем один раз в 2 года, а для объектов, эксплуатирующихся в закрытом помещении, – один раз в 3 года), этот случай эксплуатации крана следует рассматривать как обеспеченный по условиям прочности. Большинство ОИЯЭ в нашей стране создавалось до разработки и введения в действия норм НП-043, при этом, как правило, объекты комплектовались грузоподъемными кранами, спроектированными для применения в среднем режиме использования по условиям нагружения, соответствующем группе классификации А4 (4К) или А5 (5К). Поэтому в каждом случае применения кранов в составе ОИЯЭ групп опасности А и Б есть необходимость в подтверждении соответствия дополнительным требованиям [1].

Учет влияния дополнительного коэффициента запаса прочности критических частей конструкции сводится к проверочному прочностному расчету. При этом внешние нагрузки, принятые в общем проектировочном расчете крана, не изменяются. Дополнительный коэффициент учитывается при расчете допускаемого напряжения. В случае несоответствия дополнительному нормативному условию разрабатываются мероприятия по усилению конструкции. Если изменение конструкции крана нежелательно, может быть применено адекватное снижение внешних нагрузок путем снижения значения номинальной грузоподъемности машины. В случаях необходимости возможно использование и первого, и второго методов. Более сложные расчеты приходится выполнять для обоснования соответствия требованиям по стойкости конструкции к воздействию циклических нагрузок. Наличие данных об условиях расчета, принятых в проекте, и их измененных значений, предписанных в нормативных документах, позволяет решить эту задачу без выполнения полных расчетов обоснования прочности на действие циклических нагрузок. По нормам [1] расчет на прочность должен выполняться на принятые нагрузки функционирования с дополнительным коэффициентом, учитывающим увеличение доли больших нагрузок, характерных для режима А7, по сравнению с основным проектировочным расчетом. Эта же задача может быть решена в прямой и в обратной постановке. Для расчетов, выполненных при проектировании конструкции общепромышленного применения, может быть введено пониженное значение допускаемого напряжения в характерном рабочем цикле машины, так, чтобы снижение уровня допускаемого напряжения учитывало изменение нагрузок функционирования машины при ее

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

применении в режиме А7. Такой подход имеет ряд преимуществ. Так, параметры стойкости конструкции к воздействию циклических нагрузок существенно зависят от геометрии детали, ее размеров (масштабный фактор), параметров поверхности и ряда технологических параметров процессов ее изготовления и обработки. При основном проектировочном расчете допускаемых напряжений для расчетной конструкции (детали) эти факторы учитываются в полной мере. Приняв линейный характер влияния описанных причин на величину принятого допустимого напряжения на участке учитываемого расчетного изменения действующих факторов, можно получить соответствующее расчетное значение допускаемого напряжения для оценки стойкости расчетной детали (конструкции). 1. По стандарту [3] группа классификации (режима) крана определяется сочетанием значения класса использования (U0-U9) и режима нагружения (Q1 – Q4), который характеризуется коэффициентом распределения нагрузок Кр и рассчитывается по специальной таблице. Эта таблица отражает общие принципы взаимосвязей физических процессов, определяющих стойкость конструкции к воздействию нагрузок циклического характера. Коэффициент распределения нагрузок Кр каждого режима эксплуатации рассчитывается, как Кр= Σ[Ci/Ct(Pi/Pmax)m], (1) если все циклы одинаковы и равны максимальной эксплуатационной нагрузке (номинальной нагрузке, равной нагрузке, вызывающей допустимые напряжения в материале), то, рассматривая нагрузки и вызываемые ими напряжения как обобщенные силовые параметры, получаем: Сi/Ct = 1. m=3; Рмах ~ σ-1; Рi ~ σдоп. Примечание: m – в общем случае коэффициент наклона кривой выносливости материала, в документе [3] для упрощения расчетов и в соответствии с принципом «в запас», m=3. При нормативном базовом числе 5106 циклов [8] получаем Кр/ (Сi/Ct)= (σдоп/ σ-1)m (2) σдоп = σ-1Кр1/3 /(Uk/5106)1/3 По таблице 1 [3], для режима нагружения Q1 (легкий, Кр=0,125) (рассматриваемый кран имеет общепромышленное исполнение с расчетным режимом эксплуатации А3), режим А7 получаем при U8 и соответствующем числе рабочих циклов 4106. Для приведенных значений σдоп (А7/А3) = σ-1х(0,125)1/3 /(4106/5106)1/3 = σ-1(0,5)/(0,93) = 0,53 σдоп(А3).

минальной грузоподъемности для обеспечения уровня проектной безопасной эксплуатации крана в условиях применения, отличающихся от принятых в проектировочных расчетах. При оптимальном проектировании конструкции, считается, что в ее критической детали могут возникать напряжения, вплоть до допускаемых, равных предельному значению для материала, деленному на произведение коэффициентов запаса прочности. Перечень и уровень значений этих коэффициентов, как правило, не зависят от характера внешней нагрузки и условий применения машины. Поэтому можно считать их неизменными и равными, как для исходной проектной конструкции, так и для рассматриваемой конструкции, находящейся в эксплуатации, для которой изменились ожидаемые условия ее применения. Очевидно, что, снижая внешние нагрузки, можно обеспечить условия, когда безопасность эксплуатации крана в новых условиях (условная повреждаемость критических деталей) будет на том же уровне, что и принятая в проекте. Коэффициент распределения нагрузок Кр каждого режима эксплуатации

То же для крана общепромышленного исполнения с расчетным режимом применения по проекту, А3, режим А5 получаем при U6, и соответствующее число рабочих циклов 1106. σдоп (А5/А3) = σ-1(0,125)1/3(1106/5106/ )1/3 = σ-1(0,5)/(0,59) = 0,848 σдоп (А3) В случае, если кран изначально спроектирован для умеренного режима нагружения (Кр=0,25), пересчет значения допускаемого напряжения для применения его по группе А. U(А7) =2106 σдоп (А7/А5) = σ-1(0,25)1/3 /(2106/5106)1/3 = σ-1(0,63)/(0,74) = 0,675 σ-доп (А5) При этом во всех случаях σдоп ≤ σ0,2≤σt Значение σдопi определяется из данных проекта крана. Для грубой предварительной оценки, при отсутствии расчетных данных по σдоп, может быть использованы значение σдоп=0,8 σ-1, где значения σ-1 принимаются по справочным данным для материала детали. Коэффициент Кдоп снижения значения допустимого напряжения [σ-1/Кзап], для оценки соответствия характеристик прочности детали, при применении ее в группе классификации – режиме, отличающемся от принятого в проектировочном расчете.

Таблица 1 Оцениваемая группа классификации (режима)

Расчетная группа режима А1-А3

А3

А4

А5

А6

А7

А8

1,35

1,0

0,85

0,75

0,54

0,50

А4-А5

1,70

1,34

1,07

0,88

0,68

0,63

А6-А7

2,133

1675

1,349

1,1

0, 85

0,79

А8

2,70

2.12

1,696

1,39

1,07

Приведенный метод позволяет решить и обратную задачу, определение значения номинальной грузоподъемности крана, или объема циклической наработки (ресурса эксплуатации), обеспечивающих соответствие по допустимому напряжению в критических деталях конструкции для изменившихся условий эксплуатации. 2. Наиболее простым и очевидным способом обеспечения соответствия крана требованиям безопасной эксплуатации, при изменении ожидаемых условий применения, является снижение его номинальной грузоподъемности. Реже применяется иное, но не менее эффективное решение – снижение нормативного числа циклов эксплуатации, то есть изменение ресурсных характеристик крана. Приведенный выше подход к расчету характеристик эксплуатации крана, с соблюдением принципа равной повреждаемости объекта, позволяет рассчитать значения этих параметров. 2.1. Расчет необходимого снижения но-

рассчитывается по формуле Кр= Σ [Ci / Ct (Pi / Pmax)m] , где m – показатель степени кривой выносливости для материала детали (принимаемый для упрощенных расчетов «в запас», m = 3,0). Это формула для расчета повреждаемости конструкции, на которую действует известное количество (Сi) циклических нагрузок уровня Pi, выраженной (приведенной) в циклах максимальной нагрузки (Pmax). Нагрузка Pmax, приведения всей совокупности нагрузок, действующих на кран, по принципу равной повреждаемости конструкции, может быть любой. В частном случае Pmaх = Qном. Это позволяет, для любого известного значения Кр и заданных значений Сi, Ct, Pi и m, рассчитать соответствующее новое значение номинальной грузоподъемности, Рmax=Qном-н. Для расчетных проектировочных условий известны все составляющие. Задача состоит в том, чтобы для заданных характеристик повреждаемости конструкций рассчитать уровень ам-

ТехНАДЗОР № 10 (107), октябрь 2015 www.tnadzor.ru

455

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы плитуды нагрузки базового цикла, для измененных ожидаемых условий применения. В отношении нагрузки (напряжения) это выражение сводится к Ʃ (Pi/ Qном-н)m = Constant= С (3) (Qном /Qном-н)m = Nном-н/Nном Qном-н = Qном /(Nном-н/ Nном)1/m = Qном •( Nном)1/m /(Nном-н)1/m= Qном /КQ (4) Значения КQ для различных случаев сочетания расчетных условий.

значение класса использования (U) и соответствующее ему максимальное число рабочих циклов, которое принимаем в качестве нового значения Nном. Для найденных условий находим новое значение номинальной нагрузки, которая в расчетных условиях применения машины приведет к равной, с проектными характеристиками, повреждаемости конструкций.

Таблица 2 Расчетная группа режима по проекту А1-А3

Оцениваемая группа классификации (режима) А3 (U3, 1,25х105)

А4 (U4, 2,5х105)

А5 (U5, 5х105)

А6 (U6, 1х106)

А7 (U7, 2х106)

А8 (U8, 4х106)

1,00

1,26

1,588

2,00

2,52

3,175

А4-А5

0,63

0,794

1,00

1,26

1,588

2,00

А6-А7

0,50

0,63

0,794

1,00

1,26

1,588

А8

0,315

0,397

0,50

0,63

0,794

1,00

Замечание. Данные приведены только для случая учета влияния нагрузок циклического характера на прочность конструкции крана и не учитывают требования иных случаев расчета на прочность. Это означает, что нельзя повысить номинальную нагрузку для крана, спроектированного для применения в тяжелом режиме, при его эксплуатации в легком режиме, в 3 раза, так как при решении вопроса изменения номинальной грузоподъемности должна учитываться несущая способность конструкции по результатам статического расчета, баланс обеспеченности механической мощности и т.д. Пример. Кран номинальной грузоподъемности Qном спроектирован для применения в легком режиме нагружения, Q1, с классом использования U6 (соответствующее максимальное число циклов нагружения 1 106), расчетная группа классификации А5, применен в проектных условиях по режиму нагружения (Q1), но в условиях, соответствующих группе классификации А7. Соответствующий этому условию класс использования U8, с максимальным числом рабочих циклов 4106. В новых условиях эксплуатации грузоподъемная машина получит равную долю повреждаемости, если ее номинальную грузоподъемность снизить до уровня Qном-н = Qном/ (Nном-н/Nном)1/ m Qном-н = Qном /(4106/106)1/3 = Qном /(4)1/ 3 = Qном /(4)1/3 = Qном /1,59 В случаях, когда изменяется не только группа классификации (режим) крана в целом, но и режим нагружения, можно поступить аналогично рассмотренному выше примеру (к п.1.1). По известным проектным данным (Q и А(U) определяем по таблице 3 [1] или таблице 1 [2],

456

2.2. Расчет изменения нормативного срока эксплуатации крана с целью обеспечения его безопасной эксплуатации в назначенных условиях НП-043-11. Зависимость числа рабочих циклов нагружения крана пропорциональна времени его работы. Для основного проектного режима крана значение коэффициента понижения допустимого напряжения равно 1,0. Поэтому если проектировочный и заданный в ожидаемых условиях применения режим эксплуатации крана, Q, совпадают, нормативный срок эксплуатации крана в более жестких условиях составит: Трi = Трo/ (Uiо / Uoо), лет, (5) где Тpo – нормативный (расчетный) срок эксплуатации крана, спроектированного для применения с группой классификации «о»; Трi – нормативный (расчетный) срок эксплуатации крана, спроектированного для применения в условиях группы «н», применяемый в условиях группы классификации «i». Uоо – число рабочих циклов, принятое в исходном проекте крана для характеристики расчетного класса его использования; Uio – расчетное число рабочих циклов,

которое должен испытать кран за нормативный срок эксплуатации, в соответствии с группой классификации (i), при расчетном режиме эксплуатации, принятом в основном проектировочном расчете (о). В общем случае, если расчетный срок эксплуатации крана (ресурс) задан в соответствии с нормами ГОСТ 25584 и составляет 20 лет, Трi = 20/Кiр, где Кiр = (Uiо / Uoо) – коэффициент снижения расчетного ресурса эксплуатации крана, спроектированного для применения в группе классификации «о» и применяющегося в более высокой группе классификации «i».

Литература 1. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов для объектов использования атомной энергии» (НП-043-11), утв. приказом Ростехнадзора за № 672 от 30 ноября 2011 года. 2. Федеральные нормы и правила промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (ФНП ПС), утв. приказом Ростехнадзора за № 533 от 12 ноября 2013 года. 3. ИСО 4301-86 «Краны грузоподъемные. Классификация». 4. ГОСТ 27553-87 «Краны стреловые самоходные. Классификация по режимам работы». 5. ГОСТ 28609-90 «Краны грузоподъемные. Основные положения расчета». 6. ГОСТ 27584-88 «Краны мостовые и козловые электрические. Общие технические условия». 7. ГОСТ 25.502-79 «Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость». 8. ГОСТ 25.504-82 «Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости».

Таблица 3 Расчетная группа режима по исходному проекту

Оцениваемая группа режима А3

А4

А5

А6

А7

А8

U3 (1,25х105)

U4 (2,5х105)

U5 (5х105)

U6 (1х106)

U7 (2х106)

U8 (4х106)

А1-А3

0,5

1,0

2,0

4,0

8,0

16,0

А4-А5

0, 125

0,5

1,0

2,0

4,0

8,0

А6-А7

0,063

0,125

0,5

1,0

2,0

4,0

А8

0,016

0, 032

0,063

0,125

0,5

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности