Weft34nq11341f423fc

№ 11 (108), часть 3, ноябрь 2015 г.

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

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

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

18+

Экспертное сообщество ■ научные подходы

Об экспертизе промышленной безопасности башенных кранов удк: 629.119.4 Денис ШИШКИН, заместитель генерального директора ООО «Безопасные технологии» (г. Астрахань) Денис КАРЛИН, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «Безопасные технологии» (г. Астрахань) Сергей ОЛЬНЕВ (г. Астрахань)

Рис. 1. Распределение аварий по типам грузоподъемных кранов [1, 3–5]

7% 4% 22% 19%

Около 61,6 % грузоподъемных кранов, включая башенные, эксплуатируемых в России [1], выработали расчетный срок службы. Безопасная эксплуатация башенных кранов, выработавших расчетный срок службы, возможна только при условии проведения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ). В статье рассмотрены виды работ, выполняемые при ЭПБ башенных кранов. Ключевые слова: экспертиза, экспертное обследование, башенный кран, промышленная безопасность.

Б

ашенные краны составляют значительную долю грузоподъемных машин, которые применяют для монтажных работ, укладки материалов на этажных ярусах, вертикального транспортирования материалов. По статистике аварий по данным Ростехнадзора, башенные краны наиболее подвержены обрушению по сравнению с другими видами подъемных сооружений (рис. 1). Основные причины аварий с башенными кранами приведены в таблице 1. Одним из способов, направленных на предотвращение аварий, является своевременное проведение ЭПБ. Рассмотрим типы конструкций башенных кранов. Башенные краны (рис. 2) состоят из следующих основных частей:

по статистике аварий по данным ростехнадзора, башенные краны наиболее подвержены обрушению по сравнению с другими видами подъемных сооружений

■ Башенные ■ Автомобильные ■ Гусеничные

4%

44%

■ Портальные ■ Мостовые ■ Козловые

Таблица 1. Причины возникновения аварий с башенными кранами Технические причины

Организационные причины

повреждения и дефекты в конструкции крана, а также технические проблемы с краном и крановыми путями; некачественное изготовление кранов; ошибки при монтаже и демонтаже крана; неудовлетворительный ремонт кранового оборудования; ветровые нагрузки и угон кранов ветром; проседание грунта под крановыми путями; неисправность крановых путей и тупиковых упоров; высокий уровень износа оборудования (старый кран – это «усталость» металла, негодные тросы, старая автоматика); эксплуатация кранов, отработавших нормативный срок службы (срок службы кранов грузоподъемностью до 10 тонн при полуторасменной работе составляет 10 лет, а грузоподъемностью свыше 10 тонн – 16 лет); неисправность механизмов и приборов безопасности.

низкая производственная и технологическая дисциплина на объектах строительства (включая: подъем груза массой, превышающей грузоподъемность крана); нарушение проектов производства работ кранами (ППРк); допуск к обслуживанию кранов необученного персонала; нарушение сроков проведения ремонтов, технических освидетельствований и технических обслуживаний крана (TO -1, TO -2, TO -3, СО); нарушение сроков проведения слесарями и электромонтерами профилактических периодических осмотров крана и его основных механизмов и узлов по записям в журнале периодических осмотров; нарушение требований производственных инструкций; эксплуатация крана на пути, не соответствующем требованиям промышленной безопасности (например, путь частично не обустроен, элементы пути не соответствуют типу крана и т.д.); отсутствие технического надзора за безопасной эксплуатацией кранов; низкая эффективность системы производственного контроля.

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

397

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ходовой части, башни, рабочего оборудования, исполнительных механизмов и системы управления. Башенные краны классифицируют: ■ по способу установки: стационарные, передвижные, самоподъемные и приставные (рис. 3); ■ по конструкции башни: с поворотной или неповоротной башней (рис. 2); ■ по контракции стрелы: с подъемной стрелой и с балочной стрелой (рис. 2); ■ по расположению противовеса: с верхним и нижним расположением противовеса. Для проведения ЭПБ башенного крана специалистами ООО «Безопасные технологии» в программу экспертного обследования, с учетом рекомендаций [6], включаются следующие виды работ: 1. Оценка наличия и ведения технической документации (эксплуатационной документации; организационнотехнологической документации; проекта кранового пути; графика проведения технических обслуживаний и ремонтов; документов, подтверждающих квалификацию обслуживающего кран персонала; документов о назначении специалистов, отвечающих за безопасную эксплуатацию кранов; должностных и производственных инструкций; предписаний органов Ростехнадзора (при наличии).

2. Осмотр и проверка исправности и работоспособности всех узлов крана: 2.1. Визуальный осмотр крана, в том числе: 2.1.1. Металлоконструкций.

2.1.2. Механизмов и канатно-блочных систем (при осмотре механизмов и канатноблочных систем необходимо обращать внимание на дефекты, приведенные в таблице 2).

2.1.3. Кабины.

2.1.4. Электро-, гидрооборудования, приборов и устройств безопасности (при осмотре электрооборудования и приборов безопасности необходимо обращать внимание на дефекты, приведенные в таблице 3).

2.1.5. Подъемника крановщика.

2.1.6. Кранового пути.

2.1.7. Грузозахватных приспособлений и тары.

2.2. Проверка работоспособности узлов крана при его работе, в том числе: 2.2.1. Проверка работы механизмов и системы управления.

2.2.2. Проверка работоспособности подъемника крановщика.

2.2.3. Проверка ограничителей рабочих движений и других средств защиты.

2.2.4. Проверка работы указателей, регистраторов, ограничителей грузоподъемности.

398

Рис. 2. Конструктивные типы кранов [2]: а – с поворотной башней и подъемной стрелой; б – с неповоротной башней и балочной стрелой

17

1

16

3 2 4 5

6

18

11

3

5

15

6 7

а

15 14

2

1

4

8 9 10 11 12 13

12

14 13

б

1 – крюковая подвеска; 2 – стрела; 3 – оголовок; 4 – кабина; 5 – башня; 6 – канаты; 7, 8, 17, 18 – лебедки; 9 – механизм поворота; 10 – поворотная рама; 11 – опорноповоротное устройство; 12 – ходовая рама; 13 – ходовая тележка; 14 – балласт; 15 – монтажная стойка; 16 – противовес

Рис. 3. Типы кранов по способу установки [2]: а – стационарный; б – передвижной; в – самоподъемный; г – приставной

а

б

в

г

Таблица 2. Основные характерные дефекты механизмов и канатно-блочных систем № п/п

Узел

Перечень дефектов

2

3

1 1

Ходовые тележки а) колеса

б) клещевые захваты в) шкворень для 2-колесных тележек для 3-колесных тележек 2

Лебедки а) 3-опорная лебедка б) барабан

3

Редукторы, зубчатые муфты а) шестерни, зубчатые колеса: для лебедок и привода подъемника: передачи в редукторе, муфты; открытые передачи; для механизма поворота и передвижения крана: передачи в редукторе, муфты; открытые передачи б) шлицевые соединения в) шпоночные соединения г) валы д) подшипники

е) корпуса редуктора ж) смазочные материалы

– трещины любых размеров; – износ поверхности катания 4% по диаметру; – износ реборды до толщины 15 мм в средней части по высоте; – трещины; излом; – трещина в месте галтели; – выработка отверстия под ось диаметром Д: 0,03Д 0,04Д – перемещение торца двигателя по вертикали d/600 (где d – расстояние от торца двигателя до ближайшей опоры редуктора); – трещины – трещины, облом зубьев; – износ зуба толщиной В 10% В 15% В 15% В 20% В – выкрашивание зубьев – глубиной 10% В более чем на 30 % рабочей поверхности; – облом, сдвиги, смятие, скручивание; – смятие, сдвиги; – трещины; – изгиб; – износ – 0,03Д; – прокручивание обойм; – трещины, обломы обойм; – ощутимые радиальные и осевые люфты; – затруднительное вращение; – поломка сепараторов; – трещины, обломы; – течь масла; – недостаточный уровень (отсутствие) масла

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Тормоза а) тормозной шкив диаметром Д 4

5

б) тормозные колодки

Опорно-поворотное устройство

– перекос – 0,004; – обрыв болтов; – ослабление затяжки

Блоки

– трещины, отколы реборд; износ ручья – 20% d (d – диаметр каната); – износ реборды - 30% толщины (на половине высоты реборды); – наличие зазоров между ограждающим устройством и ребордой более 20 % d

Канаты

– дефекты согласно Правилам безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения [7]

Крюк

– трещины; – износ зева – 10% высоты сечения; – отсутствие предохранительного замка

Детали с резьбой

– срывы более двух ниток; – износ ниток, заметный при осмотре; – смятие граней под ключ; – сплошная коррозия резьбы

6

7

8

– трещины; – износ рабочей поверхности – 25% толщины обода; – радиальное биение D/1400 – трещины и обломы; – износ: посредине – до появления заклепок; по краям – 3 мм

9

Таблица 3. Основные характерные дефекты электрооборудования, приборов и устройств безопасности № п/п

Узел

1

2

Перечень дефектов 3

Электродвигатель

– отсутствие и неисправность уплотнений крышек; – износ щеток более 50% паспортной величины; – сколы у щеток; – тугое перемещение щеток в щеткодержателях; – слабое натяжение контактных пружин; – наличие царапин на контакторных кольцах, коллекторах, щетках

2

Панели управления

– слабая затяжка электрических соединений; – отсутствие «провала» контактов; – нечеткость переключения автоматических выключателей и переключателей; – отсутствие предохранителей и электроизмерительных приборов

3

Блоки резисторов

– слабая затяжка болтовых зажимов

4

Тормозные электромагниты и гидротолкатели

– заедание подвижной системы, перекос штока; – неплотное соприкосновение поверхностей ярма и якоря, отсутствие короткозамкнутого витка на ярме (у магнитов переменного тока); – слабая затяжка проводов, катушек и гидротолкателей

5

Кабельный барабан, вводный рубильник

– тугое перемещение щеток в щеткодержателях; – нечеткость включения рубильника

6

Командоконтроллеры, пульты управления

– наличие заеданий, нечеткость фиксации рукояток по позициям (особенно на нулевой позиции); – отсутствие «растворов» и «провалов» контактов; – отсутствие приборов и сигнальных ламп

7

Монтажный пульт

– нечеткость фиксации переключателей по позициям

8

Концевые выключатели

– отсутствие «растворов» и «провалов» контактов; – отсутствие сальников во вводных патрубках

9

Ограничитель грузоподъемности, указатель вылета, анемометр

– несоответствие показаний приборов фактическим данным; – отсутствие пломб на релейном блоке ограничителя и на измерительном блоке анемометра

10

Вспомогательные устройства

– нечеткость включения вспомогательных устройств; – отсутствие прожекторов в соответствии с эксплуатационной документацией

Электрооборудование, приборы и устройства безопасности в целом

– неудовлетворительное состояние элементов (отколы, неплотное прилегание, неудовлетворительный монтаж и др.); – слабая затяжка болтов, кабельных наконечников, зажимов; – наличие нагара и коррозии на контактах, контактных кольцах и открытых токоведущих частях; – несоответствие номинального тока автоматических выключателей, полупроводниковых приборов, плавких вставок, контакторов пускателей параметрам, указанным в технической документации.

1

11

3. Оценка работоспособности крана при статических и динамических испытаниях. Статические и динамические испытания должны выполняться в соответствии с указаниями в руководстве (инструкции) по эксплуатации крана (при отсутствии этих указаний – в соответствии с требованиями Правил безопасности [7]).

4. Устранение замечаний, выявленных экспертом в процессе проведения ЭПБ, при наличии (так как ЭПБ считается завершенной только после выполнения эксплуатирующей организацией согласованных мероприятий). В статье приведено описание видов работ, проводимых в рамках ЭПБ башенных кранов, а также обзор технических и организационных причин их аварий. Описаны основные дефекты механизмов и канатно-блочных систем, а также электрооборудования и приборов безопасности, на которые необходимо обращать внимание при выполнении экспертного обследования башенных кранов.

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

Литература 1. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2014 году. М., 2015. – 410 с.

2. Машинист башенного крана: учеб. пособие / А.Г. Маргин. – М.: – Издательский центр «Академия», 2008. – 64 с.

3. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2013 году. М., 2014. – 406 с.

4. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2012 году. М., 2013. – 398 с.

5. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2011 году. М., 2012. – 536 с.

6. Котельников B.C., Жуков В.Г., Инденбаум А.И., Шишков Н.А. Рекомендации по экспертному обследованию башенных, стреловых несамоходных и мачтовых кранов, кранов-лесопогрузчиков. Серия 10. Выпуск 70 / Колл. авт. – 2-е изд., испр. – М.: Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2009.

7. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утверждены приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533).

399

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка вероятности хрупкого разрушения трубопроводов и сосудов давления УДК: 621.643.2-034.14: 621.642-034.14 Денис ШИШКИН, заместитель генерального директора ООО «Безопасные технологии» (г. Астрахань) Денис КАРЛИН, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «Безопасные технологии» (г. Астрахань) Сергей ОЛЬНЕВ (г. Астрахань)

В статье рассмотрены расчетно-экспериментальные методы, позволяющие экспертам в области промышленной безопасности решать задачи надежности на основе вероятностного подхода, учитывая результаты испытаний лабораторных образцов, с моделированием реальных условий эксплуатации исследуемого объекта. На основе модели наислабейшего звена, где разрушение образца в целом определяется локальной прочностью его наиболее слабого элемента, рассмотрена функция оценки вероятности хрупкого разрушения трубопроводов и сосудов давления. Ключевые слова: трубопроводы, сосуды давления, хрупкое разрушение, критическая температура хрупкости, вероятностный подход.

Т

опливно-энергетическая система лежит в основе многих экономических отраслей России. Одними из главных ее составляющих являются сосуды давления различного назначения и трубопроводные системы. В настоящее время на предприятиях широко используются системы с сосудами, работающими под давлением: газовые и водогрейные котлы, компрессорные установки, автоклавы, паро- и газопроводы, газовые баллоны, цистерны и бочки для транспортировки и хранения. Сосуды и трубопроводные системы, работающие под давлением, представляют потенциальную опасность, так как вследствие нарушения режима эксплуатации и дефектов могут происходить взрывы с разрушением зданий, сооружений, оборудования и гибели людей из-за высвобождения при разрушении сосуда огромной энергии. Это, в свою очередь, накладывает высокую степень ответственности и надежности при сооружении и эксплуатации сосудов давления и трубопроводных систем. В качестве материала для сосудов, работающих под давлением, в основ-

400

ном используется сталь (углеродистая и легированная). Надежность работы стали в условиях повышенных температур и сложного напряженного состояния определяется вероятностью хрупкого разрушения. В настоящее время изучению проблемы оценки вероятности хрупкого разрушения элементов конструкций посвящено значительное количество работ. В данных работах обобщены расчетноэкспериментальные методы, позволяющие решать задачи надежности на основе вероятностного подхода, учитывая результаты испытаний лабораторных образцов, с моделированием реальных условий эксплуатации исследуемого объекта. Хрупкое разрушение стальных конструкций является опасным видом разрушения, часто оно возникает при низком уровне напряжений от действующих нагрузок, быстро распространяется и приводит во многих случаях к полному разрушению конструкций. Под хрупким разрушением понимают разрушение, при котором размер пластической зоны вершины трещины или концентратора, инициирующих разруше-

ние, пренебрежимо мал по сравнению с размером поперечного сечения элемента сосуда (образца) месте разрушения [1]. Каждая сварная стальная конструкция имеет некоторый температурный порог – критическую температуру хрупкости, ниже которой вероятность хрупких разрушений возрастает. Хрупкое разрушение происходит в две стадии: возникновение хрупкой трещины и ее нестабильное распространение. Первая стадия – стабильный процесс, сопровождаемый макропластической деформацией и вязким подрастанием трещины, предшествующим ее превращению в хрупкую. Переход процесса разрушения во вторую стадию происходит дискретно, хрупкая трещина мгновенно начинает распространяться нестабильно со скоростью примерно 1000 м/с. При этом на три порядка падает расход энергии, поглощаемой разрушением [2]. Анализ случаев хрупкого разрушения металла в стальных конструкциях показывает, что хрупкое разрушение вызывается рядом факторов, основными из которых являются свойства стали: склонность к хрупкому разрушению, высокие местные концентрации напряжений, характер силового и температурного воздействия [3]. В настоящее время изучению проблемы оценки вероятности хрупкого разрушения элементов конструкций посвящено значительное количество работ [4, 5, 6, 7] и др. В данных работах обобщены расчетно-экспериментальные методы, позволяющие решать задачи надежности на основе вероятностного подхода, учитывая результаты испытаний лабораторных образцов, с моделированием реальных условий эксплуатации исследуемого объекта. Вероятностный подход исследования хрупкого разрушения сводится к следующему: задаче о функции распределения сопротивления хрупкому разрушению номинально идентичных образцов при одинаковых условиях и задаче о влиянии на хрупкую прочность раз-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

мера образца, распределения напряжений и напряженного состояния. Эти задачи взаимосвязаны, и их решение требует построения реалистичных физикостатистических моделей процесса разрушения [6]. При моделировании процесса разрушения необходимо учитывать следующие факторы: распределение имеющихся в материале трещин по степени опасности разрушения ими материала и случайный характер этого распределения; стохастический характер развития имеющихся в материале опасных трещин. Далее, расчет полей напряжений в материале с учетом наличия в нем трещин [8]. Для статистического описания хрупкого разрушения существуют три модели, каждая из которых приводит к своей функции распределения: нормальное распределение, гамма-распределение и третье – асимптоматическое распределение наименьших значений. Хотя аналитические выражения для этих трех функций совершенно различны, они не всегда легко различимы при использовании небольшого числа данных [9]. Поэтому в большинстве случаев ограничиваются третьим асимптотическим распределением наименьших значений, которое следует из модели наислабейшего звена: разрушение образца в целом определяется локальной прочностью его наиболее слабого элемента объема. Статистические теории, основанные на гипотезе слабого звена, предполагают, во-первых, что источником разрушения является наиболее опасный дефект, имеющийся в образце, во-вторых, что характеристики дефектов не изменяются в процессе нагружения, в-третьих, что свойства материала могут быть описаны кривой распределения критических напряжений для дефектов в материале.

Cогласно модели слабого звена, в работе [10] предложена оценка вероятности хрупкого разрушения образца через критический коэффициент интенсивности напряжений (Кс) и (Ксmin). Основной особенностью используемого вероятностного подхода является идея о возможности придания одному из параметров физического смысла, а именно параметру (Ксmin) минимальной величины критического коэффициента интенсивности напряжений, определяемого из прямого эксперимента, что уменьшает требования к объему выборки и упрощает математический аппарат. Также в работе А.М. Большакова [6], согласно модели слабого звена, получена функция вероятности хрупкого разрушения трубопроводов и сосудов

с учетом эксплуатационных факторов. Для оценки вероятности хрупкого разрушения в данной работе предлагается использование информации о механических свойствах и характеристиках трещиностойкости материалов, о параметрах функции распределения размеров трещин. Для практической реализации расчетов по функции, предложенной в работе [6], необходимо располагать всесторонней информацией о фактических свойствах материалов, условиях эксплуатации и степени дефектности элемента конструкции. В настоящее время изучению проблемы оценки вероятности хрупкого разрушения элементов конструкций посвящено значительное количество работ. Для реализации расчетов оценки вероятности хрупкого разрушения трубопроводов и сосудов давления необходима достаточная информация о свойствах материалов при различных условиях и статистическом распределении имеющихся в материале трещин по степени опасности. Все это подразумевает создание базы данных по дефектности оборудования и основных физико-механических характеристик материалов в зависимости от условий эксплуатации трубопроводов и сосудов давления. Литература 1. СТО Газпром 2-2.3-491-2010 «Техническое диагностирование сосудов, работающих под давлением, на объектах ОАО «Газпром».

2. Розенштейн И.М. Хрупкое разрушение сварных стальных конструкций // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2008. – Том 74. – №7. – С. 48–51.

3. Лащенко М.Н. Аварии металличеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ских конструкций, зданий и сооружений / Стройиздат, Ленинградское отделение. – Ленинград: 1969. – 184 с.

4. Вероятностная оценка разрушения конструкций вследствие трещинообразования / Борисова О.Ф., Гулина О.М. // Сб. научн. тр. / Обнинский институт атом. энерг., Фак. кибернет. Каф. АСУ. – 1992. – № 8. – С. 45–56.

5. Дмитриев В.М. Расчеты на хрупкую прочность с использованием вероятностных характеристик разрушения // Статич. и динамич. прочность машиностроит. конструкций. – М., 1989. – С. 59–62.

6. Большаков А.М. Оценка вероятности хрупкого разрушения труб и сосудов большого диаметра по критериям механики разрушения. Автореферат дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук: – Якутск, 1999.

7. Марголин Б.З., Костылев В.И., Кейм Э. Формулировка локального критерия хрупкого разрушения в вероятностной постановке при сложном термомеханическом нагружении // Проблемы прочности. – 2005. – №1. – С. 24–43.

8. Шевелев В.В. Структурно-кинетическая вероятностная модель разрушения и долговечность хрупких материалов // Прикладная механика и техническая физика. – 2011. – Т.52. – № 4. – С. 161–168.

9. Фрейденталь А.М. Статистический подход к хрупкому разрушению / В кн.: Разрушение. Т.2 / Пер. с англ. Р.Л. Салганика / Под ред. Г. Либовица. – М.: Мир, 1975. – С. 616–645.

10. Трощенко В.Т., Покровский В.В., Каплуненко В.Г. Прогнозирование трещиностойкости теплоустойчивых сталей с учетом влияния размеров образцов. Сообщение 2. Вязкое разрушение. Сообщение 3. Хрупкое разрушение // Проблемы прочности. – 1997. –№2. – С. 5–30.

401

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Влияние коррозионных повреждений на состояние железобетонных элементов реконструируемых зданий и сооружений Евгений БУЯКОВ, эксперт ООО «Инженерные решения» (г. Киров) Алексей РЫБАКОВ, эксперт ООО «Промтеплоэнергис» (г. Киров)

Современная инвестиционная политика направлена на техническое перевооружение и переориентацию существующих производств, и в результате это обуславливает опережающие темпы роста объемов реконструкции объектов промышленности, жилищного и коммунального хозяйства в сравнении с новым строительством.

Т

акого рода перепрофилирование объектов, как правило, сопровождается изменением величины и характера воздействия полезной нагрузки на строительные конструкции. Эксплуатация железобетонных конструкций в условиях агрессивных сред, температурных воздействий и т.д., также приводит к увеличению объемов работ по их восстановлению и усилению. Таким образом, значительные суммы затрат, идущих как на реконструкцию действующих предприятий, так и на поддержание эксплуатационной пригодности конструкций, показывают важность научно обоснованной оценки технического состояния эксплуатируемых конструкций, их прочностных и эксплуатационных свойств. Вопросы реконструкции и технического перевооружения существующих зданий и сооружений напрямую связаны с проблемой усиления, восстановления конструкций и частей зданий. Значительный эффект в решении этих вопросов может быть достигнут при точной оценке состояния строительных конструкций и применении типовых, соответствующих этому состоянию методов расчета, усиления и восстановления. Одним из наиболее важных этапов при реконструкции и перевооружении промышленных предприятий является оценка их технического состояния на основе результатов, полученных при проведении натурных обследований. Техническое состояние конструкций во многом зависит от наличия эксплуатационных повреждений. В таблице 1 приведены характерные

402

повреждения сборных железобетонных элементов с отмеченным количеством объектов, на которых встречалось данное повреждение. По количеству и объему дефектов можно отметить, что коррозионные повреждения элементов плит покрытий и перекрытий являются самыми массовыми. Влияние коррозионных повреждений на несущие свойства конструкций оценивается весьма ориентировочно, поскольку теоретические подходы к расчету и результаты экспериментальных исследований разрозненны или относятся к общим случаям расчета, не учитывающим особенности условий работы той или иной конструкции. В то же время, из практики служб эксплуатации промышленных предприятий известно, что конструкции, имеющие нарушенное сцепление арматуры с бетоном, продолжают эксплуатироваться в течение достаточно длительного времени, следовательно, оценка их технического состояния необходима не только при реконструкции, но и при реше-

нии вопроса о возможности их дальнейшей эксплуатации. По результатам испытания ребристых плит, имеющих различные по степени коррозионные повреждения авторами было установлено: 1. Незначительный коррозионный износ рабочей арматуры (уменьшение сечения на 5%) в сочетании с нарушением сцепления арматуры с бетоном приводит к снижению несущей способности на 1520%, а жесткости – на 40%.

2. Коррозионный износ рабочей арматуры в пределах 10-15% и наличие повреждений в виде сквозных нормальных трещин приводит к значительной потере жесткости на 80% и более. В то же время, в действующих нормативных документах снижение несущей способности плит от данного повреждения учитывается только уменьшением диаметра арматуры (из-за повреждения коррозии). Исходя из полученных данных и обзора различных повреждений, можно сделать следующие выводы: 1. Коррозионные повреждения элементов покрытий и перекрытия являются самыми массовыми.

2. Существующая методика расчета не учитывает снижения несущей способности при нарушении сцепления арматуры с бетоном и требует пересмотра. Литература 1. СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции».

Таблица 1. Распределение повреждений по сборным железобетонным элементам с 1994 по 2004 г. Вид повреждения или дефекта

Кол-во объектов с поврежденными элементами колонны

ригеля

плиты

Силовые повреждения

-

8

30

Коррозионные повреждения

18

22

72

Сколы защитного слоя, пробивка отверстий, крепление технологического оборудования к рабочей арматуре конструкции

15

9

27

Прочие

7

6

17

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Характерные дефекты и повреждения современных бетонных полов промышленных зданий и сооружений Евгений БУЯКОВ, эксперт ООО «Инженерные решения» (г. Киров) Алексей РЫБАКОВ, эксперт ООО «Промтеплоэнергис» (г. Киров)

В данной статье рассмотрены требования к современным конструкциям промышленных полов, отражены основные этапы устройства полов. Показано, что применение современных эффективных материалов позволяет выполнять устройство высокопрочных и износостойких конструкций полов. Также в статье проанализированы основные дефекты и повреждения конструкций полов, возникающие при сдаче в эксплуатацию или в процессе эксплуатации.

П

ол – наиболее изнашиваемый в процессе эксплуатации. Применение конструкций полов из штучных материалов чаще всего оказывается неэффективным. Как следствие, наибольшее распространение получили конструкции промышленных бетонных полов различного типа. К современным конструкциям полов предъявляются следующие требования: ■ долговечность (расчетные сроки эксплуатации 10–25 лет при температурах от -55 °С до +180 °С); ■ высокая абразивная стойкость; ■ высокая стойкость к интенсивным динамическим нагрузкам; ■ герметичность; ■ отсутствие пыления; ■ простота в эксплуатации и уборке. Увеличение прочности и трещиностойкости оснований полов обеспечивается путем введения различных пластифицирующих добавок и применением дисперсного армирования (фибробетон, сталефибробетон), что в итоге позволяет отказаться или значительно уменьшить затраты на армирование конструкций основания. Обеспыливание, повышенная прочность, износостойкость, декоративные свойства обеспечиваются модификацией поверхностного слоя бетонного пола или нанесением покрытий различных типов: ■ жидкая полимерная пропитка; ■ топпинг; ■ применение полимерных покрытий; ■ классические мозаичные полы; ■ магнезиальные полы.

Конструкция стандартного пола, как правило, состоит из основания (бетонной стяжки) и покрытия (материала, придающего поверхности основные потребительские свойства), а устройство нового бетонного пола включает комплекс работ: ■ подготовка основания; ■ устройство гидроизоляции; ■ монтаж опалубки; ■ укладка арматуры; ■ укладка бетонной смеси; ■ вибромеханическая обработка и разравнивание смеси; ■ затирка поверхности дисковолопастными машинами; ■ пропитка бетона обеспыливающим и упрочняющим составом; ■ нарезка швов с последующей их герметизацией. Экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений позволяет установить основные факторы, приводящие к повреждениям или выявленной полной эксплуатационной непригодности конструкций полов в новых зданиях. Из наиболее распространенных дефектов и повреждений следует отметить: ■ отклонение поверхности покрытия полов от горизонтальной плоскости, связанное с низким качеством работ по возведению конструкции; ■ разбивка и крошение стыков швов, связанное с осадкой основания, нарушением технологии распила швов, несоответствием конструкции полов действующим нагрузкам, низкой прочностью материала основания; ■ расхождение стыков швов, связанное с осадкой основания, нарушением ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

технологии распила швов, низкой прочностью материала основания, факторами вызывающими повышенную усадку бетона; ■ образование трещин по бетонному полу (растрескивание бетонной плиты), связанные с осадкой грунта (плохая подготовка основания), низким качеством бетона, факторами вызывающими повышенную усадку бетона; избытком пластификаторов в бетоне, отсутствием ухода за бетоном во время изготовления конструкции; ■ отслоение верхнего слоя упрочненного бетонного пола или полимерного покрытия, связанное с низким качеством основания, избытком пластификаторов в бетоне, перепадом температур, подъемом грунтовых вод, плохой подготовкой основания; ■ наличие мелких трещин в упрочненном слое бетонного пола «паутинка», связанное с избытком воды в бетонной смеси, отсутствием ухода за бетоном в процессе изготовления конструкции; ■ наличие раковин и каверн в полу, связанное с низким качеством бетонной смеси; ■ высокая истираемость и пыление пола, связанная с нарушением правил эксплуатации и ухода за полом, низкой маркой бетона, недостаточным количеством упрочнителя в верхнем слое бетона или его несоответствием заявленным характеристикам. На большинстве обследованных объектов с дефектами и повреждениями, организации, проводящие работы по устройству полов, не могли обеспечить требуемое качество материалов, необходимых для применения современных упрочняющих добавок, или условия, связанные с технологией изготовления. Выявленные факторы указывают на необходимость обязательного контроля качества работ со стороны Заказчика и Исполнителя на всех этапах по устройству современных промышленных полов. Литература 1. СП 29.13330.2011 «Полы».

2. СП 52-104-2006 «Сталефибробетонные конструкции».

3. сайт http://www.top-beton.ru.

403

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Опыт проектирования и проведения экспертизы ПБ документации на техническое перевооружения трубопроводов тепловых сетей Олег РОТАРЬ, заместитель директора ООО «ОРТЭС» (г. Екатеринбург) Эдуард ГАЛИМОВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «ОРТЭС» (г. Екатеринбург) Евгений ЛОБКО, ведущий инженер ООО «ОРТЭС» (г. Екатеринбург) Лариса ВОРОНИНА, главный специалист ЦКО ОАО «Инженерный центр энергетики Урала» – предприятие «УралОРГРЭС» (г. Екатеринбург) Ольга УШАКОВА, начальник технической службы ОАО «Инженерный центр энергетики Урала» – предприятие «УралОРГРЭС» (г. Екатеринбург)

Большинство тепловых сетей городов России находятся в аварийном состоянии. Аварии часто случаются при проведении гидравлических испытаний при подготовке тепловых сетей к отопительному периоду, но также и в зимнее время, что приводит к тяжелым последствиям.

В

последнее время выполняются работы по замене тепловых сетей. Значит, выполняется документация на техническое перевооружение и, соответственно, проводится экспертиза промышленной безопасности документации на техническое перевооружение согласно требованиям статьи 8 п.1 Федерального закона № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», в случае если указанная документация не входит в состав проектной документации такого объекта, подлежащей экспертизе в соответствии с законодательством РФ о градостроительной деятельности. В настоящее время изменилась нормативная база, нормативные документы, материалы для изготовления трубопроводов тепловых сетей. При проектировании следует учитывать стесненные условия технического перевооружения, возможного изменения радиусов гиба элементов трубопроводов, новые, более жесткие требования к расстояниям между поперечными сварными швами для проведения необходимых в каждом конкретном случае видов контроля. При прокладке тепловых сетей в старых каналах (проходных и непроходных) осо-

404

бое внимание нужно уделить расстояниям от поверхности тепловой изоляции до стенки канала, дна канала, перекрытия канала, поверхности тепловой изоляции соседнего трубопровода. Нужно иметь в виду, что для предизолированных трубопроводов, которые чаще используются в последнее время, эти нормы жестче. Из-за этого бывает, что при техническом перевооружении трубопроводов без замены каналов нормы минимальных расстояний не выдерживаются. При выполнении работ по проведению экспертизы промышленной безопасности документации на техническое перевооружение необходимо особое внимание уделять именно этим вопросам. С 23 декабря 2014 года отменены «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды» ПБ 10-573-03, в которых были указаны требования к проектированию трубопроводов тепловых сетей. В настоящее время взамен данных и других ПБ действуют ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» и Федеральные нормы и правила «Правила промышленной безопасности опасных производственных объ-

ектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». Требования к проектированию устанавливает только ТР ТС 032/2013, но в недостаточном объеме. ФНП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» устанавливает требования, направленные на обеспечение промышленной безопасности, предупреждение аварий, инцидентов, производственного травматизма на ОПО. Конкретных требований к проектированию в нем также не установлено. При проектировании и, соответственно, при проведении ЭПБ документации на техническое перевооружение нужно руководствоваться требованиями ТР ТС 032/2013, ФНП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» и действующими в настоящее время следующими нормативными документами: 1. ГОСТ Р 21.1101-2013 «Основные требования к проектной и рабочей документации», который устанавливает основные требования к составу и комплектованию документации, правилам выполнению документации, правилам внесения изменений в документацию, правилам оформления сброшюрованной документации. Также приведены марки комплектов рабочих чертежей, шрифты прилагаемых документов, формы ведомостей, включаемых в документацию.

2. СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10.0012009 «Тепловые сети. Нормы расчета на прочность». Данный документ разработан ООО «НТП Трубопровод», согласован с Ростехнадзором и рекомендован в качестве нормативного документа межотраслевого применения. Данный НД разработан взамен РД 10-400-01 «Расчет на прочность трубопроводов тепловых сетей». СТО устанавливает методы рас-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

чета на прочность трубопроводов тепловых сетей, требований по определению толщины стенки труб и соединительных деталей трубопровода из условий обеспечения их несущей способности под действием внутреннего избыточного давления и коррозии.

3. ГОСТ Р 55596-2013 «Сети тепловые. Нормы расчета на прочность и сейсмические воздействия». Данный документ разработан ООО «НТП Трубопровод» взамен РД 10-400-01 «Расчет на прочность трубопроводов тепловых сетей».

4. СП 124.13330.2012 «Тепловые сети» (Актуализированная редакция СНиП 4102-2003). Устанавливает требования по проектированию тепловых сетей, сооружений на тепловых сетях во взаимосвязи со всеми элементами системы централизованного теплоснабжения.

5. ГОСТ 30732-2006 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой». ГОСТ на современные предизолированные трубы. Применение данных труб сокращает сроки прокладки тепловых сетей, исключает работы по тепловой изоляции и т.д.

6. СТО ЦКТИ 10.003-2007 «Трубопроводы пара и горячей воды тепловых станций. Общие технические требования к изготовлению» (с изменениями), в котором установлены все основные требования к проектированию, контролю, изготовлению деталей и сборочных единиц трубопроводов, установлены ответственность разработчика документации трубопровода за правильность конструкции, за расчет на прочность и выбор материалов, за соответствие документации требованиям нормативных документов, действующих в настоящее время. В СТО ЦКТИ 10.003-2007 определены требования к чертежам трассировки трубопровода, которые проектировщик часто игнорирует, судя по опыту проведения ЭПБ документации на техническое перевооружение. Также в этом документе в достаточной мере приведены требования к конструкции трубопровода, материалам и полуфабрикатам, сварке, изготовлению деталей и сборочных единиц, контролю сварных соединений, термической обработке, методам контроля и испытаний. Приведенная в СТО ЦКТИ 10.003-2007 схема категорий и групп трубопроводов в данный момент не действует. Группу среды и категорию нового трубопровода нужно определять по ТР ТС 032/2013.

7. СП 41-103-2000 «Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов».

8. СП 61.13330.2012 (Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003) «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Вышеуказанные документы необходимо использовать для выполнения раздела «Тепловая изоляция» документации на техническое перевооружение, учитывая климатические особенности места расположения тепловых сетей, если трубопроводы выполняются не из труб с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой.

9. «Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в пенополимерминеральной (ППМ) изоляции».

10. Серия 2.440-2 «Шарнирные узлы балочных клеток и рамные узлы примыкания ригелей к колоннам».

11. Серия 3.006.1-2.87 вып. 1, 2 «Элементы сборных конструкций».

12. Серия 4.904-66, вып. 1 «Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных каналах».

13. Серия 5.903-13, вып. 1 «Детали трубопроводов тепловых сетей».

14. Серия 5.903-13, вып. 3 «Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей. Установка контрольно-измерительных приборов (термометров, манометров).

15. Серия 5.903-13, вып. 6-95 «Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей. Подвески жесткие и пружинные трубопроводов».

16. Серия 5.903-13, вып. 7-95 «Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей. Опоры трубопроводов неподвижные».

17. Серия 5.903-13, вып. 8-95 «Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей. Опоры трубопроводов подвижные». Это не полный перечень нормативной документации, в соответствии с которой необходимо выполнять проектирование и ЭПБ документации на техническое перевооружение трубопроводов тепловых сетей. Поэтому отсутствие требований к проектированию в основных действующих на данный момент времени нормативных документах (ТР ТС 032/2013 и ФНП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением») не должно создавать препятствий для специализированной проектной организации выполнить документацию грамотно и с соблюдением требований основного закона промышленной безопасности ФЗ № 116. Экспертная организация, выполняя экспертизу промышленной безопасноТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

сти документации на техническое перевооружение, имеет возможность провести качественный анализ и оценку документации на техническое перевооружение, основываясь на требованиях вышеуказанных нормативных документов с целью определение соответствия объекта ЭПБ требованиям промышленной безопасности. Литература 1. Федеральный закон № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».

3. Федеральные нормы и правила «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

4. ГОСТ Р 21.1101-2013 «Основные требования к проектной и рабочей документации».

5. СТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА 10.0012009 «Тепловые сети. Нормы расчета на прочность».

6. ГОСТ Р 55596-2013 «Сети тепловые. Нормы расчета на прочность и сейсмические воздействия».

7. СП 124.13330.2012 «Тепловые сети» (Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003).

8. СТО ЦКТИ 10.003-2007 «Трубопроводы пара и горячей воды тепловых станций. Общие технические требования к изготовлению».

9. СП 41-103-2000 «Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов».

10. СП 61.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 41-03-2003) «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

11. «Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в пенополимерминеральной (ППМ) изоляции».

405

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Продление срока безопасной эксплуатации технических устройств подрядных организаций, работающих на объектах нефтегазодобывающего комплекса УДК: 67 Фарид ЯМАЛИЕВ, эксперт ООО «НПП УРАЛНЕФТЕГАЗДИАГНОСТИКА» (г. Октябрьский) Альберт ДАВЛЕТБАЕВ, эксперт ООО «НПП УРАЛНЕФТЕГАЗДИАГНОСТИКА» (г. Октябрьский) Константин ЗАБЕЛИН, заместитель директора ООО «НПП УРАЛНЕФТЕГАЗДИАГНОСТИКА» (г. Октябрьский) Урал КАМАЕВ, директор ООО «НПП УРАЛНЕФТЕГАЗДИАГНОСТИКА» (г. Октябрьский)

Технические устройства подрядных организаций на объектах нефтегазодобывающего комплекса. Ключевые слова: продление срока безопасной эксплуатации технических устройств.

З

а последние годы произошли изменения в структуре нефтяной промышленности. Из состава неф­ тегазодобывающих управлений выведены подразделения, оказывающие услуги бурения, ремонта и реконструкции скважин, повышения нефтегазоотдачи пластов, производительности скважин. Указанные услуги в настоящее время выполняются на договорных обязательствах техническими устройствами подрядных организаций или индивидуальных предпринимателей. Нефтегазодобывающие комплексы

406

представляют собой опасные производственные объекты. Правовые, экономические и социальные основы безопасной эксплуатации этих объектов определяются Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». На основании Федерального закона № 116-ФЗ разработано большинство нормативных документов, регламентирующих порядок осуществления работ на опасных производственных объектах нефтегазодобывающего комплекса.

Технические устройства подрядных организаций, как и любые технические устройства, имеют определенный срок службы, при достижении которого, согласно требованиям технического регламента ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования», эксплуатация технических устройств должна быть прекращена независимо от их технического состояния. По достижении техническими устройствами окончания срока безопасной эксплуатации, установленного изготовителем, у подрядных организаций возникает необходимость продления срока безопасной эксплуатации технических устройств путем проведения необходимых экспертиз. На практике у подрядных организаций, как заказчика экспертизы, возникают трудности в получении экспертного заключения, так как Ростехнадзор не регистрирует их в реестре заключений. Услуга по ведению реестра заключений возложена на Ростехнадзор и регулируется документом «Административный регламент Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по предоставлению государственной услуги по ведению реестра

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

заключений экспертизы промышленной безопасности», утвержденным приказом Ростехнадзора от 23 июня 2014 года № 260, зарегистрированным Минюстом России от 15 января 2015 года № 35 553. Согласно данному документу, заказчиками экспертизы являются заявители, осуществляющие деятельность в области промышленной безопасности. Регистрация предусматривает принадлежность опасного производственного объекта заказчику экспертизы, который подает документы на регистрацию. На основании принятых нормативных документов по промышленной безопасности Ростехнадзор отказывает в регистрации заключений от заказчиков экспертизы, за которыми не зарегистрирован опасный производственный объект. Для подрядных организаций в вопросе получения экспертного заключения на технические устройства возникает непреодолимый барьер. Федеральный закон № 116-ФЗ устанавливает требования к организациям, эксплуатирующим опасный производственный объект, с границами опасного производственного объекта, которые должны быть зарегистрированы в государственном реестре опасных производственных объектов. Подрядные организации на практике, со своим оборудованием, привлекаются к процессу эксплуатации опасных производственных объектов, которые не зарегистрированы за ними. Решение данного вопроса возможно в дополнении Федерального закона № 116-ФЗ разделом «Требования к подрядным организациям, привлекаемым к работам на опасных производственных объектах». 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 в нефтяной и газовой промышленности».

3. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования».

4. «Административный регламент Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по предоставлению государственной услуги по ведению реестра заключений экспертизы промышленной безопасности», утвержденный приказом Ростехнадзора от 23 июня 2014 года № 260, зарегистрированный Минюстом России от 15 января 2015 года № 35 553.

Остаточный магнетизм в металле труб после применения внутритрубных магнитных дефектоскопов УДК: 67 Константин ЗАБЕЛИН, заместитель директора ООО «НПП УРАЛНЕФТЕГАЗДИАГНОСТИКА» (г. Октябрьский) Урал КАМАЕВ, директор ООО «НПП УРАЛНЕФТЕГАЗДИАГНОСТИКА» (г. Октябрьский) Фарид ЯМАЛИЕВ, эксперт ООО «НПП УРАЛНЕФТЕГАЗДИАГНОСТИКА» (г. Октябрьский) Альберт ДАВЛЕТБАЕВ, эксперт ООО «НПП УРАЛНЕФТЕГАЗДИАГНОСТИКА» (г. Октябрьский)

Остаточный магнетизм материала трубы после прогона магнитного дефектоскопа. Ключевые слова: магнитное дутье.

О

дним из эффективных способов обнаружения повреждений стенок трубопроводов является внутритрубная магнитная дефектоскопия. Метод магнитной дефектоскопии основан на исследовании искажений магнитного поля, возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов. Данный метод применяется для трубопроводов, изготовленных из ферромагнитных материалов. Работа дефектоскопа основана на регистрации рассеяния магнитного потока в стенке трубы, происходящего в зоне поверхностных и подповерхностных дефектов. Принцип метода рассеяния магнитного потока заключается в том, что, когда в намагниченной части трубы имеется дефект сплошности, некоторая часть магнитного потока выходит наружу из стенки трубы, то есть магнитный поток рассеивается на дефекте и может быть зафиксирован датчиком, расположенным около поверхности трубы. Намагничивание стенки трубопровода обеспечивается при помощи магнитов, расположенных на цилиндрической поверхности дефектоскопа, передающих магнитный поток от магнитов в стенку трубы. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Дефектоскопы в процессе прогона внутри трубы намагничивают ферромагнитный материал трубы. Графически зависимость магнитной индукции В ферромагнетика от напряженности магнитного поля Н является сложной нелинейной функцией и описывается кривой намагничивания. Кривая указывает на явление магнитного насыщения, начиная с некоторого значения намагничивание практически остается постоянным и является точкой технического насыщения (рис. 1). Процессы намагничивания ферромагнитных материалов подразделяются на обратимые и необратимые по отношению к изменению магнитного поля. Если после снятия возмущения внешнего поля намагниченность материала возвращается в исходное положение, то такой процесс обратимый. Обратимые изменения наблюдаются на малом начальном отрезке участка кривой намагничивания. Основная часть кривой намагничивания ферромагнитного материала относится к необратимому процессу перемагничивания, представляемому петлей гистерезиса. Если первоначально ненамагниченное вещество намагнитить до насыщения (начальная кривая), а затем умень-

407

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы шить и потом снова увеличить напряженность магнитного поля, то изменение индукции не будет следовать начальной кривой, а будет описывать форму петли, называемой петлей гистерезиса: каждому значению напряженности магнитного поля соответствуют два значения магнитной индукции в зависимости от того, увеличивается или уменьшается напряженность поля. Величина индукции ВR, сохраняющаяся при Н0 =0, называется остаточной индукцией. Внутри данного предельного гистерезисного цикла может быть достигнуто множество состояний материала при изменении напряженности магнитного поля. Остаточная магнитная индукция является причиной образования магнитных полей в трубах и появления эффекта «магнитного дутья». «Магнитное дутье» – это эффект, возникающий при сварке намагниченных труб, что выражается в затруднении поджига дуги, в нарушении стабильности ее горения, выбросе металла из сварочной ванны. После прохождения магнитных дефектоскопов фактический уровень магнитной индукции в разделке сварного стыка составляет 15÷25 мТл. Таким образом, если ферромагнитная труба была предварительно намагничена магнитной системой внутритрубного дефектоскопа до технического насыщения, то намагниченность во много раз превышает допустимый уровень. Участки трубопроводов перед сваркой подлежат размагничиванию в случаях наличия остаточного магнетизма в металле труб. Из существующих методов размагничивания можно выделить: ■ метод компенсации остаточного магнитного поля трубопровода внешним магнитным полем;

408

■ метод размагничивания знакопеременным затухающим полем; ■ метод импульсного размагничивания приложенными импульсными магнитными полями. При компенсационном методе в зоне, прилегающей к сварному шву, с помощью размагничивающих обмоток генерируется магнитное поле, равное по величине и противоположное по знаку магнитному полю намагниченного трубопровода. При сильных остаточных полях данным методом сложно равномерно скомпенсировать магнитное поле по всей длине сварного шва. При размагничивании с помощью знакопеременных затухающих полей размагничивается область, находящаяся под витками размагничивающей катушки. При таком способе область, находящаяся под витками, является пассивным магнитопроводом и при определенных соотношениях длины размагничивающей катушки начинает проявляться действие размагничивающего фактора, препятствующее достижению минимально допустимого уровня остаточного магнитного поля. При импульсном методе размагничивания область, находящаяся непосредственно под витками размагничивающей катушки, намагничивается против поля трубопровода и становится активным элементом. Намагниченность этой зоны в соотношении с остаточным магнитным полем трубопровода позволяет уменьшить действие размагничивающего фактора. На практике размагничивание осуществляется с помощью циклического перемагничивания полем Н, величина которого меняется от поля насыщения Нс до – Нс (рис. 2). При этом область перемагничивается по уменьшающимся по амплитуде частным циклам петель гисте-

Рис. 1. Кривая намагничивания ферромагнетика В, Тл

Н, А/м

Рис. 2. Изменение магнитной индукции при размагничивании В +ВR

– Нс Нс

Н

резиса, имеющим все меньшие и меньшие значения остаточной индукции ВR, пока не будет достигнуто В0. Допустимый уровень магнитной индукции в разделе сварного стыка, необходимый для проведения качественной сварки и исключающий «магнитное дутье», не более 1,5÷2 мТл. Это позволяет сделать вывод, что у применяемых на практике импульсных методов размагничивания минимальный шаг регулировки магнитных полей, генерируемых размагничивающим оборудованием, не должен превышать эту величину. Литература 1. Толмачев И.И. Магнитные методы контроля и диагностики. Томский политехнический университет, 2008. 215 с.

2. Кухлинг Х. Справочник по физике. М. «Мир», 1982. 519 с.

3. Добродеев П.Н. Исследование методов размагничивания торцов труб при ремонте магистральных трубопроводов. ISSN 2074-272X. Електротехнiка Електромеханiка. 2014. №3, журнал, с.50–54.

4. СТО Газпром 2-23-137-2007. Часть II. «Инструкция по технологиям сварки при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Техническое диагностирование

при экспертизе промышленной безопасности сосудов и аппаратов из алюминия и алюминиевых сплавов в химической промышленности УДК: 681.2 Михаил ПАТЕЛЬЕ, заместитель директора, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» Сергей ЕВДОКИМЕНКО, заместитель главного инженера, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» Алексей ДАРЕНСКИХ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» Ильгиз САЛИМГАРАЕВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» Максим НОВИКОВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО»

На предприятиях химической промышленности эксплуатируют сосуды и аппараты из алюминия и алюминиевых сплавов. Эти сплавы, обладающие повышенной сопротивляемостью коррозионному растрескиванию, успешно применяются в определенных случаях, когда углеродистая сталь оказывается нестойкой к рабочим средам и условиям эксплуатации. Документов, регламентирующих проведение технического диагностирования сосудов и аппаратов из алюминия и алюминиевых сплавов, в настоящее время существует ограниченное количество. В статье приводятся общие сведения о применении алюминия и алюминиевых сплавов в химическом аппаратостроении, а также описание проведения технического диагностирования при экспертизе промышленной безопасности сосудов и аппаратов из алюминия и алюминиевых сплавов. Ключевые слова: промышленная безопасность, экспертиза, сосуд, аппарат, алюминиевый сплав, техническое диагностирование.

А

люминий и алюминиевые сплавы находят широкое применение в химическом аппаратостроении. Для использования в химической промышленности рекомендованы алюминиевые сплавы АМц, АМг2, АМгЗ, АМг5 для изготовления сосудов, работающих под давлением при температурах от – 196 до +150 °С. Алюминий высокой (99,90 % и выше) чистоты необходим лишь для изготовления аппаратуры, соприкасающейся с растворами концентрированной азотной кислоты. Коррозионная стойкость алюминия позволяет его использовать в щавелевой, фосфорной, уксусной кислотах, растворах азотнокислого аммония, хлористого кальция и других средах. Из алюминия изготавливают храни-

лища и цистерны для перевозки уксусной кислоты крепостью 90,0–99,9 % (при температурах до 30 °С). В производстве уксусной кислоты применяют конденсаторы, емкости, колонны, изготовленные из алюминия. На практике можно встретить стальные реакторы с алюминиевой обкладкой и с мешалками и змеевиками из алюминия [1]. Алюминий применяют для изготовления хранилищ и дистилляционных аппаратов в производстве масляной кислоты. Алюминий стоек в сухих броме, фторе, этил- и этиленхлориде, этиленхлоргидриде, хлористом алюминии, хлорсульфоновой кислоте, безводной серной кислоте и олеуме, однако в перечисленных выше влажных продуктах алюминий корродирует, и применять его нельзя. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Алюминий и его сплавы, не содержащие медь, применяют для изготовления реакторов, мешалок и др. при сульфировании жирных спиртов. Скорость коррозии алюминия в сухой хлорсульфоновой кислоте при 20 °С не превышает 0,5 мм/ год, но в присутствии влаги возрастает из-за образования соляной кислоты. Алюминий и его сплавы – лучшие материалы для изготовления оборудования, соприкасающегося с роданистым аммонием, так как они стойки в его растворах, а также в растворах, содержащих примеси сульфита и тиосульфата алюминия всех концентраций даже при повышенных температурах. Алюминий стоек в аммиаке и углекислом газе. Из алюминия изготавливают аппаратуру в производстве карбоната аммония из аммиака и углекислого газа при 50–100 °С и других аналогичных продуктов. Не вызывают коррозии алюминия при 125 °С и средних давлениях также растворы карбоната аммония. Широко применяют алюминиевую аппаратуру в производстве натриевой и аммиачной селитры для изготовления выпарных аппаратов, хранилищ, трубопроводов. Алюминий стоек в средах, содержащих жидкий аммиак. Его применяют в производстве нитроанилина из нитро­ хлорбензола в среде, содержащей до 60 % гидрата окиси аммония. Образующиеся нитросоединения ингибируют коррозию под действием возникающего при реакции хлористого аммония [1]. Высокой стойкостью алюминий и его сплавы, не содержащие меди, обладают в синильной кислоте. Их применяют для изготовления ректификационных колонн, емкостей, хранилищ, цистерн в производстве синильной кислоты. Предельная температура эксплуатации алюминиевой аппаратуры на химических предприятиях составляет от минус 70 до плюс 150 °С. По истечении срока службы сосудов и аппаратов, изготовленных из алюми-

409

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ния и алюминиевых сплавов, неизбежно проведение экспертизы промышленной безопасности и их техническое диагностирование. Техническое диагностирование позволяет оценить техническое состояние, сделать выводы о возможности дальнейшей эксплуатации и тем самым повысить надежность, безотказность и безаварийность их работы. Техническое диагностирование сосудов и аппаратов, изготовленных из алюминия и алюминиевых сплавов, должно включать следующие виды работ: 1 – изучение эксплуатационно-технической документации; 2 – наружный и внутренний осмотры; 3 – оценку геометрической формы основных несущих элементов оборудования; 4 – толщинометрию; 5 – измерение твердости металла основных несущих элементов оборудования; 6 – неразрушающий контроль сварных соединений и основного металла; 7 – определение химического состава металла основных несущих элементов; 8 – оценку металлографических структур; 9 – вырезку пробы металла с целью его детального исследования; 10 – специальные виды контроля (например, АЭ-контроль, термография, тензометрирование и т.д.); 11 – проверочный прочностной расчет основных несущих элементов оборудования; 12 – испытание на прочность и плотность. Работы, перечисленные в пп. 1– 6 и 11 носят обязательный характер. Работы пп. 7–10 проводятся по решению эксперта. Испытание, предусмотренное п.12 по решению эксперта, допускается не проводить, если после последнего проведенного испытания прошло не более 4 лет [2]. Обязательные работы. А) Изучение эксплуатационно-технической документации. Цель анализа документации – ознакомление с конструктивными и эксплуатационными особенностями оборудования, характером его износа, а также с объемами и причинами выполненных ремонтов оборудования, что позволяет сделать предварительную оценку доминирующего механизма повреждения оборудования и, при необходимости, внести коррективы в программу работ. Б) Наружный и внутренний осмотры. Цель наружных и внутренних осмотров – выявление поверхностных дефек-

410

тов, образовавшихся в процессе эксплуатации или ремонта диагностируемого оборудования: поверхностные трещины, коррозионный и эрозионный износ, выходящие на поверхность расслоения металла, изменения геометрических форм основных несущих элементов оборудования типа выпучин, вмятин, вздутий, гофров и т.п. Результаты осмотра служат основой для наиболее эффективного распределения зон ультразвукового контроля толщин стенок основных несущих элементов оборудования и назначения контрольных участков сварных соединений для дефектоскопии, а также определяют необходимость, объем и конкретные участки для проведения контрольных промеров и оценки выявленных при осмотре отклонений геометрической формы элементов оборудования [2]. Наружный и внутренний осмотры, а также оценку качества проводят в соответствии с требованиями РД 03-606-03 [3], ОСТ 26-01-1183-82 [4]. В) Оценка геометрической формы основных несущих элементов оборудования. Первичная оценка геометрической формы основных несущих элементов диагностируемого оборудования производится визуально при проведении наружного и внутреннего осмотров. Выявленные при осмотре участки поверхности, имеющие отклонения геометрической формы, должны быть измерены с целью установления границ деформированного участка и величины деформации или оценки относительной овальности или прямолинейности [2]. Г) Толщинометрия. Целью толщинометрии является получение количественной характеристики, позволяющей оценить степень коррозионно-эрозионного износа оборудования, и производится для всех его несущих элементов (обечаек корпуса, днищ, горловин люков-лазов, патрубков штуцеров, крышек, заглушек). При этом толщинометрия в первую очередь производится на участках поверхности, на которых при осмотре выявлены видимые следы коррозии. Конкретные места (точки) замеров толщины стенки элементов сосудов (аппаратов) и их количество устанавливаются экспертом, выполняющим диагностирование. При отсутствии видимых следов износа обязательной толщинометрии должны подвергаться не менее трех участков поверхности на цилиндрической части корпусов и днищах сосудов (аппаратов). Минимальное количество замеров на горловинах и крышках люков-

лазов, штуцерах и заглушках определяет эксперт, проводящий диагностирование. При этом на участках поверхности, на которых при осмотре выявлен значительный коррозионный износ, замер толщины стенок производится по сетке с размером квадрата, обеспечивающим надежную оценку толщины стенки на данном участке поверхности. Результаты замеров толщины стенки на каждом участке должны оцениваться не менее чем по трем замерам. Как правило, экспертные организации проводят толщинометрию в следующем минимальном объеме: ■ по четырем образующим обечаек в 3 сечениях; ■ по четырем радиусам днищ, через 90° по окружности элемента и одна точка в центре; ■ для патрубков штуцеров через 90° по окружности патрубка в четырех точках; ■ для укрепляющих колец через 180° по окружности кольца в двух точках. Контроль толщины стенки проводится также в зонах интенсивного коррозионноэрозионного износа металла, в местах выборок дефектов и на поверхности вмятин или выпучин. Толщинометрия может проводиться как по наружной, так и по внутренней поверхности сосуда или аппарата. Д) Измерение твердости металла основных несущих элементов оборудования. Цель измерения твердости металла основных несущих элементов оборудования и их сварных соединений – проведение косвенной оценки прочностных характеристик металла и выявление элементов оборудования или отдельных его участков с явно выраженным отклонением прочностных характеристик от стандартных значений. Конкретные участки поверхности и сварных соединений для замера твердости и их количество определяет эксперт, проводящий диагностирование, по результатам анализа материального исполнения и, как правило, замеры производятся на участках, подготовленных для замера толщины стенки. При этом на каждом контролируемом участке должно быть сделано не менее 3 замеров, а за результат принимается их среднеарифметическое значение или интервал значений. Измерение твердости обязательно в случае, когда возникает сомнение в соответствии примененного при ремонте или изготовлении металла, предусмотренного конструкторской документацией, а также в случае воздействия на металл (в результате нештатных ситу-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

аций) механических или тепловых нагрузок, превышающих допускаемые для данного материала [2]. В случае измерения твердости сосудов и аппаратов из алюминия и алюминиевых сплавов возникает проблема отбраковки по твердости после определенного срока эксплуатации, так как в действующих нормативных и технических документах приведены нормы отбраковки по твердости только для сталей. Е) Неразрушающий контроль сварных соединений и основного металла. Неразрушающий контроль основного металла и сварных соединений при техническом диагностировании сосудов (аппаратов) выявляет дефекы, образовавшиеся под воздействием условий их эксплуатации или при их ремонте, и может производиться визуальным и измерительным (ВИК) методом, капиллярной и ультразвуковой дефектоскопией, а также рентгено- или гамма-графированием и АЭ-контролем. Контроль сварных соединений должен производиться не менее чем двумя неразрушающими методами контроля. Цель ультразвукового и радиографического контроля – выявление внутренних дефектов сварных соединений в виде трещин, непроваров, пор и неметаллических включений [5]. Ультразвуковой контроль проводится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 55724-2013 [6], РД 24.201.07-90 [7], ГОСТ 21397-81 [8]. Радиографический контроль проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 7512-82 [9], СТО 00220368-010-2007 [10]. Ультразвуковой или радиографический контроль сварных швов аппаратов должен проводиться в объеме, согласно п. 3.6.1.5 РД 03-421-01, с учетом ранее проведенного контроля (при изготовлении, после выполнения ремонтных работ). Если объем контроля при изготовлении не известен, то тогда организация, проводящая техническое диагностирование, обязана провести неразрушающий контроль ультразвуковым или радиографическим методом в объеме согласно таблице 1.

Таблица 1. Объем контроля радиографическим или ультразвуковым методом при изготовлении сосудов и аппаратов из алюминия и алюминиевых сплавов [4] Группа аппарата

Длина контролируемых швов в % от общей длины швов, не менее

1

100

2

25

3

10

Акустико-эмиссионный контроль позволяет выявить склонные к развитию дефекты сварных швов и основного металла при охвате 100 % поверхности сосуда или аппарата. Он проводится в соответствии с ПБ 03-593-03 [11]. Контроль методом капиллярной дефектоскопии имеет целью выявление наличия, размеров и ориентации поверхностных и подповерхностных дефектов и производится в случаях, когда при проведении наружного и внутреннего осмотров оборудования, визуального или измерительного контроля возникают сомнения в надежности результатов, а также для контроля угловых сварных соединений, не дефектоскопичных ультразвуковым методом. При этом обязательному контролю подлежит зона шириной 100–150 мм в пограничных местах расположения потенциально опасных дефектов формы (вмятин, выпучин, отдулин, гофров). Контроль методом капиллярной дефектоскопии осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 18442-80 [12], РД-13-06-2006 [13]. Для каждого сосуда (аппарата), работающего под давлением выше 0,07 МПа и под вакуумом, должно быть назначено не менее 2 контрольных участков стыковых и не менее одного участка – угловых сварных соединений. Для каждого сосуда (аппарата), работающего под давлением ниже 0,07 МПа, без давления и под наливом, необходимость назначения контрольных участков сварных соединений для дефектоскопии определяет эксперт, проводящий диагностирование. Минимальный объем контроля неразрушающими методами сварных соединений необходимо удвоить для оборудования, работающего: ■ в режиме циклического или малоциклового силового или термосилового нагружения; ■ в условиях ползучести металла; ■ в условиях коррозионного растрескивания [2]. Ж) Проверочный прочностной расчет основных несущих элементов оборудования. Проверочный прочностной расчет на статическую прочность основных несущих элементов диагностируемого оборудования проводится в обязательном порядке. Расчет на циклическую (малоцикловую) прочность проводится в обязательном порядке для оборудования, эксплуатирующегося в циклическом режиме нагружения и наработавшего 1000 и более циклов нагружения. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Выбор элементов конструкции сосудов (аппаратов), подлежащих проверочному прочностному расчету, и метода (типа) расчета производит эксперт, проводящий диагностирование сосуда (аппарата). Проверочный прочностной расчет должен производиться в соответствии с требованиями действующих нормативных документов (ГОСТ Р 52857 1-2007 - ГОСТ Р 52857 12-2007 [14] и т.д.), с учетом результатов технического диагностирования оборудования. В случае отсутствия нормативных документов на необходимый вид расчета, проверочный расчет производится по методикам специализированных научно-исследовательских организаций [2]. Информация о допускаемых напряжениях для алюминия и их сплавов приведена в ГОСТ 26158-84 [16]. З) Испытание на прочность и плотность. Гидравлическое (пневматическое) испытание проводится с целью проверки объекта на прочность, плотность и, при необходимости, на герметичность. Режимы проведения гидроиспытания принимаются в соответствии с требованиями [4], [15]. После проведения технического диагностирования проводится анализ полученных результатов обследования. Полученные в результате технического диагностирования данные по рабочим параметрам эксплуатации, геометрическим размерам, форме, материальному исполнению основных несущих элементов оборудования и свойствам металла следует сравнить с исходными (паспортными) данными, а допустимость выявленных отклонений оценить по действующим нормам, принятым Ростехнадзором, стандартам или техническим условиям на изготовление диагностируемого оборудования или подтвердить расчетами. Вывод. В статье приводятся общие сведения о применении алюминия в химическом аппаратостроении. Описаны этапы проведения технического диагностирования в процессе экспертизы промышленной безопасности с рассмотрением обязательных работ. Данные сведения могут быть использованы организациями, проводящими техническое диагностирование при экспертизе промышленной безопасности сосудов и аппаратов из алюминия и алюминиевых сплавов. Литература 1. Алюминиевые сплавы (состав, свойства, технология, применение) .Справочник / В. М. Белецкий, Г. А. Кривов. Под обшей редакцией академика РАН И. Н. Фридляндера – К.: «КОМИНТЕХ», 2005. – 365 с.

2. Методика диагностирования техни-

411

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ческого состояния и определения остаточного ресурса технологического оборудования нефтеперерабатывающих, нефтехимических производств (ДиОР-05). – Волгоград: ВНИИКТИнефтехимоборудование, 2006. – 90 с.

3. РД 03-606-03 «Инструкция по проведению визуального и измерительного контроля».

4. ОСТ 26-01-1183-82 «Сосуды и аппараты алюминиевые. Общие технические условия».

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

6. ГОСТ Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые».

7. РД 24.201.07-90 «Швы сварных соединений сосудов и аппаратов из алюминия и его сплавов. Методика ультразвукового контроля».

8. ГОСТ 21397-81 «Контроль неразрушающий. Комплект стандартных образцов для ультразвукового контроля полуфабрикатов и изделий из алюминиевых сплавов. Технические условия».

9. ГОСТ 7512-82 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод».

10. СТО 00220368-010-2007 «Швы сварных соединений, сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Радиографический метод контроля».

11. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов».

12. ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования».

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

14. ГОСТ Р 52857 1-2007 - ГОСТ Р 52857 122007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность».

15. 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 от 25.03.2014 №116).

16. ГОСТ 26158-84 «Сосуды и аппараты из цветных металлов. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования».

412

Алгоритм проведения технического диагностирования при экспертизе промышленной безопасности сосудов и аппаратов из титана и титановых сплавов УДК: 669.295.018 Михаил ПАТЕЛЬЕ, заместитель директора, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» Сергей ЕВДОКИМЕНКО, заместитель главного инженера, эксперт в области промышленной безопасности ЗАО «НЦТО» Алексей ДАРЕНСКИХ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» Ильгиз САЛИМГАРАЕВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО» Максим НОВИКОВ, инженер-эксперт ЗАО «НЦТО»

На предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности находят применение сосуды и аппараты из титана и титановых сплавов. Как правило, они используются при работе с коррозионными средами, в которых титановый сплав проявляет стойкость. На сегодняшний день существует ограниченное количество нормативных и технических документов, касающихся сосудов и аппаратов из титана и титановых сплавов, которые можно применять в процессе технического диагностирования при проведении экспертизы промышленной безопасности. В статье приводятся общие сведения о титановых сплавах и их применении, а также алгоритм проведения технического диагностирования при экспертизе промышленной безопасности сосудов и аппаратов из титана и титановых сплавов. Ключевые слова: промышленная безопасность, экспертиза, сосуд, аппарат, титан, титановый сплав, техническое диагностирование.

Т

итановые сплавы являются одним из конструкционных материалов, применяемых в настоящее время в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности (например, в реакторах обессеривания, подвергающихся воздействию сырой нефти, сероводорода, хлорида аммония или т. п. при повышенных температурах, превышающих 100 °C). Их использование связано с при-

сущим титану и его сплавам комплексом свойств: высокая удельная прочность, коррозионная стойкость во многих агрессивных средах, немагнитность, хорошая жаропрочность при температурах эксплуатации до 500–600 °С [1]. Наиболее часто встречающимися критичными параметрами при эксплуатации оборудования, выполненного из титана и титановых сплавов, является работа в условиях высоких и низких тем-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ператур, а также при циклических нагрузках. В связи с этим наиболее важными эксплуатационными свойствами титана и титановых сплавов можно считать хладостойкость в условиях работы при криогенных температурах, жаропрочность – при эксплуатации в области повышенных температур и усталостную выносливость при знакопеременном нагружении. По мере того как титановое оборудование становится все более обыденным на химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятиях, возрастает число случаев преждевременного выхода его из строя и низкой эффективности использования. При этом ошибки допускаются на всех стадиях, связанных с применением оборудования из титана, а именно: при выдаче рекомендаций, конструировании, изготовлении и эксплуатации. Нередко при правильной рекомендации изготовления аппаратов из титана не учитывается, что отдельные узлы и детали контактируют с такой агрессивной средой, в которой титан нестоек. Иногда пытаются использовать титан в средах, в которых он не обладает достаточной коррозионной стойкостью, а именно – для изготовления оборудования, контактирующего с растворами соляной и серной кислот повышенных концентраций и при высокой температуре [2]. Все вышеперечисленное создает предпосылки для возникновения аварийных ситуаций. Своевременное и регулярное проведение технического диагностирования при экспертизе промышленной безопасности сосудов и аппаратов из титана и титановых сплавов позволяет оценить техническое состояние, сделать выводы о возможности дальнейшей эксплуатации и тем самым повысить надежность, безотказность и безаварийность их работы.

Организация проведения работ по техническому диагностированию оборудования с целью оценки его остаточного ресурса возлагается на предприятиевладельца оборудования. Экспертизу промышленной безопасности выполняют организации, имеющие лицензию органов Ростехнадзора РФ на проведение данного вида работ [3]. Техническое диагностирование, проводимое в рамках экспертизы, с целью получения информации о реальном техническом состоянии оборудования, наличии в нем повреждений, выявления причин и механизмов их возникновения и развития, может включать следующие виды работ: 1– изучение эксплуатационно-технической документации; 2 – наружный и внутренний осмотры; 3 – оценку геометрической формы основных несущих элементов оборудования; 4 – толщинометрию; 5 – измерение твердости металла основных несущих элементов оборудования; 6 – неразрушающий контроль сварных соединений и основного металла; 7 – определение химического состава металла основных несущих элементов; 8 – оценку металлографических структур; 9 – вырезку пробы металла с целью его детального исследования; 10 – специальные виды контроля (например, АЭ-контроль, термография, тензометрирование и т. п.); 11 – поверочный прочностной расчет основных несущих элементов оборудования; 12 – испытание на прочность и плотность. Работы, перечисленные в пп.1–6 и 11, носят обязательный характер. Работы пп.7–10 проводятся по решению эксперта. Испытание, предусмотренное п.12, по решению эксперта допускается не проводить, если после последнего проведенного испытания прошло не более 4 лет [3]. Рассмотрим работы, носящие обязательный характер, подробнее. А) Изучение эксплуатационнотехнической документации. Цель анализа эксплуатационнотехнической документации – детальное ознакомление с конструктивными и эксплуатационными особенностями оборудования, характером его износа, а также с объемами и причинами выполненных ремонтов оборудования, ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

что позволяет сделать предварительную оценку доминирующего механизма повреждения оборудования и, при необходимости, внести коррективы в программу работ. Б) Наружный и внутренний осмотры. Цель наружных и внутренних осмотров – выявление поверхностных дефектов, образовавшихся в процессе эксплуатации или ремонта диагностируемого оборудования: поверхностные трещины, коррозионный и эрозионный износ, выходящие на поверхность расслоения металла, изменения геометрических форм основных несущих элементов оборудования типа выпучин, вмятин, вздутий, гофров и т.п. Результаты осмотра служат основой для наиболее эффективного распределения зон ультразвукового контроля толщин стенок основных несущих элементов оборудования и назначения контрольных участков сварных соединений для дефектоскопии, а также определяют необходимость, объем и конкретные участки для проведения контрольных промеров и оценки выявленных при осмотре отклонений геометрической формы элементов оборудования [3]. Наружный и внутренний осмотры, а также оценку качества проводят в соответствии с требованиями РД 03-606-03 [4] и ОСТ 26.260.482-2003 [5]. В) Оценка геометрической формы основных несущих элементов оборудования. Первичная оценка геометрической формы основных несущих элементов диагностируемого оборудования производится визуально при проведении наружного и внутреннего осмотров. Выявленные при осмотре участки поверхности, имеющие отклонения геометрической формы, должны быть измерены с целью установления границ деформированного участка и величины деформации или оценки относительной овальности или прямолинейности [3]. Г) Толщинометрия. Цель толщинометрии – получение количественной характеристики, позволяющей оценить степень коррозионноэрозионного износа оборудования, и производится для всех его несущих элементов (обечаек корпуса, днищ, горловин люков-лазов, патрубков штуцеров, крышек, заглушек). При этом толщинометрия в первую очередь производится на участках поверхности, на которых при осмотре выявлены видимые следы коррозии. Конкретные места (точки) замеров толщины стенки элементов сосудов (ап-

413

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы паратов) и их количество устанавливаются экспертом, выполняющим диагностирование. При отсутствии видимых следов износа обязательной толщинометрии должны подвергаться не менее трех участков поверхности на цилиндрической части корпусов и днищах сосудов (аппаратов). Минимальное количество замеров на горловинах и крышках люков-лазов, штуцерах и заглушках определяет эксперт, проводящий диагностирование. При этом на участках поверхности, на которых при осмотре выявлен значительный коррозионный износ, замер толщины стенок производится по сетке с размером квадрата, обеспечивающим надежную оценку толщины стенки на данном участке поверхности. Результаты замеров толщины стенки на каждом участке должны оцениваться не менее чем по трем замерам. Как правило, экспертные организации проводят толщинометрию в следующем минимальном объеме: ■ по четырем образующим обечаек в 3 сечениях; ■ по четырем радиусам днищ, через 90° по окружности элемента и одна точка в центре; ■ для патрубков штуцеров через 90° по окружности патрубка в четырех точках; ■ для укрепляющих колец через 180° по окружности кольца в двух точках. Контроль толщины стенки проводится также в зонах интенсивного коррозионноэрозионного износа металла, в местах выборок дефектов и на поверхности вмятин или выпучин. Толщинометрия может проводиться как по наружной, так и по внутренней поверхности сосуда или аппарата. Д) Измерение твердости металла основных несущих элементов оборудования. Измерение твердости металла основных несущих элементов оборудования и их сварных соединений имеет целью проведение косвенной оценки прочностных характеристик металла и выявление элементов оборудования или отдельных его участков с явно выраженным отклонением прочностных характеристик от стандартных значений. Конкретные участки поверхности и сварных соединений для замера твердости и их количество определяет эксперт, проводящий диагностирование, по результатам анализа материального исполнения и, как правило, они производятся на участках, подготовленных для замера толщины стенки. При этом на каждом контролируемом участ-

414

ке должно быть сделано не менее 3 замеров, а за результат принимается их среднеарифметическое значение или интервал значений. Измерение твердости обязательно в каждом случае, когда возникает сомнение в соответствии примененного при ремонте или изготовлении металла предусмотренному конструкторской документацией, а также в случае воздействия на металл (в результате нештатных ситуаций) механических или тепловых нагрузок, превышающих допускаемые для данного материала [3]. В случае измерения твердости сосудов и аппаратов из титановых сплавов возникает проблема отбраковки по твердости после определенного срока эксплуатации, так как в действующих нормативных и технических документах приведены нормы отбраковки по твердости только для сталей. Е) Неразрушающий контроль сварных соединений и основного металла. Неразрушающий контроль основного металла и сварных соединений при техническом диагностировании сосудов (аппаратов) имеет целью выявление дефектов, образовавшихся или развившихся под воздействием условий их эксплуатации или при их ремонте, и может производиться визуальным и измерительным (ВИК) методом, капиллярной и ультразвуковой дефектоскопией, а также рентгено- или гамма-графированием и АЭ -контролем. Контроль сварных соединений должен производиться не менее чем двумя неразрушающими методами контроля. Ультразвуковой и радиографический контроль имеют целью выявление внутренних дефектов сварных соединений в виде трещин, непроваров, пор и неметаллических включений [6]. Ультразвуковой контроль проводится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 55724-2013 [7], СТО 00220256-005-2005 [8]. Радиографический контроль проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 7512-82 [9], СТО 00220368-010-2007 [10]. Ультразвуковой или радиографический контроль сварных швов аппаратов должен проводиться в объеме, согласно п. 3.6.1.5 РД 03-421-01, с учетом ранее проведенного контроля (при изготовлении, после выполнения ремонтных работ). Если объем контроля при изготовлении не известен, то тогда организация, проводящая техническое диагностирование, обязана провести неразрушающий контроль ультразвуковым или радиографическим методом в объеме согласно таблице 1.

Таблица 1. Объем контроля радиографическим или ультразвуковым методом при изготовлении сосудов и аппаратов из титана и титановых сплавов [5] Группа сосуда или аппарата

Длина контролируемых сварных соединений* от общей длины, %

1,2

100

3а

30

3б

20

* требование относится к каждому сварному соединению

Акустико-эмиссионный контроль позволяет выявить склонные к развитию дефекты сварных швов и основного металла при охвате 100 % поверхности сосуда или аппарата. Он проводится в соответствии с ПБ 03-593-03 [11]. Контроль методом капиллярной дефектоскопии имеет целью выявление наличия, размеров и ориентации поверхностных и подповерхностных дефектов и производится в случаях, когда при проведении наружного и внутреннего осмотров оборудования, визуального или измерительного контроля возникают сомнения в надежности результатов, а также для контроля угловых сварных соединений, не дефектоскопичных ультразвуковым методом. При этом обязательному контролю подлежит зона шириной 100–150 мм в пограничных местах расположения потенциально опасных дефектов формы (вмятин, выпучин, отдулин, гофров). Контроль методом капиллярной дефектоскопии осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 18442-80 [12] и РД-13-06-2006 [13]. Для каждого сосуда (аппарата), работающего под давлением выше 0,07 МПа и под вакуумом, должно быть назначено не менее 2 контрольных участков стыковых и не менее одного участка – угловых сварных соединений. Для каждого сосуда (аппарата), работающего под давлением ниже 0,07 МПа, без давления и под наливом, необходимость назначения контрольных участков сварных соединений для дефектоскопии определяет эксперт, проводящий диагностирование. Минимальный объем контроля неразрушающими методами сварных соединений необходимо удвоить для оборудования, работающего: ■ в режиме циклического или малоциклового силового или термосилового нагружения; ■ в условиях ползучести металла; ■ в условиях коррозионного растрескивания [3].

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Ж) Поверочный прочностной расчет основных несущих элементов оборудования. Поверочный прочностной расчет на статическую прочность основных несущих элементов диагностируемого оборудования проводится в обязательном порядке. Расчет на циклическую (малоцикловую) прочность проводится в обязательном порядке для оборудования, эксплуатирующегося в циклическом режиме нагружения и наработавшего 1000 и более циклов нагружения. Выбор элементов конструкции сосудов (аппаратов), подлежащих проверочному прочностному расчету, и метода (типа) расчета производит эксперт, проводящий диагностирование сосуда (аппарата). Проверочный прочностной расчет должен производиться в соответствии с требованиями действующих нормативных документов (ГОСТ Р 52857 1-2007 - ГОСТ Р 52857 12-2007 [14] и т.д.), с учетом результатов технического диагностирования оборудования (фактических значений толщин стенок рассчитываемых элементов, размеров и расположения выявленных дефектов формы, результатов исследования металла и т.п.). В случае отсутствия нормативных документов на необходимый вид расчета, поверочный расчет производится по методикам специализированных научно-исследовательских организаций [3]. З) Испытание на прочность и плотность. Гидравлическое (пневматическое) испытание проводится с целью проверки объекта на прочность, плотность и, при необходимости, на герметичность. Режим проведения гидроиспытания (пробное давление, температура среды, время выдержки, скорость подъема и снижения давления) принимается в соответствии с требованиями ОСТ 26.260.482-2003 [5] и Правил безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением [15]. После проведения технического диагностирования проводится анализ полученных результатов обследования. Полученные в результате технического диагностирования данные по рабочим параметрам эксплуатации, геометрическим размерам, форме, материальному исполнению основных несущих элементов оборудования и свойствам металла следует сравнить с исход­ ными (паспортными) данными, а допустимость выявленных отклонений оце-

нить по действующим нормам, принятым Ростехнадзором, стандартам или техническим условиям на изготовление диагностируемого оборудования или подтвердить расчетами. Вывод: В статье приводятся общие сведения о применении сосудов и аппаратов из титана и титановых сплавов на объектах химии, нефтехимии и нефтепереработки. Приводится алгоритм проведения технического диагностирования в процессе экспертизы промышленной безопасности с описанием обязательных работ. Данные сведения могут быть использованы организациями, проводящими техническое диагностирование при экспертизе промышленной безопасности сосудов и аппаратов из титана и титановых сплавов. Литература 1. Илларионов, А. Г. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов: учебное пособие / А. Г. Илларионов, А. А. Попов. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. – 137 с.

2. Рускол Ю. С. Титановые конструкционные сплавы в химических производствах: Справочное издание. – М.: Химия, 1989. – 288.

3. Методика диагностирования технического состояния и определения остаточного ресурса технологического оборудования нефтеперерабатывающих, нефтехимических производств (ДиОР05). – Волгоград: ВНИИКТИнефтехим­ оборудование, 2006. – 90 с.

4. РД 03-606-03 «Инструкция по проведению визуального и измерительного контроля».

5. ОСТ 26.260.482-2003 «Сосуды и аппараты сварные из титана и титановых сплавов. Общие технические условия».

6. РД 03-421-01 «Методические указаТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ния по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов».

7. ГОСТ Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые».

8. СТО 00220256-005-2005 «Швы стыковых, угловых и тавровых сварных соединений сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Методика ультразвукового контроля».

9. ГОСТ 7512-82 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод».

10. СТО 00220368-010-2007 «Швы сварных соединений, сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Радиографический метод контроля».

11. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов».

12. ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования».

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

14. ГОСТ Р 52857 1-2007 - ГОСТ Р 52857 12-2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность».

15. 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 от 25.03.2014 №116).

415

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Актуальные проблемы развития нефтехимической отрасли 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, заместитель 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» (г. Волгоград)

Химическая, нефтехимическая и нефтеперерабатывающая отрасли являются одними из базовых в экономике России. Масштабы производства и сложность продукции требуют продуманной политики развития данных отраслей.

Н

арастающая конкурентная борьба, особенно с зарубежными предприятиями, диктует необходимость развития высокотехнологичных отраслей, составляющих основу промышленного производства топлив, химической продукции. Основными факторами, сдерживающими стабильное функционирование химического комплекса, по-прежнему являются высокая степень морального и физического износа и низкий технический уровень технологий и оборудования; резкое снижение инвестиционной деятельности; опережающие темпы роста цен и тарифов на продукцию естественных монополий. Для химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслей приоритетными задачами на сегодняшний день являются промышленная безопасность, сокращение расходов, оптимизация запасов. Также проблемы старения основных фондов и экологии продолжают оставаться актуальными.

416

В настоящее время доля оборудования со сроком эксплуатации более 20 лет составляет порядка 80%. Руководство и собственники предприятий отрасли не уделяют необходимого внимания вопросам замены оборудования, модернизации производства, внедрению новых, более безопасных технологий и процессов. Вопрос восстановления работоспособности оборудования путем проведения текущих, средних и капитальных ремонтов также актуален. На большинстве предприятий нефтехимической отрасли система планово–предупредительных ремонтов либо отсутствует, либо существует формально. Ремонтные работы проводятся по «остаточному» принципу, годовые планы ППР выполняются зачастую не более чем на 40%. Именно поэтому для химических и нефтехимических компаний задачи, связанные с оптимизацией процессов технического обслуживания основных фондов и управления ими, особенно актуальны.

Учитывая высокую изношенность оборудования и высокую агрессивность сред, своевременный контроль технического состояния оборудования должен являться одним из основных методов, обеспечивающих промышленную безопасность производства в целом. Важным является то, что обнаружение потенциальных дефектов должно происходить на ранних стадиях их развития и позволять своевременно принять меры для предотвращения возможной аварии. В целях минимизации фактора опасности, связанного с техническим состоянием оборудования, руководителям предприятий следует обратить особое внимание на наличие и выполнение графиков оценки остаточного ресурса оборудования, использование комплексного метода контроля технологических установок, усилить контроль за качеством проводимых экспертиз и ревизий оборудования. В связи с этим для развития отрасли необходима специальная государственная программа, ориентированная на замену морально и физически устаревшего оборудования и технологий, включающая в себя план восстановления отраслевой науки и машиностроения и оздоровления экономики в целом.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

О причинах аварий

на опасных производственных объектах нефтехимического комплекса и актуальных проблемах повышения уровня профилактической работы в области промышленной безопасности 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, заместитель 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» (г. Волгоград)

Опасность предприятий нефтехимического комплекса обусловлена наличием на территории больших объемов взрывопожароопасных, горючих и токсичных веществ, возможностью выхода из-под контроля технологических процессов, концентрацией отдельных предприятий в промышленные комплексы и размещением их в непосредственной близости от мест проживания населения.

Р

еальность угрозы, которую несут указанные предприятия, не раз подтверждалась на прак-

тике. Основная доля установленных технических причин аварий связана с изношенностью технологического оборудования, трубопроводов, зданий и сооружений и, следовательно, их неудовлетворительного состояния, при котором дальнейшая эксплуатация недопустима. Анализ результатов расследования технических причин аварий показал, что около 40% аварий произошло по причине разгерметизации и разрушения технических устройств на опасных производственных объектах. Как показывает статистика произошедших аварий, проблема ошибок проектирования и возникающих по их вине тяжелых последствий не просто является наиболее актуальной, но и становится одной из основных причин случающихся на производстве аварий и несчастных случаев. При проектиро-

вании опасных производственных объектов проектные организации часто не учитывают риски и их возможные последствия, а также необходимые приборы и средства безопасности, обеспечивающие аварийную остановку оборудования и объекта в целом, при возникновении аварийных ситуаций. Недостаточно полно и качественно изучаются свойства опасных веществ, применяемых в технологических процессах, вследствие чего неверно определяются технические устройства и приборы безопасности, необходимые для обеспечения герметичности технологической системы и предупреждения образования взрывоопасных концентраций. Вместе с тем подавляющее большинство аварий и несчастных случаев на производстве происходит по вине самих работников – срабатывает так называемый «человеческий фактор». Важным направлением по контролю за опасностями, связанными с человеческим фактором, является реализаТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ция мер по организации эффективного производственного контроля и систем управления промышленной безо­ пасностью предприятий. Необходимо помнить, что организация эффективного производственного контроля и создание систем управления промышленной безопасностью на предприятиях являются объектами особого внимания и регулирования промышленной безопасности. В целях обеспечения безопасных условий эксплуатации производства руководству предприятий необходимо усилить контроль за соблюдением требований промышленной безопасности, устранить формализм при организации и осуществлении производственного контроля, обеспечить приведение действующих производств в соответствие с современными требованиями нормативных документов. Особое внимание необходимо уделить качеству принимаемых проектных решений. В проектной документации должны быть изучены свойства применяемых веществ, исходя из которых должны быть определены наиболее безопасные способы ведения технологических процессов, дано обоснование по применению эффективности и надежности мер и технических средств противоаварийной защиты, направленных на обеспечение взрывобезопасности производства. Руководство и собственники эксплуатирующих организаций должны четко понимать, что их основная цель и задача в области промышленной безо­ пасности – предупреждение аварийности и производственного травматизма. Необходимо сформулировать эту цель в качестве официальной, определяющей политику любого предприятия. Более того, предприятиям необходимо точно сформулировать критерии оценки эффективности своей деятельности в этом направлении. Основным критерием оценки деятельности в области промышленной безопасности должно стать максимальное снижение уровня риска, связанного с возникновением аварий и несчастных случаев на производстве.

417

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка надежности и долговечности

технических устройств с учетом изменения структуры металлов при температурном воздействии УДК: 621.7 + 620.1+539.4 Мария СКУПЧЕНКО, кандидат технических наук, генеральный директор ООО «Камчатский учебно-аттестационный и технико-диагностический центр» (г. Петропавловск-Камчатский) Борис КАРЕЛОВ, технический директор ООО «Камчатский учебно-аттестационный и технико-диагностический центр» (г. Петропавловск-Камчатский) Елена ХИЗЁВА, заместитель генерального директора 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)

Экспертиза промышленной безопасности и техническая диагностика технических устройств, изготовленных из теплоустойчивых сталей. Установление причин отказа главного паропровода. Причины образования дефектов. Анализ результатов неразрушающего контроля и других исследований. Влияние карбидообразующих элементов на процессы в структуре теплоустойчивых сталей при эксплуатации объектов. Ключевые слова: экспертиза, техническое устройство, сталь, карбиды, паропровод, визуально-измерительный контроль, микротрещины, структура металла, легирующие элементы, границы зерен, охрупчивание.

Э

кспертиза промышленной безопасности технических устройств, изготовленных из металла с применением неразрушающих методов контроля, подразумевает обязательное знание их точного химического состава, учет условий эксплуатации, включая температурный фактор, влияющий на структурное состояние металла изделия. В значительной степени это касается объектов, изготовленных из теплоустойчивых сталей, то есть изделий из сталей хромомолибденованадиевой группы. Сочетание таких сильно карбидообразующих химических элементов, как хром (Cr), молибден (Мо), ванадий (V), вольфрам (W), дает с углеродом (С) прочные соединения – специальные карбиды, которые по-разному влияют на процессы, происходящие в структуре сталей при отпуске и длительной эксплуатации в области температур более 500÷600 °С. В 2010 году ООО «Камчатский учебноаттестационный и технико-диагностиче-

418

ский центр» занимался установлением причин отказа главного паропровода 37750 мм, рег. № 28. Исследуемый паропровод был изготовлен в 1985 году из стали 15Х1М1Ф, группы металлов М02 (W02). Исходными эксплуатационными параметрами рассматриваемого объекта были следующие: рабочая температура Тр = 560 °С; рабочее давление рр = 14 МПа; наработка до отказа – 96 313 часов; парковый ресурс паропровода – 250 000 часов. Дефектный участок исследуемого паропровода представлен на фотографии (рис. 1) сварного шва СШ-1 (порядковый № 38). После зачистки поверхности трубы от сварного шва СШ-1 вдоль оси в сторону сварного шва СШ-2 визуальноизмерительным методом было установлено следующее: ■ наружная поверхность трубы корродирована; ■ обезуглероженный слой металла наружной поверхности трубы 37750 мм составляет до 2,0 мм;

■ на зачищенной поверхности видны многочисленные следы язвенной коррозии продолговатой формы (раковины, каверны, надрезы), которые расположены одиночно, гнездообразно и ориентированы в виде борозд (надрезов) вдоль трубы по направлению действий напряжений. Визуально и на фотографии зоны контроля (рис. 2) при 30-кратном увеличении просматривается продольный след микротрещины № 1 от сварного шва СШ-1 вдоль оси трубы. На расстоянии до 30 мм от сварного шва по направлению действия напряжений произошло коррозионное растрескивание с образованием множества микротрещин (рис. 2, зона 1). Распространение трещины остановилось на расстоянии 50÷55 мм от СШ-1. Как было установлено в ходе проведенного исследования, при сварке не было обеспечено полное проплавление наплавленного металла и подкладного кольца (рис. 3). Сварной шов СШ-1 (стык № 38) по геометрическим параметрам не соответствует требованиям нормативных документов (подрезы, высота наплавленного металла грибообразной формы).

Рис. 1. Фотография дефектного участка паропровода, рег. № 28

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 3. Фотография металла торцевой части трубы Ø377×50 мм паропровода (по стыку № 38)

Рис. 2. Трещины на поверхности образца

Подкладное кольцо Линия несплавления в корне шва

На расстоянии примерно 12 мм от трещины №1 прослеживается параллельно след трещины № 2 протяженностью около 60 мм (рис. 2, зона 2). По результатам ультразвукового контроля качества металла основного и наплавленного металла сварного соединения было установлено: ■ стыковое сварное соединение было выполнено с расточкой на остающемся подкладном кольце; ■ длина расточки 90 мм; ■ толщина стенки tст = 44,3 мм; ■ остаточная толщина металла выше расточки составляет tр = 47,68 мм; ■ средний износ металла составляет tcp = 2,5 мм; ■ глубина залегания микротрещин указана на схеме (рис. 4 а, б). На образцах был проведен ряд дополнительных исследований: металлография; рентгеноспектральный анализ металла паропровода; измерение твердости в зоне сварного шва; магнитопорошковый контроль в зоне термического влияния. По результатам проведенных испытаний было установлено: ■ на поверхности трубы паропрово-

167 Преобразователь

15° Зона №1

Зона №2

Зона №3

б

t7= 29,7

t5= 25,2

Граница залегания трещины №1 Граница залегания трещины №1

t6= 31,6

Поверхность детали t4= 15

t2= 9

а t3= 15

Сварной шов СШ-1 (стык №38)

t1= 5,2

Сварной шов СШ-1 (стык №38)

Рис. 4. Графическое изображение зон сканирования трещин: а – схема сканирования; б – схема расположения трещин на глубине

да шел процесс интенсивного обезуглероживания; ■ развитие коррозионных повреждений параллельно оси трубы (по направлению действия напряжения) свидетельствует о наличии водородного и водороднокислородного охрупчивания металла. Для хромомолибденованадиевых сталей типичными дефектами являются локальные разрушения по границам зерен, обусловленные концентрацией карбидов легирующих элементов на пограничных участках кристаллов. По результатам рентгеноспектрального анализа образцов с различных участков объекта зафиксирована локальная высокая концентрация молибдена (Мо) от 6,53% до 9,52% при нормативном 0,9÷1,1%. В отдельных образцах массовая доля легирующих элементов (Мо, Cr, V) вообще отсутствует или присутствует в концентрации ниже предельно допустимого значения для данной марки стали; ■ твердость металла в зоне сварного шва превышает 300 НВ при нормативном значении 200 НВ; ■ образование микротрещины № 1 обу­ словлено технологическим фактором – недоотпуск сварного шва после сварки (менее 700 °С) и недостаточная выдержка по времени привели к охрупчиванию металла (отпускной хрупкости) и возникновению многочисленных микротрещин в зоне термического влияния сварного шва СШ-1; ■ причины зарождения трещины № 2 и её направленность вдоль оси трубы в сторону сварного шва СШ-1 надо искать в фазовых превращениях структуры металла. Результаты экспресс-контроля по месту образования дефектного участка, технической диагностики с применением неразрушающих методов контроля, измерения твердости металла, рентгеноспектрального анализа образцов металла исследуемого участка и металлографического анализа по макрошлифам позволили прийти к следующим выводам: ■ в процессе эксплуатации хромомоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

либденованадиевых сталей возникают процессы обеднения α-твердого раствора хромом, молибденом и другими легирующими элементами, в структуре протекают процессы коагуляции карбидов М3С, образование специальных карбидов. Все эти процессы снижают механические свойства стали (ударную вязкость, прочность); ■ основная причина разрушения металла паропровода – локализация карбидов молибдена (Мо3С), хрома (Cr3С), ванадия (V3С), цементита (Fe3С), образование свободного цементита по границам зерен привело к охрупчиванию пограничных участков с последующим разрушением. Природа появления отпускной хрупкости, охрупчивания металла по границам кристаллов α-фазы и карбидов обусловлена фазовыми изменениями в структуре металла, соотношением количества растворенных в α-растворе (феррит) легирующих элементов Мо, Cr, V и образованных специальных карбидов. Установлено, что возникновение дефектов (микротрещин) и охрупчивание металла в технических устройствах, изготовленных из теплоустойчивых сталей, обусловлено как несоблюдением технологического процесса изготовления сварного соединения, так и в результате изменений и локализации карбидов на границе кристаллов, что приводит к локальному последующему разрушению по границам зерен. Литература 1. Металловедение. Самохоцкий А.И., Кунявский М.Н. – М.: Металлургия,1967.

456 с.

2. Improvement in reliability of plunger pairs in finishing operations. Focia societatis scientiarum liblinensis, technika vol.4, nr 2, 1995- p.19-23.

3. Материалы «Заключения № 939-01ГП/11-2010 по результатам технической диагностики причин образования трещин на поверхности главного паропровода 37750 мм, рег. № 28».

419

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Безопасность персонала на дымовых трубах при сложных ремонтах и демонтаже Сергей ХОЖАЕВ, директор АНО НИИ «Дымовых труб» (г. Калуга)

Безопасность персонала на дымовых трубах при сложных ремонтах и демонтаже. Важность наряда-допуска и инструктажа, как способа воздействия на подсознание, обеспечивающего более активный самоконтроль альпинистов. Выбор исполнителя на ремонт (демонтаж) дымовой трубы не через базу разрешений и сертификатов, а выбор самого опытного и результативного специалиста. Концептуальные ошибки проектирования и способы их устранения. Скорость диффузионного потока растворов в тело несущего ствола должна быть ниже скорости испарения влаги ветром. Демонтаж дымовых труб – безопасность и точность укладки обеспечивается созданием предварительного наклона. Ключевые слова: безопасность персонала на дымовых трубах, причина разрушения дымовых труб и способ ее устранения; обеспечение точности валки дымовой трубы; создание предварительного наклона дымовой трубы.

1.

Безопасность персонала на дымовых трубах при сложных ремонтах и демонтаже. Квалификация промышленного альпиниста, занимающегося ремонтом (демонтажом) дымовых труб, должна быть на таком уровне, когда он может самостоятельно определять на высоте опасные факторы и прорабатывать способы обеспечения своей безопасности, поскольку заранее разработанный план действий может учитывать не все факторы риска. Оценка ситуации внизу и наверху дымовой трубы порой приводит к взаимно исключающим противоположным решениям. Главным требованием обеспечения безопасности является способность инженера (руководителя и производителя работ) оперативно находить оптимальные решения, которые обеспечат безопасность. Ухудшение безопасности и невнимание к этой проблеме возникли по макроэкономическим причинам, поскольку экономическая реальность такова, что ни один производитель не согласится что-либо применить без немедленного положительного финансового эффекта. Часть изобретателей вынуждена десятилетиями копить ресурсы для создания опытного образца. Если сравнить соотношение погибших на дымовых трубах к количеству тех, кто ремонтирует (демонтирует) дымовые трубы, то это соотношение будет соизмеримо с количеством погибших на войне,

420

приведенным к численности армии. Поэтому оформление нарядов-допусков и регулярные инструктажи – обязательная профилактика безопасности. Инструктаж дисциплинирует сотрудника, напоминает ему о возможных рисках и способах их избежать. Без соответствующей физической подготовки и опыта работы на дымовых трубах исполнение самых грамотных решений невозможно и опасно. Наиболее опасные ситуации возникают тогда, когда инженеры заказчика, не

Фото 1. Труба была высотой 160 м (такие из кирпича строили только в Норильске). К 1989 году была разрушена до отм. 130 м. Один раз в несколько минут вниз сверху падал кирпич. Диаметр трубы в основании 20 м, наверху – 12. Толщина стен внизу 2м. Слой футеровочного кирпича «в один кирпич», то есть 25 мм

обладающие достаточными знаниями и опытом в области дымовых труб, начинают диктовать исполнителям опасные для их жизни требования. В области демонтажа дымовых труб требования безопасности может выдвигать только исполнитель, поскольку именно он рискует своей жизнью, а не заказчик. И чем выше квалификация исполнителя, тем выше уровень безопасности. Вопрос сроков решается более ранним началом работ, а не сокращением периода исполнения. Недопустимо прописывать санкции к срокам исполнения опасных работ. Принуждение в методах страховки, вида средств индивидуальной защиты, способа и сроков исполнения, есть способ организации покушения на убийство под видом техногенной катастрофы.

2. Выбор исполнителя на ремонт (демонтаж) дымовой трубы. Высокая стоимость ремонта дымовых труб продиктована не численностью персонала, участвующего в ремонте. На дымовой трубе опасно размещать большое количество высотников. Причины высокой стоимости работ на дымовых трубах: а) высокая квалификация персонала; б) дорогие технологии и оборудование; в) высокие накладные расходы, в том

Фото 2. Фото противоположной стены. Видно, как оголовок раскрылся в форме розочки, лепестками наружу. Верхние 5 метров высоты специалисты разбирали руками, осторожно перемещаясь по кругу, сидя верхом на стене. Периметр стены (длина окружности) составлял 36–40 м

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

числе и потому, что работы проводятся только летом. Проектные мероприятия должны максимально сокращать количество и время работы персонала на высоте. Когда владельцы дымовых труб выставляют на торгах требования большого штата рабочих и ИТР, это говорит о полном отсутствии понимания принципов соблюдения безо­ пасности на дымовых трубах. В организации должен быть определен порядок и критерии выбора подрядчика, который обеспечит как безопасность персонала высотников, так и надежность и долговечность дымовой трубы. Основным показателем опыта организации-подрядчика является опыт проведения сложных работ и соответствующие им научно-исследовательские разработки. Руководство процессом ремонта, от проекта до окончательного исполнения, должен осуществлять ведущий специалист в своей области. Он обязан обеспечить обучение учеников, которые будут распространять уникальный опыт по стране, и его изобретения помогут отечественной промышленности. В настоящее время появились такие научные разработки, которые могут за год окупить капитальный ремонт любой дымовой трубы и будут приносить дополнительную ежегодную прибыль владельцам дымовых труб. Авторский надзор и исполнение ускоряет скорость и эффективность внедрения изобретения. Поэтому нужно прилагать все усилия к тому, чтобы наиболее прогрессивные изобретатели в области промышленной безопасности имели возможность развивать технологии и конструкции, которые станут безопасными для эксплуатирующих организаций. Например, специалистами АНО НИИ «Дымовых труб» была разработана дымовая труба, в конструкцию которой встроен водогрейный котел. Котел является абсолютно взрывобезопасным, экономически выгоднее модульной котельной и имеет более высокий КПД. В настоящий момент АНО НИИ «Дымовых труб» находится в поиске заказчика, который согласится поставить опытный образец по цене себестоимости.

3. Ошибки проектировщиков и способы их устранения. В проект кирпичной или железобетонной дымовой трубы проектом предусматривались материалы с такой морозостойкостью кирпича и бетона, которая обеспечит ресурс эксплуатации. Морозостойкость кирпича и бетона снижается в несколько раз, если он пропитан не водой, а растворами солей и кислот.

Фото 3. Если на трубу аглофабрики страховку делали аэростатом, то здесь была веревка, идущая с соседней 150 м трубы на крышу цеха. В случае обрушения мы должны были прыгнуть подальше от трубы и повиснуть

Фото 4. Когда вылез наверх, увидел развалины, которые снизу казались, как зубы, а наверху это многотонные фрагменты стен выше человеческого роста, готовые обрушиться, как только за них возьмешься или на них залезешь

Кроме того, при обдувании дымовой трубы морозным ветром фланговые части быстро промерзают и быстро оттаивают после смены направления ветра. Таким образом, количество циклов «замерзание-оттаивание» происходит не 2 раза в год, как это предусмотрено проектировщиками, а при каждой смене направления ветра. Основной принцип остановки процессов разрушения: скорость диффузии агрессивных растворов из дымовых газов в тело несущего ствола должна быть ниже скорости испарения влаги с наружной поверхности дымовой трубы. Покрытие кирпичных и железобетонных дымовых труб наружной штукатуркой или краской, паропроницаемость которой ниже, чем паропроницаемость материала несущего ствола, сокращает срок службы дымовой трубы в несколько раз. Везде, где был снят штукатурный слой, была обнаружена низкая прочность несущего ствола. На железобетонных трубах (с толщиной стенки 120 мм) прочность снаружи после снятия штукатурки составляла 12 МПа, тогда как на соседнем участке прочность составляла не менее 30 МПа. По толщине прочность снижалась на 1,5…2,0 МПа на каждые 10 мм толщины. Способы решения: Газоотводящие стволы с вентилируемым зазором решают проблему диффузии в новых трубах. Недостатком являются высокая цена и то, что старые дымовые трубы уже пропитались агрессивными растворами и продолжают разрушаться даже после установки газоотводящего ствола. Если температуры дымовых газов не хватает, чтобы прогреть насквозь несу-

щий ствол дымовой трубы, то необходимо демонтировать футеровку, которая по проекту является паропроницаемой. Затем на несущий ствол изнутри нужно уложить армирующие сетки и арматуру периодического профиля. После промывки и смачивания внутренней поверхности несущего ствола инерционным упрочнением (специальной технологией торкрета, применяемой для реакторов) нанести бетон толщиной от 30 до 100 мм (двойная панцирная сетка). Такая оболочка усилит несущий ствол и снизит скорость диффузии агрессивных газов. Для полной остановки диффузии торкрет пропитывается таким эластичным и химически стойким гидрофобизатором, который не трескается при температурных деформациях. Сегодня специалисты АНО НИИ «Дымовых труб» усилили три стальные футерованные дымовые трубы железобетонной торкрет – оболочкой. При этом усиление проводилось именно по футеровке, с опиранием железобетонной оболочки на фундамент. Одну из дымовых труб перед нанесением торкрета пришлось перенаклонять, так как она имела недопустимый крен. Для улучшения качества торкрета была разработана новая конструкция торкрет-пушки, которой выполняются работы. Решение о том, является ли дымовая труба аварийной, можно принимать только на основании расчета с точными данными измерений геометрии и прочности. Для проведения расчета нельзя брать результаты замера прочности с наружной поверхности несущего ствола кирпичной или железобетонной дымовой тру-

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

421

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Фото 5. После расчистки оголовка от «живых» стен начали колоть трубу на сегменты и валили сегментами

Фото 6. Валка кирпичных труб высотой 65 м частями в стесненных условиях

бы. Дымовые трубы разрушаются сверху вниз и изнутри к наружной части. Если снаружи прочность бетона 20 МПа, а изнутри она нулевая, то придется не только снять футеровку, но и очистить несущий ствол до прочного кирпича (бетона). Даже в этом случае не установлено, как прочность меняется по всей толщине. Высверливание кернов является слишком трудоемким, а отверстия ослабляют несущий ствол. Замеров прочности должно быть не менее чем один на четыре квадратных метра поверхности ствола. Пришлось разрабатывать собственный метод определения прочности по всей толщине сверлением отверстия диаметром всего 10…12 мм. Погрешность измерения не превышает 20%. Поэтому перед проведением расчетов на прочность необходимо снизить результаты замеров прочности кирпича (бетона) на 20% и получить реальную прочность с небольшим запасом. Но более простой и экономически выгодный метод определения состояния дымовой трубы – это визуальный осмотр дымовой трубы инженером, который сам разбирал дымовые трубы отбойным молотком. Он знает, как выглядит бетон (кирпич) на участках, которые легко разбираются. Его оценка является более качественной, чем результаты обследования с измерением наружного слоя бетона (кирпича) склерометром.

4. Демонтаж дымовых труб. Для демонтажа дымовых труб, которые пришли в опасное аварийное состояние, применялись вертолеты, которые изначально разбивали оголовок подвешенной бой-бабой, а после опускали на оголовок раму с канатами, по которым осуществлялся относительно безопасный подъем на трубу. Метод оказался дорогостоящим и опасным как для вертолета, так и для персонала. Пилоты

рантированной точности валки. При разборке ниши отбойным молотком, с опиранием несущего ствола на шпальную выкладку (как саперы опирают мосты), можно задать дымовой трубе предварительный наклон, обеспечивающий точность валки. Но и у данного метода есть недостатки. Если прочность кирпичной кладки в основании дымовой трубы ниже, чем прочность древесины, то труба может начать падать назад. Также важно обеспечить одновременное сгорание деревянных опор. Когда длина сектора слишком маленькая, чтобы валить дымовую трубу целиком, применяется валка частями. При этом надо рассчитать максимальное давление падающей части на ниже расположенную часть дымовой трубы, чтобы падающая часть не завалила назад (на цех или котельную) оставшуюся нижнюю часть. Неквалифицированный подход к валке труб частями приводил к авариям и даже к гибели людей из-за невозможности моментально и безопасно эвакуироваться с дымовой трубы до начала ее падения. В этом году специалисты АНО НИИ «Дымовых труб» попали в затруднительную ситуацию. Стальная футерованная дымовая труба высотой 47 м могла быть уложена только двумя частями в сектор, с зазором 100 мм. Причем была высока вероятность того, что падающая верхняя царга перевернется в полете, что и произошло. Проблема усугублялась тем, что сварные швы были выполнены с нарушением технологии сварки, и после снятия футеровки, при ветровой раскачке, швы начали расходиться. Заказчик требовал, чтобы специалисты АНО НИИ «Дымовых труб» разбирали трубу разрезанием на листы с опусканием листов лебедкой. Опасности: а) увеличение времени работы персонала на высоте; б) опасность то-

422

не могут стабилизировать положение вертолета из-за нестабильных восходящих потоков, а рама не может быть зафиксирована надежно за разрушенный оголовок. После испытаний метода на Щекинской ГРЭС в 1989 году было решено от него отказаться. Авторы данного метода попробовали повторить его с бригадой трубокладов из Монастырской Готни (Белгородская область). При поднятии трубоклада лебедкой на дымовую трубу рама съехала вместе с оголовком, и в результате погиб один человек. В 1989 году на кирпичной дымовой трубе (диаметр основания 20 м, остаточная высота трубы снизилась со 160 до 130 м, диаметр оголовка был более 10 м) на аглофабрике Норильского комбината нами был запущен сигарообразный аэростат, который вытащил наверх альпинистские веревки и отстрелил их. При выходе аэростата из дымовой трубы, от порыва ветра, вывалился огромный фрагмент стены трубы площадью в несколько квадратных метров. С этой стороны и был организован подъем (фото 1, 2). В 1990 году на аглофабрике Норильского комбината наши специалисты разбирали кирпичную дымовую трубу высотой 100 м методом взрывов вертикальных шпуров глубиной 1,5 м. В качестве взрывчатого вещества использовали детонирующий шнур (ДШ). Мощность взрыва регулировалась количеством нитей ДШ. Опыт проведения таких микровзрывов показал, что прочность кирпичной кладки, после эксплуатации очень неоднородная, и в любом случае расчеты не будут точными, так как основаны на неточных данных о прочности взрываемого материала. Термин «направленный взрыв» – это ложный рекламный слоган. Взрывом просто заменяют отбойный молоток, но не обеспечивают га-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Фото 7. Трубы стояли на расстоянии 20 м друг от друга. И валить можно было именно друг на друга. Сектор возможной валки дымовой трубы на Ижорских заводах

Фото 8. 1 мая 2014 года уложили сразу 5 дымовых труб высотой 45 м на Омском заводе. Особенность валки этой последней трубы заключалась в том, что нельзя было допустить отклонение падающей трубы более чем на 500 мм. Справа видна эстакада с кабелями для плавильной печи, а слева – гараж

Фото 9, 10. Видно, в какой узкий коридор придется укладывать дымовую трубу диаметром 3 м. Обе части трубы легли точно в цель, не задев здание справа и вышку прожектора слева

Фото 11. Сварные швы разошлись

го, что снимаемый элемент потянет за собой следующий, который не имеет надежного сварного соединения. По расчетам, высота верхней части не должна была превышать 17 м, чтобы она при падении не толкнула назад нижнюю часть трубы. Поэтому, когда царга перевернулась, она не достала до земли и, оторвавшись по сварке, ударилась оголовком в землю, после чего продолжила вращение своей комлевой частью вокруг оголовка. Падение комля пошло в том направлении, в котором нами был закреплен стальной направляющий канат. В разборке железобетонных дымовых труб имеется очень серьезное противоречие.

реповецкой ГРЭС. Решение: разбивать бетон гидромолотом на более легкие части. С этой целью было разработано, запатентовано и изготовлено легкое устройство управления гидромолотом.

При алмазной резке железобетонных дымовых труб на сегменты разрезается и вертикальная арматура. Но в трубах часто образуются вертикальные кольцевые трещины, разделяющие несущий ствол на два ствола, внутренний и наружный. При наклоне вырезанного сегмента может отколоться часть бетона, и тогда сегмент снесет площадку вместе с персоналом. а) При разборке дымовой трубы нельзя резать вертикальную арматуру. б) Заваливаемый сегмент может за арматуру утащить нижнее кольцо бетонирования, к которому закреплена площадка с людьми. Такой групповой несчастный случай произошел в 1993 году на ЧеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Литература 1. Патент РФ № 2435918.

2. Патент РФ № 2477777.

3. Патент РФ № 2275722.

4. Патент РФ № 2160348.

5. Патент РФ № 2344252.

6. http://sppas.ru/forum/index. php?showtopic=326.

7. http://sppas.ru/forum/index. php?showtopic=23.

423

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Несколько аспектов экспертизы промышленной безопасности документации на техническое перевооружение ОПО УДК: 342+62 Денис РЯБОВ, технический директор ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Алексей СОЛОВЬЕВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Михаил ИВАНОВ, эксперт ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Александр НОВИКОВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Андрей ДУБИНА, начальник 961 ОГТН (территориального) (г. Санкт-Петербург)

В статье рассмотрены аспекты проведения ЭПБ документации на техническое перевооружение ОПО, связанные с требованиями к аттестации проектировщиков, к оборудованию и материалам, предусмотренным проектом. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, техническое перевооружение.

Э

кспертиза промышленной безо­ пасности (далее – ЭПБ) документации на техническое перевооружение (далее – ТП) опасного производственного объекта (далее – ОПО) выполняется во исполнение требований федерального законодательства в области промышленной безопасности (далее – ПБ). ТП ОПО осуществляется на основании документации, разработанной с учетом законодательства о градостроительной деятельности. Если указанная документация не входит в состав проектной документации (далее – ПД), подлежащей экспертизе в соответствии с законодательством РФ о градостроительной деятельности (статья 49 Градостроительного кодекса РФ [2]), то она подлежит ЭПБ. Документация на ТП ОПО – это ПД, и она должна соответствовать требованиям Положения [3] и ГОСТ Р 21.1101-2013 [4], но перед экспертом, осуществляющим ЭПБ такой ПД, стоит задача не только оценки ее соответствия этим нормативным документам. Эксперт должен выполнить анализ соответствия ПД требованиям промышленной безопасности.

424

Рассмотрим несколько аспектов этой деятельности. Во-первых, проектирование является, в соответствии с Федеральным законом [1], деятельностью в области промышленной безопасности. Поэтому специалисты проектной организации должны быть аттестованы по вопросам промышленной безопасности, при этом области их аттестации должны соответствовать области осуществляемого проектирования. Порядок проведения указанной аттестации установлен РД-03-19-2007 [5]. Прохождение указанной аттестации подтверждается протоколом об аттестации. Во-вторых, проектная организация предусматривает в ПД и приводит в спецификации перечень оборудования (технических устройств, далее – ТУ). Например, при проектировании на объектах, на которых используется оборудование, работающие под давлением, это может быть значительный перечень технических

устройств: от шаровых кранов до паровых котлов высокого давления. Данные ТУ, согласно Федеральному закону [1], подлежат оценке соответствия, согласно законодательству о техническом регулировании, либо, если они не подлежат такой оценке соответствия – подлежат ЭПБ до их пуска в работу. Подтверждением проведения указанной оценки соответствия является сертификат (декларация), оформленный в порядке, установленном Техническим регламентом [6]. В-третьих, в ПД проектная организация указывает предусмотренные к применению сварочные материалы (при необходимости проведения сварочных работ при ТП ОПО). Сварочные материалы, применяемые на ОПО, должны соответствовать Федеральным нормам и правилам [7] и РД 03-613-03 [8]. Указанное соответствие подтверждается соответствующим свидетельством об аттестации сварочных материалов. Таким образом, проектным организациям, разрабатывающим ПД на ТП ОПО, будет целесообразно представлять экспертным организациям, осуществляющим ЭПБ этой ПД, а экспертным организациям анализировать на предмет соответствия требованиям ПБ: ■ протоколы об аттестации по вопросам промышленной безопасности специалистов проектной организации; ■ сертификаты (декларации) на ТУ, предусмотренные в ПД, подтверждающие проведение их оценки соответствия согласно законодательству о техническом регулировании (в случае, когда предусмотренные ТУ не подлежат такой оценке соответствия, в ПД предлагается указывать сведения об оформленных на них заключениях ЭПБ или указывать на не-

ТП ОПО осуществляется на основании документации, разработанной с учетом законодательства о градостроительной деятельности

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

обходимость проведения ЭПБ ТУ до их пуска в работу); ■ свидетельства об аттестации сварочных материалов, предусмотренных проектной организацией к применению. В настоящее время нормативными документами (например, Положением [3], ГОСТ Р 21.1101-2013 [4], Федеральными нормами и правилами [9] или Федеральными нормами и правилами [10]) не установлена обязанность проектной организации представлять, а экспертной компании рассматривать указанные протоколы, сертификаты (декларации) и свидетельства, однако это целесообразно для достижения цели ЭПБ – проведения оценки соответствия объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности. 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-03-19-2007 «Положение об организации работы по подготовке и аттестации специалистов организаций, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору».

6. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС-032-2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».

7. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Требования к производству сварочных работ на опасных производственных объектах».

8. РД 03-613-03 «Порядок применения сварочных материалов при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных производственных объектов».

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

10. Федеральные нормы и правил в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности».

Пути повышения достоверности результатов АЭ-контроля УДК: 620.1.05 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) Алексей СОЛОВЬЕВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Александр НОВИКОВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Роман ЛОКТЮШКИН, ведущий инженер ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург)

В статье приведен обзор существующих приборов акустико-эмиссионного контроля, рассмотрены вопросы применения акустико-эмиссионного контроля, предложены пути повышения достоверности его результатов. Ключевые слова: акустическая эмиссия, акустико-эмиссионный контроль, техническое диагностирование.

В

ходе технического диагностирования (далее – ТД) оборудования, работающего под давлением, технологических трубопроводов, проводимого при экспертизе промышленной безопасности (далее – ЭПБ), согласно Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности [1], широко применяется метод контроля акустической эмиссии (далее – АЭ). Рынок приборов неразрушающего контроля предлагает большой выбор многоканальных приборов АЭ. При этом приборы акустико – эмиссионного контроля (далее – АЭК) можно разделить на две основные группы: ■ созданные на базе плат PCI-8 (производства Physical Acoustics Group): Малахит, Aline-32, Samos-24; ■ созданные на элементной базе оте­ чественного производства: Поиск-2М, Эксперт и другие. В зависимости от задач, решаемых при проведении ЭПБ, ТД, требуются приборы с различным количеством каналов для АЭК. Минимально приемлемое количество каналов – 4, хотя сущеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ствуют современные 2-канальные системы, но сейчас их стоимость такова, что по критерию цены одного канала они проигрывают 4- и 8-канальной системе.

2-канальный прибор можно рассматривать только как дополнение к имеющейся в экспертной компании многоканальной системе. Наиболее распространенными являются 8-, 12- и 16-канальные системы АЭК. Основные подходы к АЭК изложены в ПБ 03-595-03 [2]: ■ амплитудный критерий; ■ интегральный критерий; ■ локально-динамический критерий; ■ интегрально-динамический критерий; ■ критерии кода ASME; ■ критерии технологии MONPAC [3], далее – МОNРАС. Первые четыре критерия основаны на математических положениях и, по сути, не имеют практической реализации. Если к этому добавить эмпирический способ обработки результатов испытаний для каждого отдельного объ-

425

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Если проанализировать процедуру проведения испытаний по технологии MONPAC, то станет ясно, что требования критерия кода ASME описывают теоретические положения, а практически они реализованы в MONPAC екта, то достоверность результатов с использованием данных критериев вызывает сомнения. К тому же не ясно, какой объем поступающей на прибор АЭК информации оценивается: все 100% или только часть. Если рассмотреть последние два (критерии кода ASME и MONPAC), то можно отметить следующее. В обоих случаях используется зонная локация, что позволяет обработать 100% информации об испытании. Используются одинаковые критерии оценки: эмиссия в процессе выдержки нагрузки, скорость счета, число импульсов, активность, амплитуда импульсов и число импульсов с большой амплитудой. Если проанализировать процедуру проведения испытаний по технологии MONPAC, то станет ясно, что требования критерия кода ASME описывают теоретические положения, а практически они реализованы в MONPAC. По этой причине в коде ASME все значения измеряемых параметров обозначены индексами, а в MONPAC приведены конкретные значения. Необходимо отметить, что график проведения пневматических испытаний, приведенный в ПБ 03-593-03 [2], напоминает график, приведенный в MONPAC. В ней он применяется для новых сосудов давления, а в ПБ 03-593-03 [2] – для всех объектов контроля без исключения, что не совсем корректно. Двойное нагружение, приведенное на этом графике, применяется в MONPAC для устранения пластических деформаций, при этом информация фиксируется, но не оценивается. Только второе испытание является полноценным и позволяет оценивать полученные данные. Более правильным было бы привести в ПБ 03593-03 [2] еще несколько графиков, которые приведены в MONPAC. Применимость MONPAC в современных условиях обусловлена следующим: ■ большая часть плат приборов АЭК производится одним производителем (Phisical Acustics); ■ датчики, изготавливаемые различными производителями, работают в одном диапазоне (существует три основных вида датчиков: высокочастотные – для сосудов, низкочастотные – для трубопроводов, широкополосные – для научных исследований);

426

■ программное обеспечение реализует схожие функции по сбору информации (в большинстве случаев это графики, отображающие основные характеристики, описывающие процесс АЭ); ■ аппаратная реализация приборов АЭК во многом повторяет друг друга (стандартный комплекс представляет собой системный блок с платами сбора информации и отображения, соединительные кабели, предусилители и датчики); ■ большая часть приборов АЭК реализует принципы аппаратуры, использованной при ее создании; ■ она опробована на большинстве конструкционных материалов, применяемых при производстве оборудования, работающего под давлением; ■ критерии и оценочные характеристики показывают высокий уровень сходимости для различных типов оборудования. Основными препятствиями на пути широкого внедрения отдельных положений MONPAC служат: ■ патент на все ее положения; ■ отсутствие в открытой литературе основных ее положений; ■ высокая стоимость ее пакета. На данный момент технология MONPAC наиболее полно описывает процесс проведения и анализа результатов испытаний с АЭК, поскольку в ней отражены следующие требования и этапы проведения работ: 1) указаны типы оборудования, на которые распространяется ее действие; 2) указаны требования к оборудованию, которое должно использоваться; 3) указаны требования к квалификации персонала; 4) описаны порядок и суть подготовительных мероприятий; 5) описан порядок проведения испытаний объектов в зависимости от их типа; 6) приведены графики нагружения и схемы размещения датчиков; 7) описана интерпретация результатов испытаний с численными параметрами характеристик АЭ. Однако, несмотря на более чем двадцатилетний опыт применения АЭК в России, информация для создания аналога MONPAC до сих пор не обобщена. На се-

годняшний день наработки различных организаций, которые занимаются проведением испытаний с АЭК, сводятся к написанию частных методик для отдельных типов оборудования. Поэтому, несмотря на большой объем собираемой информации, не происходит качественного роста в области применения метода АЭК. Редко практические данные публикуются в профильных изданиях, описывая отдельные успешные испытания, но при этом без каких-либо обобщений и выводов, которые могли бы использовать другие специалисты. Также нет численных значений для различных типов оборудования. К примеру, критерий «Оценочный порог» в документах предлагается определять экспериментально, но если объект единичен, то не с чем проводить сравнение. В MONPAC же есть таблица (которая приведена и в ПБ 03-59303 [2], но без численных значений) и по ней, например, для сосуда, работающего под давлением, находящегося в эксплуатации, критерий «Оценочный порог» равен 50 дБ. То же касается и других оценочных критериев. Но главное, что отсутствие единой системы оценочных критериев с цифровым выражением приводит к тому, что до сих пор метод АЭ не смог получить доверие среди специалистов, поскольку, с одной стороны, испытания с АЭК возможно проводить (ведь есть ПБ 03-593-03 [2]), а с другой – все выводы на словах, без цифр. Таким образом, для повышения достоверности результатов испытания с АЭК, проводимых в ходе ЭПБ, следует решить ряд задач: ■ разработать НТД, определяющие оценочные критерии для АЭ-испытаний; ■ формализовать алгоритм анализа данных по результатам АЭ-испытаний; ■ систематизировать данные, получаемые экспертными организациями (лабораториями неразрушающего контроля) при проведении АЭ испытаний; ■ расширить номенклатуру объектов, на которые распространяется метод АЭ. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

2. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов».

3. Технологии акустико-эмиссионного контроля MONPACТМ.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Фотофиксация процесса проведения работ

как способ обеспечения качества экспертизы промышленной безопасности УДК: 658.562 Денис РЯБОВ, технический директор ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Алексей СОЛОВЬЕВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Александр НОВИКОВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Юрий АФАНАСЬЕВ, ведущий инженер-эксперт ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Роман ЛОКТЮШКИН, ведущий инженер ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург)

В статье предложен способ повышения качества проведения экспертизы промышленной безопасности, согласующийся с требованиями системы менеджмента качества предприятия. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, фотофиксация работ, неразрушающий контроль.

В

последние годы в периодической печати и в интернет-ресурсах не раз высказывалось мнение о том, что организации, осуществляющие экспертизу промышленной безопасности (далее – ЭПБ), иногда выполняют свою работу формально. Приводились примеры работ таких организаций, которые показывали, что процесс проведения технического диагностирования (обследования) объекта экспертизы (технического устройства или здания (сооружения), проводимого в рамках ЭПБ, сводился к его визуальному контролю. Специалисты ООО «286 Инженерный центр» на прак-

Фото 1. Измерительный контроль сосуда

тике, во время общения с представителями заказчиков ЭПБ – техническими руководителями предприятий, ответственными инженерно-техническими специалистами, убеждались в обоснованности такого мнения. Например, часто представители заказчика были не готовы к останову и вскрытию сосуда или котла, к обеспечению испытательными грузами статических (динамических) испытаний грузоподъемного крана, к останову паропровода, к пневматическому испытанию газопровода и т. д. Причем не потому, что у заказчика отсутствуют организационные или технические воз-

можности для выполнения данных действий, а потому, что раньше при проведении ЭПБ или технического освидетельствования это не делалось. В целях повышения качества оказываемых заказчикам услуг по проведению ЭПБ, специалисты ООО «286 Инженерный центр» утвердили в документах системы менеджмента качества положение о том, что выполняемые на объектах заказчика в рамках ЭПБ работы (техническое диагностирование, неразрушающий контроль, обследования) подлежат фотофиксации, результаты которой подлежат рассмотрению руководителями структурных подразделений и руководством ООО «286 Инженерный центр», а также хранению на сервере в электронном виде. С одной стороны, это способствует повышению удовлетворенности потребителей (заказчиков ЭПБ) результатами деятельности ООО «286 Инженерный центр», что соответствует целям, на достижение которых в том числе направлено внедрение ГОСТ ISO 9001-2011 [1]. С другой стороны, это не противоречит требованиям Федеральных норм и правил [2], согласно которым в рамках ЭПБ для оценки фактического состояния технических устройств проводится их техническое диагностирование, неразрушающий (разрушающий) контроль, а для оценки технического состояния зданий

Фото 2. Магнитная дефектоскопия стальных канатов СГЗП

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

427

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Фото 3. УЗД сварного шва технологического трубопровода

Фото 4. Шурфовой контроль подземного газопровода. Измерение адгезии изоляции

Фото 5. Результаты ЦД сосуда капиллярным методом: выявлена трещина

Фото 6. УЗТ стенок технологического оборудования

Фото 7. ВИК труб жаротрубного котла

Фото 8. Сварной шов барокамеры зачищен для проведения УЗД

и сооружений проводятся их обследования. Требования к порядку проведения различных видов неразрушающего контроля, к оформлению его результатов изложены в соответствующих нормативных документах. Среди них: ПБ 03-59303 [3], РД 03-606-03 [4], РД 13-06-2006 [5], РД 34.17.302-97 [6] и другие. Данные документы приводят в основном рекоменду-

428

емые формы актов, заключений, протоколов, оформляемых по итогам различных видов контроля, поэтому дополнение результатов такого контроля материалами фотофиксации проведенных работ допустимо и не является излишним. Кроме этого, возможно включение материалов фотофиксации в качестве приложения к акту, оформляемому по итогам

технического диагностирования, неразрушающего (разрушающего) контроля, обследования и прилагаемому к заключению ЭПБ в соответствии с Федеральными нормами и правилами [2]. Ниже приведены характерные материалы фотофиксации (фото 1 – фото 12) проведенных ООО «286 Инженерный центр» работ по техническому диагностирова-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Фото 9. Снимок по результатам рентгенографического контроля

нию, неразрушающему контролю технических устройств, а также обследованию зданий и сооружений. Работы были выполнены в период с 2010 по 2015 год в рамках проводимых ЭПБ, технических освидетельствований. Кроме прочего, наличие материалов фотофиксации проведенных работ (в том числе выявленных неисправностей, дефектов) часто является единственным способом наглядно обосновать заказчику ЭПБ ее выводы, особенно в случаях, когда объект экспертизы признается не в полной мере соответствующим или не соответствующим требованиям промышленной безопасности. Литература 1. ГОСТ ISO 9001-2011 «Системы менеджмента качества. Требования».

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

3. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов».

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

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

6. РД 34.17.302-97 «Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения».

Фото 10. Статическое испытание грузоподъемного крана

Фото 11. Контроль прочности железобетона несущих конструкций сооружения

Фото 12. Обследование дымовой трубы: выявлено разрушение оголовка

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

429

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Обследование крановых путей как область деятельности по обеспечению промышленной безопасности предприятия УДК: 658.562.5 Денис РЯБОВ, технический директор ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Александр НОВИКОВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Михаил ИВАНОВ, эксперт ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Роман ЛОКТЮШКИН, ведущий инженер ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Юрий АФАНАСЬЕВ, ведущий инженер-эксперт ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург)

В статье рассмотрены особенности проведения комплексного обследования рельсового кранового пути, как области деятельности по обеспечению промышленной безопасности. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, рельсовый крановый путь, комплексное обследование.

Ф

едеральным законом [1] и Федеральными нормами и правилами [2] установлено, что сооружения на опасном производственном объекте (далее – ОПО), в частности предназначенные для осуществления технологических процессов, перемещения людей и грузов, подлежат экспертизе промышленной безопасности (далее – ЭПБ). Однако рельсовые крановые пути, которые, согласно ст. 3 Методических указаний РД 10-138-97 [4], являются устройством (сооружением), состоящим из направляющих (рельсов), соединений и креплений направляющих и путевого оборудования, предназначенного для передвижения по нему грузоподъемных машин на рельсовом ходу, не полежат ЭПБ. Этот тезис обосновывается и требованиями ст. 148 и ст. 264 Федеральных нормам и правил [3]: ЭПБ проводится только для подъемных сооружений, которые подлежат учету в органах Ростехнадзора. Рельсовые крановые пути к таким подъемным сооружениям не относятся. Тем не менее Федеральными нормами и правилами [3], устанавливающими, кроме прочего, требования к безопасности технологических процессов на ОПО, на которых используются подъемные сооружения, установлены и требова-

430

ния к процессу эксплуатации, проверке состояния и дефектации рельсового пути. С этой целью предусмотрено проведение плановых и внеочередных проверок рельсовых путей, а также их комплексное обследование с периодичностью не реже 1 раза в 3 года. При проведении комплексного обследования рельсового кранового пути следует учесть требования, изложенные в ст. 202 – 218 Федеральных норм и правил [3], а также требования, изложенные в РД 10-138-97 [4], РД 50:48:0075.03.05 [5], РД 50:48:0075.02.05 [5] и в других нормативных документах. Комплексное обследование рельсовых путей включает выполнение следующих работ: ■ проверку наличия службы эксплуатации ОПО, отвечающей за состояние рельсовых путей; ■ проверку наличия проектной и эксплуатационной документации; ■ поэлементное обследование, включающее оценку фактического состояния рельсовых путей (направляющих, по которым непосредственно перемещаются колеса ПС – крановый рельс, стальной прокат), стыковых и промежуточных скреплений, несущих строительных конструкций здания, передающих нагрузки,

в том числе от ПС, на грунтовое основание (колонны, подкрановые балки и т.д.), путевого оборудования (тупиковых упоров, ограничителей, ограждений, заземления рельсового пути и т.д.); ■ проведение обмерных работ с измерениями конструкций и узлов, в том числе с применением геодезических приборов; ■ измерение отклонений элементов крановых путей от проектного положения в плане и профиле (планово-высотная съемка) с применением геодезических приборов; ■ инструментальное измерение параметров повреждений; ■ подготовку результатов комплексного обследования: оформление инструментальных замеров, включая измерения сопротивления его заземления и составление ведомости дефектов. Для выполнения планово-высотной съемки используются, как правило, следующие средства измерений: ■ для определения ширины колеи кранового пути – стальная рулетка или лазерный дальномер необходимого класса точности (для определения ширины колеи кранов больших пролетов предпочтительнее применение лазерного дальномера); ■ для определения прямолинейности направляющей – теодолиты; ■ для контроля горизонтальности пути – оптические или лазерные нивелиры (нивелировка по головке направляющей). В практике используются и более совершенные приборы – тахеометры, которые позволяют измерять расстояния, горизонтальные и вертикальные углы, тем самым совмещая в себе функции нивелира, теодолита и дальномера. При этом точность проводимых измерений не уменьшается, а, напротив, может быть увеличена. При проведении планово-высотной съемки рельсового кранового пути специалисты, выполняющие эти работы, сталкиваются с определенными сложностями, такими как: ■ сложность установки и выверки прибора на крановых путях; ■ вибрация, передающаяся на конструкции рельсовых путей от работы технологического оборудования, автотранспорта; ■ недостаточность освещения, а также другие факторы, снижающие точность измерений; ■ опасность работы на высоте; ■ необходимость многократных перестановок измерительных приборов при выполнении планово-высотной съемки рель-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

совых путей большой протяженности; ■ необходимость перерыва в работе грузоподъемного крана на время проведения работ по планово-высотной съемке на длительное время, что не всегда приемлемо из-за особенностей технологического процесса на объекте проведения работ. Для обработки числовых значений, полученных при проведении планововысотной съемки кранового пути, удобно использовать электронные таблицы, выполненные с помощью программы для работы с электронными таблицами Microsoft Office Excel. В виде табличных форм и графиков возможно отразить следующие параметры кранового пути: ■ ширина пролета; ■ прямолинейность направляющей; ■ смещение направляющей относительно крановой балки; ■ высотное положение каждой направляющей; ■ высотное положение направляющих относительно друг друга. Результаты комплексного обследования кранового пути оформляются согласно ст. 217 Федеральных норм и правил [3], актом, форма которого приведена в приложении 4 РД 10-138-97 [4]. Полноценно проведенное комплексное обследование крановых путей позволяет своевременно выявлять и предотвращать возможные их неисправности и дефекты, а владельцу (руководителю) ОПО, на которых используются подъемные сооружения, помогает свое­ временно планировать и проводить их планово-предупредительный или капитальный ремонты. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

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

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

4. РД 10-138-97 «Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных машин. Часть 1. Общие положения. Методические указания».

5. РД 50:48:0075.03.05 «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации надземных крановых путей».

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

Акт о проведении технического диагностирования (обследования) как приложение к заключению экспертизы промышленной безопасности УДК: 658.562 Денис РЯБОВ, технический директор ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Алексей СОЛОВЬЕВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Михаил ИВАНОВ, эксперт ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Александр НОВИКОВ, директор департамента ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург) Роман ЛОКТЮШКИН, ведущий инженер ООО «286 Инженерный центр» (г. Санкт-Петербург)

В статье рассмотрен вопрос оформления акта о проведении технического диагностирования (обследования) технического устройства, здания (сооружения) ОПО. Ключевые слова: техническое диагностирование, экспертиза промышленной безопасности, неразрушающий контроль.

Ф

едеральными нормами и правилами [1] предусмотрено, что в рамках экспертизы промышленной безопасности (далее – ЭПБ) для оценки фактического состояния технических устройств проводится их техническое диагностирование, неразрушающий или разрушающий контроль, а для оценки технического состояния зданий и сооружений проводятся их обследования. По результатам этих работ должен составляться соответствующий акт, подписываемый лицами, проводившими работы, и руководителем проводившей их организации (или руководителем организации, проводящей экспертизу). Данный акт должен быть приложен к заключению ЭПБ. При этом Федеральные нормы и правила [1] не устанавливают форму и содержание указанного акта (в отличие от содержания заключения ЭПБ, которое установлено в п. 26 Федеральных норм и правил [1]). Ввиду этого у экспертных компаний (у экспертов) поТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

является много различных мнений о том, что должен представлять собой этот документ, и соответственно появляются различные варианты оформленных актов о проведении технического диагностирования технических устройств или о проведении обследований зданий и сооружений. Сходятся мнения экспертов в одном – акт оформляется в виде приложения к заключению ЭПБ. В общем случае, акт – это официальный документ, составляемый уполномоченной группой лиц (или комиссией), подтверждающий установленные ими факты или события. Нормативная и методическая документации по ведению делопроизводства подробно описывает правила оформления различных актов. Акт, как правило, оформляется на фирменном бланке организации и должен содержать следующую информацию (данные) и реквизиты: ■ наименование организации, оформившей акт;

431

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы в свою очередь, в качестве приложений документы (акты, протоколы, заключения) по результатам проведенного неразрушающего (разрушающего) контроля (а не только их перечень, как указано в п.п. 10 п. 26 Федеральных норм и правил [1]). И именно такой акт, с приложениями, и должен прикладываться к заключению ЭПБ, как это установлено в п. 23 Федеральных норм и правил [1].

■ наименование документа (в данном случае наименование – акт); ■ дату составления акта; ■ адрес (место) составления акта; ■ заголовок к текстовой части акта; ■ текстовую часть акта; ■ подписи группы лиц (членов комиссии); ■ указание количества изготовленных экземпляров акта и их местонахождение (их адресатов). Акт о проведении технического диагностирования, неразрушающего контроля или разрушающего контроля, обследования, оформление которого предусмотрено Федеральными нормами и правилами [1], может быть составлен по этим (общим) правилам, но при этом необходимо учитывать следующее. Результаты неразрушающего или разрушающего контроля (акты, протоколы, заключения) оформляются в соответствии с требованиями (по форме), установленными соответствующими нормативными документами на конкретные виды контроля. Например: ■ акт визуального и измерительного контроля – Приложение Ж РД 03-60603 [2]; ■ заключение о результатах вихретокового контроля – Приложение № 7 РД 13-03-2006 [3]; ■ заключение о результатах теплового контроля – Приложение № 5 РД 1304-2006 [4]; ■ заключение о результатах магнитопорошкового контроля – Приложение № 12 РД 13-04-2006 [5]; ■ заключение о результатах теплового контроля – Приложение № 7 РД 1306-2006 [6]; ■ заключение по ультразвуковому контролю – п. 6.4 РД 34.17.302-97 [7], форма П27.15 РД 153-34.1-003-01 [8]; ■ заключение по радиографическому контролю – форма П27.15 РД 153-34.1-00301 [8], п. 15.2 РД РОСЭК-01-002-96 [9]; ■ протокол контроля НДС металла – п. 7.1 ГОСТ Р 52330-2005 [10];

432

■ протокол АЭ-контроля – Приложение 1 ПБ 03-593-03 [11] и так далее. Перечисленные документы (акты, протоколы, заключения) должны оформляться по результатам проведения соответствующих работ по контролю, но при этом Федеральные нормы и правила [1] не предписывают каким-либо образом приобщать эти документы к заключению ЭПБ. Таким образом, экспертная организация (лаборатории неразрушающего контроля или испытательной лаборатории) может не передавать данные документы заказчику, что неверно. Эти документы не только должны оформляться установленным порядком, но и являться, в свою очередь, приложениями к акту о проведении технического диагностирования (неразрушающего контроля или разрушающего контроля, обследования). Ведь акт, составленный по описанным выше (общим) правилам, может оказаться документом, оформленным на одном листе, содержащем при этом все необходимые для него атрибуты, но не дающем никакого представления заказчику ЭПБ или, например, экспертам (специалистам НК), проводящим последующее диагностирование (обследование), о фактическом состоянии объекта экспертизы, в частности о численных значениях проконтролированных в ходе технического диагностирования (неразрушающего контроля или разрушающего контроля, обследования) параметрах и характеристиках объекта экспертизы (наличие и параметры выявленных при ВИК, УЗК и других видах контроля дефектов, степень коррозионного или эрозионного износа элементов, значения механических характеристик металла, наличие зон НДС и др.). Таким образом, представляется оптимальным порядок оформления результатов проведения ЭПБ, при котором к заключению ЭПБ приложен акт о проведении технического диагностирования (неразрушающего контроля или разрушающего контроля, обследования), имеющий,

Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

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

3. РД 13-03-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения вихретокового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах».

4. РД 13-04-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения теплового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах».

5. РД 13-05-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения магнитопорошкового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах».

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

7. РД 34.17.302-97 «Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения».

8. РД 153-34.1-003-01 «Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте энергетического оборудования».

9. РД РОСЭК-01-002-96 «Машины грузоподъемные. Конструкции металлические. Контроль радиационный. Основные положения».

10. ГОСТ Р 52330-2005 «Контроль неразрушающий. Контроль напряженнодеформированного состояния объектов промышленности и транспорта. Общие требования».

11. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Увеличение срока эксплуатации резервуаров Эксплуатация резервуаров из нержавеющей стали, предназначенных для хранения кислот УДК: 624.953/661 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)

Резервуары из нержавеющей стали – популярный вид продукции, который используется практически во всех промышленных отраслях. Благодаря физическим свойствам нержавеющие резервуары выдерживают перепады температуры и деформацию, что значительно повышает их срок службы.

Н

ержавеющие емкости и резервуары для хранения кислот изготавливаются из кислотостойких сталей (03ХН28МДТ, 06ХН28МДТ, 10Х17Н13М2Т, 1H18N9T, 1Х18Н9, 12X18Н10Т и 08Х22Н6Т). Емкости могут быть горизонтальными и вертикальными, с наружным обогревом и без него. Монтаж стенки вертикального резервуара может производиться полистовым или рулонным методом. Главная характеристика резервуаров – это устойчивость нержавеющего резервуара к коррозии. Именно устойчивость к коррозии определяет технологическую надежность и экономическую ценность данного технического устройства. Несмотря на то, что высоколегированные стали называются нержавеющими, при определенных условиях они подвержены коррозии. Коррозия – результат одновременного и независимого протекания анодной реакции окисления атомов металла и катодной реакции восстановления окислительных компонентов раствора. Существует несколько видов коррозии нержавеющей стали: 1. Общая коррозия, когда наблюдается разрушение окисной пленки на всей поверхности. При проникновении галогенов (фтора, хлора, брома и йода) через

пассивирующую пленку происходит активный процесс коррозии.

2. Щелевая коррозия. Она возникает при наличии небольшого зазора в конструкциях из нержавеющей стали. Хлориды, содержащиеся в воде, способствуют удалению окисного слоя. При отсутствии доступа кислорода и движущихся потоков воды коррозия продолжается.

3. Точечная. Она аналогична гальванической коррозии при точечном поражении защитного оксидного слоя и одновременном воздействии агрессивной среды. Нержавеющая сталь в поврежденном месте становится анодом, а пассивированная часть металла – катодом, в результате анод начинает быстрее растворяться, вызывая питтинговую коррозию.

4. Гальваническая коррозия, возникающая в результате прямого контакта разнородных металлов в агрессивной токопроводящей среде. При проектировании нержавеющих конструкций должны учитываться внешнее воздействие среды и

Рис. 1. Точечная коррозия нержавеющей стали

Рис. 2. Щелевая коррозия нержавеющей стали

взаимодействие в этих условиях нержавеющей стали с другими металлами.

5. «Ножевая» коррозия – локализованный вид коррозии металла в зоне сплавления сварных соединений в сильноагрессивных средах. «Ножевая» коррозия – разновидность межкристаллитной коррозии (МКК). Ножевая коррозия – местное разрушение, которое наблюдается на сварных швах. Протекает в узкой зоне, на границе «основной металл – сварной шов». Ножевой коррозии подвержены многослойные сварные швы высокоуглеродистых хромоникелевых сталей, стабилизиро-

Главная характеристика резервуаров – это устойчивость нержавеющего резервуара к коррозии. Именно устойчивость к коррозии определяет технологическую надежность и экономическую ценность данного технического устройства ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

433

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 3. Виды разрушений сварных соединений: а–г – соответственно общая коррозия: равномерная, сосредоточенная на шве, сосредоточенная в зоне термического влияния, преимущественно основного металла; д–з – соответственно местная коррозия: межкристаллитная в зоне термического влияния, ножевая в зоне сплавления, в сварном шве и точечная; и–л – коррозионное растрескивание и усталость, межи транскристаллитные

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

з)

и)

к)

ванные титаном стали. При сварке почти расплавленный металл (с температурой около 1 300 °С) контактирует с холодным. В расплавленном металле растворяются карбиды хрома или титана, а при его охлаждении не успевают выделиться новые карбиды. При этом углерод остается в твердом растворе. Из-за достаточно медленного охлаждения выпадает большое количество карбидов Cr. В агрессивных средах происходит постепенное растворение (на межкристаллитном уровне) узкой зоны возле сварного шва.

6. Эрозивная коррозия, возникающая в результате воздействия абразивной жидкости с большой скоростью, постоянно разрушающей оксидную пленку. В условиях взаимодействия корпуса стального нержавеющего резервуара с агрессивной средой наиболее распространены точечная и ножевая виды коррозии. И если признаки точечной коррозии обнаруживают себя явно, то особенность ножевой коррозии заключается в том, что этот вид коррозии приводит к почти полной потере металлом его механической прочности, хотя внешне он может показаться неизменным. Таким образом, из-за поражения сварных швов резервуара ножевая коррозия ускоряет разрушение сварных швов даже в нержавеющей стали. Изделия из нержавеющих сталей имеют наибольший антикоррозионный потенциал в слабоокислительных средах и наименьший – в сильнокислотных. Поэтому конструкции из них уязвимы при эксплуатации в растворах азотной, плавиковой, серной и соляной кислоты. Например, предприятие ООО «МОП «Комплекс1», изготовитель вертикальных резервуаров из нержавеющей стали, определяет срок службы для своих изделий более 50 лет, если они предназначены для хранения сточных вод, сла-

434

л)

боагрессивных кислот и щелочей. Но при хранении сильных кислот срок эксплуатации составляет не более 5–7 лет. Исходя из этого, специалисты ООО «Перспектива ЭО» определили комплекс мер, позволяющих значительно увеличить ресурс использования стальных нержавеющих резервуаров при хранении в них сильных кислот. Необходимо: 1. При изготовлении листового проката использовать стали, в составе которых дополнительно присутствуют карбидообразующие элементы (титан и ниобий), с одновременно резким снижением (до 0,02–0,03 %) общего содержания углерода.

2. При сварочных работах избегать температур околошовной зоны и использовать стабилизирующий отжиг при температурах 870–1 150 °С (карбиды Cr переходят в твердый раствор).

3. Гуммировать резервуары. Гуммирование емкостей помогает сохранить их внутреннее пространство от агрессивного действия химических веществ и прочих неблагоприятных факторов данного рода. Кроме того, своевременное гуммирование емкостей помогает существенно снизить производственные затраты. При применении этой операции используются разные типы материалов. В зависимости от типа рабочей среды может производиться не только стандартное гуммирование емкостей, но и футерование при помощи фторопласта. Обычно используются кашированные листовые фторполимерные покрытия из плавких материалов PVDF (фторопласт2М), ECTFE, FEP (фторопласт-4МБ), PFA (фторопласт-50). Для ремонта и антикоррозийного усиления нержавеющих резервуаров некоторые предприятия успешно используют систему футеровки с механическим креплением листового кашированного фто-

ропласта с использованием сварных шпилек. Раскрой листов производится непосредственно на месте футеровки резервуаров. Футеровка крепится к стенкам резервуара механическим способом с использованием сварных шпилек с резьбой. Шпильки фиксируются на поверхности металлического резервуара при помощи точечной сварки. Места их установки закрываются заглушками и провариваются для герметичности. Стыки листов также провариваются экструзионной сваркой. Выявляются основные преимущества футеровки нержавеющих резервуаров листовыми полимерами: 1) длительный срок службы (минимум 30 лет); 2) химическая инертность и устойчивость к коррозии в сильнокислотной среде; 3) полная герметичность резервуара; 4) небольшой вес футеровки (не утяжеляет конструкцию резервуара); 5) быстрое изготовление. Таким образом, улучшая технологию сборки емкостей для хранения кислот, используя качественный высоколегированный листовой прокат и современные фторполимерные материалы, возможно значительно увеличить срок службы стальных нержавеющих резервуаров. Литература 1. ГОСТ 6032-2003 (ИСО 3651-1:1998, ИСО 3651-2:1998) «Стали и сплавы коррозионностойкие. Методы испытаний на стойкость к межкристаллитной коррозии».

2. ПБ 09-596-03. «Правила безопасности при использовании неорганических жидких кислот и щелочей».

3. Гуляев А.П. Металловедение. – М. Металлургия, 1986. – 538 с.

4. Логинов Б.А. Удивительный мир фторополимеров. – илл. – М., 2008. – 128 с.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Повышение безопасности строительных работ при эксплуатации башенного крана УДК 621.873 Игорь ЗАЙЦЕВ, директор ООО «Экспертная организация «Перспектива» Сергей АПУХТИН, директор ООО «МеталлЭксперт» Дмитрий ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «МеталлЭксперт» Владимир ДРУГАЛЬ, инженер-эксперт ООО «Центр Эксперт» Виктор КОНОНОВ, инженер-эксперт ООО «Центр Эксперт»

Степень аварийности башенных кранов не имеет себе равных. Падения кранов происходят повсеместно и часто. Об этом свидетельствует недавняя статистика.

26

октября 2015 года – г. Омск. Около пяти часов вечера со стройплощадки апарт-отеля Marshal на улице Жукова прямо на оживленную проезжую часть рухнул строительный кран. Конструкция раздавила два автомобиля – внедорожник Toyota RAV4 и «Соболь». В результате трагедии погибло четыре человека – семья с маленьким ребенком из иномарки и водитель «Соболя». Еще один пассажир Toyota RAV4 – четырехлетний мальчик и машинист башенного крана находятся в больнице. Уже установлено, что механизмы блокирования ходового устройства на рельсах, по которым двигался кран, были установлены неправильно. Поэтому многотонное подъемное устройство не смогло остановиться, съехало с рельсов и упало на дорогу.

28 октября 2015 года в 8:32 башенный кран упал на одной из стройплощадок в Краснодаре. Произошло обрушение крана КБ-405 на расположенный поблизости гаражный кооператив на улице Ангарской. Находившийся в кабине машинист получил травмы и был госпитализирован.

28 октября 2015 года в городе Таганроге (Ростовская область) при строительстве пятиэтажного дома обрушился кран. К счастью, никто не пострадал.

28 октября 2015 года около 20:00 на стройке на улице 4-х Связистов в Краснооктябрьском районе Волгограда рухнул ба-

шенный кран. В результате ЧП один человек погиб и еще один с множественными травмами госпитализирован. По предварительным данным, у крана возникли неполадки в тормозной системе. По статистике наиболее уязвимы краны, перемещающиеся на рельсовых путях. Подозрение падает на то, что причины аварий связаны с несовершенством рельсовой основы и неполадками в системе блокировки движения. Считаем, что эта проблема требует пристального внимания и внедрения технических решений, повышающих безопасность эксплуатации башенных кранов. На наш взгляд, интересным является предложение А.А. Демьянова с коллективом авторов – использовать активный упор тупиковый (с расширенными функциональными возможностями) для обеспечения безопас-

ности подъемно-транспортных средств, перемещающихся по рельсам [4]. Для достижения указанной цели упор тупиковый, содержащий опорную колодку, выполненную в виде клинового элемента, имеющую поверхности, контактирующие с рельсом и колесом, по обеим сторонам которой сбоку имеются борта, в соответствии с изобретением борта, входят в пазы ползунов, охватываемых направляющими, закрепленными на шейке рельса. При этом по направлению торможения ползун входит в неподвижно закрепленный корпус, опираясь торцовой поверхностью в расположенную в нем пружину, причем ход ползуна меньше максимальной рабочей деформации пружины, а ширина паза и колодки выбирается из условия 1–n= ∆1<∆S h≤S–∆h–∆S где l – ширина паза; n – толщина борта; ∆l – поперечное смещение борта в пазе; h – ширина колодки; S – расстояние между внутренними поверхностями реборд; ∆ S – поперечное смещение колеса относительно рельса; ∆ h – расстояние от внутренней поверхности реборды до боковой поверхности колодки, смещенной в сторону оси рельса при ∆ l=0 и ∆ S=0.

Рис. 1. Конструктивное исполнение активного упора тупикового 11 Направление движения при торможении

9

1 10

2

3 x

7

8

5

6

4

b

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

435

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 2. Условия выбора ширины паза

Рис. 3. Схема распределения сил при контакте колеса с упором y

S

11

∆h 12

h ∆S

9

1

9

10

1 3

F

α

α

x

G

Fтр1 F*тр2

x

3 6 5

n

∆l

7

l 2

Другое дополнение состоит в том, что расчет режима торможения осуществляется по формуле: xc , a= m (1–tgαf1–f2) где а – ускорение торможения; х – ход пружины; с – жесткость пружины; m – суммарная масса опорной колодки и рельсового подъемно-транспортного средства; α – угол наклона опорной колодки; f1 – коэффициент трения на поверхности колодки, контактирующей с рельсом; f2 – коэффициент трения на поверхности колодки, контактирующей с колесом. Сущность данного технического решения поясняется графически на рисунках 1, 2, 3. На рисунке 1 показан пример конструктивного исполнения активного упора тупикового, состоящего из опорной колодки 1, установленной на рельсе 2, по обеим сторонам (сбоку) опорной колодки имеются борта 3, которые входят в пазы 4 ползунов 5, охватываемых направляющими 6, закрепленными на шейке рельса 2, при этом ползун 5 входит в неподвижно закрепленный корпус 7, опираясь торцовой поверхностью в пружину 8, причем ход ползуна «b» меньше максимальной рабочей деформации пружины, что исключает ее разрушение и обеспечивает фиксацию упора в крайнем положении. На рисунке 2 показаны условия выбора ширины паза 4 и колодки 1, исключающие наезд на нее колеса ребордой 12, что может привести как к повреждению упора, так и сходу подъемнотранспортного средства с рельса. На рисунке 3 показана схема распределения сил при контакте колеса 9 с

436

F2

4 8

Fтр2

F1

5 6

упором. Система работает следующим образом. При наезде колеса 9 на опорную колодку начинается движение колодки и колеса как единой системы, и на поверхностях 10 и 11 возникают тормозные силы. По мере движения опорной колодки связанные с ней ползуны 5 сжимают пружину 8, что усиливает тормозной эффект. После ухода подъемно-транспортного средства с колодки пружина 8 возвращает ее в исходное положение. При этом, если колесо 9 сместится максимально влево (∆S=0), а колодка 1 максимально вправо (∆l=0), как показано на рисунке 2, то возможен наезд реборды 12 на колодку. Для исключения этой ситуации необходимо ширину паза ползуна и ширину колодки выбирать исходя из условия 1–n= ∆1<∆S h≤S–∆h–∆S где l – ширина паза; n – толщина борта; ∆l – поперечное смещение борта в пазе; h – ширина колодки; S – расстояние между внутренними поверхностями реборд; ∆S – поперечное смещение колеса относительно рельса; ∆h – расстояние от внутренней поверхности реборды до боковой поверхности колодки, смещенной в сторону оси рельса при ∆ l=0 и ∆ S=0. При наезде колеса 9 на опорную колодку 1 (рис. 3) на поверхности 11 возникает сила трения Fтр2 , при этом движущая сила F раскладывается на нормальные к поверхностям 10 и 11 силы F1 и F2. Кроме этого, пружина 7 создает силу F3. Угол α – угол наклона поверхности колодки, контактирующей с колесом. Поскольку движение происходит по оси ОХ, спроецируем все силы на эту ось и составим уравнение движения, выразив силу F через массу m и ускорение а:

ma – Fтр1 – F3 – F*тр2 = 0 где F*тр2 – проекция силы трения Fтр2 на ось ОХ. Определим значения Fтр1, F3, F*тр2.

F1=F•tgα, тогда F=Fтр1•F•f1•tgα, где f 1 – коэффициент трения на поверхности 2.

Fтр2 =

F • f2 cosα

F*тр2 = Fтр2•cosα, подставив значение Fтр2, получим F*тр2 = F•f2, где f 2 – коэффициент трения на поверхности 3.

F3 = х•с, где х – ход пружины; с – жесткость пружины. Таким образом, исходное уравнение имеет вид: ma – F•tgα f1 – x•c–Ff2 = 0 или ma(1–tg α•f1–f2) = х•с, отсюда a=

xc m (1–tgαf1–f2)

Таким образом, применяя упор тупиковый (с расширенными функциональными возможностями) для обеспечения безопасности подъемно-транспортных средств, перемещающихся по рельсам, мы контролируем остаточную скорость и предотвращаем сход технических устройств с концевых участков рельсовой колеи в аварийных ситуациях. Литература 1. Письмо Госгортехнадзора РФ от 6 апреля 2001 года № 12-01/348 «О травматизме и аварийности на подъемных сооружениях в 2000 г. и I квартале 2001 г.».

2. Башенные краны // Спецтехника. – № 3. – 2005.

3. Подъемные сооружения. Специальная техника. – № 4. – 2008.

4. Патент РФ № 2418734.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Усиление фундаментов – залог безопасной эксплуатации зданий УДК 69.059.72 Игорь ЗАЙЦЕВ, директор ООО «Экспертная организация «Перспектива» Сергей АПУХТИН, директор ООО «МеталлЭксперт» Дмитрий ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «МеталлЭксперт» Владимир ДРУГАЛЬ, инженер-эксперт ООО «Центр Эксперт» Виктор КОНОНОВ, инженер-эксперт ООО «Центр Эксперт»

Экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений необходима для оценки их характеристик в свете соответствия государственным нормам безопасной эксплуатации данных объектов.

Э

кспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений заключается в проведении следующих обязательных мероприятий: 1) определение фактических размеров сечений конструкций и соединений, их пространственное положение; 2) проверка соответствия конструкций проектной документации, фактической геометрической неизменяемости, выявление отклонений, дефектов и повреждений элементов и узлов конструкций с составлением ведомостей дефектов и повреждений; 3) уточнение фактических и прогнозируемых нагрузок и воздействий, согласование их с Заказчиком; 4) установление фактических физикомеханических свойств материалов конструкций; 5) проверка фундаментов при выполнении деформаций каркаса здания и несущей способности грунта при выявлении осадок фундаментов. Рассмотрим подробнее вопросы, связанные с анализом состояния фундаментов. Для укрепления и увеличения несущей способности фундаментов зданий и сооружений проводят его усиление. Это одна из самых трудоемких и сложных задач во время ремонта зданий, которая состоит из целого комплекса строительных работ и требует точного определе-

ния основных причин появления дефектов в несущих конструкциях. Основные факторы, вызывающие необходимость усиления фундамента: 1) ошибки, допущенные на этапе проектирования основания здания; 2) нарушение технологий при закладке фундамента; 3) неправильная эксплуатация здания; 4) изменение таких характеристик, как уровень грунтовых вод, пучение, увлажнение и набухание почвы; 5) вибрационные воздействия на фундамент здания или прокладка коммуникационных линий. Проблема усиления фундамента особенно актуальна в больших мегаполисах, когда после приобретения в собственность зданий, обладающих коммерческой привлекательностью, владельцы задумываются о надстройке дополнительных этажей, приводящих к значительному увеличению нагрузки на его основание. С точки зрения проектирования, процесс усиления фундамента в несколь-

ко раз сложней возведения новых конструкций, поскольку в данном случае необходимо учитывать не только возникшие деформации, но и условия эксплуатации каждого конкретного объекта. Выбор той или иной технологии работы зависит от типа и состояния существующего фундамента, а также от конструкции здания и геологических условий окружающей местности. Основные способы усиления фундаментов представлены следующим списком: 1) усиление фундаментов методом цементации пустот в кладке; 2) усиление фундаментов при помощи частичной замены кладки фундамента; 3) усиление фундаментов обоймами; 4) усиление фундаментов при помощи подведения конструктивных элементов под существующие фундаменты (конструктивные элементы представлены плитами, столбами, стенами); 5) усиление фундаментов подведением новых фундаментов; 6) усиление фундаментов при помощи вдавливаемых свай; 7) усиление фундамента подведением свай под подошву фундамента; 8) усиление фундамента при помощи пересадки его на выносные сваи; 9) усиление фундамента буронабивными сваями; 10) усиление фундамента корневидными буроинъекционными сваями; 11) усиление фундамента конструкциями, возводимыми способом «стена в грунте»; 12) усиление фундаментов опускными колодцами;

С точки зрения проектирования, процесс усиления фундамента в несколько раз сложней возведения новых конструкций, поскольку в данном случае необходимо учитывать не только возникшие деформации, но и условия эксплуатации каждого конкретного объекта ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

437

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 1. Схема усиления фундамента в процессе реализации 5

0.000

25 В

А

а

А-А

4 3

6 7 8 10

Рис. 2. Схема усиления фундамента – вид А

9

Б

22

24 2

А

23

18 Б

11

13

12

1

21 12

В

Рис. 3. Схема усиления фундамента – вид Б

18

Рис. 4. Схема усиления фундамента – вид В

Б-Б

В-В 20

15 17

19

20

18 16 14

13

12

438

12

13

13) усиление фундаментов при помощи передачи части нагрузок на дополнительные фундаменты; 14) переустройство столбчатых фундаментов в ленточные и ленточных в плитные; 15) возвращение просевшего фундамента в первоначальное или горизонтальное положение. Анализ отечественного опыта в области усиления фундаментов позволил выделить способ управления неравномерными осадками фундамента здания на ленточных фундаментах, в которых возникли опасные трещины и повреждения, и реализовать его следующим образом [4]. На рисунке 1 показан усиливаемый фундамент 1, состоящий из фундаментных блоков или бутового камня. В осевшем участке стены 2 или ленточного фундамента сверлят сквозные горизонтальные отверстия 3 и делают пропилы 4 для полок упоров 5 из швеллеров 6, снабженных снаружи столиками 7 под углом α = 60...45° к горизонтали. Монтируют на стену двусторонние упоры 5 со столиками, вводят полки швеллеров 6 в пропилы 4, пропускают сквозь

10

отверстия 3 в упорах и в стене шпильки 8 с нарезкой и затягивают на них гайки 9, закрепляя упоры на стене. Шпильки устанавливают с шагом (1...2) t, где t – толщина фундамента. Удаляют верхний слой грунта с наружной и внутренней стороны старого фундамента на глубину, не превышающую глубину его заложения. Отсыпают массивы 10 из боя кирпича или щебня, образующие симметричную пару, по обеим сторонам старого фундамента. Устанавливают направляющие 11 для плит 12. Направляющие забивают в грунт. Укладывают на эти массивы 10 опорные плиты 12 под углом α = 60...45° к горизонтали. В плитах 12 симметрично относительно центра имеются отверстия 13 для впрессовывания через них рабочего тела, например боя кирпича или щебня. Устанавливают на плиты 12 базы контрфорсов 15 и соединяют их с плитами 12 болтами 16. В нижней части контрфорса установлена домкратная балка 17, пропущенная сквозь его стержень. Домкратная балка 17 предназначена для взаимодействия с гидродомкратами 18.

Фланцы плунжеров 19 соединяют с домкратной балкой 17 болтами 20. Гидродомкраты импульсного действия монтируют между домкратной балкой и плитой контрфорса, соединяя их плунжер с домкратной балкой, а опорный фланец упирают на сыпучее рабочее тело в отверстие в плите контрфорса. Гидродомкраты соединяют маслопроводами с пульсирующей насосной станцией 21. Последовательность работ по включению в работу контрфорсов: ■ после монтажа упоров гидродомкраты 18 монтируют парами и соединяют их маслопроводами 22 с пульсирующей насосной станцией 21; ■ включают эту станцию 21 в обычном статическом или циклическом режиме [2, с. 369, фиг. 277], контролируя давление масла манометрами 23, осадку контрфорсов 15 и усиливаемых фундаментов 1 посредством лазерных нивелиров и мишеней, закрепленных на фундаментах 1; ■ фланцами гидродомкратов впрессовывают рабочее тело под плиты контрфорсов, уплотняют им грунтовое основание, поддомкрачивают плиты контрфорсов,

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

а контрфорсы осевшую стену и разгружают старый фундамент 1; ■ под упорами 5 появляются трещины 24, а старый фундамент полностью разгружают; ■ в упомянутые трещины вбивают страховочные клинья 25 для обеспечения безопасности дальнейших работ; ■ устанавливают с двух сторон от каждого гидродомкрата импульсного действия между плитой контрфорса и домкратной балкой стопоры из столбиков, закрепляют стопоры к плитам контрфорсов, синхронно разгружают гидродомкраты импульсного действия каждой арки, включая стопоры в работу; ■ отделяют осадочными швами в старом фундаменте 1 осадочный блок; ■ в стене 2 устраивают ниши, устанавливают в них гидродомкраты и соединяют их маслопроводами с насосной станцией импульсного действия; ■ включают насосную станцию и, контролируя осадку контрфорсов 15 и старых 1 фундаментов посредством лазерных нивелиров и мишеней с координатной сеткой, закрепленных на стене, включают гидродомкраты, упрочняя грунтовое основание под ними; ■ упрочняют осадкой осадочного блока грунтовое основание под ним до необходимой величины; ■ забивают в образовавшиеся трещины в стене между осадочным блоком и упорами 5 клинья; ■ инъецируют в трещины и зазоры пластичный цементно-песчаный раствор и после схватывания раствора демонтируют гидродомкраты, не закладывая ниши для гидродомкратов. Таким образом, используя данный способ усиления фундамента, можно управлять неравномерными осадками здания на ленточных фундаментах, восстановить первоначальное проектное положение сооружения, его несущую способность и возможность безопасной эксплуатации. Литература 1. Кудзис А.П. Железобетонные и каменные конструкции: Учебник для строительных специальных вузов. 4.2. Конструкции промышленных и гражданских зданий и сооружений. – М.: Высш. шк. – 1989. – 267 с.

2. Серенсен С.В. и др. Машины для испытаний на усталость / Ред. С.В. Серенсен. – М.: МАШГИЗ. – 1957. – 404 с.

3. Нежданов К.К. и др. Фундамент для внецентренно-нагруженной колонны. – Патент России № 2225480, 10 марта 2004 года. – Бюл. № 7.

4. Патент РФ № 2319810.

Об аварийности башенных кранов – как устранить причины УДК 621.873 Игорь ЗАЙЦЕВ, директор ООО «Экспертная организация «Перспектива» Сергей АПУХТИН, директор ООО «МеталлЭксперт» Дмитрий ДЕМЧЕНКО, ведущий инженер ООО «МеталлЭксперт» Владимир ДРУГАЛЬ, инженер-эксперт ООО «Центр Эксперт» Виктор КОНОНОВ, инженер-эксперт ООО «Центр Эксперт»

Значительной частью строительных работ любой сложности является поднятие и перемещение грузов. Эти процессы осуществляются при помощи башенных кранов – универсальных машин, каждая из которых оснащена специальной стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни, что позволяет успешно использовать их в качестве грузоподъемных механизмов для выполнения строительно-монтажных работ в промышленном и гражданском строительстве.

К

основным преимуществам башенных кранов относится возможность максимально точной подачи монтируемых конструкций в любую точку территории и оптимальная грузоподъемность. Хотя сегодня на рынке представлено множество моделей разной мощности и предназначения, классическая конструкция башенного крана остается неизменной и состоит из следующих элементов: рамаплатформа, опорно-поворотный механизм, стрела, башня, противовес, консоль, кабина и грузовая тележка. В соответствии с конструктивными особенностями башенные краны представлены в двух вариантах: 1 – с поворотной башней, которая вращается вокруг собственной оси вместе со стрелой и противовесом; 2 – с неподвижной башней, вокруг которой вращается шатер, образованный горизонтальной стрелой и противовесом. По грузоподъемности и назначению они делятся на три группы: 1) грузоподъемностью менее 5 тонн – используются ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

для малоэтажного гражданского строительства; 2) грузоподъемностью от 5 до 25 тонн – для многоэтажного промышленного и гражданского строительства; 3) грузоподъемностью более 25 тонн – для промышленного строительства и гидростроительства. По возможности перемещения различают следующие виды башенных кранов: 1) стационарные, имеющие опору на земле и на каркасе постройки; 2) передвижные, передвигающиеся по площадке по рельсам; 3) самоподъемные, которые устанавливаются непосредственно на каркасе сооружения и возвышаются по мере строительства. Работа всех механизмов башенных кранов координируется из кабины машиниста при помощи системы управления, которая состоит из набора контроллеров, защитной контакторной панели, наборов сопротивлений, а также сигнальных приборов. Анализ аварийности башенных кранов показывает всю опасность несвое­ временной и некачественной диагностики системы управления данных тех-

439

Экспертное сообщество ■ научные подходы По данным годового отчета о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2014 году, следует отметить, что на уровень промышленной безопасности оказывают влияние технические, организационные и финансовые проблемы на поднадзорных предприятиях. Основной проблемной причиной снижения уровня промышленной безопасности в области надзора за подъемными сооружениями является большое количество оборудования, отработавшего свой расчетный ресурс. В 2014 году в организациях, эксплуатирующих опасные производственные объекты, где используются подъемные сооружения (ОПО с ПС), произошло 34 аварии, что на 4 аварии больше, чем в 2013 году. При этом материальный ущерб от аварий составил 50 млн. руб. (в 2013 году – около 80 млн. руб.).

13%

20%

Грузоподъемные краны (242 231 ед.) Отечественного производства 209 552 ед. Импортного производства 32 679 ед.

87%

Подъемники (вышки) (25 815 ед.) Отечественного производства 20 700 ед. Импортного производства 5 115 ед.

80%

Число грузоподъемных кранов, отработавших нормативный срок службы (в среднем по России 61,6%) 60 000

Всего 55 267 62,1%

Всего 43 816

50 000

65,5%

Всего 45 224 55,2% Всего 31 005

Количество

40 000 Всего 23 052

30 000

60,9%

71,2%

Всего 25 179 26,6%

Всего 13 741

20 000

64,8%

Всего 4947

10 000

49,5% 0

ЦФО

СЗФО

ЮФО

СКФО

ПФО

УрФО

СФО

ДФО

Кранов, отработавших нормативный срок службы (%)

Число подъемников (вышек), отработавших нормативный срок службы (в среднем по России 43,4%) 7 000

46,0%

6 000 Всего 4426

Количество

5 000 4 000 3 000

Всего 6829

Всего 3500 23,7%

48,8%

Всего 3222

Всего 2649

18,5%

50,0%

Всего 2732 46,7% Всего 1566

2 000 Всего 89 44,4%

1 000 0

ЦФО

СЗФО

ЮФО

СКФО

56,4%

ПФО

УрФО

СФО

ДФО

Подъемников (вышек), отработавших нормативный срок службы (%)

440

ИнформацИонно-консультатИвное ИзданИе по промышленной И экологИческой безопасностИ

нических устройств. Если же недостаткам в контроле сопутствуют и нарушения правил эксплуатации башенных кранов, то в ряде случаев это приводит к падению крана и разрушению его конструкций. Так, 14 ноября 2012 года в Волгограде башенный кран упал на газораспределительную станцию. Погиб один человек.

19 декабря 2012 года башенный кран упал на стройплощадке гидроаккумулирующей электростанции у поселка Богородское Сергиево-Посадского района Подмосковья. Три человека погибли, еще один госпитализирован.

6 марта 2013 года – г. Астрахань – в 18:30 на улице имени Воробьева, дом 7, упал башенный кран.

26 мая 2013 года в г. Кирове, примерно около шести часов вечера, на дом по адресу: улица Ленина, дом 188/4 упал башенный кран, проломив стрелой балконы с девятого по первый этаж и раздавив стоящие вблизи автомобили. К счастью, обошлось без жертв.

30 мая 2013 года в г. Домодедово упал башенный кран. Согласно сообщению МЧС России, причиной его падения на стройке стал сход с рельсов. В происшествии погиб один человек, крановщик. Трагедия произошла по адресу: улица Текстильщиков, дом № 31.

26 октября 2015 года около 17:00 на улице Маршала Жукова в Омске, рядом с домом № 111, неожиданно упал башенный кран прямо на проезжую часть. В результате трагического происшествия четыре человека погибли на месте, еще двое находятся в больнице с травмами разной степени тяжести. Мы видим, что аварии происходят с пугающим постоянством. Каковы же причины? Башенный кран, по сравнению с другими видами подъемных механизмов, наиболее подвержен обрушению. Это объясняется особенностями его конструкции – при большой высоте он имеет незначительную опору: колею, не превышающую 6 метров, и базу, также не превышающую 6 метров. Поэтому башенный кран обладает высокой чувствительностью к условиям эксплуатации, в частности к ветровой нагрузке. От сильного порыва ветра может упасть даже неработающий механизм, если он не будет закреплен противоугонными захватами. Специалисты считают, что до 90% аварий случаются по вине самих работников. Здесь и халатное отношение персонала к технике безопасности, и нарушение технологических режимов эксплуатации кранов. Так, аварией может за-

кончиться попытка оторвать от земли примерзший груз или груз, превышающий установленную норму. Машинисты могут отключать приборы безопасности, сигнализирующие о перегрузке, как случилось при аварии башенного крана в г. Владимире. Нередко они работают с неисправными ограничителями грузоподъемности, хотя выявить их неисправность и отремонтировать весьма несложно. Множество ошибок, приводящих к авариям, происходит в случае работы на стройплощадках неквалифицированного персонала. Часто можно видеть, что помощь одному специалисту-стропальщику оказывают несколько разнорабочих, которые не знакомы с особенностями этой работы. Нарушается также режим труда, когда крановщики работают по две смены подряд, что приводит к усталости и невнимательности при выполнении технологических операций. Часто используется «старая техника». А ведь старый кран – это изношенность металла, негодные тросы, старая автоматика. Понятно, что чем кран старее, тем больше вероятность аварии в случае нарушения технологических режимов его эксплуатации. Срок службы машин грузоподъемностью до 10 т при полуторасменной работе составляет 10 лет, а грузоподъемностью свыше 10 т – 16 лет. Причем, в зависимости от интенсивности эксплуатации, состояние кранов сильно различается. Если срок службы крана, указанный изготовителем, истек, то закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» позволяет его владельцу продолжать эксплуатацию техники, и для этого необходимо разрешение независимой экспертизы. Если техническое состояние крана будет признано удовлетворительным, срок службы продлевается Ростехнадзором на два года. По истечении этого срока процедура повторяется, но не более четырех раз. Таким образом, максимально срок службы крана может увеличиться еще на 10 лет. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

На практике мы видим, что большинство организаций проводят проверку башенных кранов нерегулярно. Это усугубляется тем, что в России нарушение закона о нормативно-правовых документах должным образом не карается. Ситуация не изменится, пока на законодательном уровне не будет повышена ответственность организаций, эксплуатирующих потенциально опасную технику. Итак, можно обобщить причины аварийных падений: 1) перегруз крана и нарушение требований паспортных характеристик; 2) блокировка управляющего реле грузоподъемности; 3) неисправность ограничителя грузоподъемности; 4) задевание перемещаемым грузом препятствий, находящихся на земле; 5) неквалифицированные действия обслуживающего персонала; 6) неудовлетворительная организация производства работ краном; 7) неудовлетворительный контроль за техническим состоянием крана инженерно-технических работников. Таким образом, снизить пугающую частоту аварий башенных кранов можно, если исключить проявление следующих основных причин аварийности: ■ несоответствие состояния конструкции кранов требованиям безопасности; ■ несоблюдение установленных требований к монтажу и демонтажу; ■ нарушение условий безопасной эксплуатации. Литература 1. ГОСТ 27555-87 (ИСО 4306-1-85) «Краны грузоподъемные. Термины и определения».

2. Белецкий Б.Ф., Булгакова И.Г. Строительные машины и оборудование: Справочное пособие. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. – 608 с.

3. Игумнов С.Г. Стропальщик. Грузоподъемные краны и грузозахватные приспособления: учеб. пособие / С.Г.Игумнов. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 64 с.

441

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О коррозии стальных резервуаров, предназначенных для хранения нефтепродуктов УДК: 620.197/621.642.39 Евгений КИМ, заместитель директора по производству ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Вячеслав КАЛИНИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Игорь РУСИНОВ, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Роман ШЕВЧЕНКО, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Ян ЯКУБОВСКИЙ, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой)

Борьба с коррозией является важнейшей хозяйственной задачей. Защита стальных резервуаров от коррозии становится стратегической задачей. Защитить от коррозии РВС можно при условии системного подхода к данной проблеме. Системный подход подразумевает применение комплекса средств антикоррозийной защиты. Это позволит значительно увеличить срок службы стальных резервуаров. Ключевые слова: коррозия стальных резервуаров, коррозия металлов, антикоррозийная защита, защитные покрытия.

П

одвергаются коррозии и стальные вертикальные резервуары, коррозионное разрушение которых обусловлено условиями их эксплуатации и свойствами металлоконструкций, из которых они созданы. Вертикальные стальные резервуары широ-

ко используются во всех технологических процессах, связанных с добычей и переработкой нефти. И именно коррозионный износ является основным фактором, определяющим срок службы стальных резервуаров. Темпы добычи нефти в мире и в Рос-

Рис. 1. Коррозионный процесс

сии постоянно растут и требуют создания все большего количества резервуарных парков на нефтепромыслах. Только руководящие круги США поставили своей задачей увеличение национального неф­ тяного запаса до уровня 1,5 миллиарда баррелей к 2025 году. В связи с геополитической ситуацией Россия постоянно развивает свою нефтедобывающую отрасль. И это требует значительных затрат на создание новых резервуарных парков. В связи с этим защита стальных резервуаров от коррозии становится стратегической задачей. Наиболее уязвима к коррозии внутренняя поверхность резервуара вертикального стального (РВС) в связи с постоянным контактом с углеводородными компонентами нефти, подтоварной водой и газами (углеводородами, кислородом, сероводородом). Коррозия поражает сталь непрерывно со скоростью от 0,04 до 1,1 мм, а в отдельных случаях – 3,8 мм в год. Наиболее опасными являются сквозные поражения, которые могут привести к утечке продукта. При этом скорость точечной коррозии может возрасти многократно. Такая скорость коррозийных процессов значительно снижает срок эксплуатации РВС. Защитить от коррозии РВС можно при условии системного подхода к данной проблеме. Системный подход подразу-

Рис. 3. Электрохимический процесс, протекающий при построении катодной защиты Воздух

Воздух О2

Ржавчина (Fe2O3∙nH2O)

О2

Fe2+ e

Катод

442

Вода (Н2О)

Железо (Fe)

Анод

Mg2+ Железо (Fe)

e

Катод

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Вода (Н2О)

Магний (Mg)

Анод

Рис. 2. Виды коррозионных повреждений металлов и сплавов: а–в) общая коррозия: а) равномерная коррозия, б) неравномерная коррозия, в) избирательная коррозия; г–м) местная коррозия: г) коррозия пятнами, д) язвенная коррозия, е) питтинговая коррозия, ж) сквозная коррозия, з) нитевидная коррозия, и) подповерхностная коррозия, к) межкристаллитная коррозия, л) ножевая коррозия, м) транскристаллитное коррозионное растрескивание

а

б

в

г

д

е

ж

з

и

к

л

м

мевает применение комплекса средств антикоррозийной защиты. Эти средства должны предполагать использование как электрохимической защиты, так и защиты, предусматривающей нанесение на поверхность РВС различных композитных материалов. В связи с этим широко используются такие разновидности электрохимической защиты РВС, как катодная и протекторная. Суть электрохимической защиты сводится к тому, что к металлической конструкции извне подключается постоянный ток (источник постоянного тока или протектор). Электрический ток на поверхности защищаемого изделия создает катодную поляризацию электродов микрогальванических пар. Результатом этого является то, что анодные участки на поверхности металла становятся катодными. Вследствие воздействия коррозионной среды идет разрушение не металла конструкции, а анода. В зависимости от того, в какую сторону (положительную или отрицательную) смещается потенциал металла, электрохимическую защиту подразделяют на анодную и катодную. Защитные покрытия используют в противокоррозионной практике для изоляции металла от агрессивной среды. Чтобы обеспечить хорошую защиту от коррозии, покрытие должно быть сплошным, иметь хорошую адгезию с основным металлом, быть непроницаемым для агрессивной среды, обладать высокой износостойкостью, жаростойкостью и твердо-

стью. Для обработки поверхностей РВС используются неметаллические защитные покрытия, которые принято разделять на лакокрасочные, полимерные; покрытия резинами, смазками, силикатными эмалями, пастами. В качестве примера использования передовых технологий можно привести оригинальный состав антикоррозионной композиции, включающей: раствор эпоксидной смолы Э-41 в ксилоле и ацетоне, мелкочешуйчатый альфа-оксида железа, кремнийорганический отвердитель АСОТ-2, тиокол, синтетический кремнезем – аэросил А-175. Композиция уникальна тем, что всего одно ее нанесение на поверхность образует покрытие в один слой толщиной 200–250 мкм, что значительно снизит затраты труда и его оплату. Еще одним перспективным направлением в антикоррозийной защите поверхностей РВС является использование высокоэффективных цинконаполненных антикоррозийных красок. Данные антикоррозийные краски отличает высокая стойкость к агрессивным средам, высокая адгезия к металлическим поверхностям, значительная механическая устойчивость к изгибам и ударам и длительный

срок эксплуатации. Таким образом, холодное цинкование – весьма эффективное решение защиты резервуаров от коррозии. В сравнении с традиционными защитными средствами, цинконаполненные краски обладают рядом преимуществ, позволяющих осуществлять эффективную антикоррозионную защиту в различных средах и сложных природно-климатических условиях. Технология создания антикоррозийной защиты поверхностей резервуаров цинконаполненными красками производится в определенной последовательности. При обработке внутренних поверхностей тщательно удаляются остатки всех жидкостей. Затем металлическая поверхность резервуара подготавливается к окраске: удаляется ржавчина и участки с отслоившимся старым покрытием. При необходимости проводятся ремонтные работы. После завершения всех подготовительных работ производится окраска поверхностей резервуара. Таким образом, применив улучшенную технологию нанесения защитных покрытий в комплексе с катодной защитой РВС, можно получить надежно защищенную от коррозии конструкцию. Это позволит значительно увеличить срок службы стальных резервуаров, избежать дополнительных затрат на дорогостоящий ремонт и избавит нас от развития различных внештатных ситуаций, связанных с аварийными утечками нефтепродуктов. Литература 1. Ангал Р. Коррозия и защита от коррозии – Санкт-Петербург, Интеллект, 2013. – 344 с.

2. Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1986.

3. Данилевская Л.П., Люблинский Е.Я., Хоникевич А.А. Параметры протекторной защиты стали в подтоварных водах // РНТС Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. – М.: ВНИИОЭНГ, 1981. – № 8. С.7.

4. ГОСТ Р 9.316-2006 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования и методы контроля».

5. РД 39-0147323-321-88 «Инструкция по протекторной защите от коррозии внутренней поверхности нефтепромысловых резервуаров Западно-Сибирского региона».

перспективным направлением в антикоррозийной защите поверхностей рвс является использование высокоэффективных цинконаполненных антикоррозийных красок ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

443

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Система предупреждения аварий и повреждений в условиях эксплуатации резервуарных парков нефти УДК: 656.085.5 / 621.642.39 Евгений КИМ, заместитель директора по производству ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Вячеслав КАЛИНИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Игорь РУСИНОВ, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Роман ШЕВЧЕНКО, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Ян ЯКУБОВСКИЙ, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой)

Аварийные ситуации необходимо предупреждать, и это предупреждение должно носить системный характер. Автоматический контроль за предельными уровнями нефти в резервуаре осуществляют с помощью сигнализаторов уровня различных модификаций. Избыточное давление в газовом пространстве резервуаров контролируется подключением на крыше резервуара U-образного водяного дифманометра. Уровень загазованности воздуха в резервуарном парке контролируется с помощью специальных газоанализаторов. Защита резервуаров от повышенного давления поступающей в резервуарный парк нефти обеспечивается с помощью предохранительных клапанов. Эффективность данной системы будет определяться своевременным мониторингом основных параметров безопасности работы нефтехранилища. Ключевые слова: резервуарный парк нефти, аварийные ситуации, осуществление контроля, сигнализаторы, анализаторы, мониторинг.

Р

езервуарный парк нефти – это промышленный объект, предназначенный для хранения нефти и нефтепродуктов. Представляет собой комплекс сооружений и устройств, расположенных на земле или под землей, а также платформу для отгрузки хранящихся продуктов на транспорт или нефтепровод. Район резервуаров, в котором осуществляется хранение, розлив и транспортировка нефтяных продуктов, является зоной повышенной опасности. Можно выделить несколько основных причин возникновения аварийных ситуаций на объектах хранения нефтепродуктов:

444

■ переполнение при наливе резервуара, что приводит к предельной концентрации взрывоопасной смеси под верхней крышей резервуара; ■ короткие замыкания в цепях систем автоматики; ■ нагрев резервуаров в летний период, особенно в районах с жарким климатом; ■ несоблюдение правил пожарной безопасности на территории резервуарных парков нефти. На образование взрывоопасных концентраций внутри резервуаров существенное влияние оказывают физикохимические свойства хранимых неф­ тепродуктов, конструкция резервуа-

ра, технологические режимы эксплуатации, а также климатические и метеорологические условия. Взрыв в резервуаре приводит к срыву крыши с последующим горением на всей поверхности горючей жидкости. При этом горение нефти и нефтепродуктов в резервуаре сопровождается мощным тепловым излучением в окружающую среду, а высота светящейся части пламени может составлять диаметр горящего резервуара. Короткое замыкание в цепях систем автоматики может возникнуть из-за ухудшения сопротивления изоляции во влажной или химически активной среде; при недопустимом нагреве или охлаждении изоляции, механическом нарушении изоляции. Короткое замыкание также может возникнуть в результате ошибочных действий персонала при эксплуатации, обслуживании или ремонте и других. Все эти данные говорят о том, что аварийные ситуации необходимо предупреждать, причем предупреждение должно носить системный характер. Для предотвращения осложнений в районе резервуаров осуществляют контроль за следующими основными параметрами: ■ предельными уровнями нефти в резервуаре; ■ давлением парогазовой смеси в нем; ■ уровнем загазованности резервуарного парка в результате «дыханий» резервуаров, утечек из фланцевых сооружений, задвижек и т.д. Автоматический контроль за предварительно установленными верхним и нижним предельными уровнями нефти в резервуаре осуществляют с помощью сигнализаторов уровня различных модификаций, основанных на поплавковом, ультразвуковом, радиоизотопном и других методах контроля. Все большее распространение находят накладные датчики уровня нефти. С их помощью осуществляется кон-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

троль уровня жидкости снаружи без нарушения целостности резервуара и без остановки технологического процесса для монтажа датчика. Остановимся подробнее на рассмотрении характеристик одного из вариантов подобных датчиков [3]. Удобство эксплуатация такого датчика определяется тем, что он содержит магнитное кольцо, обеспечивающее крепление датчика к стальной стенке емкости. При этом пьезоэлемент помещен в корпус, который герметично закрыт крышкой и имеет сальниковый ввод для соединительного кабеля. Магнитное кольцо помещено в металлическую обойму, которая навинчивается на корпус датчика. Внутри магнитного кольца установлен подвижный поршень из немагнитного материала. В выемку на одном торце подвижного поршня вклеен пьезоэлемент по боковой цилиндрической поверхности так, чтобы передняя поверхность пьезоэлемента была акустически связана с внешней поверхностью емкости, а задняя поверхность пьезоэлемента оставалась свободной и ничем не демпфировалась. Пьезоэлемент прижимается к поверхности стенки пружиной, которая надета на поршень. На другом торце поршня закреплена плата с радиоэлементами, два вывода которой подключены к пьезоэлементу, а два других – к соединительному кабелю. Толщина пьезоэлемента выбирается из условия, чтобы собственная резонансная частота колебаний пьезоэлемента по толщине была близка или совпадала с резонансом стенки контролируемого резервуара. Радиус пьезоэлемента должен отвечать условию нахождения толщины стенки в пределах ближней зоны поля излучения пьезоэлемента. На рисунке 1 приведена конструктивная схема предлагаемого датчика, а на рисунке 2 показана электрическая схема [3]. Датчик содержит: магнитное кольцо 1, стальную обойму 2, немагнитный поршень 3 с надетой на него пружиной 4 и вклеенным пьезоэлементом 5, а также с закрепленной винтом 6 платой 7 с радиоэлементами, подключенной к пьезоэлементу и к соединительному кабелю 8, закрепленному в сальнике 9, установленном в корпусе 10, закрытом крышкой 11. Плата с радиоэлементами содержит трансформатор 12, конденсаторы 13 и 14, диоды 15, 16 и резистор 17. Абсолютная погрешность измерения и срабатывания подобных датчиков аварийного уровня не должна превышать ± 10 мм. При достижении мак-

Рис. 1. Конструктивная схема датчика 2

Вид А 13, 14 15, 16 1

7

4 6

5

А 3

12 11

17

9

8

Рис. 2. Электрическая схема 7

15 8

13

12

14 16

5

17

симального или минимального аварийного уровня нефти в резервуаре на операторном щите появляется светозвуковой сигнал, на основании которого оператор совместно с диспетчером обязан принять меры к снижению взлива или прекращению откачки до технологического верхнего уровня. Избыточное давление в газовом пространстве резервуаров не должно превышать 2000 Па, а вакуум – 250 Па. Контроль за этими величинами осуществляется подключением к специальному штуцеру на крыше резервуара U-образного водяного дифманометра. Уровень загазованности воздуха в резервуарном парке контролируется с помощью специальных газоанализаторов. Защита резервуаров от повышенного давления поступающей в резервуарный парк нефти обеспечивается с поТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

мощью предохранительных клапанов, подключенных к всасывающим трубопроводам НПС. Таким образом, были рассмотрены основные пункты общей системы преду­ преждения аварий в условиях эксплуатации резервуарных парков нефти. Эффективность данной системы будет определяться своевременным мониторингом основных параметров безопасности работы нефтехранилища. Литература 1. ПБ 09-540-03 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств».

2. ПБ 03-605-03 «Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров».

3. Патент РФ № 2206069.

445

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О защите промысловых трубопроводов от коррозии УДК: 620.197.7/621.64 Евгений КИМ, заместитель директора по производству ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Вячеслав КАЛИНИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Игорь РУСИНОВ, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Роман ШЕВЧЕНКО, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Ян ЯКУБОВСКИЙ, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой)

Защитить трубопроводы от коррозии – значит значительно повысить безопасность при эксплуатации. Мониторинг ситуации и борьба с коррозийными разрушениями должны стать первоочередной задачей технических служб. Промысловые трубопроводы подвержены активной химической и электрохимической коррозии. В промысловых стальных трубах, использующихся для перекачки нефти и природного газа, наблюдается интенсивная внутренняя коррозия. Чтобы приостановить коррозию, используется комплекс мероприятий: обработка внутренней поверхности промысловых трубопроводов и оборудования защитными покрытиями; использование ингибиторов коррозии; технологические методы. Если применить весь спектр способов борьбы с коррозионными процессами в металлоконструкциях промысловых трубопроводов, то можно значительно повысить их надежность и безопасность. Ключевые слова: промысловые трубопроводы, коррозия трубопроводов, антикоррозионные покрытия, ингибиторы коррозии.

В

настоящее время назрела необходимость совершенствования защиты промысловых трубопроводов от коррозии. Защитить трубопроводы от коррозии – значит значительно повысить безопасность их эксплуатации. Поскольку коррозийные процессы идут постоянно и со значительной долей интенсивности разрушают внутреннюю и внешнюю поверхность труб, то и мониторинг ситуации, и борьба с коррозийными разрушениями должны стать первоочередной задачей технических служб. Анализ технической литературы показывает: если не использовать в борьбе с коррозией весь комплекс известных нам мер, то в короткие сроки из строя выходит до 25 % используемых металлоконструкций.

446

Коррозия есть результат одновременного и независимого протекания анодной реакции окисления атомов металла и катодной реакции восстановления окислительных компонентов раствора. Промысловые трубопроводы подвержены активной химической и электрохимической коррозии. Химический механизм коррозии металла промысловых труб происходит в среде сероводорода и углекислоты – агрессивных, кислотообразующих газов. Чаще можно наблюдать процессы электрохимической коррозии, когда окисление металлов идет в электропроводных средах, сопровождающихся образованием микрогальванических пар и электрического тока. Электрохимическая коррозия как термин включает в себя основные виды коррозионных процессов:

1) коррозия металлов в среде электролитов – коррозия протекает в жидких средах, проводящих электрический ток, например в минерализованной воде; 2) почвенная коррозия металлов – коррозия металлоконструкций под воздействием почвы и ее составляющих; 3) атмосферная коррозия металлов – коррозия в среде влажного воздуха атмосферы; 4) электрическая коррозия металлов – металлоконструкции разрушаются под воздействием блуждающих токов; 5) биологическая коррозия металлов – коррозия, обусловленная развитием микроорганизмов и выделением продуктов их жизнедеятельности, ускоряющих коррозионные разрушения. Защищать трубопроводы от наружной коррозии эффективно – значит использовать комплекс пассивных и активных средств и методов. В промысловых стальных трубах, использующихся для перекачки нефти и природного газа, наблюдается интенсивная внутренняя коррозия. Чтобы приостановить ее, нужно использовать комплекс мероприятий: обработку внутренней поверхности промысловых трубопроводов и оборудования защитными покрытиями; использование ингибиторов коррозии; технологические методы. Надежные антикоррозионные покрытия не только защищают поверхность трубопроводов от контакта с агрессивной средой, но и предотвращают отложение солей, твердых углеводородов, уменьшают абразивный износ труб, снижают гидравлическое сопротивление в трубах и соответственно затраты на транспортировку углеводородных смесей. Для обработки трубопроводов наибольшее применение в качестве защитных покрытий получили полимерные (эпоксидные смолы, полиэтилен) и силикатные (стекло, стеклянная эмаль) материалы. Силикатные компоненты наносят путем непосредственного контакта поверхности трубы с расплавом стеклянной

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

массы или способом напыления. Полимерные покрытия создают нанесением на трубы лакокрасочных материалов, футеровочных и композитных порошковых материалов, находящихся в состоянии расплава. Лакокрасочные материалы представляют собой растворы, дисперсии и порошки. Главным их компонентом является пленкообразователь (эпоксидный, полиуретановый, каучуковый, фторопластовый). Также в состав смеси покрытия входит ряд других компонентов, которые придают прочность, пластичность, сплошность, адгезию и другие свойства покрытия (пластификаторы, отвердители, добавки для улучшения смачивания). Полимерные лакокрасочные материалы подразделяются на лаки, грунтовочные смеси и эмали. Лаки состоят из растворов пленкообразователей в органических растворителях. Грунтовочные смеси и эмали – это составы на основе различных пленкообразователей. Покрытие на основе лакокрасочных материалов в большинстве случаев представляет собой многослойную систему, состоящую из грунтовочных и покрывных слоев. Главными недостатками лакокрасочных материалов являются: необходимость их многослойного нанесения на поверхность труб, пористость полимерной пленки, необходимость сушки каждого слоя при повышенной температуре. Порошкообразные материалы, использующиеся для получения защитных покрытий, представляют собой смесь пленкообразователей с необходимыми компонентами (пластификаторы, отвердители). Образование пленки из порошкообразных материалов происходит в результате нагрева и оплавления порошка на поверхности металлоконструкции. Такой метод позволяет получить однослойные, не содержащие пор, антиокоррозионные покрытия, устойчивые к различным повреждениям. Футерование труб основано на предварительном уменьшении полиэтиленовых и фторопластовых оболочек с помощью обжимающей фильеры, это приводит к кратковременному уменьшению их диаметра. После свободного проведения измененной оболочки внутрь трубы оболочка восстанавливает свою форму. Этим способом образуется ее плотное прилегание к металлоконструкции. Окончательная фиксация оболочки по концам трубы осуществляется специальными наконечниками, которые обеспечивают сварку стальных труб без нарушения целостности фторопла-

стового и полиэтиленового покрытия. Футерованные трубы позволяют резко увеличить срок службы промысловых трубопроводов. Ингибиторы коррозии – это вещества, которые своим присутствием в агрессивной среде резко тормозят коррозионные разрушения металлов. Защитное действие ингибиторов заключается в образовании на поверхности металлов защитных пленок или в подавлении реакций, протекающих в процессе электрохимической коррозии. Ингибиторы коррозии, использующиеся в нефтяной и газовой промышленности, должны соответствовать следующим требованиям: 1) высокая эффективность защиты; 2) нетоксичность; 3) взрыво- и пожаробезопасность; 4) невысокая (по сравнению с экономическим эффектом) стоимость; 5) отсутствие негативного влияния на технологический процесс. Пользу от применения ингибиторов характеризует параметр, называемый степенью защиты. Он равен отношению уменьшения скорости коррозии к ее первоначальной величине. Ингибиторами трубопроводы обрабатывают в зависимости от ситуации – однократно и регулярно. В первом случае трубопроводы и технические устройства подвергают воздействию концентрированного раствора ингибитора (путем его прокачки между двух поршней); при этом эффект от обработки сохраняется определенное время. Если ингибиторы регулярно вводятся в углеводородную среду с помощью дозирующих устройств, то в газообразную среду их распыляют форсунками, а в жидкость – вводят в виде растворов. Необходимо отметить, что ингибиторы бывают водорастворимые и растворимые в углеводородородной среде, поэтому действуТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ют соответственно – в водной среде и в жидких углеводородах. Обработка агрессивной среды ингибиторами есть наиболее универсальный метод защиты металла трубопроводов от коррозии. Невысокие капитальные затраты позволяют замедлить коррозионные процессы в конструкциях даже при их длительной эксплуатации. Положительным аспектом применения ингибиторов является то, что их введение в одной точке технологической линии оказывает долговременное защитное действие на металлоконструкции по всей ее длине. Электрохимическая коррозия проявляет себя, если металл контактирует с минерализованной водой. В трубопроводах, по которым происходит движение обводненной нефти или влажного газа, такой контакт можно в большой степени снизить следующими способами: 1) предотвращением выделения слоя воды в перекачиваемом потоке; 2) удалением скоплений воды; 3) снижением объема воды в перекачиваемой массе. При одновременном движении в трубах нефти, газа и пластовой воды их взаимное расположение различно. При низкой скорости перекачки газ движется вдоль верхней поверхности трубы, нефть под газовой средой, а вода – по нижней части трубопровода. Естественно, что в месте постоянного контакта металла с водой немедленно создаются благоприятные условия для протекания электрохимической коррозии. Но если увеличить скорость потока за счет уменьшения диаметра труб, можно добиться однородной структуры перекачиваемого потока, когда вода, если ее присутствие незначительно, будет взвешена в углеводородном потоке в виде капель, и электрохимическая коррозия будет значительно снижена.

447

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Транспортировка насыщенного влагой газа при температуре ниже точки росы способствует образованию капель воды и конденсата. Чтобы исключить их оседание в трубопроводе, должны поддерживаться высокие скорости, при которых капли будут удерживаться турбулентным потоком газа. Подобного результата можно достичь, если уменьшить диаметр газопровода на этапе проектирования. Когда скопления воды в пониженных точках трассы трубопроводов все же образуются, то их необходимо свое­ временно удалять. Это делается двумя способами: 1) регулированием скорости самого потока перекачиваемой среды; 2) пропуском очистных поршней. В первом случае временно увеличивается расход перекачиваемой массы. При этом в начале процесса от участков воды будут отрываться и уноситься отдельные капли, а при дальнейшем увеличении расхода все скопление воды начнет двигаться компактной массой. Во втором – используются механические скребки или специальные гелевые пробки. Использование механических средств на промысловых трубопроводах затруднено. А гелевые очистные пробки формируют в самих трубопроводах без особых трудностей. Также они характеризуются лучшей проходимостью через сужения и повороты. Чем меньше содержание воды в потоке, тем меньшая скорость потока необходима, чтобы перевести воду во взвешенное состояние. Исходя из этого, предварительный сброс воды в системах трубопроводов является обязательным способом для предотвращения внутренней коррозии металла труб. В общем контексте технологических методов защиты трубопроводов от коррозии также находят применение коррозионно-стойкие стали и сплавы. Хорошие результаты показывают трубы из алюминиевых сплавов Д16Т и Д16АТ и сталей 2X13, Х8, Х13, ХЭМ. Таким образом, применяя весь спектр способов борьбы с коррозионными процессами в металлоконструкциях промысловых трубопроводов, можно значительно повысить их надежность и безопасность. Литература 1. Коршак А.А. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов / А.А. Коршак, А.М. Нечваль. – СПб: Недра, 2008. 488 с.

2. Техника и технология транспорта и хранения нефти и газа /Ф.Ф.Абузова [ и др.]. –М.: Недра, 1992. 318 с.

448

Молниезащита нефтяных резервуаров УДК: 621.316.98 Евгений КИМ, заместитель директора по производству ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Вячеслав КАЛИНИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Игорь РУСИНОВ, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Роман ШЕВЧЕНКО, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Ян ЯКУБОВСКИЙ, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой)

Все промышленные объекты, а особенно нефтяные резервуары, необходимо оборудовать системами защиты от прямого попадания молнии, электростатической индукции, а также заноса высоких потенциалов. Наиболее надежными техническими устройствами, которые определяют эффективность всей системы молниезащиты в целом, являются активные молниеотводы. Избежать разрушительных последствий от ударов молнии можно, если использовать весь комплекс технических решений, наработанный в этой области. Ключевые слова: молниезащита, системы молниезащиты, расчет молниезащиты, проверка молниезащиты.

З

а последнее время в России заметно участились случаи аварий, вызванных ударами молнии. Нередко такие аварии сопровождались значительными материальными разрушениями и гибелью людей. В ряде случаев удары молнии стали причиной полного разрушения нефтехранилищ и газораспределительных станций. В 2009 году в Ханты-Мансийском автономном округе на нефтебазе «Конда» от удара молнии в нефтяную емкость возник крупный пожар: сгорели несколько резервуаров с нефтью. Погибли четверо пожарных, еще четверо были госпитализированы с ожогами. Огромный пожар бушевал двое суток. Ущерб составил около ста пятидесяти миллионов рублей. Также 14 июля 2013 года от удара молнии в поселке Белоярский Свердловской обла-

сти произошел разрыв и возгорание газопровода на территории газораспределительной станции. Недавно, 27 июня 2015 года, в Бежицком районе Брянска произошло возгорание газопровода. Причиной пожара стал удар молнии. Ток в разряде молнии достигает от 10 до 100 тысяч ампер, напряжение – миллионов вольт (иногда достигает 50 млн. вольт), поражающая сила молнии огромна. Поэтому все промышленные объекты, а особенно нефтяные резервуары, необходимо оборудовать системами защиты от прямого попадания молнии, электростатической индукции, а также заноса высоких потенциалов. Известные в настоящее время средства молниезащиты можно разделить на две группы: пассивные (стержневые, тросовые, броневые системы молниеотводов)

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода rx

h0

h

rx

hx

x

r0

r0 rx

Рис. 2. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

x

r0 и активные (молниеотводы, основанные на ионном и лазерном излучении). Наиболее часто используется пассивная система молниезащиты. Рассмотрим подробнее построение пассивной системы молниезащиты. Эта система в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей [4]. Защиту резервуарных парков общей вместимости более 100 тыс. м3 от прямых ударов молнии, как правило, выполняют отдельно стоящими молниеприемниками (молниеотводами). Молниеприемники устанавливают также непосредственно на резервуаре. Их изготавливают из круглых стержней с площадью поперечного сечения не менее 100 мм2. Крепление молниеприемника к резервуару (к верхнему поясу стенки или к стационарной крыше) должно осуществляться с помощью сварки. В зону защиты молниеприемников должно входить пространство над дыхательной арматурой, ограниченное полусферой радиусом 5 м. Нижний пояс стенки резервуара должен быть присоединен через токоотводы к заземлителям, установленным на расстоянии не более чем 50 м по периметру стенки, но не менее чем в двух диаметрально противоположных точках. Со-

a

hс

x hx

h0

h

2r0x

rx

L

r0

единения токоотводов и заземлителей должны выполняться на сварке. Токоотводы изготавливают из прутков и тросов диаметром 6 мм и более, из полосовой стали – сечением не менее 48 мм2, из стальных труб – с толщиной стенки не менее 2,5 мм. В качестве заземлителей используют конструкции, состоящие минимум из 3 вертикальных электродов длиной не менее 3 м, находящихся на расстоянии не ближе 5 м друг от друга, объединенных горизонтальным электродом. Заземлители изготавливают из стержней диаметром не менее 10 мм, из уголковой стали сечением не менее 160 мм2, а также из труб. Защиту от заноса высокого потенциала по подземным и наземным металлическим коммуникациям выполняют присоединением их к заземлителям на входе в резервуар. Ввод линий электропередачи, сетей сигнализации должен осуществляться только кабелями длиной не менее 50 м с металлической броней или оболочкой, либо кабелями, проложенными в металлических трубах и коробах. При использовании для молниезащиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h размеры зоны защиты ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

определяются высотой h0 и радиусом r0 защитного конуса (рис. 1). Формулы для расчета величин h0 и г0 при различной надежности защиты (Р3) приведены в таблице 1. Радиус защитной зоны rх на высоте hx находится по формуле 1: r0 (h – hx) h0 0

(1)

Молниеотвод считается двойным, если расстояние между стержневыми молниеприемниками LM не превышает предельного значения Lmax (табл. 1). В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные. Схема зоны защиты двойного стержневого молниеотвода представлена на рисунке 2. Расчет размеров внешних областей защиты двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h0 и r0) производится по формулам таблицы 1, справедливым для одиночных стержневых молниеотводов. Размеры внутренних областей защиты находятся по формулам таблицы 2. Размеры внутренних областей защиты определяются параметрами h0 и hc, первый из которых равен максимальной высоте зоны непосредственно у молние­ rx =

449

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы отводов, а второй — минимальной высоте зоны посередине между молниеотводами. Если выполняется неравенство L = Lc, то можно принять hc= h0. Если же Lc = L = Lmax, то расчет hc выполняется по формуле Lmax – L Lmax – L

(2)

Размеры горизонтальных сечений зоны защиты вычисляются по следующим формулам: ■ радиус защитной зоны гх на высоте hx — по формуле (1); ■ длина горизонтального сечения 1Х на высоте hx h0 – hx 0,5∙L∙ при hx≥hc h – hс (3) lx = 0 0,5 L при hx<hc

hc = h0

Ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами на высоте hх = hc равна 2rсх, где r0 (h – hx) hс с

(4)

Проверка состояния системы молниезащиты производится 1 раз в год перед началом грозового сезона (март, апрель). При этом контролируют целостность и защищенность от коррозии доступных обзору частей молниеприемников и токоотводов, а также контактов между ними. Кроме того, измеряют сопротивление току промышленной частоты заземлителей отдельно стоящих молниеотводов. Его величина не должна превышать результаты соответствующих замеров на стадии приемки более чем в 5 раз. В противном случае заземление подлежит ревизии, в ходе которой выявляются элементы, требующие замены или ремонта, проверяется надежность электрической связи между токоведущими элементами, определяется степень разрушения коррозией отдельных элементов молние­ защиты. По результатам ревизии принимается решение о ее ремонте. После подробного рассмотрения технических параметров пассивной молниезащиты нефтяных резервуаров можно увидеть, что данная система проста, не требует специального технического обслуживания и надежно защищает объект от поражения. Однако пассивная система защиты защищает только от ударов «отрицательными» молниями, то есть молниями, лидер которых образован отрицательными зарядами. Значит, основным и значительным недостатком стержневых молниеотводов является снижение их защитительной функции при воздействии «положительной» молнии, то есть молнии, лидер которой образован преиrсx =

450

Таблица 1. Расчет размеров защитного конуса, создаваемого одиночным молниеотводом Надежность защиты Ps 0,9

0,99

0,999

Высота молниеотвода h, м

Высота конуса А0, м

Радиус конуса г0, м

от 0 до 100

0,85 h

1,2 h

от 100 до 150

0,85 h

[1,2 – 10-3 (h – 100)] h

от 0 до 30

0,8 h

0,8h

от 30 до 100

0,8 h

[0,8-1,43*10-3*(h – 30)] h

от 100 до 150

[0,8 – 10-3*(h – 100)]h

0,7 h

от 0 до 30

0,7 h

0,6 h

от 30 до 100

[0,7 – 7,14*10 *(h – 30)]*h

[0,6 - 1,43*10-3*(h - 30)] h

от 100 до 150

[0,65 – 10-3*(h – 100)] h

[0,5 -2*10-3*(h - 100)] h

-4

Таблица 2. Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода Надежность защиты Р3 0,9

0,99

0,999

Высота молниеотвода А, м

Lmax, M

LCM

от 0 до 30

5,75*h

2,5 H

от 30 до 100

[5,75 – 3,57*10-3*(h - 30)]*h

2,5 H

от 100 до 150

5,5 h

2,5 H

от 0 до 30

4,75 h

2,25 H

от 30 до 100

[4,75 – 3,57*10-3(h - 30)] h

[2,25 – 0,0107*(H – 30)] H

от 100 до 150

4,5 h

1,5 H

от 0 до 30

4,25 h

2,25 H

от 30 до 100

[4,25 – 3,57*10-3 *(h-30)] h

[2,25 – 0,0107 – 10-3 • (H – 30)] H

от 100 до 150

4,0 h

1,5 H

мущественно положительными зарядами. Этот немаловажный фактор необходимо учитывать при проектировании систем молниезащиты. Как же защититься от удара молнии «положительно»? Необходимо внедрять средства активной молниезащиты, которые в целом более эффективны по сравнению с пассивными средствами (особенно современные, использующие лазерную искру), поскольку устраняют условия для развития молнии [6]. Проведенный анализ последних разработок на российском рынке показал, что наиболее надежными техническими устройствами, которые определяют эффективность всей системы молниезащиты в целом, являются активные молниеотводы, разработанные специалистами двух компаний: финансовопромышленной компании «Космос-НефтьГаз» и ООО «Научно- производственное предприятие «Спектр». Таким образом, обобщив известный опыт, ясно, что избежать разрушитель-

ных последствий от ударов молнии возможно, если использовать весь комплекс технических решений, наработанный в этой области. 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.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Неразрушающий контроль и диагностика трубопроводов УДК: 620.179.1 / 621.64 Евгений КИМ, заместитель директора по производству ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Вячеслав КАЛИНИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Игорь РУСИНОВ, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Роман ШЕВЧЕНКО, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой) Ян ЯКУБОВСКИЙ, ведущий инженер отдела ЭПБ ООО «Уренгойконтрольсервис» (г. Новый Уренгой)

Качественную и своевременную работу по оценке трубопроводных систем можно провести, лишь используя методы неразрушающего контроля (НК). Основным преимуществом неразрушающего контроля является то, что его можно проводить без остановки технологического процесса, что сохраняет экономическую эффективность производства. Анализируя перспективные разработки в области неразрушающих методов диагностики трубопроводов, можно отметить достоинства устройства для обследования и диагностики трубопроводов, созданного коллективом специалистов ООО «Газпром Трансгаз-Кубань». Характеристики данного перспективного дефектоскопа показывают, что его эффективно можно использовать для диагностики состояния магистральных нефтегазопроводов. Ключевые слова: неразрушающий контроль, внутритрубные дефектоскопы, поверхностные сканеры, сканер-дефектоскоп, метод магнитной памяти металла, дефектоскоп ООО «Газпром Трансгаз-Кубань».

С

овременное состояние 40% магистральных трубопроводов России характеризуется тем, что их средний срок эксплуатации превысил 30-летний рубеж. Это влечет за собой увеличение объема работ для оперативного контроля состояния трубопроводов. Качественную и своевременную работу по оценке трубопроводных систем можно провести, лишь используя методы неразрушающего контроля (НК). В зависимости от принципа работы контрольных средств, все известные методы НК в соответствии с ГОСТ 18353-79 подразделяются на следующие виды: магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптический, радиационный, акустический, проникающими веществами. НК позволяет

проверить качественные характеристики трубопроводов без нарушения их целостности. Основным преимуществом неразрушающего контроля является то, что его можно проводить без остановки технологического процесса, что сохраняет экономическую эффективность производства. Специфика технологии производства труб приводит к наличию различных дефектов. Основные из них представлены: волосовинами, продольными рисками на наружной и внутренней поверхностях, вмятинами, буграми, раковинами, ужимами, рванинами. Уже при эксплуатации к производственным дефектам прибавляются разрушения, вызванные коррозионными и усталостными процессами. НК проводят различными приборами. Например, внутритрубные дефектоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

скопы позволяют не только контролировать состояние трубопроводов, но и при периодическом контроле отслеживать их остаточный ресурс. Этот метод контроля является наиболее эффективным с точки зрения эффективности и качества получаемой информации. Поверхностные сканеры (вихретоковые дефектоскопы) оказываются необходимы как при частичной шурфовке в целях обнаружения и локализации дефектов, выявленных при внутритрубном контроле, так и при выборочном контроле тела трубы и сварных соединений при капитальном ремонте трубопроводов. Еще одним перспективным направлением в развитии как внутритрубной дефектоскопии, так и поверхностных сканеров-дефектоскопов является применение электромагнитно-акустических (ЭМА) сканер-дефектоскопов, осуществляющих диагностику тела трубы по окружности с дальнейшей регистрацией эхо-сигналов от дефектов и определением их координат. Одним из новых, развивающихся методов неразрушающего контроля является метод магнитной памяти металла. Метод магнитной памяти металла в последнее время получает все большее распространение, однако он имеет ряд определенных недостатков, главным из которых является его невысокая достоверность. Затруднительно установить взаимосвязь между полученными данными контроля и реальным состоянием объекта. Основным достоинством метода магнитной памяти металлов его разработчики называют прогнозирование остаточного ресурса объекта, но сделать это можно, имея на руках динамику развития его состояния, что невозможно в 90% случаев. Кроме того, некоторые предлагаемые методы вообще вызывают недоумение, например, метод бесконтактной магнитометрической диагностики (БМД), разработчики которого утверждают, что можно выявлять напряженнодеформированное состояние трубопроводов через слой земли в 2 м, утверждая, что достигают этого измерением искажений магнитного поля Земли, обуслов-

451

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 1. Схема дефектоскопического устройства для обследования и диагностики трубопроводов 1

21

22

2

3 16 17 6

5 7 8

19 9

4

11 7

6

Рис. 3. Сферический элемент несущего корпуса 5

3 15

12

10

21 5

6

7

8

19 22 11 9

14 13 12

10 12 18

11 23

10

10

4

10 19 8 10 20 10 10

1 – труба трубопровода в разрезе; 2 – эластичная манжета; 3 – сферические элементы несущего корпуса; 4 – пружины элементов гибкой связи (с противоположным направлением витков); 5 – неуравновешенное кольцевое основание; 6 – датчики дефектов; 7 – щеточный узел токосъемного устройства; 8 – контактные кольца; 9 – соединительный кабель; 10 – подшипники; 11 – полые осевые окончания элементов гибкой связи; 12 – фиксатор (гайка); 13 – датчик проходного сечения и профиля внутренней поверхности трубопровода; 14 – рычаг датчика проходного сечения и профиля внутренней поверхности трубопровода; 15 – датчик пройденного пути; 16 – электронный блок обработки информации (с микропроцессором, твердотельной памятью и др.); 17 – блок питания; 18 – датчики визуального определения состояния внутренней поверхности трубопровода; 19 – изолирующая вставка контактных колец токосъемника; 20 – полая ось (для установки датчика проходного сечения и профиля внутренней поверхности трубопровода, жестко связанная с кольцевым основанием 5).

Рис. 2. Схема элемента гибкой упругой связи 8

19

ленных изменением магнитной проницаемости металла трубы в зонах развивающихся коррозионно-усталостных повреждений. Данное утверждение и приведенные в качестве доказательства данные не выдерживают критики и противоречат основным физическим принципам. Поэтому трудно не поставить под сомнение и многие другие предлагаемые сферы применения метода магнитной памяти металлов, хотя возможность применения данного метода неразрушающего контроля в определенных направлениях сомнения не вызывает. Анализируя перспективные разработки отечественных ученых в области неразрушающих методов диагностики трубопроводов, можно отметить достоинства устройства для обследования и диагностики трубопроводов, созданного коллективом ООО «Газпром ТрансгазКубань» [3]. На рисунке 1 схематично показано предлагаемое дефектоскопическое устройство для обследования и диагностики трубопроводов. На рисунке 2 приведен элемент гибкой упругой связи, состоящий из двух полых осевых окончаний 11, двух пружин с противоположным направлением витков 4, соединительного кабеля 9 и контактных колец 8, установленных на изолирующей вставке 19. На рисунке 3 показан один из сферических элементов несущего корпуса 3,

452

4

4

9

11

разделенный в диаметральной плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства с образованием двух идентичных полусфер 21 и 22, установленных относительно друг друга с зазором 23, на полом осевом окончании элемента гибкой связи XY. Устройство работает следующим образом. При помещении устройства внутрь обследуемого трубопровода 1 и нагнетании потока прокачиваемого флюида, эластичные манжеты 2, установленные на полых осевых окончаниях 11 за 21, 22 и 3 элементами несущего корпуса прижимаются давлением флюида к внутренней поверхности трубопровода 1 и создают проталкивающее усилие. Устройство для обследования и диагностики трубопроводов начинает двигаться вдоль оси трубопровода 1. При этом все его датчики дефектов 6, установленные на подвижных кольцевых основаниях со смещенным центром тяжести 5, включая датчики проходного сечения и профиля внутренней поверхности трубопровода 13 и датчик пройденного пути 15, будут сохранять свою первоначальную ориентацию относительно направления действия сил гравитации даже в случае вращения устройства при его движении вдоль трубопровода 1 (за счет постоянной ориентации подвижных кольцевых оснований со смещенным центром тяжести 5 относительно направления действия сил гравитации). Таким образом, обеспечи-

23

вается повышение достоверности выявления дефектов и точности определения их местоположения вдоль оси исследуемого трубопровода. Сигналы от датчиков 6, 13 и 15 через щеточный узел токо­ съемника 7, контактные кольца 8, установленные на изолирующей вставке 19, передаются по соединительному кабелю 9 в электронный блок обработки информации и регистрации 16, запитанный от блока электропитания 17. Сигналы от датчиков визуального определения состояния внутренней поверхности трубопровода 18 передаются по соединительному кабелю 9 в электронный блок обработки информации и регистрации в твердотельной памяти 16 без применения токосъемника, то есть непосредственно. Регистрация поступающей информации производится с помощью микропроцессорного электронного блока обработки информации и регистрации в твердотельной памяти 16 в цифровой форме обычным способом. Характеристики данного дефектоскопа показывают, что его эффективно использовать для диагностики состояния магистральных нефтегазопроводов. Представленное техническое решение определяет перспективное направление в развитии внутритрубной дефектоскопии с помощью электромагнитно-акустических (ЭМА) сканер-дефектоскопов, осуществляющих комплексную диагностику тела трубы по окружности, с дальнейшей регистрацией эхо-сигналов от дефектов и определением их координат. Литература 1. Развитие системы диагностического обслуживания МГ. В.Н.Дедешко, В.В.Салюков. Жур. «Газовая промышленность», 2005, № 8, с.15–18.

2. Новые подходы к планированию ремонта и диагностике магистральных трубопроводов. Газовая промышленность. Обзорная информация. Серия: Транспорт и хранение газа. ООО «ИРЦ Газпром», 1999, с.42–58.

3. Патент РФ № 2379674.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Оценка соответствия требованиям промышленной безопасности опасного производственного объекта с установленным грузоподъемным краном Геннадий БАННЫХ, кандидат технических наук, генеральный директор АНО НИЦ «Путь К» (г. Чехов) Сергей ИВАНОВ, технический эксперт ООО «Кранресурс» (г. Липецк)

ных на подушку из песчаного грунта или щебня ГОСТ 7394. Фракции 5–10 мм толщиной 200 мм. Поверх дорожных плит должна отсыпаться балластная призма из щебня фракции 10–25 мм толщиной не менее 100 мм. Приведенный на рисунке 1 крановый путь не соответствует приведенным выше требованиям. Крановый путь для башенных кранов допускает нагрузку от колеса на рельс

В настоящее время увеличивается количество эксплуатирующихся с большим сроком службы грузоподъемных кранов и зданий, сооружений, где они установлены, появляются факторы снижения безопасности эксплуатации, выполнить которые невозможно без всестороннего изучения процессов взаимодействия элементов системы «кран – крановый путь». Рис. 1. Крановый путь башенного крана

Рис. 2. Расчетная схема стрелового крана

Рама крана B C

Rb

h

P

Rc

А

Ra

D Стрела крана

Rd

mпр a

mпр a

Схема по оси BD

Схема по оси АС h

Р

езультаты экспертизы опасных производственных объектов показывают, что техническое состояние грузоподъемных кранов зависит от технического состояния кранового пути. Крановые пути во многих случаях выполнены с ошибками, допущенными при проектировании, изготовлении элементов и монтаже. Изготовленные элементы кранового пути и выполненные строительномонтажные работы часто не соответствуют требованиям нормативно-технических и проектно-конструкторских документов. Освидетельствование наземного кранового пути башенного крана с применением железобетонных балок (рис. 1), изготовленных опытным заводом «Прокатдеталь», в соответствии с проектом №4969А.10, разработанным КБ треста «Мосоргстрой». Крановый путь не соответствует требованиям проектно-конструкторской документации на крановый путь №6674, разработанной СКБ – Мосстрой. В соответствии с требованиями проекта (лист 6674/3 СБ и технических условий ТУ 400-2-340), основные параметры и размеры должны соответствовать указанным в таблицах и на чертежах. Толщина балластной призмы должна быть не менее 440 мм. В технически обоснованных случаях допускается устройство под балластной призмой полотна из дорожных плит типа 2П-30-18-10 по ГОСТ 21924.2, уложен-

Qгр Д Rd

Д Ra(c)-0

Qгр

L Rd-max

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

Д Ra

Д Rb(d)-max

L Rc-0

453

Экспертное сообщество ■ научные подходы Буквенное обозначение отклонения

Графическое изображение отклонения

Отклонения от осей симметрии направляющих кранового пути (сужение-расширение колеи)

Р2

Р3

Отклонение от прямой линии на базе 2 000 мм в вертикальной плоскости в любой точке

b

Наибольшее отклонение направляющих от прямой линии в горизонтальной плоскости на всей длине пути

Р4

Отклонение от прямой линии на базе 2 000 мм в горизонтальной плоскости в любой точке

b

S

Предельные величины отклонений, мм строительство

эксплуатация

0,002S но не более 30

0,004S но не более 40

0,002S но не более 10

0,002S но не более 15

не более ± 10

не более ± 20

2

3

не более ± 10

не более ± 20

1

2

1

2

не более 6

не более 12

0,001В но не более 5

0,002В но не более 10

0,001S но не более 10

0,002S не более 20

± 0,05K но не более ± 2

± 0,08K но не более ± 3

P3

b

P3

Наибольшее отклонение направляющих от прямой линии по высоте в вертикальной плоскости на всей длине пути

S+P2

–Р1

Р1

+Р1

S

Разность отметок верха направляющих в одном поперечном сечении кранового пути

S–P2 b

P4

2000

P4

Наименование отклонения

2000

Взаимное смещение торцов стыкуемых направляющих в плане и по высоте

P5

P5 Р5

P6 Р6

b1

а1 Перекос крана

а2

Р7

b2

B

Зазоры в стыках направляющих, не более

P7

S

P8 Р8

S

Параллельность установки буферов

K Закручивание рельса

Р9

P9

Допуски при строительстве кранового пути принимать с коэффициентом K1 = 0,5. Допуски, принимаемые с учетом режима работы крана с коэффициентом Kp1-3 = 1; Kp4-5 =0,9; Kp6-7 = 0,85; Kp8 = 0,8.

S – ширина колеи кранового пути; В – база крана; К – головка рельса; а, b – высотные отметки направляющей.

до 325 кН (32,5 тс). Жесткость балки более чем в 100 раз превышает жесткость рельса, поэтому вся нагрузка от крана воспринимается балкой. Вертикальное давление колеса крана на направляющую кранового пути при

454

отрыве колес одной из опор крана от направляющей, из-за депланизации опирания крана и направляющих, определяется в соответствии с расчетной схемой стрелового крана (рис. 2). В соответствии с расчетной схемой

(рис. 2) необходимо определять параметры и прочностные показатели элементов системы «кран–крановый путь». Дефекты и повреждения, которые появляются в элементах системы «кран–крановый путь», свидетельствуют, что условия экс-

ИнформацИонно-консультатИвное ИзданИе по промышленной И экологИческой безопасностИ

Рис. 3. Крановые пути на железобетонных балках

плуатации не соответствуют требованиям проектно-конструкторской и нормативной документации на устройство и эксплуатацию крана и кранового пути. Рассматривая расчетную схему стрелового крана и составляя уравнения равновесия для различных положений системы «кран–крановый путь», получим формулы для определения вертикального давления колеса на направляющую. Кран опирается на жесткий крановый путь всеми опорами, тогда вертикальное давление определяется по формулам:

Rc = Pв= [

]:n

Pв =0,5 [mпр(1+ ) – Qгр ]:n Ra = 0

(1)

где mпр – приведенный вес крана; а – расстояние по горизонтали до приведенного веса крана; Д– половина диагонали опор крана; L – расстояние по горизонтали до оси Rc = груза; Q гр – вес поднимаемого груза краP= [ ]:n ном.в Так как обеспечить опирание крана на все опоры практически невозможно, то нагрузка от крана будет распреPв =0,5 по [mследующим ]:n пр(1+ ) – Qгр зависимостям деляться (ось ВД, груз на опору Д):

Ra = Rс = 0 (2) Вертикальное давление колеса на направляющую в опоре под стрелой с грузом приходится большая доля от веса крана и поднимаемого груза. Для всех кранов, работающих на крановых путях с жестким основанием, давление на опору достигает значения, равного половине веса крана и поднимаемого груза.

Pвn ≈ (Qкр + Qгр)0,5 (3) Снижение вертикальных нагрузок от колес крана на направляющую может быть достигнуто за счет снижения предельных вертикальных отклонений ∆ крановых путей и опор крана, а также упругой податливостью кранового пути С. Учитывая упругую податливость опор системы «кран – крановый путь», в зависимости от схемы опирания, можно получить зависимость величины предельных отклонений высотного положения направляющих ∆ и упругой податливости системы «кран–крановый путь» С. При отсутствии момента относительно оси ВД схемы загружения (рис. 2), получим зависимость h=0.5C(Rb+Rd)>∆ (4) где С– упругая податливость мм/т. Если величина упругой деформации h будет больше предела отклонений ∆, то кран будет опираться на все опоры. При наличии момента относительно оси ВД в сторону точки А получим зависимость: h=C(Rb+Rd+RA)>∆ (5) Упругая податливость зависит от жесткости кранового пути и рамы крана, а предельные отклонения высотного положения кранового пути устанавливаются требованием проекта или нормативными требованиями. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

В соответствии с требованиями ТУ 4002-340, предельные величины отклонений контролируемых параметров от проектного положения в плане и профиле при строительстве и эксплуатации крановых путей не должны превышать: ■ разность отметок верха направляющих в поперечном направлении 20– 25 мм; ■ сужение или уширение колеи кранового пути 8–10 мм. Крановые пути на железобетонных балках (рис. 3), уложенных на полотно из дорожных плит, очень жесткие, упругая податливость практически близка к нулю, что отрицательно влияет на безопасность эксплуатации грузоподъемных кранов, преждевременный износ механизмов и конструкции крана. При нулевой упругой податливости к нулю будет стремиться и допуск высотного отклонения направляющих (фор. 5). При оценке соответствия требованиям промышленной безопасности опасного производственного объекта с установленным грузоподъемным краном следует учитывать требования СТО НОСТРОЙ 2.2.78-2012 «Требования к устройству, строительству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей. Общие технические требования» (утвержден решением Совета Национального объединения строителей, протокол № 36 от 25 октября 2012 года) [1]. Предельные величины отклонений от проектного положения при строительстве и эксплуатации наземного кранового пути приведены в таблице 1. Литература 1. СТО НОСТРОЙ 2.2.77-2012 «Крановые пути. Требования к устройству, строительству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей. Общие технические требования».

455

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности монтажно-наладочных работ при монтаже крана-перегрузчика ЛТ-62Б Михаил КУЛЬКОВ, главный инженер ЗАО «Уралоргмонтаж» (г. Екатеринбург) Николай ГУЛИН, начальник лаборатории НК ЗАО «Уралоргмонтаж» (г. Екатеринбург) Олег СОЛЯКОВ, начальник участка по ремонту и обслуживанию ГПМ ЗАО «Уралоргмонтаж» (г. Екатеринбург) Юрий ЩЕВЕЛЕВ, инженер-конструктор ГПМ ЗАО «Уралоргмонтаж» (г. Екатеринбург)

Лесозаготовительные и лесоперерабатывающие предприятия, руководствуясь целесообразностью и экономичностью, создают запасы лесоматериалов, особенно хлыстов, образуя межсезонные и межоперационные запасы объемом до 200–400 тыс. м3.

Д

ля выполнения погрузочноразгрузочных операций на этих складах лесопродукции применяется различное грузоподъемное оборудование, которое выбирается в зависимости от типа склада, грузооборота и типа складируемого сырья. Самыми распространенными при этом являются козловые краны-перегрузчики К-305Н, ЛТ-62, ЛТ-62Б. Используемые перегрузчики ЛТ-62 и ЛТ-62Б значительно отличаются не только конструктивно, но и по характеру и объему проводимых пусконаладочных и монтажных работ при монтаже кранов. При монтаже перегрузчика ЛТ-62 монтаж осуществляется только специальными монтажными мачтами или двумя стреловыми кранами грузоподъемностью не менее 50 тс каждый, на вылете стрелы до 12–13 метров. После подъема моста и установки опор необходимо провести следующие работы: ■ установить площадки, переходы, лестницы; ■ установить кабину и энергоблок; ■ проложить электропроводку. Конструкция кранов ЛТ-62Б и ЛТ-62М предусматривает самомонтаж при помощи элементарных грузоподъемных

456

механизмов, лебедок или тракторов. Конструкция крана предусматривает до подъема крана смонтировать все составные узлы: площадки переходов, кабину, энергоблок, электрооборудование и другие.

На рисунке 1 представлен общий вид перегрузчика хлыстов ЛТ-62Б и перечень составляющих узлов, грейфер ЛТ185 и электротроллеи. Самомонтаж крана ЛТ-62Б осуществляется с монтажных клеток высотой 7 м, на которых собирается мост из трех секций, опоры с площадками с кабиной и лестницами, а также с установленной и закрепленной на мосту грузовой тележкой. На рисунке 2 представлена схема расположения монтажных клеток и моста крана на них. На рисунке 3 показаны стадии последовательного расположения моста и опор в момент подъема. Подготовка к подъему крана осуществляется следующим образом. Секции мостов укладываются на клетки и собираются. Затем к крайним секциям моста

Рис. 1. Перегрузчик хлыстов ЛТ-62Б: 1 – мост, 2 – опора, 3 – опора, 4 – вставка опоры, 5 – специальный шарнир, 6 – ходовая тележка, 7 – энергоблок, 8 – кабина управления, 9 – тележка грузовая, 10 – кран-укосина, 11 – грейфер ЛТ-185, 12 – электротроллеи 11

1

9

10

A

A-А

5 4 7

12

8

2 3

A

6

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 2. Схема расположения монтажных клеток при сборе моста перегрузчика хлыстов ЛТ-62Б: 1 – тележка грузовая, 2 – секция опорная, 3 – секция опорная, 4 – секция средняя, 5 – путь подкрановый, 6 – кран-укосина, 7 – крепление крана-укосины, 8 – монтажные клетки, 9 – упор, 10 – вставка треугольная 1

2

4

6

7 9

10 450

7000

1000 800

800

8

5 2415

9700

8 4000

9700

5 2415

40 000 (32 000)

присоединяются вставки 4, к которым с помощью шарниров 5 прикрепляются опоры 2 и 3 с механизмами передвижения крана. Опора 2 фиксируется относительно рельса упором 6, а между вставкой 4 и опорой 3 устанавливается монтажная ферма 7. Затем собирается 8-кратный полиспаст с помощью монтажных блоков и пальцев. Свободные концы канатов прикрепляются к лебедкам или тракторам. Первоначальное усилие натяжения каждого каната равно 3 тс. Перед подъемом устанавливаются площадки, лестницы, кабина, энергоблок, электрооборудование.

При натяжении канатов мост с опорой 2 из положения I поднимается в положение II до тех пор, пока соединяющая поверхность опоры 2 не соединится с опорной поверхностью вставки 4.

В положении II опора 2 и вставка 4 соединяются болтами. Монтажная ферма 7 снимается, канат полиспаста натягивается, поднимая мост и весь кран в положение III. Опора 3 и вставка 4 соединяются болтами, а затем собирается стяжка 9. Подобная схема монтажа применена и для других кранов: ЛТ-62А, ЛТ62М, ЛТ-62В. Представленный способ самомонтажа крупногабаритных кранов грузоподъемностью до 32–50 тс позволяет снизить трудозатраты и сократить время монтажноналадочных работ. Это обусловлено тем, что максимальная монтажная готовность достигается за счет изготовления всех сборочных единиц (кабины, энергоблока, площадок, переходов, лестниц и других) на заводе-изготовителе. При монтаже перечисленные узлы устанавливаются по месту.

Конструкция кранов ЛТ-62Б и ЛТ-62М предусматривает самомонтаж при помощи элементарных грузоподъемных механизмов, лебедок или тракторов. Конструкция крана предусматривает до подъема крана смонтировать все составные узлы: площадки переходов, кабину, энергоблок, электрооборудование и другие

Рис. 3. Схема подъема перегрузчика хлыстов ЛТ-62Б Положение II Положение III

Положение I 1 4 7

2

14 120*

5

3

к лебедке

6 17 000* 9

8

6 880* 10 000*

22 900* 28 680*

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

1 100*

6

457

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Метод акустикоэмиссионного контроля Достоинства и недостатки

Фанир ИШМУХАМЕТОВ, директор ООО «ЦТЭБ «Надежность» (г. Нижневартовск) Эрик ЗИННАТУЛЛИН, главный технолог ООО «ЦТЭБ «Надежность» (г. Нижневартовск) Айрат БАДЫГИН, заместитель директора по производству ООО «ЦТЭБ «Надежность» (г. Нижневартовск) Андрей ЗЕНКОВ, начальник лаборатории НК ООО «ЦТЭБ «Надежность» (г. Нижневартовск) Дмитрий ЧУДИНОВ, инженер-дефектоскопист ООО «ЦТЭБ «Надежность» (г. Нижневартовск)

Данная статья посвящена современной проблематике акустикоэмиссионного контроля, для решения которой необходимо преобразовать существующую систему подготовки специалистов по АЭ и вместе с тем консолидировать уже имеющийся опыт и наработки специалистов высших учебных учреждений, отраслевых институтов, экспертных организаций и заводских лабораторий. Такие меры позволят в ближайшем будущем поставить метод акустико-эмиссионного контроля на промышленные рельсы, расширить в целом его возможности и повысить степень доверия к методу у заказчика. Ключевые слова: неразрушающий контроль (НК), метод неразрушающего контроля (МНК), акустическая эмиссия (АЭ), дефект.

С

оставной частью экспертизы промышленной безопасности является неразрушающий контроль и диагностика технических устройств. Неразрушающий контроль и диагностика – определяющие составные части проблемы безопасности. Контроль обозначает проверку соответствия параметров объекта установленным техническим требованиям (ТУ), а неразрушающие методы контроля не должны нарушать пригодность объекта к применению. Несоответствие продукции установленным требованиям является дефектом, для обнаружения и поиска которого используются теория, методы и средства технической диагностики. Обычно на практике под методом неразрушающего контроля (МНК) понимают методы, позволяющие выявлять скрытые от невооруженного глаза дефекты без изменения качества, параметров и характеристик изделий. Совокупность таких методов иногда называют интроскопией, то есть внутренним наблюдением. Традиционные методы неразрушающего контроля (такие, как ультразвуковой, радиационный, вихретоковый) об-

458

наруживают геометрические неоднородности путем излучения в исследуемую структуру некоторой формы энергии. Акустическая эмиссия использует другой подход. Во-первых, источником сигнала служит сам материал, а не внешний источник, то есть метод является пассивным (а не активным, как большинство других методов контроля). Во-вторых, в отличие от других методов, акустикоэмиссионный обнаруживает движение дефекта, а не статические неоднородности, связанные с наличием дефектов, то есть метод акустической эмиссии обнаруживает развивающиеся, а потому наиболее опасные дефекты. Рост трещины, разлом включения, расслоения, коррозия, трение, водородное охрупчивание, утечка жидкости или газа и тому подобное – это примеры процессов, производящих акустическую эмиссию, которая может быть обнаружена и эффективно исследована с помощью этой технологии. Метод АЭ имеет целый ряд преимуществ перед традиционными методами неразрушающего контроля.

1. Первым достоинством метода является простота процесса для понимания,

исходящая из самой физики процесса, то есть в связи с тем, что все контролируемые объекты являются материалами, которые находятся в твердом состоянии, то при появлении дефекта межатомные расстояния в них изменяются, увеличиваются, и происходит разрыв межмолекулярной связи. В результате атомы в месте разрыва связи увеличивают свои колебания относительно своего основного положения. Эти колебания передаются соседним атомам – так рождается упругое колебание, и в теле распространяется упругая волна. Процесс разрыва быстро затухает, и поэтому упругое колебание имеет форму короткого импульса. Вот эти-то импульсы упругих колебаний, называемые «акустической эмиссией» (АЭ), и можно зарегистрировать преобразователями.

2. Чтобы возник импульс акустической эмиссии, нужна некая внешняя сила, деформирующая твердое тело. Эту силу можно привнести механическим способом – нагружая материал. Каждому уровню деформирования твердого тела соответствует определенное число связей, которые способны выдержать такую степень «растаскивания» атомов. Если деформировать материал ступенями нагрузки и регистрировать импульсы акустической эмиссии, то можно обнаружить закономерность, по которой изменяется число импульсов АЭ при деформировании тела. В зоне дефекта среда уже нагружена из-за концентрации механических напряжений. Поэтому импульсы АЭ появляются в зоне дефекта почти сразу после начала нагружения. Это – второе достоинство метода.

3. Импульс АЭ распространяется в виде сферической волны, как волна от камня, упавшего в воду. Если в разных местах изделия поставить по преобразователю – приемнику импульсов АЭ – то, используя известные из радиопеленгации приемы, можно установить координаты точки, из которой вышел импульс АЭ. Тем самым можно установить положение дефекта. Это – третье достоинство метода.

4. При наступлении критического напряженно-деформированного состояния контролируемого объекта интенсивность шума АЭ лавинообразно нараста-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ет, что очень наглядно сообщает оператору о грядущей гибели конструкции. И это – тоже важное достоинство.

5. АЭ-метод также позволяет получать огромные массивы информации, оперативно и с минимальными затратами регулировать и продлевать эксплуатационный цикл ответственных промышленных объектов, помогает в прогнозировании вероятности возникновения аварийных разрушений и катастроф. Широкие возможности АЭ-метод предоставляет и при исследовании различных свойств материалов, веществ, конструкций.

6. Интегральность метода, которая заключается в том, что, используя один или несколько датчиков, установленных неподвижно на поверхности объекта, можно проконтролировать весь объект целиком (100%-й контроль). Это свойство метода особенно полезно при исследовании труднодоступных или совсем недоступных поверхностей контролируемого объекта.

7. В отличие от сканирующих методов НК, метод АЭ не требует тщательной подготовки поверхности объекта контроля. Следовательно, выполнение контроля и его результаты не зависят от состояния поверхности и качества ее обработки. Изоляционное покрытие (если оно имеется) снимается только в местах установки датчиков.

8. Обнаружение и регистрация только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам (или по другим косвенным признакам – форме, положению, ориентации дефектов), а по степени их опасности, то есть влиянию на прочность для контролируемого объекта.

9. Высокая производительность, во много раз превосходящая производительность традиционных методов НК, таких как ультразвуковой, радиографический, вихретоковый, магнитный и др.

10. Дистанционность метода – возможность проведения контроля при значительном удалении оператора от исследуемого объекта. Данная особенность метода позволяет эффективно использовать его для контроля (мониторинга) ответственных крупногабаритных конструкций, протяженных или особо опасных объектов без вывода их из эксплуатации и вреда для персонала.

11. Возможность отслеживания различных технологических процессов и оценка технического состояния объекта в режиме реального времени, что позволяет предотвратить аварийное разрушение контролируемого объекта.

12. Максимальное соотношение эффективность/стоимость.

Однако метод акустической эмиссии обладает не только достоинствами, но и недостатками.

1. Так, например, есть зарубежные комплекты дискриминаторов сигналов АЭ, которые слишком сложны, так как к ним еще требуются специальные кабели, комплекты преобразователей и предусилителей, специальное программное обеспечение (ПО).

2. Не показывается также коэффициент концентрации механических напряжений в интересующей точке конструкции.

3. Метод АЭ предъявляет повышенные требования по квалификации и добросовестности операторов. Даже если при работе с прибором не требуется никакой дополнительной обработки результата измерения, и он автоматически отображается на дисплее, для обработки данных, получаемых приборами, использующими эффект АЭ, надо уметь понимать такие картинки, и поэтому их анализ доступен только высококвалифицированным специалистам.

4. К недостаткам можно также отнести и то, что достоверность засечки цели – дефекта – заметно зависит от конструктивных особенностей объекта. Ведь упругая волна не просто распространяется от дефекта к приемнику – по пути она претерпевает множество искажений (отражения от неоднородностей, от стенок конструкции, трансформация волн).

5. Методы обнаружения акустической эмиссии эффективны тогда, когда в объекте контроля отсутствует высокочастотная вибрация, возбуждаемая другими источниками, например, потоками газа или жидкости, как это имеет место в трубопроводах под давлением.

6. Если конструкция находится в постоянном напряженно-деформированном состоянии, то и никаких щелчков аппаратура не зарегистрирует – такова физика. Значит, объект надо нагружать в процессе контроля. Это не всегда удобно или даже возможно. В некоторых методиках требуются такого уровня нагружения, что после проверки АЭ вообще не нужна, так как испытание «опрессовкой» уже дает прямой ответ на поставленный вопрос – либо объект выдерживает и будет далее функционировать под рабочим давлением, либо разрушается.

7. Недостатком метода акустической эмиссии, ограничивающей его применение, в ряде случаев является также трудность выделения сигналов акустической эмиссии из помех. Это объясняется тем, что сигналы акустической эмиссии являются шумоподобными, поскольку акустическая эмиссия есть стохастический имТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

пульсный процесс. Поэтому, когда сигналы АЭ сравнимы по амплитуде с уровнем шумов, то есть малы по амплитуде, выделение полезного сигнала из помех представляет собой сложную задачу. Однако когда размеры дефекта существенно увеличиваются и приближаются к критическому значению, амплитуда сигналов АЭ и темп их генерации резко увеличиваются. Это приводит к значительному возрастанию вероятности обнаружения такого источника АЭ.

8. АЭ-контроль объектов проводится только при создании или существовании в конструкции напряженного состояния, инициирующего в материале объекта работу источников АЭ. Для этого объект подвергается нагружению силой, давлением, температурным полем и т.д. Выбор вида нагрузки определяется конструкцией объекта, условиями его работы, характером испытаний. Одной из проблем является сложность дополнительного нагружения контролируемого объекта или даже невозможность повышения или понижения давления в конкретном участке системы промысловых трубопроводов. Метод акустико-эмиссионного контроля – один из немногих развивающихся методов в неразрушающем контроле, современные возможности которого выходят далеко за рамки существующих норм и регламентов. Акустическая эмиссия является уникальной технологией, позволяющей без вывода объекта из эксплуатации осуществлять своевременную регистрацию и слежение за опасными процессами разрушения. Свойство интегральности метода при правильном методическом подходе исключает пропуск опасных дефектов конструкции, включая труднодоступные, скрытые места контроля. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов».

3. ГОСТ 23829-85. «Контроль неразрушающий акустический».

4. СТО-03-001-10 «Методики комплексного диагностического мониторинга изотермических резервуаров сжиженных газов».

5. Семашко Н.А., Шпорт В.И., Марьин Б.Н. и др. Акустическая эмиссия в экспериментальном материаловедении / Под общей ред. Н.А. Семашко. – М.: Машиностроение, 2002 г.

459

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности коррозионного воздействия на трубопроводы в условиях Западной Сибири

Фанир ИШМУХАМЕТОВ, директор ООО «ЦТЭБ «Надежность» (г. Нижневартовск) Эрик ЗИННАТУЛЛИН, главный технолог ООО «ЦТЭБ «Надежность» (г. Нижневартовск) Айрат БАДЫГИН, заместитель директора по производству ООО «ЦТЭБ «Надежность» (г. Нижневартовск) Андрей ЗЕНКОВ, начальник лаборатории НК ООО «ЦТЭБ «Надежность» (г. Нижневартовск) Дмитрий ЧУДИНОВ, инженер-дефектоскопист ООО «ЦТЭБ «Надежность» (г. Нижневартовск)

В данной статье описаны противоречия между эксплуатируемыми трубопроводами, отработавшими нормативный срок службы, и нормативными требованиями. Представлен комплекс исследований, реализация которых позволит оценивать эксплуатационные надежности трубопроводов и обеспечивать их бесперебойной работой. Ключевые слова: трубопровод, эксплуатация, техническое состояние, промышленная безопасность, нормативные требования.

И

сходя из почти 15-летнего опыта проведения диагностики и экспертизы промышленной безопасности нефтепромыслового оборудования определено, что в Западной Сибири для нефтесборных трубопроводов большого диаметра характерны коррозионные разрушения в форме протяженных канавок, расположенных строго по нижней образующей труб. В начальной стадии разрушение представляет собой следующие друг за другом язвенные углубления, которые в последующем сливаются в непрерывную канавку шириной 20–60 мм и длиной 5–20 м. Анализ факторов, влияющих на внутреннюю коррозию трубопроводов, показал, что: ■ локальные коррозионные разрушения нижней части труб и аварийные порывы нефтепроводов стали проявляться, когда обводненность нефти возросла до 50%, нефтяные эмульсии стали неустойчивыми и из них начала выделяться вода в виде отдельной фазы; ■ пластовая вода слабокоррозионная: минерализация хлоркальциевых вод невелика и составляет 20–40 г/л, рН воды

460

нейтральный, температура 40 °С; ■ в водной фазе нефтяной эмульсии содержится до 250 мг/л двуокиси углерода и биогенный сероводород в количестве 2–10 мг/л; ■ в попутных нефтяных газах содержится до 6% масс СО2 и сероводорода 1,5 мг/м3; ■ нефти Западной Сибири парафинистые, легкие и маловязкие, характеризуются невысокой устойчивостью нефтяных эмульсий. Таким образом, со стороны и нефти, и газа особой разрушительной коррозии не ожидается. Каким же образом в не очень коррозионной среде проявляется, причем только в нижней части труб, локальная коррозия металла? Большинство исследователей, занимавшихся изучением коррозии стали в подобных условиях, считают, что коррозионный процесс разрушения металла протекает по углекислотному механизму. Для Западной Сибири характерно выпадение солей из водной фазы продукции скважин, что в принципе возможно

вследствие действия следующих факторов (или их комбинаций): ■ уменьшения общего давления в системе; ■ изменения температуры; ■ изменения химического состава воды, что возможно или при смешении вод различного состава, или в результате коррозии, когда вода обогащается ионами железа. В этих условиях процесс углекислотной коррозии протекает следующим образом. На внутренней поверхности трубопровода происходит отложение карбоната кальция СаСО3. В некоторых местах защитная пленка осадка СаСО3 может отслоиться. Это происходит под действием или механических факторов, таких как абразивное действие взвешенных частиц, гидравлические удары, вибрации трубопровода, вызванные прохождением газовых пробок и других, или в результате механо-химического растворения пленки в местах напряженного состояния трубопроводов. Обнаженный участок металла и остальная поверхность трубы, покрытая осадком, образуют гальваническую макропару, где металл является анодом, а поверхность трубы – катодом. Начинается интенсивный процесс коррозии, его скорость может достигать 5–8 мм/год. Приэлектродный слой обогащается ионами железа Fe 2+, и создаются условия для осаждения карбоната железа FeCO3, который блокирует коррозию.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Участки язв, где произойдет отслоение FeCO3, вновь превращаются в активные аноды. Однако перечисленные воздействия: гидравлические удары, вибрации, механохимическое растворение, – носят непредсказуемый характер и не объясняют локализации коррозионного разрушения в нижней части труб. Феномен локализации коррозионного разрушения по нижней образующей трубы может быть обусловлен особенностями гидродинамики течения газожидкостных потоков (трехфазных нефтяных эмульсий) по трубопроводам. В условиях недостаточно высокой скорости потока (0,1–0,9 м/с) формируется расслоенная структура течения ГЖС, то есть вода выделяется в отдельную фазу. Поверх воды будет двигаться нефтяная эмульсия и газ. На границе раздела жидких фаз возникнут волны, в частности, из-за разницы в вязкости соприкасающихся фаз. При перемещении этих волн вдоль течения транспортируемой смеси на границе раздела жидких фаз наблюдаются вторичные явления – отрыв капель воды и их вращение, что приводит к возникновению вихревых дорожек из множества капель воды строго вдоль нижней образующей трубы. Часть присутствующих в водной фазе механических примесей (карбонатов и сульфидов железа, песка и глины) попадает во вращающиеся капли воды и участвует в постоянном гидроэрозионном воздействии на защитную пленку из карбонатов в нижней части трубы. Поэтому по нижней образующей трубы происходит постоянное механическое удаление железокарбонатной пленки. Таким образом, обеспечивается постоянное функционирование гальванической макропары металл–труба, покрытой осадком солей. Аномально высокие скорости коррозии (5–8 мм/год) объясняются соотношением площадей электродов – небольшой по площади анод в нижней части трубы в виде дорожки и катод, в десятки раз превышающий по площади анодный электрод. Методы предотвращения этого вида локальной коррозии также должны быть нетрадиционными и исходить из рассмотренного механизма. Применение ингибиторов коррозии здесь малоэффективно, поскольку защитная пленка ингибитора будет непрерывно удаляться с металла. Замена малостойких в условиях углекислотной коррозии сталей на более стойкие неприемлема по техникоэкономическим соображениям, посколь-

ку протяженность сети нефтепроводов в Западной Сибири огромна. Задача предупреждения коррозии по нижней образующей трубы может быть решена только при учете гидравлических особенностей течения трехфазных потоков. Прежде всего, уже на стадии проектирования обустройства таких месторождений (или в процессе их эксплуатации) необходимо заложить расчетно-уменьшенные диаметры нефтепроводных труб, в которых скорость движения нефтеводогазового потока поддерживалась бы на оптимальном уровне, то есть чтобы из нефтяных эмульсий не выделялась вода в качестве отдельной фазы. Если этого избежать нельзя, например, из-за высокой обводненности добываемой нефти, то необходимо преду­ смотреть в проекте разработки месторождения, при наступлении повышенной обводненности нефти, постоянный (путевой) сброс выпавшей на отдельных участках нефтепровода воды. Можно периодически удалять скапливающуюся в пониженных участках неф­ тепровода воду с помощью разделительных пробок и скребков. Опасными, с точки зрения коррозионной агрессии, являются пробковый и расслоенный режимы течения. В момент прохождения «пробки» газа по участку трубопровода на нем возникает сильная вибрация. Периодичность прохождения газовых «пробок» может колебаться от 1–2 за час до 15–25 за минуту. В результате этого нефтесборный коллектор может испытывать циклические нагрузки. При циклическом нагружении металла упруго-пластические деформации, локализованные в концентраторе напряжений, приводят к интенсивной локальной механо-химической коррозии и развитию коррозионно-усталостной трещины. Коррозионные повреждения внутренней поверхности трубопровода вначале образуются по электрохимическому механизму, в дальнейшем они также могут выступать концентраторами напряжений. Этим и объясняются аномально высокие скорости коррозии (9 мм/год), наблюдаемые на многих трубопроводах. Если проблема защиты внутрипромысловых трубопроводов от коррозионномеханического растрескивания появилась впервые, то для магистральных неф­тепроводов в этом направлении накоплен большой опыт, так как для них – это характерный вид коррозионного разрушения. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

К наиболее распространенным способам защиты трубопроводов от коррозионномеханического растрескивания относятся: ■ ингибиторная защита; ■ применение гальванических и лакокрасочных покрытий; ■ легирование трубной стали; ■ защита с помощью оксидных и фосфатных покрытий. Эффективным методом защиты является ингибирование, так как ингибиторы тормозят процесс коррозионного зарождения трещин на поверхности металла. Кроме того, многие ингибиторы способны проникать в вершину зародившейся трещины и сдерживать ее развитие. Поэтому важно правильно подобрать ингибитор. Он должен не только существенно замедлять равномерную и локальную коррозию, но и эффективно подавлять зарождение и развитие коррозионноусталостных трещин. Из других методов защиты реально осуществимым является термообработка труб. Однако режимы термообработки для конкретных видов труб должны выбираться с учетом особенностей коррозионной среды и механизма коррозии, характерных для конкретного месторождения. А это требует проведения дополнительных исследований. Таким образом, механизм коррозии углеродистой стали в средах с СО2 чрезвычайно сложен. Исходя из условий, он может вести к общей или локальной коррозии, в том числе в форме язвы, питтинга, канавочной коррозии и коррозионного растрескивания. Поэтому, в зависимости от механизма процесса коррозии, должны быть применены соответствующие способы защиты. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Разработка научных основ и создание системы безопасной и долговременной эксплуатации магистральных трубопроводов России / Черняев К.В., Фокин М.Ф., Шварц М.Э. и др. – М.: АК «Транснефть», 1999.

3. Гумеров А.Г., Зайнуллин Р.С., Ямалеев К.М. и др. Старение труб нефтепроводов. – М.: Недра, 1995.

4. Мясников В.А. Проблемы безопасности нефтепроводов при длительной эксплуатации // НТС «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт». Вып. 1. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. 2003.

461

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности расчета объема (вместимости) защитного ограждения резервуара (группы резервуаров) Алексей ЛЕОНТОВИЧ, главный инженер АО «Экспертная организация «С-контроль» (г. Новосибирск) Владимир МЕНЯЙЛОВ, главный специалист АО «Сибтехэнерго» (г. Новосибирск) Елена ПОПОВА, главный специалист АО «Сибтехэнерго» (г. Новосибирск) Дмитрий ЖДАНОВ, директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Сергей ЛУЗГИН, технический директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск)

В статье описывается более полный и точный расчет вместимости каре резервуара или группы резервуаров. Ключевые слова: резервуар вертикальный стальной, вместимость каре, ограждение, объем, площадь.

Р

езервуар вертикальный стальной является одним из наиболее сложных и опасных производственных объектов в нефтяной промышленности. Поэтому в ходе его эксплуатации проводится техническая диагностика состояния резервуара. Одним из видов аварий в резервуарных парках является разлив нефти или нефтепродукта при разрушении вертикального стального резервуара, поэтому при проведении технической диагностики резервуаров одной из задач является подтверждение соответствия защитного ограждения (обвалования) требованиям нормативно-технической документации. Согласно одному из требований СНиП 2.11.03-93 «Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы», высота обвалования или ограждающей стены каждой группы резервуаров должна быть на 0,2 м выше уровня расчетного объема разлившейся жидкости, но не менее 1 м для резервуаров номинальным объемом до 10 000 м3 и 1,5 м для резервуаров объемом 10 000 м3 и более. Для определения соответствия требованиям НТД необходимо провести расчет объема (вместимости) защитного ограждения резервуара и сравнить с объемом разлившейся жидкости в случае аварийной ситуации. В НТД указаны только нормативные требования к защитному ограждению, сама процедура расчета нигде не задокументирована и полностью возлагается на диагно-

462

стическую организацию, в связи с этим каждая организация имеет свою процедуру расчета вместимости ограждения со своей определенной точностью и погрешностью. Ниже представлены расчеты вместимости ограждения, учитывающие объемы отмостки, внутреннего ограждения, конструкций внутри защитного ограждения.

1. Расчет вместимости для одного резервуара (диагностируемого).

Vф =Vобщ–Vотм–Vдоп (1) где Vф – фактический объем внутри защитного ограждения, согласно требованиям СНиП 2.11.03-93, определяется до высотной отметки – минимальная высотная отметка защитного ограждения минус 200 мм; Vобщ – общий объем внутри защитного ограждения без учета объема элементов конструкций, уменьшающих фактический объем ограждения, согласно требованиям СНиП 2.11.03-93, определяется до высотной отметки – минимальная высотная отметка защитного ограждения минус 200 мм; Vотм – объем отмостки; Vдоп – объем элементов конструкций внутри защитного ограждения (постоянные переезды, фундаменты мачт освещения, молниезащиты и так далее, уменьшающие фактический объем ограждения).

2. Расчет вместимости для группы из двух и более резервуаров.

Vф =Vф1+Vф2 (2)

(3) Vф1 =Vобщ1–Vотм1–Vдоп1 Vф2 =Vобщ2–Vрвс2–Vотм2 –Vдоп2 (4) где Vф – фактический объем внутри защитного ограждения, согласно требованиям СНиП 2.11.03-93, определяется до высотной отметки – минимальная высотная отметка защитного ограждения минус 200 мм; Vобщ1 – общий объем внутри защитного ограждения первого (диагностируемого) резервуара (при наличии в группе однотипных резервуаров) или номинальный объем наибольшего резервуара в группе, без учета объема элементов конструкций, уменьшающих фактический объем ограждения, согласно требованиям СНиП 2.11.03-93, определяется до высотной отметки – минимальная высотная отметка защитного ограждения минус 200 мм; Vотм1 – объем отмостки первого (диагностируемого) резервуара; Vдоп1 – объем элементов конструкций внутри защитного ограждения первого (диагностируемого) резервуара (постоянные переезды, фундаменты мачт освещения, молниезащиты и так далее, уменьшающие фактический объем ограждения); Vобщ2 – общий объем внутри защитного ограждения второго резервуара без учета объема элементов конструкций, уменьшающих фактический объем ограждения, согласно требованиям СНиП 2.11.0393, определяется до высотной отметки – минимальная высотная отметка защитного ограждения минус 200 мм; V рвс2 – объем второго резервуара до уровня рассчитываемой высотной отметки; V отм2 – объем отмостки второго резервуара; Vдоп2 – объем элементов конструкций внутри защитного ограждения второго резервуара (постоянные переезды, фундаменты мачт освещения, молниезащиты и так далее, уменьшающие фактический объем ограждения).

3. Для выполнения требования п. 3.6 СНиП 2.11.03-93 должно соблюдаться следующее условие: Vф≥Vном.рвс где Vном.рвс – номинальный объем ди-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

РВС-20000

Уровень разлившейся жидкости

РВС-20000

Отмостка

агностируемого резервуара (при наличии в группе однотипных резервуаров) или номинальный объем наибольшего резервуара в группе. В случае невыполнения данного условия, то есть Vф<Vном.рвс производится расчет вместимости до минимальной высотной отметки защитного ограждения с целью определения возможности выхода разлившейся жидкости за пределы защитного ограждения.

4. Расчет объема отмостки. Отмостка представляет собой усеченный конус, формула расчета объема будет выглядеть следующим образом: Vотм =1/3∙π∙hотм∙(rнотм2 + rнотм∙rвотм+ +rвотм2) (5) hотм = Нокр –Нд (6) Dнотм

(7) 2 Dвотм rвотм =

(8) 2 где hотм – высота отмостки; rнотм – нижний радиус отмостки; rвотм – верхний радиус отмостки (определяется по окрайке резервуара); Dнотм – нижний диаметр отмостки; Dвотм – верхний диаметр отмостки (определяется по окрайке резервуара); Нокр – средняя высотная отметка выступающей части окрайки днища; НД – средняя высотная отметка площадки внутри защитного ограждения.

5. Расчет объемов второго и последующих резервуаров до расчетного уровня разлившейся жидкости.

Vрвс = π∙rрвс2∙hрвс (9) rнотм =

Dрвс (10) 2 hрвс = Нрасч– Нокр (11) где rрвс – радиус резервуара; Dрвс – диаметр резервуара; h рвс – высота резервуара до расчетной отметки; Hрасч – высотная отметка, относительно которой проводится расчет вместимости; Нокр – средняя высотная отметка выступающей части окрайки днища.

6. Расчет общего объема внутри защитного ограждения без учета объема rрвс =

Внешнее обвалование

Внутреннее обвалование

Внешнее обвалование

Отмостка

элементов конструкций, уменьшающих фактический объем внутри защитного ограждения. Пространство внутри защитного ограждения представляет собой перевернутую четырехугольную усеченную пирамиду, поэтому объем будет считаться по следующей формуле: Vобщ =1/3∙hрасч∙(Sн+√Sн∙Sв+Sв) (12) hрасч = Нрасч– Нср.дна (13) где Sн – площадь площадки внутри защитного ограждения; Sв – площадь внутри защитного ограждения на уровне высотной отметки, относительно которой проводится расчет вместимости; hрасч – высота внутри защитного ограждения, относительно которой проводится расчет вместимости.

7. V доп – объем элементов конструкций, уменьшающих фактический объем ограждения, в зависимости от формы может быть рассчитан следующим образом. Для элементов конструкций кубической формы (фундаменты мачт освещения, молниезащиты, трубопроводов и т.д.)

Vдоп = a∙b∙hрасч (14) где a – длина элемента конструкции; b – ширина элемента конструкции; hрасч – высота внутри защитного ограждения, относительно которой проводится расчет вместимости. Для элементов конструкций цилиндрической формы, при условии расположения конструкции ниже hрасч (приемораздаточных патрубков, трубопрово-

дов системы подслойного пожаротушения) Vдоп = l∙Sсеч (15) где l – длина элемента конструкции; Sсеч – площадь сечения элемента конструкции. Для элементов конструкций трапецеидальной формы, при условии расположения конструкции ниже hрасч (внутреннее ограждение для группы резервуаров) Vдоп =1/2∙a∙b∙hогр∙lогр (16) где a – размер верхнего основания внутреннего защитного ограждения; b – размер нижнего основания внутреннего защитного ограждения; hогр – высота внутреннего защитного ограждения; l огр – длина внутреннего защитного ограждения. Предложенный расчет вместимости ограждения каре резервуара (группы резервуаров) позволяет учесть объем, вытесняемый соседними резервуарами, их отмостками, внутренним обвалованием, дополнительными элементами конструкций, находящихся внутри защитного ограждения, и тем самым позволяет повысить точность расчета фактического уровня разлива жидкости. На рисунке 1 представлена схема обвалования группы резервуаров с уровнем разлива жидкости, удовлетворяющим требованиям СНиП 2.11.03-93. Литература 1. СНиП 2.11.3-93 «Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы».

Предложенный расчет вместимости ограждения каре резервуара (группы резервуаров) позволяет учесть объем, вытесняемый соседними резервуарами, их отмостками, внутренним обвалованием, дополнительными элементами конструкций, находящихся внутри защитного ограждения, и тем самым позволяет повысить точность расчета фактического уровня разлива жидкости ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

463

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы отбраковки дефектов геометрической формы резервуара Алексей ЛЕОНТОВИЧ, главный инженер АО «Экспертная организация «С-контроль» (г. Новосибирск) Андрей ДРУЖИНИН, ведущий инженер АО «Сибтехэнерго» (г. Новосибирск) Ирина КАНДЫБА, ведущий инженер АО «Сибтехэнерго» (г. Новосибирск) Дмитрий ЖДАНОВ, директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Сергей ЛУЗГИН, технический директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск)

В статье поднимаются вопросы отбраковки дефектов геометрической формы резервуара вертикального стального. Ключевые слова: резервуар вертикальный стальной, диагностика, локальные деформации, отклонение от вертикали.

О

сновной объем транспортировки нефти и нефтепродуктов в России и за ее пределами осуществляет АО «Транснефть». Транспортировку нефти обеспечивают более 70 тысяч километров магистральных трубопроводов, более 500 насосных станций, около 1 000 резервуаров общей емкостью более 15 миллионов кубических метров. Для обеспечения бесперебойной транспортировки нефти необходимо проведение мероприятий для поддержания безо­пасной эксплуатации резервуарного парка, такие как: диагностические обследования резервуарного парка, свое­ временные ремонты и реконструкции резервуаров. Под диагностированием вертикальных стальных резервуаров понимается комплекс работ, включающих обследование технического состояния элементов конструкций с помощью различных методов разрушающего и неразрушающего контроля, оценку технического состояния и составление технического заключения. В настоящее время система технического диагностирования включает в себя два вида проведения работ: ■ частичное техническое обследование резервуара выполняется только с наружной стороны конструкций резервуара (без выведения его из эксплуатации), проводится раз в 5 лет для резер-

464

вуаров не старше 20 лет, и раз в 4 года для резервуаров старше 20 лет; ■ полное техническое обследование выполняется с наружной и внутренней стороны конструкций резервуара (требующее выведения резервуара из эксплуатации, его опорожнения, зачистки и дегазации), проводится раз в 10 лет для резервуаров не старше 20 лет, и раз в 8 лет для резервуаров старше 20 лет. Техническое диагностирование проводится для своевременного выявления дефектов, снижающих эксплуатационную надежность резервуара, и разработки рекомендаций по его дальнейшей эксплуатации. Вертикальные стальные резервуары имеют цилиндрическую форму, геоме-

трические размеры которой определяются отклонениями образующих стенки от вертикали и наружного контура днища от горизонтали. В процессе эксплуатации нередко происходит изменение геометрической формы резервуара из-за неравномерной просадки днища, вызванной некачественной подготовкой основания, под действием вакуума, гидростатической нагрузки, переполнения или вибрации. Анализ дефектов вертикальных стальных резервуаров, выявляемых при технической диагностике и оказывающих влияние на напряженно-деформированное состояние конструкций резервуара, показал, что наиболее распространены дефекты геометрической формы и дефекты, развивающиеся во времени, такие как коррозия. В настоящее время антикоррозионной защите резервуаров уделяется большое внимание. Современные антикоррозионные покрытия, такие как Рermacor, Steelpaint и другие, имеют срок эксплуатации от 10 до 20 лет. Применение подобных материалов позволяет решить проблему коррозионного износа металлоконструкций резервуаров. В практике обследований около 80% вертикальных стальных резервуаров требовали исправления несовершенств геометрической формы стенки и днища, величины которых превышают регламентированные нормативной документаци-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1 Площадь, м

0,1

0,5

1

3

5

Глубина, высота, мм

25

55

80

140

180

2

Таблица 2 Диаметр днища резервуара, м

Предельная высота, мм

Предельная площадь, м2

Свыше 12

180

5

До 12

150

2

Таблица 3 Допускаемая величина выпучины или вмятины, ±мм

Расстояние от нижнего до верхнего края выпучины или вмятины, мм

для вновь сооруженных

со сроком эксплуатации свыше 5 лет

со сроком эксплуатации свыше 20 лет

До 1 500 включительно

15

20

30

Свыше 1 500 до 3 000

30

39

60

Свыше 3 000 до 4 500

45

60

90

Таблица 4 № пояса

Допустимые отклонения, мм для вновь сооруженных

со сроком эксплуатации свыше 5 лет

со сроком эксплуатации свыше 20 лет

для 75% образующих

для 25% образующих

для 75% образующих

для 25% образующих

для 75% образующих

для 25% образующих

I

20

26

26

34

40

52

II

30

39

39

51

60

78

III

40

52

52

68

80

104

IV

50

65

65

85

100

130

V

60

78

78

101

120

156

VI

70

91

91

118

140

182

VII

75

98

98

127

150

195

VIII

80

104

104

135

160

208

ей значения. Среди дефектов геометрической формы выделяют: угловатость монтажных сварных швов, вмятины и выпучины, отклонения образующих от стенки, хлопуны, конусность, вмятины, выпучины и хлопуны на днище. Однако практическое проведение технической диагностики показывает, что предлагаемые нормы отбраковки дефектов геометрии не учитывают появление дефектов сложных геометрических форм и максимальных размеров. Ниже представлены критерии оценки конструкции, предъявляемые в РД-230.020.00-КТН-27110 «Правила технической диагностики резервуаров».

1. Допустимые параметры локальных просадок (вмятин, выпучин) для РВС (П, ПА, ПК) объемом более 1 000 м3 днища резервуара не должны превышать величин, приведенных в таблице 1. Допустимые величины высоты хлопунов днища резервуаров приведены в таблице 2. Исходя из представленных таблиц, нормируются дефекты (вмятины, выпу-

чины или хлопуны) на днище резервуара с максимальными геометрическими размерами 5 м2. Учитывая, что площадь днища наиболее распространенного резервуара в парке АО «Транснефть» объемом 20 000 м3 составляет 1700 м2, возникновение дефектов с большей площадью в связи с некачественной подготовкой основания или просадкой в течение эксплуатации – довольно частое явление. Как отбраковывать дефекты с большей площадью? Предъявлять ли к ним требования, указанные к дефектам с максимальной площадью, или же все они являются недопустимыми, вне зависимости от глубины или высоты дефекта? Очень часто за отсутствием требований такой дефект относится к разряду допустимых.

2. Требования к местным отклонениям (вмятинам, выпучинам) стенки РВС (П, ПА, ПК) от прямой, соединяющей верхний и нижний края деформированного участка вдоль вертикальной образующей, – не более значений, приведенных в таблице 3. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Допустимые отклонения стальных образующих стенки резервуаров типа РВС20000 от проектных вертикалей, в соответствии с требованиями РД-230.020.00КТН-271-10 «Правила технической диагностики резервуаров», не должны превышать величин, приведенных в таблице 4. Местные отклонения с расстоянием от нижнего до верхнего края более 4,5 м квалифицируются как отклонение стенки от вертикали. Экспертная организация выполняет расчет и определяет срок и условия дальнейшей безопасной эксплуатации резервуара. Переход дефекта «локальная деформация» в категорию дефектов «отклонение от вертикали» в связи с увеличением вертикального размера ведет за собой изменение требований к отбраковке дефекта. На практике это приводит к тому, что для резервуаров со сроком эксплуатации более 20 лет, количество которых на данный момент в резервуарных парках АО «Транснефть» оценивается в 60%, дефект вмятина или выпучина с геометрическим вертикальным размером менее 4500 мм и глубиной более 90 мм является недопустимым дефектом, который будет занесен в ведомость дефектов и учтен при расчете напряженного состояния. Но тот же дефект с вертикальным геометрическим размером 4500 мм (это размер 3 стандартных поясов стенки резервуара) становится дефектом «отклонение от вертикали», метод измерения геометрических размеров и требования к отбраковке которого значительно отличаются. Если этот дефект находится на средних и верхних поясах резервуара, то при проведении дополнительных измерений отклонения от вертикали с помощью теодолита в месте обнаружения дефекта мы получим значения отклонения, удовлетворяющие требованиям и этот дефект не будет являться дефектом и соответственно не будет нигде зафиксирован. Специалист, выполняющий неразрушающий контроль, должен сделать выбор – пропустить обнаруженный дефект, исходя из норм отбраковки отклонений образующих резервуара, при этом осознавая, что дефект может значительно ухудшить техническое состояние конструкции в ходе эксплуатации, или указать вертикальный размер, соответствующий категории «вмятина, выпучина» и отнести дефект к недопустимым.

Литература 1. РД-230.020.00-КТН-271-10 «Правила технической диагностики резервуаров».

465

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза резервуаров вертикальных стальных Алексей ЛЕОНТОВИЧ, главный инженер АО «Экспертная организация «С-контроль» (г. Новосибирск) Дмитрий ЖДАНОВ, директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Сергей ЛУЗГИН, технический директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Александр ПОЛИНГЕР, начальник отдела ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Александр МАЛАХОВ, начальник отдела ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск)

В статье рассматривается проведение экспертизы промышленной безопасности резервуаров вертикальных стальных на опасном производственном объекте. Ключевые слова: резервуар вертикальный стальной, техническая диагностика, экспертиза промышленной безопасности.

В

России создана одна из самых больших в мире по протяженности систем магистрального трубопроводного транспорта, длина которой по состоянию на 2012 год составила 250 тысяч километров, включающая в себя более тысячи резервуаров общей вместимостью около 15 миллионов кубических метров. Значительная часть резервуаров к настоящему времени исчерпала свой проектный ресурс, ограниченный 20 годами. Однако демонтаж резервуаров, исчерпавших свой проектный ресурс, экономически и технически не оправдан, если фактическое техническое состояние позволяет продлить срок их эксплуатации. В соответствии с руководящими документами Ростехнадзора, для продления срока эксплуатации резервуаров необходимо провести оценку технического состояния: ■ провести техническую диагностику; ■ выполнить расчет срока и условий безопасной эксплуатации; ■ разработать заключение о возможности и условиях продления безопасной эксплуатации резервуара. Для беспрерывной работы резервуарных парков эксплуатирующие организации проводят периодическое техническое диагностирование. Согласно руководящим документам Ростехнадзора, для резервуаров не старше 20 лет проводится техническое диагностирование каждые 5 лет, а старше 20 лет – каждые 4 года, подразделяясь на частичное, прово-

466

димое только снаружи резервуара, и полное, когда диагностирование проводят и снаружи, и изнутри резервуара. Частичное и полное диагностирование чередуются. Частичное техническое диагностирование, как правило, включает следующие работы: ■ осмотр, визуальный и измерительный контроль; ■ капиллярный контроль; ■ ультразвуковая толщинометрия и ультразвуковое сканирование; ■ ультразвуковой контроль сварных швов; ■ акустико-эмиссионный контроль; ■ контроль герметичности; ■ геодезические измерения; ■ нивелирование; ■ контроль состояния антикоррозионного покрытия. Полное техническое диагностирование, помимо работ, проводимых при частичном диагностировании, может дополняться следующими работами: ■ рентгенографический контроль; ■ контроль избыточным давлением; ■ контроль отклонений от вертикали опорных стоек; ■ визуальный и измерительный контроль и контроль твердости фундамента резервуара; ■ механические испытания и определение химического состава металла. Объем работ определяется специализированной организацией, выполняющей диагностику исходя из срока и условий эксплуатации резервуара, результатов

предыдущих обследований, требований эксплуатирующей организации и предписаний надзорных органов. Одним из критериев для назначения объемов диагностирования конструкций является уровень напряжения в конструкциях резервуара. Наибольшие напряжения возникают в нижних поясах стенки, днища и окрайке резервуара, поэтому при диагностировании этим конструкциям нужно уделять особое внимание. По результатам технического диагностирования резервуара обнаруживается значительное количество дефектов, недопустимых по существующим нормативам, которые должны быть устранены до ввода резервуара в эксплуатацию. Однако, если немедленное устранение дефектов невозможно, то эксплуатация резервуара допускается на основании расчета, подтверждающего возможность продления срока эксплуатации резервуара с обнаруженными дефектами. Резервуар – сложный технический объект, состоящий из отдельных конструкций: днища, стенки, крыши, понтона, фундамента, трубопроводов, навесного оборудования, значительно отличающихся как по своему устройству, так и по дефектам, которые могут в них появиться. Поэтому для оценки технического состояния резервуара необходимо сначала рассмотреть каждую конструкцию в отдельности с учетом выявленных в ней дефектов и условий эксплуатации резервуара, а затем взаимодействие конструкций между собой. При этом необходимо принимать в расчет свойства продукта, цикличность нагружения, уровень взлива, ветровые и снеговые нагрузки, коррозионную активность окружающей среды. Таким образом, оценка технического состояния проводится в несколько этапов, на каждом из которых рассчитываются и анализируются отдельные элементы и конструкции, а затем резервуар в целом. Исходными данными для оценки технического состояния резервуаров является отчет по проведенной технической диагностике, в котором содержатся сведения о резервуаре, параметрах его эксплуатации, дефектах, обнаруженных на конструкциях резервуара. Для определения срока эксплуатации

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

конструкций резервуара с дефектами выполняются следующие расчеты: ■ напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкций с фактическими геометрическими параметрами с использованием метода конечных элементов; ■ для полученного НДС конструкций рассчитывается число циклов нагружения до разрушения конструкции с дефектами металла и сварных швов, и далее – срок допустимой эксплуатации конструкции. На основании описанных расчетов разрабатываются рекомендации о продолжении эксплуатации резервуара, продолжении эксплуатации с ограничениями (снижение уровня взлива, уменьшение скорости заполнения и дренажа, контроль снеговой нагрузки) или остановки его использования. Разработанная технология оценки технического состояния резервуара и методика расчета напряженно-деформированного состояния его конструкций позволяют оценивать опасность дефектов, выявленных при техническом диагностировании, в зависимости от фактических условий эксплуатации резервуара. Применение описанной технологии позволяет разрабатывать техникоэкономическое обоснование целесообразности ремонта в зависимости от необходимого послеремонтного срока эксплуатации резервуара. Таким образом, эксплуатирующая организация на основании данных диагностирования и оценки технического состояния, в зависимости от загрузки резервуарного парка, финансовых и технических возможностей, может принимать обоснованное решение о продолжении эксплуатации резервуара без ремонта, о выполнении текущего или капитального ремонта или демонтаже резервуара. По результатам экспертиз, проведенных автором, была продлена эксплуатация около 10 резервуаров и снижен объем ремонта более 20 резервуаров. Литература 1. 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.

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

3. РД-230.020.00-КТН-271-10 «Правила технической диагностики резервуаров».

Срок службы оборудования Срок службы технических устройств и оборудования как объект управления экспертизы промышленной безопасности Алексей ЛЕОНТОВИЧ, главный инженер АО «Экспертная организация «С-контроль» (г. Новосибирск) Дмитрий ЖДАНОВ, директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Сергей ЛУЗГИН, технический директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Александр ПОЛИНГЕР, начальник отдела ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Александр МАЛАХОВ, начальник отдела ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск)

В статье рассматривается понятие надежности, срок службы оборудования и способы их повышения Ключевые слова: оборудование, срок эксплуатации, надежность, экспертиза промышленной безопасности.

В

разных отраслях промышленности на заводах и предприятиях России, на опасных производственных объектах эксплуатируется различное оборудование, охарактеризовать которое можно следующими эргономическими параметрами: надежностью, производительностью, ремонтопригодностью и сроком службы. Надежность оборудования является свойством объекта в течение времени сохранять в установленных границах значения необходимых параметров, обеспечивающих работоспособность в рабочих режимах и условиях применения. Надежность является составным свойством, которое, в зависимости от назначения и характеристик объекта, условий его применения, включает в себя в различной степени – долговечность, безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость свойств. Под долговечностью понимают способность оборудования сохранять свою работоспособность в течение всего периода эксплуатации. Безотказность – это непрерывное обеспечение работоспособности в течение определенного временного периода или количества циклов наработки. Период времени безотказной работы вводит ограничение продолжительности работы оборудования – то есть срок службы. Ремонтопригодность оборудования ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

заключается в возможности предупреждения, обнаружения и устранения отказов и неисправностей с помощью проведения технического обслуживания и ремонтов. Сохраняемостью свойств оборудования является обеспечение заданных параметров оборудования после хранения и транспортировки. Численным показателем долговечности является срок службы оборудования – календарная продолжительность эксплуатации технического устройства, до наступления предельного состояния, по достижении которого эксплуатация оборудования должна быть прекращена независимо от его технического состояния. Назначенный срок службы определяется из экономических соображений и рассматривается как срок накопления амортизационных начислений, достаточных для проведения замены устаревшего оборудования на новое. Часто для оборудования с различным назначенным сроком службы используются одни и те же нормы расчета на прочность. Предполагается, что оборудование должно эксплуатироваться не менее назначенного срока службы. В настоящее время возрастает актуальность оптимизации сроков службы оборудования. Весь срок службы можно разложить на три составляющие: ■ парковый срок службы, или расчетно-

467

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы нормативный срок, с которым будет работать оборудование, закладывается в процессе проектирования; ■ индивидуальный срок службы – назначенный ресурс конкретных узлов и элементов оборудования, установленный расчетно-опытным путем с учетом фактических размеров, состояния металла и условий эксплуатации; ■ продление индивидуального срока службы – возможен (осуществляется) после истечения расчетно-нормативного срока службы. Если «избыточный» ресурс оборудования может быть заложен на стадии проектирования, то срок эксплуатации будет зависеть от условий технического обслуживания и своевременного и качественного ремонта. Технически продление эксплуатации оборудования по истечении расчетно-нормативного срока службы обусловливается достаточным запасом прочности и надежности оборудования, а также возможностью проведения ремонта или замены составных частей. Регулярное техническое обслуживание продлевает срок службы оборудования, важным условием успешного технического обслуживания является своевременное проведение необходимых работ по заранее спланированному графику. Способы управления сроком службы оборудования делятся на конструктивные, в которые входят совершенствование расчетов, повышение уровня технических решений, подбор материала для минимизации концентрации напряжения в деталях, уменьшения износа деталей, технологические – внедрение современных методик обработки, контроль качества изготовления, и эксплуатационные – представляют собой комплекс работ для поддержания исправности и работоспособности оборудования. В настоящее время выделяют два подхода к организации работ по техническому обслуживанию – проведение технического обслуживания «по ресурсу» и «по состоянию». В соответствии с методикой технического обслуживания «по ресурсу», сроки и объемы выполнения профилактических работ закреплены в соответствующих нормативных документах и определяют среднестатистическое техническое состояние всего множества экземпляров данной категории оборудования, а не техническое состояние конкретного экземпляра оборудования. В соответствии с методикой технического обслуживания «по состоянию», затратные профилактические работы выполняются не вследствие истечения определенного количества часов нара-

468

ботки, а только в необходимых случаях, определяемых техническим состоянием конкретного экземпляра оборудования. Сейчас осуществляется переход от методики технического обслуживания «по ресурсу» к методике технического обслуживания «по состоянию». При проведении технического обслуживания и ремонта по плановопредупредительной системе некоторые узлы и агрегаты, снимаемые с оборудования и отправляемые в ремонтный фонд, еще имели остаточный ресурс, что приводило к финансовым потерям. Таким образом, для оценки возникшей неисправности или определения остаточного ресурса оборудования необходимо знать номинальные и предельные значения ее структурных параметров на данный момент. Нормативные и предельные значения параметров указываются в документации на оборудование, а текущие определяются по контрольным приборам или в ходе проведения диагностики оборудования. Поэтому в настоящее время все большее распространение приобретает система обеспечения надежности оборудования за счет диагностики технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса узлов и агрегатов, позволяющая организовать техническую политику организации. В результате диагностических проверок определяется техническое состояние элементов оборудования. Целью проведения диагностических проверок является выявление неполадок на ранней стадии, до того, как они могут привести к остановке оборудования, и устранение наибольшего их числа во время плановых остановок в целях увеличения времени эксплуатации до следующей остановки – плановой или внеплановой. Работы по определению возможности продления срока безопасной эксплуатации технических устройств и оборудования проводятся на основании нормативных документов Ростехнадзора. В современной системе обеспечения безопасности, для получения информации об анализе технического состояния оборудования в период его эксплуатации, необходим постоянный и профессиональный контроль безопасности оборудования независимой третьей стороной (по отношению к заводу-изготовителю оборудования и предприятию, эксплуатирующему данное оборудование) – специализированной экспертной организацией. Продление срока эксплуатации технического оборудования осуществляется в соответствии с нормативными актами специализированной экспертной ор-

ганизацией в рамках услуги – экспертиза промышленной безопасности. Экспертиза промышленной безопасности – оценка соответствия объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности. По результатам оценки соответствия экспертная организация оформляет заключение экспертизы в виде рекомендаций по ресурсу обследуемого объекта (оборудования), определяемого достижением им в целом или его отдельных составляющих предельного состояния. Вывод заключения экспертизы (положительный или отрицательный) зависит от фактического состояния обследованного оборудования. По результатам экспертизы оборудование может быть признано соответствующим требованиям промышленной безопасности и срок его эксплуатации может быть продлен, либо не в полной мере соответствующим требованиям промышленной безопасности, срок его эксплуатации может быть продлен при условии внесения изменений в документацию или выполнения соответствующих мероприятий в отношении технических устройств; или не соответствующим требованиям промышленной безопасности – эксплуатация оборудования останавливается. Срок безопасной эксплуатации оборудования может быть увеличен (изменен), то есть он становится объектом управления экспертизы промышленной безопасности. Продление срока службы оборудования с помощью проведения технического диагностирования, комплексного обследования, своевременного и качественного ремонта, то есть использование запасов производственного потенциала, рассматриваются как существенные резервы повышения эффективности промышленного производства, для использования которых необходимо постоянно совершенствовать организацию производственного процесса и технико-технологическую основу предприятия. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538.

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

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

К расчету на прочность ∆∆F = E

D∆∆w = q+

круглых днищ и крышек

Алексей ЛЕОНТОВИЧ, ∆= Полные напряжения определяются ∆∆F = E главный инженер АО «Экспертная организация «С-КОНТРОЛЬ» (г. Новосибирск) как сумма цепных и изгибных: ∆∆F = E Сергей ЛУЗГИН, σ r = σ 0r + σ zr: σ φ = σ 0φ + σ zφ (6) ∆∆F = E DМаксимальные = технический директор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) изгибные, а следоваD∆∆w = q+ Дмитрий ЖДАНОВ, тельно, и полные напряжения вознидиректор ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) D∆∆w = q+ ; кают на; поверхности пластины при z = D∆∆w = q+ Александр ПОЛИНГЕР, ±h/2. начальник отдела ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) Для однозначного определения функ∆= Александр МАЛАХОВ, ∆= ций F и w, через которые по формулам начальник отдела ООО «ТехЭксперт» (г. Новосибирск) ∆= (3) – (6) определяются напряжения в пла-

D = стине, необходимо к системе уравнений

Отбраковочная толщина круглых плоских днищ и крышек, определяемая по ГОСТ 14249-89 [1], в несколько раз превышает отбраковочную толщину обечайки, работающую при том же избыточном давлении. Как правило, это объясняют лучшей сопротивляемостью цилиндрических оболочек нормальному равномерному давлению по сравнению с пластинами. Однако на практике плоские элементы емкостей и аппаратов выдерживают давления существенно большие, чем определенные ГОСТ 14249-89. К заниженным показателям прочности также приводят и расчеты, выполненные с помощью конечно-элементных программ, если использовать геометрически линейные конечные элементы. Проблема заключается в том, что при расчетах ∆∆F = E используют линеаризованную теорию Кармана, не учитывающую влияния изгибных и цепных напряжений друг на друга, справедливую лишь при прогибах, меньших четверти толщины пластины. При рабочих давлениях в аппаратах прогибы тонкостенных ∆∆Fдля = E определения D∆∆w с=их q+толщинами. Поэтому крышек сопоставимы напряженно-деформированного состояния необходимо применять ∆∆F = E нелинейную теорию Кармана.

D∆∆w = ∆=q+

Ключевые слова: днище, отбраковочная толщина, расчет.

D =и (2) добавить граничные условия.

(1) D= большинства спосо; Для подавляющего ; плоских днищ и крышек ; бов крепления ; к обечайке можно считать, что пласти; ; на (моделирующая плоскую крышку) защемлена по контуру как в своей плоскости, так и из нее. Тогда граничные условия запишутся в виде [2]: r = a; w= 0;

= 0,

(7)

где a – радиус пластины.

3. Напряжения в круглых пластинах. При постоянном значении q, как в нашем случае, функции F и w не зависят от окружной координаты φ, и формулы (1) – (5) упрощаются, так как все производные по φ равны нулю. Проинтегрировав один раз уравнение (1) и (2), получим [3]:

D∆∆w = q+

∆∆F = E Определяющие уравнения нелиD= нейной теории Кармана.

–∆= цилиндрическая жест∆∆F = E Запишем постановку задачи о нели- ∆∆F кость пластины; μ – коэффициент Пу= E ∆∆F = E D∆∆w ∆= = q+ нейном деформировании пластин в поассона. ; ; = лярной системе координат [2]. Цепные усилияDвыражаются через D∆∆w = q+ Система нелинейных уравнений Карфункцию усилий: D∆∆w D∆∆w=D =q+ =q+ мана: ∆=

;

∆∆F = E

F=E D∆∆w = q+

∆∆F = E

∆=

; (1)

D∆∆w = q+

;

∆= ∆== D

;

.

(3)

Так как цепные напряжения распреD= делены по толщине плаDD ==; ; равномерно стины, то

;

; ; ;

; ;

.

∆=

∆= (2) ∆∆F = E ∆= D = цепных Здесь F – функция усилий; w –

D=

;

Изгибные напряжения вычисляются по формулам:

прогиб пластины; E – модуль Юнга; q – интенсивность распределенной на; ; D= грузки (давление); r, φ – радиальная ; ;и окружная координаты;

+

;

– оператор Ла-

пласа;

D= ;

(5)

;

∆=

(4)

.

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

;

(8)

,

(9)

. где Система (8), (9) в общем виде не интегрируется. Получены лишь приближенные решения. Методика расчета по приближенному решению приведена в книге [2] на странице 439. Также для расчета на прочность можно использовать конечноэлементные программные продукты, выбрав конечные элементы, учитывающие геометрическую нелинейность задачи. Литература 1. ГОСТ 14249-89 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность».

2. Бойцов Г.В., Палий О.М., Постнов В.А., Чувиковский В.С. Справочник по строительной механике корабля. Том 2. Изд-во: Судостроение, Ленинград, 1982, 464 с.

3. Папкович П.Ф. Строительная механика корабля. Ч. II. Ленинград, Судпромгиз, 1941.

469

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Сегментация цифровых рентгеновских снимков

Применение метода наращивания областей для сегментации цифровых рентгенографических снимков УДК: 621.383.8(043) Евгений ГОЛУБ, заместитель генерального директора – эксперт, ООО «Лидер-Эксперт» (г. Санкт-Петербург) Евгений ЗАЙЦЕВ, директор-эксперт ООО «Центр экспертизы промышленной безопасности» (г. Омск) Денис БОГОМОЛОВ, магистрант ОмГТУ (г. Омск)

На данный момент не разработан универсальный алгоритм автоматизации поиска дефектов для цифровых рентгеновских снимков, что является перспективной задачей в области НК. Целью исследования является разработка алгоритма обработки цифровых рентгеновских снимков, позволяющего выделять информативные фрагменты, а также упрощающего расшифровку дефектов с помощью метода сегментации для возможности последующей автоматизации распознавания изображения. Среди перспективных способов обработки и сегментации изображений можно выделить методы наращивания областей. Предлагается рассматривать рентгеновское изображение как некоторую карту местности, где значения яркостей представляют собой значения высот относительно некоторого уровня. Если эту местность заполнить водой, образуются бассейны. При дальнейшем заполнении водой эти бассейны объединяются. Места объединения бассейнов отмечаются как линии водораздела [1]. Данный способ обработки рентгенографических снимков на различных этапах, позволяет фрагментно подчеркнуть информативные элементы изображения и выделить определенные типы дефектов.

гибких многоразовых люминофорных (фосфорных) пластин данный комплекс представил конечные снимки в цифровом виде, которые использовались для дальнейшего анализа. В области обработки рентгеновских снимков перспективными методами сегментации являются пороговые методы и методы наращивания областей [1]. Для обработки цифровых рентгеновских изображений был разработан алгоритм, содержащий этапы предобработки и сегментации. Все этапы обработки снимков проводились в программной среде MATLAB и модулем программы Image Processing Toolbox. Одним из наиболее эффективных методов сегментации можно назвать метод управляемого водораздела [2]. На примере одного снимка представим промежуточные результаты обработки по разработанному алгоритму. После этапа сканирования в необработанном виде рентгеновский снимок

Ключевые слова: цифровая рентгенография, сегментация, метод наращивания областей.

П

ерспективной задачей в цифровой рентгенографии является автоматизация процесса расшифровки рентгеновских снимков. Вероятность ошибки при распознавании рентгенограмм достаточно велика, что связано зачастую с невнимательностью или недостаточной компетентностью оператора. При длительном процессе расшифровки большого объема изображений человеческий фактор ошибки возрастает. Задачей сегментации для целей промышленной цифровой рентгенографии является выделение заведомо бездефектных участков изображения с целью их устранения из дальнейшего анализа, что приводит к существенному сокра-

470

щению вычислительных затрат. Кроме того, сегментация может позволить определить зоны для поиска дефектов конкретного типа. Целью исследования являлась разработка алгоритма обработки изображений, существенно упрощающего расшифровку снимков в цифровой рентгенографии с помощью метода сегментации. Процесс рентгеновского просвечивания проводился на сварных соединениях технологических трубопроводов с помощью импульсного дефектоскопа Сарма-500. Для получения результатов (рентгеновского цифрового изображения) был использован цифровой комплекс ФОСФАМАТИК-21/100. В процессе сканирования высококонтрастных

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Рентгеновский снимок без предварительной обработки

Рис. 2. Рентгеновский снимок после выделения информативного сегмента

Рис. 3. Получение скелета сварного шва на рентгеновском снимке с применением маркеров фона и границ сегментированных объектов Маркеры и границы объектов, наложенные на исходное изображение

Рис. 4. Сегментированное исходное изображение

Рис. 5. Определение дефекта типа «вольфрамовые включения»

Рис. 6. Определение дефектов типа «одиночные поры»

представлен неконтрастным и плохо читаемым (рис. 1). Рентгеновский снимок сварного шва зачастую представляет собой изображение области основного металла трубы, околошовной зоны и зоны самого сварного шва. Для упрощения последующей обработки изображений рационально выделить только интересующую нас область, удалив заведомо бездефектные участки (рис. 2). Выделенную информативную область можно обрабатывать и применять к ней методы сегментации. «Предлагается рассматривать изображение как некоторую карту местности, где значения яркостей представляют собой значения высот относительно некоторого уровня. Если эту местность заполнить водой, образуются бассейны. При дальнейшем заполнении водой эти бассейны объединяются. Места объединения бассейнов отмечаются как линии водораздела» [1].

Предлагаемый алгоритм заключается в последовательном выполнении нескольких процедур – нормировки, предварительной фильтрации шумов, сегментации методом наращивания областей с использованием значения градиента и вычисления по методу маркерного водораздела. Функции, заложенные на этапе вычисления метода, позволяют корректировать значения градиентов на изображении и таким образом уточнять расположение внутренних маркеров (проплава шва) и маркеров фона. Результаты применения алгоритма для выделения геометрии шва показаны на рисунке 3. Применение данного алгоритма к исходному снимку также позволяет сегментировать эталон чувствительности и фрагменты повышенного облучения рентгеновского изображения (см. рисунок 4), что немаловажно при последующем автоматизированном распознавании образов на изображении. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

В целях эксперимента проведена обработка другого снимка заданным алгоритмом для определения дефектов типов: вольфрамовые включения и одиночные поры (рисунки 5 и 6 соответственно). Также при наблюдении яркостей сварного шва на рисунке 6 можно заметить фрагменты дефекта типа «несплавление кромки». На рисунках 5 и 6 видно детальное подчеркивание дефектов на обработанных снимках, что может также упростить зрительное восприятие при расшифровке дефектов и оценке их размеров на снимке. Результатом применения представленного алгоритма являются сегментированные изображения с выделенной геометрией проплава сварного шва, геометрии эталона чувствительности, фрагментами повышенного облучения рентгеновского изображения (см. рисунки 3, 4). Кроме того, на различных этапах обработки рентгеновских снимков, применяя метод сегментации наращивания областей, были подчеркнуты дефекты типа «неметаллические включения», «одиночные поры», «несплавление кромки» (см. рисунки 5, 6). «Сегментация изображения является важным предварительным шагом большинства задач автоматического распознавания зрительных образов» [3, с. 443]. Таким образом, использование представленного алгоритма позволяет выделить информативные фрагменты цифрового рентгеновского изображения, подчеркнуть изложенные типы дефектов и в дальнейшем применить перспективные способы распознавания. На данный момент не разработан универсальный алгоритм автоматизации расшифровки для цифровых рентгеновских снимков, и решение данной задачи во многом зависит от выбора методов предварительной обработки и сегментации. Литература 1. «Нормализация и распознавание изображений»; Путятин Е.П. докт. техн. наук. [Электронный ресурс] /-Режим доступа: http://sumschool.sumdu.edu.ua/is02/rus/lectures/pytyatin/pytyatin.htm, свободный. — Загл. с экрана.– Яз. рус.

2. Журавель И.М. «Краткий курс теории обработки изображений» [Электронный ресурс] /-Режим доступа: http://matlab.exponenta.ru/imageprocess/ book2/48.php, свободный. — Загл. с экрана.— Яз. рус.

3. Путятин Е.П., Аверин С.И. Обработка изображений в робототехнике. Москва: Машиностроение, 1990. 320 с.

471

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Отсутствие контроля – риск возникновения аварий на ОПО Сергей ЯКУНИН, заместитель технического директора по производству ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск) Сергей КУЛАКОВ, технический директор ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск) Павел АЛЕЙНИКОВ, руководитель лаборатории НМКиД ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск) Алексей ГОЛОВАНОВ, заместитель руководителя лаборатории НМКиД ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск) Станислав КОРОЛЬ, инженер ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск) Сергей ВЛАСОВ, начальник отдела ЭПБ ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск)

В статье рассмотрен случай технического расследования причин аварии, произошедшей на опасном производственном объекте, а также обосновывается необходимость проведения неразрушающего контроля при производстве ремонтных работ и контроле со стороны владельца ОПО. Ключевые слова: неразрушающий контроль, опасный производственный объект, авария.

В

соответствии с Федеральным Законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана принимать участие в техническом расследовании причин аварии на опасном производственном объекте (ОПО), принимать меры по устранению указанных причин и профилактике подобных аварий. Специалисты ООО «ГРЭЙ» принимают участие в техническом расследовании причин аварий, произошедших на ОПО, в качестве экспертов по промышленной безопасности и специалистов в области неразрушающего контроля и испытаний. Комиссия по расследованию причин аварий поручает, как правило, всестороннее изучение материала отказавшего элемента оборудования на предмет определения химического состава, прочности, ударной вязкости, твердости и т.д., и оценку соответствия материала проектным или паспортным параметрам. Документальная проверка эксплуатационных параметров показала, что ни-

472

каких отклонений от технологического регламента не было. Специалисты ООО «ГРЭЙ» изучили представленные фрагменты трубопровода: провели визуальный и измерительный контроль поверхности основного металла и сварного шва, измерили твердость и толщину металла, выполнили контроль методом магнитной памяти основного металла и сварного шва, определили марку материала, ударную вязкость, прочность материала, металлографический анализ микроструктуры и фрактографический анализ излома. Образец представляет собой сваренные встык трубу и отвод 90 32 мм. На наружной поверхности основного металла трубы обнаружены следы механической обработки основного металла абразивным инструментом в зоне термического влияния на расстоянии до 35 мм по всему диаметру трубы, а также продольная трещина от сварного шва вдоль тела трубы протяженностью 105 мм, раскрытием до 1,6 мм. Других коррозионных и механических дефектов и повреждений не обнаружено. При контроле сварного шва обнаружены следы механической обработки абразивным

инструментом по всей длине шва и отсутствие в месте расположения трещины усиления шва. Фактическая измеренная толщина трубы 2,6–3,1 мм, при номинале 3,0 мм, отвода 2,5–3,1 мм, при номинале 2,5 мм (согласно паспорту). Марка стали, значение твердости, прочности и ударной вязкости соответствовали данным, указанным в сертификате. Металлографическое исследование также не выявило отклонений в структуре металла. При контроле сварного шва методом магнитной памяти обнаружена зона концентрации напряжений, которая находилась на участке сварного шва с отсутствием усиления и началом трещины с наружной стороны. Фрактографический анализ излома показал, что очаг зарождения трещины находится в кольцевом сварном шве и развился от концентратора напряжений. На внутренней поверхности трубы после распиловки вдоль оси отчетливо видно, что источником зарождения трещины послужил непровар в корне сварного шва – концентратор напряжений. На данном участке трубопровода три месяца назад был проведен ремонт, но исполнительной документации подрядчик не предоставил. Организация, эксплуатирующая объект, не согласовывала программу производства работ, не проконтролировала действия ремонтного предприятия и приняла в эксплуатацию объект без соответствующей документации. В результате не был проведен неразрушающий контроль сварных соединений после ремонта. В итоге концентратор напряжений – непровар в корне сварного шва, заложенный на этапе ремонта – при проведении гидравлических испытаний положил начало развитию микротрещины, которая за три месяца эксплуатации привела к аварии. Не выполнив неразрушающий контроль, оценивающий качество проведенных ремонтных работ, владелец ОПО подверг объект необоснованному риску.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Мобильная технология

Проведение экспертизы ПБ нефтепромыслового оборудования Сергей ЯКУНИН, заместитель технического директора по производству ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск) Сергей КУЛАКОВ, технический директор ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск) Павел АЛЕЙНИКОВ, руководитель лаборатории НМКиД ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск) Алексей ГОЛОВАНОВ, заместитель руководителя лаборатории НМКиД ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск) Станислав КОРОЛЬ, инженер ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск) Сергей ВЛАСОВ, начальник отдела ЭПБ ООО «ГРЭЙ» (г. Нижневартовск)

В статье приведен пример применения мобильной технологии проведения экспертизы промышленной безопасности нефтепромыслового оборудования при ограничении времени производства работ. Рассмотрены достоинства и недостатки данной технологии. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, нефтепромысловое оборудование, мобильная технология.

В

соответствии с Федеральным Законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана 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 безопасности, или его территориального органа. Часто по ряду причин возникает необходимость провести экспертизу в срок менее установленных 3-х месяцев. В этой связи актуальным становится применение мобильного комплекса по экспертизе промышленной безопасности. Компания ООО «ГРЭЙ» внедрила этот комплекс при проведении диагностирования нефтепромыслового оборудования, установленного на кустовых площадках нефтяных и газовых месторождений, например, такого как: фонтанной арматуры, станков-качалок, блок-гребенок, автоматизированных групповых замер-

ных установок «Спутник». Для учета работы технических устройств у заказчика ведутся электронные таблицы, в которые внесены все данные и рабочие параметры оборудования, эксплуатирующегося на месторождении. Оформление заключения экспертизы промышленной безопасности теперь осуществляется на месте производства работ. К необходимому комплекту приборов неразрушающего контроля, требуемых по техническому заданию и согласованных с заказчиком, одному автомобилю и двум специалистам добавляются две рации и ноутбук. На ноутбуке установлено программное обеспечение, разработанное специалистами ООО «ГРЭЙ», которое управляет базой данных, и электронные таблицы, полученные от заказчика, содержащие характеристики на оборудование, подлежащее экспертизе. Программа позволяет формировать заключения как на одно, так и на группу однотипных технических устройств или зданий (сооружений). Предусмотрена также функция проверки правильности внесенных данных. Специалист, проводящий обследование, должен сообщить вид оборудования, номер схемы обвязки, идентификационные номера, и далее, в соответствии с базой данных, выполняет работы в соответствии с технологической картой, а именно, оценивает каждый элемент всеми методами неразрушающего контроТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ля, которые предусмотрены программой проведения работ. Специалист, осуществляющий камеральную обработку данных, располагается в автомобиле с ноутбуком в непосредственной близости от места проведения работ. Для связи между специалистами используются рации. Камеральщик загружает схему обвязки и начинает заполнять поля базы данных. Сначала он сверяет данные заказчика с данными по результатам обследования. Если идентификация прошла успешно, заполняет поля по каждому из элементов технического устройства. Расчет на прочность и прогнозирование остаточного ресурса происходит сразу в момент заполнения всех необходимых полей: рабочего давления и температуры, диаметра, параметров среды и материала, а также минимальных толщин. По окончании заполнения всех необходимых сведений по каждому элементу оборудования и отсутствии замечаний к техническому состоянию, камеральщик формирует заключение экспертизы промышленной безопасности. В случае выявления отступлений от требований промышленной безопасности составляется ведомость дефектов, требующих устранения до окончания процесса экспертизы, которая также может быть в оперативном порядке направлена по электронной почте ответственному куратору заказчика для принятия мер. По результатам внедрения комплекса можно сделать следующие выводы: 1. Существенно сокращается срок оформления заключения экспертизы промышленной безопасности.

2. Комплекс позволяет обследовать на 30% больше объектов, чем при обычной схеме производства работ.

3. Оформление выполняет тот специалист, который непосредственно находится на объекте и проводит его диагностирование, а значит не происходит искажения и потери информации.

4. Появляется возможность оперативно выдать владельцу оборудования ведомость дефектов для принятия мер по их устранению.

5. Из отрицательных моментов следует отметить незначительное повышение стоимости проведения работ по экспертизе (необходимо купить комплект раций и ноутбук).

473

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Установка антеннофидерных устройств Рекомендации по установке антенно-фидерных устройств на промышленных дымовых и вентиляционных трубах Константин КОСТАРЕВ, главный инженер ООО «Теплопроект-Урал» (г. Екатеринбург) Ринат САБИРЗЯНОВ, генеральный директор ООО «Теплопроект-Урал» (г. Екатеринбург) Владимир ПАХОМОВ, заместитель генерального директора ООО «Теплопроект-Урал» (г. Екатеринбург) Андрей ИНОЗЕМЦЕВ, эксперт ООО «Теплопроект-Урал» (г. Екатеринбург)

Появление сотовой связи вызвало необходимость установки развитой сети антенн. Появились новые мачты, башни, стали монтироваться антенны и на дымовые трубы. О требованиях к установке на промышленных дымовых и вентиляционных трубах антенно-фидерных устройств и пойдет речь в этой статье.

Организационные вопросы Кроме требований, предусмотренных при размещении антенн, вызванных техническими соображениями связистов, необходимо соблюдать и требования Рос­ технадзора и согласовывать решения со специализированными проектными организациями, имеющими лицензии и практически выполняющими работы по проектированию дымовых труб. Основные требования: 1. Труба должна пройти экспертизу промышленной безопасности.

2. Необходимо получить согласование специализированной проектной организации.

3 Документация по установке указанных устройств должна быть разработана и утверждена в установленном порядке. Комплексно эти вопросы решаются, когда проводят экспертизу трубы, анализ документации на узлы крепления АФУ и ее согласование ведет одна проектноэкспертная специализированная организация.

Рекомендации по установке АФУ Часто из-за нарушений режимов работы трубы (вызванных, например, падением мощностей или переходом на другое топливо) внешне вполне надежная труба внутри практически полностью раз-

474

рушена. На такой трубе антенна, закрепленная в ствол, может быть вырвана порывом ветра, а перед балансодержателем встанет вопрос о ремонте, реконструкции или демонтаже трубы. Бывает, что труба «плачет», и огромные наледи, срываясь, повреждают оборудование. Особый разговор – производство ремонтных работ, когда на светофорных площадках все загромождено связями и трубостойками для установки антенн. Безопасность людей при ремонте и обслуживании трубы в проектах узлов крепления АФУ часто не учитывается, впрочем, как и безопасность дорогостоящей аппаратуры в вагончике, прилепленном к основанию трубы. Постоянные вопросы возникают при зауживании кабельными шлейфами ходовых скоб, при использовании стяжных колец трубы для тех же кабельных шлейфов, да еще и с использованием сварки. Все эти ошибки повторяются. Поэтому для новых проектов узлов крепления АФУ и рекламных щитов необходимо дать перечень технических требований, сформированных при обследованиях, ремонтах и из опыта эксплуатации труб после установки дополнительного оборудования.

1. Установка АФУ не должна зауживать проход на светофорных площадках. Трубостойки должны быть вынесены за ограждение площадки. Крепление к стволу кронштейнов возможно при обо-

снованном расчетами выборе конструкции крепления при известной прочности материала ствола. Более надежным и универсальным можно считать крепление к дополнительно установленным стяжным кольцам. Расстояние от верхних кронштейнов трубостойки антенны до пола светофорной площадки должно быть не менее двух метров. Размещение кронштейнов, связей поверх пола светофорной площадки не допускается. Конструкция креплений должна быть проверена расчетом на действие ветровых нагрузок. Использование ограждения светофорной площадки для крепления антенн не рекомендуется. Балансодержатель должен иметь возможность, по согласованию с организацией, эксплуатирующей антенны, временно вывести их из работы либо значительно уменьшить мощность излучения до безопасной величины для производства работ по обслуживанию трубы.

2. Кабельные шлейфы лучше размещать отдельно от ходовых скоб в кабельном лотке.

3. Вагончик с аппаратурой рекомендуется относить на расстояние не менее 10 м от трубы.

4. Использование стяжных колец трубы для навешивания на них дополнительного оборудования не допускается, так как это значительно затрудняет производство ремонтных работ. Приваривание к «штатным» кольцам дополнительного оборудования, узлов крепления запрещено.

5. Рекомендуется проверить при монтаже АФУ сопротивление контура заземления (не более 50 Ом). При необходимости восстановить контур заземления. Указанные требования носят рекомендательный характер, в каждом конкретном случае могут быть особые условия, не позволяющие выполнить отдельную рекомендацию. В этом случае решение находится при своевременном согласовании с проектными и экспертными организациями. Нарушение требований может привести к необходимости демонтажа оборудования.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Пожарная безопасность систем отопления УДК 614.841.33 Алексей ГУЛАК, заместитель директора ООО «ЦПБ ГЗО» (г. Нижний Тагил) Роман КОТЕНКОВ, заместитель директора ООО «ЦПБ ГЗО» (г. Нижний Тагил) Виктор ПРОНИН, главный инженер ООО «ЦПБ ГЗО» (г. Нижний Тагил) Сергей ПЕРМИНОВ, инженер – обследователь ООО «ЦПБ ГЗО» (г. Нижний Тагил) Игорь ЖЕЛЕЗКОВ, инженер – обследователь ООО «ЦПБ ГЗО» (г. Нижний Тагил)

В статье дана оценка наиболее пожароопасных видов отопления для зданий и сооружений. Предложены правила размещения различных систем отопления в зависимости от категории помещения по огнестойкости и взрывоопасности. Ключевые слова: здания и сооружения, местное огневое отопление, газовое отопление, центральное отопление, воздушное отопление, системы лучистого отопления, темные инфракрасные газовые излучатели.

В

зависимости от конструктивных особенностей, температуры на наружной поверхности нагревательных приборов и других данных системы отопления имеют различную пожарную опасность. Наибольшую пожарную опасность представляет местное огневое, газовое отопление, при котором постоянные или временные печи для сжигания топлива устанавливаются непосредственно в помещениях, а нагрев их наружной поверхности колеблется от 50 до 400 °С. Центральные системы отопления имеют умеренные температуры, малое количество огневых точек и поэтому наиболее безопасны в пожарном отношении. Их пожарная опасность характеризуется главным образом наличием котла с огневой топкой и дымовой трубы, а также температурой нагрева трубопроводов и батарей (радиаторов). Меньшую пожарную опасность представляет воздушное калориферное центральное отопление, так как в этой системе отсутствуют трубопроводы и батареи, а поступающий в помещения подогретый воздух не пожароопасен. Защита зданий от пожара является неотъемлемой составляющей процесса проектирования, строительства и эксплуатации зданий. Она осуществляется путем применения комплекса специальных технических средств и организационнотехнических мероприятий, предназна-

ченных для уменьшения вероятного ущерба от пожара. Развитие пожара в значительной степени зависит от наличия, конструкции и работы систем отопления. Технические и эксплуатационные характеристики, конструктивное исполнение и другие параметры систем вентиляции должны определяться с учетом вероятного пожара в помещении. Выбор систем внутреннего теплоснабжения и отопления с необходимыми пожарно-техническими характеристиками функциональных узлов и составных элементов, соответствующими установленным показателям комплексной безопасности (техногенной, экологической, санитарно-гигиенической и пожарной безопасности), следует предусматривать в соответствии с установленными требованиями [1]. Система отопления – это комплекс конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и подачи необходимого тепла в обогреваемые помещения. Системы отопления служат для обеспечения нормальных условий жизни и деятельности людей, для сохранения строительных конструкций зданий и материальных ценностей, а в ряде случаев – для обеспечения условий, при которых нормально протекают технологические процессы производства. В зданиях и сооружениях следует предусматривать технические решения, обеспечиваТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ющие пожаровзрывобезопасность систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Температуру теплоносителя для систем внутреннего теплоснабжения в производственном здании следует принимать не менее чем на 20 °С ниже температуры самовоспламенения веществ, находящихся в помещении, и не более: ■ 110 °С в помещениях категорий А и Б, с выделением горючей пыли и аэрозолей; ■ 130 °С в помещениях категорий В1В4, Г, Д, с выделением горючей пыли и аэрозолей; ■ 150 °С в производственных или складских помещениях категорий А, Б, В1–В4, без выделений пыли и аэрозолей или с выделением негорючей пыли, а также в производственных или складских помещениях категорий Г, Д иного назначения. В помещениях категорий А и Б следует предусматривать, как правило, воздушное отопление. Допускается применение других систем отопления, за исключением помещений, в которых хранятся или применяются вещества, образующие при контакте с водой или водяными парами взрывоопасные смеси или вещества, способные к самовозгоранию или взрыву при взаимодействии с водой. Системы лучистого отопления и нагревания с темными газовыми и электрическими инфракрасными излучателями допускается применять: ■ на открытых площадках, в помещениях категории В2, ВЗ, В4 (без выделения горючей пыли и аэрозолей или с выделением негорючей пыли) класса функциональной пожарной опасности Ф5.1; ■ в складских помещениях (без выделения горючей пыли и аэрозолей или с выделением негорючей пыли) категорий В2, ВЗ, В4 класса Ф5.2 (кроме стоянок автомобилей, книгохранилищ, архивов, высокостеллажных складов) при условии размещения излучателей вне взрывоопасных зон; в производственных помещениях и складах категорий Г и Д; в помещениях сельскохозяйственных зданий класса Ф5.3 (кроме светлых инфракрасных излучателей); ■ в помещениях зрелищных и культурно-

475

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы просветительных учреждений класса Ф2.3 (театры, кинотеатры, концертные залы, спортивные сооружения с трибунами), класса Ф2.4 (музеи, выставки, танцевальные залы) с расчетным числом посадочных мест для посетителей и расположенных на открытом воздухе; помещений залов, не имеющих горючих материалов, физкультурно-оздоровительных комплексов и спортивно-тренировочных учреждений (без трибун для зрителей) класса Ф3.6. Не допускается применять системы отопления и нагревания с электрическими и светлыми инфракрасными излучателями: ■ в помещениях подвальных и цокольных этажей; ■ в зданиях V степени огнестойкости; ■ в зданиях любой степени огнестойкости классов конструктивной пожарной опасности С1, С2 и СЗ. В помещениях с выделением пыли горючих материалов (далее – горючая пыль) категорий Б, В1–ВЗ отопительные приборы систем водяного и парового отопления следует предусматривать с гладкой поверхностью, допускающей легкую очистку: а) радиаторы секционные или панельные одинарные; б) отопительные приборы из гладких стальных труб. Отопительные приборы в помещениях категорий А, Б, В1, В2 не следует размещать на расстоянии (в свету) менее 100 мм от поверхности стен. Не допускается размещать отопительные приборы в нишах [2].Газовые и электрические инфракрасные излучатели систем лучистого отопления с температурой поверхности выше 150 °С следует размещать в верхней зоне помещения на конструкциях из негорючих материалов класса конструктивной пожарной опасности КО. В помещениях для наполнения и хранения баллонов со сжатым или сжиженным газом, а также в помещениях складов категорий А, Б, В1, В2, ВЗ и кладовых горючих материалов или в местах, отведенных в цехах для складирования горючих материалов, отопительные приборы следует ограждать экранами из негорючих материалов на расстоянии не менее 100 мм (в свету) от приборов отопления, предусматривая доступ к ним для очистки. Литература 1. СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Противопожарные требования».

2. СП 60.13330.2011 «СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование».

476

Молниезащита зданий и сооружений УДК 621.316.98 Алексей ГУЛАК, заместитель директора ООО «ЦПБ ГЗО» (г. Нижний Тагил) Роман КОТЕНКОВ, заместитель директора ООО «ЦПБ ГЗО» (г. Нижний Тагил) Виктор ПРОНИН, главный инженер ООО «ЦПБ ГЗО» (г. Нижний Тагил) Сергей ПЕРМИНОВ, инженер – обследователь ООО «ЦПБ ГЗО» (г. Нижний Тагил) Игорь ЖЕЛЕЗКОВ, инженер – обследователь ООО «ЦПБ ГЗО» (г. Нижний Тагил)

В статье изложены возможные опасные последствия электрического разряда атмосферного электричества и принципы современной активной молниезащиты производственных объектов для предотвращения аварий, инцидентов. Ключевые слова: здания и сооружения, атмосферный электрический разряд, первичное и вторичное воздействие, сила тока, факторы поражения, молниезащита, молниеприемник, активная молниезащита.

М

олния – электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или какимлибо наземным сооружением. Удар молнии в землю – электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока. Воздействие молнии принято подразделять на две основные группы: ■ первичные, вызванные прямым ударом молнии (расщепление опор, расплавление конструкций, воспламенение и взрыв, механическое разрушение, недопустимый нагрев металлических конструкций от протекающего по ним в землю тока молнии); ■ вторичные, индуцированные близкими ее разрядами или занесенные в объект протяженными металлическими коммуникациями (создание на изолированных от земли металлических конструкциях и проводниках высокого потенциала, приводящего к пробою на землю, который в свою очередь может вызвать поражение людей током,

воспламенение и взрыв взрывоопасных смесей, а также нарушение изоляции в электроустановках). Опасность прямого удара и вторичных воздействий молнии для здания и сооружения и находящихся в них людей определяется: ■ параметрами разряда молнии: амплитуда тока (наиболее часто наблюдается ток 10–30 кА, в 5–6% случаев ток достигает величины 100–200 кА) и длина фронта волны (длительность нарастания тока молнии до его максимального значения – обычно 1,5–2 мкс); ■ технологическими и конструктивными характеристиками объекта – наличием взрыво- или пожароопасных зон, огнестойкостью строительных конструкций и т.д. Непосредственное опасное воздействие молнии – это пожары, механические повреждения, травмы людей, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов – радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита. Прямой удар молнии вызывает следующие воздействия на объект: ■ электрические, связанные с поражением людей электрическим током и появлением перенапряжения на пораженных элементах; ■ термические, связанные с резким выделением теплоты при прямом контакте канала молнии с содержимым объекта и при протекании через объект тока молнии; ■ механические, обусловленные ударной волной, распространяющейся от канала молнии, и электродинамическими силами, действующими на проводники с токами молнии. Здания и сооружения подразделяются на: ■ обычные объекты – жилые и административные строения, а также здания и сооружения высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства; ■ специальные объекты – объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения, и объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы); Уровень защиты

Надежность защиты от прямого удара молнии

I

0,98

II

0,95

III

0,90

IV

0,80

■ прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, – например, строения высотой более 60 м, игровые площадки временные сооружения, строящиеся объекты. Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от прямого удара молнии устанавливается в пределах 0,9–0,999, в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от удара, по согласованию с органами государственного контроля [1]. Комплекс средств молниезащиты зданий и сооружений включает в себя: ■ внешняя молниезащитная система – состоит из молниеприемников, токо-

Удар молнии вызвал сильный пожар на нефтеперерабатывающем заводе в Венесуэле

отводов и заземлителей и может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы – стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов) или установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью; ■ внутренняя молниезащитная система – состоит из шины выравнивания потенциалов, которая объединяет все протяженные металлоконструкции дома, в частности, соединяет нейтраль электросети с контуром заземления, экраны телевизионных кабелей, трубы водоснабжения и отопления с контуром заземления и предназначена для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрения внутри защищаемого объекта. Наиболее современной системой защиты является активная молниезащита, принцип действия которой заключается в наличии активного молниеприемника. Особенностью данной системы является генерация высоковольтных импульсов на конце молниеприемника с помощью встроенного электронного устройства. Это позволяет, опережая формирование «естественного» лидера, формировать «искусственный» лидер, который, быстро распространяясь, захватывает молнию на большем расстоянии и направляет ее на землю. Во время грозы напряженность электрического поля в воздухе может возрастать до 10–20 кВ/м. Как только величина напряженности превышает значение, соответствующее риску образования молнии, молниеприемник активируется, регистрируя приближение грозы. Заряжаясь от внешнего электрического поля, он получает энергию, достаточную для излуТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

чения высоковольтных импульсов, создающих восходящий лидер. Примером активной системы молниезащиты может служить продукция фирмы «FOREND». Принцип действия активного молниеприемника основан на разности потенциалов, образующихся между грозовым облаком и поверхностью земли. В момент, когда напряженность электрического поля достигает критического значения, от молниеприемника исходит опережающий разряд в сторону молнии, и, при возникновении молнии над защищаемой территорией, она обязательно будет поймана молниеприемником и отведена в землю. Тем самым обеспечивается защита зданий, объектов и сооружений. Альтернатива применению активного молниеприемника для защиты больших помещений – использование метода молниезащитной сетки, который подразумевает укладку металлической сетки и монтаж спусков с заземлителями, что во многократно увеличивает расход металла, усложняет конструкцию и снижает надежность системы. К тому же применение молниезащитной сетки не исключает вероятности ее обрыва, следствием чего становится нарушение контура заземления. Активная молниезащита была изобретена во Франции, и, как следствие, основное число производителей происходит из этой страны: Duval-Messien, Indelec. Помимо этого на российском рынке представлена активная молниезащита Galmar, Forend, Schritec, КНГ. Литература 1. СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».

477

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Степень повреждаемости под воздействием эксплуатационных факторов сталей барабанов котлов, наработка которых превысила парковый ресурс, как критерий возможности дальнейшей эксплуатации УДК: 620.18-19:697.44 Ольга ЛЮТИНСКАЯ, начальник отдела экспертизы объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Владимир ПОДНЕБЕСНЫЙ, главный инженер ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Олег СМИРНОВ, начальник отдела экспертизы проектов, начальник производственной лаборатории ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Виталий ГОРИЦКИЙ, доктор технических наук, заведующий отделом ОЭМ ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова» (г. Москва) Георгий ШНЕЙДЕРОВ, кандидат технических наук, заведующий лабораторией ОЭМ ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова» (г. Москва) Ирина ГУСЕВА, кандидат технических наук, научный сотрудник отдела экспертизы металлов (ОЭМ) ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова» (г. Москва)

Рассмотрены результаты электроннофрактографического исследования микропроб сталей из барабанов котлов, наработка которых существенно превышает парковый ресурс. Показана необходимость такого исследования для достоверного определения возможности дальнейшей эксплуатации котла. Раскрыт предполагаемый механизм развития охрупчивания сталей барабанов исследованных котлов. Ключевые слова: микроскопическое исследование металла, энергетическое оборудование, хрупкое разрушение.

Н

аработка барабанов паровых котлов, подлежащих экспертизе промышленной безопасности, зачастую значительно превышает парковый ресурс. Вследствие охрупчивания сталей происходит снижение значений трещиностойкости К1с(Кс) и δ1с(δс) и, соответственно, критических размеров трещин, способных вызвать хрупкое разрушение. Возможно достижение ситуации, когда размер опасной трещины становится меньше размера, определяемого чувствительностью средств дефектоскопического контроля [1]. В результате утрачивается возможность надежного контроля технического состояния оборудования. В этом случае техниче-

478

ское диагностирование энергетического оборудования требует оценки сопротивления металла хрупкому разрушению, в том числе межзеренному разрушению, в соответствии с РД 03-421-01 [2]. Авторами в рамках экспертизы промышленной безопасности выполнены комплексные исследования степени повреждаемости больших и малых барабанов паровых котлов ТП-170, ТП-21 ТЭЦПВС и котла-утилизатора КСТ-80 установки сухого тушения кокса ТСЦ управления главного энергетика ПАО «Северсталь» (г. Череповец). Котлы вырабатывают перегретый пар для собственных нужд комбината, в том числе для производства электрической

энергии в паротурбинных установках. Паровые котлы ТП-170, ТП-21 ТЭЦ-ПВС имеют следующие номинальные параметры работы: давление в барабане 11 МПа, на выходе из пароперегревателя 10 МПа; температура в барабане 320 °С, после пароперегревателя 510 °С. Наработка котлов ТП-170 (1956 год пуска) и ТП-21 (1960 год пуска) составляет 435 000 и 390 725 часов соответственно, что превышает парковый ресурс в 1,74 и 1,56 раза. Номинальные параметры работы котлаутилизатора КСТ-80: давление в барабане 4,4 МПа, на выходе из пароперегревателя 3,9 МПа; температура после пароперегревателя 450 °С. Котел с 1972 года по 2007 год работал в циклическом режиме, при котором колебания давления были в пределах 15–20% от среднего (число циклов 21600). С 2007 года этот котел работает в постоянном режиме (колебания давления после пароперегревателя от 35 кгс/см2 до 39 кгс/см2, что менее 15 % от среднего). Наработка барабана котлаутилизатора КСТ-80 (322 000 часов) превышает парковый ресурс в 1,29 раза. Исследованные элементы паровых котлов изготовлены из стали 22К, обечайки барабана котла-утилизатора КСТ-80 из стали 20К. Для оценки сопротивления металла барабанов этих котлов хрупкому разрушению применен неразрушающий метод отбора микропроб с последующим электроннофрактографическим исследованием. Места отбора – обечайки и днища больших и малых барабанов котлов ТП-170, ТП-21, обечайки и днища барабана котла-утилизатора КСТ-80. Степень графитизации и максимальную степень сфероидизации в исследованных микропробах устанавливали по СТО 70238424.27.100.005-2008 «Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Нормы и требования», принятому взамен ОСТ 34.70.690-96 «Металл паросилового оборудования электростанций. Методы металлографического анализа в условиях электростанций». Для определения критической температуры хрупкости Т50 (50 % волокна в изломе ударных образцов Менаже) использовали результаты определения химического состава стали, размера зерна феррита по ГОСТ 5639-82 и твердости HV10 по ГОСТ 2999-75, а также результаты электроннофрактографического анализа в соответствии с РД 03-421-01 [1]. По данным металлографического анализа со стороны внутренней поверхности обечайки барабана котла-утилизатора КСТ-80 и обечайки большого и малого барабана парового котла ТП-21 обнаружены коррозионные повреждения в виде участков локального растворения металла (язв) и подповерхностных трещин (рис. 1, а). Толщина поврежденного слоя на исследованных участках составляет до 0,35–0,39 мм. Отдельные поры с развитой поверхностью выявляются на глубине 0,22-0,50 мм от поверхности металла (рис. 1, б). В окрестности таких пор нередко наблюдаются следы пластической деформации: границы зерен вытянуты в направлении к смежной поре или поверхности металла. Подобные особенности строения подповерхностных слоев металла, вероятно, указывают на действие механизма водородной коррозии, когда водород, взаимодействуя с углеродом в объеме углеродистой стали, образует метан. Последний покидает металл или концентрируется в порах. В результате в локальных объемах происходит обезуглероживание слоев металла. Не исключено, что развитые контуры подповерхностных язв вызваны растворением цементитной составляющей в перлитной колонии. Коррозионные язвы (глубиной до 0,35 мм) и трещиноподобные дефекты выявлены и на внутренней поверхности обечайки большого и малого барабанов котла ТП-21 (рис. 2, а). Частичное обезуглероживание поверхностных слоев металла, примыкающих к «дну» язвы, подтверждает водородный механизм протекания коррозии. Развития коррозионных язв и пор в приповерхностных внутренних слоях элементов котлов следует ожидать в периоды остановок на ремонт. Во всех пробах от исследованных элементов котлов степень графитизации не превышает 1 балла; степень сфероидизации перлита варьируется от балла 1 до 3–4 (табл. 1). В хрупких изломах микропроб, вырезанных механическим способом из внутренней поверхности обечаек котлов,

Рис. 1. Типичные повреждения внутренней поверхности обечайки барабана котла КСТ-80: а и б – нетравленая и травленая поверхность поперечного шлифа

а

х100 б

х50

Рис. 2. Типичные повреждения обечайки малого барабана (а) и днища большого барабана (б) котлов ТП-21: а – поперечное сечение травленого шлифа внутренней стенки и б – на расстоянии 1,2 мм от внутренней поверхности металла

а

х50 б

х150

Рис. 3. Типичные электронные фрактограммы поверхности разрушения микропроб от обечайки большого (а) и малого (б) барабанов парового котла ТП-21 (ст. № 5) ТЭЦ ПВС ПАО «Северсталь»

а

х1600 б

наряду с фасетками транскристаллитного скола выявлены фасетки хрупкого межзеренного разрушения (рис. 3). Распространение трещины происходит по границам зерен феррита и колоний перлита (разрушения микропроб осуществляли в жидком азоте). Доля межзеренного разрушения в хрупких изломах варьируется от 15 до 30%, что соответствует межзеренному охрупчиванию на 25– 40 °С (табл. 1). Как видно из таблицы 1, межзеренное разрушение не имеет прямой связи с процессами диффузии углерода. Развитие ослабления когезивной прочности границ зерен включает не только сегрегацию примесей фосфора и его аналогов, но и формирование пор по границам зёрен. Появление пор отмечено в некоторых элементах котлов. В днище большого барабана котла ТП-21 (толщиной 80 мм) выявлена трещина протяженностью 0,47 мм, проходящая по цепочке пор (рис. 2, б). Несмотря на заметные структурные изТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

х1760 менения, прочностные характеристики сталей изученных элементов котлов, за исключением обечаек малого и большого барабана котла ТП-21 (∆σв = 12–19 МПа и ∆σ0,2 = 20–30 МПа), практически не изменились и соответствуют требованиям сертификатов. Однако вследствие заметного ослабления когезивной прочности границ зерен в исследованных сталях, произошло существенное повышение критической температуры хрупкости Т50 (см. табл. 1). Склонность элементов конструкции к хрупкому разрушению определяется таким показателем, как критическая температура хрупкости стали. Ниже определенной температуры (для исследуемых котлов Т = 65 °С) хрупкое разрушение наступает раньше, чем состояние пластической деформации (текучести). По результатам экспертизы промышленной безопасности, с учетом выполненных исследований повреждаемости, установлено, что исследованные паровые

479

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Таблица 1. Характеристики повреждаемости элементов исследованных котлов

Тип структуры

Степень сфероидизации перлита

Размеры пор, мм

Доля межзёренного разрушения, % (∆Тмк , °С)**

ОББ

Ф+П

2

0,004

15 (25)

2

ОББ

Ф+П

1

Н

18 (28)

17

3

ОББ

Ф+П

2

Н

30 (40)

15

ДББ

Ф+П

1

Н

28 (38)

22

ДББ

Ф+П

2

Н

29 (39)

38

6

ДМБ

ВБ + Ф + К

-

Н

27 (37)

7

ДМБ

ВБ + Ф + К

-

Н

26 (36)

8

ОББ

Ф+П

2

0,006*

20 (30)

30

9

ОМБ

Ф+П

2

0,006*

25 (35)

37

10

ДББ

ВБ + Ф + К

3

Н

19,9 (30)

ОББ

Ф+П

1

Н

20,0 (30)

20

ОББ

Ф+П

1

Н

19,6 (30)

18

13

ДМБ

Ф+П

3

Н

18,8 (29)

20

14

ДББ

ВБ + Ф + К

2

0,014-0,016

19,5 (30)

15

ДМБ

ВБ + Ф + К

3-4

0,012-0,015

21,0 (31)

№

Тип котла (наработка, час)

Элемент котла

1

КСТ-80 (322000)

4 5

11 12

ТП-170 (435000)

ТП-21 (415000)

Т50, °С

ОББ и ОМБ – обечайка большого и малого барабана соответственно; ДББ и ДМБ –днище большого и малого барабана соответственно; Н – поры не выявлены; Ф – феррит; П – перлит; ВБ – верхний бейнит; *– единичные поры; ** – степень межзеренной хрупкости.

котлы ТП-21 и ТП-170 и котел-утилизатор КСТ-80 находятся в ограниченно работоспособном состоянии. Выполненный расчет показал, что циклический ресурс барабанов исследованных котлов не исчерпан, и возможна их дальнейшая эксплуатация при соблюдении ряда требований, связанных с температурными режимами, а именно: ■ соблюдение установленных действующей документацией штатных режимов эксплуатации котла при пусках, остановках и работе в установившемся режиме под нагрузкой; ■ проведение гидравлических испытаний барабанов котлов при температуре более 65 °С (но не выше 80 °С, согласно п. 179 ФНП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утв. приказом Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116). Указание о повышенной температуре гидравлических испытаний должно быть внесено в технологические инструкции по эксплуатации котлов. Таким образом, расширение объема контроля и исследований барабанов паровых котлов, парковый ресурс которых существенно превышен, включающее оценку сопротивления металла хрупкому разрушению, в том числе межзерен-

480

ному разрушению, путем электронно­ фрактографического исследования микропроб, позволяет обоснованно продлевать срок эксплуатации энергетического оборудования при условии выполнения предложенных мероприятий по предотвращению хрупкого разрушения.

Литература 1. Горицкий В.М. Диагностика металлов. – М.: Металлургиздат, 2004. – 408 с.

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

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Особенности применения современных нормативных требований к действующим опасным производственным объектам УДК: 621.644.07 Андрей ГРИШИН, инженер по надзору за строительством ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Олег СМИРНОВ, начальник отдела экспертизы проектов, начальник производственной лаборатории ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Марина ГОРДИНА, инженер по наладке и испытаниям объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Андрей ПОТЕХИН, инженер по наладке и испытаниям объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец)

В статье рассмотрены особенности проведения экспертизы промышленной безопасности газопроводов и технологических трубопроводов в современных условиях. Показано, как изменения нормативных требований повлияли на экспертизу проектной документации, касающейся прокладки трубопроводов. Ключевые слова: прокладка трубопроводов, оценка соответствия требованиям промышленной безопасности.

П

ри прокладке газопроводов природного газа в промышленной зоне крупных промышленных предприятий металлургической и химической промышленности распространены ситуации, когда мелкие предприятия-потребители природного газа подключаются не к сетям специализированной газораспределительной организации, а к ближайшим сетям крупного предприятия. Данное техникоэкономическое решение приводит к правовой коллизии, заключающейся в том, что в этом случае на газовые сети «поставщика» и потребителя распространяются разные требования промышленной безопасности. К участку трубопровода природного газа, который находится на территории металлургического предприятия, предъявляются требования, изложенные в Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила безопасности при получении, транспортировании, использовании расплавов черных и цветных металлов и

сплавов на основе этих расплавов» [1]. До вступления в силу этого документа к газопроводу предъявлялись требования ПБ 11-401-01 «Правила безопасности в газовом хозяйстве металлургических и коксохимических предприятий и производств» [2]. К участку трубопровода природного газа, проложенному за пределами территории металлургического предприятия, предъявляются требования, изложенные в «Техническом регламенте о безопасности сетей газораспределения и газопотребления» [3], а также в Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления» [4]. До вступления в силу документа [4] к этому газопроводу предъявлялись требования ПБ 12-529-03 «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления» [5]. Если газопровод прокладывался за счет средств потребителя природного газа, он, как правило, регистрируется как единое целое и состоит на балансе ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

потребителя (при этом зачастую обслуживается, наоборот, «поставщиком» газа по причине отсутствия у потребителя соответствующих специалистов). Получается, что на разные участки одного технического устройства распространяются разные правила, требования которых во многом различаются. Одно из характерных отличий – установление категории газопровода. Существенно различаются требования к высоте продувочных свечей, к оснащению газопроводов и газорегуляторных пунктов системами защит и сигнализации, и др. Приведем пример, демонстрирующий ряд проблем, вызванных несовпадением нормативных требований к газопроводам различной отраслевой принадлежности. Объект экспертизы промышленной безопасности: газопровод природного газа, смонтирован и эксплуатируется с 1989 года. Общая протяженность газопровода около 1500 м. Газопровод проложен из сортопрокатного цеха металлургического предприятия ЧерМК (в настоящее время ПАО «Северсталь») (врезка в цеховой коллектор), далее по эстакадам на открытой производственной площадке до границы территории предприятия, от границы территории предприятия – до здания производственной базы треста «Металлургремонт» (позднее ОАО «Металлургремонт»). На входе в здание производственной базы расположена шкафная газорегуляторная установка ШРУ-3С, понижающая давление. После ШРУ газопровод расходится по пролетам производственной базы к газоразборным постам (около 15 постов). Рабочее давление газопровода: до ШРУ Рраб=0,5 МПа; после ШРУ Рраб=0,08 МПа. Производственная база треста «Металлургремонт» являлась отдельной организацией, на территории которой отсутствовали расплавы черных и цвет-

481

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ных металлов. Поэтому при проведении экспертизы промышленной безопасности трубопровод природного газа от отключающей задвижки в здании сортопрокатного цеха до границы территории ПАО «Северсталь» рассматривался по ПБ 11-401-01 [2], а на территории треста «Металлургремонт» до газоразборных постов – по ПБ 12-529-03 [5]. В 2014 году ОАО «Металлургремонт» вошло в состав одного из структурных подразделений ПАО «Северсталь» – Центр «Домнаремонт», и ко всему газопроводу стали предъявляться требования ПБ 11-401-01 [2]. Как менялись при этом категории участков газопровода, показано в таблице 1. Таким образом, применение к одному и тому же техническому устройству требований из различных видов надзора приводит к путанице и непониманию со стороны эксплуатирующей организации. Одно время в некоторых территориальных органах Госгортехнадзора РФ самостоятельно принимались решения о применении к газопроводам природного газа сторонних организаций, запитанных от сетей металлургического предприятия, требований ПБ 11-401-01 [2], а не ПБ 12-529-03 [5]. Единые нормативные требования ко всем газопроводам природного газа с давлением не более 1,2 МПа независимо от их отраслевой принадлежности существенно облегчили бы задачу проектным, экспертным и эксплуатирующим организациям, тем более – надзорным органам. При проведении экспертизы промышленной безопасности рассматриваемого газопровода в 2014 году после вступления ОАО «Металлургремонт» в состав ПАО «Северсталь» экспертной организацией были выявлены отступления от требований ПБ 11-401-01 [2], которые с 2014 года стали распространяться на весь газопровод. В частности, установлено, что в ШРУ отсутствует сигнализация о повышении и понижении давления газа сверх установленных пределов на низкой стороне с выводом сигналов в диспетчерские пункты или помещения дежурного персонала, что является нарушением требований п.13 приложения 5 ПБ 11-401-01 [2]. Сигнализация не была предусмотрена проектом, поскольку в период проектирования на ШРУ распространялись требования не к газовым хозяйствам металлургических производств, а к системам газораспределения и газопотребления, среди которых отсутствовало требование по установке сигнализации по дав-

482

Таблица 1. Зависимость категории газопровода от применимости правил безопасности Категория участка газопровода От СПЦ до границы ПАО «Северсталь», Рраб=0,5 МПа

От границы ПАО «Северсталь» до ШРУ, Рраб=0,5 МПа

От ШРУ до газоразборных постов, Рраб=0,08 МПа

1989 – 2014 гг.

высокого давления (ПБ 11-401-01)

высокого давления II категории (ПБ 12-529-03)

среднего давления III категории (ПБ 12-529-03)

с 2014 г.

высокого давления (ПБ 11-401-01)

высокого давления (ПБ 11-401-01)

низкого давления (ПБ 11-401-01)

Период

лению газа на низкой стороне после газорегуляторного пункта. По результатам экспертизы промышленной безопасности экспертная организация определила в согласованный с эксплуатацией срок (июль 2015 года) установить требуемую п.13 приложения 5 ПБ 11-401-01 [2] сигнализацию. Однако с 23 марта 2015 года правила ПБ 11-401-01 [2] прекратили свое действие, а в принятых взамен них ФНП [1] требование об установке сигнализации отсутствует. У эксплуатирующей организации появилось право не устанавливать сигнализацию, а запланированные средства в условиях экономического кризиса направить на другие цели. В результате существует неопределенность в вопросе установки сигнализации. Требование п.13 приложения 5 о сигнализации должно восприниматься в комплекте с требованием п. 11 приложения 5 ПБ 11-401-01 [2] об отсутствии предохранительно-запорных клапанов на ГРП и ГРУ для цехов, не допускающих по условиям производства перерывов в подаче газа, как это сформулировано в п. 2.5.12 ПБ 12-529-03 [5]. Новые требования ФНП как к сетям газораспределения и газопотребления [4], так и к газовым хозяйствам металлургических производств [1] ссылаются на Технический регламент [3], в котором в явном виде необходимость оснащения газорегуляторных пунктов предохранительными клапанами отсутствует, если не считать упоминания о клапанах в п. 71–75 (требования на этапе эксплуатации). В данном случае следование требованиям регламентов может привести к фатальным последствиям, несопоставимым с ожидаемым экономическим эффектом. Аналогичные проблемы возникают и при экспертизе промышленной безо­ пасности технологических трубопроводов и проектной (рабочей) документации на техническое перевооружение трубопроводов. Приведем еще несколько примеров из практики.

Объект экспертизы: рабочая документация по прокладке трубопровода кислорода  76 4,0 мм от ПАО «Северсталь» до ЗАО «ЧЗМК», в том числе по территории городского поселения. Рабочее давление трубопровода кислорода Рраб=1,6 МПа. Кислородопровод запроектирован: наружный – по существующим эстакадам от задвижки в месте врезки в трубопровод кислорода кислородного цеха ПАО «Северсталь» до границы территории предприятия и далее до здания главного корпуса ЗАО «ЧЗМК», внутренний – до кислородоразборных постов и концевых продувочных свечей здания. При проведении экспертизы промышленной безопасности рабочей документации к одному и тому же техническому устройству (кислородопроводу) применимы требования различных документов: ■ от задвижки в месте врезки в трубопровод кислорода кислородного цеха ПАО «Северсталь» до границы территории предприятия, а также от границы территории ЗАО «ЧЗМК» до кислородоразборных постов и концевых продувочных свечей здания главного корпуса применяются ВСН 10-83 «Инструкция по проектированию трубопроводов газообразного кислорода» [6]. В соответствии с п.1.1 ВСН 10-83 [6], требования данного документа должны выполняться при проектировании внутрицеховых и межцеховых трубопроводов газообразного кислорода в пределах предприятий и организаций промышленного и непромышленного назначения, независимо от их ведомственного подчинения; ■ от границы территории ПАО «Северсталь» до границы территории ЗАО «ЧЗМК» кислородопровод прокладывается в черте города, с пересечением городских улиц с оживленным движением общественного транспорта, должны применяться ВСН 49-83 «Инструкция по проектированию межзаводских трубопроводов газообразных кислорода, азота, аргона» [7]. В соответствии с п.п.1.1, 1.2 ВСН 49-83 [7], требо-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

вания данного документа должны выполняться при проектировании межзаводских трубопроводов газо­образного кислорода в границах от территории предприятия-производителя до территорий предприятий-потребителей. Участки кислородопровода от задвижки в месте врезки в трубопровод кислорода кислородного цеха ПАО «Северсталь» до границы территории предприятия, а также от границы территории ЗАО «ЧЗМК» до кислородоразборных постов и концевых продувочных свечей здания главного корпуса относятся к VI категории по ВСН 10-83 [6], а участок от границы территории ПАО «Северсталь» до границы территории ЗАО «ЧЗМК» относится к I категории по ВСН 49-83 [7]. Требования, предъявляемые в ВСН 4983 [7], существенно жестче требований ВСН 10-83 [6]. ВСН 49-83 [7] предъявляет ограничения к прокладке межзаводских трубопроводов, которая, как правило, должна быть подземной. Надземная прокладка на низких опорах допускается лишь в обоснованных случаях (п.3.5 [7]). Кроме того, документ предусматривает, что переходы трубопроводов через улицы должны выполняться только подземными (п.3.53 [7]). Тем не менее, проектная организация запроектировала трубопровод кислорода надземным по всей длине, в том числе и при переходе кислородопровода через трамвайные пути и улицы. При проведении экспертизы промышленной безопасности рабочей документации экспертная организация указала проектировщику на данные несоответствия. В ответе проектировщика было указано: поскольку кислородопровод прокладывается по существующей трубопроводной эстакаде, принадлежащей кислородному цеху ПАО «Северсталь», то проектируемый кислородопровод они считают межцеховым, а не межзаводским. Соответственно и рабочая документация разработана согласно требованиям ВСН 10-83 [6], в котором указанные ограничения по прокладке отсутствуют. Более того, ВСН 49-83, впрочем, как и ВСН 10-83, не входит в Перечень П-01-01-2014 [8], поэтому экспертная организация не вправе настаивать на применении этих документов. Эксперты, проводившие экспертизу рабочей документации, исходя из своего опыта и знаний, определили, чтобы обеспечить безопасность при эксплуатации этого участка кислородопровода, необходимо руководствоваться требованиями ВСН 49-83 [7]. Но они не име-

ют возможности доказать свою позицию, поскольку не вправе настаивать на выполнении документов, требования которых не носят обязательного характера (не являются нормативными правовыми актами в области промышленной безопасности). В действующих в настоящее время нормативных правовых актах такие требования отсутствуют. Согласно статистическим данным, аварийность при эксплуатации кислородного хозяйства металлургических предприятий очень высока. По данным [9], статистически ожидаемый ущерб от аварий в кислородном цехе составляет 1 330 000 руб. в год, причем многие серьезные аварии связаны именно с эксплуатацией кислородопроводов. Применение при проектировании кислородопроводов только действующих требований промышленной безопасности (то есть, как отмечено в [10], почти никаких), безусловно, значительно упрощает проектирование и строительство таких объектов, но негативно сказывается на их безопасности. Пример. Объект экспертизы: проектная документация на техническое перевооружение электролизной, включающая монтаж в существующем помещении двух новых установок производства водорода методом электролиза воды. Существующие электролизные установки – СЭУ-10, с давлением водорода и кислорода 1,0 МПа. Новые установки – зарубежного производства, давление водорода и кислорода на выходе 0,4 МПа. Проектными решениями предусмотрена врезка сбросов от предохранительных клапанов и сдувок кислорода в существующие предохранительные и сбросные трубопроводы. Опыт и знания экспертов подсказывают, что решение неэффективно. Так, в ПБ 12-529-03 [5] было прямо запрещено объединять продувочные и сбросные трубопроводы, продувку от газопроводов с разным давлением. Однако для трубопроводов водорода такой запрет в действующих нормативных правовых актах отсутствует. Эксперт вправе запросить проектную организацию о целесообразности данного решения, предупредить о возможных рисках, но зная, что данное решение не противоречит действующим требованиям, не вправе выдать отрицательное заключение ЭПБ. Таким образом, если наличие разных требований к однотипным объектам затрудняет деятельность эксплуатирующих и экспертных организаций, то существенное уменьшение обязательных требований к опасным производственным объектам снижают уровень безопасности при их эксплуатации. ЦелеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

сообразно при проектировании опасных производственных объектов придерживаться требований ведомственных строительных норм и норм технологического проектирования, несмотря на то, что в настоящее время они не являются обязательными. Литература 1. 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).

2. ПБ 11-401-01 «Правила безопасности в газовом хозяйстве металлургических и коксохимических предприятий и производств».

3. Технический регламент «О безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (утвержден постановлением Правительства РФ от 29 октября 2010 года № 870).

4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (утверждены приказом Ростехнадзора от 15 ноября 2013 года № 542).

5. ПБ 12-529-03 «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления».

6. ВСН 10-83 «Инструкция по проектированию трубопроводов газообразного кислорода».

7. ВСН 49-83 «Инструкция по проектированию межзаводских трубопроводов газообразных кислорода, азота, аргона».

8. 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»), утвержден приказом Ростехнадзора от 13.01.2015 г. № 5.

9. Кострико Е.Э., Потехин А.А., Вербах С.А., Шабалов В.А. Оценка риска и ожидаемый ущерб от аварий при эксплуатации установок разделения воздуха // Научная мысль, 2015. – № 1 (15). – С. 44–50.

10. Борно О.И., Илюшин Д.Б., Квашнин Д.Г. Законодательные изменения требований промышленной безопасности к технологическим трубопроводам, применяемым на опасных производственных объектах // Безопасность труда в промышленности. 2015. № 6. Стр. 60–61.

483

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Выявление причин самовозгорания кислорода в трубопроводах при авариях УДК: 546.21:621.644: 614.832 Константин ГАРБЕР, начальник отдела прочности и ресурса энергооборудования ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Андрей ПОТЕХИН, инженер по наладке и испытаниям объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Алексей СТЕПУХИН, инженер по наладке и испытаниям оборудования металлургических и коксохимических производств ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Сергей ВЕРБАХ, инженер по наладке и испытаниям объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец)

На основе результатов расследования аварий и инцидентов с самовозгоранием кислорода при его транспортировке под давлением свыше 1,6 МПа проведен анализ условий самовозгорания и влияние на него различных эксплуатационных факторов. Различные технические решения по предупреждению самовозгорания кислорода в трубопроводах рассмотрены как с точки зрения их эффективности, так и в экономических аспектах. Ключевые слова: трубопроводы кислорода, промышленные аварии, предупреждение аварий.

К

ислородные цеха металлургических предприятий относятся к опасным производственным объектам I или II класса опасности (высокой и чрезвычайно высокой опасности) из-за обращения больших количеств окисляющего вещества – кислорода. Эти объекты отличаются высокой взрывопожарной опасностью, большой частотой инцидентов и аварий, в том числе с тяжелыми последствиями и значительным материальным ущербом. Высокая опасность объектов обращения кислорода обусловлена особыми свойствами этого вещества. Известна способность масел и жиров к самопроизвольному взрыву при контакте с жидким кислородом или с газообразным кислородом высокого давления. Жидкий кислород способен пропитывать вещества органического происхождения (древесину, асфальт и другие) с образованием чрезвычайно взрывчатых «оксиликвитов», способных взрываться от легкого сотрясения. Взрыв оксиликвитов по своей интенсивности подобен взрыву тротила и других взрывчатых материалов, содер-

484

жащих в своей химической формуле и горючее, и окислитель. Кислород может насыщать собой одежду и другие материалы, которые при появлении искры или открытого огня мгновенно возгораются. Пожар не останавливается при прекращении доступа воздуха, так как горящие материалы уже насыщены кислородом. При испарении жидкого кислорода происходит почти мгновенное увеличение его объема до 800 раз, в замкнутом объеме сопровождающееся взрывным ростом давления. В среде чистого кислорода или с высоким содержанием кислорода приобретают свойство горючести материалы, которые обычно считаются негорючими или трудносгораемыми. К таким материалам, в частности, относится сталь. Наибольшая опасность кислорода заключается в возможности самовоспламенения горючих и трудногорючих веществ в его присутствии. Механизм самовоспламенения связан с двумя факторами. Во-первых, при окислительновосстановительных реакциях в среде кислорода, как правило, выделяется значи-

тельное количество тепла, большая часть которого не успевает отводиться из реакционной зоны и разогревает окисляемый материал. А во-вторых, скорость протекания реакции окисления существенно увеличивается с повышением температуры. И тот, и другой фактор действуют тем активнее, чем выше концентрация кислорода в воздухе и его давление. Реакция, начавшись как медленное окисление, по мере саморазогрева материала превращается в тление, затем горение и взрыв. В среде кислорода процесс окисления становится самоускоряющимся. Именно на этом принципе основана резка металла струей кислорода высокого давления [1]. Тонкое листовое железо под воздействием потока кислорода загорается при 930 °С, поверхность крупного куска стали – при 1200–1300 °С. Горение железа происходит с выделением значительного количества тепла и вследствие этого является самоподдерживающимся процессом. Скорость реакции окисления железа пропорциональна квадратному корню из давления кислорода в месте реакции. При повышении давления и скорости потока кислорода, скорость реакции увеличивается также за счет удаления потоком газа оксидов металла из зоны реакции. Опыт эксплуатации опасных производственных объектов (в том числе результаты расследования аварий) показывает, что опасность кислорода повышается с ростом его давления при хранении и транспортировке. Перечисленные опасности давно изучены, на основе выявленных закономерностей разработаны специальные нормы проектирования трубопроводов кислорода [2] в дополнение к общим требованиям для оборудования, работающего под избыточным давлением. В частности, в ВСН [2] внесено требование об ограничении скорости движения среды в трубопроводах кислорода. Так, для трубопроводов с давлением более 1,6 МПа, изготовленных из углеродистой стали, скорость движения среды ограничена 16 м/с, а для кислородопроводов с давлением более 4,0 МПа – 6 м/с [2, п. 9.2, табл. 4]. Для других газов такая скорость движения считается экономически невыгодной. Увеличение скорости движения на 20% снижает металлоемкость трубопровода более чем на 20% за счет уменьшения его диаметра и соответствующего уменьшения толщины стенки трубопровода. Еще одно требование ВСН [2], специфичное именно для трубопроводов кислорода – к подключению оборудования (участков трубопроводов), запрещающее

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

производить открытие арматуры при перепаде давления между подключаемыми участками. Примеры последствий нарушения указанных требований, выявленные в процессе расследования двух инцидентов, представлены ниже. В первом случае инцидент произошел при включении в работу (заполнении) группы реципиентов кислорода после ремонта. Произошло несанкционированное открытие электрифицированной арматуры при перепаде давления между участками более 1,0 МПа. Второй инцидент произошел при подключении нового трубопровода кислорода к действующей сети. Открытие арматуры, согласно регистрационным данным приборов контроля давления, произошло с перепадом давления около 0,4 МПа, при рабочем давлении в трубопроводе 2,0 МПа. В обоих случаях через 2–3 минуты после открытия арматуры происходила разгерметизация трубопроводов с выходом горения металла наружу. Горение прекращалось только при снижении давления кислорода в трубопроводах. В обоих случаях процесс разгерметизации происходил аналогично. Обнаруживался первичный очаг возгорания на ближайшем к открываемой задвижке отводе (колене). Далее происходило появление множественных вторичных участков возгорания и разрывы металла по тонкому месту. Внешний вид повреждений показан на рис. 1–4. Последствия аварии: корпус задвижки выгорел на 80%, остатки забрызганы расплавленным металлом, участок трубопровода после задвижки оторван и отброшен в сторону приблизительно на 30 м (в зоне отрыва со стороны, дальней от задвижки, отсутствуют следы горения). Крутозагнутый отвод, ближайший по ходу кислорода после задвижки, имеет следы горения металла и разорван (практически развернут в плоскость) от действия внутреннего давления (рис. 2). Произошло возгорание отводов П-образного компенсатора, что привело к его разрушению, участок трубопровода сброшен с опоры, имеет следы горения и разрушения от внутреннего давления (зону механического разрыва металла). Основная причина развития инцидентов заключается в том, что даже при малом перепаде давления на арматуре, порядка 0,1–0,2 МПа, истечение среды из зоны с более высоким давлением происходит с довольно высокими скоростями. Скорость истечения среды можно определить по формуле [3]:

Рис. 1. Отброшенный в сторону участок трубопровода и нанесенные им повреждения

Рис. 2. Место отрыва крутозагнутого отвода, воздействие внутреннего давления

с= 2

k RT (1 − β k −1

k −1 k

)

(1)

где c – скорость истечения, м/с; k = 1,4 – показатель адиабаты кислорода; R = 259 Дж/(кг•К) – газовая постоянная кислорода; Т = 293 К – абсолютная температура газа в трубе; β – отношение давления до и после арматуры. Расчеты по указанной формуле приводят к следующим значениям скорости: ■ для перепада давления с 2,0 до 1,6 МПа скорость истечения составляет приблизительно 180 м/с; ■ для перепада давления с 1,0 МПа до атмосферного, скорость истечения буТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

дет близка к скорости звука в кислороде (370 м/с). Таким образом, даже при небольшом перепаде давления на арматуре скорость движения среды превысит допустимую в несколько раз. При повышенных скоростях движения среды любые загрязнения, имеющиеся в трубе, двигаясь со скоростью среды, снимают защитный оксидный слой со стенки. В месте контакта кислорода под давлением с открытым металлом происходит экзотермическая реакция окисления металла с интенсивным выделением тепла, что, в свою очередь, приводит к возгоранию металла в зоне контакта и

485

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 3. Остатки крутозагнутого отвода

Рис. 4. Фрагмент разрушенного П-образного компенсатора

распространению горения далее по ходу газа. Резкое повышение температуры внутри трубопровода кислорода при горении приводит к стремительному росту внутреннего давления, что, вместе со снижением прочности выгорающих стенок, неизбежно приводит к разрыву трубопровода. Реактивная сила струи кислорода при разрыве трубопровода приводит к смещению, изгибанию трубопровода, сползанию с опор, разрывам по сварным швам приварки отводов и арматуры. Энергия адиабатического расширения газа обеспечивает разлет оторванных фрагментов. Технические решения по предотвращению подобных аварий предусмотрены требованиями нормативных документов и современными достижениями в проектировании и конструировании трубопроводов кислорода. На кислородопроводах большого диа-

486

метра устанавливаются системы сигнализации при возгорании трубопровода, включенные в комплекс технологических защит и обеспечивающие автоматическое прекращение подачи кислорода в аварийный участок. Согласно п. 12.4 ПБ 11-544-03 «Правила безопасности при производстве и потреблении продуктов разделения воздуха» и п. 4.22 ВСН 10-83 [2], на кислородопроводах, изготовленных из углеродистых или низколегированных сталей, работающих под давлением более 1,6 МПа, по ходу кислорода необходимо устанавливать фильтры перед запорной и регулирующей арматурой, улавливающие механические загрязнения кислорода. Требованиями п. 12.16 ПБ 11-544-03 и п.

8.8 ВСН 10-83 [2] для предотвращения возгорания кислорода предусмотрена необходимость проведения продувки кисло-

родопроводов после пуска или длительного простоя с целью удаления внутренних загрязнений, с обеспечением скорости среды на выходе не менее 40 м/с. В действующем нормативном документе ФНП «Правила безопасности при получении, транспортировании, использовании расплавов черных и цветных металлов и сплавов на основе этих расплавов», утвержденном приказом Ростехнадзора от 30 декабря 2013 года № 656, который был разработан взамен ПБ 11-544-03, требование о продувке кислородопроводов перед пуском осталось (п. 2056). Как и требование о защите при нарушении целостности трубопровода (п. 2046). А требование об установке фильтров на кислородопроводах перед арматурой исключено (оставлено только для кислородно-распределительных пунктов – п. 2017), причем требование о порядке очистки этих фильтров присутствует (п. 2048). Реализация указанных требований приводит к заметному повышению стоимости проекта. Требуется предусматривать специальные устройства для продувки, а для трубопроводов больших диаметров возникает вопрос об источнике среды для продувки. Опасные участки кислородопроводов (в районе установки арматуры) экономически выгодно строить из нержавеющих сталей, для которых допустимая скорость кислорода заметно выше и возгорания которых не отмечалось. Безопасность эксплуатации при этом значительно повысится, а возможность транспортировки кислорода по нержавеющим трубам с существенно большими скоростями позволит в 2,5 раза уменьшить сечения трубопроводов в зоне установки арматуры, так что повышение стоимости проекта будет незначительным. Основное, о чем следует помнить при выборе технических решений: экономия на указанных мерах может привести не только к большому материальному ущербу (который во втором из рассмотренных инцидентов составил 262,563 млн. руб.), но и к человеческим жертвам. Литература 1. Глизманенко Д.Л. Газовая сварка и резка металлов. М: «Высшая школа», 1969.

2. ВСН 10-83 «Инструкция по проектированию трубопроводов газообразного кислорода».

3. Сарданашвили С. А. Расчетные методы и алгоритмы (трубопроводный транспорт газа). М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Мониторинг технического состояния и отбраковка баллонов

реципиентных установок с применением метода акустической эмиссии УДК: 539.319:620.179.17 Олег СМИРНОВ, начальник отдела экспертизы проектов, начальник производственной лаборатории ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Андрей ПОТЕХИН, инженер по наладке и испытаниям объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Ольга ЛЮТИНСКАЯ, начальник отдела экспертизы объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Ирина КРУГЛОВА, инженер по наладке и испытаниям объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец)

Подтверждена эффективность контроля емкостного оборудования методом акустической эмиссии, обусловленная возможностью выявления развивающихся дефектов до того, как они становятся опасными. Показаны примеры развития источников акустической эмиссии. Метод рекомендован для мониторинга технического состояния баллонов, работающих под давлением 15 МПа и выше, с целью отбраковки дефектных баллонов на ранней стадии. Ключевые слова: акустико-эмиссионные испытания сосудов, мониторинг, раннее обнаружение дефектов.

С

ущность метода акустической эмиссии (АЭ) заключается в фиксации сигналов акустических волн, вызванных динамической локаль-

ной перестройкой структуры материалов под действием внутренних напряжений, приводящих к изменению кристаллической решетки или движению микро- и ма-

кродефектов. При достижении поверхности тела эти волны вызывают колебания точек поверхности, что может быть зарегистрировано соответствующей аппаратурой. Особые сигналы также возникают при наличии источников неконтролируемого истечения жидкости или газа (сквозных отверстий, негерметичности арматуры и т.п.) [1]. Если для оборудования, работающего под давлением, гидравлические испытания при проведении технического освидетельствования или диагностирования неприменимы, замена их на пневматические испытания допускается только при контроле методом акустической эмиссии [2, п. 186]. Одно из достоинств метода акустической эмиссии – возможность раннего обнаружения мест зарождения дефектов (концентраторов напряжений), не выявляемых на этой стадии развития никаким другим методом неразрушающего контроля. С 2007 года ОАО «Системэнерго» в качестве экспертной организации осуществляет мониторинг баллонов реципиентных установок участка подготовки за-

Рис. 1. Результаты АЭ-контроля баллона № 57626, выполненного 12 марта 2010 года

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

487

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы щитных газов (УПЗГ) ППП (ХП) ПАО «Северсталь». Используемое оборудование – акустико-эмиссионная 8-канальная система «Малахит АС-12А», разработанная Российским научным центром «Курчатовский Институт» (производитель ЗАО «НПФ «Диатон»). Всего было проведено около 180 циклов испытаний баллонов (Рраб=15,0 МПа, V=0,4 м3) с контролем методом АЭ. На рисунке 1–4 приведена динамика развития выявленных источников акустической эмиссии при испытании методом АЭ одного и того же баллона рег. № 57626, установленного в отделении подготовки газов (ОПГ) (реципиентная №3, секция №1) УПЗГ. Мониторинг проводился каждые два года, после ухудшения состояния баллона – ежегодно. Результаты контроля представлены в виде зависимостей амплитуды сигналов Ampl, дБ, регистрируемых по отдельным каналам (Ch=1 – канал № 1, и т.д.), от времени нагружения Time, с. Испытания проводились при ступенчатом увеличении давления (0,50; 0,75; 1,00; 1,25 Рраб); продолжительность выдержки на каждой ступени не менее 600 секунд. На рисунках прослеживается воспроизводимость первоначально обнаруженных источников АЭ при последующем контроле, а также их рост и переход из класса I (пассивные, не опасные) в класс II (активные, развивающиеся). При обнаружении и росте источников класса II частота мониторинга была увеличена, чтобы своевременно обнаружить перерождение этих источников в макродефекты. На рисунке 1 (от 12 марта 2010 года) максимальные по амплитуде эхо-сигналы, зарегистрированные в период времени 6000 – 11800 с нагружения, указывают на наличие в объекте контроля активного (класса II) источника. На рисунке 2 (от 18 мая 2012 года) зарегистрированы те же сигналы, источник не получил значительного развития с момента предыдущего (12 марта 2010 года) контроля. На рисунке 3 (от 27 января 2014 года) видны зарегистрированные сигналы от рассредоточенных активных источников (класса II), которые получили развитие с момента предыдущего (18 мая 2012 года) контроля. Частота мониторинга увеличена. На рисунке 4 (от 25 марта 2015 года) отмечено значительное развитие рассредоточенных активных (класса II) источников. Выданы рекомендации по исключению баллона из работы. Эффективность мониторинга обусловлена тем, что контроль выполнен одним и тем же прибором, силами одной орга-

488

Рис. 2. Результаты АЭ-контроля баллона № 57626, выполненного 18 мая 2012 года

Рис. 3. Результаты АЭ-контроля баллона № 57626, выполненного 27 января 2014 года

Рис. 4. Результаты АЭ-контроля баллона № 57626, выполненного 25 марта 2015 года

низации. Особенно эффективно применение метода АЭ при массовом контроле однотипных объектов. Контроль объективно позволяет выявить сосуды, находящиеся в наихудшем состоянии, и своевременно их отремонтировать или вывести из работы. Обнаружение по результатам АЭ-контроля критически активных (класса III) источников четко подтверждается физическими методами контроля. На рисунке 5 приведены результаты контроля баллона рег. № 29702, установ-

ленного в ОПГ (реципиентная №1) УПЗГ ППП (ХП) ПАО «Северсталь». Зарегистрированные эхо-сигналы указывали на наличие в объекте контроля критически активных (класса III) множественных источников, находящихся в верхней трети баллона. При проведении на этом баллоне контроля методом цветной дефектоскопии были обнаружены множественные трещины на плечиках сосуда, сосуд был выведен из эксплуатации. На рисунке 6 показано, как с помощью

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 5. Результаты АЭ-контроля баллона № 29702, выполненного 29 января 2014 года

Рис. 6. Результаты АЭ-контроля баллона № 57644, выполненного 14 ноября 2014 года

Сущность метода акустической эмиссии (АЭ) заключается в фиксации сигналов акустических волн, вызванных динамической локальной перестройкой структуры материалов под действием внутренних напряжений, приводящих к изменению кристаллической решетки или движению микрои макродефектов. При достижении поверхности тела эти волны вызывают колебания точек поверхности, что может быть зарегистрировано соответствующей аппаратурой

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

контроля методом АЭ удалось обнаружить негерметичность обвязки баллона рег. № 57644, установленного в ОПГ (реципиентная №3, секция №2) УПЗГ ППП (ХП) ПАО «Северсталь». Выделенные эхо-сигналы указывали на наличие в объекте контроля рассредоточенных пассивных (класса I) источников, а также на наличие в системе обвязки баллона неконтролируемого истечения среды, в том числе и во время остановки подъема давления. По результатам течеискания путем нанесения водно-мыльной суспензии была обнаружена протечка в резьбовом соединении на центральной гайке верхнего фланца обвязки баллона. Таким образом, в результате мониторинга сосудов методом АЭ, выполняемого с периодичностью в 1-2-4 года, установлено следующее: 1. Контроль методом акустической эмиссии позволяет эффективно оценивать реальное состояние объекта контроля.

2. Обнаруженные при первом нагружении объекта контроля источники акустической эмиссии как I, так и II класса проявляют себя при последующем контроле с высокой долей вероятности.

3. Периодический контроль за емкостными объектами позволяет выявить развитие источника акустической эмиссии из класса I в класс II, а также скорость развития источников класса II и перерождения их в дефекты.

4. С помощью контроля методом АЭ также эффективно можно оценивать герметичность арматуры и обвязки емкостного оборудования.

5. Наиболее эффективно и наглядно применение метода АЭ при массовом контроле. Максимальная эффективность мониторинга сосудов в течение времени с применением метода АЭ достигается, если контроль проводится одной и той же организацией с применением однотипного оборудования.

6. Наличие критически активных источников по результатам контроля методом АЭ четко подтверждается физическими методами контроля. Литература 1. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утвержден приказом Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116).

489

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Возможность раннего обнаружения коррозионных повреждений объектов газового хозяйства металлургических производств УДК: 669: 620.193 Алексей СТЕПУХИН, инженер по наладке и испытаниям оборудования металлургических и коксохимических производств ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Андрей ПОТЕХИН, инженер по наладке и испытаниям объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Марина ГОРДИНА, инженер по наладке и испытаниям объектов котлонадзора, инженер-металловед ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Константин ГАРБЕР, начальник отдела прочности и ресурса энергооборудования ОАО «Системэнерго» (г. Череповец)

Коррозионные и коррозионно-эрозионные повреждения – одна из основных причин выхода из строя газопроводов и газовых установок металлургических предприятий, особенно если продолжительность их эксплуатации существенно превышает нормативные сроки службы. В статье приводятся примеры таких повреждений, выявленных в ходе экспертизы промышленной безопасности объектов газового хозяйства металлургических производств, которые через небольшое время могли бы привести к авариям. Предложено в период между экспертизами проводить эксплуатационный мониторинг технического состояния газопроводов и газового оборудования с целью своевременного обнаружения опасных коррозионных повреждений. Ключевые слова: мониторинг, коррозионная стойкость.

О

бъекты газового хозяйства металлургических предприятий, как правило, работают в тяжелых условиях. Газопроводы и газовые установки подвержены воздействию различных агрессивных сред – как изнутри со стороны транспортируемого продукта, так и снаружи при воздействии факторов внешней среды. Характерные дефекты газового оборудования металлургических производств, выявляемые при экспертизе промышленной безопасности – это локальные коррозионноэрозионные утонения стенок, вплоть до сквозных. Коррозионная стойкость – один из основных показателей длительности и эффективности работы газопроводов и газовых установок. Коррозионная и эрозионная агрессивность среды, перемещаемой в газопро-

490

воде, зависит от химического и фазового состава продукта, температуры, давления, скорости перемещения газовых потоков, наличия границы раздела сред. Агрессивность внешней среды зависит от характера газовых выбросов и температурных воздействий производств, на территории которых или рядом с которыми проложены газопроводы. Кроме того, возникновение коррозионных процессов на газопроводах и газовых установках происходит в местах с повышенными напряжениями (пролетные участки газопроводов с большой протяженностью, зоны сварных врезок, опорные участки вертикальных аппаратов) [1]. Процессы коррозии чаще всего носят локальный, неоднородный характер и без проведения специальных диагностических мероприятий выявить их невоз-

можно вплоть до наступления критического состояния элементов газопроводов и газовых установок. Приведем несколько примеров локальных коррозионных и коррозионноэрозионных повреждений объектов газового хозяйства металлургических производств, выявленных в процессе экспертизы промышленной безопасности и способных привести к аварийной остановке оборудования. На рисунке 1 показаны локальные коррозионные повреждения на газопроводе природного газа высокого давления Ду 1000 мм с наружной стороны в местах повышенных напряжений (пролетные участки) с остаточной толщиной стенки газопровода менее 50%. Дефекты появились и развились за период между двумя последовательно проведенными экспертизами промышленной безопасности (4 года). Экспертизы проводились специалистами одной и той же организации, поэтому можно утверждать, что ранее эти повреждения отсутствовали. Предполагаемая причина возникновения повреждений – выделения паров соляной кислоты от расположенного в непосредственной близости травильного отделения прокатного производства. Перевод непрерывного травильного агрегата (НТА) с серной кислоты на соляную был завершен именно в этот период. Система поглощения выбросов вредных веществ от аварийной вентиляции помещений хранения соляной кислоты не была предусмотрена, так как в действовавших в период реконструкции «Правилах безопасности при использовании неорганических жидких кислот и щелочей» ПБ 09596-03, п. 3.6, данное требование применялось «при необходимости». Газопровод представляет собой один из вводов природного газа на предприятие; даже кратковременное его отключение может привести к падению давления газа в заводской сети из-за пре-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Наружные коррозионные повреждения стального газопровода Ду1000 мм, проложенного вблизи участка солянокислотного травления проката

вышения расхода над подачей по другим вводам. На рисунке 2 видны заплаты на участках со сквозным коррозионным износом трубы газопровода доменного газа Ду 3200 мм. Причина возникновения повреждений: наличие повышенных напряжений в зоне сварной врезки отвода в газопровод. Связь повреждаемости газопроводов, скорости развития коррозионных повреждений с уровнем напряжений в газопроводах показана в статье [2]. На рисунке 3 представлен сквозной коррозионно-эрозионный износ элементов трубы Вентури газоочистки доменной печи. Причина возникновения дефекта: образование завихрений запыленного газа, содержащего абразивные частицы. Последствиями приведенных примеров коррозионного и коррозионноэрозионного износа могла быть разгерметизация газопроводов, выброс больших количеств горючих и токсичных газов. Своевременное обнаружение развивающихся дефектов, недопущение сквозных повреждений или ослабления металла, при котором возможно разрушение от внутреннего давления, крайне важно для предотвращения аварий в газовом хозяйстве металлургических и коксохимических производств. Экспертиза промышленной безопасности решает эту задачу только частично. Достоинства ЭПБ – полнота выявления дефектов, оценка технического состояния газопровода, расчеты на прочность, расчет остаточного ресурса, разработка мероприятий, обеспечивающих продление ресурса оборудования. Недостаток – длительные периоды между экспертизами, которые в настоящее время имеют тенденцию к увеличению. Финансовый кризис несет двоякое неблагоприятное воздействие на безопасность эксплуата-

Рис. 2. Участки сквозного коррозионного износа газопровода доменного газа Ду 3200 мм

ции ОПО: с одной стороны, предприятия не имеют возможности заменять старое оборудование, а с другой стороны, стремятся также снизить затраты на его экспертизу, например, за счет увеличения периода между обследованиями. Все чаще заказчики экспертизы настаивают на увеличении срока действия заключения экспертизы на весь период рассчитанного остаточного ресурса. Формально имеется возможность вообще не проводить повторные экспертизы технических устройств. В п. 2 статьи 7 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и п. 6 ФНП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденных приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538 для технических устройств отсутствует такое основание для проведения экспертизы, как истечение сроков безопасной эксплуатации, установленных заключениями экспертизы. Выше было показано, как быстро могут развиться дефекты при изменении условий внешней среды или режима эксплуатации газопровода, работающего в тяжелых условиях. При увеличении интервалов между экспертными обследованиями увеличивается риск того, что развившиеся коррозионные повреждения приведут к аварии. Для предупреждения таких последствий, необходимо в процессе эксплуатации объектов в периоды между экспертизами промышленной безопасности, а также до того, как объекты отработали нормативный срок эксплуатации, дополнительно к регламентным мероприятиям по поддержанию работоспособности в соответствии с требованиями нормативных документов, осуществлять эксплуатационный мониторинг технического состояния объектов газового хозяйства. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Под мониторингом понимается комплекс мероприятий, включающий в себя визуальный осмотр объектов, анализ мест потенциального возникновения локальных коррозионных процессов, инструментальный контроль участков, выявленных по результатам проведенного анализа, документирование полученных результатов с целью формирования базы данных. Внедряя систему мониторинга в процесс эксплуатации объектов газового хозяйства металлургических предприятий, можно оперативно выявлять потенциально опасные и слабые места элементов, прослеживать интенсивность развития коррозионных процессов, не допускать аварийных остановок и экономически невыгодных простоев оборудования, обеспечивать более качественную подготовку к ремонтным работам, определять компетентность эксплуатирующего персонала и снизить вероятность возникновения несчастных случаев на предприятии. Литература 1. Вернигор П.И. Техника безопасности в газовом хозяйстве металлургических заводов. М.: Металлургия, 1975.

2. Гарбер К.Э. Влияние напряжения на коррозионные процессы в трубопроводах // Сталь, 2006. – № 3. – С. 65–67.

Рис. 3. Сквозной износ элементов трубы Вентури газоочистки доменной печи

491

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Несоответствие пожарных категорий производственных зданий и помещений УДК: 614.841.33

Наталия КРУГЛОВА, начальник отдела экспертизы строительных конструкций ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Ольга БОКАРЕВА, инженер-конструктор ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Ирина ГУЛЯЕВА, заместитель начальника отдела экспертизы строительных конструкций ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Алексей ШВЕЦОВ, заместитель начальника отдела экспертизы строительных конструкций ОАО «Системэнерго» (г. Череповец)

При изменении технологии производственных процессов, выводе из эксплуатации и установке нового оборудования меняются категории производственных помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. В ходе экспертизы промышленной безопасности зданий нередко обнаруживается, что такие изменения были выполнены с разработкой рабочих чертежей на демонтаж и монтаж оборудования, без перерасчета пожарных категорий здания. Если при изменении технологии фактическая категория повысилась, эксперты обязаны потребовать приведения здания в соответствие более жестким требованиям взрывопожарной безопасности. В статье предложен алгоритм приведения помещений и зданий в соответствие с их действительной категорией взрывопожарной и пожарной опасности. Ключевые слова: пожарная опасность, нормы строительного проектирования.

К

атегория помещений, зданий и сооружений по взрывопожарной и пожарной опасности является одним из основных критериев, на основе которых устанавливаются требования пожарной безопасности к строящемуся и эксплуатируемому объекту. На стадии проектирования объекта, исходя из установленной категории, принимаются те или иные объемнопланировочные и конструктивные решения, назначаются пределы огнестойкости строительных конструкций, определяется необходимость оснащения средствами противопожарной защиты, разрабатывается комплекс мероприятий, необходимых для предотвращения либо ограничения зоны распространения повреждений в случае возникновения

492

пожара. Указанные меры обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений должны соблюдаться на протяжении всего жизненного цикла здания (сооружения). Экспертизе промышленной безопасности подлежат здания и сооружения, отработавшие установленные сроки службы (20 лет и более). За этот период может частично или полностью измениться функциональное назначение отдельных помещений или здания в целом. В помещениях, назначение которых не изменилось, может быть установлено новое оборудование, имеющее большую или меньшую взрывопожарную и пожарную опасность, чем была предусмотрена первоначальным проектом. Например, стальные гуммированные травильные или гальваниче-

ские ванны могут быть заменены на горючие пластиковые (или с пластиковыми вкладышами), проложены полипропиленовые кислотопроводы. В связи с расширением производства может значительно увеличиться количество пожароопасных веществ: например, при замене сухих трансформаторов на более мощные маслонаполненные. Может быть выполнена перепланировка здания (в том числе противопожарными перегородками), выделены дополнительные помещения. Могут появиться новые взрывоопасные вещества, в частности горючие газы. Так, котельные за этот период могут быть газифицированы, на тепловых электростанциях установлены более мощные турбогенераторы с водородным охлаждением вместо воздушного. Если на такие изменения разрабатывался полноценный проект, то новые категории, с учетом изменившихся условий эксплуатации помещений, были установлены проектной документацией на реконструкцию, расширение, техническое перевооружение объекта. Зачастую выясняется, что ограничились рабочими чертежами, или изменения проводили «явочным порядком», без обращения к проектной организации, или проектная документация утеряна – обоснование назначенных категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности отсутствует. Действующие противопожарные нормы четко регламентируют необходимость обеспечения выполнений требований пожарной безопасности при изменении функционального назначения зданий, сооружений или отдельных помещений в них [1]. Категории взрывопожарной и пожарной опасности функционально измененных либо дополнительно устроенных помещений могут существенно отличаться от исходных категорий помещений. При повышении ка-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

тегории необходим анализ достаточности имеющихся средств пожарной безопасности и разработка дополнительных мероприятий для обеспечения пожарной безопасности объектов в зависимости от действительных категорий взрывопожарной и пожарной опасности. Приведем несколько примеров, встретившихся при проведении экспертизы промышленной безопасности производственных зданий. В пределах технологического помещения категории пожароопасности Д (пониженной пожароопасности) устроен склад для хранения лакокрасочных материалов и растворителей, отделенный от остального помещения лишь стальными перегородками (без перекрытий). Растворители и лакокрасочные материалы на их основе являются легковоспламеняемыми жидкостями, наличие которых в зависимости от их свойств, условий хранения и единовременно хранящегося объема, может привести к отнесению помещения к категории А (повышенной взрывопожароопасности) или В1В3 (пожароопасные). Никаких мероприятий, направленных на предотвращение взрыва и пожара растворителей и лакокрасочных материалов, не предусмотрено. Формальная категория помещения указана исходная – категория Д. В складских помещениях, по первоначальному проекту предназначенных для хранения металлических заготовок на стеллажах, с исходной категорией В4, фактически производится складирование строительных материалов, тары и упаковочных материалов, в том числе горючих: сгораемой тепловой изоляции, досок, деревянных и картонных ящиков и т.п. Перерасчет категории с учетом фактической пожарной нагрузки приводит к категориям помещений по пожарной опасности В1–В3. Соответственно имеющихся первичных средств пожаротушения недостаточно, возникает необходимость оснащения помещений пожарной сигнализацией, внутренним противопожарным водопроводом и, в зависимости от площади помещений, также автоматическими системами пожаротушения. Во всех подобных случаях, если они выявляются при обследовании здания, экспертная организация обязана потребовать от эксплуатирующей организации выполнить перерасчет категорий и привести здание (помещение) в соответствие требованиям пожарной безопасности для вновь установленной категории. В ряде случаев категория взрывопожарной и пожарной опасности при изме-

нении функционального назначения помещения, напротив, снижается по сравнению с исходной проектной. При дальнейшей эксплуатации нет необходимости оснащения указанных помещений проектными системами противопожарной безопасности и поддержания комплекса дорогостоящих мероприятий по обеспечению пожарной безопасности помещений, действительная категория пожарной опасности которых снижена. Таким образом, определение действительной категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений является первоочередным и обязательным мероприятием при изменении функционального назначения помещения либо внесении изменений в объемнопланировочные и конструктивные решения здания, сооружения. Определение категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений в соответствии с действующими нормами пожарной безопасности [2] выполняется расчетным методом индивидуально для каждого помещения. Далее, в зависимости от соотношения действительной и исходной пожарной категории помещения, принимается решение о возможности и целесообразности использования указанного помещения по функционально измененному назначению. Ведь в случае повышения действительной категории взрывопожарной и пожарной опасности по сравнению с исходной проектной, затраты на приведение указанного помещения в соответствие с требованиями норм пожарной безопасности могут быть слишком велики, если для этого требуется проведение технически сложных мероприятий и внесение конструктивных изменений. В частности, помещения взрывопожароопасных категорий А и Б должны быть оборудованы легкосбрасываемыми конструкциями определенной площади, зависящей от объема помещения. Имеются требования по размещению помещений категорий А и Б в объеме здания, а также по отделению их от помещений других категорий пожарной опасности противопожарными преградами с определенными пределами огнестойкости, по наличию и размещению эвакуационных путей. Также должны быть применены требования по оснащению технологического оборудования помещений категорий А и Б системами противовзрывной защиты, к электрооборудованию помещений категорий А и Б, к системам оповещения и сигнализации, к системам отопления и кондиционирования, к молниезащите и т.д. И реализация комплекса мероприятий для выТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

полнения этих требований в помещениях, категория пожарной опасности которых изначально была определена как В, Г, Д, может оказаться экономически нецелесообразной (иногда проще построить новое). В случае, когда действительная категория взрывопожарной и пожарной опасности помещения снижается по сравнению с исходной проектной, ситуация решается следующим образом: разрабатываются мероприятия по обеспечению пожарной безопасности объекта при действительных категориях. Далее они сравниваются с мероприятиями, разработанными на стадии проектирования объекта (более жесткими), и мероприятия, ставшие ненужными, исключаются. Наиболее частый случай – повышение категории помещений с В4 и Г до В1–В3, которое влечет за собой необходимость оснащения помещений установками автоматической пожарной сигнализации (АУПС) либо автоматического пожаротушения (АУП), а также отделения помещений категорий опасности В1-В3 от помещений категорий Г и Д противопожарными перегородками. Нередко оснащение производственных помещений не только АУП, но и АУПС сталкивается с практически непреодолимыми трудностями, связанными с особенностями применяемой технологии. Высокая запыленность, наличие источников интенсивного тепловыделения, сварочных постов, расплавов металлов и т.п. практически исключают надежную работу любых видов автоматической пожарной сигнализации. Неотапливаемое помещение с постоянным присутствием людей крайне затрудняет выбор пригодной системы пожаротушения. Если нельзя отказаться от изменения функционального назначения таких помещений, для них требуется разработка альтернативных методов и средств противопожарной защиты, таких как защита не помещения в целом, а непосредственно источников пожарной опасности и наиболее уязвимых участков здания, с последующим выполнением расчета пожарного риска, обосновывающего гарантированный уровень пожарной безопасности объекта. Литература 1. Федеральный закон РФ от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безо­ пасности».

2. СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

493

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Характерные дефекты ректификационных колонн установок разделения воздуха, выявляемые в процессе экспертизы промышленной безопасности УДК: 620.19 Андрей ПОТЕХИН, инженер по наладке и испытаниям объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Ольга ЛЮТИНСКАЯ, начальник отдела экспертизы объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Олег СМИРНОВ, начальник отдела экспертизы проектов, начальник производственной лаборатории ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Ирина КРУГЛОВА, инженер по наладке и испытаниям объектов котлонадзора ОАО «Системэнерго» (г. Череповец)

В статье обобщены данные по характерным дефектам, обнаруживаемым при экспертизе ректификационных колонн установок разделения воздуха. Показаны причины возникновения дефектов и рассмотрены особенности технического диагностирования установок, позволяющие выявлять эти дефекты. Следует обращать особое внимание на анализ технологического режима работы установок разделения воздуха и конструктивные особенности ректификационных колонн. Ключевые слова: установка разделения воздуха, ректификационная колонна, повреждения.

П

ри длительной эксплуатации сосудов, аппаратов, трубопроводов и другого оборудования криогенных установок разделения воздуха могут возникать повреждения и нарушения работоспособности вследствие различных причин. Это может быть обусловлено не только высокой нагруженностью элементов конструкции, появлением тех или иных дефектов, но и изменением физико-механических свойств металлов в результате многократных термомеханических воздействий [1, с.3]. Работоспособность и технологические параметры установок разделения воздуха в значительной степени зависят от конструкции и технического состояния ректификационных колонн, где происходит разделение поступающего в установку воздуха на компоненты (кислород, азот, аргон). До 2000 года криогенные установки разделения воздуха низкого давления отечественного производства оснащались барботажными ректификационными колоннами тарельчатого типа. Колонны именно такой конструкции, отработавшие расчетный срок (более 20 лет), сейчас чаще всего являются объектом экспертизы промышленной безопасности.

494

Корпуса колонн диаметром более 2000 мм изготавливались из нержавеющей стали (Х18Н10Т), остальные из алюминиевого сплава (Амг-5) и латуни (Л-62). Тарелки из листовой латуни ситчатого типа со сливными карманами крепятся горизонтально в обечайках колонн с помощью профилированных колец, вставляемых в зиги обечаек и привариваемых к ним точечной сваркой [2, с. 466]. Диагностирование ректификационных колонн проводится в процессе обследования всего оборудования установки разделения воздуха на остановленном оборудовании после отогрева установки, снятия давления и освобождения внутриблочного пространства от изоляции. В ходе работы следует обратить особое внимание на предварительный анализ технологических параметров работы колонн за максимально возможный период эксплуатации и сравнение с расчетными (паспортными) характеристиками. При диагностировании проводится наружный осмотр колонны, внутренний осмотр, толщинометрия, инструментальный контроль сварных швов сосуда, испытания на прочность и герметичность [1, c. 5].

Основными элементами, определяющими техническое состояние, являются: ■ узел приварки горловины люков к днищу; ■ места приварки штуцеров, бобышек, опор; ■ сварные соединения переходов обечайки к днищу; ■ места пересечения сварных швов; ■ состояние ректификационных тарелок. Испытание на прочность проводится только для ректификационных колонн с рабочим давлением более 0,07 МПа. Рекомендуется проведение пневматического испытания с контролем методом акустической эмиссии. Испытание на плотность и герметичность проводится комплексно в составе систем установки разделения воздуха. Приведем наиболее характерные дефекты, выявленные при проведении экспертизы промышленной безопасности установок разделения воздуха низкого давления с барботажными ректификационными колоннами тарельчатого типа. Наиболее часто встречающийся дефект – деформация или отрыв нижних ректификационных тарелок. Отрыв происходит по линии крепления нескольких секторов тарелки к зигам у обечайки колонны. При этом сектора либо загибаются вверх, либо отрываются полностью. В процессе эксплуатации признаком появления указанного дефекта является ухудшение разделительной способности ректификационной колонны (концентрации выходящих продуктов) по сравнению с паспортными данными и сведениями по эксплуатации в предыдущий период. Вследствие различного уровня жидкости на деформированной тарелке поток поднимающихся паров проходит преимущественно через деформированный участок, что резко снижает КПД тарелок, расположенных выше деформированной [2, c.97]. Указанный дефект выявляется в процессе внутреннего осмотра колонны на остановленном оборудовании. Причиной является гидроудар, возникающий в период включения конденсаторов колонны при превышении уровня жидкости выше входа паров в колонну (как правило, при пуске

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

после кратковременных остановок). Так как восстановление проектного положения деформированных секторов затруднено, оптимальным является демонтаж всей деформированной тарелки. Для ректификационных колонн, изготовленных из латуни, характерно появление точечных сквозных пропусков в местах пайки ректификационных тарелок к корпусу вследствие изменения физических свойств металла из-за длительного воздействия низких температур. Выявляется при пневматическом испытании колонны в составе установки (на остановленном оборудовании). Деформация корпуса колонны в процессе эксплуатации возникает вследствие просадки теплоизоляции (шлаковаты или перлита) во внутриблочном пространстве и смещения трубопроводов. При этом появляется деформация обечайки корпуса колонны (и ректификационных тарелок) в месте врезки смещенного трубопровода. Указанный дефект выявляется в процессе наружного осмотра колонны на остановленном оборудовании. При обследовании выявляются микротрещины (методом ПВК и УЗК) и сквозные трещины на корпусе колонны, расходящиеся радиально от сварного шва врезки трубопровода. Отклонение положения ректификационной колонны от вертикальной оси в процессе эксплуатации возникает вследствие просадки теплоизоляции (шлаковаты или перлита) во внутриблочном пространстве. Причиной является недостаточное закрепление положения верхней части колонны. При этом снижается КПД для всех ректификационных тарелок колонны и ухудшаются параметры качества отходящих продуктов. Указанный дефект выявляется в процессе эксплуатации и наружного осмотра колонны на остановленном оборудовании. Так как корпуса ректификационных колонн установок разделения воздуха изготовлены из некоррозионных материалов, коррозионное утонение стенки для указанных сосудов нехарактерно. Отмечено несколько случаев эрозионного износа стенки вследствие появления пропусков в расположенных рядом трубопроводах. Литература 1. РД 2082-19-98 «Методика диагностирования технического состояния и определения остаточного ресурса сосудов, аппаратов и трубопроводов криогенной техники, отслуживших установленные сроки эксплуатации».

2. Глизманенко Д.Л. Получение кислорода. М.: Химия, 1972.

Способы снижения категорий по взрывопожарной и пожарной опасности производственных зданий УДК: 614.841.33 Ольга БОКАРЕВА, инженер-конструктор ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Евгения КОСТРИКО, начальник ПТО ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Наталия КРУГЛОВА, начальник отдела экспертизы строительных конструкций ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Алексей ШВЕЦОВ, заместитель начальника отдела экспертизы строительных конструкций ОАО «Системэнерго» (г. Череповец)

При экспертизе промышленной безопасности, реконструкции и техническом перевооружении производственных зданий, построенных 20 и более лет назад, возникает необходимость уточнения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. Современные нормативные документы предписывают определять категорию исключительно расчетным путем, при этом она получается значительно выше, чем принятая первоначально на основе ведомственных норм, что влечет за собой оснащение помещений автоматическими установками пожаротушения и сигнализации. Предложен ряд экономичных технических мероприятий, позволяющих снизить рассчитываемые категории. Ключевые слова: противопожарные нормы строительного проектирования.

В

объем экспертизы промышленной безопасности производственных и складских зданий входит проверка соответствия зданий требованиям пожарной безопасности. Многие нормативные документы в области промышленной безопасности включают в себя требования к пожарной безопасности зданий, сооружений и помещений, в том числе к категориям по взрывопожарной и пожарной опасности (далее – категориям). В зависимости от категорий помещений различаются требования к огнестойкости несущих и ограждающих конструкций, к наличию и площади легкосбрасываемых конструкций, к объемнопланировочным решениям (наличие тамбуров, размещение взрывоопасных помещений преимущественно на верхних этажах и у наружных стен здания, противопожарные перегородки между помещениями разных категорий и т.п.). Поэтому в процессе экспертизы зданий и сооружений промышленных предприятий в обязательном порядке проверяется наличие назначенных категорий, ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

а при изменении назначения помещений и здания в целом, существенного изменения технологических процессов, замены оборудования и в других сомнительных случаях – также проверяется обоснованность назначения категорий и необходимость их уточнения. Экспертиза промышленной безопасности (ЭПБ) проводится для зданий и сооружений, отработавших 20 и более лет. Необходимо помнить, что при строительстве этих зданий способ назначения категорий существенно отличался от современного. В настоящее время категории определяются в соответствии со сводом правил СП 12.13130-2009 [1], входящим в перечень документов [2], соблюдение которых на добровольной основе обеспечивает выполнение требований Федерального закона № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [3]. Ранее действовали (и формально не отменены до сих пор) Нормы пожарной безопасности НПБ 105-03 [4], а еще раньше – НПБ 105-95 [5] и НПБ 107-97 [6]. До принятия НПБ 105-95 при определе-

495

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы нии категорий помещений и зданий руководствовались ОНТП 24-86 [7], а до него – СН 463-74 и СНиП II-М-2-72, утвержденные Госстроем. Современные расчетные формулы для определения категорий впервые появились в ОНТП 24-86 [7] (МВД СССР); в документах Госстроя использовались более простые оценочные формулы. Расчетный метод, приведенный в ОНТП 24-86, предлагалось использовать не для расчета каждого проектируемого помещения, а для разработки ведомственных норм технологического проектирования (ВНТП), касающихся категорирования помещений и зданий» [7, общая часть]. На основе ВНТП затем проектировщики назначали категории, основываясь на назначении зданий и помещений. В общей части НПБ 105-95 [5], как и заменивших его норм НПБ 105-03 [4], два способа определения категорий проектируемых помещений и зданий – прямым расчетом и на основе ВНТП – указаны как равнозначные. И, наконец, в 2009 году, с принятием СП 12.13130-2009 [1], возможность использования ВНТП или иных утвержденных перечней была полностью исключена, категории каждого помещения и здания допускалось определять только прямым расчетом. Напомним, что СП 12.13130-2009 [1] привязан к «Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности» № 123-ФЗ [3]. В первоначальной редакции п. 4 ст. 4 [3], положения регламента не распространялись на существующие здания, сооружения и строения, запроектированные и построенные в соответствии с ранее действовавшими требованиями пожарной безопасности, за исключением случаев, если дальнейшая эксплуатация указанных зданий, сооружений и строений приводила к угрозе жизни или здоровью людей вследствие возможного возникновения пожара. С 2012 года формулировка изменилась. Теперь ранее действовавшие требования применяются только в случае, если Технический регламент (за исключением отдельных статей) устанавливает более высокие требования пожарной безопасности, чем требования, действовавшие до дня его вступления в силу. При этом в отношении объектов, на которых были проведены капитальный ремонт, реконструкция или техническое перевооружение, в объеме указанных работ должны быть выполнены требования Технического регламента. В 1998 году, после внедрения расчетного метода определения категорий, ВНИИПО разработал пособие по применению НПБ 105-95 [8] (далее – Посо-

496

бие). В Пособии подробно, с примерами, изложено, что и как нужно учитывать в составе пожарной нагрузки при расчете категорий. Категории помещений, рассчитанные в соответствии с НПБ 105-95 [5] с использованием Пособия [8], значительно отличались в более высокую сторону от категорий, рекомендованных ВНТП. Пример. Ведомственными нормами РАО «ЕЭС России» РД 34.03.350-98 [9] установлены следующие категории для помещений тепловых электростанций:

ГМБ оборудованы эксгаустерами, которые отводят потенциально взрывоопасную парогазовоздушную смесь наружу за пределы здания. При снижении давления масла уплотнений водород также может попасть в картеры подшипников, поэтому они также подключены к эксгаустеру. Наиболее неблагоприятный вариант расчетной аварии – разрушение корпуса генератора (практически невероятное событие), при котором в помещение выделится до 70 м3 водорода с избыточным давлением до 0,3 МПа (то есть до

Наименование помещения

Категория

Обоснование

машинное отделение с технологическим подвалом, с паровыми турбинами

Г

Паропроводы, арматура и оборудование с температурой нагрева поверхности 400 °С и выше

котельное отделение

Г

Горючие газы, жидкости и твердые вещества сжигаются в качестве топлива

бункерно-деаэраторное отделение

Г

Открыто со стороны котельного отделения. Бункера и питатели закрыты. Паропроводы с температурой нагрева поверхности 400 °С и выше. Предусмотрена гидроуборка отделения

бункерная галерея

В2

Транспортировка сгораемых материалов (угля, торфа, сланцев)

В машинном отделении (более применимый сейчас термин – либо турбинное отделение, либо машзал), в котором установлены паровые турбины с водородным охлаждением, маслобаки и маслопроводы систем смазки, уплотнений вала и регулирования турбин, питательные электронасосы и другие насосы с собственными системами масло­ снабжения, РД 34.03.350-98 [9] учитывает только нагретые поверхности паропроводов. При этом трансформаторные камеры с маслонаполненными трансформаторами, согласно РД 34.03.350-98 [9], относятся к категории В1, а помещение масловодяных охладителей трансформаторов (закрытая система охлаждения масла) – к категории В2. Ниже представлен результат выполненного специалистами ОАО «Систем­ энерго» расчета категории конкретного машзала ТЭЦ по формулам СП 12.131302009 [1] (НПБ 105 [4, 5]). Сначала была выполнена проверка, не выводит ли наличие водорода машзал на категорию «А». Утечки водорода в машзале происходят постоянно, в основном через масляные уплотнения вала генераторов, норма суточной утечки водорода – не более 5 % от объема корпуса генератора [10]. При этом большей частью водород попадает не прямо в помещение, а уходит в маслосистемы и там выделяется в газовом объеме главных маслобаков (ГМБ). Поэтому

237 м3 при нормальных условиях). Объем машзала превышает 210 тыс. м3, так что даже с учетом коэффициента свободного объема 0,8 объемная доля водорода в помещении не превысит 0,14 %, что составляет всего 3,5% от нижнего концентрационного предела распространения пламени. Подпитка генераторов водородом производится периодически, в промежутках вентили на водородной рампе закрыты, так что учитывать дополнительное поступление водорода при аварии не требуется. Расчет, выполненный по формуле (А.1) СП 12.13130-2009 [1], приводит к результату 1,3 кПа, то есть помещение к категории А не относится. Далее был выполнен расчет по пожароопасным веществам, в качестве которых выступает турбинное масло. Общая емкость маслосистемы одного турбогенератора достигает 34 м3. Масло находится под давлением от 0,1 до 2,0 МПа и циркулирует с температурой до 60 °С. К этому добавляются объемы маслосистем питательных электронасосов (ПЭН), которые размещены либо на отм. 0.000 помещения, либо в приямках или открытых сверху подвалах (общее количество масла в маслосистемах ПЭН – 20 м3). Таким образом, в помещении машзала единовременно находится более 100 т подогретого масла. Разгерметизация маслосистемы турбины – событие довольно обычное. Обычно утечка

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

или разрыв происходит в маслопроводе, при этом велика вероятность попадания струи масла на нагретые поверхности паропроводов (400 °С и выше, как указано в [9]). Примеры пожаров при воспламенении турбинного масла в машзале тепловой электростанции хорошо известны: ТЭЦ-ПВС ПАО «Северсталь» г. Череповец (2000 год – 2 случая); Левобережная ТЭЦ, г. Воронеж (июль 2000 года); Рефтинская ГРЭС ОАО «ОГК-5», Свердловская обл. (декабрь 2006 года); ТЭЦ-1 ОАО «ТГК-14», г. Улан-Удэ (февраль 2008 года); ТЭЦ-2 ОАО «Кузбасс­ энерго», г. Барнаул (январь 2012 года) и так далее. Если не удается потушить пожар сразу, конструкции перекрытия здания быстро (в течение 15–30 минут) теряют прочность, вплоть до частичного обрушения. Следует ли учитывать масло при расчете категории, если оно находится внутри оборудования, в закрытой системе? Для целей расчета категории Пособие [8], ссылаясь на п. 3.2 НПБ 105-95 [5], предлагает считать, что при аварии все содержимое маслосистемы поступает в помещение и образует пожарную нагрузку. В п. 6.4 [8] приведен пример как раз для машинного отделения с различными количествами масла. При количестве масла 7 т и даже 1,2 т, если площадь разлива ограничена, результат расчета выводит помещение в категорию В1. При свободном разливе масла получится категория В3, которая после проверки условия (Б.5) СП 12.13130.2009 [1] повышается до В2. Маслосистемы турбин современных тепловых электростанций оборудованы возможностью аварийного слива в подземный маслобак, расположенный за пределами здания. При штатном срабатывании защит в пожаре будет участвовать не более 5 тонн масла, поступивших в помещение до аварийного отключения. Однако и этого было достаточно для получения для помещения машзала рассчитанной категории В1. Почему при наличии таких опасностей ведомственные нормы [9] предлагают присваивать машзалам категорию Г? Есть предположение, что одна из причин – значительные трудности при реализации требований к устройству в помещениях машзалов, если бы они имели категории В1…В3, автоматических установок пожарной сигнализации (АУПС) и систем автоматического пожаротушения (АУП). Современные требования к оснащению зданий, сооружений и помещений АУПС и АУП установлены СП 5.13130.2009 [11] и не допускают использования иных указаний, кроме самого свода правил.

Ранее действовавшие нормы пожарной безопасности НПБ 110-03, до них – НПБ 11099 «Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией» допускали применение наряду с самими нормами ведомственных (отраслевых) перечней. Ведомственные нормы в электро­ энергетике [12, 13] предлагают следующие решения для машзалов тепловых электрических станций. Для тушения маслобаков турбогенераторов в стационарных установках пожаротушения применять распыленную воду; установки предусматривают ручной (дистанционный) пуск. Оснащению установками автоматического пожаротушения машзалы не подлежат. Приказами ОАО РАО «ЕЭС России» от 1 июля 1998 года № 120 «О мерах по повышению взрывопожаробезопасности энергетических объектов», от 14 июня 2002 года № 325 «О состоянии пожарной безопасности энергопредприятий» установлены требования по обеспечению охлаждения металлических ферм перекрытий машзала при пожарах с учетом орошения каждой точки двумя компактными струями из лафетных стволов. Включение охлаждения предусмотрено ручное (дистанционное). Средствами, имеющимися в распоряжении проектировщиков в 1990-е годы, задача оснащения АУПС и АУП больших производственных помещений с возможностью в них интенсивного тепло-, газо-, дымо- и пылевыделения не решалась, как и задача последующего обслуживания и проверки этих систем. Современные нормы [11] предлагают защищать большие открытые пространства, высоких (высотой до 21 м) производственных помещений, например, аспирационными дымовыми извещателями (п.13.9), которые хотя бы теоретически способны работать в машзалах ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС, а также в производственных зданиях литейных, прокатных цехов и тому подобных. Краткий итог: ■ При реконструкции старых производственных зданий необходимо применять к ним современные требования пожарной безопасности.

■ Современные требования пожарной безопасности обязывают определять категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности исключительно расчетным методом; ссылки на ведомственные нормы и перечни не применяются.

■ Расчетный метод определения катеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

горий приводит к назначению машзалам тепловых электростанций, литейным и прокатным цехам, инструментальным цехам и другим производственным помещениям с большим количеством маслоиспользующего оборудования (турбин, компрессоров, насосов, гидравлических прессов, станков и т.п.) категорий не ниже В3, а, как правило, В1.

■ Перечисленные производственные помещения, как правило, имеют большие площади (несколько десятков тысяч квадратных метров) и не допускают разбивки на пожарные отсеки площадью менее 1000 м2 (или 300 м2) по условиям ведения технологических процессов. Следовательно, согласно действующим требованиям, они будут подлежать оснащению АУПС и АУП.

■ При проектировании и строительстве данных помещений (в 1980-х…1990-х годах и ранее) оснащение АУПС и АУП не требовалось и было технически неосуществимо в связи с большой высотой помещений и интенсивными тепло-, газо-, дымо- и пылевыделениями в технологических процессах.

■ В настоящее время разработаны устройства, способные частично решить задачу оснащения таких помещений АУПС и АУП. Как правило, они дорогостоящие, к тому же имеются сомнения в их достаточной надежности при эксплуатации в таких условиях и трудности в их обслуживании. Особенно это касается пожарной сигнализации.

■ Вместе с тем, ведомственными нормами разработаны альтернативные методы и средства противопожарной защиты таких помещений, не требующие установки автоматической пожарной сигнализации. Работа противопожарных систем либо привязывается к действию технологических защит производственного оборудования, либо предусматривает ручное (по месту) или дистанционное (со щита управления) включение. При этом защита предусматривается не помещения в целом, а источников пожарной опасности (например, маслобаков) и наиболее уязвимых участков здания (например, перекрытий). Эффективность данных средств пожарной защиты подтверждена опытом эксплуатации.

■ Формально применение этих ведомственных норм противоречит требованиям действующих документов (сводов правил) в области пожарной безопасности. Из этого противоречия можно сделать два вывода: ■ разработка методов снижения рассчитанных категорий производственных помещений так, чтобы исключить

497

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы необходимость оснащения АУП (а при возможности и АУПС); ■ выполнение расчета пожарного риска, обосновывающего, что при отказе от оснащения АУП и АУПС (при наличии альтернативных методов и средств противопожарной защиты) уровень индивидуального пожарного риска не превышает значений, установленных Федеральным законом № 123-ФЗ [3]. Несколько примеров относительно недорогих технических мероприятий, позволяющих на законном основании снизить категории производственных помещений.

1. Часто категория В1-В3 создается изза наличия в помещении маслобаков системы смазки оборудования (например, в котельном отделении ТЭЦ, работающей на угольном топливе – маслобаки для двигателей мельниц системы пылеприготовления угля). Маслобаки располагаются в приямке или на отм. 0.000 м под мельницами, но отдельно от них. Следует отделить места размещения маслобаков противопожарными перегородками (в случае размещения в приямке – крышками, на отм. 0.000 м – устроить небольшое встроенное помещение), выделив их в отдельный пожарный отсек. Из-за небольших размеров встроенного отсека пожаротушение требоваться не будет; АУПС в небольшом помещении сделать будет легко, и она будет сравнительно защищена от угольной пыли, присутствующей в воздухе котельного зала. Основное помещение, если в нем нет других видов пожарной нагрузки, не используемых в качестве топлива, перейдет в категорию Г.

2. Формальным основанием для исключения содержимого маслобака, размещенного в помещении, из пожарной нагрузки может считаться устройство под маслобаком поддона для сбора пролива, из которого предусмотрен отвод пролитого масла самотеком в подземный маслобак, расположенный либо за пределами здания (желательно), либо в отдельном пожарном отсеке (маслоподвале), оборудованном системами автоматического пожаротушения. Обязательными условиями для такого решения являются: ■ достаточный объем поддона с учетом возможной скорости поступления и отвода масла; ■ достаточный диаметр отводящего трубопровода из поддона (расчет показывает, что для обеспечения требуемой скорости отвода масла диаметр должен составлять от 50 до 150 мм); ■ наличие огнепреграждающего устройства (типа гравийной засыпки), предот-

498

вращающего проникновение пламени в маслобак аварийного слива. При этом можно добиться снижения категории как минимум на одну ступень (с В1 до В2, с В3 до В4). Для помещений площадью менее 1000 м2 снижение категории с В1 до В2 позволяет уйти от необходимости установки АУП.

3. Радикальным методом понижения категории является замена масла (турбинного, индустриального) на огнестойкую или негорючую жидкость. Так, РД 153-34.1-43.106-2001 [14] рекомендовано применение турбинного синтетического огнестойкого масла ОМТИ взамен опасных в пожарном отношении горючих неф­тяных турбинных масел типа ТП-22с. В гидравлической системе индукционных электрических сталеплавильных печей вместо индустриального масла типа ИС-40 предложено использовать негорючую гидравлическую жидкость Houghto-Safe 620Е (водно-гликолевую). При этом, если количество других пожароопасных жидкостей в помещении не превышает 20 литров, оно перейдет в категорию В4 или Г.

4. Для прокатных цехов характерно размещение маслобаков и пневмогидроаккумуляторов систем смазки и гидравлики, в которых находится основной запас масла, а также маслонасосов, в маслоподвалах. К прокатным станам подведены маслопроводы гидравлики с давлением до 20,0 или 30,0 МПа, через которые за короткое время может поступить большой объем масла в основное помещение цеха. При расчетной аварии с разрывом маслопровода, цех получит категорию В3 или В2. Снизить ее до В4 можно, оснастив маслосистему средствами автоматизации с двумя дублирующими датчиками, отключающими насосы при падении давления в системе. Время срабатывания датчиков рассчитывается исходя из максимального количества масла, которое может поступить в помещение, не выводя его из категории В4, и расхода масла (производительности маслонасоса). Если перечисленные и иные способы снижения категории неприменимы, можно с помощью расчета пожарного риска обосновать замену АУП на локальные (автономные) модули пожаротушения в местах размещения пожарной нагрузки. Локальные (автономные) установки пожаротушения, включающиеся из щита управления и по месту, значительно менее затратны и при этом зачастую в условиях производства значительно более эффективны, чем выполненные только в целях удовлетворения требований пожарной безопасности автоматические установки.

Литература 1. СП 12.13130-2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

2. Приказ Росстандарта от 16 апреля 2014 года № 474 «Об утверждении перечня документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

3. Федеральный закон от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

4. НПБ 105-03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

5. НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности».

6. НПБ 107-97 «Определение категорий наружных установок по пожарной опасности».

7. ОНТП 24-86 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности».

8. Всероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД РФ. Пособие по применению НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» при рассмотрении проектносметной документации / Ю.Н. Шебеко и др. Согласовано ГУГПС МВД России 18 мая 1998 г.

9. РД 34.03.350-98 «Перечень помещений и зданий энергетических объектов РАО «ЕЭС России».

10. РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования».

11. СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования».

12. СО 34.0-49.101-2003 (РД 153-34.0-49.1012003) «Инструкция по проектированию противопожарной защиты энергетических предприятий».

13. РД 153-34.0-03.301-00, СО 34.03.30100, ВППБ 01-02-95* «Правила пожарной безопасности для энергетических предприятий».

14. РД 153-34.1-43.106-2001 «Типовая инструкция по приемке, хранению и эксплуатации огнестойких турбинных масел типа ОМТИ».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Анализ особенностей идентификации ОПО УДК: 658.518.3 Евгения КОСТРИКО, начальник ПТО ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Екатерина СЕРГЕЕВА, инженер по качеству ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Алексей СТЕПУХИН, инженер по наладке и испытаниям оборудования металлургических и коксохимических производств ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Олег СМИРНОВ, начальник отдела экспертизы проектов, начальник производственной лаборатории ОАО «Системэнерго» (г. Череповец)

Рассмотрены сложные случаи идентификации опасных производственных объектов (ОПО) на металлургических предприятиях. Наибольшие сложности возникают при идентификации ОПО с опасными веществами, особенно при наличии больших количеств опасных веществ на расположенных рядом объектах. Проанализированы особенности идентификации протяженных (трубопроводных) объектов, а также новые требования к идентификации ОПО с оборудованием, работающим под избыточным давлением, и подъемными сооружениями. Ключевые слова: металлургическое предприятие, идентификация опасных производственных объектов.

О

т правильной идентификации опасных производственных объектов (ОПО) зависят все дальнейшие взаимоотношения между организацией, эксплуатирующей ОПО, и соответствующим территориальным органом Ростехнадзора. Идентификация каждого класса опасных объектов имеет свои особенности, но наибольшие сложности представляет идентификация объектов, на которых обращаются опасные вещества. Металлургические предприятия являют собой пример объектов, обладающих практически всеми характерными признаками опасности, предусмотренными Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (далее – ФЗ № 116): обращение опасных веществ, использование оборудования, работающего под давлением, подъемных сооружений, получение расплавов черных и цветных металлов, а крупные предприятия – также и ведение горных работ. Анализ особенностей идентификации металлургических предприятий проведен на примере недавно построенного предприятия, состоящего из двух основных цехов – электросталеплавиль-

ного и сортопрокатного. Основной вид деятельности предприятия – переплавка металлолома с получением сортового проката, в основном арматурного прутка. Для идентификации ОПО привлечена по договору специализированная экспертная организация. На предприятии используются следующие опасные вещества: природный газ, кислород, компрессорное и гидравлическое масло, гипохлорит натрия (для очистки воды). Федеральным законом от 4 марта 2013 года № 22-ФЗ [1] законодательно установлены минимальные количества опасных веществ, ниже которых объект не подлежит идентификации в качестве ОПО. Ранее это ограничение присутствовало только в приложении № 8 «Критерии идентификации» Административного регламента [2]. Пункт 16 указанного приложения гласил, что опасные вещества, обращающиеся на объекте в количестве, равном или менее 2% от предельно допустимого, указанного в приложении 2 ФЗ № 116, можно не учитывать при отнесении объекта к категории ОПО. Для большинства видов опасных веществ 2% от предельно допустимого количества (200 т) составляло 4 тонны. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Федеральный закон № 22-ФЗ [1] ужесточил эту норму: теперь можно не учитывать для целей идентификации ОПО эти виды опасных веществ, если их менее 1 тонны. Широкий общественный резонанс получила дискуссия по вопросу идентификации сетей газопотребления. Если обратиться к таблице 2 приложения 2 ФЗ № 116 – количество природного газа менее 1 т можно не учитывать. Однако в п. 1 есть требование: «Классы опасности опасных производственных объектов, указанных в пункте 1 приложения 1 к настоящему Федеральному закону (за исключением объектов, указанных в пунктах 2, 3 и 4 настоящего приложения), устанавливаются исходя из количества опасного вещества…». Пункт 4 приложения 2 – это сети газопотребления, для которых при давлении до 1,2 МПа предусмотрен III класс опасности. Получается, при идентификации газораспределительных станций, сетей газораспределения и сетей газопотребления количество опасного вещества учитываться не должно. Одно время Рос­технадзор поддерживал другую точку зрения, основываясь на п. 1 приложения 1 к ФЗ № 116 (см. разъяснения от 23 августа 2013 года [3]): опасными производственными объектами являются сети газо­распределения и сети газопотребления, на которых используется природный газ в количествах свыше 1 тонны. Фактически утверждения п. 1 приложения 1 и п. 1 приложения 2 ФЗ № 116 противоречат друг другу. Письмом Ростехнадзора от 10.09.2014 года [4] разъяснения [3] были отменены, зато было предложено не относить к ОПО сети газопотребления, использующиеся для выработки тепловой и электрической энергии исключительно для собственных нужд. Однако и это указание вскоре было отменено письмом от 14 мая 2015 года [5], также повторно отменившим письмо [3]. В письме от 14 мая 2015 года [5] обещаны изменения в ФЗ № 116, которые, возможно, устранят отмеченное выше противоречие. На рассматриваемом предприятии используется природный газ с давлением до 0,6 МПа, применяемый как для нужд технологии, так и для газовой резки. Об-

499

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы щее количество газа на всей площадке завода (в наружных и внутренних газопроводах), рассчитанное по внутреннему объему всех газопроводов и давлению в них, составляет 0,851 т. Исходя из вышеизложенного, несмотря на количество газа менее 1 тонны, должен быть идентифицирован ОПО «Сеть газопотребления». Для снабжения предприятия природным газом завод должен был построить собственную автоматизированную газораспределительную станцию (АГРС) с входным давлением 5,4 МПа, на выходе 0,6 МПа. Подземные газопроводы, подающие газ к АГРС, подключены к двум линиям газопровода-отвода существующей городской ГРС, принадлежащей дочерней компании ПАО «Газпром». Общее количество природного газа на построенной АГРС и в проложенных к ней и от нее к границе завода подземных газопроводах – 0,203 т. Согласно пункту 4 приложения 2 к ФЗ № 116, АГРС (ОПО «Станция газораспределительная») относится к объектам II класса опасности, поскольку давление газа превышает 1,2 МПа. Возникает вопрос: необходимо ли разрабатывать на данный объект декларацию промышленной безопасности? Пункт 2 статьи 14 ФЗ № 116 обязывает разрабатывать декларации промышленной безопасности ОПО I и II классов опасности, на которых обращаются опасные вещества в количествах, указанных в приложении 2 к Федеральному закону. Класс опасности II присвоен ОПО «Станция газораспределительная» не по количеству опасного вещества (которое менее 1 тонны), а по давлению природного газа. Но необходимость декларирования зависит именно от количества, и предельные значения количества (200 т) указаны в таблице 2 приложения 2 ФЗ № 116. Проблема возникает при рассмотрении примечания 3 к этой таблице: «В случае, если расстояние между опасными производственными объектами составляет менее чем пятьсот метров… учитывается суммарное количество опасных веществ одного вида». А на расстоянии менее 500 м (а точнее, 0 м от границы идентифицируемого объекта) находится магистральный газопроводотвод с давлением 5,4 МПа, входящий в состав ОПО «Участки магистрального газопровода», эксплуатируемого дочерней компанией ПАО «Газпром». На ОПО «Участки магистрального газопровода» разработана декларация промышленной безопасности, но вот количества природного газа в этих «участках», как выяснилось, являются «коммерческой

500

тайной» ПАО «Газпром». Территориальный орган Ростехнадзора (в лице трех государственных инспекторов) предложил три версии расчета количества газа, с которым следует суммировать 0,203 т газа в АГРС: ■ в участке газопровода на расстоянии менее 500 м от АГРС (то есть 1 км); ■ в участке газопровода между ближайшими задвижками (согласно п. 6.4.5 «Правила безопасности в нефтегазодобывающей промышленности» – не более 10 км); ■ во всех участках магистрального газопровода, входящих в состав ОПО. В одном погонном метре газопровода Ду500 мм Р=5,4 МПа содержится 8 кг природного газа. Соответственно в участке магистрального газопровода длиной 1 км содержится около 8 тонн газа (в нашем случае всего в двух нитках – 11,934 т). В 10 км – около 120 т. И в первом, и во втором случае нет оснований для декларирования. А в отношении третьего возникли разногласия. Этот спор был разрешен с вмешательством Центрального аппарата Ростехнадзора. В письме от 7 июля 2015 года в адрес территориального органа установлено: «Разработка декларации промышленной безопасности отдельно для газораспределительных станций не предусмотрена». Такое категорическое утверждение появилось только после того, как по требованию территориального органа завод обратился с заявлением на получение лицензии в Центральный аппарат Ростехнадзора. Теперь рассмотрим продукты разделения воздуха. В электросталеплавильном цехе на нужды технологии и на всех участках для газовой резки применяется газообразный кислород с давлением 1,6 МПа. Общее количество кислорода на площадке предприятия, рассчитанное по внутреннему объему и давлению кислородопроводов, составляет 0,499 т – менее нижнего предела для учета данного опасного вещества при идентификации ОПО. Кислород поступает от воздухоразделительной установки (ВРУ) специализированного предприятия по снабжению продуктами разделения воздуха, построенной прямо у границ завода. Чтобы обеспечить бесперебойное снабжение завода кислородом, рядом с ВРУ устроены емкости для хранения жидкого кислорода. Общее количество кислорода на площадке ВРУ – 687 тонн. В аналогичной ситуации в г. Череповце Вологодской области, когда рядом с хранилищем жидкого кислорода – объектом I класса опасности была другим предприятием построена установка получе-

ния редких газов с количеством кислорода 5,3 т, территориальный орган Рос­ технадзора потребовал зарегистрировать эту установку как объект I класса опасности, хотя собственные признаки опасности соответствовали только IV классу. В рассматриваемой выше ситуации собственного количества кислорода вообще недостаточно для идентификации ОПО даже IV класса. На момент написания статьи вопрос еще не решен. Не исключено, что кислородопроводы заставят зарегистрировать как ОПО II класса опасности и разработать на них декларацию. Из приведенных примеров видно, что нормативные правовые акты, регламентирующие порядок идентификации ОПО с газопроводами природного газа, кислорода и других опасных газов, несовершенны и внутренне противоречивы, что дает простор для ошибок и злоупотреблений. Примечание 3 к таблице 2 приложения 2 116-ФЗ следует применять только к площадочным объектам, а не к линейным, и это должно быть в явном виде отмечено при ожидаемом уточнении Федерального закона. Теперь об идентификации ОПО с горючими жидкостями. Споры о понятиях «горючие жидкости на складах» и «горючие жидкости в технологическом процессе» продолжаются. Линия сортового проката обвязана маслопроводами гидравлики и смазки. Емкости с маслом установлены в помещениях маслостанций. Всего в емкостях находится 240 тонн горючих жидкостей. При работающем стане 48,7 тонны из них в каждый момент времени находится в маслопроводах в основном помещении цеха. Если все горючие жидкости считать «в технологическом процессе» – получим декларируемый объект II класса опасности. Если «в процессе» считать только масло в маслопроводах – получим объект III класса по опасным веществам. Если все масло считать «на складе» – получим количество меньше нижнего порога идентификации. Чаще всего при идентификации прокатных цехов выбирают последний вариант. При этом объект получает III класс опасности не по количествам опасных веществ, а по давлению свыше 1,6 МПа в гидроаккумуляторах маслосистем. Гидроаккумуляторы как сосуды, работающие под давлением, не подлежат учету в территориальных органах Ростехнадзора согласно пункту 214 ФНП [6]. Согласно пункту 217 ФНП [6], такие сосуды являются основанием для идентификации и регистрации ОПО только при на-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

личии иных признаков отнесения объектов к категории ОПО, установленных законодательством РФ (в данном случае – обращение опасного вещества). Хотя формулировка данного пункта тоже допускает разные толкования: речь идет о признаках опасности у самих сосудов или о признаках на площадке (в цехе) в целом, то есть в том числе о подъемных сооружениях и расплавах металлов? В отличие от ФНП [6], в пункте 146 ФНП [7] приведена четкая формулировка: регистрации подлежат только те ОПО, где эксплуатируются подъемные сооружения, подлежащие учету в органах Рос­ технадзора. Литература 1. Федеральный закон от 4 марта 2013 года № 22-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», отдельные законодательные акты Российской Федерации и о признании утратившим силу подпункта 114 пункта 1 статьи 333.33 части второй Налогового кодекса Российской Федерации».

2. Административный регламент Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по исполнению государственной функции по регистрации опасных производственных объектов и ведению государственного реестра опасных производственных объектов, утвержденный приказом Ростехнадзора от 4 сентября 2007 года № 606.

3. Письмо Ростехнадзора от 23 августа 2013 года № 00-01-35/955 «О разъяснительном письме по вопросу идентификации и классификации сетей газораспределения и газопотребления».

4. Письмо Ростехнадзора от 10 сентября 2014 года № 00-04-05/1497 «О недостатках при перерегистрации опасных производственных объектов».

5. Письмо Ростехнадзора от 14 мая 2015 года № 00-01-33/243 «О сетях газорас­ пределения и газопотребления».

6. Федеральные нормы и правила «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утвержден приказом Ростехнадзора от 25 марта 2014 года № 116).

7. Федеральные нормы и правила «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утвержден приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533).

Предложения по структуре плана мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на металлургических предприятиях УДК: 669: 006.76 Евгения КОСТРИКО, начальник ПТО ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Константин ГАРБЕР, начальник отдела прочности и ресурса энергооборудования ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Алексей СТЕПУХИН, инженер по наладке и испытаниям оборудования металлургических и коксохимических производств ОАО «Системэнерго» (г. Череповец) Олег СМИРНОВ, начальник отдела экспертизы проектов, начальник производственной лаборатории ОАО «Системэнерго» (г. Череповец)

В статье проанализированы требования Постановления Правительства РФ № 730 от 26 августа 2013 года к составлению плана мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий и предложена структура Плана, соответствующая этим требованиям. За основу предложенной структуры Плана приняты требования РД 11-561-03 и ряда других нормативных документов. Рассмотрены типичные недостатки планов мероприятий и показаны способы их устранения. Ключевые слова: план ликвидации аварий, рекомендации по разработке документов.

Н

еобходимость планировать мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий, согласно Федеральному закону «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ (п. 2 статьи 10 и приложение 1), распространяется на опасные производственные объекты I, II и III классов опасности, на которых обращаются опасные вещества, расплавы черных и цветных металлов (с количеством расплава 500 килограммов и более), ведутся горные работы и осуществляется хранение или переработка взрывоопасного растительного сырья. Со вступлением в силу с 1 января 2014 года Постановления Правительства РФ от 26 августа 2013 года № 730 «Об утверждении Положения о разработке планов мероприятий по локализации и ликвидации последствий аваТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

рий на опасных производственных объектах» [1] отменена без замены ранее действовавшая на металлургических предприятиях «Инструкция по составлению планов ликвидации (локализации) аварий в металлургических и коксохимических производствах» (РД 11-561-03) [2]. Это был практичный документ, четко и конкретно определявший порядок планирования мероприятий по локализации и ликвидации аварий. «Положение о разработке планов мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на опасных производственных объектах» [1], к сожалению, представляет информацию не так конкретно, что в результате вызывает трудности у эксплуатирующих организаций при выполнении требований данного документа. На основе опыта разработки различных вариантов планов локализации и

501

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ликвидации аварий специалисты ОАО «Системэнерго» разработали представленную структуру плана мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий (далее – ПМЛА), полностью удовлетворяющую требованиям [1]. За базовую основу структуры ПМЛА приняты требования РД 11-561-03 [2], также использованы другие действующие и отмененные документы. Предлагаемый состав ПМЛА: – титульный лист; – содержание; – ОБЩИЙ РАЗДЕЛ: 1. Характеристика объектов, в отношении которых разработан План: 1.1. Общая характеристика объекта (-ов); 1.2. Характеристика оборудования и технологии объекта (-ов) (при необходимости данный раздел можно разбить на подразделы или добавить далее дополнительные разделы для разных ОПО или для обращения разных опасных веществ, разных опасных факторов); 1.3. Планы расположения оборудования; 1.4. Технологические схемы (раздел можно разбить на подразделы).

2. Возможные сценарии возникновения и развития аварий на объекте, источники (места) возникновения аварий: 2.1. Анализ опасности аварий в газовом хозяйстве (при наличии); 2.2. Анализ опасности аварий в кислородном хозяйстве (при наличии); 2.3. Анализ опасности аварий в … (масло-, кислотном и т.п.) хозяйстве, или при обращении… (наименование опасного вещества); 2.4. Анализ опасности аварий с расплавами металлов (при наличии).

3. Характеристики аварийности и травматизма на объектах, в отношении которых разработан План: 3.1. Характеристика аварийности на опасном объекте; 3.2. Характеристика травматизма на опасном объекте; 3.3. Характеристика пожаров на опасном объекте; – СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ: 4. Оперативная часть Плана мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий: 4.1. Оперативная часть Плана в газовом хозяйстве (при наличии); 4.2. Оперативная часть Плана в кислородном хозяйстве (при наличии); 4.3. Оперативная часть Плана в … (масло-, кислотном и т.п.) хозяйстве, или при обращении… (наименование опасного вещества); 4.4. Оперативная часть Плана с распла-

502

вами металлов (при наличии); 4.5. Оперативная часть Плана при отключении электроэнергии (при необходимости – других энергоресурсов: воды, сжатого воздуха, пара и пр.); 4.6. Оперативная часть Плана при пожаре (в случае необходимости, если на объект не разрабатывались планы и карточки пожаротушения).

– ПРИЛОЖЕНИЯ: ■ Приложение 1. Распределение обязанностей должностных лиц по локализации и ликвидации последствий аварий; ■ Приложение 2. Список должностных лиц, органов и организаций, которые должны быть немедленно извещены об аварии; ■ Приложение 3. Схема оповещения должностных лиц, органов и организаций об аварии; ■ Приложение 4. Сведения о нештатных и профессиональных аварийноспасательных формированиях (собственных и привлекаемых); ■ Приложение 5. Перечень материальнотехнических средств для спасения людей и локализации аварий, а также мест их хранения, с указанием количества и основных характеристик; ■ Приложение 6. Перечень газоопасных и взрывопожароопасных мест (при необходимости перечни выделяются в отдельные приложения); ■ Приложение 7. Перечень работ технологического, ремонтного и восстановительного характера с указанием степени опасности; ■ Приложение 8. Инструкция по безопасной остановке объекта (также приводятся перечни технологических защит и блокировок с указанием предельных параметров их срабатывания и характера их действия). Принципиальные требования постановления Правительства [1] к титульному листу: ■ в отличие от плана локализации и ликвидации аварий (ПЛА) по РД 11-56103 [2], утверждаемого техническим руководителем, ПЛМА должен утверждаться руководителем организации или его заместителем [1, п. 8]; ■ наименование документа должно точно соответствовать [1]: «План мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий»; ■ в отличие от РД 11-561-03 [2] ПМЛА разрабатывается не в отношении производства, цеха, отделения, участка, установки, а в отношении одного или нескольких расположенных рядом ОПО. Если объектом разработки ПЛМА определен цех или иное структурное подразделение, следует указать наименование ОПО,

в состав которого (которых) он входит, и класс опасности ОПО, в зависимости от которого назначается срок действия ПМЛА. Согласно п. 5 [1], срок действия ПЛМА составляет 2, 3 или 5 лет для металлургических объектов I, II или III класса опасности соответственно; ■ на титульном листе должны быть отметки о согласовании ПЛМА с руководителями аварийно-спасательного формирования, пожарной службы, с которыми заключен договор на обслуживание ОПО [1, п. 9]. Следует обратить внимание, что согласовывать должен руководитель организации, а не командир аварийно-спасательной группы или пожарной части. Авторы настоящей статьи столкнулись с ситуацией, когда из-за отсутствия правильно оформленных согласований ПЛМА эксплуатирующая организация получила отказ в оформлении лицензии на эксплуатацию ОПО. Содержание Общего раздела соответствует требованиям [1, пп. 11, 12]. В пункте 2 Общего раздела «Возможные сценарии возникновения и развития аварий на объекте, источники (места) возникновения аварий» предлагается использовать форму приложения 1 РД 11-561-03 [2] «Типовой анализ опасности на металлургических объектах». К данному разделу нельзя подходить формально, от полноты и точности анализа опасности аварий зависит правильность составления оперативной части ПМЛА. При определении возможных сценариев аварии следует руководствоваться определением аварии, приведенным в Федеральном законе № 116-ФЗ (разрушение сооружений и (или) технических устройств, неконтролируемые взрыв и (или) выброс опасных веществ), а также соответствующими действующими методическими рекомендациями по классификации аварий и инцидентов (для металлургических производств – РД 11-405-01). Необходимость включения в ПМЛА также инцидентов, связанных с отказом или повреждением технических устройств, выбросом расплавов металлов, опасных жидкостей и газов, нарушением снабжения энергоносителями и т.п., определяет ответственное лицо объекта, для которого разрабатывается ПМЛА. В графе «Наименование аварии» следует указывать видимое проявление аварии: разрыв трубопровода, выброс жидкого металла из печи и т.п. В графе «При каких условиях возможна аварийная ситуация» должны быть перечислены возможные сценарии возникновения (причины) аварий, а в графе «Возможное развитие аварий, в том числе за пределами организации» – возможные «сценарии развития»

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

(последствия) аварий. Таким образом, будет полностью раскрыто содержание данного пункта. В современной методологии оценки риска [3] сценарий развития аварии определяется как последовательность отдельных логически связанных событий, обу­ словленных конкретным инициирующим (исходным) событием, приводящих к возникновению поражающих факторов аварии и причинению ущерба от аварии людским и (или) материальным ресурсам. Термин «сценарий возникновения аварии» не употребляется, и значение его неизвестно. При необходимости, если данная информация будет полезна для планирования действий, в графу «Возможное развитие аварий…» следует включить результаты расчетов последствий аварий, выполненных в соответствии с «Рекомендациями по разработке планов локализации и ликвидации аварий на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах», утвержденными приказом Ростехнадзора от 26 декабря 2012 года № 781. При необходимости также могут быть включены качественные вероятностные оценки различных сценариев аварий. Количественный анализ риска в таком документе, как ПМЛА, не несет полезной информации. Расчеты в ПМЛА включать не следует (в крайнем случае включить отдельными подпунктами раздела 2 сводные данные о количестве опасных веществ, участвующих в возможных авариях, и площадях возможного поражения от различных видов опасных воздействий аварии). Ход расчетов (если они производились специально для ПМЛА, а не взяты из декларации промышленной безопасности или паспорта безопасности опасного объекта) следует оформить отдельным документом, который необходимо рассмотреть при обсуждении ПМЛА, но в состав ПМЛА не включать. Раздел 3 ПМЛА следует оформить аналогично разделу III типового паспорта безопасности опасного объекта, утвержденного приказом МЧС РФ от 4 ноября 2004 году № 506 [4]. Оперативная часть ПМЛА реализует требования подпунктов 13б, 10з-к (и частично 10в) постановления Правительства [1]. Оперативная часть представляется в табличной форме, за основу которой взято приложение 4 РД 11-561-03 [2]. Колонки, не несущие полезной информации, можно удалить. Перед таблицей рекомендуется привести список применяемых сокращений, а также другие необходимые сведения, например, время реаги-

рования аварийно-спасательных формирований (АСФ) и пожарных частей. Типичными ошибками при разработке оперативной части ПМЛА, говорящими о том, что документ разрабатывался исключительно «для галочки», являются: ■ отсутствует привязка к конкретному участку ОПО, к конкретному оборудованию; ■ после подробного (практически одинакового во всех позициях оперативной части), с указанием номеров телефонов, описания порядка оповещения и столь же подробного описания порядка эвакуации из зоны аварии всех лиц, не участвующих в ее локализации, и ограничения доступа, непосредственные действия по локализации аварии описаны либо общими фразами («прекратить поступление газа»), либо ссылками на производственные инструкции; ■ отсутствует указание номеров отключаемой арматуры; ■ неточно указаны исполнители, не предусмотрено привлечение АСФ и т.п. В разработанной оперативной части ПМЛА должна быть для каждого случая четко изложена последовательность действий по локализации аварии: отключение оборудования и энергоносителей, закрытие запорной и открытие сбросной арматуры, продувка, опорожнение и т.д. Должны быть указаны названия и номера устройств, арматуры, причем номера должны совпадать с приведенными на технологических схемах в подпункте 1.4 ПМЛА. В последовательность действий должны быть включены действия АСФ, указанных в приложениях № 4 и 1 к ПМЛА, согласующиеся с областью аттестации АСФ. Приложение 1 реализует требования п. 10в и 10ж [1]. Необходимо проследить, чтобы в обязанностях должностных лиц было прописано взаимное информирование и выдача указаний. За основу вполне может быть взято приложение 9 РД 11-561-03 [2]. Приложения 2 и 3 реализуют требования подпункта 10е [1]. Приложение 4 содержит информацию, требуемую п. 10б, д [1]. Про каждую службу (формирование) должны быть представлены данные: о статусе (нештатное / профессиональное) и аттестации АСФ; о штатном составе, оснащении; о месте дислокации и требуемом времени от оповещения до прибытия к месту возможной аварии; порядок обеспечения постоянной готовности (одной-двумя фразами, с указанием ответственных лиц за поддержание АСФ в постоянной готовности). Приложение 5 содержит данные согласно п. 10л [1]. Для полноты информаТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ции в перечень следует включить инженерные средства (резервное водо-, электроснабжение, транспорт и т.п., а также финансовые средства). Приложения 6–8 разрабатываются по необходимости, несут полезную информацию для планирования действий в случае аварии. По желанию разработчиков в ПМЛА также могут быть включены любые дополнительные приложения, в том числе акты проверки готовности, требовавшиеся ранее согласно РД 11-561-03 [2]. При составлении ПМЛА в соответствии с указаниями данной статьи будут выполнены все требования постановления Правительства [1], и при этом в составе документа не будет лишних материалов, увеличивающих его объем, не несущих смысловой нагрузки и препятствующих полноценному использованию документа. Литература 1. «Положение о разработке планов мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на опасных производственных объектах», утверждено Постановлением Правительства РФ от 26 августа 2013 года № 730.

2. РД 11-561-03 «Инструкция по составлению планов ликвидации (локализации) аварий в металлургических и коксохимических производствах».

3. Руководство по безопасности «Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах», утверждено приказом Ростехнадзора от 13 мая 2015 года № 188.

4. Приказ МЧС РФ от 4 ноября 2004 года № 506 «Об утверждении типового паспорта безопасности опасного объекта».

503

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы качества экспертных заключений 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 причины и проблемы низкого качества и достоверности экспертных заключений, оценена ближайшая перспектива рынка услуг ЭПБ. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности (ЭПБ), опасный производственный объект (ОПО), экспертное заключение, диагностирование, недостатки, Ростехнадзор, перспектива.

В

настоящее время в России функционируют более 4000 организаций, занимающихся экспертизой промышленной безопасности опасных производственных объектов. Это значительный трудовой и интеллектуальный ресурс, который должен быть направлен на предотвращение аварий и катастроф при условии обеспечении надлежащего качества экспертных работ. Экспертиза промышленной безопасности (ЭПБ) – это всесторонняя оценка соответствия объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности, результатом которой является заключение. Однако на рынке экспертизы присутствует большое количество некомпетентных, непрофессиональных, а иногда и аффилированных компаний и фирм, не имеющих специалистов, приборов, лабораторий неразрушающего контроля, но при этом получивших лицензию на право проведения ЭПБ, что в итоге негативно влияет на ценообразование в данной отрасли. Владельцы опасных производственных объектов (ОПО) в последнее время также начали искусственно занижать цены на ЭПБ посредством проведения тендеров на выбор поставщика услуг по ЭПБ. На первый взгляд, проведение тендеров имеет ряд преимуществ, но в настоящее время процедура закупок заслуживает особого внимания и требует разрешения на государственном уровне. Несмотря все разработанные процедуры, как корпоративные,

504

так и государственные (в виде электронных площадок), регламентирующих их проведение, эта сфера остается коррумпированной. Регулярно поступают предложения от различных обществ с ограниченной ответственностью на оказание помощи в выигрыше лотов по приемлемой стоимости работ под видом оказания консалтинговых услуг на всех электронных площадках. В большинстве случаев критерием выбора является наименьшая цена оказания услуг, что устраивает собственников. Кроме того, конкурсной документацией на выполнение услуг по ЭПБ большинством владельцев ОПО предусматриваются условия выполнения работ с учетом выдачи положительных заключений ЭПБ с максимально возможным сроком дальнейшей эксплуатации. Но по законам экономики, на определенном уровне ценообразования снижение цены приводит к снижению качества выполняемых услуг. В результате при сохранении баланса интересов по соотношению «цена – качество», недостатками экспертных заключений, как правило, являются: ■ отсутствие индивидуально разработанных, конкретизированных под особенности объекта экспертизы и согласованных с Заказчиком программ обследования; ■ отсутствие достоверного анализа и оценки соответствия требованиям промышленной безопасности объектов (ТУ, зданий и сооружений (ЗиС);

■ снижение необходимых объемов диагностирования ТУ, ЗиС; ■ отсутствие качественных поверочных расчетов конструкций ТУ, ЗиС с учетом выявленных при обследовании отклонений, дефектов и повреждений. В дополнение к данным обстоятельствам, действующий в настоящее время уведомительный порядок внесения сведений в реестр заключений экспертизы не отвечает реальным интересам промышленной безопасности, поскольку не гарантирует требуемый уровень качества экспертизы. Предпринимаемые Ростехнадзором меры по аттестации экспертов и условиям лицензирования несут значительную дополнительную нагрузку на экспертов и возможную монополизацию рынка в связи с этим. Следовательно, улучшения качества и достоверности экспертных заключений, а главное – повышения уровня промышленной безопасности опасных производственных объектов в ближайшее время достигнуто не будет. Литература 1. 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).

2. Постановление Правительства Российской Федерации от 28 мая 2015 года № 509 «Об аттестации экспертов в области промышленной безопасности».

3. Временный порядок предоставления Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору государственной услуги по аттестации экспертов в области промышленной безопасности (утвержден распоряжением Ростехнадзора от 9 июня 2015 года № 73-рп).

4. Требования к проведению квалификационного экзамена для аттестации экспертов в области промышленной безопасности (приказ Ростехнадзора «Об утверждении Требований к проведению квалификационного экзамена по аттестации экспертов в области промышленной безопасности» от 19 августа 2015 года № 328).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Применение пузырькового метода контроля Обследование днищ вертикальных резервуаров, находящихся в эксплуатации более 20 лет 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) Дмитрий КАНДЕЛАКИ, эксперт ООО «Спектр НК» (г. Иркутск)

В статье рассмотрен пузырьковый метод контроля с применением вакуум-камер как один из основных методов неразрушающего контроля, применяемый при обследовании днищ вертикальных резервуаров, находящихся в эксплуатации более 20 лет. Ключевые слова: техническое диагностирование, вертикальные резервуары, днище, пузырьковый метод контроля.

П

ри проведении технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности вертикальных резервуаров, находящихся в эксплуатации более 20 лет, возникают некоторые вопросы при выборе методов контроля качества сварных соединений и основного металла днища. При проведении натурного обследования резервуара по результатам визуального осмотра возникает необходимость в определении объема проведения контроля ультразвуковым, рентгенографическим и другими методами неразрушающего контроля [1]. С учетом того, что подготовка днища к проведению неразрушающего контроля, как правило, проводится предприятиямизаказчиками некачественно, а днища резервуаров бывают сильно покрыты коррозионным налетом и коррозионными язвами, при визуальном осмотре практически невозможно заметить микротрещины, небольшие поры и другие дефекты, через которые могут происходить утечки хранимого в резервуаре продукта. В данном случае наиболее подходящим и эффективным методом контроля днища по сравнению с другими является пузырьковый метод контроля с применением вакуум-камер [2]. Чувствительность данного метода составляет 110–2 мм3 МПа/с [2].

Пузырьковый метод контроля с применением вакуум-камер бывает незаменим, когда приходится обследовать днища больших резервуаров. К примеру, площадь днища вертикального резервуара объемом 5 000 м3 составляет более 400 м2. Магнитопорошковым методом контроля или методом ПВК проконтролировать такую площадь весьма трудно. При этом приходится тратить значительное количество времени, требуется тщательная подготовка поверхности контроля, а также необходим большой объем расходных материалов. При контроле сварных соединений днища и основного металла производительность пузырькового метода может достигать 40–60 п.м./час. К сравнению – при контроле магнитопорошковым методом производительность обычно в два раза ниже. При проведении контроля днища пузырьковым методом с применением вакуум-камер необходимо в первую очередь проконтролировать места ремонта

днища, места в районе хлопунов и подозрительные участки уторного шва. Небольшие проблемы вызывает контроль нахлесточных сварных соединений с перепадом высот более 10 мм, так как возникают трудности с герметизацией вакуум-камеры. Эта проблема решается с применением в местах неплотностей дополнительных губчатых резиноуплотнителей. Из практического опыта работы видно, что при проведении технического диагностирования днищ резервуаров этим методом качество контроля значительно выше, чем с применением магнитопорошкового метода или метода ПВК. Применение пузырькового метода контроля с использованием вакуумкамер позволяет значительно повысить производительность труда, сократить время нахождения дефектоскопистов внутри резервуара, повысить качество контроля. Этот метод при контроле качества сварных соединений и основного металла днища рекомендовано использовать «Руководством по безопасности вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов» [3]. Литература 1. РД 08-95-95 «Положения о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов».

2. ГОСТ 3242-79 «Соединения сварные. Методы контроля качества».

3. Руководство по безопасности вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 26 декабря 2012 года № 780).

Применение пузырькового метода контроля с использованием вакуум-камер позволяет значительно повысить производительность труда, сократить время нахождения дефектоскопистов внутри резервуара, повысить качество контроля ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

505

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Повышение уровня защиты внутренней поверхности паровых котлов УДК 620.197/621.18 Андрей ПЕТРОЧЕНКОВ, начальник лаборатории металлов, эксперт на объектах котлонадзора ООО «Колымский экспертный центр» Александр ТРЕЩЕНКО, начальник лаборатории металлов, эксперт на объектах котлонадзора филиала ПАО «Магаданэнерго» «Магаданская ТЭЦ»

Эксплуатация паровых котлов связана с одновременным воздействием высоких температур, механических напряжений и агрессивной среды, которой является котловая вода. Ключевые слова: паровые котлы, качество котловой воды, парафин в качестве реагента.

П

аровые промышленные котлы в связи с использованием горячего пара или сильно нагретой воды под большим давлением являются устройствами повышенной опасности. К разрушению котлов приводят конструктивные дефекты, несоблюдение условий эксплуатации. Анализ данных по аварийным сбоям работы паровых котлов показывает, что значительное количество их внеплановых остановок происходит из-за нарушений воднохимического режима. Аварийные остановки котлоагрегатов приводят к сбоям в теплоснабжении потребителей, остановке производства и увеличивают расходы, связанные с незапланированными ремонтными работами. Эксплуатация паровых котлов связана с одновременным воздействием высоких температур, механических напряжений и агрессивной среды, которой является котловая вода. Котловая вода и металл поверхностей нагрева котло­ агрегата представляют собой отдельные элементы сложной системы, которая образуется при их взаимодействии. При взаимодействии этих элементов происходят поверхностные процессы, возникающие на границе их раздела. В результате этого металлические поверхности страдают от процессов коррозии и образования накипи, что приводит к нарушению конструкционных свойств

506

металла. Это ведет к развитию различных повреждений. Качество котловой воды определяется присутствием примесей, которые могут вызывать различные виды коррозии металла поверхностей нагрева, образования первичной накипи на них, а также шлама, который является источником образования вторичной накипи. Качественные характеристики котловой воды зависят и от наличия примесей, образующихся в результате транспортировки воды по трубопроводам. Удаление примесей осуществляется методами предварительной обработки воды, которые направлены на максимальное их удаление. Но применяемые методы не позволяют полностью удалить примеси в воде. Это связано не только с трудностями технического характера, но и с издержками применения методов предварительной обработки воды. Повышенное содержание неводных компонентов (газообразных и электролитов) резко влияет на теплопроводность стенок котла, снижая надежность и экономичность его работы. Температурный режим поверхностей нагрева определяется тепловыми, гидродинамическими и электрохимическими процессами, которые возникают при взаимодействии котловой воды и металла. Максимальное значение рабочей температуры металла не должно превышать 600 °С. Низкая теплопро-

водность накипи, которая в 40 раз меньше теплопроводности стали, ухудшает тепловой режим поверхностей нагрева, что вызывает расход топлива, перегрев и деформацию металла, приводит к аварийным остановкам. В процессе испарения котловой воды происходит накопление всех поступающих с питательной водой веществ, многие из которых, по достижению определенных концентраций выделяются из раствора в твердой фазе. Высокая скорость испарения и небольшой объем парового котла ускоряют это накопление, что делает необходимым осуществление дополнительной коррекционной обработки воды внутри котла. Процессу появления в котловой воде частиц различной степени дисперсности предшествуют процессы окисления металла элементов котлоагрегата. Продукты коррозии служат основными источниками образования отложений в котловой воде. Эти отложения представлены, в основном, соединениями железа, которые смываются потоком воды с внутренних поверхностей трубопроводов и оборудования. Вторым источником отложений являются частицы, образующиеся в результате кристаллизации растворенных в воде веществ, при этом объем продуктов коррозии железа примерно в пять раз превышает объем металла. Таким образом, в процессе эксплуатации котлоагрегатов происходят явления, существенно влияющие на эффективность и срок службы котлов. Известно большое количество различных методов борьбы с указанным явлением. Большинство из них сводится к использованию различных химических реагентов, которые вводятся в котловую воду. Для удаления отложений известно также использование реагента, содержащего бишофит – природный минерал, добываемый при бурении скважин.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Необходимо отметить, что все перечисленные выше способы не обеспечивают эффективной очистки поверхности, загрязняют воду, имеют высокую стоимость, сложны и опасны в эксплуатации. Задачу повышения эффективности защиты поверхностей котлоагрегата, а также проблему затрат на эксплуатацию котла, можно решить за счет введения в котловую воду смеси твердых предельных углеводородов (C18–C35) парафинового ряда. Смесь твердых предельных углеводородов с количеством атомов углерода C18–C35 в дальнейшем будем именовать парафином. Объем парафина не должен превышать 0,1% от общей емкости котла. Парафин вводят через дозатор, установленный на всасывающей линии насоса, питающего котел. В зависимости от условий работы паровых котлов и технологических схем котельных возможно изменять места ввода, периодичность и количество вводимого реагента. В дозаторе, установленном на всасывающей линии питательного насоса, парафин под действием температуры

питательной воды переходит из твердого состояния в жидкое. Вместе с питательной водой реагент в жидком состоянии подается в котел, где в условиях высоких температур и интенсивного перемешивания диспергируется до размеров коллоидных частиц и образует с водой эмульсию. Из-за незначительного количества реагента в общей массе котловой воды такую эмульсию можно отнести к разряду разбавленных, так как суммарный объем реагента не превышает 0,1% от общей емкости системы. Свойства эмульсии определяются особыми свойствами парафина. Парафин способен смачивать все известные твердые тела. Вообще, смачивающая способность определяется поверхностной энергией тел: смачивание твердых тел жидкостью возможно только в том случае, если поверхностная энергия жидкости меньше поверхностной энергии твердого тела. Парафин обладает минимальным поверхностным натяжением (в расплавленном состоянии), которое составляет 41 эрг/см2, для сравнения: у воды – 73, железа – 1910, окиси железа – 400. Краевой угол смачивания парафином тверТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

дых тел находится в пределах 3,5–7°, для сравнения – у воды ~40°. Парафин не токсичен и в условиях работы парового котла не требует специальных мер защиты при хранении и транспортировке, разрешен для контакта с питьевой водой и продуктами питания. Использование парафина в котловой воде позволяет повысить эффективность защиты поверхностей котла и повысить срок их службы. Постоянное использование реагента позволяет полностью отказаться от трудоемких операций, связанных с очисткой внутренних поверхностей котла. Рассмотрим другой интересный способ защиты внутренней поверхности котла от накипи. Он основан совсем на иных принципах, нежели использование парафина. Способ заключается в приложении к металлической поверхности, подверженной образованию накипи, токоотводящего электрического потенциала, достаточного для нейтрализации электростатической составляющей силы адгезии коллоидных частиц и ионов, образующих накипь, к металлической поверхности.

507

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Как известно, носителями электрического заряда в металле, медленными по сравнению с основными носителями заряда – электронами, являются дислокации его кристаллической структуры, которые несут на себе электрический заряд и образуют дислокационные токи. Выходя на поверхность нагревательных труб котла, эти токи входят в состав двойного электрического слоя при образовании накипи. Токоотводящий, электрический, пульсирующий (то есть переменный) потенциал инициирует отведение электрического заряда дислокаций с поверхности металла на землю. В этом отношении он является токоотводящим дислокационные токи. В результате действия этого токоотводящего электрического потенциала двойной электрический слой разрушается, и накипь постепенно распадается и переходит в котельную воду в виде шлама, который удаляется из котла при периодических его продувках. Токоотводящий электрический потенциал, согласно настоящему способу, может быть приложен к любой части металлической поверхности, удаленной от основания котла. Место приложения определяется удобством или эффективностью применения заявленного способа. Специалист в данной области техники, используя информацию, раскрытую в настоящем описании и используя стандартные методики испытаний, сможет определить оптимальное место приложения токоотводящего электрического потенциала. В некоторых вариантах реализации данного способа токоотводящий электрический потенциал является переменным. Токоотводящий электрический потенциал, согласно настоящему изобретению, может быть приложен в течение различных периодов времени. Время приложения потенциала определяется характером и степенью загрязненности металлической поверхности, составом используемой воды, температурным режимом и особенностями работы теплотехнического устройства и другими факторами, известными специалистам в данной обрасти техники. Величина токоотводящего потенциала, требуемая для нейтрализации электростатической составляющей силы адгезии, может быть определена специалистом в области коллоидной химии на основании сведений, известных из уровня техники, например, из книги Дерягина Б.В., Чураева Н.В., Муллера В.М. «Поверхностные силы» (Москва: «Наука», 1985). Согласно некоторым вариан-

508

там реализации, величина токоотводящего электрического потенциала находится в диапазоне от 10 В до 200 В, более предпочтительно – от 60 В до 150 В, еще более предпочтительно – от 61 В до 150 В. Значения токоотводящего электрического потенциала в диапазоне от 61 В до 150 В приводят к разряжению двойного электрического слоя, являющегося основой электростатической составляющей сил адгезии в накипи и, как следствие, разрушению накипи. Значения токоотводящего потенциала ниже 61 В являются недостаточными для разрушения накипи, а при значениях токоотводящего потенциала выше 150 В вероятно начало нежелательного электроэррозионного разрушения металла нагревательных трубок. Металлическая поверхность, к которой может быть применен этот способ, может быть частью следующих теплотехнических устройств: нагревательных труб паровых и водогрейных котлов, теплообменников, бойлерных установок, испарителей, теплотрасс, систем отопления жилых домов и промышленных объектов в процессе текущей эксплуатации. Данный список является иллюстративным и не ограничивает перечень устройств, к которым может быть применен способ согласно настоящему изобретению. В некоторых вариантах реализации железосодержащий сплав, из которого выполнена металлическая поверхность, к которой может быть применен способ согласно настоящему изобретению представляет собой сталь или другой железосодержащий материал. Водная среда, из которой способна образовываться накипь, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, представляет собой водопроводную воду. Водная среда также может представлять собой воду, содержащую растворенные соединения металлов. Растворенные соединения металлов могут представлять собой соединения железа или щелочноземельных металлов. Водная среда также может представлять собой водную суспензию коллоидных частиц соединений железа или щелочно-земельных металлов. Способ удаляет ранее образовавшиеся отложения и служит безреагентным средством очистки внутренних поверхностей в ходе эксплуатации теплотехнического устройства, обеспечивая в дальнейшем безнакипный режим его работы. При этом размеры зоны, в пределах которой достигается предотвращение образования накипи и коррозии, суще-

ственно превышает размеры зоны эффективного разрушения накипи. Способ имеет следующие преимущества: ■ не требует применения реагентов, то есть экологически безопасен; ■ прост в осуществлении, не требует специальных устройств; ■ позволяет повысить коэффициент теплопередачи и повысить эффективность работы котлов, что существенно сказывается на экономических показателях его работы; ■ может использоваться и отдельно, и как дополнение к применяемым методам докотловой обработки воды; ■ позволяет отказаться от процессов умягчения и деаэрации воды, что во многом упрощает технологическую схему котельных и дает возможность значительно снизить затраты при строительстве и эксплуатации. Способ можно использовать при эксплуатации водогрейных котлов, котловутилизаторов, закрытых систем теплоснабжения, установок по термическому опреснению морской воды, паропреобразовательных установок. Таким образом, отсутствие коррозионных разрушений, образования накипи на внутренних поверхностях открывают возможность для разработки принципиально новых конструктивных и компоновочных решений паровых котлов малой и средней мощности. Это позволит, за счет интенсификации тепловых процессов, добиться существенного уменьшения массы и габаритов паровых котлов. Обеспечить заданный температурный уровень поверхностей нагрева и, следовательно, уменьшить расход топлива, объем дымовых газов и сократить их выбросы в атмосферу. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ (приказ Ростехнадзора № 116 от 25 марта 2014 года).

2. РД 10-577-03 Типовая инструкция по контролю металла и продлению срока службы основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций.

3. Александров А., Григорьев Б. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. – М.: Издательство МЭИ, 1999. – 168 с.

4. Поляков О.Н., Ковалев Н.П., Ковалев А.П., Аксенова Л.В. Способ защиты внутренней поверхности парового котла (патент № 2378562), публикация патента: 10 января 2010 года.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Эффективность методов оценки остаточного ресурса Александр КРАСНЫХ, главный инженер, эксперт промышленной безопасности на подъемных сооружениях ООО «АВС ТехСервис» (г. Щербинка)

Вопрос обеспечения надежности работы грузоподъемного оборудования и механизмов с каждым годом становится актуальнее, так как старение оборудования значительно опережает темпы технического перевооружения во многих отраслях промышленности. В настоящее время отсутствует научно обоснованная методика определения остаточного ресурса, а имеющиеся методики недостаточно эффективны.

Н

а практике существуют несколько методов определения остаточного ресурса: ■ определение ресурса по наработке (характеристическому числу); ■ экспертный метод оценки; ■ экспериментально-расчетный метод. При этом ни один из методов практически не учитывает состояние металлоконструкции: наличие усталостных трещин, коррозии, износных явлений, особенно в шарнирных соединениях. По наработке учитывается только цикличность работы оборудования, притом единственным источником информации являются свидетельства обслуживающего персонала, так как на многих грузоподъемных машинах регистраторы параметров установлены уже после начала эксплуатации. При экспертном методе выводы делаются на основе статистики отказов, с условным учетом отсутствия усталостных трещин. Экспериментально-расчетный метод требует проведения проверки по критерию сопротивления усталости, но не учитывает статистику отказов. Поверочные расчеты проводятся по следующим методикам: методика расчета по скорости коррозии металла, методика расчета трещиностойкости, методика расчета на усталость металла. Однако даже при использовании расчетных методов невозможно заранее спрогнозировать зоны возникновения усталостных напряжений на оборудовании. Кроме того, имеющиеся методики расчета, как правило, предполагают независимое протекание процессов, хотя на практики процессы протекают одновременно в различном сочетании. Для более точного определения состо-

яния грузоподъемного оборудования необходимо переходить от вероятностных методов оценки ресурса, основанных на статистике отказов, к оценке индивидуального ресурса на основе комплексного подхода, сочетающего результаты разрушающего и неразрушающего контроля с поверочными расчетами на прочность. Вместе с тем следует учитывать и недостатки, существующие при реализации этого подхода: ■ во-первых, отсутствует порядок и последовательность применения методов и средств неразрушающего и разрушающего контроля для конкретного объекта контроля; ■ во-вторых, отсутствие возможности 100%-го обследования объекта контроля; ■ в-третьих, отсутствуют методы диагностирования, основанные на сочетании механики разрушений, металловедения и неразрушающего контроля.

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

В настоящее время нет действующего нормативного документа, указывающего места отбора проб металла или устанавливающего указания по применению неразрушающего контроля. Поэтому заключение о состоянии конструкции можно дать только на основании информации, полученной в месте проведения исследований, но некорректно распространять результаты на всю конструкцию в целом. Проблемой изменения механических свойств в работающих конструкциях с целью оценки их состояния занимаются диагностические центры. Однако до сих пор эффективных методов контроля и методик определения остаточного ресурса, пригодных для применения на практике, не предложено. Литература 1. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения».

2. РД 10-112-2-09 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Часть 2. Краны стреловые общего назначения и краны-манипуляторы».

3. РД 10-112-3-97 «Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. Часть 3. Башенные, стреловые несамоходные и мачтовые краны, краны-лесопогрузчики».

509

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Строительство высотных труб Высотные железобетонные промышленные трубы с многослойной футеровкой УДК 697.85 Михаил КОНТОРОВСКИЙ, главный инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей КОНТОРОВСКИЙ, генеральный директор ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Таисия КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Ольга КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей МИХОВ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва)

Дымовые трубы являются одним из основных сооружений различных промышленных объектов. Конструктивная особенность дымовых труб способствует тому, что любые аварийные ситуации с обрушением отдельных элементов или всей трубы в целом могут привести к человеческим жертвам и разрушениям других производственных зданий на промышленных объектах. Поэтому повышать надежность дымовой трубы следует на этапе строительства, используя самые современные технологии. Ключевые слова: дымовые трубы, промышленная безопасность, строительство дымовых труб, использование многослойной футеровки, применение многоклеточного шахтного подъемника, снижение металлоемкости, снижение трудоемкости.

Д

ымовая труба является неотъ­ емлемым элементом котельной установки и представляет собой вертикально расположенное трубное устройство для отвода продуктов сгорания в атмосферу. Принцип действия дымовой трубы основан на эффекте тяги, который обеспечивает перемещение массы газа в направлении от входного к выпускному отверстию трубы. Трубы могут иметь круглое, овальное или многоугольное сечение и изготавливаются из негорючих материалов – природного камня, кирпича, керамики, асбоцемента, металла или бетона. Высота промышленных труб может достигать нескольких сотен метров. В системах котельных, использующих различные дымоходы – вертикальные, наклонные и горизонтальные каналы для отвода дымовых газов от горелок, печей и других устройств сжигания топлива, дымовая труба является концевым элементом дымохода. Отводимые по дымоходу газы поступают в дымовую трубу, по которой они затем выпускаются в атмосферу. К одной трубе могут одновременно подсоединяться несколько дымоходов.

510

Дымовые трубы являются одним из основных сооружений различных промышленных объектов. В связи с этим одним из важнейших факторов надежности промышленного объекта является надежность дымовой трубы, выход из строя которой (аварийная ситуация, длительный капитальный ремонт и т.д.) приводит к остановке (прекращению) промышленного производства объекта (теплоэлектростанции, котельной, завода, фабрики и т.д.). Конструктивная особенность дымовых труб (это высотные объекты) способствует тому, что любые аварийные ситуации с обрушением отдельных элементов или всей трубы в целом могут привести к человеческим жертвам и разрушениям других производственных зданий на промышленных объектах. Поэтому естественно, что повышать надежность такого сооружения, как дымовая труба, следует на этапе строительства, используя при этом самые современные технологии. Анализируя последние разработки российских ученых в области строительства промышленных труб, мы пришли к выводу, что самого серьезного внимания заслуживает способ строитель-

ства высотных железобетонных промышленных труб с многослойной футеровкой при малом выходном диаметре и с применением многоклеточного шахтного подъемника [2]. Интересен и технический результат данного способа: снижение металлоемкости, трудоемкости, повышение качества работ и безопасности труда, улучшение условий труда. Рассмотрим подробнее процесс строительства трубы с многослойной футеровкой при малом выходном диаметре и с применением многоклеточного шахтного подъемника. Строительство производят в несколько этапов. На первом этапе бетонируют ствол трубы при одновременном посекционном наращивании шахтного подъемника. После окончания бетонирования ствола трубы блоки грузовой клети опирают на шахтный подъемник, демонтируют рабочую площадку, элементы шатра и устройства для подъема рабочей площадки, габариты которых препятствуют прохождению устройства в собранном виде через выходной диаметр обреза ствола трубы, демонтированные элементы опускают в грузовой клети по шахтному подъемнику. Устройство для подъема рабочей площадки опускают по шахтному подъемнику вниз, с которого демонтируют угловые стойки с примыкающими к ним ригелями и раскосами и гибкие связи, до нулевой отметки, в частично демонтированных угловых ячейках шахтного подъемника устанавливают диагональные ригели для увеличения его жесткости; внизу устройство полностью демонтируют. Перемещение самоподъемного устройства осуществляют четырьмя упомянутыми лебедками при наматывании или сматывании канатов с барабанов лебедок, при этом для увеличения грузоподъемности лебедок канат каждой лебедки направляют на монтажный блок и возвращают к самоподъемному устройству на каркасе. Монтажный блок своим крюком с защелкой навешивают на кольцо двухветвевого цепного стропа, каждую ветвь которого закрепляют на быстроразъемном хомуте, установленном на муфте стойки шахтного подъ-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

емника. К самоподъемному устройству подвешивают футеровочную площадку, с которой производят теплоизоляционные, футеровочные работы и противокоррозионную защиту. Устраивая очередной слой футеровки, при подъеме самоподъемного устройства, восстанавливают гибкие связи и угловые стойки и примыкающие к ним ригели и раскосы под футеровочной площадкой. При опускании устройства для подготовки производства последующего слоя под футеровочной площадкой демонтируют угловые стойки, ригели, раскосы и гибкие связи. После выполнения футеровки блоки грузовой клети крепятся на обрезе ствола трубы. Ячейки шахтного подъемника перекрывают установленными на ригели щитами, с которых ведут его демонтаж до нулевой отметки. После чего демонтируют самоподъемное устройство [2]. Такое техническое решение обеспечивает строительство высотных железобетонных промышленных труб с многослойной футеровкой, как из штучных материалов, так и монолитного легкого бетона, при малом выходном диаметре, повышает производительность, качество работ, безопасность труда, снижает трудоемкость и металлоемкость конструкции и в целом повышает надежность данного сооружения. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ.

2. Патент РФ № 2518601.

3. Дужих Ф.П., Осоловский В.П., Ладыгичев М.Г. Промышленные дымовые и вентиляционные трубы: Справочное издание / Под редакцией Ф.П. Дужих. – М: Теплотехник, 2004 г. – 464 с.

Рис. 1. Схема бетонирования ствола трубы 5

22 21

23

20

24

19 18 17

25

16

26

15 7 14 13 12 11 10 2 1

27 28 29

Рис. 2. Общая схема футеровочных работ

25

26 30

2 7

31 32 33 27

Рис. 3. Схема работ по монолитной футеровке 5 6

1 – многоклеточный шахтный подъемник; 2 – ствол трубы; 3 – рабочая площадка; 4 – устройство для подъема рабочей площадки; 5 – блоки грузовой клети; 6 – шатер; 7 – грузовая клеть; 8 – внутренние щиты опалубки; 9 – наружные щиты опалубки; 10 – гибкая связь; 11 – консоль ствола трубы; 12 – стойка; 13 – раскос; 14 – ригель; 15 – самоподъемное устройство; 16 – лебедка перемещения самоподъемного устройства; 17 – канат лебедки; 18 – быстроразъемный хомут; 19 – монтажный блок; 20 – кольцо двухветвевого цепного стропа; 21 – двухветвевой цепной строп; 22 – облегченный шатер; 23 – диагональный ригель; 24 – одноветвевой цепной страховочный строп; 25 – футеровочная площадка; 26 – выдвижная консоль; 27 – теплоизоляционный монолитный легкий полимер-керамзитобетон ствола трубы; 28 – блоки из пеностекла; 29 – прижимная кладка из кислотоупорного кирпича; 30 – специальный бандаж из круглой стали; 31 – верхний внутренний щит; 32 – нижний внутренний щит; 33 – подвесные леса

4

3 2 1

8 9 10

11

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

511

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Разрушение дымовых труб методом подрыва УДК 69.059.62 Михаил КОНТОРОВСКИЙ, главный инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей КОНТОРОВСКИЙ, генеральный директор ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Таисия КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Ольга КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей МИХОВ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва)

Демонтаж дымовых труб необходим в том случае, когда осуществляется реновация территорий промышленных зон. Оптимизация работ требует правильного выбора способа демонтажа, который позволит безопасно разрушить дымовую трубу с учетом ее конструктивных особенностей. В определенных случаях имеет смысл демонтировать дымовые трубы методом подрыва. Такой метод подразумевает использование оптимальной технологии подрыва, которая позволит максимально локализовать фрагменты сооружения после разрушения. Ключевые слова: дымовые трубы, промышленная безопасность, демонтаж дымовых труб методом подрыва.

Д

емонтаж дымовых труб необходим в том случае, когда осуществляется реновация территорий промышленных зон. В этом случае для оптимизации работ требуется правильно выбрать способ демонтажа, который позволит безопасно демонтировать дымовые трубы с учетом их конструктивных особенностей. В определенных случаях имеет смысл демонтировать дымовые трубы методом подрыва. Такой метод требует участия опытных специалистов и использования оптимальной технологии подрыва, которая позволит максимально локализовать фрагменты сооружения после разрушения. Такого эффекта можно достичь, если сила взрыва одновременно разрушит верхнюю и нижнюю части дымовой трубы. Но не все методы подрыва позволяют реализовать эффективную схему разрушения. Например, существует способ проведения взрывных работ, согласно которому в ограниченном объеме пространства размещают эластичную оболочку, заполняют ее взрывчатой смесью горючих газов и окислителя и подрывают тротиловой шашкой, при этом в качестве горючего газа используют пропан, бутан,

512

метан или смесь этих горючих газов [2]. Способ обеспечивает повышение эффективности разрушения крупных фрагментов разрушаемых объектов, повышение безопасности работ за счет снижения дальности разбрасывания осколков. Недостатком способа является неэффективность его применения для разрушения сооружений башенного типа, а именно дымовых труб, так как размещение эластичной оболочки со взрывчатой смесью с размерами, равными одномудвум диаметрам трубы, приведет к ее подрыву в нижней части и обрушению остальной части трубы с опасностью разрушений соседних сооружений в радиусе, равном высоте трубы. Применение эла-

стичной оболочки длиной, равной высоте трубы, вызывает трудности с ее размещением внутри трубы и сопровождается расслоением горючего газа и окислителя, обладающих различной плотностью (плотность воздуха – 1,26 кг/м3, метана – 0,71 кг/м3, пропана – 1,96 кг/м3, бутана – 2,59 кг/м3), и большого объема трубы (требуется большой отрезок времени для заполнения), что также снижает эффективность способа. Кроме того, действие взрыва в этом случае существенно снижается, так как давление газов не достигает разрушительной величины в связи с тем, что внутренняя полость связана с атмосферой в верхней и нижней (дымоходный канал) частях трубы. Чтобы избежать издержек данного способа подрыва, считаем необходимым применить техническое решение, которое заключается в следующем [2]. Для разрушения дымовой трубы, состоящей из фундамента 1, тела 2 и дымоходного канала 13, производят вскрытие фундамента по периметру траншеей 16, в полости трубы на уровне фундамента устанавливают перфорированный кольцевой газопровод 10 с глухой подводящей ветвью 11, которую пропускают через возводимую с окном 14 перемычку 12. Верх трубы перекрывают водяной забойкой, которая включает несущую сеть 7 из тросов, жесткое кольцо 3, подвешенное на тросах 5 к верхней части эластичной оболочки 6 с водой, троса 4, закрепляемого на вертолете, и небольшого груза 8 в нижней части сети 7. После опускания груза 8 внутрь трубы сеть 7 и кольцо 3 занимают положение, показанное на чертеже сплошными линиями, при дальнейшем

Демонтаж дымовых труб необходим в том случае, когда осуществляется реновация территорий промышленных зон. В этом случае для оптимизации работ требуется правильно выбрать способ демонтажа, который позволит безопасно демонтировать дымовые трубы с учетом их конструктивных особенностей

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Демонтаж дымовой промышленной трубы методом подрыва

Рис. 2. Вертикальный разрез по оси дымовой трубы 1 – фундамент дымовой трубы; 2 – тело трубы; 3 – жесткое кольцо; 4 – трос для подвески к вертолету; 5 – тросы для подвески кольца; 6 – эластичная оболочка с водой; 7 – сеть из тросов; 8 – груз для заводки сетки из тросов в полость трубы; 9 – полость трубы; 10 – кольцевой перфорированный участок газопровода; 11 – подводящая ветвь газопровода; 12 – перемычка в дымоходном канале; 13 – дымоходный канал; 14 – окно для установки заряда; 15 – заряд твердого взрывчатого вещества с электродетонатором; 16 – траншея

4 5 6 3 7 8

9 2

10 1 11 12 13 14

16

15

опускании троса 4 эластичный сосуд 6 с водой размещается в сети и занимает положение, показанное пунктиром. После ослабления троса 4 эластичный сосуд отсоединяют. Через оставленное в перемычке 12 окно 14 внутрь изолированной полости трубы устанавливают заряд 15 твердого взрывчатого вещества с электродетонатором, провода от которого выводят на безопасное расстояние. Окно 14 заполняют глиной пластичной консистенции. Взрывчатый газ (метан плотностью ρм= 0,71 кг/м3, или смесь метана с пропаном, ρпр= 1,96 кг/м3, в пропорциях, обеспечивающих плотность ρсм ≈ 1,0 кг/м3, меньшей, чем плотность воздуха ρвозд.= 1,26 кг/м3) подают с безопасного расстоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

яния через подводящую ветвь 11 в кольцевой перфорированный участок 10 газопровода. Газопровод непосредственно у перемычки (снаружи) снабжают обратным и предохранительным клапанами. При подаче газа фиксируется его расход, газ поднимается вверх по трубе, образуя взрывную смесь с воздухом по всей длине. После подачи рассчитанного объема газа, необходимого для образования взрывчатой смеси, производят подрыв заряда 15, который инициирует взрыв газовой смеси. Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно повысить эффективность разрушения дымовых труб за счет изоляции полости от атмосферы и недопущения расслоения газовоздушной смеси, предназначенной для подрыва. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ.

2. Патент РФ № 2308675.

3. Дужих Ф.П., Осоловский В.П., Ладыгичев М.Г. Промышленные дымовые и вентиляционные трубы: Справочное издание / Под редакцией Ф.П. Дужих. – М: Теплотехник, 2004 г. – 464 с.

513

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Диагностика состояния внутренней поверхности дымовых труб УДК 681.786.5/697.841 Михаил КОНТОРОВСКИЙ, главный инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей КОНТОРОВСКИЙ, генеральный директор ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Таисия КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Ольга КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей МИХОВ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва)

В настоящее время остро стоит проблема износа промышленных дымовых труб. Чтобы оценить текущее и прогнозировать будущее состояние данных сооружений, необходимо своевременно и качественно диагностировать состояние конструкционных материалов дымовых труб с помощью перспективных методов. Ключевые слова: дымовые трубы, промышленная безопасность, диагностика состояния внутренней поверхности дымовых труб, разрушение футеровки, измерительный блок, использование полупроводниковых лазеров.

В

настоящее время остро стоит проблема износа промышленных дымовых труб. Чтобы оценить текущее и прогнозировать будущее состояние данных сооружений, необходимо своевременно и качественно диагностировать состояние конструкционных материалов дымовых труб. Ситуация усугубляется тем, что в начальный период массового возведения кирпичных дымовых труб котельные, как правило, работали на твердых и жидких видах топлива с температурой отводимых газов от котлов 200–250 °С. Это не приводило к повреждениям элементов трубы, выполненных из обыкновенного глиняного кирпича М-100. Зазор между футеровкой и стволом с заполнением теплоизоляционным материалом, а при соответствующих значениях температуры уходящих газов и климатических условиях и без заполнения, позволял поддерживать требуемые температурные перепады по элементам дымовых труб и обеспечивать достаточно длительную их работу. Проанализируем ряд причин, ведущих к повышенному износу дымовых труб. Опыт эксплуатации дымовых труб различных конструкций на тепловых электростанциях и котельных показывает, что с переводом котлов с твердого и жидкого топлива на сжигание природного газа повреждения элементов дымовых труб ста-

514

ли отмечаться чаще. Срок службы футеровки в зависимости от климатических условий и температуры отводимых газов на ряде объектов не превышает 3–4 года. В то же время кирпичные дымовые трубы, размещенные в центральных районах России, при работе котлов на газе с частичными нагрузками и температурой уходящих газов зимой до 100 °С подвергаются повреждениям. Последние усиливаются при пониженных скоростях дымовых газов в устье трубы (до 2 м/с) и при подземном расположении боровов. Основной причиной разрушений футеровки и несущего ствола дымовой трубы при работе котлов на природном газе является отклонение от проектных значений температурно-влажностного и аэродинамического режимов трубы. Как известно, температура точки росы продуктов сгорания природного газа составляет 55–60 °С. При снижении скорости дымовых газов в трубе и понижении температуры газов до 100 °С температура внутренней поверхности футеровки трубы снижается до точки росы продуктов сгорания и ниже. Коэффициент теплоотдачи со стороны газов снижается до 2–6 Вт/(м2.К) вместо 35 Вт/(м2.К) для проектных условий при номинальных параметрах котлов, подсоединенных к трубе. Конденсат из дымовых газов попадает на поверхность футеровки, а затем фильтруется в кирпич через швы в

ней и кладке ствола, а при отрицательной температуре наружного воздуха происходит замерзание этого конденсата, и вследствие этого кирпич и швы в кладке разрушаются. При понижении скорости дымовых газов до соответствующего уровня появляются условия попадания холодного воздуха в трубу, что приводит к охлаждению кладки в верхней ее части. Рекомендуется принимать скорость на выходе из трубы порядка 6 м/с, то есть в 1,3–1,5 раза выше скорости ветра, чтобы избежать попадания холодного воздуха. При больших скоростях дымовых газов в трубе может создаваться избыточное статическое давление. При этом дымовые газы через швы футеровки проникают в зону с температурой материала ниже температуры точки росы, где и происходит образование конденсата, что приводит к разрушению кладки. Величина статического давления зависит от скорости дымовых газов, формы и высоты трубы, температуры дымовых газов и наружного воздуха. Оптимальной для кирпичных дымовых труб считается скорость на выходе из трубы 6–18 м/с, которая должна подтверждаться расчетом. Аналогичные повреждения дымовых труб происходят и при работе котлов на сернистых мазутах. При этом положение усугубляется наличием в дымовых газах сернистых соединений (сернистого газа и серного ангидрида) и повышением за счет этого температур их точки росы до 120–150 °С. Дополнительно возникают процессы сульфатизации силикатных материалов и коррозионного разрушения. Повреждения материалов труб происходят также за счет неравномерной усадки фундамента и других причин, не связанных с температурно-влажностным и аэродинамическим режимами. При работе дымовых труб в условиях конденсации на поверхность футеровки газоотводящего ствола коррозионных компонентов, а также при отклонении температурно-влажностного режима от проектных значений требуется ее защита от низкотемпературной коррозии и разрушений. За рубежом в последние годы в качестве газоотводящих стволов дымовых труб применяют металлические трубы, а также трубы из керами-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Схема устройства для диагностики состояния внутренней поверхности трубы 8

Рис. 2. Расположение полупроводниковых лазеров в измерительном блоке и принцип измерения формы поперечного сечения трубопровода 7 11

4

7

3

1 10

9

1

12

2 4

5

A

6

ки, стекла, синтетических материалов. Последние, в зависимости от их состава, могут предназначаться для разных температур отводимых газов: до 80 °С, 120 °С, 160 °С и выше. Среди важнейших причин, вызывающих повреждения дымовых труб ТЭС, можно отметить следующие: ■ перегрузка по газам, связанная с подключением к ним дополнительных источников; ■ самоокутывание оголовка трубы, происходящее при определенных соотношениях скоростей дымовых газов и воздуха; ■ переменные нагрузочные и температурные режимы; ■ повышение содержания коррозионных агентов в отводимых газах против расчетных значений. Анализ причин, вызывающих повреждения дымовых труб, убеждает нас работать над повышением качества диагностики поверхностей данных сооружений. Опыт российских ученых показывает, что возможности для этого есть. В подтверждение этому рассмотрим перспективный метод диагностики состояния внутренней поверхности труб. Он базируется на использовании устройства, которое позволяет повысить точность выявления поверхностных дефектов с одновременным обеспечением возможности определения формы поперечного сечения трубы [3]. Устройство для диагностики состояния внутренней поверхности трубы состоит (рис. 1, рис. 2) из измерительного блока 1, содержащего четыре полупроводниковых лазера 2, расположенных в корпусе измерительного блока 1, электродвигателя 3 для перемещения измерительного блока внутри трубопровода 4, трех опор 5 с пружинами 6 для обеспечения устойчивого положения прибора и перемещения внутри трубопровода 4, кабеля 7 для связи с блоком регистрации и обработки информации (на чертеже не показаны) и катушки 8. Устройство работает следующим образом. В трубопроводе 4 помещается измерительный блок 1, содержащий четыре полупроводниковых лазера 2 и электро-

B

двигатель 3 для перемещения измерительного блока внутри трубы 4. Корпус измерительного блока снабжен тремя опорами 5 с пружинами 6, обеспечивающими устойчивое положение прибора и перемещение внутри трубопровода. Прибор соединен кабелем 7 с блоком регистрации обработки информации. Перед началом измерений кабель намотан на катушку 8. По углу поворота катушки 8 производится отсчет перемещения прибора внутри трубы 4. При перемещении измерительного блока 1 вдоль оси трубопровода 4 с помощью электродвигателя 3 излучение полупроводникового лазера 2 отражается от внутренней поверхности трубопровода 4 и вновь попадает в резонатор полупроводникового лазера, вызывая обратный сигнал, который изменяет напряжение на p-n-переходе. В измерительном блоке 1 регистрируются величины напряжений на p-n-переходе каждого из четырех полупроводниковых лазеров. Наличие дефектов в конкретной точке измерения определяется путем сравнения величины зарегистрированного сигнала с величиной, соответствующей бездефектной поверхности. Если эта разность превышает пороговую величину, принимается решение о наличии дефекта. Отсчет координат для определения места расположения дефектов ведется по углу поворота катушки 8. Устройство позволяет определять форму сечения трубы следующим образом (рис. 2). Проводится измерение величины сигналов в диаметрально противоположных точках сечения, последующее их суммирование и сопоставление с результатом в перпендикулярном направлении, при этом измеряемой величиной являются оптоэлектронные сигналы обратной связи в каждом из четырех полупроводниковых лазеров [3]. Принцип действия прибора основан на использовании явления обратной связи в полупроводниковых лазерах, то есть регистрации электрического сигнала на p-n-переходе при попадании в резонатор лазера излучения, отраженного от внешней поверхности. Форма поперечного сечения трубы ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

определяется следующим образом (рис.

2). Полупроводниковый лазер 2 состоит из четырех полупроводниковых лазеров 9, 10, 11 и 12, расположенных в измерительном блоке 1. Излучение полупроводникового лазера 9 направляется на внутреннюю поверхность трубопровода 4. Отраженное поверхностью излучение попадает в резонатор лазера 9, что приводит к изменению электрического сигнала на его p-n-переходе. Полученный результат суммируется с сигналом, зарегистрированным на p-n-переходе лазера 10. Это позволяет определить диаметр А. Аналогично определяется диаметр В при зондировании внутренней поверхности трубы полупроводниковыми лазерами 11 и 12. Полученные сигналы передаются в блок обработки информации с помощью кабеля 7. Выявление повреждений поверхности основано на регистрации отраженного поверхностью излучения, измеряемой величиной является изменение напряжения на p-n-переходе полупроводникового лазера вследствие взаимодействия отраженного излучения с собственным излучением лазера. Таким образом, данное устройство может эффективно применяться для выявления повреждений внутренней поверхности длинномерных труб и определения формы их поперечного сечения, что позволит своевременно оценивать надежность дымовых труб и принимать обоснованные решения по их ремонту. Литература 1. Дымовые трубы и элементы газоотводящих трактов из полимерных композиционных материалов: монография / Асташкин В.М., Жолудов В.С., Корсунский А.З., Малютин Е.В., Спорыхин Б.Б. / Под редакцией Гусева Б.В. и Горелова К.А. – Челябинск, 2011. – 155 с.

2. Дымовые трубы: традиции и инновации: монография / Асташкин В.М., Жолудов В.С., Корсунский А.З., Малютин Е.В., Спорыхин Б.Б. / Под редакцией Асташкина В.М. и Корсунского А.З. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2011. – 496 с.

3. Патент РФ № 2528033.

515

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Антикоррозийный ремонт дымовой трубы Способ антикоррозийного ремонта внутренней поверхности дымовой трубы УДК 620.197.7 / 697.841 Михаил КОНТОРОВСКИЙ, главный инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей КОНТОРОВСКИЙ, генеральный директор ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Таисия КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Ольга КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей МИХОВ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва)

В процессе эксплуатации происходит развитие коррозийных процессов на внутренних поверхностях стальных дымовых труб. Это приводит к разрушению металла труб, ремонт их усложняется, а эксплуатация продолжается с частично разрушенной внутренней поверхностью. Чтобы избежать дальнейшего разрушения труб, необходимо вовремя проводить текущие ремонты их внутренней поверхности, что осложняется необходимостью очистки внутренней поверхности трубы. Ключевые слова: стальные дымовые трубы, промышленная безопасность, ремонт внутренней поверхности стальных дымовых труб, коррозийные разрушения, антикоррозийное покрытие.

С

тальные дымовые трубы являются высотными сооружениями и, в силу своих конструктивных особенностей, чаще, чем это регламентировано технической документацией, выходят из строя. Чем это обусловлено? При снижении нагрузок котлов, подключенных к дымовым трубам, последние подвергаются ускоренному износу. Дымовые газы, проходящие по дымоходу в процессе эксплуатации, снижают свою температуру, происходит конденсация водяного пара на стенках дымохода. В данном конденсате растворяется сажа и другие продукты горения топлива. В связи с этим происходит развитие коррозии на внутренних поверхностях стальных дымовых труб, ведь конденсат, имеющий определенный химический состав, представляет собой довольно агрессивную среду. Это приводит к разрушению металла труб, ремонт их усложняется, а эксплуатация продолжается с частично разрушенной внутренней поверхностью. Чтобы избежать дальнейшего разрушения труб, необходимо вовремя проводить

516

текущие ремонты их внутренней поверхности. Данный ремонт осложняется необходимостью очистки внутренней поверхности трубы. Есть ряд способов такой очистки. И один из них привлек наше внимание оригинальностью своего решения. При реализации данного способа мы можем достичь решения двух важных задач – качественно очистить внутреннюю поверхность дымовой трубы и нанести на подготовленную поверхность антикоррозийное покрытие. Способ нанесения антикоррозийного покрытия на внутреннюю поверхность дымовой трубы заключается в механическом отделении отложений от поверхности трубы и удалении отложений из зоны очистки [5]. Узел очистки запасовывают в дымовую трубу с помощью крана, центруют его в дымовой трубе, обеспечивают его движение вверх-вниз автокраном со скоростью 0,1 м/с, производят очистку дымовой трубы вращательным движением металлических щеток. После очистки внутренней поверхности дымовой трубы на устройство устанав-

ливают узел покраски и распыляют раствор через форсунки, нанося на внутреннюю поверхность дымовой трубы антикоррозийное покрытие. Технический результат заключается в улучшении качества очистки внутренней поверхности дымовых труб, нанесении на нее антикоррозионного покрытия, повышении производительности и увеличении ее рабочего долголетия. Очистку производят за тридцать циклов проходов, а нанесение покрытия осуществляют за шесть циклов. Предотвращают вращательное движение корпуса прижимными заточенными под конус роликами. Измеряют толщину нанесенного покрытия в нижней и верхней части внутренней поверхности дымовой трубы, например, толщиномером магнитным МТП-01. Заменяют щеточный механизм на узел покраски, когда узел очистки находится внизу дымовой трубы. Реализация способа осуществляется устройством, представленным на рисунках 1, 2 и 3. Процесс антикоррозийного ремонта стальной дымовой трубы реализуется вышеописанным устройством в два этапа.

1 этап – зачистка дымовой трубы. Включает следующие операции: запасовка узла очистки с помощью крана; выставление и центровка его; механическое отделение отложений от поверхности трубы и удаление отложений из зоны очистки; контроль качества очистки поверхности (должна быть удалена грязь, ржавчина и отслаивающаяся окалина). Устройство осуществляет вертикальное возвратно-поступательное движение. Одно возвратно-поступательное движение устройства вниз-вверх образует цикл. Для очистки включается электропривод, который обеспечивает вращательное движение щеток. При необходимости вылет щеток регулируется. Для исключения вращательного движения корпуса устройства установлены прижимные заточенные под конус ролики.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Для зачистки всей трубы высотой 30 м требуется 150 минут. Скорость прохода устройства – 0,1 м/с. Качественная обработки поверхности выполняется за 30 циклов. Во избежание порыва электрического кабеля о верхнюю часть дымовой трубы применен роликовый механизм для безопасной подачи кабеля от источника питания до механического устройства [5].

2 этап – нанесение антикоррозийного покрытия. Включает следующие операции: замена щеточного механизма 4 на узел покраски (смена устройств осуществляется внизу дымовой трубы); нанесение антикоррозийного покрытия (покраска) внутренней поверхности трубы; контроль качества толщины нанесенного покрытия в нижней и верхней части трубы проводится при помощи толщиномера магнитного МТП-01. Поверхность должна быть окрашена равномерно с толщиной покрытия не менее 1 мм. Оценка экономического эффекта предлагаемого способа: 1. Затраты на замену ствола дымовой трубы составляют примерно 1 492 000 рублей.

2. Затраты на изготовление узла очистки и узла покраски составляют 30 000 рублей.

3. Затраты на первый текущий ремонт с проведением очистки ствола от ржавчины и нанесением антикоррозийного покрытия составляют 41 596 рублей на один ремонт, в том числе: ■ на использование автокрана – (2 583 руб. × 8 ч.) = 20 664 руб.; ■ на антикоррозийное покрытие – 12 500 рублей исходя из расчетной формулы

Рис. 1. Узел очистки

24 25 23

7

1

D1

2

6 4

3

8

5

D

Рис. 2. Узел покраски 15 14 13

11

16

12 9

Рис. 3. Форсунка

10

14 18

22

D = SVA = 100 м2 • 0,25 л/м2 • • 500 руб./л = 12 500 руб, где S – общая площадь дымовой трубы, м2; V – потребный объем антикоррозийного раствора для покрытия, м3; А – стоимость одного литра антикоррозийного раствора «Корунд-Антикор», руб.; ■ оплата труда: инженер (2 категории) – (500,375 руб. × 8 ч) = 4 003 руб., стропальщик (4 разряд) – (276,83 руб. × 8 ч) = 2214,64 руб., слесарь (4 разряд) – (276,83 руб. × 8 ч) = 2 214,64 руб., итого – 41 596,28 рубля на один ремонт. Ожидаемый экономический эффект от ремонта одной трубы – 1 450 404 рублей. Таким образом, предложенный способ обеспечивает приведение дымовой трубы к нормируемым техническим показателям и увеличивает срок эксплуатации трубы без изменения ее свойств.

Ход воздуха

22

21 19

1 – корпус; 2 – электропривод; 3 – промежуточный вал; 4 – щеточный механизм; 5 – узел крепления; 6 – пластина; 7 – ролик; 8 – щетка; 9 – штуцер; 10 – конусный подшипник; 11 – кран; 12 – резервуар для воздуха; 13 – резервуар для хранения антикоррозийного раствора; 14 – штуцер для залива антикоррозионного раствора; 15 – уголки; 16 – форсунка; 17 – штуцер; 18 – корпус форсунки; 19 – трубопровод для подачи антикоррозийного раствора; 20 – прижимная гайка; 21 – завихритель; 22 – фильтр; 23 – скоба; 24 – роликовый механизм; 25 – кронштейн; D1 – внутренний диаметр корпуса, мм; D – внутренний диаметр дымовой трубы, мм Литература 1. Шишков И.А., Лебедев В.Г., Беляев Д.С. Дымовые трубы энергетических установок. – М.: Энергия, 1976. – 176 с.

2. Промышленные дымовые и вентиляционные трубы: Справочное издание / Ф.П. Дужих, В.П. Осоловский, М.Г. ЛаТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

дыгичев; Под общей ред. Ф.П. Дужих. – М.: Теплотехник, 2004. –464 с.

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

4. Патент РФ № 2528254.

517

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О технологии ремонта и усиления фундаментов УДК 69.059.72 Михаил КОНТОРОВСКИЙ, главный инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей КОНТОРОВСКИЙ, генеральный директор ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Таисия КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Ольга КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей МИХОВ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва)

Безопасная эксплуатация зданий и сооружений в большой степени зависит от состояния фундаментов. При нарушении надежности фундамента происходит разрушение сооружения. Поэтому фундаменты необходимо своевременно поддерживать в надлежащем состоянии с помощью ремонтных работ. Ключевые слова: безопасная эксплуатация зданий и сооружений, промышленная безопасность, усиление фундаментов при помощи вдавливаемых свай.

Б

езопасная эксплуатация зданий и сооружений в большой степени зависит от состояния фундаментов. Так как фундаменты эксплуатируются под землей, то они воспринимают нагрузки и усилия от наземных конструкций и передают их на грунтовое основание. В свою очередь, окружающий грунт также воздействует на фундаменты. Таким образом, техническая система «грунт – сооружение» находится в равновесии. При нарушении этого равновесия происходит разрушение сооружения. Поэтому фундаменты необходимо своевременно поддерживать в надлежащем состоянии с помощью ремонтных работ. Прежде чем приступить к выполнению работ по ремонту и усилению фундаментов, необходимо установить причину повреждения и устранить ее. Для выявления причин, вызвавших повреждения фундаментов, а также при их реконструкции проводят сбор сведений по истории здания или сооружения, а также выполняют техническое обследование надземной и подземной частей здания и прилегающей территории. Это особенно актуально для зданий старой постройки. Сбор сведений по истории здания дает возможность установить дату построй-

518

ки, первоначальный вид, изменения, которые происходили в процессе эксплуатации (надстройки, пристройки, перепланировка), аварийные состояния. Наличие технической документации значительно сокращает объем дальнейших обследований. Обследование надземной части здания позволяет установить его фактические размеры, оценить состояние несущих и ограждающих конструкций, определить фактически действующие нагрузки, выявить внешние повреждения, установить, по возможности, причины их возникновения. Обследование подземной части здания выполняют с целью определения конструкции, размеров и материала фундамента, его прочностных характеристик, глубины заложения, наличия и состояния гидроизоляции, а также типа грун-

тов в основании. Для этого производят откопку шурфов, количество которых зависит от физического состояния здания в целом и его конструкций. Если при реконструкции или капитальном ремонте здания нагрузки на фундамент не возрастают, то достаточно отрыть два-три шурфа. При наличии деформаций и трещин в стенах шурфы обязательно выполняют в местах предполагаемых повреждений фундамента. Их отрывают на 0,5 м ниже уровня подошвы фундамента. В плане шурф имеет форму прямоугольника, причем большая его сторона длиной 1,5...3 м примыкает к фундаменту. Прочность фундаментов и стен подвала определяют известными неразрушающими методами, например, акустическим, радиометрическим, механическим и т.д. Осадку здания контролируют инструментально, а раскрытие трещин – с помощью маяков, устанавливаемых поперек трещин на стене здания. Маяки устраивают в виде мостика длиной 250...300, шириной 50...70 и толщиной 15...20 мм. Место, где устраивают маяк, очищают от штукатурки, краски, облицовки. На каждой трещине устанавливаются два маяка: один – в месте наибольшего раскрытия, другой – в ее начале. Если в течение 15–20 дней на маяках не появились трещины, то можно считать, что деформации здания стабилизировались. Маяки делают из гипса, можно из металла или стекла. Обследование прилегающей территории способствует выяснению причин повреждений, таких как неправильный отвод поверхностных вод, наличие вблизи русл старых рек, засыпанных оврагов и т.д.

Обследование надземной части здания позволяет установить его фактические размеры, оценить состояние несущих и ограждающих конструкций, определить фактически действующие нагрузки, выявить внешние повреждения, установить, по возможности, причины их возникновения

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Работы по переустройству фундаментов могут выполняться по двум направлениям: 1) восстановление несущей способности оснований и ее повышение; 2) ремонт и усиление фундаментов. Существует множество способов усиления фундаментов. Перечислим основные из них: 1) методом цементации пустот в кладке; 2) при помощи частичной замены кладки фундамента; 3) обоймами; 4) при помощи подведения конструктивных элементов под существующие фундаменты (конструктивные элементы представлены – плитами, столбами, стенами); 5) подведением новых фундаментов; 6) при помощи вдавливаемых свай; 7) подведением свай под подошву фундамента; 8) при помощи пересадки его на выносные сваи; 9) буронабивными сваями; 10) корневидными буроинъекционными сваями; 11) конструкциями, возводимыми способом «стена в грунте»; 12) опускными колодцами; 13) при помощи передачи части нагрузок на дополнительные фундаменты; 14) переустройство столбчатых фундаментов в ленточные и ленточных в плитные; 15) возвращение просевшего фундамента в первоначальное или горизонтальное положение. При анализе отечественного опыта в области усиления фундаментов наше внимание привлек способ, который реализуется в следующем порядке [4]. На вертикальной поверхности тела (рис. 1, 2, 3) существующего фундамента 5, который предполагается усилить, выполняют отверстия и устанавливают анкера 4, между которыми устанавливают и крепят стальной упор 3. Нижнюю секцию сваи 1 с заглушенным нижним концом устанавливают под углом до 15° к вертикальной поверхности фундамента. Устройство для усиления фундамента содержит сваю 1, соединительные элементы 2, используемые на последнем этапе работ по усилению фундамента и соединяющие сваркой сваю 1 со стальным упором 3, закрепленным к фундаменту 5 с помощью анкеров 4, подушку высокого давления 6. Между стальным упором 3 и сваей 1 помещают пневматическую подушку 6 высокого давления (пневмодомкрат), с помощью которой производят задавливание нижней секции сваи 1 с заглушенным концом в грунт. Задавливание производится до расчетного усилия, измеряемого манометром для определения давления в пневмоподушке. Подушка 6 убирается. Далее к верхнему концу нижнего участка секции сваи 1 приваривают следующую сек-

цию сваи. Вновь устанавливают пневмоподушку и повторяют процесс до получения расчетного усилия. Соединение участков свай осуществляют с помощью электродуговой сварки полным проваром по контуру сваи. Последний участок трубы задавливают без использования подушки высокого давления 6 с помощью гидравлического домкрата. После выхода на расчетное усилие в свае, не снимая нагрузки с гидравлического домкрата, устанавливают соединительные элементы 2 и соединяют их сваркой с последней секцией сваи и со стальным упором 3. Полость сваи 1 заполняют бетоном. Данный способ характеризуется своими специфическими особенностями: ■ сохраняется несущая способность грунта под подошвой фундамента (устройство задавливания сваи выполнено по боковой поверхности фундамента); ■ крепление к телу существующего фундамента осуществляется в любом удобном месте и не зависит от глубины заложения существующего фундамента; ■ несущая способность сваи (давление на сваю) контролируется с помощью манометра задавливающего устройства (пневмодомкрата); ■ после задавливания последнего участка свая остается уже включенной в работу на проектное усилие, то есть не нужно ждать усадки и т.д.; ■ несущая способность сваи не ограничена и определяется длиной сваи, ее диаметром (диаметром используемых труб), количеством анкеров, установленных в существующий фундамент; ■ простота и быстрота изготовления и установки сваи; ■ возможность установки сваи на любых труднодоступных участках; ■ для установки сваи требуется минимальная механизация. Таким образом, предлагаемый способ усиления фундамента зданий и устройство для его осуществления позволяют резко сократить сроки проведения ремонтных работ, повысить их эффективность и производительность.

Рис. 1. Устройство для усиления фундамента, общий вид

Литература 1. Добромыслов А.Н. Дефекты в конструкциях при строительстве. – СПб.: Издательство Ассоциации, 2009 г. – 192 с.

2. СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты». – СПб.: Энергия, 2013 г. – 148 с.

3. Горбов А.М. Фундаменты. Стены. Фасады: – М.: АСТ, Сталкер, 2008 г. – 192 с.

4. Патент РФ № 2191235.

Рис. 3. Свая с соединительными элементами, разрез по В-В

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

А

Б

4

5

3

4

6 2

1

А

Б до 15°

Рис. 2. Устройство, разрез по Б-Б Б-Б

4

3

B

B 2

6

1

2

B-B

1

519

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Усиление дымовых труб

Перспективный способ усиления дымовых железобетонных труб УДК 697.85 Михаил КОНТОРОВСКИЙ, главный инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей КОНТОРОВСКИЙ, генеральный директор ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Таисия КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Ольга КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей МИХОВ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва)

Анализ результатов обследований дымовых труб показывает, что их эксплуатация часто проходит с нарушением практически всех правил эксплуатации, назначенных проектной организацией. Ремонтные работы проводятся несвоевременно. Исходя из этого, очевидна потребность в использовании простых и надежных способов усиления дымовых железобетонных труб. Ключевые слова: дымовые трубы, промышленная безопасность, ремонт дымовых труб, способ усиления дымовых железобетонных труб.

А

ктуальность поисков оптимальных технологий усиления дымовых железобетонных труб очевидна по той причине, что большее их количество из эксплуатируемых в России (более чем 190 тыс. дымовых и вентиляционных труб), во-первых, используется на опасных производственных объектах, и во-вторых, основная масса этих дымовых труб практически выработала свой ресурс и находится в ограниченно работоспособном состоянии. За последние годы (после 1991 года) построено и введено в эксплуатацию не более 20 дымовых труб высотой более 100 м. Большинство дымовых труб построено в эпоху плановой экономики России. Переход на рыночную экономику и распад экономических связей привели к снижению промышленных тепловых нагрузок в большинстве регионов России. Это, в свою очередь, привело к изменению режима эксплуатации дымовых труб. Кроме того, анализ результатов обследований дымовых труб показал, что их эксплуатация проходит с нарушением практически всех пунктов обеспечения срока эксплуатации, назначенной проектной организацией. Так, теплоизоляция из минераловатных плит, примененная на кирпичных или железобетонных дымовых трубах, по истечении 10 лет полностью исчезает. Принудительная вентиляция практически не работает ни на

520

одной дымовой трубе, где она запланирована. Крен ствола дымовой трубы превышает предельную величину. На это накладываются дефекты строительства, например, плохо провибрированный бетон в местах соединения секций железобетонной дымовой трубы. Нарушена толщина защитного слоя бетона. Ремонты проводятся несвоевременно. Исходя из вышесказанного, явно видна потребность в использовании простых и надежных способов усиления дымовых железобетонных труб. По нашему мнению, актуально использовать устройство для усиления поврежденных железобетонных дымовых труб, которое образовано конструкцией, охватывающей трубу с внешней стороны [2]. Устройство состоит из опорных металлических колец, охватывающих трубу с внешней стороны и закрепленных с помощью стяжных болтов, между опорными кольцами установлены стойки, часть которых представляет собой гидро- или термодомкраты для создания необходимого усилия и винтовые домкраты – для фиксации созданного усилия. Необходимо отметить, что известны конструкции для усиления железобетонных труб внутренними и внешними железобетонными обоймами, которые устанавливаются на поврежденных участках трубы. А в случае необходимости, при значительных разрушениях ствола трубы, устанавливается сплош-

ная обойма, называемая железобетонной рубашкой. Однако такая конструкция усиления имеет ряд недостатков: ■ высокая трудоемкость и материалоемкость; ■ увеличение нагрузки на фундамент трубы; ■ недостаточная трещиностойкость и адгезия к «старому» бетону вследствие усадок в бетоне. С целью устранения отмеченных выше недостатков рассматриваемых вариантов конструкций железобетонных обойм для усиления дымовых труб, предлагается вариант усиления, который представляет собой металлоконструкцию, охватывающую поврежденный участок трубы, а в случае необходимости металлоконструкции могут быть поставлены для усиления дымовой трубы по всей высоте. На рисунках обозначены фрагменты трубы в разрезе с установленным устройством для усиления стенок трубы. На участке трубы установлены опорные кольца 2, которые расположены на некоторой глубине с внешней стороны трубы и зафиксированы с помощью стяжных болтов 5; с помощью стоек-распорок 3, представляющих собой винтовые домкраты, производится фиксация перемещения колец, при этом перемещение колец относительно друг друга осуществляется гидро- или термодомкратами 4, которые расположены вокруг трубы 1, чередуясь с винтовыми домкратами. Работа устройства осуществляется следующим образом [2]. По периметру трубы 1 в местах утолщения сечения трубы прорезаются кольцевые углубления, в которые устанавливаются опорные кольца 2 и стягиваются болтами 5, между кольцами монтируются стойки с гидро- или термодомкратами 4 и стойки с винтовыми домкратами 3, при этом стойки 3 и 4 чередуются через одну. По результатам обследования повреждений трубы разрабатываются технологические карты и определяется необходимое суммарное усилие и перемещение под воздействием домкратов 4, достигнутое перемещение фиксируется винтовыми домкратами 3. Важно отметить, что при использовании предложенного устройства возможно не только усиление стенок трубы на по-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

О молниезащите дымовых труб

Рис. 1. Фрагмент трубы в разрезе с установленным устройством для усиления стенок трубы Б-Б 5 4 А 3

1

УДК 621.316.98 / 697.85

А

Михаил КОНТОРОВСКИЙ, главный инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей КОНТОРОВСКИЙ, генеральный директор ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Таисия КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Ольга КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей МИХОВ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва)

2 4 3

Рис. 2. Фрагмент трубы в разрезе с установленным устройством для усиления стенок трубы А-А

Б

1

2

4

Б

3

врежденных участках, но и по всей трубе от фундамента до головки. Заметным достоинством способа является то, что после окончания операции по усилению, стойки с гидро- или термодомкратами могут быть сняты, поскольку усилие будет зафиксировано стойками с винтовыми домкратами, что значительно снизит вес устройства и не потребует усиления фундамента трубы. Таким образом, используя предложенное устройство, становится возможным исправление деформированных участков трубы. Технологический процесс монтажа предложенного устройства значительно менее трудоемок по сравнению с трудозатратами по устройству железобетонной обоймы. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ.

2. Патент РФ № 2385400.

3. Дужих Ф.П., Осоловский В.П., Ладыгичев М.Г. Промышленные дымовые и вентиляционные трубы: Справочное издание / Под редакцией Ф.П. Дужих. – М: Теплотехник, 2004 г. – 464 с.

4. РД 03-610-03 Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб.

Молниезащита дымовой трубы необходима для обеспечения безопасности системы промышленная труба–здание, а также для продления максимального срока эксплуатации указанных конструкций. Только комплексная система молниезащиты, разработанная в индивидуальном порядке опытными специалистами, сможет полностью обезопасить сооружение от возникновения различных повреждений, возгорания, выхода из строя технических устройств и электрооборудования. Ключевые слова: дымовая промышленная труба, промышленная безопасность, молниезащита дымовых труб, заземление, электроды в форме перьевзавихрителей, оголовок трубы.

Д

ымовые трубы относятся к потенциально опасным сооружениям и должны регулярно подвергаться экспертизе промышленной безопасности. Экспертиза промышленной безопасности сооружений «дымовые трубы» выполняется в соответствии с Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». При проведении экспертизы промышленной безопасности сооружения выполняется комплексное обследование состояния конструкций самого сооружения, его отдельных элементов и частей: 1) определяется техническое состояние конструкций сооружения с выдачей рекомендаций по результатам обследования; 2) определяются осадка и крен зданий и дымовых труб; 3) оценивается состояние лакокрасочного и антикоррозийного покрытия конструкций; 4) составляется паспорт дымовых труб; 5) проверяется наличие и работоспособность системы молниезащиты. В этом важном перечне молниезащита дымовой трубы занимает особое место. Остановимся подробнее на необхоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

димости оснащения системой молниезащиты дымовой трубы. Вероятность попадания молнии в промышленную трубу достаточно велика. Это может привести к тому, что мощный электрический разряд, пройдя по данной конструкции, нанесет значительный вред не только дымовой трубе, но и связанному с ней зданию и техническим устройствам. Так произошло, например, 28 ноября 2012 года на сталелитейном заводе ILVA в Таранто (Италия). Молния прошла через одну из дымовых труб завода, попала в зону высокого напряжения блока коксовых печей, частично разрушив его. Поэтому, чтобы обезопасить промышленную трубу и прилегающие здания от удара молнии, следует обеспечить ее надежной молниезащитой. Молниезащита дымовой трубы необходима для обеспечения безопасности системы «промышленная труба–здание», а также для продления максимального срока эксплуатации указанных конструкций. Только комплексная система молниезащиты, разработанная в индивидуальном порядке опытными специалистами, сможет полностью обезопасить сооружение от возникновения различ-

521

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 1. Конструкция устройства молниезащиты: 1 – электроды с вертикальными перьями-завихрителями; 2 – направляющие наклонно-восходящие пластины; 3 – ветровой поток

3 2 1

ных повреждений, возгорания, выхода из строя котлоагрегата и электрооборудования. Важность электромонтажных работ, направленных на создание молниезащиты, сложно переоценить. Расчеты показывают, именно система молниезащиты, стоимость которой не превышает 7% от общей цены дымовой трубы, способна полностью предотвратить последствия как от прямого попадания молнии, так и от сильного разряда на отдалении, способного вызвать импульс перенапряжения в электрической сети. Общие правила по монтажу системы молниезащиты дымовой трубы состоят из следующего перечня.

1. Молниеотводы следует располагать вокруг дымовой трубы в порядке строгой симметрии. При этом один из молниеотводов должен быть направлен в сторону розы ветров.

2. При высоте дымовой трубы до 30 метров ее оборудуют тремя молниеотводами. При увеличении высоты нужно монтировать четыре.

3. Часть молниеотводов, которые находятся на верху трубы, следует объединить при помощи медного кольца. Оно крепится к кирпичной кладке при помощи бронзовых пластин. Сами пластины специальными анкерами заделываются в кирпичную кладку на глубину 150 миллиметров.

4. От медного круга необходимо сделать ответвления при помощи вертикальной арматуры нужного диаметра, расположив их таким образом, чтобы между ними было расстояние 120 сантиметров.

522

5. Длина каждого прута должна быть не меньше трех метров с роспуском пружинистой проволоки на концах.

6. Стержни над жерлом дымовой трубы тоже объединяются между собой специальной решеткой.

7. Все молниеотводы потом соединяются с системой заземления. Такие правила монтажа системы молниезащиты соблюдаются при строительстве дымовых труб котельных, крупных металлургических комбинатов, неф­ теперерабатывающих заводов, ТЭЦ и т.д. Возникает вопрос, можно ли усовершенствовать защиту железобетонных и кирпичных дымовых труб от разрушающего действия электрических грозовых разрядов? Оказывается, можно, если в устройстве молниезащиты, включающем дымовую трубу с заземленными металлическими электродами, электроды выполнены в виде перьевзавихрителей, установленных с разрывом на оголовке трубы [3]. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Ветровой поток 3, набегая на оголовок дымовой трубы, попадает в канал, образованный между перьями вертикальных электродов-завихрителей 1 и направляющих наклонновосходящих пластин 2. При прохождении по наклонно-восходящим тангенциальным каналам воздушный поток закручивается в вертикально-восходящий вихрь, увлекая за собой газовый поток дымового шлейфа, и за счет эжекции увеличивает тягу дымовой трубы. При этом общая проводимость границы сред между электродами и газовой средой увеличивается за счет увеличения площади поверхности электродов до такого значения, когда значение проводимости всего газового шлейфа на участке от оголовка до выхода газов из зоны электродов станет ниже общей проводимости границы сред между электродами и газовой средой, а частички газового потока, контактируя с электродами, изменят свой потенциал до такого значения, когда разность потенциалов между потоком газовой среды и грозовым облаком не будет отличаться от разности потенциалов между электродами и грозовым облаком. Таким образом, грозовой разряд будет происходить

между грозовым облаком и электродами в атмосфере, а не между грозовым облаком и газовым потоком внутри дымовой трубы и газоходов. Изменение формы, в частности углов разворота пластин электродов, позволяет изменить форму шлейфа отходящих газов из парного вихря, образованного набегающим ветровым потоком, в вертикальный вихрь за счет закручивания набегающего ветрового потока. Для дымовой трубы диаметром оголовка, например, 8 метров и площадью сечения газового потока 50 м2 площадь поверхности электродов должна быть больше 50 м2, а высота электродов над оголовком дымовой трубы должна быть не менее 3/4 диаметра устья, то есть не менее 6 метров. Предлагаемая конструкция позволяет исключить прохождение грозового разряда внутрь дымовой трубы путем приведения значения потенциала газовой среды к значению потенциала Земли и создания электропроводящего тракта от газового потока, выходящего из дымовой трубы к электродам, а также предотвращения от окутывания ствола дымовой трубы газовой средой, которое возникает при сильном ветре. Применение данного устройства позволяет увеличить прочность дымовых труб, повысить их долговечность путем защиты их от взрывного воздействия электрических грозовых разрядов. Данное устройство просто в исполнении, не требует больших денежных и трудовых затрат и найдет применение при сооружении труб, а также ремонте уже имеющихся труб тепловых электростанций и промышленных предприятий. Литература 1. СТО НОСТРОЙ 2.31.11-2011 Промышленные дымовые и вентиляционные трубы. Строительство, реконструкция, ремонт. Выполнение, контроль выполнения и сдача работ. СТО НОСТРОЙ от 5 декабря 2011 года № 2.31.11-2011.

2. СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».

3. Патент РФ № 2275722.

Только комплексная система молниезащиты, разработанная в индивидуальном порядке опытными специалистами, сможет полностью обезопасить сооружение от возникновения различных повреждений, возгорания, выхода из строя котлоагрегата и электрооборудования

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Защита зданий и сооружений от техногенной вибрации УДК 699.842 Михаил КОНТОРОВСКИЙ, главный инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей КОНТОРОВСКИЙ, генеральный директор ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Таисия КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Ольга КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей МИХОВ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва)

Из-за сильных техногенных вибраций, исходящих от работающих энергетических установок, возможны разрушения и обрушения несущих конструкций жилых и промышленных зданий, находящихся поблизости от источников колебаний. Поэтому возникает необходимость противовибрационной защиты промышленных и жилых сооружений путем создания вертикального экрана из ряда скважин. Причем скважины пробуривают на глубину не менее 0,5 длины поверхностной волны. Ключевые слова: защита от техногенных вибраций, безопасность зданий, котельные установки.

В

последнее время за рубежом и в России участились случаи повышения аварийности зданий от сильного воздействия вибраций близлежащих котельных установок или других мощных технических устройств.

24 апреля 2013 года при обрушении здания в пригороде столицы Бангладеш погибло 1 155 человек. Причиной обрушения восьмиэтажного здания Rana Plaza стали сильные вибрации от мощных генераторов, расположенных недалеко от строения.

23 октября 2014 жители нескольких многоэтажек в Нижнем Новгороде вышли на митинг, боясь разрушения домов от воздействия сильной вибрации близлежащей котельной. Анализ данных фактов показывает необходимость защиты промышленных и жилых зданий от сильной техногенной вибрации. Считаем, чтобы эффективно защитить здания, целесообразно создавать систему защиты промышленных и

жилых зданий от разрушающего действия техногенных вибраций на этапе строительства. Работы по защите зданий и сооружений от вибраций включают: 1) определение активной зоны вибраций и длины поверхностной волны; 2) выполнение вертикального экрана между активной зоной вибраций и зданием или сооружением в виде, по меньшей мере, одного ряда скважин, пробуренных на глубину не менее 0,5 длины поверхностной волны, причем прямая, проведенная из любой точки активной зоны вибраций через крайние точки вертикального экрана, не пересекает основание здания или сооружения; 3) выполнение дополнительного экрана под основанием здания или сооружения в виде скважин, пробуренных по равномерной сетке на глубину не более глубины вертикального экрана, причем скважины вертикального и дополнительного экранов обработаны уплотняющим раствором. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Установлено, что большая часть (до 70%) энергии от источника вибраций распространяется в виде поверхностных волн, а остальная реализуется в виде продольных и поперечных волн, которые в основном распространяются вглубь земли. Выполнение вертикального экрана между активной зоной вибраций в виде, по меньшей мере, одного ряда скважин, пробуренных на глубину не менее 0,5 длины поверхностной волны и обработанных уплотняющим раствором, позволяет уменьшить интенсивность поверхностных волн, основная энергия которых распространяется в приповерхностном слое. Экспериментально установлено, что амплитуда поверхностных волн сильно убывает с глубиной. При этом большая часть энергии поверхностных волн сосредоточена в приповерхностном слое на глубине h не более 0,5 длины волны λ. Выполнение вертикального экрана таким образом, чтобы прямая, проведенная из любой точки активной зоны вибраций через крайние точки вертикального экрана, не пересекала основание здания или сооружения, уменьшает уровень дифрагированных волн, возникающих на краевых частях экрана, основание здания или сооружения оказывается в зоне влияния вертикального экрана. Выполнение дополнительного экрана под основанием здания или сооружения в виде вертикальных скважин, пробуренных по равномерной сетке на глубину не более глубины вертикального экрана, позволяет уменьшить интенсивность поля дифрагированных волн, возникающих на краевых частях вертикального экрана, снизить уровень волнового поля за вертикальным экраном. Обработка скважин дополнительного экрана уплотняющим раствором повышает сейсмическую жесткость грунта [2]. Защита зданий или сооружений от вибраций осуществляется следующим образом [2]. Определяют активную зону вибраций путем измерения в нескольких точках здания или сооружения с помощью калибровочной аппаратуры уровня вибраций, идущих от источника вибраций. Активной зоной вибраций считается зона, в которой уровень вибраций превышает допустимый уровень вибраций. Между активной зоной вибраций и основанием здания или сооружения выполняют вертикальный экран в виде, по меньшей мере, одного ряда скважин. Скважины пробуривают на глубину не менее 0,5 длины поверхностной волны. Для определения длины поверхностной волны λ измеряют скорость V и частоту f поверхностной волны. По результатам этих измерений определяется длина поверхностной волны по

523

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 1. Схема выполнения основного и дополнительного экранов 80

Уровень, дБ

70 Норма

60

Без экр. Верт. экр

50

Верт. + гор.

40 30 2

8

14

20

26

32

38

44

50

56

62

Частота, Гц

Рис. 2. Зависимость уровня вибраций от частоты активная зона

вертикальный экран

здание

дополнительный экран

формуле λ=V/f. Вертикальный экран выполняют таким образом, чтобы прямая, проведенная из любой точки активной зоны вибраций через крайние точки вертикального экрана, не пересекала основание здания или сооружения. Скважины обрабатывают уплотняющим раствором. Под основанием здания или сооружения выполняют дополнительный экран в виде вертикальных скважин, пробуренных по равномерной сетке на глубину не более глубины вертикального экрана. Скважины также обрабатывают уплотняющим раствором. Количество скважин и расстояние между ними выбирается таким образом, чтобы сейсмическая жесткость грунта под основанием здания или сооружения после обработки скважин уплотняющим раствором была не менее чем в 2 раза больше сейсмической жесткости исходного грунта. Рассмотрим пример способа защиты зданий и сооружений от вибраций. На строительной площадке площадью 50×20 м предполагается возвести 16этажное здание. В 50 метрах от основания – здание котельной – источник вибраций. С помощью калиброванной аппаратуры был измерен уровень вибра-

524

ции от передвигающегося источника вибраций в нескольких точках основания здания в октавных полосах со среднегео­ метрическими частотами 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц. Полученные результаты сравнили с нормированными. Определили активную зону вибраций – область положения источника вибраций, из которой вибрации превысили допустимый уровень. С помощью сейсморазведочной аппаратуры измерили скорость поверхностной волны на площадке строительства, V=160 м/с. Определили длину волны для соответствующей частоты (8 Гц), равную 20 м. Между активной зоной вибраций и основанием здания выполнили вертикальный экран (основной экран) в виде двух рядов скважин на глубину 15 м с шагом 2 м. Вертикальный экран выполнили таким образом, чтобы прямая, проведенная из любой точки активной зоны вибраций через крайние точки вертикального экрана, не пересекала основание здания. В пробуренные скважины с помощью инъекторов, изготовленных из труб диаметром 48,0 мм с высотой перфорированной части 6,5–7,0 м, под давлением закачали расчетные объемы уплотняющих растворов. Под основани-

ем здания выполнили дополнительный экран в виде вертикальных скважин, пробуренных по равномерной сетке 2×2,5 м на глубину 8 м и обработанных уплотняющим раствором. В результате в радиусе 1,5–2,0 м от инъектора раствор заполнил трещины и пустоты, уплотнил рыхлый грунт и сформировал в процессе твердения жесткий армирующий каркас, образуя включения цементного камня. Рыхлые фрагменты грунтового массива уплотнились давлением инъектируемого раствора, действующим внутри как массивный домкрат. Чем выше давление, тем существенно лучше физикомеханические характеристики техногенно закрепленного грунта. Усиленный таким образом грунтовый массив является принципиально новым техногенным образованием – геотехногенным композитом, или «геокомпозитом», обладающим высокой степенью жесткости и хаотической структурой, напоминающей корни дерева. Было установлено, что скорости поверхностных волн увеличиваются от 180 м/с до 300 м/с. Плотность грунта при этом изменялась от 1,7•103 кг/м3 (до уплотнения) до 2,0•103 кг/м3 (после уплотнения). При этом сейсмическая жесткость повышалась от 3•105 кг/м2 до 6•105 кг/м2. Вместе с этим повышалась несущая способность грунтов и снижалась интенсивность сейсмических колебаний. На рисунке 2 приведены зависимости уровня вибраций от частоты без экранов, при вертикальном экране и при вертикальном и дополнительном экране. Из чертежа следует, что интенсивность вибраций в предлагаемом изобретении способа снизилась не менее чем на 15 дБ. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность защиты зданий или сооружений от вибраций за счет снижения уровня вибраций на зданиях и сооружениях, создаваемых поверхностными волнами, путем уменьшения интенсивности дифракционного поля поверхностных волн и повышения сейсмической жесткости грунтов основания здания и сооружения. В условиях городской застройки способ позволяет заметно снизить уровень вибрации, улучшить комфортность проживания без потери несущей способности грунтов основания и повысить безопасность эксплуатации зданий. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ.

2. Патент РФ № 2298614.

2. Патент РФ № 2365710.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Cредства и методы неразрушающего контроля Перспективные средства и методы НК качества железобетонных конструкций УДК 691.328.2 Михаил КОНТОРОВСКИЙ, главный инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей КОНТОРОВСКИЙ, генеральный директор ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Таисия КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Ольга КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей МИХОВ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва)

Неразрушающий контроль прочности бетона и железобетонных элементов зданий позволяет своевременно влиять на технологию производства конструкций, вовремя изменять состав и режимы доработки бетона, оценивать надежность сооружений. При неразрушающем контроле прочности железобетонных конструкций необходимо использовать весь спектр известных науке методов. Ключевые слова: промышленная безопасность, неразрушающий контроль прочности железобетонных конструкций, методы местных разрушений, методы ударного воздействия на бетон, методы ультразвуковой диагностики, методы вибрационной диагностики.

В

условиях современной России при строительстве различных объектов железобетонные конструкции остаются наиболее распространенными по сравнению с металлическими и деревянными конструкциями. В настоящее время, в связи с наметившимся ростом объемов строительномонтажных работ и расширяющимся рынком услуг заводов-изготовителей, требования к качеству строительных конструкций возрастают. Качественные характеристики бетонных и железобетонных конструкций в большой степени зависят от прочности и однородности бетона, расположения арматуры, а также напряжений в арматуре. Эти характеристики можно измерить различными способами. Например, прочность бетона определяется стандартными методами, путем изготовления и испытания образцов [1]. Но достоверность по данным прочности и однородности стандартных образцов может быть неполной по следующим причинам: объем испытания стандартных

образцов не превышает 0,01% от объема железобетонной конструкции, условия формования и режимы доработки изделий различны, стандартными методами сложно определить однородность бетона в конструкции и прочность в целом. Указанные издержки стандартной методики испытания прочности бетона дали развитие неразрушающим методам контроля. Неразрушающий контроль прочности бетона позволяет своевременно влиять на технологию производства конструкций, вовремя изменять состав и режимы доработки бетона. При неразрушающем контроле прочности бетона используются приборы, основанные на методах

местных разрушений (отрыв со скалыванием, скалывание ребра, отрыв стальных дисков), ударного воздействия на бетон (ударный импульс, упругий отскок, пластическая деформация) и ультразвуковой диагностики. Опыт ведущих специалистов по неразрушающему контролю прочности бетона показывает, что в их базовый комплект должны входить приборы, основанные на разных методах контроля: отрыв со скалыванием (скалывание ребра), ударный импульс (упругий отскок, пластическая деформация), ультразвук, а также измерители защитного слоя и влажности бетона, оборудование для отбора образцов из конструкции. Проводя обследование монолитных конструкций и больших массивов бетона, необходимо сочетать применение ударно-импульсных и ультразвуковых приборов с испытаниями бетона методами отрыва со скалыванием, скалывания ребра [2] или отбора образцов и кернов [3]. Основные работы по неразрушающему контролю прочности бетона выполняются с помощью высокопроизводительных приборов после их предварительной настройки. Выбирая методы неразрушающего контроля и приборы для качественной оценки бетона, мы должны знать их характеристики. Важно отметить, что в современной России активно ведется совершенствование и разработка приборов неразрушающего контроля, в которых применяется электроника. Приборы, основанные на методах местных разрушений, больше применяются при обследовании конструк-

Качественные характеристики бетонных и железобетонных конструкций в большой степени зависят от прочности и однородности бетона, расположения арматуры, а также напряжений в арматуре ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

525

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

ций зданий и сооружений. Трудоемкость этих методов обусловлена необходимостью определения глубины залегания арматуры. Наиболее разрушительным для бетонных конструкций является воздействие агрессивных факторов: химических (соли, кислоты, масла и др.), термических (высокие температуры, замораживание в раннем возрасте либо переменное замораживание и оттаивание в водонасыщенном состоянии), атмосферных (карбонизация поверхностного слоя). Эти факторы воздействуют сильнее на поверхностные слои бетона, в связи с чем при обследовании необходимо визуально, простукиванием либо смачиванием специальными растворами (случаи карбонизации бетона) выявить поверхностный слой с нарушенной структурой. Поэтому, чтобы эффективно диагностировать состояние поверхностных слоев железобетонных конструкций, целесообразно использовать продукцию компании «Интерприбор», имеющую в своем арсенале высокочувствительные приборы (влагомеры бетона ВИМС-2.1, влагомеры строительных материалов универсальные ВИМС2.2,термогигрометры ТЕМП-3.2, измерители морозостойкости бетонов «БЕТОНФРОСТ», измерители проницаемости бетонов и материалов ВИП-1). Подготов-

526

ка бетона в таких случаях для испытаний неразрушающими методами заключается в удалении поверхностного слоя на участке контроля и зачистке поверхности наждачным камнем. Прочность железобетонных конструкций в подобных случаях также можно определять приборами, основанными на методах местных разрушений, либо путем отбора образцов. При использовании же ударно-импульсных и ультразвуковых приборов контролируемая поверхность должна иметь шероховатость не более Ra 25, а градуировочные характеристики приборов уточнены. Специалист должен знать, что базовая либо типовая градуировочная зависимость, с которой может поставляться прибор, с достаточной степенью точности воспроизводит прочность бетона того вида, на котором прибор калибровался. Поэтому изменение вида заполнителя, влажности, возраста бетона и условий его твердения приводит к увеличению погрешности измерений. Для ультразвуковых приборов перечень факторов, влияющих на точность измерений, еще шире. Некоторые производители, совершенствуя свои приборы неразрушающего контроля, убрали такой недостаток, как привязка прибора к калиброванию.

Например, ультразвуковой прибор для контроля прочности ПУЛЬСАР-2.1, компании «Интерприбор» позволяет производить контроль прочности бетонов неизвестного состава по характеристикам ЦНИИОМТП. Имеет функцию определения глубины трещин при поверхностном прозвучивании. Испытания методом отрыва со скалыванием должны производиться в соответствии с рекомендациями [2] и «Определением прочности бетона в конструкциях и изделиях методом вырыва анкера» (МИ 2016-03) НИИЖБ-ГП ВНИИФТРИ 2003. Научно-производственное предприятие «Интерприбор» производит приборы ОНИКС-2.5, ОНИКС -2.6, предназначенные для оперативного измерения прочности и однородности бетона методом ударного импульса [2]. Прибор ОНИКС – ОС позволяет измерить прочность бетона методом вырыва анкера (отрыва со скалыванием) и методом отрыва стальных дисков [2] на объектах строительства и при обследовании зданий, сооружений и конструкций. Хорошо зарекомендовал себя измеритель прочности методом скола ребра ОНИКС-1.СР. Его часто используют в случаях, когда метод вырыва анкера не работает из-за наличия в бетоне арматуры, в то же время

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

есть открытый угол бетонного изделия (например, балка, колонна). Приборы разработаны на новейших принципах измерений с использованием суперсовременной элементной базы. Большинство из них внесено в Государственные реестры средств измерений России, Украины, Беларуси, Казахстана и защищены патентами. Многие приборы уникальны по своим параметрам и отличаются высокой точностью, малыми габаритами, эргономичностью, экономичным аккумуляторным питанием, оснащаются легкими и удобными датчиками оригинальных конструкций, выпускаются в нескольких модификациях с большим набором опций. Гарантия на основные виды продукции составляет 1,5 года, а также гарантируется обслуживание приборов на весь период эксплуатации. Приборы МИП-25; МИП-50 (прессы) позволяют оперативно испытать бетон и другие строительные материалы (выбуренные керны Ø70...100 мм) при обследовании конструкций и сооружений. Динамометр ДИН-1 предназначен для измерения и регистрации динамических и статических сил сжатия и растяжения в различных приложениях. Точность натяжения арматуры является одним из основных факторов, определяющих жесткость и трещиностойкость предварительно напряженных конструкций и в конечном счете их долговечность и эксплуатационную пригодность. Обеспечение проектного усилия обжатия бетона достигается контролем силы натяжения арматуры преимущественно приборами, основанными на частотном методе и методе поперечной оттяжки [4]. Широкое применение на предприятиях сборного железобетона получили

МИП-50

приборы контроля армирования бетона: измеритель защитного слоя и диаметра арматуры ПОИСК-2.5, ПОИСК2.6; анализатор коррозии арматуры в бетоне АРМКОР-1; измеритель предварительных напряжений в арматуре ИНК2.4; измеритель силы натяжения арматуры и канатов ДИАР-1. Данные приборы предназначены для оперативного контроля качества армирования железобетонных изделий и конструкций следующими методами:1) импульсной индукции; 2) методом анализа потенциала микрогальванической пары; 3) частотным методом; 4) методом поперечной оттяжки. Используются приборы при обследовании зданий и сооружений, при технологическом контроле на предприятиях и стройках для локализации участков залегания арматуры и для исключения ошибок при измерениях прочности бетона различными методами (ультразвуковым, ударноимпульсным, отрывом со скалыванием и скола ребра). В приборах реализован метод импульсной индукции, что обеспечивает: одновременное определение толщины защитного слоя бетона и неизвестного диаметра арматуры без использования эталона-прокладки, позволяя обследовать конструкции перед восстановлением защитного слоя бетона с максимальной точностью и высокой скоростью даже при отсутствии на них технической документации; проведение достоверных измерений на участках конструкций с густым армированием (при минимальном шаге расположения арматуры). Сочетание визуализации положения арматурного стержня на дисплее прибора, светового индикатора арматуры на датчике и тонального акустического сигнала дает максимально удобный интерфейс работы для проведения измерений в режиме реального времени. Высококонтрастный цветной TFT дисплей с большими углами обзора, разрешением 320х240 позволяет работать при температурах до –20 °C. Система меню с кнопками быстрого доступа повышает скорость и удобство работы с прибором. Малое потребление и встроенный литиевый аккумулятор гарантируют длительный период автономной работы прибора, а зарядное устройство обеспечивает его быструю зарядку. Важно отметить, что эффективными и перспективными неразрушающими методами являются вибрационные, которые широко используются в машиностроении. Однако в строительстве эти методы практически не применяются. Считаем новаторскими достижения отечественного предприятия «Интерприбор» ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Измеритель прочности методом скола ребра ОНИКС-1.СР

в области создания и применения виброизмерительных приборов, позволяющих диагностировать сооружения, мосты и фундаменты зданий. Эти приборы представлены следующим рядом: 1) одноканальные виброанализаторы ВИБРАН-2; 2) четырехканальные виброанализаторы ВИБРАН-3; 3) виброметры для виброплощадок и общепромышленные ВИСТ2.4; 4) виброметры общепромышленные ВИСТ-3; 5) измеритель частот собственных колебаний ИЧСК-2. Таким образом, используя весь набор технических достижений в области неразрушающего контроля железобетонных конструкций и зданий, мы можем с уверенностью прогнозировать сроки безопасной эксплуатации различных сооружений. Литература 1. ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».

2. ГОСТ 22690 «Бетоны. Определение прочности бетона методами неразрушающего контроля».

3. ГОСТ 28570 «Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкции».

4. ГОСТ 22362 «Конструкции железобетонные. Методы измерения силы натяжения арматуры».

5. Снежков Д.Ю. Неразрушающий контроль прочности бетона конструкций сегодня: практический аспект / Снежков Д.Ю., Леонович С.Н. // Современные проблемы внедрения европейских стандартов в области строительства: сборник Международных научно-технических статей (материалы научно-методической конференции), 27–28 мая 2014 года. В 2 ч. Ч. 1 / ред. колл.: Зверев В.Ф., Коледа С.М., Делендик С.Н. – Минск: БНТУ, 2015. – С. 145–157.

527

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка промышленной безопасности здания котельной УДК 643.82 Михаил КОНТОРОВСКИЙ, главный инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей КОНТОРОВСКИЙ, генеральный директор ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Таисия КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Ольга КОНТОРОВСКАЯ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва) Сергей МИХОВ, ведущий инженер ООО «ИЦЭОПО» (г. Москва)

Теплоэнергетические объекты, составляющие перечень потенциально опасных, согласно Федеральному закону от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», правилам и положениям, утвержденным постановлениями Госгортехнадзора России, должны быть проверены на соответствие требованиям безопасности. Проведение экспертизы промышленной безопасности котельной является важным элементом комплекса работ, который проводится до начала строительства, технического переоснащения или реконструкции объекта. Ключевые слова: промышленная безопасность опасных производственных объектов, здание котельной, способ оценки промышленной безопасности здания, повышение безопасности эксплуатации, выявление дефектов и повреждений.

В

каждом городе, в промышленных зонах крупных предприятий нам встречаются здания котельных. Без этих зданий невозможно представить современный урбанистический пейзаж. Мы настолько привыкаем к стоящим недалеко котельным, что совершенно не задумываемся о том, что данные производственные объекты являются опасными. Класс опасности котельной, как опасного производственного объекта, определяется положениями Федерального закона № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». С точки зрения промышленной безопасности котельная может считаться опасным производственным объектом по следующим признакам:1) использование паровой фазы сжиженных углеводородных газов (СУГ) в качестве основного топлива; 2) выработка пара с давле-

528

нием больше 0,07 МПа и температурой больше 115 °С. Итак, согласно федеральному законодательству, котельная является опасным промышленным объектом, который в обязательном порядке должен проверяться на соответствие требованиям безопасности. Проведение экспертизы промышленной безопасности котельной – один из самых важных этапов комплекса работ, который проводится до начала строительства, технического переоснащения или реконструкции объекта, и включает в себя: 1) экспертизу промышленной безопасности используемых на объекте технических устройств; 2) экспертизу зданий и сооружений объекта; 3) экспертизу промышленной безопасности проекта на строительство объекта, техническое переоснащение, реконструкцию; 4) экспертизу другой документации. В основном порядок проведения экс-

пертизы представляет следующий перечень: 1) составляется план выполнения работ, предоставляется общая информация о предстоящей экспертизе, а также обсуждаются все вопросы, которые касаются самой экспертизы; 2) проведение экспертизы – заказчик обязан предоставить все необходимые данные, проектную документацию, свидетельства, инструкции и расчеты, и после этого назначаются специалисты, которые приступают к экспертизе; 3) завершающим этапом считается заключение, которое выдает экспертная комиссия. Остановимся подробнее на этапе проведения экспертизы зданий и сооружений. Наше внимание привлек способ оценки промышленной безопасности производственных зданий, основанный на перечне следующих работ: 1) проведение обследовательских и расчетных работ; 2) установление фактических параметров здания котельной; 3) определение расчетным путем нагрузок и допустимых величин параметров; 4) сравнение допустимых и замеренных величин параметров; 5) установление степени пригодности здания котельной к дальнейшей безопасной эксплуатации. Данный способ является дальнейшим развитием и совершенствованием апробированного на практике способа оценки промышленной безопасности зданий котельных, а также других производственных зданий различной конструкции и выполненных из различных строительных материалов [4]. Рассмотрим на примере металлических конструкций (МК) покрытий производственных зданий (ПЗ) стропильных ферм и их связей технологию оценки их промышленной безопасности, согласно которой устанавливается перечень контролируемых параметров при экспертизе, состав и облик выпускаемой документации с результатами экспертизы. Принимая эту концепцию за основу, проводится оценка промышленной

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

безопасности и для других конструкций производственных зданий с учетом их особенностей. Предлагаемая технология оценки промышленной безопасности (экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ) включает следующие организационные мероприятия и работы: 1) заключение договора на проведение экспертизы; 2) прибытие обследователей в минимально необходимом составе на объект обследования; 3) проведение предварительного обследования всех металлических конструкций; 4) анализ результатов предварительного обследования и на их основе, с учетом имеющихся у обследователей методических рекомендаций (критериев), выбор для детального инструментального обследования некоторой части конструкции и сбор при их обследовании необходимых данных, что позволило бы провести все надлежащие проверочные расчеты и, в случае необходимости, расчеты по усилению конструкций с целью увеличения ресурса их эксплуатации. Документацию предлагается представлять в виде следующих составляющих отчета: 1) карта замеров (предварительное обследование); 2) инструментальное обследование, ЭПБ-ИО; 3) результаты расчетов, нагрузки, прочность и ресурс ЭПБ-РР; 4) исходные данные ЭПБ-ИД; 5) результаты анализа ПД и обследования, необходимые и достаточные для проведения расчетов и выпуска документации с использованием автоматизированной системы (АС) и электронного архива (ЭЛАР); 5) заключение о техническом состоянии несущих МК ПЗ ЭПБ-ЗАК. При обследовании должны быть определены параметры, которые по назначению можно разделить на группы параметров, соответственно используемые для: 1) оформления титульных листов частей документации; 2) расчета нагрузок от покрытия и подвесного оборудования; 3) расчета снеговой нагрузки; 4) определения номеров ферм, подлежащих обязательному инструментальному обследованию; 5) расчета прочности и ресурса ферм, выбранных для инструментального обследования; 6) подготовки заключения о техническом состоянии ферм. Для оформления титульных листов частей документации необходимо определить следующие параметры: наименование обследуемого предприятия и города и области его нахождения; наименование обследовательской организации; должности и полные имена обследователей и руководителей с обеих сторон, подписывающих и утверждаю-

щих выпускаемую по результатам ЭПБ ПЗ документацию. При предварительном обследовании ферм проводится определение параметров, определяющих нагружение ферм от покрытия и технологических нагрузок, а также определяются параметры, на основе которых обследователь определяет конкретные фермы для инструментального обследования. Предварительному обследованию подвергаются все металлические конструкции покрытия, при котором сначала на основе проектной документации и замеров на объекте составляются планы (в виде схем или таблиц) расположения на объекте стропильных ферм, прогонов и связей по верхним поясам ферм с указанием для каждой фермы номера ряда и наименования оси их расположения. Кроме того, в обязательном порядке устанавливается план расположения подвесного технологического и подъемно-транспортного оборудования; наименование и вес слоев покрытия, планы расположения оборудования на кровле и опирания плит покрытия на фермы. Далее для каждой фермы на основе проектной документации выполняется геометрическая схема с указанием на схемах для каждого элемента фермы (стержня) типа профиля (например, неравнобокий уголок, размеры и толщины его полок), и затем проводится установление соответствия фактических геометрических схем ферм и типов профилей их элементов проектной документации. Как показывает опыт обследования, на объекте используется, как правило, один, от силы два или три, типа ферм, поэтому с целью сокращения времени обмеры проводятся для одной из ферм. Этот этап обследования можно проводить в следующей последовательности. Выбирают практически произвольно для обследования одну ферму (или по одной ферме каждого типа), затем проводят замеры для установления ее геометрической схемы и установления типа используемых в ней профилей, после чего сравнивают результаты замеров с данными анализа проектной и исполнительной документации. Результаты этих замеров и анализа помещаются в таблицу документа «Карта замеров (Предварительное обследование) ЭПБ-КЗ». Далее проводят обследование оставшихся ферм, при этом данное обследование может быть выполнено уже без проведения замеров, например путем визуального осмотра с помощью бинокля. Опыт подтверждает возможность и достаточно высокую достоверность полуТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

чения таким способом результатов обследования и установления на обследуемых фермах соответствия или несоответствия фактической геометрической схемы и фактически использованных профилей проектной и исполнительной документации. При этом визуальном обследовании ферм устанавливаются также стропильные фермы с отсутствующими элементами и стропильные фермы с погнутыми элементами, величины относительных площадей разрушенных противокоррозионных защит стропильных ферм и т.д. Марки примененных сталей принимаются на основе данных исполнительной документации. Относительные прогибы ферм можно определять с использованием, например, струны, натянутой вдоль нижнего пояса фермы или теодолита. Все узлы опор фермы должны быть осмотрены на предмет соответствия их проекту. Наиболее ответственно при предварительном обследовании необходимо подойти к определению состава слоев покрытия и их характеристик, применяя для этого не только проектную и исполнительную документацию, но, при необходимости, и вскрытие слоев покрытия и их исследование, а также установлению плана расположения подвесного технологического и подъемно-транспортного оборудования, расположению оборудования на кровле и точек опор плит покрытия на фермы и т.п. Результаты предварительного обследования удобно свести в таблицу 1 с критериями по отбору ферм для детального инструментального обследования. В таблице знаком (*) для каждой стропильной фермы в соответствующем столбце указывается наличие диагностического признака, превышающего допустимое значение, или наличие отступления от ПД, обнаруженные при предварительном обследовании и приведенные в соответствующих таблицах карты замеров ЭПБ-КЗ, в которых указаны также допустимые значения параметров, например, допустимый относительный прогиб равен 0,5% от длины пролета фермы. По результатам предварительного обследования для детального инструментального обследования назначаются стропильные фермы, которые выбираются согласно данным таблицы 1, если имеется один диагностический признак, превышающий допустимое значение (имеется знак (*). В случае если количество таких стропильных ферм окажется более назначенного заказчиком в

529

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Таблица 1. Критерии для отбора ферм для инструментального обследования Номер фермы п/п

Наличие погнутых элементов или обнаружено отсутствие элемента

Поперечные сечения элементов стропильной фермы не соответствуют ПД

1

Вес технологического оборудования превышает его вес по ПД

*

2

*

….

……….

……….

……….

Вес слоев покрытия превышает его вес по ПД

Относительный прогиб стропильной фермы превышает допустимое значение

Величина относительной площади разрушения противокоррозионной защиты выше допустимой величины

*

*

*

*

*

……….

……….

……….

30 пределах сметы, выделенной на обследование, то отдельным соглашением утверждается окончательное количество стропильных ферм для детального инструментального обследования. В случае если количество стропильных ферм согласно таблице 1, имеющих диагностические признаки, превышающие допустимые, меньше количества назначенного заказчиком в пределах сметы, выделенной на обследование, то оставшееся количество назначается руководителем работ. По результатам предварительного обследования для детального инструментального обследования назначаются стропильные фермы, указанные в таблице 2. При инструментальном обследовании определяются данные, которые используются в дальнейшем при проведении расчетов нагрузок, прочности и ресурса МК ПЗ. Необходимость и достаточность нижеприведенных исходных данных обосновывается тем, что они регламентированы действующим СНиП 2.01.07.85 «Нагрузки и воздействия» при проведении расчетов снеговой нагрузки. Для расчета снеговой нагрузки определяются следующие параметры: номер снегового района расположения ПЗ, по которому определяется величина S0 – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли; конструктивное исполнение покрытия (количество скатов, наличие или отсутствие фонаря, уклон покрытия, по этим данным определяется µ0 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли S0 к снеговой нагрузке на покрытие, например, для односкатного покрытия с углом наклона до 25° и без фонаря принимается µ0 = 1); средняя скорость ветра v за три наиболее холодных месяца, используемая для определения коэффициента k1, который при v≥2 м/с определяется для однопролетных покрытий без фонарей с уклоном до 12% по формуле k1=1,2–0,1v, а при v≥4 м/с для покрытий с уклоном 12...20% принимается k1=0,85; высота h,

530

ширина b ПЗ, по значениям которых определяется коэффициент k2= 1–0,2(1– b/90)(h/10–1) при h>10 м и b<90 м, но при этом k2 не менее 0,7; средняя месячная температура воздуха в январе, необходимая для уточнения коэффициента k2, например, при температуре, превышающей 5 °С, k2=1; расстояние до более высокого здания, защищающего покрытие от прямого ветрового воздействия, также необходимое для уточнения коэффициента k2, например, при наличии такого здания, удаленного на расстояние менее десяти разниц высот обследуемого и соседнего зданий, принимается k2=1. На основе этих параметров полное нормативное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия определяется по выражению S =S0µ0k1k2Y, где Y – коэффициент надежности на снеговую нагрузку, принимаемый равным Y = 1,4, а для ферм, у которых отношение нормативной нагрузки от веса покрытия и стационарного оборудования к нормативному значению веса снегового покрова S0 менее 0,8, Y = 1,6. Для обеспечения проведения расчетов прочности при инструментальном обследовании определяются следующие параметры: фактический коррозионный износ поперечных сечений элементов (стержней) ферм, величины относительных ослаблений сечений, механические характеристики фактически примененных марок сталей в фермах, прогибе элементов. При проведении расчетов определяются допустимые сжимающие силы cдоп.= ϕRyYcF и допустимые растягивающие силы Ppдоп.= RyYcF, где ϕ – коэффициент продольного изгиба центрально сжатых стержней; Yc – коэффициент условий работы; F – фактическая площадь поперечного сечения стержня фермы. Прочность стержня считается обеспеченной, если выполняется условие Рсдоп(Ррдоп)> Ррас, где Pрас – расчетные усилия, действующие в стержнях фермы от собственного веса покрытия, снеговой и технологических нагрузок. Ресурс (Res) безопасной эксплуатации МК определяется по формуле Res = (tmin– td)/Vкор, где Vкор – принятая скорость

коррозии; tmin, td – минимальная и допустимая толщины элементов МК. Ресурс определяется из допущения, что в течение последующего периода эксплуатации скорость поверхностной коррозии не превысит принятой. Для выпуска заключения о техническом состоянии МК в дополнение к перечисленным выше параметрам определяется также наличие: ослабленных монтажных соединений; неполномерных сварных швов; трещин в основном металле и в сварных швах; подрезов основного металла в поперечном сечении; продолжительность эксплуатации ПЗ и принятая в отрасли скорость коррозии. На основании результатов проведенной ЭПБ ПЗ могут быть рекомендованы к проведению работы по усилению элементов МК с целью увеличения ресурса последующей безопасной эксплуатации. Особенность усиления ферм покрытия заключается в том, что работы по усилению обычно приходится проводить на фермах, находящихся под нагрузкой. Согласно методике расчета усилений, размеры усиливающих элементов определяются для частично разгруженной фермы при отсутствии снеговой нагрузки. При расчетах учитывается фактор уменьшения толщин как стержней фермы, так и усиливающих накладок в течение назначенного гарантийного периода эксплуатации с принятой скоростью коррозии Vкор. Согласно постановке этой задачи, необходимо определить площадь F1 усиливающей накладки, которую следует приварить к стержню фермы с площадью поперечного сечения F. Требуется, чтобы по истечении m лет после выполнения работ по усилению выполнялись условия прочности σ1≤Ry1 (для усиливающей накладки) и σ2 ≤ Ry2 (для усиливаемого стержня фермы), где σ1 и σ2 – расчетные напряжения в усиливающей накладке и в стержне фермы, соответственно; Rу1 – расчетное сопротивление материала накладки; Rу2 – расчетное сопротивление материала стержня фермы. Для опертого стерж-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ня принимается Ry2 =Pкр(F–∆F+F1)–1. Расчетные напряжения определяются из выражений σ1 = (1–α)F1PΣ(F(ß–1))–1 (для усиливающей накладки) и σ2 = P(F–∆F)–1 (для усиливаемого стержня фермы). В выражениях для напряжения приняты обозначения: ß = (F+F1)/∆F; Ркр – осевая критическая сжимающая сила, определенная для суммарного сечения в конце гарантийного срока эксплуатации; ∆F = Vкорm – уменьшение площади сечения за счет коррозии за гарантийный период эксплуатации; PΣ = Pct+Pvar – суммарное расчетное усилие в стержне фермы, определяемое как сумма усилия Рct от постоянной составляющей нагрузки (вес покрытия, конструкции фермы и технологического оборудования) и Рvar от переменной составляющей нагрузки (временные технологические нагрузки); α = Pct/PΣ – коэффициент разгрузки фермы на период проведения работ по усилению.

Таким образом, проведя подробный анализ данного способа оценки промышленной безопасности здания котельной, необходимо отметить важные его достоинства: 1) расширены технологические возможности при оценке промышленной безопасности зданий котельных и обеспечении их безопасной эксплуатации за счет более эффективного контроля состояния их конструктивных элементов на различных этапах проектирования, сооружения и эксплуатации, что достигнуто путем обеспечения соответствия режимов эксплуатации проектным требованиям, своевременным выявлением дефектов и повреждений, проведением на этой основе необходимых ремонтов; 2) единообразие расчетов по принятой технологии, обобщающий опыт их выполнения позволяют задействовать минимальное число высококвалифициро-

Таблица 2 Номер стропильной фермы, п/п

Стропильные фермы для инструментального обследования

1

Инструментальное обследование

2

Нет

3

Нет

4

Инструментальное обследование

….

……….

30

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

ванных специалистов и сделать доступным проведение сложных расчетов практически любому инженеру; 3) увеличение мощности вычислительной техники дает возможность рассчитывать все более сложные конструкции строительных сооружений, приближать упрощенные схемы к реальным, что повысит качество оценки (экспертизы) промышленной безопасности сооружений и тем самым повысит безопасность эксплуатации. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ.

2. СП 4.13130.2013 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям».

3. Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 7 апреля 2011 года № 168 «Об утверждении требований к ведению государственного реестра опасных производственных объектов в части присвоения наименований опасным производственным объектам для целей регистрации в государственном реестре опасных производственных объектов».

4. Патент РФ № 2181483.

531

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Расчеты требуемых характеристик предохранительных конструкций при помощи компьютерного моделирования Александр ТАХАУЕВ, директор ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Владимир ЕЛИСЕЕВ, главный инженер ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Анатолий ТРУБИН, главный инженер проекта ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Алексей ПЛОТНИКОВ, руководитель группы ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Андрей ПЕПЕЛЯЕВ, руководитель группы ООО «Уралэксперт», к.т.н. (г. Пермь)

Многообразие конструктивных решений зданий и сооружений определяет многообразие их расчетных моделей и неоднозначность наиболее опасных схем их локального разрушения. Расчеты требуемой площади ПК в большинстве случаев не могут учесть всех влияющих на процесс взрыва факторов. Подобные задачи решаются при помощи специализированных программных комплексов, которые позволяют бесчисленное количество вариаций в созданных моделях. Ключевые слова: предохранительные конструкции, взрывопожароопасность, экспертиза промышленной безопасности, дефлаграционные взрывы, FlowVision.

А

варии производственных зданий, вызванные взрывами газа, происходят регулярно. Частой причиной этих аварий является человеческий фактор, исключить который и предугадать возникновение аварии практически невозможно. При авариях газа внутри замкнутых помещений зданий возникает так называемый дефлаграционный взрыв, для которого необходимо наличие горючего газа или пара и воздуха, перемешанных в такой пропорции, чтобы эта смесь находилась между нижней и верхней концентрационными пределами взрываемости. Это процесс дозвукового горения, при котором образуется быстро перемещающаяся зона (фронт) химических превращений. Дефлаграцию газовоздушной смеси часто путают с детонационным взрывом. В действительности, что доказано экспериментально и теоретически, дефлаграция значительно отличается от про-

532

цесса детонации как по скорости протекания реакций, так и по величине избыточного давления. Передача энергии от зоны реакции в направлении движения фронта происходит за счет теплопередачи, в отличие от детонации, при которой зона превращений распространяется со сверхзвуковой скоростью и передача энергии происходит за счет ударного сжатия. Величина избыточного давления для любого момента времени определяется темпом роста давления, вызванного выделением продуктов сгорания на фронте пламени, и темпом снижения давления вследствие истечения газа (свежей смеси или продуктов сгорания) через открытые проемы. При определенных условиях, необходимых для интенсификации турбулизации смеси, процесс дефлаграции может переходить в стадию детонации. Взрывоопасное облако формируется с учетом множества факторов внутри зда-

ния, таких как связь помещения, в котором происходит утечка газа, с соседними помещениями, а также атмосферой, наличие легкосбрасываемых преград, условия вентиляции помещений, размеры помещения и концентрация газа. В зависимости от перечисленных факторов конструкции здания получают повреждения различного рода. Многообразие конструктивных решений зданий и сооружений определяет многообразие их расчетных моделей и неоднозначность наиболее опасных схем их локального разрушения. При проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, как правило, проверочные расчеты конструкций с учетом импульсной нагрузки от внутреннего взрыва не производятся. Федеральный закон № 384-ФЗ в статье 16 регламентирует учитывать влияние взрывов и пожаров только при проектировании. Но нередко перед экспертом встает задача оценки достаточности предохранительных конструкций зданий и сооружений на взрывоопасном объекте экспертизы. Расчеты требуемой площади ПК, согласно пособию [1] либо другим источникам [2], в большинстве случаев не могут учесть всех влияющих на процесс взрыва факторов. Методикой, предложенной в данных источниках, не учитывается, в частности, фактическое расположение источника горючего газа, который образует взрывоопасную смесь, расположение источника зажигания, расположение преград для фронта пламени при взрыве внутри объема здания. Эти три фактора существенно влияют на характер процесса горения и в значительной степени влияют на оптимальное местоположение предохранительных конструкций в конкретном здании. Не бывает двух одинаковых взрывов. Вместе с тем прикладные расчеты площади предохранительных конструкций, методика которых изложена в оговоренных источниках, не позволяют в процессе анализа варьировать многие параметры, подбирая оптимальное решение не только по площади ПК и их составу, но и по их расположению на конкретных существующих объектах. Подобные задачи решаются при помощи специализированных программных комплексов, которые позволяют бесчисленное количество вариаций в созданных моделях. Опыт проведения подобных исследований в значительной степени накоплен на кафедре строительных конструкций и вычислительной механики ПНИПУ, на которой разработаны специальные вычислительные технологии, ав-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

томатизирующие процессы решения [3]. Связанные задачи газодинамики и механики деформируемого твердого тела решаются при помощи нескольких программных комплексов, работающих совместно. Среди них ПК FlowVision, созданный компанией ТЕСИС, предназначенный для моделирования трехмерных течений жидкости и газа в технических и природных объектах, а также визуализации этих течений методами компьютерной графики. Математическая модель дефлаграционного взрыва, используемая для решения, представляет собой совокупность уравнений конвективнодиффузионного переноса, которые описаны в модели слабосжимаемой жидкости, включающие осредненные по числу Рейнольдса уравнения Навье-Стокса, уравнение состояния, закон сохранения энергии, уравнение для скалярных величин, описывающих концентрацию топлива, окислителя, продуктов сгорания, нейтрального газа, оксидов азота и маркеров. При моделировании процесса горения используется модель горения Зельдовича, в которой постулируется бесконечная скорость брутто-реакции W (интенсивность горения). В результате решения задачи находится значение избыточного давления. Для дальнейшего исследования процесса деформирования и разрушения конструкций здания при действии взрывной нагрузки результаты расчета (величины давления, получаемые на стенках твердотельной модели) из FlowVision импортируются в конечно-элементный программный комплекс ANSYS. Сотрудничество с сотрудниками кафедры СК и ВМ ПНИПУ позволяет ООО «Уралэксперт» пользоваться вычислительными разработками и теоретическим материалом по данной теме, что значительно расширяет возможности при расчетах предохранительных конструкций в зданиях взрывоопасных производств. Литература 1. Пособие по проектированию и обследованию зданий и сооружений, подверженных воздействию взрывных нагрузок / АО «ЦНИИПромзданий». – М., 2000 г. (актуализирован 1 октября 2008 года).

2. Орлов Г.Г. Легкосбрасываемые конструкции для взрывозащиты промышленных зданий. Научное издание. – М.: Стройиздат, 1987.

3. Пепеляев А.А., Кашеварова Г.Г. Учет характеристик легкосбрасываемых конструкций при моделировании взрыва бытового газа в жилом здании / Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. – Пермь: Перм. национ. исслед. ун-т, 2012. – С. 147–153.

Определение требуемой площади

Площадь предохранительных конструкций производственных зданий Александр ТАХАУЕВ, директор ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Владимир ЕЛИСЕЕВ, главный инженер ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Анатолий ТРУБИН, главный инженер проекта ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Алексей ПЛОТНИКОВ, руководитель группы ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Андрей ПЕПЕЛЯЕВ, руководитель группы ООО «Уралэксперт», к.т.н. (г. Пермь)

Проблема защиты производственных зданий от внутренних взрывов газа состоит из широкого круга задач и связана с большим количеством сопутствующих проблем. При проведении ЭПБ зданий и сооружений взрывоопасных производств необходимо выполнять проверочные расчеты площади ПК с учетом фактических характеристик газов и объемно-планировочных решений конкретных объектов, а не пользоваться зависимостями, предлагаемыми СП. Ключевые слова: предохранительные конструкции, взрывопожароопасность, экспертиза промышленной безопасности, дефлаграционные взрывы.

О

дной из задач проектировщиков зданий промышленных предприятий является разработка предохранительных конструкций (ПК), позволяющих снижать избыточное давление при взрыве до допустимого уровня. Под таким уровнем подразумевается величина давления, при достижении которой несущие конструкции здания не получают аварийных повреждений и могут сохранять несущую способность хотя бы на период времени, необходимый для эвакуации рабочего персонала. Допустимые уровни взрывных нагрузок внутри зданий не должны превышать Pдоп=10–15 кПа [4]. При давлениях, больших Pдоп, основные строительные конструкции большинства зданий разрушаются [1, 2]. ПК, применяемые на сегодняшний день в производственных зданиях, различаются по многим характеристикам. По способу вскрытия выделяют: легкосбрасываемые стеновые панели, или плиты покрытия; распашные конструкции – ворота, двери, окна со ставнями; повоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ротные конструкции – поворотные стеновые панели, плиты покрытия с поворотными шарнирами; легкоразрушаемые конструкции – окна с глухим остеклением, вскрывающиеся вследствие разрушения стекол. Кроме того, предохранительные конструкции отличаются размерами, плотностью, прочностью материалов и массой вскрывающихся частей. Расчет подобных систем в основном базируется на эмпирических формулах, в которых используются различные зависимости их вскрытия от параметров ПК и от величины давления. Все эти зависимости получены многими учеными и исследователями экспериментальным путем. Большинство подобных экспериментальных данных приведено в «Пособии по проектированию и обследованию зданий и сооружений, подверженных воздействию взрывных нагрузок» (ЦНИИПромзданий, Москва) [1]. Взрыв газа внутри здания, от момента начала утечки газа до разрушения конструкций, вызванной динамическими и температурными воздействиями в ре-

533

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

зультате горения газовоздушной смеси, – сложнейшая аварийная ситуация, зависящая от множества факторов. Подобные взрывы, как правило, имеют дефлаграционный характер. Для них необходимо наличие горючего газа или пара и воздуха, перемешанных в такой пропорции, чтобы эта смесь находилась между нижним и верхним концентрационными пределами взрываемости. Реакция может начинаться либо после воспламенения смеси от источника зажигания (открытый огонь, лампа накаливания), либо от самовозгорания смеси (при наличии определенных условий). Дефлаграционный взрыв – процесс дозвукового горения, при котором образуется быстро перемещающаяся зона (фронт) химических превращений. Передача энергии от зоны реакции в направлении движения фронта происходит за счет теплопередачи, в отличие от процесса детонации, при котором зона превращений распространяется со сверхзвуковой скоростью и передача энергии происходит за счет ударного сжатия. Согласно СП 56.13330.2011 «Производственные здания», площадь предохранительных легкосбрасываемых конструкций следует определять расчетом. Площадь ПК при отсутствии расчетных данных легкосбрасываемых конструкций допускается определять по следующим зависимостям: не менее 0,05 м2 на 1 м3 объема помещения категории А по взрывопожароопасности, и не менее 0,03 м2 – помещения категории Б.

534

Неоднократно выполняя проверочные расчеты площади ПК по различным источникам [1, 3], мы пришли к выводу, что приведенные в СП соотношения площади ПК и объема помещения – весьма приблизительные усредненные цифры. Высчитывать площадь ПК при помощи этих зависимостей в рамках экспертизы промышленной безопасности – означает делать непроверенные выводы, обязывать заказчиков экспертизы проводить в некоторых случаях ненужные, а в некоторых – недостаточные мероприятия по изменению ПК. Пересчет по любому из указанных источников [1, 3] всегда дает отличающийся результат от грубого расчета по зависимостям, поскольку позволяет учитывать действительную ситуацию при аварии и воздействующие на аварию факторы. Среди них можно перечислить следующие: характеристики предохранительных

конструкций (геометрические размеры, прочность, их расположение, вид и т.д.), действительную скорость горения газовоздушной смеси (для разных смесей она разная), отношение размеров помещений, в которых может произойти горение (что может повлиять на турбулизацию горения), и наконец, сценарий возникновения аварии (объем газа, который может поступить в помещение при аварии, наличие аварийной вентиляции и ее кратность). В таблице 1 приведены результаты расчетов требуемой площади ПК для нескольких наших объектов, на которых проводилась экспертиза промышленной безопасности, по зависимостям и по Пособию [1]. Следует сделать вывод, что при проведении ЭПБ зданий и сооружений взрывоопасных производств необходимо выполнять проверочные расчеты площади ПК с учетом фактических характеристик газов и объемно-планировочных решений конкретных объектов, а не пользоваться зависимостями, предлагаемыми СП. Это позволит реально оценивать взрывобезопасность зданий и сооружений.

Литература 1. Пособие по проектированию и обследованию зданий и сооружений, подверженных воздействию взрывных нагрузок / АО «ЦНИИПромзданий». – М., 2000 г. (актуализирован 1 октября 2008 года).

2. Динамический расчет сооружений на специальные воздействия: Справочник проектировщика. – М.: Стройиздат, 1981.

3. Орлов Г.Г. Легкосбрасываемые конструкции для взрывозащиты промышленных зданий. Научное издание. – М.: Стройиздат, 1987.

4. Комаров А.А. Прогнозирование нагрузок от аварийных дефлаграционных взрывов и оценка последствий их воздействия на здания и сооружения: дисс. … докт. наук – М.: МГСУ, 2001 г.

Таблица 1 Наименование помещения категории А

Объем помещения, м3

Площадь ПК по расчету

Площадь ПК по зависимостям

Помещение нагнетателей

2106

96,63

105,3

Помещение здания укрытия

5240

201

262

Помещение установки подготовки газа

1053

47,5

52,6

Галерея нагнетателей

6685

384

334

Помещение агрегата № 1

5830

218

291,5

Машинное отделение

2304

77,1

115,2

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Требования к легкосбрасываемым конструкциям

Сравнительный анализ требований к легкосбрасываемым конструкциям в РФ и зарубежных странах Александр ТАХАУЕВ, директор ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Владимир ЕЛИСЕЕВ, главный инженер ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Анатолий ТРУБИН, главный инженер проекта ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Алексей ПЛОТНИКОВ, руководитель группы ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Андрей ПЕПЕЛЯЕВ, руководитель группы ООО «Уралэксперт», к.т.н. (г. Пермь)

Многолетний анализ аварий, происходящих на предприятиях химической и нефтехимической промышленности в нашей стране и за рубежом, показывает, что большая часть аварий связана с образованием и взрывом парогазовых смесей, 1/2 часть которой приходится на производственные помещения и открытые установки. Проектирование легкосбрасываемых конструкций (ЛСК) является на сегодняшний день единственным способом, применяемым в практике строительства для защиты производственных зданий от внутренних взрывов. Требования к ЛСК, предъявляемые в РФ и зарубежных странах, имеют существенные различия. Ключевые слова: предохранительные конструкции, взрывопожароопасность, прогрессирующее разрушение, внутренние взрывы.

Н

есмотря на оснащение производственных объектов самыми современными средствами взрывозащиты, предотвращение взрывов не всегда представляется возможным. Основной ущерб производству и в том числе обслуживающему персоналу наносится за счет разрушения строительных конструкций. Наиболее опасен сценарий развития аварии, при котором здание переходит в стадию прогрессирующего разрушения, то есть последовательного разрушения несущих строительных конструкций, приводящее к обрушению всего сооружения или его частей. Термин прогрессирующее (лавинообразное) разрушение определяется как последовательное разрушение несущих строительных конструкций и основания, приводящее к обрушению всего сооружения или его частей. В строительных нормах некоторых стран (США) предполагается в ближайшее время заменить данный термин

на более точный – «непропорциональное разрушение». Из проанализированных профессором Орловым Г.Г. 136 аварий, происшедших в различное время на предприятиях химической и нефтехимической промышленности [1], 86 аварий (взрывы в закрытых системах) вызваны неисправностью блокировок и приборов, 24 аварии (взрывы в наружных установках) произошли из-за отсутствия сигнализаторов взрыво­ опасных газов и соответствующих средств локализации выбросов газов в атмосферу, то есть 110 взрывов можно было предотвратить. Поэтому знание причин, которые приводят к аварийным взрывам, позволят заранее предусмотреть необходимые меры, направленные на предотвращение взрывов или их локализацию в производственных помещениях. Проектирование легкосбрасываемых конструкций (ЛСК) является на сегодняшний день единственным способом, применяемым в практике строительТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ства для защиты производственных зданий от внутренних взрывов. Требования к ЛСК, предъявляемые в РФ и зарубежных странах, имеют существенные различия. Согласно российскому СП 56.13330.2011 «Производственные здания», площадь предохранительных легкосбрасываемых конструкций следует определять расчетом. Площадь ПК при отсутствии расчетных данных допускается определять по следующим зависимостям: не менее 0,05 м2 на 1 м3 объема помещения категории А по взрывопожароопасности и не менее 0,03 м2 – помещения категории Б. В США Комитет по стандартам рекомендует максимально использовать ослабленные проемы, самооткрывающиеся оконные переплеты, облегченные панели, остекление. При этом обращается внимание на способы крепления стекла в переплетах, применение переплетов поворотного типа. В глухих переплетах рекомендуется легкое закрепление стекол или закрепление глухих переплетов в проемах при помощи малопрочных анкеров с предварительной надрезкой стекол снаружи. Защищаемые сооружения, в зависимости от конструктивного решения, подразделяются на тяжелые, средние и легкие. К тяжелым конструкциям отнесены такие, которые выдерживают 1/20 максимального давления взрыва, к средним – 1/50 максимального давления, а к легким – 1/100 этого давления. За максимальное давление взрыва принимается давление, равное 700 кПа. Тогда при взрыве внутри помещения давление для тяжелых конструкций при вскрытии проемов в ограждении допускается до 35 кПа. Национальным бюро стандартов США рекомендованы временные нормы площадей ЛСК для зданий, в которых могут образоваться различные взрыво­ опасные смеси в зависимости от степени их опасности.

535

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы В Руководстве по сбросу давления при взрывах [2], разработанном в США, изложены основные требования сброса давления при взрывах пыли, газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей. Так, например, нормами рекомендуются следующие площади легкосбрасываемых конструкций в зданиях объемом более 700 м3, когда взрывоопасная концентрация может образоваться не во всем объеме помещения, а в какой-то части его, в зависимости от вида ограждающих конструкций, м2/100 м3 (табл. 1), от степени взрывоопасности веществ (табл. 2). Из приведенных данных видно, что нормирование площадей легкосбрасываемых устройств в США основывается на максимально допустимом взрывном давлении с учетом конструктивного решения здания. Причем требуемая величина удельной площади ЛСК несколько выше, чем в отечественных нормах. Известно, что взрывы по своему разрушающему воздействию на строительные конструкции бывают слабые (в виде хлопка), сильные и чрезвычайно сильные. Естественно, что и конструктивное решение зданий для этих случаев не может быть одинаковым. В зарубежных нормах имеются примеры классификации взрывов. В ФРГ выпущен специальный стандарт, содержащий отношения площади ЛСК к объему помещения (табл. 3). Британская заводская инспекция требует, чтобы величина Ксбр составляла 17 м2//100 м3 в зданиях, в которых возможны медленные взрывы, и 33 м2/100 м3 при сильных взрывах (водород, ацетилен). Рекомендации канадских норм строительного проектирования по выбору Ксбр (табл. 4) основываются на максимальном давлении взрыва и капитальности здания. Зарубежные и отечественные нормативные требования предусматривают некоторую дифференциацию в части определения площадей элементов ЛСК с учетом взрывоопасности горючей смеси и капитальности зданий. В основу норм положены некоторые экспериментальные данные и результаты обследований имевших место взрывов в производственных помещениях. Анализ аварий в зданиях со взрыво­ опасными производствами показал, что остекление является эффективным противовзрывным устройством. Однако в отдельных случаях при взрывах внутри помещений, несмотря на выполнение нормативных требований, происхо-

536

Таблица 1 Для тяжелых бетонных стен

4,1

Для легкоармированных железобетонных или деревянных конструкций

4,1–5,4

Для легких конструкций

5,4–6,5

Таблица 2 Слабая взрываемость (зерновые пыли)

0,32

Средняя взрываемость (угольная пыль, синтетические смолы, цинковая пыль и др.)

6,5

Повышенная взрывоопасность (пары растворителей, красок и лаков, пыль алюминия, магния и др.)

22

Чрезвычайно повышенная опасность (ацетон, газолин, древесный спирт, ацетилен, водород и др.)

рекомендуется максимально допустимое соотношение

Таблица 3 Взрывоопасная смесь

Отношение площади ЛСК к объему помещения м2/100 м3

Газы взрывоопасные

22

Метан

15

Ацетон (для снижения давления, кПа), до 100 70 34 30

6,3 11,4 22 25

Таблица 4 Максимальное давление взрыва горючей смеси в замкнутом объеме, кПа

Отношение площади ЛСК к объему помещения Ксбр,м2/м3 тяжелые ж/б конструкции

легкие ж/б конструкции

легкие конструкции

До 210

4,1

5,04

6,5

210–420

5,04

6,5

9,4

Свыше 420

6,5

9,4

–

дило разрушение основных конструкций. Так, помимо разрушения остекления, наблюдается полный и частичный отрыв переплетов от оконных проемов. Отбрасываемые в сторону переплеты травмируют людей, наносят повреждения технологическим установкам и конструкциям зданий. Это подтверждает тот факт, что в приведенных как отечественных, так и зарубежных нормах не учитывается физический процесс протекания взрыва внутри производственного помещения и изменение его параметров, способствующих увеличению нагрузок на конструкции здания. Учитывается только величина максимального давления при выборе площади ЛСК и градации взрывов на сильные и слабые без объяснения этих терминов, которые не могут служить достаточным обоснованием величины Ксбр. В нормах не оговорены также требования, предъявляемые к самим

ЛСК, их оптимальные размеры, масса и прочность, величина нагрузки, при которой они должны вскрываться. Принятие единой величины Ксбр, безотносительно к общему объему помещения, приводит к тому, что для зданий небольшого объема указанная норма оказывается заниженной, а для зданий большого объема – завышенной. Указанные недостатки существующих нормативных положений являются следствием неучeта особенностей течения взрыва горючих смесей в условиях, приближенных к производственным.

Литература 1. Орлов Г.Г. Легкосбрасываемые конструкции для взрывозащиты промышленных зданий. Научное издание. – М.: Стройиздат, 1987.

2. NFPA 69 Standard on Explosion Prevention System. – USA, 2014.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Опорные узлы подкрановых балок

Существующие решения опорных узлов сварных подкрановых балок Александр ТАХАУЕВ, директор ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Владимир ЕЛИСЕЕВ, главный инженер ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Анатолий ТРУБИН, главный инженер проекта ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Алексей ПЛОТНИКОВ, руководитель группы ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Андрей ПЕПЕЛЯЕВ, руководитель группы ООО «Уралэксперт», к.т.н. (г. Пермь)

В статье приведен анализ существующих конструктивных решений опорных узлов сварных подкрановых балок, применяемых в настоящее время в промышленном строительстве. На основании данных обследований приведены наиболее часто встречающиеся повреждения этих узлов. Ключевые слова: подкрановые балки, усталостные повреждения, типовые конструкции, сварные швы.

О

порные узлы подкрановых балок воспринимают нагрузки от вертикального давления колес крана и горизонтальные воздействия, возникающие при его работе. В уровне верхнего пояса балки происходит передача горизонтальных поперечных усилий на колонну. Многообразие силовых воздействий и перемещений опорной зоны определяют сложное напряженное состояние стенки балок в опорной зоне и конструктивных элементов стыка, что определяет их повреждаемость [1, 2]. Конструктивное решение опорных узлов подкрановых балок прошло эволюцию от жесткого (неподвижного) крепления при помощи опорных диафрагм [2] до податливого, которое реализовано в типовых сериях. Опорные узлы подкрановых балок должны обеспечивать передачу горизонтальных поперечных сил на колонны, допуская при этом свободу угловых и продольных перемещений опорных сечений балки. Типовые конструктивные решения опорных узлов подкрановых балок начинаются с серии КЭ-01-57 [3], которые многократно реализованы в подкрановых путях эксплуатируемых производственных зданий. В этой серии вертикальный листовой элемент, приваренный к ребрам жесткости колонны и настилу, предназначен для восприятия горизонтального попе-

речного усилия «от колонны», а упорные коротыши из прокатного уголка, приваренные к настилу и плотно подогнанные к наружной поверхности полки колонны, воспринимают горизонтальное поперечное усилие «к колонне». Вертикальный листовой элемент затрудняет вертикальное перемещение опорного узла балки, а также накладывает ограничение на его продольное перемещение. Это создает частичное защемление балки на опоре, и при многократных повторных нагружениях в элементах крепления появляются усталостные трещины. Передача горизонтальных продольных усилий вдоль подкранового пути выполняется через болтовые соединения, количество которых зависит от высоты подкрановой балки. Недостатки, выявленные при эксплуатации опорных узлов по серии КЭ-01-57, устранены в серии 1.426.2-7, выпуск 3 [4]. В данной серии свобода вертикальных и продольных (горизонтальных и поперечных) перемещений опорного сечения балки обеспечивается за счет использования упорных планок, которые через плотно пригнанные к полкам колонны торцы передают поперечные горизонтальные воздействия и в то же время допускают за счет проскальзывания свободу линейных и угловых перемещений. Кроме того, между собой балки креТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

пят за опорные ребра болтами, расположенными ниже в нейтральной оси балки и опорного ребра, что также обеспечивает возможность поворота опорной части балки в вертикальной плоскости. Сварной угловой шов крепления упорных элементов к настилу рассчитывается на боковое усилие, значение которого зависит от грузоподъемности крана. Из рисунка следует, что расчетные значения горизонтальных усилий по серии КЭ-01-57 значительно больше, чем по серии 1.426.2-7. Это вызвано тем, что в серии КЭ-01-57 значение боковых сил для расчета крепления верхнего пояса подкрановых балок вычислено с учетом требований НиТУ 121–55 [5], а в серии 1.426.2-7 – по [6]. В процессе эксплуатации узлы креплений балок к колоннам требуют постоянного контроля и немедленного устранения выявленных повреждений, так как несвоевременный ремонт приводит к появлению повреждений в балке. Опыт обследований показывает, что до 30–40% усталостных повреждений в сварных подкрановых балках встречаются в опорных узлах [1]. Данные повреждения являются следствием дефектов, допущенных при монтаже, и неправильной эксплуатацией балок, в результате чего меняется схема работы конструкции. Наиболее распространенные дефекты в опорных узлах подкрановых балок, возникающие на стадии монтажа и приводящие к образованию трещин в опорной части балок: ■ некачественный монтаж упорных коротышей; ■ монтаж балки на набор стальных пластин, не пристроганных друг к другу и к опорному ребру балки; ■ отсутствие прокладок между торцами смежных балок, что ухудшает работу балок на восприятие усилий от продольного торможения крана; ■ крепление наружного пояса тормозных балок и ферм к колоннам на сварке; ■ отсутствие болтов в соединениях балок с колоннами и между собой. На стадии эксплуатации: ■ вырезка люков в месте устройства

537

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы упорных коротышей для удобства осмотра опорных узлов балок; ■ трещины в сварном шве между стенкой балки и опорным ребром; ■ трещины в сварном шве (или в околошовной зоне) между стенкой балки и верхним поясом; ■ трещины в стенке приопорной зоны балки; ■ отрыв упорных коротышей; ■ отрыв или подрезка вертикального листового элемента; ■ трещины в элементах тормозного настила; ■ отрыв бортового элемента тормозной конструкции. В случае отсутствия или отрыва тормозных упоров балок, тормозное усилие от поперечного торможения воспринимается только нижней опорной частью балки, что приводит к возникновению изгибающего момента в вертикальной плоскости в стенке балки. Необходимо отметить, что при ремонте часто нарушается технология заварки трещин и не устраняются причины, вызвавшие повреждения балок, таким образом, после ремонта в балках снова появляются трещины. Приведенные данные свидетельствуют о сложности фактической работы опорных узлов сварных подкрановых балок. Необходимо их комплексное исследование, и на основе полученных результатов следует разработать научно обоснованную методику расчета. Это позволит повысить безопасность эксплуатации подкрановых путей производственных зданий. Литература 1. Патрикеев А.Б. Некоторые закономерности усталостных повреждений сварных подкрановых балок // Проблемы прочности. – 1983. – № 7. – С. 19–24.

2. Кикин А.И., Васильев А.А., Кошутин Б.Н. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. 2-е изд. – М.: Стройиздат, 1984. – 302 с.

3. Серия КЭ-01-57, выпуск I/67. Стальные разрезные подкрановые балки пролетами 6 и 12 м под мостовые электрические краны грузоподъемностью 5–75 тонн.

4. Серия 1.426.2-7, выпуск 3. Балки подкрановые стальные под мостовые опорные краны. Балки пролетом 6 и 12 м, разрезные под краны общего назначения грузоподъемностью до 50 т.

5. НиТУ 121-55 «Нормы и технические условия проектирования стальных конструкций».

6. СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции».

538

Экспертиза ПБ стальных дымовых труб Особенности проведения экспертизы промышленной безопасности стальных самонесущих дымовых труб Александр ТАХАУЕВ, директор ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Владимир ЕЛИСЕЕВ, главный инженер ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Анатолий ТРУБИН, главный инженер проекта ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Алексей ПЛОТНИКОВ, руководитель группы ООО «Уралэксперт» (г. Пермь) Андрей ПЕПЕЛЯЕВ, руководитель группы ООО «Уралэксперт», к.т.н. (г. Пермь)

В России эксплуатируются десятки тысяч стальных дымовых труб. Согласно РД-22-01-97 их нормативный срок эксплуатации составляет 20–30 лет. Большая часть стальных дымовых труб эксплуатируется в условиях агрессивных сред, и при неудовлетворительном содержании реальный срок их службы может быть значительно снижен. Одной из целей проведения обследования дымовых труб служит оценка их технического состояния и продление срока безопасной эксплуатации. При проведении обследований сложных и ответственных конструкций специалистам экспертной организации следует не только разбираться в особенностях поведения конструкций в сложившихся условиях эксплуатации, но и иметь представление об особенностях существующих методов неразрушающего контроля. Ключевые слова: дымовые трубы, экспертиза промышленной безопасности, обследование.

О

бследование стальных дымовых труб в составе экспертизы промышленной безопасности сооружений проводится, как правило, в три этапа, включающие подготовительные работы, предварительное (визуальное) и детальное (инструментальное) обследование. Важной частью детального обследования дымовых труб, выполненных из стали, является определение фактических толщин стенок их стволов и скорости коррозии их металла. Результаты проведенной толщинометрии используются в поверочных расчетах, на основании которых производится оценка технического состояния и делаются выводы о возможности, сроке и условиях дальнейшей эксплуатации сооружений.

В настоящее время толщина стенок стальных труб может определяться ультразвуковым, магнитным, механическим, вихретоковым и электромагнитноакустическим методами исследования. Условия эксплуатации обследуемых дымовых труб, а именно факторы технологического процесса и окружающая среда, влияют на особенности проведения обследования, в частности, на выбор метода определения толщин ствола. Процесс разрушения (коррозия) стали в прямой степени зависит от агрессивности среды, поэтому первоочередной задачей при обследовании является получение сведений о характере подобного воздействия и выяснение особенностей влияния среды на скорость коррозии, а также степень коррозионной стойкости

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

материалов конструкции. В качестве примера рассмотрим металлическую дымовую трубу печи П-2 установки КК-1, ПКТ ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез», г. Пермь. Дымовая труба была возведена на существующем фундаменте в 1998 году. К настоящему времени накоплен большой опыт по эксплуатации подобных сооружений в условиях как проектных, так и непроектных режимов. Основные причины коррозии металла стволов труб (что характерно и для работы указанной дымовой трубы) заключаются в следующем: ■ высокая степень агрессивности отводимых дымовых газов; ■ повышенная влажность отводимых газов; ■ низкая газоплотность кирпичной футеровки; ■ отсутствие или неэффективная защита металла ствола от коррозии; ■ низкая скорость отводимых газов из-за их небольшого объема. В 2013 году нашей экспертной организацией было проведено полное комплексное обследование, которое выявило следующие дефекты и повреждения ствола и футеровки трубы: ■ сквозные коррозионные разрушения стенок ствола диаметром до 15 мм, общей площадью 0,001 м2; ■ отсутствие антикоррозионной защиты внутренней поверхности ствола трубы на не защищенном футеровкой участке; ■ вертикальные трещины в кирпичной кладке футеровки трубы шириной раскрытия до 10 мм, длиной до 8,8 м; ■ невертикальность (выпучивание) участков футеровки на 90 мм; ■ разрушение растворных швов кирпичной кладки футеровки ствола трубы – кирпичи футеровки не связаны между собой раствором на отдельных участках. В составе работ также были проведены замеры толщин стенок ствола трубы по всей его высоте акустическим (эхо-импульсным) методом неразрушающего контроля с использованием ультразвукового толщиномера ТАУ-410. Замеры показали потерю толщин стенок ствола трубы от начальных величин под действием коррозии до 57,0%. Средняя скорость сплошной коррозии стенок ствола за время эксплуатации составила до 380 мкм в год. Высокая скорость коррозии стенок ствола не отличалась между участками ствола, защищенными и не защищенными футеровкой. Причинами возникновения обнаруженных повреждений были названы:

■ предусмотренное проектом использование в качестве футеровки газопроницаемого легковесного шамотного кирпича, основным назначением которого является применение в качестве теплоизоляционного огнеупора при футеровке тепловых агрегатов; ■ дефекты строительства (отступления от требований технологии возведения кирпичной футеровки); ■ эксплуатационные повреждения (коррозионное воздействие на футеровку и металл ствола агрессивных составляющих отводимых дымовых газов, которое проявилось по высоте ствола). Основываясь на результатах проведенного обследования, экспертами были сделаны выводы о необходимости замены ствола дымовой трубы в течение 2–3 лет, при исчерпании несущей способности ствола. Работы по замене ствола выполнены в 2015 году. Проектом была ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

предусмотрена монолитная футеровка на всю высоту ствола. Своевременное и грамотное проведение комплексного обследования предотвратило возможное обрушение ствола дымовой трубы вследствие коррозии и позволило владельцу трубы подготовиться к замене ствола с наименьшими финансовыми затратами. При проведении обследований сложных и ответственных конструкций специалистам экспертной организации следует не только разбираться в особенностях поведения конструкций в сложившихся условиях эксплуатации, но и иметь представление об особенностях существующих методов неразрушающего контроля. Более того, они должны быть обязательно аттестованы по визуальному и измерительному методам контроля и иметь соответствующую альпинистскую подготовку.

539

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Коррозия резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов УДК: 620.19:621.642.39

Ключевые слова: коррозия, резервуар, техническая диагностика, коррозионная активность.

З

начительную часть основных фондов в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности составляют резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, которые подвержены сильному коррозионному разрушению. Средний срок эксплуатации резервуаров при отсутствии антикоррозионной защиты составляет 6 лет, и отдельные коррозионные повреждения (особенно кровли) проявляются уже через 1,5 года эксплуатации, а иногда и раньше. Данный факт подтверждается в работах Гареева А.Г., Худякова М.А., Кравцова В.В., Розенштейна И.М., Тарасенко А.А., Галеева В.Б. и др. Наиболее часто встречаемыми коррозионными повреждениями резервуаров являют-

ся: повреждения уторного шва и первого пояса стенки; повреждения окрайков; коррозионные повреждения полотнища днища. Данные повреждения могут быть выявлены при визуальном осмотре конструкций резервуара и сварных соединений с последующим инструментальным контролем. На рисунке 1 представлена схема мест проведения натурного обследования. В результате обследования наземного резервуара для хранения мазута установлено, что его техническое состояние является неудовлетворительным, а выявленные дефекты влияют на безопасную эксплуатацию (перечень выявленных дефектов: сплошная неравномерная коррозия основного металла и свар-

Шурф №7

Патрубок 100 Патрубок 43 Патрубок 76 Патрубок 57 Патрубок 76 Патрубок 57 Патрубок 76 Патрубок 57

0

Шурф №6

Шурф №5

150

Люк Ду500

Патрубок 100

Патрубок 159

Люк Ду500 Шурф №4 Шурф №1

39

00

Шурф №2

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Шурф №3

6900

Люк Ду500

6100

540

610

0

610

150

Коррозионные повреждения относятся к поверхностным дефектам основного металла. Они приводят к уменьшению толщины стенки и ее местному ослаблению, некоторые дефекты создают концентрацию напряжений, поэтому должны быть выявлены и устранены

Рис. 1. Схема мест проведения натурного обследования

00

Коррозия является одним из факторов, влияющих на безопасную эксплуатацию резервуаров. В настоящей статье приведены результаты обследования резервуара, проводимого в рамках экспертизы промышленной безопасности.

ных швов высотой до 300 мм от уторного шва глубиной до 3 мм; сплошная неравномерная коррозия окрайки глубиной до 1 мм; неравномерная коррозия уторного шва глубиной до 1 мм; окрайка и часть 1-го пояса корпуса забетонирована; не обеспечено положение отметки окрайки и уторного шва днища выше уровня грунта). Коррозионные повреждения относятся к поверхностным дефектам основного металла. Они приводят к уменьшению толщины стенки и ее местному ослаблению, некоторые дефекты создают концентрацию напряжений, поэтому должны быть выявлены и устранены. По характеру коррозионных повреждений и степени воздействия коррозионноактивных компонентов нефти и нефтепродуктов резервуар можно разделить на три характерные зоны: днище, нижний пояс, кровля. Скорость коррозии днища и нижнего пояса, находящихся в контакте с подтоварной водой, составляет 0,4 мм/год и более в зависимости от вида хранимого нефтепродукта. На днище и нижнем поясе после 3…5 лет эксплуатации появляются язвы глубиной до 4...5 мм.

62

Дмитрий НЕСТЕРОВ, генеральный директор ООО «Экспертная модель» (г. Пушкино) Максим СИДОРЧУК, начальник технического отдела ООО «Экспертная модель» (г. Пушкино) Виталий МИЛЛИОНЩИКОВ, заведующий лабораторией НК ООО «Экспертная модель» (г. Пушкино) Татьяна БЕЛИКОВА, инженер ООО «Экспертная модель» (г. Пушкино) Надежда ЯСТРЕБОВА, инженер ООО «Экспертная модель» (г. Пушкино)

Одной из причин коррозионного повреждения днища, обращенного к основанию резервуара, считают неравномерность распределения температуры вдоль радиуса днища, что вызывает конденсацию влаги при понижении температуры воздуха и ее испарение при повышении температуры. Попеременному смачиванию и испарению краевые зоны днища подвержены в большей степени, чем центральные, поэтому они подвергаются значительной коррозии. В случае, приведенном на рисунке 2, причиной коррозии стало бетонирование окрайки и части первого пояса корпуса резервуара, что и вызвало интенсификацию процесса конденсацию влаги. По результатам обследования было установлено, что техническое состояние резервуара неудовлетворительное, и резервуар был выведен из эксплуатации. Кровля резервуара по влиянию коррозионно-активных агентов находится примерно в тех же условиях, что и верхние пояса корпуса, расположенные в газовоздушном пространстве. Однако из-за локализации коррозионных повреждений по контуру крыши около дыхательной арматуры, смотровых люков скорость коррозии корпуса в зоне газовоздушного пространства составляет 0,26 мм/год, а кровли резервуаров, содержащих сернистые нефти, корродируют со скоростью 1...1,5 мм/год. Если резервуар имеет понтон, то газовоздушная среда по характеру коррозионного воздействия приближается к атмосферной. Данная зона может быть отнесена к участкам поверхности резервуара, находящимся в условиях промышленной атмосферы, где протекает атмосферная коррозия. Как показывают практические данные, скорость коррозии внутренней поверхности резервуаров для хранения нефти может достигать 0,1 мм/год, резервуаров для хранения бензина – 0,5 мм/год, резервуаров для хранения ракетного и дизельного топлива – 0,25 мм/год. Оценка коррозии является неотъемлемой частью работ при выполнении технического диагностирования технических устройств. Коррозионная активность нефти и нефтепродуктов обусловливается наличием в их составе сернистых и кислородсодержащих соединений. Однако, несмотря на этот факт, коррозионные повреждения в данном случае вызваны ошибками в проведении монтажных работ. Литература 1. Розенштейн И.М. Аварии и надежность стальных резервуаров М.: Недра, 1995. – 253 с.

Рис. 2. Фотоматериалы по визуальному осмотру резервуара, полученные специалистами ООО «Экспертная МОДЕЛЬ»

Шурф № 1

Шурф № 2

Шурф № 3 2. Тарасенко А.А. Напряженнодеформированное состояние вертикальных стальных резервуаров при ремонтных работах. Монография. – М.: Недра, 1999. – 270 с.

3. Галеев В.Б., Гарин Д.Ю., Фролов Ю.А. Аварии резервуаров и способы их предупреждения. Уфа, 2004. – 164 с.

4. Разрушение нефтегазового оборудования. Гареев А.Г., Худяков М.А., КравТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

цов В.В. учебное пособие / Уфимский государственный нефтяной технический университет, Самостоятельное структурное подразделение «Институт дополнительного профессионального образования». Уфа, 2010.

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

541

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Дефекты зданий и сооружений на опасных производственных объектах УДК: 69.059.4 Дмитрий НЕСТЕРОВ, генеральный директор ООО «Экспертная модель» (г. Пушкино) Максим СИДОРЧУК, начальник технического отдела ООО «Экспертная модель» (г. Пушкино) Георгий ЗОЛОТАРЕВ, инженер ООО «Экспертная модель» (г. Пушкино) Татьяна БЕЛИКОВА, инженер ООО «Экспертная модель» (г. Пушкино) Надежда ЯСТРЕБОВА, инженер ООО «Экспертная модель» (г. Пушкино)

Обеспечение работоспособного состояния зданий и сооружений на опасных производственных объектах является ключевой задачей при обеспечении промышленной безопасности. В настоящей статье приведены результаты обследования конструкции здания, проводимого в рамках экспертизы промышленной безопасности. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, здания и сооружения, дефекты.

Б

олее 75% основных фондов опасных производственных объектов выработало свой ресурс, но продолжает эксплуатироваться. В некоторых случаях разрушения сооружений представляют особую опасность из-за технологических процессов, происходящих в них. В условиях отсутствия возможности глобальной модернизации экономики возрастает роль безопасной эксплуатации стареющих объектов. Специалистами ООО «Экспертная МОДЕЛЬ» в 2015 году в рамках экспертизы промышленной безопасности проведено обследование строительных конструкций здания, эксплуатируемого в качестве склада, предназначенного для хранения сливных емкостей топлива (гептила). Гептил (несимметричный диметилгидразин, НДМГ) входит в группу используемых в ракетной технике гидразиновых горючих и относится к I классу опасности. В ходе проведения обследования выявлены следующие дефекты: ■ места выветривания и разрушения лицевого слоя кладки наружных стен на фасадах (рис. 1); ■ разрушение лицевого слоя кирпичной кладки (рис. 2);

542

■ выявлены отдельные трещины в кладке фасада раскрытием до 1–3 мм (рис. 3); ■ выявлены участки разрушения и обрушения кирпичной кладки ограждающих парапетных стенок (рис. 4.). В большинстве случаев подобные дефекты обусловлены отсутствием штукатурки на фасадах. Также разрушение лицевого слоя кирпичной кладки в большинстве случаев свидетельствует о том, что в этом месте на стену постоянно затекает вода. Это может быть вызвано неправильным устройством водостоков, козырьков, отливов. Обратный уклон в сторону фасада приводит к преждевременному разрушению наружной стены. Намокание происходит как во время дождя, так и при таянии снега. Силикатный кирпич обладает неустойчивостью к влаге. Разрушение лицевого слоя кирпича систематическими увлажнениями приводит к нарушению теплоизолирующих свойств ограждающей конструкции. Через открывшиеся поры и полости атмосферная влага проникает внутрь кладки, приводя к дальнейшим разрушениям конструкции стены (рис. 5). Причина протечек на фасаде по парапетному покрытию – недостаточная

высота заведения кровельного ковра на вертикальную поверхность в сочетании с неоштукатуренными кирпичными парапетами. Она приводит к периодическому увлажнению стыка потолка и стены верхнего этажа во время каждой оттепели. Снег набивается в щели между стеной и кровлей, тает, увлажняя потолок верхнего этажа и стену (рис. 5). Наиболее вероятными причинами обнаруженных дефектов является эксплуатация объекта в условиях длительного увлажнения атмосферными осадками с многочисленными циклами замораживания и оттаивания поверхности. В ходе обследования выявлено, что прочность раствора на кровле нулевая, отсутствует сцепление кирпича и раствора в кладке. По результатам обследования был сделан вывод о том, что отдельные элементы конструкции находятся в аварийном или ограниченно работоспособном состоянии. Нормативные сроки службы производственных зданий и сооружений могут составлять от 16 до 100 лет в зависимости от условий и среды эксплуатации. Периодичность проведения экспертизы промышленной безопасности может варьироваться от 5 до 30 лет в зависимости от условий и среды эксплуатации. Однако практика показывает, что обследование зданий и сооружений, проводимое в рамках проведения экспертизы промышленной безопасности, выполняется либо в случае получения предписаний от контролирующих органов, либо при получении (переоформлении) лицензии. В данном контексте следует отметить, что причиной необходимости проведения экспертизы промышленной безопасности является, как правило, отсутствие паспорта или отсутствие данных в паспорте о ресурсе безопасной эксплуатации. Проведение периодических обследований зданий и сооружений на опасных производственных объектах является необходимостью, направленной на обеспечение промышленной безопасности.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Места выветривания

Следует не только соблюдать периодичность проведения обследований зданий и сооружений согласно законодательству в области промышленной безопасности, но и обеспечить контроль за техническим состоянием со стороны эксплуатирующей организации.

Рис. 2. Места лицевого слоя кладки

Рис. 3. Трещины в кладке фасада

Литература 1. 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».

2. Махутов Н.А., Четверик Н.П., Ханухов Х.М. Промышленная безопасность и мониторинг технического состояния зданий и сооружений // Безопасность труда в промышленности, № 10, 2008. С.64–72.

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

Рис. 4. Участки разрушения и обрушения кирпичной кладки

Рис. 5. Участки разрушения и обрушения кирпичной кладки на кровле

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

543

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Разрушение железобетонных конструкций

Причины разрушения железобетонных конструкций и способы их устранения на объектах химической промышленности

В данной статье рассматриваются основные причины разрушения железобетонных конструкций, применяемых в химической промышленности, а также основные способы устранения с характеристикой данных способов.

Рис. 1. Пример восстановления и усиления железобетонной балки перекрытия (случай из практики) 600 max h поврежденная

Михаил ШИЛЬНИКОВ, начальник ИТЦ ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей РАДЧЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Дмитрий ШУРЫГИН, ведущий инженер-геодезист ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Максим КУТАШОВ, специалист по НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Владимир БАЛДИЕВ, специалист по НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил)

Балка перекрытия

A

150

~3500

Поврежденный участок балки / оштукатурить полимерцементным раствором

150

A Углепластиковое волокно – 2-й слой потолочный

Оголенная продольная арматура в нижнем поясе балки

6000

Рис. 2 A-A Железобетонная балка

Ключевые слова: экспертиза объектов, химическая промышленность, методы восстановления железобетонных конструкций. Углепластиковое волокно

544

150 max

600 max

800

В

своей основе монолитные и сборные железобетонные конструкции изготавливаются из химически стойких (кислотоупорных) бетонов как в заводских условиях, так и на строительной площадке. Во время эксплуатации они подвергаются агрессивному воздействию химических веществ, что приводит к разрушающим процессам. Практика показывает, что причинами воздействия химических продуктов на конструкции являются несанкционированные (непредвиденные) их разливы вследствие неисправности технологического оборудования, нарушения технологических регламентов, инструкций. Основными конструкциями, подвергающимися воздействию, являются колон-

Зона разрушения ж/б балки / оштукатурить полимерцементным составом Углепластиковое волокно – 2-й слой потолочный

Оголенная рабочая арматура

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ны, ригели, балки, перекрытия, фундаменты под технологическое оборудование. Несвоевременное устранение, ликвидация повреждений приводят к дальнейшему их развитию и соответственно к аварийному состоянию как конструкций, так и всего здания (сооружения). Восстановление и усиление поврежденных конструкций с применением обычных (традиционных) материалов (бетоны, растворы) практически не дают требуемого эффекта по своим прочностным характеристикам сцеплению (адгезией) со старыми бетонными поверхностями и др. Поэтому за сравнительно небольшой срок на восстановленных участках появляются трещины, отслоение ремонтного состава. Методы восстановления и усиления строительных конструкций определяются по результатам детального обследования, поверочных расчетов и проведения экспертизы объекта. Как показывает накопленный опыт и ряд примеров по восстановлению и усилению конструкций на объектах химической промышленности, более эффективным стало применение полимерцементных материалов сочетании с наклейкой углепластикового волокна. Первые, по отношению к обычным, имеют более высокие прочностные характеристики, безусадочность, высокую адгезию к старому бетону. Второй существенно повышает несущую способность конструкции, защищая от воздействия и разрушения химическими продуктами. Данный метод значительно увеличивает надежность и срок эксплуатации строительных конструкций. Единственным недостатком является высокая стоимость этих материалов, но в конечном итоге их применение оправдывает себя и позволяет конкурировать с рядом других материалов.

Современные кровельные материалы

Использование современных кровельных материалов при устройстве или ремонте плоской кровли промышленных зданий Михаил ШИЛЬНИКОВ, начальник ИТЦ ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей РАДЧЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Дмитрий ШУРЫГИН, ведущий инженер-геодезист ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Максим КУТАШОВ, специалист по НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Владимир БАЛДИЕВ, специалист по НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил)

В данной статье автор пытается показать преимущества современных кровельных материалов и целесообразность их применения. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, дефекты плоских кровель, современные кровельные материалы.

П

ри проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений на опасных производственных объектах горнорудной промышленности довольно часто встречаются различные дефекты плоских кровель:

■ трещины с различной шириной их раскрытия и протяженностью; ■ вздутия; ■ наличие пазух; ■ отслаивание края кровельного ковра; ■ бугристость полотен;

Литература 1. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».

2. Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений промышленных производств и объектов. – РФ 22-01-97.

3. СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».

4. Руководство по проектированию, изготовлению сборных конструкций из кислотостойкого бетона. – М., 1980.

5. ГОСТ 25-192-2012 «Бетоны. Классификация и общие технические требования». ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

545

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ■ биологическое разрушение (наличие растений, мха и т.д.). Причинами повреждения плоской кровли могут быть: ■ нарушение технологии при выполнении кровельных работ; ■ неправильный выбор кровельных материалов; ■ физические свойства кровельных материалов и их изменения в процессе эксплуатации под воздействием климатических факторов. В 1970–1980-х годах в нашей стране кровельные работы на промышленных объектах выполнялись, как правило, из рубероида, срок службы которого – не более 5 лет. После этого срока кровля из рубероида нуждалась в регулярном ремонте. В настоящее время на отечественном рынке появились современные высокотехнологичные кровельные материалы, срок службы которых – 20–25 лет: ■ рулонные материалы на основе битума, модифицированного полимерами; ■ полимерные мембраны; ■ битумные и асфальтовые мастики; ■ материалы на основе жидкой резины. Модифицированные полимерами битумные рулонные материалы обладают высокой стойкостью к неблагоприятным атмосферным воздействиям и, следовательно, длительным сроком службы. Для модификации битумов чаще всего используют атактический полипропиленовый пластик (АПП), который делает кровлю устойчивой к ультрафиолетовому излучению и стирол-бутадиенстирол (СБС), который придает кровле пластичность, что очень важно при резких перепадах температур. Полимерные мембраны обладают более высокой долговечностью и прочностью, чем битумно-полимерные материалы, но дороже их на 25–30%. Полимерные материалы можно разделить на две группы: эластомеры, производимые из синтетического каучука – этилен-пропилендиен-мономера (ЭПДМ), и термопластики – производимые из ПВХ. Полимерные материалы обладают большой шириной мембран. Основной недостаток – возможные протечки в местах стыков. В качестве кровельного материала могут использоваться и современные мастики, которые представляют собой вязкую однородную массу и после нанесения на поверхность становятся монолитным покрытием. По составу мастики делятся на битумные, битумо-полимерные и полимерные. В состав кровельных мастик входят специальные растворители, наполнители и различные добавки, при-

546

дающие материалу необходимый цвет. Мастичные кровли можно армировать стеклосетками или стеклотканями для увеличения прочностных характеристик. Преимущество мастичных кровель – отсутствие стыков, недостаток – трудно добиться желаемой толщины мастичной пленки, особенно на уклонах и неровностях. Жидкая резина представляет собой эмульсию на основе производных нефти, в которую добавлены эластомеры из натуральной резины. После нанесения на поверхность плоской кровли жидкой резины образуется бесшовная водонепроницаемая мембрана, которая достаточно устойчива к различным агрес-

сивным средам, обладает хорошей эластичностью. Преимущества применения современных кровельных материалов при устройстве или ремонте плоских кровель промышленных зданий: 1) значительно увеличивают срок службы кровли; 2) снижают затраты на текущие и капитальные ремонты кровли. Литература 1. СП 17.13330.2011/СНиП II-26-76 «Кровли»: Актуализированная редакция.

2. Сбитнева Е.М. Кровельные работы. – М.: Вече, 2005 г.

3. Кровля и изоляция. 2002.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Коррозия несущих металлических конструкций Металлические конструкции промышленных зданий и сооружений. Современные методы антикоррозионной обработки Михаил ШИЛЬНИКОВ, начальник ИТЦ ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Сергей РАДЧЕНКО, специалист отдела ЭЗС и ГО ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Дмитрий ШУРЫГИН, ведущий инженер-геодезист ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Максим КУТАШОВ, специалист по НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил) Владимир БАЛДИЕВ, специалист по НК ООО «РемСервис» (г. Нижний Тагил)

В данной статье автор пытается показать основные факторы, влияющие на долговечность работы металлических конструкций, и высказывает свое мнение о необходимых мероприятиях, способствующих продлению срока их безопасной эксплуатации. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, коррозионный износ, здания и сооружения, горнодобывающая и металлургическая промышленность, современные материалы для коррозионной обработки.

Э

кспертиза промышленной безо­ пасности, оценка и обследование технического состояния, мониторинг зданий и сооружений на опасных производственных объектах является неотъемлемой частью контроля и надзора за функционированием и безопасной эксплуатацией на предприятиях России. Специалистами нашей организации на протяжении шести лет выполнено порядка 45 экспертиз промышленной безопасности различных зданий и сооружений. В этот объем входят горнодобывающие, горно-обогатительные, нефтехимические и металлургические предприятия Среднего Урала, Северного Урала, Южного Урала. В подавляющем большинстве здания и сооружения комплексов горной, нефтехимической и металлургической промышленности построены в советский период и имеют сроки эксплуатации от 15 до 80 лет. В металлургической отрасли, имеющей богатую историю на Урале, встречаются здания, построенные в дореволюционный период. Учитывая запас при проектировании несущих металлических конструкций, мониторинг, проводимый при экспертизах и обследованиях зданий и сооружений, показывает одну из самых основ-

ных проблем металлоконструкций – коррозию. Под коррозией понимают разрушение поверхностных слоев конструкций из стали и чугуна в результате электрохимического и химического воздействия. Она разъедает металл, делая его тем самым непригодным для последующей эксплуатации (рис. 1). Коррозия – одна из основных проблем в решении вопроса обеспечения долговечности металлических конструкций. Причина возникновения этого негативного явления – химическое воздействие на металл окружающей среды, в результате которого происходит его постепенное окисление и разрушение. И всем известно, что гораздо тяжелее остановить коррозию металла, чем ее предотвратить, поэтому превентивные меры по обработке металлических конструкций так актуальны сегодня для строителей и владельцев зданий и сооруже-

ний. Наиболее эффективным на сегодняшний день способом борьбы с коррозией металла является комплексная антикоррозийная обработка, которая обеспечивает безопасность, правильное функционирование конструкций и значительно продлевает срок службы сооружений из металла. Специалисты доказали, что каждый год примерно 10 процентов от всего добытого металла на земле тратится на покрытие потерь (обратите внимание – они считаются безвозвратными) от коррозии, ведущей к распылению металла, а также к выходу из строя и порче металлических изделий. Стальные конструкции на первых этапах воздействия коррозии снижают свою герметичность, прочность, электро- и теплопроводность, пластичность, отражательный потенциал и ряд других важных характеристик. Впоследствии конструкции становятся и вовсе непригодными для эксплуатации. Долговечность металлических конструкций напрямую зависит от качества антикоррозийной обработки. Атмосферные воздействия и агрессивные среды ведут к утрате первоначального внешнего вида металлических конструкций и снижению прочности. Способов защиты от коррозии вышеперечисленных объектов существует несколько. Самый популярный из них – нанесение специальных красок. В нанесении лакокрасочных антикоррозийных покрытий есть такие преимущества, как: ■ простота нанесения; ■ возможность выбора цвета; ■ обработка габаритных металлоконструкций и объектов сложной конфигурации.

Долговечность металлических конструкций напрямую зависит от качества антикоррозийной обработки. Атмосферные воздействия и агрессивные среды ведут к утрате первоначального внешнего вида металлических конструкций и снижению прочности ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

547

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 1

Обработка металлических конструкций специальными красками и эмалями – наиболее доступный и недорогой способ защиты от коррозии, учитывая большие объемы работ и отсутствие средств у владельца. Она обеспечивает отличную защиту металла от коррозии и способствует продлению срока службы металлических изделий. Антикоррозийная обработка металлоконструкций включает в себя три стадии: 1 – зачистка поверхности; 2 – грунтовка; 3 – непосредственно нанесение антикоррозийной краски на защищаемую поверхность. Надежность антикоррозийного покрытия будет зависеть от качества зачистки и самой краски. Перед покраской металлических конструкций необходимо провести их зачистку. Она может быть пескоструйной, гидроструйной и механической. На выбор того или иного вида зачистки оказывают влияние: состояние поверхности металлоконструкции, местонахождение объекта и целесо­ образность применения определенного вида зачистки. Рассмотрим различные методы обработки. Пескоструйная зачистка. Используют специальные пескоструйные аппараты, действие которых основано на пода-

548

Под коррозией понимают разрушение поверхностных слоев конструкций из стали и чугуна в результате электрохимического и химического воздействия. Она разъедает металл, делая его тем самым непригодным для последующей эксплуатации че песка под высоким давлением на металлические поверхности. Этот способ позволяет зачистить поверхность в короткие сроки. К тому же представляется возможность либо произвести зачистку до голого металла, либо сделать только поверхностную очистку металлических конструкций. Выполнение такого рода работ требует применения самых современных средств индивидуальной защиты. Этот способ зачистки является наиболее оптимальным по многим причинам: не требуется проводить обезжиривание поверхности, сразу выявляются все имеющиеся дефекты поверхности, поверхность после обработки становится гладкой и матовой. В результате обеспечивается защита от коррозии на долгие годы. Гидроструйная зачистка использует следующий принцип – на очищаемую поверхность под высоким давлением подается вода. Пользоваться данным методом зачистки оптимально, если поблизости имеются водоемы или иные источники водоснабжения, а так-

же на крупных объектах, где другие способы зачистки невозможны по той или иной причине. Механический – представляет собой удаление ржавчины, краски с помощью щеток, скребков и др. Данный способ не считается оптимальным при антикоррозийной обработке металла, поэтому его можно применять лишь на небольших площадях окрашиваемой поверхности. Долговечность металлических конструкций напрямую зависит от качества антикоррозийной обработки. Атмосферные воздействия и агрессивные среды ведут к утрате первоначального внешнего вида металлических конструкций и снижению прочности. Услуги по антикоррозийной защите металла в наше время очень востребованы. Ведь от качества антикоррозийной обработки металла зависит, насколько долго прослужит та или иная установка из металла, которая вынуждена работать и в снег, и в дождь, в агрессивных средах, под открытым небом и в пустыне.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Обработка металлических конструкций и сооружений антикоррозийной краской позволяет обеспечить отличную защиту металла от коррозии и от агрессивного воздействия сред: воздуха, влаги и солнца. Антикоррозионная грунтовка образует на поверхности металла ровную пленку, что повышает его износостойкость. Одним из самых важных моментов при антикоррозийной защите конструкций является предварительная очистка и обезжиривание поверхностей, для этого, как правило, применяют дробеструйную или пескоструйную обработку металла. В процессе такой обработки происходит полная очистка металла. Что позволяет обеспечить наиболее качественное и износостойкое последующее покрытие металла защитными материалами. Очень важным является выбор антикоррозийного грунта, так как именно грунт обеспечивает фундамент для всей системы защиты. Грунт наносится прямо на металл, поэтому он должен быть совместим с методом подготовки поверхности. Кроме того, он должен быть главным антикоррозийным механизмом, также совместимым с поверхностным покрытием. Любая грунтовка после нанесения и высыхания создает на поверхности прозрачный слой, что препятствует попаданию влаги и коррозии. Кроме того, правильно подобранный грунт способен при соблюдении правил и техники нанесения значительно улучшить адгезию обработанной поверхности и основного отделочного материала. Однако подчеркнем снова, что ключевой момент – это выбор. Выбор отделочного материала всегда зависит от особенностей основы, на которую он будет наноситься, а также от условий, в которых будет происходить нанесение. Как известно, существуют черные и цветные металлы. Это подразумевает необходимость выбирать исходя из видов покрытия. Фосфатирующая грунтовка. Состоит из двух компонентов. Изготавливается на основе ортофосфорной кислоты и разбавителя. Является одной из наиболее универсальных и применима практически для всех металлических поверхностей. Характеризуется хорошими показателями повышения адгезии. Одна из самых распространенных на данный момент – ВЛ-20. Изолирующая грунтовка. В ее составе сразу два грунта – алкидный и эпоксидный. Отлично защищает металл от воздействия влаги и кислорода. В роли наполнителей в составе выступают цинковые белила и железный сурик. Подхо-

Обработка металлических конструкций и сооружений антикоррозийной краской позволяет обеспечить отличную защиту металла от коррозии и от агрессивного воздействия сред дит больше для черных металлов. Можно применять и на цветных, но с меньшей эффективностью. Самые популярные – ЭП-0010 и ГФ-021. Пассивирующая грунтовка. Препятствует возникновению и распространению коррозии, снижает электрохимические свойства металла. Чаще всего применяется грунт ГФ-0119. Ингибирующая грунтовка. Антикоррозийная грунтовка, которая после нанесения и высыхания образует новый материал – эмаль-грунт. Ингибиторы в данном случае могут быть масло- и водорастворимыми. Такой грунт сочетает в себе свойства сразу двух смесей. Отличный вариант – ЭП-0180. Протекционная грунтовка. На поверхности образует прозрачную пленку, которая защищает металл даже при появлении царапин благодаря наличию в составе цинка. Является отличным способом защитить металл, который постоянно находится на улице и подвергается влиянию влаги, перепадов температур и других негативно влияющих факторов. Основные виды – ЭП-0284 и ЭП-057. Грунтовка по ржавчине. Предназначена в первую очередь для покрытия металлов, которые уже подверглись воздействию коррозии. Но перед нанесением нужно очистить обрабатываемую поверхность от ржавчины и как следует отшлифовать. Грунт преобразовывает коррозию и создает полимерную пленку для защиты от воды. Оптимальные составы – ХВ-0278 и ЭП-0199. Преобразующая грунтовка. Одна из самых простых в использовании. При условии ее использования можно вообще не убирать ржавчину. Просто наносится состав. Грунт имеет в составе химические компоненты, которые преобразуют ржавчину в соединения, что сами по себе разрушаются за короткий промежуток времени. В составе находятся активные вещества, быстро проникающие в ржавую поверхность и образующие крепкую пленку. Естественно, если металл подвергся коррозии настолько, что ржавчина сыплется он малейшего прикосновения, то нужно хоть поверхностно произвести очистку. Если же нет – смело наносите грунт. Точно так же можно действовать и со старыми слоями краски. Если она лущится, нужно сделать зачистку и шлифовку, но если нужно проТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

сто покрыть окрашенную поверхность без видимых дефектов, то никаких дополнительных хлопот не будет. Тем не менее полноценного защитного слоя на загрязненной поверхности такая грунтовка создать не сможет, да и не защитит на сто процентов от дальнейшей коррозии. Поэтому мы рекомендуем использовать ее вместе с другим видом грунта. Например, с пассивирующим. На основании всего вышеизложенного можно сделать следующие выводы: 1. Для продления сроков безопасной эксплуатации металлоконструкций зданий и сооружений владельцам необходимо минимизировать воздействие внешних и внутренних факторов на металлоконструкции путем превентивных мер, а именно – проведения антикоррозионных обработок.

2. При проведении капитальных и текущих ремонтов зданий и сооружений покупку антикоррозионных материалов нужно осуществлять у заводовизготовителей с гарантией по качеству и срокам службы. При проведении ремонтов с применением сварки несущих металлоконструкций – привлекать специализированные организации с разработкой документации на ремонт и гарантией на проводимые работы.

3. Оптимизировать графики проведения капитальных ремонтов зданий и сооружений.

4. Экспертным организациям, занятым в проведении экспертизы промышленной безопасности, – более тщательно вести надзор за соблюдением вышеуказанных мероприятий. Литература 1. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.mspbsng.org/stat_ accident/2013.

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

3. Федеральный закон РФ от 2 июля 2013 года № 186-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в части проведения экспертизы промышленной безопасности и уточнения отдельных полномочий органов государственного надзора при производстве по делам об административных правонарушениях».

549

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Горнорудное предприятие как опасный производственный объект Александр ЛЫСКОВ, директор, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Сергей ДЗЮБАН, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Виктор ИЛЬИНОВ, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Юрий НОВОСКОЛЬЦЕВ, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Виктор РУБАХИН, директор, инженер-эксперт ООО «ИЦПДиЭ «Промэкспертиза» (г. Старый Оскол)

Освещены вопросы идентификации опасного производственного объекта, изучены документы, требуемые к изучению при проведении идентификации. Отмечены особенности идентификации и регистрации опасных производственных объектов. Ключевые слова: промышленная безопасность, горные работы, травматизм, горнорудное предприятие.

Г

орнорудное предприятие как любое предприятие, эксплуатирующее опасный производственный объект, обязано проводить идентификацию и регистрацию опасных производственных объектов в государственном реестре. В настоящее время горный государственный надзор осуществляется на 2 547 объектах горнорудной и нерудной промышленности [1], в том числе: 70 объектов – I класса опасности, 661 – II класса, 1 516 – III класса и 300 – IV класса опасности. Объем добычи горной массы на опасных производственных объектах горной отрасли в 2014 году составил 1 239 млн. м3 (в 2013 году – 1291,1 млн. м3) [1]. В 2014 году добыто: подземным способом – 69,3 млн. м3 (в 2013 году – 54,4 млн. м3); открытым способом – 1 169,7 млн. м3 (в 2013 году – 1236,7 млн. м3). В данной статье на примере действующего горнорудного предприятия рассмотрен перечень эксплуатируемых опасных производственных объектов. Идентификация является первым шагом любого предприятия, после чего можно определить перечень Федеральных норм и правил безопасности, требования которых предприятию необходимо соблюдать. Процедура идентификации опасного производственного объекта осуществля-

550

ется в начале жизненного цикла объекта (см. рис. 1) и проводится: ■ для выявления и отнесения объекта к категории опасного производственного объекта; ■ определения его наименования, признаков и класса опасности в соответствии с требованиями закона о промышленной безопасности [2]. Ответственность за правильность идентификации и регистрации опасного производственного объекта несет руководитель организации, эксплуатирующей опасный производственный объект, а если опасный производственный объект эксплуатируется на правах аренды, то организация-арендатор. На сегодняшний день идентификация объектов для целей их регистрации в государственном реестре осуществляется эксплуатирующими организациями самостоятельно, с учетом требований приказа Ростехнадзора от 7 апреля 2011 года № 168 (рис. 2) [3]. Арендованные ОПО регистрируются в составе организацииарендатора. Согласно ст. 2 закона о промышленной безопасности, опасными производственными объектами являются предприятия или их цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты, указанные в Приложении 1 к ФЗ № 116-ФЗ.

Анализ одного из крупнейших горнорудных предприятий показал, что в составе предприятия эксплуатируется 4 категории объектов (рис. 3). В состав горнорудного предприятия входят объекты, на которых: 1) получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные вещества; 2) используется оборудование, работающее под избыточным давлением более 0,07 МПа; 3) используются стационарно установленные грузоподъемные механизмы; 4) ведутся горные работы (за исключением добычи общераспространенных полезных ископаемых и разработки россыпных месторождений полезных ископаемых, осуществляемых открытым способом, без применения взрывных работ), работы по обогащению полезных ископаемых. Эксплуатируемые опасные производственные объекты горнорудного предприятия, в зависимости от уровня потенциальной опасности аварий на них для жизненно важных интересов личности и общества, подразделяются в соответствии с критериями, указанными в приложении 2 к закону о промышленной безопасности, и имеют I, II, III и IV классы опасности. К объектам I класса опасности горнорудного предприятия относятся объекты: склад взрывчатых материалов. К объектам II класса опасности относятся объекты: дренажная шахта, рудник с открытым способом разработки, участок магистрального газопровода и др. Общее количество опасных производственных объектов на горнорудном предприятии может быть более 25. Большое количество объектов требует от руководства предприятия внедрять эффективные методы управления, способы оценки принятия необходимых процедур в области промышленной безопасности. Административным регламентом Федеральной службы по экологическому,

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

технологическому и атомному надзору по исполнению государственной функции по регистрации опасных производственных объектов и ведению государственного реестра опасных производственных объектов [5] установлен следующий перечень документов, рассматриваемый в процессе идентификации объекта: ■ уставные документы организации (в том числе коды статистики, свидетельство о регистрации юридического лица, свидетельство о постановке на налоговый учет, местонахождение); ■ структура организации и штатное расписание (структура предприятия с указанием всех филиалов и структурных подразделений, не имеющих статус юридического лица с указанием должностей и Ф.И.О. руководителей структурных подразделений); ■ генеральный план расположения зданий и сооружений предприятия; ■ данные о количестве опасных веществ на объекте, в том числе более подробных сведений об опасных веществах (годовая потребность или объем закупок в соответствии с бухгалтерскими документами), проектная мощность резервуаров (емкостей) с опасными веществами, численность обслуживающего персонала на объекте; ■ сведения, характеризующие опасный производственный объект. Краткая характеристика предприятия и эксплуатируемых опасных производственных объектов (наименование; юридический, почтовый, фактический адрес; расположение; состав; год ввода в эксплуатацию; основная деятельность; количество работников); ■ документы, подтверждающие право на осуществление лицензируемых видов деятельности, и разрешение на применение соответствующего оборудования; ■ приказ о назначении лица, ответственного за проведение идентификации опасного производственного объекта; ■ сведения о размерах и границах территории, санитарно-защитных и/или охранных зонах объекта; ■ сведения о применяемых технологиях на основных и вспомогательных производствах, эксплуатируемых технических устройствах; ■ спецификации установленного оборудования; ■ документация на технические устройства, используемые на опасном производственном объекте: список технических устройств, используемых на опасных производственных объектах, с указанием заводских и регистрационных номеров, дат изготовления, сроков служ-

Рис. 1. Жизненный цикл опасных производственных объектов Проектирование

ОПО фактически и формально не существует

Строительство

Ввод в эксплуатацию

ОПО фактически существует, формально не существует

Идентификация ОПО

Регистрация ОПО в Государственном реестре ОПО Получение Свидетельства о регистрации ОПО Страхование ОПО по ФЗ № 225 Лицензирование по ФЗ № 99 Эксплуатация; реконструкция; капитальный ремонт; техническое перевооружение; консервация

ОПО фактически и формально существует

Ликвидация ОПО ОПО фактически не существует, формально – существует Исключение сведений об ОПО из Государственного реестра ОПО ОПО фактически и формально не существует

Рис. 2. Алгоритм идентификации и регистрации опасного производственного объекта [4]

Эксплуатирующая организация (организацияарендатор)

Свидетельство о регистрации ОПО

Государственный реестр ОПО

ФСЭТАН

Идентификация объекта

Заключение идентификации

Нет

ОПО да или нет?

Да Регистрация ОПО

В организации хранится заключение идентификации ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

551

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 3. Опасные производственные объекты горнорудного предприятия Опасными производственными объектами, в соответствии с Федеральным законом № 116, являются предприятия или их цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты, на которых:

Получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные вещества

Используется оборудование, работающее под избыточным давлением более 0,07 МПа

бы; копии сертификатов соответствия и разрешений на применение технических устройств, используемых на опасном производственном объекте; копии паспортов на технические устройства, используемые на опасном производственном объекте, с приложением руководств по монтажу и эксплуатации; ■ документы, подтверждающие права собственности и владения объектом. Идентификация опасных производственных объектов, эксплуатируемых в составе организации, должна полностью отражать потенциальную опасность производственных процессов (при наличии признаков опасности, определенных законодательством), осуществляемых на конкретных производственных площадках организации, при исполнении всех видов деятельности, согласно ее уставным документам. Если на территории организации эксплуатируется несколько объектов и лишь один из них обладает признаками опасности, то рассматривается в качестве опасного производственного этот объект, а не все территории организации в целом. В качестве объединяющего критерия при идентификации используют производственную площадку (или производственное здание), на которой осуществляется технологический(ие) процесс(ы). Следует помнить, что законом о промышленной безопасности [1] определено, что в случае, если расстояние между опасными производственными объектами составляет менее чем 500 метров, независимо от того, эксплуатируются они одной

552

Используются стационарно установленные грузоподъемные механизмы (за исключением лифтов, подъемных платформ для инвалидов), эскалаторы в метрополитенах, канатные дороги, фуникулеры

организацией или разными организациями, учитывается суммарное количество опасных веществ одного вида. Анализ перечня эксплуатируемых объектов исследуемого горнорудного предприятия показал, что для обеспечения требований промышленной безопасности требуется соблюдать: А. Общие требования промышленной безопасности; Б. Специальные требования промышленной безопасности, в том числе: ■ требования промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности; ■ требования промышленной безопасности в горнорудной промышленности; ■ требования по маркшейдерскому обеспечению безопасного ведения горных работ; ■ требования промышленной безопасности на объектах газораспределения и газопотребления; ■ требования промышленной безопасности к оборудованию, работающему под давлением; ■ требования промышленной безопасности к подъемным сооружениям; ■ требования промышленной безопасности при транспортировании опасных веществ. В статье приведен алгоритм проведения идентификации объектов горнорудного предприятия, описан перечень документов, требуемых для проведения идентификации и регистрации опасного производственного объекта. Рассмо-

Ведутся горные работы (за исключением добычи общераспространенных полезных ископаемых и разработки россыпных месторождений полезных ископаемых, осуществляемых открытым способом, без применения взрывных работ), работы по обогащению полезных ископаемых

трены требования безопасности, которые необходимо соблюдать для обеспечения надежности и безопасной эксплуатации горнорудного предприятия. Литература 1. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2014 году. М., 2015. – 410 с.

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

3. Приказ Ростехнадзора от 7 апреля 2011 года № 168 «Об утверждении требований к ведению государственного реестра опасных производственных объектов в части присвоения наименований опасным производственным объектам для целей регистрации в Государственном реестре опасных производственных объектов».

4. Солодовников А.В. Идентификация и регистрация опасных производственных объектов. Изд. 2-е, – Уфа: УГНТУ, 2013. – 112 с.

5. Административный регламент Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по исполнению государственной функции по регистрации опасных производственных объектов и ведению государственного реестра опасных производственных объектов (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 4 сентября 2007 года № 606).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

О порядке проведения экспертизы промышленной безопасности на объектах горнорудной промышленности УДК: 681.3.07 Александр ЛЫСКОВ, директор, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Сергей ДЗЮБАН, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Виктор ИЛЬИНОВ, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Юрий НОВОСКОЛЬЦЕВ, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Виктор РУБАХИН, директор, инженер-эксперт ООО «ИЦПДиЭ «Промэкспертиза» (г. Старый Оскол)

Экспертиза промышленной безопасности в горнорудной промышленности является обязательным этапом при эксплуатации технических устройств, зданий и сооружений. Рассмотрению порядка проведения экспертизы промышленной безопасности посвящена данная статья. Ключевые слова: промышленная безопасность, экспертиза промышленной безопасности, горнорудное предприятие.

Г

орнорудная промышленность представляет комплекс отраслей горнодобывающей промышленности, занимающихся добычей и обогащением различных видов рудного сырья. По состоянию на 1 января 2015 го-

да горный надзор осуществляется на 2 547 объектах горнорудной и нерудной промышленности [1], в том числе: 70 объектов – I класса опасности, 661 – II класса, 1516 – III класса и 300 – IV класса опасности. Обеспечение безопасно-

сти объектов горнорудной промышленности связано с организацией экспертизы промышленной безопасности (рис. 1). Закон о промышленной безопасности к опасным производственным объектам относит объекты, на которых ведутся горные работы (за исключением добычи общераспространенных полезных ископаемых и разработки россыпных месторождений полезных ископаемых, осуществляемых открытым способом, без применения взрывных работ), работы по обогащению полезных ископаемых. Экспертиза промышленной безопасности на таких объектах проводится с целью определения соответствия объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности и основывается на принципах независимости, объективности, всесторонности и полноты исследований, проводимых с использованием современных достижений науки и техники [2].

Рис. 1. Роль и место экспертизы промышленной безопасности ФСЭТАН (Ростехнадзор) Результат экспертизы Опасный производственный объект

Лицензирование экспертной деятельности

Надзорная деятельность

Отчет о деятельности

Аккредитация экспертной организации

Опасный производственный объект

Экспертная организация

Система управления промышленной безопасностью

Менеджмент системы качества экспертной организации

Производственный контроль

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

553

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 2. Этапы проведения экспертизы промышленной безопасности [2] Предварительный этап

Заявка, план-график, договор или другие документы, устанавливающие условия проведения экспертизы

Процесс экспертизы

Подготовка проекта заключения ЭПБ и плана согласованных мероприятий

Выдача заключения ЭПБ Согласно статье 13 закона о промышленной безопасности [2], объектами экспертизы являются: ■ документация на консервацию, ликвидацию опасного производственного объекта; ■ 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; ■ технические устройства, применяемые на опасном производственном объекте; ■ 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; ■ декларация промышленной безопасности, разрабатываемая в составе документации на техническое перевооружение (в случае, если указанная документация не входит в состав проектной документации опасного производственного объекта, подлежащей экспертизе в соответствии с законодательством о градостроительной деятельности), консервацию, ликвидацию опасного производственного объекта, или вновь разрабатываемая декларация промышленной безопасности; ■ обоснование безопасности опасного производственного объекта, а также изменения, вносимые в обоснование безо­пасности опасного производственного объекта. Правилами проведения экспертизы промышленной безопасности [3] определены 4 этапа проведения экспертизы промышленной безопасности (см. рис. 2). Порядок проведения экспертизы представлен на рисунке 3.

554

Экспертиза документация на техническое перевооружение, консервацию, ликвидацию проводится до начала консервации, ликвидации и технического перевооружения опасного производственного объекта. Техническое устройство, применяемое на опасном производственном объекте горнорудной промышленности, 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; ■ после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого технического устройства, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объек-

те, в результате которых было повреждено такое техническое устройство. Здания и сооружения на опасном производственном объекте горнорудной промышленности, 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; ■ 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. По результатам экспертизы на техническое устройство, здание и сооружение следует указать один из следующих выводов о соответствии объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности: 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 изменения, после внесения которых документация будет соответствовать требованиям промышленной безопасности, либо мероприятия, после проведения которых техническое

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Подготовка проекта заключения экспертизы и плана согласованных мероприятий

Заявка, план-график, договор

Заключение экспертизы, план согласованных мероприятий

Экспертиза завершается только после выполнения эксплуатирующей организацией согласованных мероприятий

не позднее 1 месяца (рекомендуемый срок предоставления заключения экспертизы на утверждение в ФСЭТАН)

Срок внесения в реестр заключений экспертизы (ФСЭТАН)

Предварительный этап (информирование заказчика о порядке проведения экспертизы и составление календарного плана)

Рис. 3. Порядок проведения экспертизы промышленной безопасности [4]

Решение о внесении в реестр заключений экспертизы (5 рабочих дней)

Проведение ЭПБ не более 3 месяцев (зависит от сложности экспертизы) устройство, здания, сооружения будут соответствовать требованиям промышленной безопасности); 3) объект экспертизы не соответствует требованиям промышленной безопасности. По результатам проведения экспертизы декларации промышленной безопасности в заключении экспертизы указываются следующие выводы: ■ об обоснованности применяемых физико-математических моделей и использованных методов расчета последствий аварии и показателей риска; ■ о правильности и достоверности выполненных расчетов по анализу риска, а также полноты учета факторов, влияющих на конечные результаты; ■ о вероятности реализации принятых сценариев аварий и возможности выхода поражающих факторов этих аварий за границу опасного производственного объекта, а также последствий воздействия поражающих факторов на население, другие объекты, окружающую среду; ■ о достаточности мер предотвращения проникновения на опасный производственный объект посторонних лиц. Обоснование безопасности опасного производственного объекта, а также изменения, вносимые в обоснование безопасности опасного производственного объекта, подлежат экспертизе. Применение обоснования безопасности опасного производственного объекта без положительных заключений экспертизы такого обоснования и внесенных в не-

го изменений (при их наличии) не допускается. В соответствии с правилами безопасности [5] обоснование безопасности разрабатывается в следующих случаях: ■ если требуется отступление от требований промышленной безопасности; ■ если требований промышленной безопасности недостаточно; ■ если требования промышленной безопасности не установлены. При проведении экспертизы обоснования безопасности опасного производственного объекта или вносимых в него изменений в заключении экспертизы указываются следующие результаты: ■ оценка полноты и достоверности информации, представленной в обосновании безопасности; ■ оценка полноты и достаточности мероприятий, компенсирующих отступления от норм и правил в области промышленной безопасности; ■ оценка обоснованности результатов оценки риска аварий, в том числе адекватности применяемых физикоматематических моделей и использованных методов расчетов по оценке риска, правильности и достоверности этих расчетов, а также полноты учета всех факторов, влияющих на конечные результаты; ■ оценка учета современного опыта эксплуатации, капитального ремонта, консервации и ликвидации опасных производственных объектов в обосновании безопасности; ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

■ оценка полноты требований к эксплуатации, капитальному ремонту, консервации или ликвидации опасного производственного объекта, установленных в обосновании безопасности. В статье приведен порядок проведения экспертизы промышленной безопасности для объектов горнорудного предприятия, а также рассмотрены ситуации, для которых инициируется проведение экспертизы промышленной безопасности. Литература 1. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2014 году. М., 2015. – 410 с.

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

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утвержден приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

4. Долгих Н.Г., Солодовников А.В. Эксперт в области промышленной безопасности. Изд. 9-е, – Уфа: УГНТУ, 2014. – 290 с.

5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие требования к обоснованию безопасности опасного производственного объекта» (утверждены приказом Ростехнадзора от 15 июля 2013 года № 306).

555

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Диагностика технических устройств в горнорудной промышленности методами неразрушающего контроля УДК: 620.1 Александр ЛЫСКОВ, директор, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Сергей ДЗЮБАН, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Виктор ИЛЬИНОВ, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Юрий НОВОСКОЛЬЦЕВ, инженер-эксперт ООО «Стройсервис» (г. Губкин) Виктор РУБАХИН, директор, инженер-эксперт ООО «ИЦПДиЭ «Промэкспертиза» (г. Старый Оскол)

Обеспечение качества и повышение надежности технических устройств объектов повышенной опасности невозможно без использования на всех стадиях их жизненного цикла технической диагностики методами неразрушающего контроля [1]. Техническая диагностика становится своеобразным индикатором, а возможно, и гарантом качества и надежности как новой техники в горнорудной промышленности, так и технических устройств, отработавших расчетный срок. В статье рассмотрены методы неразрушающего контроля, применяемые в горнорудной промышленности. Ключевые слова: промышленная безопасность, диагностика, техническое устройство, неразрушающий контроль, горнорудное предприятие.

Р

азвитие средств и методов технической диагностики применительно к условиям работы технических устройств в горнорудной промышленности является важным фактором дальнейшего совершенствования процесса эксплуатации технических устройств, обеспечивающих их безопасность и возможность предупреждения аварийных режимов работы и внезапных отказов [2]. Техническая диагностика решает три типа задач при определении технического состояния объектов: задачи диагностирования, задачи прогнозирования и задачи генезиса [1]. Одним из путей предотвращения аварийных режимов работы и внезапных отказов технических устройств является использование методов неразрушающего контроля. В настоящее время существует 9 видов и более 50 физических методов неразрушающего контроля, применяемых в отечественной и зарубежной

556

практике для контроля за качеством материалов и изделий (рис. 1) [3, 4]. Диагностирование является составной частью технического обслуживания и ремонта технических устройств (осуществляется, как правило, службами горнорудного предприятия), экспертизы промышленной безопасности (осуществляется экспертными организациями) и должно обеспечивать его проведение по фактическому техническому состоянию при решении следующих основных задач [1, 2]: ■ определение вида технического состояния оборудования; ■ поиск места дефекта; ■ определение причин появления дефектов и выдача рекомендаций по их устранению; ■ прогнозирование технического состояния оборудования; ■ контроль правильности действия эксплуатационного персонала по эксплуатации оборудования;

■ накопление статистического материала для совершенствования технологии изготовления и режимов эксплуатации вновь создаваемых машин. Рассмотрим классификацию методов неразрушающего контроля. В таблице 1 описаны методы неразрушающего контроля и объекты контроля в горнорудной промышленности.

1. Магнитный. Физический процесс: взаимодействие магнитного поля с контролируемым объектом. Контролируемые объекты: из ферромагнитных материалов. Контролируемые параметры: степень закалки, прочность, толщина, химический состав, структура, степень пластической деформации, наличие несплошностей, трещины. Методы: 1.1. Магнитопорошковый.

1.2. Индуктивный.

1.3. Магнитографический.

1.4. Феррозондовый.

1.5. Магниторезонансный.

2. Электрический. Физический процесс: регистрация параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом. Контролируемые объекты: диэлектрические, полупроводниковые материалы, а также проводники. Контролируемые параметры: химический состав пластмасс, полупроводников, металлов, наличие несплошностей. Методы: 2.1. Термоэлектрический.

2.2. Трибоэлектрический.

2.3. Экзоэлектронной эмиссии.

2.4. Электроискровой.

2.5. Электростатический.

3. Вихретоковый. Физический процесс: взаимодействие электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом объекте.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Классификация видов неразрушающего контроля Виды неразрушающего контроля: Магнитный Электрический Вихретоковый Радиоволновый Тепловой Оптический Радиационный Акустический Проникающими веществами Контролируемые объекты: электропроводящие материалы. Контролируемые параметры: геометрические размеры, химический состав, внутреннее напряжение, поверхностные и подповерхностные дефекты. Методы: 3.1. Прохождения.

4. Радиоволновый. Физический процесс: регистрация изменения параметров электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с контролируемым объектом. Контролируемые объекты: диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно), магнитодиэлектрики (ферриты), полупроводники, тонкостенные металлические объекты. Методы: 4.1. Прошедшего излучения.

4.2. Отраженного излучения.

4.3. Рассеянного излучения.

4.4. Резонансный.

5. Тепловой. Физический процесс: регистрация изменений тепловых или температурных полей контролируемых объектов. Контролируемые объекты: любые материалы. Контролируемые параметры: неисправности, связанные с повышенным нагревом – участки электрических цепей и радиосхем, трещины в двигателях, места утечки теплоты, пористость. Методы: 5.1. Пассивного излучения.

5.2. Собственного излучения.

5.3. Активный.

6. Оптический. Физический про-

цесс: наблюдение или регистрация параметров оптического излучения, взаимодействующего с контролируемым объектом. Контролируемые объекты: любые материалы, прозрачные материалы. Контролируемые параметры: видимые дефекты, отклонения от заданной формы, цвета и т.д., сферичность, плоскостность, шероховатость, толщина изделия, диаметр тонкий волокон, формы острых кромок, в прозрачных объектах – структурные неоднородности, внутренние напряжения. Методы: 6.1. Прошедшего излучения.

6.1.1. Фотометрический.

6.1.2. Денситометрический (фотоэлектрический).

6.2. Отраженного излучения.

6.3. Рассеянного излучения.

6.4. Индуцированного излучения.

6.5. Органолептический (визуальнооптический).

6.6. Оптической голографии.

6.7. Лазерный.

7. Радиационный. Физический процесс: регистрация и анализ проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия его с контролируемым объектом. Контролируемые объекты: любые материалы. Контролируемые параметры: толщина изделия (до 60 см), глубокие внутренние дефекты, качественный состав материала. Методы: 7.1. Рентгеновский.

7.2. Гамма.

7.3. Бета (поток электронов).

7.4. Нейтронный.

7.5. Позитронный.

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

7.6. Радиографический.

7.7. Радиометрический.

7.8. Радиоскопический.

8. Акустический. Физический процесс: регистрация параметров упругих волн звукового и ультразвукового диапазонов (свыше 20 кГц), возникающих или возбуждаемых в объекте. Контролируемые объекты: металлы, пластмасса, керамика, бетон. Контролируемые параметры: трещины, непровары, перестройка структуры материала, аллотропические превращения в кристаллической решетке, свойства материалов (модуль упругости, коэффициент затухания), твердость, податливость (упругий импеданс) поверхности, толщина труб и сосудов. Методы: 8.1. Ультразвуковой.

8.2. Пассивный.

8.2.1. Шумовибрационный.

8.2.2. Вибрационный.

8.3. Активный.

8.4. Акустической эмиссии.

8.5. Импедансный.

8.6. Отражения (эхо-метод).

8.7. Вычислительная ультразвуковая голография.

9. Проникающими веществами. Физический процесс: проникновение пробных веществ в полость дефектов контролируемого объекта. Контролируемые объекты: любые материалы, имеющие слабо видимые невооруженным глазом дефекты, выходящие на поверхность. Методы: 9.1. Капиллярные.

9.2. Течеискания.

9.2.1. Масс-спектрометрический.

9.2.2. Галогенный.

9.2.3. Пузырьковый.

557

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Таблица 1. Методы неразрушающего контроля, применяемые в горнорудной промышленности Пункт классификации

Метод неразрушающего контроля

Объект контроля в горнорудной промышленности

1

2

3

1.1 1.3

Магнитопорошковый Магнитографический (магнитная структуроскопия)

Напряженное состояние металлоконструкций, тросов и канатов, стенок трубопроводов, сосудов и резервуаров

2.1 2.4

Термоэлектрический Электроискровой

Токопроводящая часть и изоляция

5.1

Пассивного излучения (тепловидение и термография)

Электроэнергетическое оборудование, теплообменное оборудование, теплоизоляция, котлы, печи и др.

6.5

Органолептический (визуально-оптический)

Энергомеханическое оборудование, металлоконструкции

7.2

Радиационный гамма

Уровнемеры, дозаторы, счетчики деталей, устройства блокировки и сигнализации

7.4

Радиационный нейтронный

Контроль физических свойств материалов (плотность и состав), наличия и процентного содержания компонентов в различных полезных ископаемых

7.6

Радиационный радиографический

Металлоконструкции, сварные швы

7.7

Радиационный радиометрический

Стальные листы, многослойные изделия

8.1

Акустический ультразвуковой (ультразвуковая дефектоскопия)

Состояние и толщина несущих конструкций, кранов, сосудов давления, резервуаров, трубопроводов и др.

8.2

Акустический пассивный (шумовибрационный, вибрационный – вибродиагностика)

Энергомеханическое оборудование с движущимися и вращающимися частями

8.4

Акустической эмиссии (аэроультразвуковой контроль утечек, вакуумные утечки)

Компрессионное оборудование, сосуды давления, трубопроводы, несущие конструкции кранов

9.1

Капиллярный

Изделия из металлов (неферромагнитных), неметаллических материалов и композитные изделия любой конфигурации

9.2.3

Течеискания пузырьковый

Объекты под давлением, погружаемые в жидкость либо обмыленные

9.2.4

Течеискания манометрический

Объекты вакуумированные либо под давлением

9.2.8

Течеискания люминесцентно-капиллярный

Перегородки, стенки изделий, имеющие доступ с обеих сторон

9.2.4. Манометрический (абсолютный, дифференциальный).

9.2.5. Химической реакции.

9.2.6. Ультразвукового течеискателя.

9.2.7. Люминесцентно-гидравлический.

9.2.8. Люминесцентно-капиллярный. Диагностирование технических устройств в горнорудной промышленности методами неразрушающего контроля играет значительную роль в обнаружении дефектов, как в процессе технического обслуживания оборудования, так и проведе-

558

нии экспертизы промышленной безопасности, выполняемых экспертными организациями. В статье описаны методы неразрушающего контроля и приведена систематизация методов и объекты контроля в горнорудной промышленности. Литература 1. Смирнов А.Н., Герике Б.Л., Муравьев В.В. Диагностирование технических устройств опасных производственных объектов. – Новосибирск: Наука, 2003. – 244 с.

2. Зайков В.И., Берлявский Г.П. Эксплуатация горных машин и оборудования: Учеб. для вузов. – 4-е изд., стер. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006. – 257 с.

3. ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов».

4. Ермолов И.Н. Методы и средства неразрушающего контроля качества: учеб. пособие для инж. техн. спец. вузов / Ермолов И.Н., Останин Ю.Я. – М.: Высш. шк., 1988. – 368 с.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Вопросы обследования рельсовых крановых путей Александр ТЕЛИЦЫН, эксперт на подъемных сооружениях ООО ЮУРТЦ «Промбезопасность» (г. Челябинск) Александр ТРОШЕНКОВ, эксперт на подъемных сооружениях ООО ЮУРТЦ «Промбезопасность» (г. Челябинск)

Рельсовый крановый путь – устройство (сооружение), состоящее из направляющих (рельсов), соединений и креплений направляющих, а также путевого оборудования, предназначенного для передвижения по нему грузоподъемных машин на рельсовом ходу.

Т

ехническое состояние рельсовых путей относится к числу основных производственных факторов, непосредственно влияющих на безопасную эксплуатацию грузоподъемных кранов. В соответствии с Федеральными нормами и правилами «Правила безопасности ОПО, на которых используются ПС», рельсовые пути, находящиеся в эксплуатации, должны подвергаться постоянной проверке, периодическому комплексному обследованию, техническому обслуживанию и ремонту (при необходимости). Проверка состояния рельсового пути должна осуществляться: машинистом крана (ежесменный осмотр), ответственным за содержание ПС в работоспособном состоянии (после каждых 24 смен работы), специалистом, ответственным за осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС (не реже одного раза в год) Периодическое комплексное обследование рельсовых путей проводится специализированной организацией. При этом следует заметить, что достаточно четкое определение понятия «специализированная организация» в нормативных документах отсутствует. Принято считать, что это организация, имеющая лицензию Ростехнадзора на проведение экспертизы промышленной безопасности, либо Свидетельство члена саморегулируемой организации (СРО) о допуске к определенному виду работ. Проведение комплексного обследования регламентируется руководящим документом Госгортехнадзора РФ – РД 10-138-97 «Методические указания. Комплексное обследование крановых путей

грузоподъемных машин» (с изменениями № 1 от 30 марта 2000 года). Принимая во внимание год разработки данного документа (1997 год), ясно, что ряд его положений давно устарел и потерял свою актуальность. Возникают неопределенные ситуации, вызывающие вопросы как у эксплуатирующих, так и специализированных организаций. Например, требование включать в состав комиссии инженеров-строителей и инженера-геодезиста. Необходимости в этом уже нет, так как оценка состояния подкрановых строительных конструкций не входит в состав работ по комплексному обследованию (изменение № 1 к Методическим указаниям, утв. Постановлением Госгортехнадзора от 30 марта 2000 года № 12), а для выполнения планово-высотной съемки рельсовых путей достаточно наличия у специалиста квалификационного аттестата установленной формы, подтверждающего его профессиональные качества для осуществления геодезических работ соответствующего профиля. Не определены требования к аттестации специалистов. Ранее, когда существовала экспертиза промышленной безопасности крановых путей, в составе комиссии участвовал эксперт, аттестованный по области 2.6.9 согласно правилам аттестации экспертов СДА12. После отмены экспертизы промышленной безопасности крановых путей к членам комиссии, согласно п. 9.4 РД 10-138-97, стали применяться требования РД 10-112-96, ч.1 (утратившего силу) с разделением специалистов по 3 уровневой системе, которая в настоящее время не действует. Нет полной ясности с периодичностью комплексного обследования краТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

новых путей. В п. 6.1, параграф «1» указано, что период между обследованиями для путей при исправном состоянии принимается равным трем годам. Однако в параграфе «2» п. 6.1 указано, что сроки проведения комплексных обследований крановых путей следует приводить в соответствие со сроками, предусмотренными РД 10-112-96, ч. 1 на обследование кранов, то есть совмещать эти процедуры. Однако периодичность обследования грузоподъемных кранов зависит от времени и условий их эксплуатации и назначается экспертом по результатам экспертизы промышленной безопасности. Это разночтение не устраняют и Федеральные нормы и правила «Правила безопасности ОПО, на которых используются ПС», устанавливающие периодичность проведения комплексного обследования не реже одного раза в три года. Спорным вопросом также является обязательное членство специализированной организации, занимающейся комплексным обследованием, в саморегулируемой организации. Однако в перечне видов работ, утвержденном приказом Министерства регионального развития РФ № 274 от 9 декабря 2008 года, в главе II, п. 12 указаны работы по обследованию строительных конструкций зданий и сооружений. В главе 7 РД 10-138-97 «Основные работы при обследовании» установлено, что обследование строительных конструкций не входит в состав комплексного обследования путей. Таким образом, основной документ, по которому проводится комплексное обследование крановых путей грузоподъемных кранов, – РД-10-138-97 требует корректировки и актуализации с учетом введения в действие целого ряда новых нормативных документов. В этих условиях для эксплуатирующей организации имеют большую значимость работы по надзору, обслуживанию и своевременному ремонту крановых путей, неформальный подход к выбору специализированной организации, результаты работы которой могут внести существенный вклад в обеспечение безопасности при эксплуатации рельсовых крановых путей.

559

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Разработка и экспертиза ПБ документации Cогласно Федеральному закону «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (116-ФЗ) Светлана ЗЕМСКОВА, эксперт высшей квалификации, директор ООО «Экспертстрой» (г. Владимир) Наталья КУЗНЕЦОВА, эксперт, ведущий инженер ООО «Экспертстрой» (г. Владимир) Ирина ВУКОЛОВА, эксперт, инженер ООО «Экспертстрой» (г. Владимир) Михаил КУЧЕРОВ, эксперт, инженер ООО «Экспертстрой» (г. Владимир) Елена КУЗНЕЦОВА, стажер, инженер ООО «Экспертстрой» (г. Владимир)

В статье рассмотрены некоторые изменения, внесенные в Федеральный закон «О промышленной безопасности» (116-ФЗ), связанные с проектированием и экспертизой промышленной безопасности документации и разработкой обоснования безопасности опасного производственного объекта, а также ошибки проектировщиков, вызванные этими изменениями. Ключевые слова: техническое перевооружение, проектирование опасного производственного объекта, экспертиза промышленной безопасности документации, обоснование безопасности опасного производственного объекта, 116-ФЗ.

О

пасными производственными объектами (ОПО) являются предприятия или их цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты, указанные в Приложении 1 к 116-ФЗ. Внедрение новой технологии, автоматизация ОПО или его отдельных частей, модернизация или замена применяемых на ОПО технических устройств, приводящие к изменению технологического процесса на ОПО, называется техническим перевооружением ОПО. Техническое перевооружение ОПО осуществляется на основании документации, разработанной в порядке, установленном 116-ФЗ, с учетом законодательства о градостроительной деятельности (Градостроительный кодекс Российской Федерации, другие федеральные законы и иные нормативные правовые акты Российской Федерации, а также законы и иные нормативные правовые акты субъектов Российской Федерации), и подлежащей экспертизе промышленной безопасности. В случае, если техническое перевооружение осуществляется одновременно с реконструкцией ОПО, то документация на техническое пере-

560

вооружение такого объекта входит в состав соответствующей проектной документации и подлежит экспертизе в соответствии с законодательством Российской Федерации о градостроительной деятельности. Иногда документация на техническое перевооружение выполнена технически верно, но проектировщики и их заказчики допускают ошибки в наименовании и оформлении документации, которую подают на экспертизу промышленной безопасности. С 18 июля 2011 года из 116-ФЗ было исключено понятие «проектная документация», что вызвало недопонимание между проектировщиками и экспертами. Однако цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 года № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации – ГОСТ Р 1.0-2012 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения». Действующий ГОСТ Р 21.1101-2013 устанавливает основные требования к проектной и рабочей документации для строительства объектов различного на-

значения. Понятие «строительство» в данном документе включает в себя, кроме прочего, и «техническое перевооружение». Стадии проектирования также сохраняются в «Методических указаниях по применению справочников базовых цен на проектные работы в строительстве», утвержденных приказом Министерства регионального развития Российской Федерации от 29 декабря 2009 года № 620. Понятие «документация на техническое перевооружение» позволяет представлять на экспертизу промышленной безопасности как проектную, так и рабочую документацию. Перевооружаться может только в целом опасный производственный объект, зарегистрированный в государственном реестре ОПО. До 4 марта 2013 года экспертизе промышленной безопасности подлежали иные документы, связанные с эксплуатацией ОПО, и такие названия проектов, как «Консервация емкости…», «Ликвидация резервуара…», были актуальны. Теперь любое изменение на ОПО (кроме его полной консервации или ликвидации) является техническим перевооружением. Соответственно наименование документации должно начинаться со слов «Техническое перевооружение опасного производственного объекта», далее необходимо привести наименование ОПО, на котором проектируются изменения, в соответствии со свидетельством о регистрации ОПО. После этого можно добавить «в части консервации емкости…». Консервации и ликвидации теперь подлежит только целиком опасный производственный объект. К документации на консервацию и ликвидацию ОПО предъявляются те же требования, что и к документации на техническое перевооружение. С 4 марта 2013 года в 116-ФЗ установлено понятие «обоснование безопасности опасного производственного объекта» – документ, содержащий сведения о результатах оценки риска аварии на опасном производственном объекте и связанной с ней угрозы, условия безопасной эксплуатации опасного производствен-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ного объекта, требования к эксплуатации, капитальному ремонту, консервации и ликвидации опасного производственного объекта. Обоснование безопасности разрабатывается в случае, если при эксплуатации, капитальном ремонте, консервации или ликвидации ОПО требуется отступление от требований промышленной безопасности, установленных Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, таких требований недостаточно или они не установлены. Обоснование безопасности опасного производственного объекта разрабатывается в соответствии с Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Общие требования к обоснованию безопасности опасного производственного объекта», утвержденными Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору, приказом № 306 от 15 июля 2013 года и подлежит экспертизе промышленной безопасности. При обосновании необходимости отступления и достаточности принятых мер, компенсирующих эти отступления, и приемлемых результатах оценки риска аварии на ОПО обоснование безопасности позволяет отступить от любого пункта Федеральных норм и правил. Многие владельцы ОПО оценили возможность экономии средств при разработке обоснования безопасности взамен устранения замечаний, указанных в предписании Ростехнадзора после проверки предприятия инспектором. Однако компенсирующие мероприятия могут иметь более высокую стоимость, чем выполнение требований Федеральных норм и правил, а отступление от правил не обосновано. К тому же обоснование безопасности ОПО разрабатывается только при отступлении от федеральных норм и правил, при отступлении от строительных норм и правил (СНиП), государственных стандартов (ГОСТ) и других документов, разрабатываются специальные технические условия (СТУ). Пример. На предприятии есть склад хранения кислоты, состоящий из одной емкости объемом 100 м3, используемой раз в год в течение недели для проведения очистки технологического оборудования. В Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила безопасности химически опасных производственных объектов», утвержденных Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору приказом № 559 от

21 ноября 2013 года (ФНиП), отсутствует понятие временных складов, однако такие склады подчиняются данным правилам, требования которых могут быть чрезмерными. Так как кислота хранится в емкости всего одну неделю в году, а после использования ее промывают, продувают и оставляют открытой, то вероятность ее разгерметизации существенно уменьшается. Это не означает, что можно отступить от всех предъявляемых к объекту требований. Не следует пренебрегать требованиями противоаварийной защиты. Пункт 122 ФНиП гласит: «Для технологического оборудования и трубопроводов кислот или щелочей следует использовать материалы, обеспечивающие их коррозионную стойкость к рабочей среде». Отступление от данного правила не только не обоснованно, но и не безопасно. Насос, перекачивающий кислоту раз в год, должен быть кислотостойким, а не общепромышленного назначения. С точки зрения экономики выгоднее купить один дорогой насос на 10 лет, чем покупать каждый год в течение 10 лет дешевый насос. Пункт 123 ФНиП гласит: «При монтаже стальных трубопроводов следует использовать типовые фасонные элементы, изготовленные в соответствии с нормативно-технической документацией». В стесненных условиях существующего производства могут быть использованы детали, выполненные по индивидуальным чертежам. Они не будут являться типовыми, однако должны быть выполнены в соответствии с нормативнотехнической документацией. Отступление обоснованно и безопасно. Пункт 160 ФНиП гласит: «Для складов хранения кислот и щелочей в резервуарах должна быть обеспечена возможность аварийного освобождения любого из резервуаров в другие резервуары склада, в специальные аварийные системы или в оборудование технологических установок, материал которого коррозионностоек к эвакуируемому продукту». Для резервуара временного хранения объемом 100 м3 предусматривать такую же емкость для аварийного слива невыгодно с экономической точки зрения, также емкость будет занимать площадь, которую можно использовать для других целей. Вероятность разгерметизации емкости крайне мала. При выполнении пункта 159 ФНиП емкость находится в поддоне, высота защитного ограждения которой на 0,2 м выше уровня расчетного объема разлившейся жидкости. При аварии поддон примет в себя весь объем кислоты. Но кислота имеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ет свойство испаряться. Испарения кислоты являются токсичными. Значит, необходимо предусматривать систему предотвращения распространения и нейтрализации паров кислоты, что будет являться компенсирующими мероприятиями при отступлении от правил. Отступление обоснованно, и дополнительные меры безопасности приняты. В заключение стоит обращать внимание на наименование и оформление документации, подаваемой на экспертизу промышленной безопасности, чтобы после выполнения проекта и согласования его с заказчиком не перерабатывать документы, начиная с договора и технического задания, и не перепечатывать заново весь проект, выполненный технически верно. При обосновании необходимости отступления от требований Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности разрабатывается обоснование безопасности опасного производственного объекта. Однако не от каждого пункта правил целесообразно отступать. Литература 1. Федеральный закон №116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральный закон № 184-ФЗ от 27 декабря 2002 года «О техническом регулировании».

3. ГОСТ Р 1.0-2012 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения».

4. ГОСТ Р 21.1101-2013 «Система проектной документации для строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации».

5. «Методические указания по применению справочников базовых цен на проектные работы в строительстве», утвержденные приказом Министерства регионального развития Российской Федерации от 29 декабря 2009 года № 620.

6. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие требования к обоснованию безопасности опасного производственного объекта», утвержденные приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 июля 2013 года № 306.

7. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности химически опасных производственных объектов», утвержденные приказом Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору от 21 ноября 2013 года № 559.

561

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Документация технического перевооружения системы газоснабжения

Анализ соответствия документации технического перевооружения системы газоснабжения теплогенераторной нормам и правилам в области ПБ Алексей НОВОЖИЛОВ, главный инженер ООО «Эксперт СВ» (г. Тула) Александр АПАРНИКОВ, эксперт ООО «Эксперт СВ» (г. Тула) Петр АЛЕКСЕЕВ, эксперт ООО «Эксперт СВ» (г. Тула) Павел САМОДЕЛОВ, эксперт ООО «Эксперт СВ» (г. Тула)

В связи с введением в действие Федеральных норм и правил и технических регламентов проектирующим организациям, разрабатывающим документацию для опасных производственных объектов, необходимо выполнять проекты в соответствии с вновь введенными требованиями. В статье приведен примерный анализ документации технического перевооружения в контексте соответствия нормативно-правовым документам в области промышленной безопасности. Проверка соответствия требованиям Федерального закона от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (в редакции, вступившей в силу 24 июля 2015 года).

Д

окументация на техническое перевооружение системы газоснабжения теплогенераторной ООО «Эдельвейс» разработана в соответствии с пунктом 1 статьи 6 ФЗ от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ и проходит экспертизу промышленной безопасности в соответствии с пунктом 1 статьи 13 названного Федерального закона. Необходимо провести проверку на предмет соответствия требованиям Технического регламента «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления». Согласно разделу IX, оценка соответствия сети газораспределения и газопотребления осуществляется при проектировании сетей газопотребления и газорас­ пределения, на основе требований к сетям газораспределения и газопотребления на этапе проектирования, а именно: 1. В документации указаны границы охранных зон сети газораспределения, что отвечает требованию п. 18 ТР сетей газораспределения.

2. Документация на газоснабжение теплогенераторной на сети газораспределения выполнена в соответствии с тре-

562

бованиями законодательства о градостроительной деятельности, что отвечает требованию п.19 ТР сетей газораспределения.

3. Разработка документации на газоснабжение теплогенераторной осуществлена с учетом оценки рисков аварии, пожарного риска, связанных с ними чрезвычайных ситуаций, что отвечает требованию п. 20 ТР сетей газораспределения.

4. Выбор технических и технологических устройств, материала и конструкции труб и соединительных деталей, защитных покрытий, вида и способа прокладки газопроводов осуществлены с учетом требуемых по условиям эксплуатации параметров давления и температуры природного газа, что отвечает требованию п.

21 ТР сетей газораспределения.

5. Проверка расчетов газопроводов по техническому перевооружению, в связи с тем, что в соответствии с материальным балансом по теплопроизводительности, увеличения расхода газа не предусматривается, в рамках проекта на газоснабжение теплогенераторной согласно ТЗ входят внутренние газопроводы и газовое оборудование котельной.

6. При проектировании внутренних газопроводов учтено требование о соответствии с давлением природного газа, установленных изготовителем газоиспользующего оборудования и составляет 0,005 Мпа, что отвечает требованию п. 45 ТР о сетях газораспределения.

7. Прокладка внутренних газопроводов запроектирована в соответствии с требованиями п. 46 ТР о сетях газораспределения.

8. Количество, места размещения и вид запорной трубопроводной арматуры на внутренних газопроводах обеспечивают возможность: ■ отключения участков сети газопотребления для проведения ремонта газоиспользующего оборудования и технических устройств или локализации аварий с минимальными периодами перебоя в газоснабжении; ■ отключения газоиспользующего оборудования для ремонта или замены; ■ отключения участка газопровода для демонтажа и последующей установки технических устройств при необходимости их ремонта или поверки. Данные параметры соответствуют требованиям п. 49 ТР о сетях газораспределения.

9. При установке нескольких единиц газоиспользующего оборудования в проекте предусмотрена возможность отключения каждой единицы оборудования, что отвечает требованию п. 50 ТР о сетях газопотребления.

10. На внутренних газопроводах при проектировании предусмотрена установка продувочных газопроводов на наиболее удаленных от места ввода участках газопроводов, на ответвлении к газоиспользующему оборудованию после запорной трубопроводной арматуры. На продуво­ чном газопроводе предусмотрен штуцер с краном для отбора проб после отключающего устройства, что соответствует п.п.

51, 52 ТР о сетях газораспределения.

11. В помещении установки газоисполь-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

зующего оборудования запроектированы системы контроля загазованности (по метану и окиси углерода) с выводом сигнала на пульт управления, что отвечает требованию п. 52 ТР о сетях газорас­ пределения.

12. На газоходах газоиспользующего оборудования, расположенного горизонтально, предусмотрена установка предохранительных взрывных клапанов площадью не менее 0,05 кв. м каждый, оборудованных защитными устройствами на случай срабатывания, что соответствует требованию п. 54 ТР о сетях газораспределения.

13. В помещении, в котором установлено газоиспользующее оборудование, предусмотрена вентиляция, которая обеспечивает воздухообмен не менее трехкратного, что соответствует требованию п. 55 ТР о сетях газораспределения. Также необходимо осуществить проверку на соответствие требованиям ФНП ОПБ «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления». В соответствии с п. 9 проектные организации, осуществляющие деятельность по техническому перевооружению, в документации на техническое перевооружение устанавливают: 1. Комплекс мероприятий, обеспечивающих содержание газовых сетей в исправном и безопасном состоянии.

2. Выполнение работ по техническому обслуживанию, ремонту и аварийнодиспетчерскому обеспечению сетей газопотребления.

3. Обеспечение проведения технического диагностирования газопроводов, зданий и сооружений, технических и технологических устройств газовых сетей по достижении предельных сроков эксплуатации, установленных проектной документацией.

4. Организацию и осуществление технического надзора при техническом перевооружении сетей газораспределения.

5. Хранение проектной и исполнительной документации в течение всего срока эксплуатации.

6. В случае отсутствия газовой службы в составе организации, эксплуатирующей сети газораспределения и газопотребления, предусматривается заключение договора на оказание услуг по техническому обслуживанию и ремонту сети газопотребления с организацией, имеющей опыт проведения указанных работ. Также необходимо провести анализ проектных решений по технологическому и теплотехническому оборудованию, работающему на газовом топливе.

1. Настоящий проект газоснабжения разработан на основании «Технических

условий на присоединение газораспределительной сети объекта газификации природным газом» на поставку природного газа», которая будет осуществлена от существующего надземного газопровода среднего давления.

2. В проекте имеется информация о наличии на используемое технологическое оборудование сертификатов соответствия Единой системы сертификации продукции.

3. Анализ необходимой документации, подтверждающей возможность безопасного использования газового и газоиспользующего оборудования в проектируемом технологическом процессе, показывает, что принятые в проекте решения в полной мере обеспечивают выполнение действующих норм и правил по промышленной безопасности.

4. Схема подключения газоиспользующего оборудования к системам автоматического регулирования и контроля, компоновки оборудования с обеспечением возможности выполнения ремонта и обслуживания, степень автоматизации и совместимость блокировок защиты также отвечают требованиям норм и правил в системе промышленной безопасности. Автоматизированная система управления технологическим процессом распределения газа. Проектные решения по автоматизированной системе управления технологическим процессом распределения газа обеспечивают: ■ мониторинг режима работы технологического оборудования; ■ безопасность и охрану производственных объектов; ■ анализ и оптимальное управление режимами распределения газа; ■ формирование информации для оперативного персонала аварийно-диспетчерских служб при локализации и ликвидации аварийных ситуаций на участках газораспределительной сети; ■ учет газа; ■ защиту информации от несанкционированного доступа; ■ возможность наращивания функциональных задач, в том числе автоматизации режимов технологических процессов с применением газового топлива. Прокладка внутренних газопроводов принята открытой на опорных конструкциях, выполненных в виде кронштейнов укрепленных на строительных конструкциях цеха на высоте не менее двух метров. Газопроводы выполнены из металлических труб на сварке. Присоединение к газопроводам газопотребляющего оборудования, газогорелочных устройств предусмотрено гибкими рукавами, предназначенныТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ми для этих целей. Установка отключающих устройств на газопроводах предусмотрена на вводе газопровода Р = 0,15 МПа, в помещении теплогенераторной предусматривается установка клапана-отсекателя для автоматического отключения подачи газа в цех при загазованности помещения котельной метаном (10±5%) НКПРП и оксидом углерода (100±5) мГ/м3, по сигналу пожарных извещателей и при превышении максимально допустимого расхода газа. На вводе также устанавливаются технологический узел учета расхода газа, термозапорный клапан, отключающая арматура, продувочная свеча с устройством для отбора проб, манометр для измерения давления, устройство заземления. Расстояние от газовых горелок до ограждающих конструкций составляет не менее одного метра. Строительство, монтаж, контроль качества, испытание и приемка в эксплуатацию газопроводов.

1. Строительство и монтаж газопроводов в соответствии с проектом осуществляют специализированные организации, имеющие аттестованный персонал, соответствующую производственную базу и лабораторию контроля качества сварочномонтажных работ.

2. Соединение элементов газопроводов производится сваркой с предусмотрением фланцевых соединений в местах установки арматуры.

3. Контроль качества СМР определен проектом.

4. Приемка в эксплуатацию смонтированных газопроводов после монтажа, контроля качества и испытания производится приемочной комиссией, что отмечается в проекте. Проведенный анализ проектных решений, установленных в документации системы газоснабжения теплогенераторной, показал, что проект соответствует требованиям следующих документов: ■ Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»; ■ ФНП ОПБ «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности»; ■ Технический регламент «О безопасности сетей газораспределения и газопотребления»; ■ ФНП ОПБ «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления»; ■ СНиП3.05.05-84 «Технологическое оборудование и технологические трубопроводы»; ■ СП 62.1333-2011 «Газораспределительные системы» актуализированная редакция СНиП42-01-2002.

563

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О принципах организации систем управления промышленной безопасностью Сергей ВОТЯКОВ, генеральный директор ООО «АльянсЭксперт» (г. Мегион) Евгений ИВАЩЕНКОВ, технический директор ООО «АльянсЭксперт» (г. Мегион) Олег ЯНГУБАЕВ, начальник ЛНК ООО «АльянсЭксперт» (г. Мегион) Алексей ВИГАНТ, руководитель экспертной группы ООО «АльянсЭксперт» (г. Мегион) Сергей КОРОЛЕВ, главный специалист экспертной группы ООО «АльянсЭксперт» (г. Мегион)

Суть произошедших изменений в области промышленной безопасности в том, что основная часть работы по профилактике аварийности и травматизма предоставлена бизнесу, эксплуатирующему опасные производственные объекты организациям. Для этого практически вся законодательная, нормативная основа уже сделана, то есть внесены соответствующие корректировки в Закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», пересмотрен ряд нормативных правовых актов, нормативных технических документов.

В

настоящее время одной из главных задач органов Ростехнадзора является обеспечение формирования эффективно действующих систем управления промышленной безопасностью в организациях, эксплуатирующих опасные производственные объекты, так как именно неэффективность управления промышленной безопасностью – основная причина аварийности и производственного травматизма на опасных производственных объектах. Практика показывает, что все попытки выстроить систему управления или воздействовать на нее не могут быть результативны без показательной оптимальной модели системы управления и, следовательно, наработанных критериев оценки организационных возможностей предприятий поддерживать и повышать промышленную безопасность. Из опыта других прогрессивных стран видно, что в качестве прообраза моделей системы управления промышленной безопасностью приняты международные стандарты серии ИСО 9000, содержащие требования к моделям управле-

564

ния качеством. Например, в Австралии на основе ИСО 9000 разработаны «Стандарты качественной уверенности» QA, непосредственно используемые при организации систем управления промышленной безопасностью угольных и других предприятий. Аналогичные работы были выполнены и в других странах. Целесообразность использования ИСО 9000 для разработки требований к системам управления промышленной безопасностью обусловлена универсальностью заложенных в них решений и хорошими возможностями адаптации моделей к конкретным условиям производства. Применение такого подхода в нашей стране возможно, допустимо и желательно в связи с сближением российских и зарубежных норм и требований промышленной безопасности. Можно выделить три четко различимые модели системы управления промышленной безопасностью. Первая модель предусматривает управление промышленной безопасностью при проектировании, разработке, производстве, монтаже, обслуживании и эксплу-

атации, когда необходимо разработать и применить проектную (рабочую) документацию с учетом установленных требований по промышленной безопасности к опасному производственному объекту, технологическим процессам и продукции. Вторая модель может применяться при производстве, монтаже, обслуживании и эксплуатации, когда установленные требования по промышленной безопасности уже реализованы в разработанном проекте или документе технических требований. Третья модель может использоваться при окончательном контроле и испытаниях. При организации систем управления промышленной безопасностью не следует стремиться к их полному единообразию. В каждом конкретном случае разработка и внедрение системы управления зависит от специфики и условий осуществления деятельности, целей и задач организации, поставляемой продукции и услуг, а также технологий и практического опыта. По этой причине может возникать необходимость добавления или изъятия определенных элементов системы управления промышленной безопасностью и требований к ней. В этой связи весьма актуальна разработка специальных решений по адаптации типовых моделей системы управления промышленной безопасностью к конкретным условиям производственной деятельности. В основу таких решений должно быть положено описание процедур и факторов выбора модели системы управления промышленной безопасностью в зависимости от конкретных условий производства. При организации системы управления промышленной безопасностью руководство предприятия должно исходить из необходимости решения трех главных задач: 1) достижение и поддержание промышленной безопасности на уровне, харак-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

теризуемом степенью риска, не превышающей допустимой величины, в том числе за счет выполнения установленных требований по промышленной безопасности; 2) обеспечение уверенности руководства эксплуатирующей организации в том, что промышленная безопасность поддерживается на должном уровне; 3) предоставление гарантий внешней стороне (общественности, надзорным органам) в том, что требуемый уровень промышленной безопасности обеспечивается или будет обеспечен. Промышленная безопасность, как объект управления, отличается большой сложностью и зависит от многих факторов. Только при условии адекватного контроля за каждым из них может быть достигнуто эффективное управление безопасностью в целом. Поэтому при организации системы управления промышленной безопасностью необходимо уделять внимание: ■ проектным работам; ■ документации и данным о состоянии промышленной безопасности; ■ производственным процессам; ■ системе неразрушающего контроля, а также контрольному, измерительному и испытательному оборудованию; ■ производственному контролю и профилактической деятельности;

■ противоаварийной готовности; ■ данным о причинах несчастных случаев и аварий, мероприятиям по предупреждению их повторения; ■ материально-техническому обеспечению; ■ контролю и испытаниям закупаемой и (или) производимой продукции; ■ погрузочно-разгрузочным работам, хранению продукции, ее упаковке, консервации и поставке; ■ выявленным отступлениям (несоответствиям) от установленных требований промышленной безопасности; ■ регистрации данных о фактическом состоянии промышленной безопасности; ■ персоналу; ■ применению статистических методов. Правильно организованная система управления промышленной безопасностью предполагает не только наличие соответствующего набора ее элементов, но и разработку, документальное оформление и эффективное использование всех необходимых процедур, а также выполнение организационно-технических работ и мероприятий в определенной циклической последовательности. Применительно к управлению промышленной безопасностью такая последовательность состоит в реализации четырех основных направлений: ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

а) определение цели и планирование работ по обеспечению промышленной безопасности; б) организация и выполнение работ; в) оценка полученных результатов работ и анализ их эффективности, прогноз возможных проблем промышленной безопасности; г) разработка и реализация решений по поддержанию и повышению промышленной безопасности. Реализация данной последовательности обеспечивает поддержание и планомерное повышение промышленной безопасности. Вместе с тем, обязательным условием управления промышленной безопасностью является четкое определение: ■ ответственности руководства организации за разработку и осуществление политики в области безопасности; ■ прав и обязанностей должностных лиц организации, функций и полномочий представителя руководства; ■ процедур управления ресурсами; ■ процедур и методов анализа состояния промышленной безопасности и системы управления со стороны руководства. Эффективность мер, принимаемых для поддержания промышленной безопасности опасного производственного объекта, может быть определена по степени

565

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы риска возникновения аварии или травматизма работников в процессе производства. Следовательно, управление промышленной безопасностью должно предусматривать проведение идентификации опасных факторов и оценку степени риска их неконтролируемого проявления на всех этапах выполнения работ. В случае, когда имеются или могут возникнуть несколько различных опасных факторов (неконтролируемых), должны применяться процедуры идентификации и оценки степени риска каждого из них. Одним из важнейших условий управления промышленной безопасностью является плановость, поэтому система управления должна предусматривать разработку и реализацию программы промышленной безопасности и планов управления риском. В настоящее время на многих предприятиях имеется большое количество длительно действующих отступлений от требований норм и правил промышленной безопасности. Их устранение требует длительного времени и значительных финансовых затрат. В связи с этим важным элементом системы управления промышленной безопасностью является управление отступлениями от установленных требований промышленной безопасности, которое состоит в их предупреждении, выявлении и плановом устранении. При организации систем управления промышленной безопасностью особое внимание должно быть уделено расследованию аварийных ситуаций и случаев травмирования работников, анализу их причин и обстоятельств, как важнейшему условию предупреждения аварийности и травматизма в будущем. Главным источником информации о состоянии промышленной безопасности является производственный контроль (внутренние проверки). Он является обязательным элементом системы управления промышленной безопасностью, обеспечивающим постоянное наблюдение за изменениями и своевременное принятие необходимых корректирующих и предупреждающих действий. Любой организации при осуществлении деятельности, связанной с повышенной опасностью, важно располагать информацией о фактическом состоянии промышленной безопасности. Достоверность и возможность использования такой информации могут быть обеспечены только при наличии соответствующих процедур регистрации данных. В рамках системы управления промышленной безопасностью необходи-

566

мо обеспечить надлежащую подготовку работников по вопросам промышленной безопасности. Общее руководство промышленной безопасностью – одно из условий функционирования системы управления промышленной безопасностью, реализуемое высшим руководством эксплуатирующей организации. Главная задача общего руководства – реализация политики (целей и задач) организации в области промышленной безопасности путем координации действий и обеспечения эффективного функционирования всех элементов названной системы. В связи с этим в организации, эксплуатирующей опасные производственные объекты, должна функционировать система общего руководства промышленной безопасностью, обеспечивающая циклическую последовательность основных управленческих действий, направленных на поддержание и повышение уровня безопасности. Одной из важнейших целей управления промышленной безопасностью является обеспечение эффективности и конкурентоспособности производства за счет оптимизации затрат на обеспечение промышленной безопасности и получения максимального экономического эффекта от предупреждения аварийности и производственного травматизма. С учетом этого экономическая эффективность системы управления промышленной безопасностью может быть оценена путем сопоставления затрат (производственных и непроизводственных), связанных с обеспечением промышленной безопасности, и расходов, вызванных неэффективным управлением. К производственным относят затраты на осуществление таких мероприятий, как: ■ мероприятий, осуществляемых в соответствии с требованиями норм и правил промышленной безопасности, в том числе по прогнозу, испытаниям, контролю и исследованиям в целях определения степени риска; ■ мероприятий по снижению риска до допустимой величины, в том числе по устранению отступлений (несоответствий) от требований норм и правил промышленной безопасности; ■ подтверждение соответствия продукции нормам и требованиям промышленной безопасности. Непроизводственные затраты включают в себя расходы на ликвидацию последствий аварий и несчастных случаев на производстве, устранение допущенных отступлений от требований норм и правил промышленной безопасности, до-

полнительные затраты, связанные с неэффективным использованием технических средств, оборудования, материалов и персонала, а также с использованием и (или) производством продукции, не отвечающей требованиям норм и правил промышленной безопасности. Хорошо проработанная система управления промышленной безопасностью – надежное средство оптимизации указанных экономических затрат и обязательное условие перспективного развития производства. С учетом передового зарубежного опыта, система управления промышленной безопасностью должна обеспечивать реализацию главных принципов управления промышленной безопасностью, известных как «философия компании «Дю Пон»: ■ все несчастные случаи и аварии могут и должны быть предупреждены; ■ обязанности и ответственность за обеспечение промышленной безопасности возлагаются на управление предприятием; ■ безопасная работа является условием занятости работников; ■ работники должны быть обучены безопасным приемам и методам работы; ■ контроль промышленной безопасности – важное средство управления предприятием; ■ изменения условий ведения работ должны вызывать быструю коррекцию управленческих решений; ■ необходимо предупреждать любые случаи травмирования работников, способные вызвать потерю трудоспособности; ■ все несчастные случаи и аварии должны расследоваться; ■ высокая безопасность – обязательное условие производительной работы; ■ ключевое звено управления безопасностью – персонал предприятия. Как показывает зарубежный опыт, применение этих принципов позволяет в кратчайшие сроки и при минимальных экономических затратах достичь значительного сокращения аварийности и травматизма. Полагаем, что изложенные в настоящей статье подходы и принципы могут быть применены руководителями предприятий в целях совершенствования управления промышленной безопасностью, а надзорными органами использованы в условиях реформирования экономики для перехода на качественно новый уровень контроля эффективности функционирования систем управления ПБ.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Зависания при выпуске (пропуске) отбитой руды Проблемы безопасности при ликвидации зависаний при выпуске (пропуске) отбитой руды Сергей ВОТЯКОВ, генеральный директор ООО «АльянсЭксперт» (г. Мегион) Евгений ИВАЩЕНКОВ, технический директор ООО «АльянсЭксперт» (г. Мегион) Олег ЯНГУБАЕВ, начальник ЛНК ООО «АльянсЭксперт» (г. Мегион) Алексей ВИГАНТ, руководитель экспертной группы ООО «АльянсЭксперт» (г. Мегион) Сергей КОРОЛЕВ, главный специалист экспертной группы ООО «АльянсЭксперт» (г. Мегион)

Классические системы подземной разработки руд с разрушением массива и применением скреперных и вибрационных установок, применяющиеся практически повсеместно, предполагают выпуск отбитой горной массы из очистных камер через выпускные воронки (дучки). В процессе выпуска часто происходят зависания руды в дучках, ликвидация которых сопряжена с необходимостью нахождения рабочего персонала под зависшей горной массой. Следует отметить, что влияние различных факторов, в том числе горно-геологических, горно-технологических, химических, гидрофобных и прочих условий также влияют на разнообразие характера зависаний, что обуславливает отсутствие однотипных действий, приемов и методов их осмотра и ликвидации.

О

днако поскольку более действенного и эффективного способа устранения зависаний еще не придумано, практически повсеместно зависания отбитой горной массы в выпускных воронках, рудоспусках устраняются путем встряхивания свода зависания взрывом накладного заряда ВМ. Единые правила безопасности при взрывных работах (издание 1976 года) предусматривали, что «...взрывные работы по взрыванию породы, застрявшей в рудоспусках, должны производиться по инструкциям, согласованным с местными органами госгортехнадзора и утвержденным вышестоящей хозяйственной организацией» (§ 217). Другими словами, операции по ликвидации зависаний (проблемные ситуации) находились в поле зрения производственников и под контролем инспекторов горного надзора. В Единых правилах безопасности при взрывных работах последующих изданий – 1992 и 2001 годов – вообще не предусмотрели подобного требования, оставив, по всей видимости, решение вопроса ликвидации зависа-

ний до выхода общих правил безопасности при выполнении работ в подземных условиях. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом, изданные в 1996 и 2003 годах, содержали требование: «Для пропуска горной массы при ее забутовке в дучках, рудоспусках и люках рабочие должны пользоваться удлиненным инструментом, позволяющим безопасно осуществить ликвидацию зависания. Ликвидация зависаний, образовавшихся сводов в отбитой руде (очистном пространстве) должна производиться из безопасного места взрыванием зарядов с применением детонирующего шнура, подаваемых на шестах, или другими безопасными способами» (§ 165, § 88, соответственно). Действующие сегодня Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при взрывных работах» и Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

и переработке твердых полезных ископаемых» проблему безопасного осмотра зависаний и их ликвидации, в том числе взрывным способом, оставили без изменения. Рассматривая вопрос через действующие нормы, а именно, п. 129 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых», который собственно повторяет редакцию ранее действующих ЕПБ, становится понятно, что реально выполнить установленное в нем требование можно только в части производства взрыва из безопасного места. Требование относится к выбору места нахождения взрывника во время инициирования заряда. Остальная же часть требования, трактуемая как необходимость осмотра зависания и установки заряда из безопасного места, то есть не заходя под образовавшийся свод зависшей руды, некорректна, поскольку в практике горного дела при системах разработки руд подземным способом, предусматривающих наличие выпускных воронок (дучек), такие места при осмотре зависания и установке заряда отсутствуют вовсе. Эти операции выполняются с риском быть либо тяжело травмированным, либо с риском смертельного исхода. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (в действующей редакции) пунктом 4 статьи 3 предусматривает, что в случаях, когда требований промышленной безопасности недостаточно или они не установлены, лицом, осуществляющим подготовку проектной документации на строительство, реконструкцию опасного производственного объекта (ОПО) могут быть установлены требования промышленной безопасности к его эксплуатации, капитальному ремонту, консервации и ликвидации в обосновании безопасности ОПО. Опять же, в условиях уже эксплуатирующихся и вышедших на проектные мощно-

567

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы сти рудниках можно говорить только о подготовке проектной документации на реконструкцию, но в чем тогда должна быть реконструкция в системах отработки, которые в основе своей лежат в фундаменте науки о горном деле и изу­ чаются на студенческой скамье? Или в реконструкции выпускных воронок, конструкции которых рассчитывались и пересчитывались сотни раз? Поскольку обоснование безопасности ОПО не существует вне рамок проектной документации, то и для действующих предприятий не может являться решением рассматриваемой проблемы. По нашему мнению, п. 129 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» должен быть изложен в редакции, подобной содержанию § 217 Единых правил безопасности при взрывных работах (издание 1976 года), а именно: «Работы по ликвидации зависаний отбитой горной массы в дучках, рудоспусках, люках и по разделке негабаритов с учетом конкретных горно-геологических и горно-технических условий предприятия должны производиться по инструкциям, разработанным, согласованным и утвержденным в установленном порядке». При такой формулировке горная и научная общественность будет ориентирована на необходимость решения вопроса безопасного выпуска руды из обрушенных блоков, в том числе по осмотру зависаний и установке зарядов, то есть проблема будет отражена в нормах и не останется без внимания надзорных органов. Дополнительные трудности при выпуске руды через воронки возникают в условиях, когда отбитая горная масса отличается большой вязкостью, влажностью, склонностью к слеживанию и уплотнению. Практика показывает, что применение вибропитателей при выпуске и доставке руды из очистных камер позволяет уменьшить травматизм благодаря интенсификации выпуска и снижению числа зависаний. Однако и при этом виде доставки руды все равно операции по осмотру и ликвидации зависаний остаются наиболее опасными. Конвенцией о безопасности и гигиене труда на шахтах (Конвенция 176 Генеральной Конференции МОТ) предусмотрена возможность «...покидать любое место в шахте в случае возникновения такой ситуации, которая, по мнению трудящихся, дает достаточное основание считать, что возникла серьезная угроза для их безопасности или здоровья».

568

В соответствии с действующим законодательством о труде и охране труда работодатель обязан предусмотреть действенные меры по охране жизни и здоровья работника. При существующих системах разработки с массовым обрушением рудной залежи и выпуском руды через воронки, даже с использованием вибропогрузочных установок «Сибирячка», ВВДР и других, предприятие не может организовать должного уровня безопасности труда персонала, осуществляющего осмотр зависшей горной массы, и взрывника, осуществляющего закладку заряда под зависание. В то же время сам исполнитель, зная опасность выполнения вынужденной операции по осмотру и установке заряда, не может отказаться от данных действий, так как дефицит рабочих мест в условиях рыночной экономики и боязнь потерять работу заставляют исполнителя сознательно подвергать свою жизнь опасности – заходить под куски горной массы при осмотре зависания и установке заряда.

продолжительное время. Конечно, теоретически число зависаний может быть снижено путем улучшения качества дробления горного массива, тщательного его разбуривания, правильного формирование зарядов в скважинах и т.д. Однако все параметры сложно проконтролировать на практике. Все это, в конечном счете, влияет на частоту и характер образования зависаний в выпускных воронках (дучках), но не устраняет их окончательно. Таким образом, сегодня операции по осмотру зависаний и установке заряда при их ликвидации, в том числе взрывным способом (основной и эффективной), необходимо рассматривать как абсолютно опасные. О допустимом безопасном риске здесь не может быть и речи. Решение проблемы лежит в совершенствовании технологии очистной выемки, которая позволила бы отказаться от применения выпускных воронок в днище блока, требующих ликвидации зависаний рудной массы, в первую оче-

Дополнительные трудности при выпуске руды через воронки возникают в условиях, когда отбитая горная масса отличается большой вязкостью, влажностью, склонностью к слеживанию и уплотнению Ликвидация зависаний сопряжена с непредвиденными условиями, переменами окружающей обстановки. В таких условиях профессиональная активность, самостоятельность и личная ответственность персонала, степень развития его инициативы – решающие факторы успешного выполнения сменного задания. Ни периодические проверки знаний, ни вводный и первичный инструктажи, ни повторные инструктажи не могут повлиять на состояние безо­ пасности при ликвидации зависаний взорванной рудной массы в выпускных воронках (дучках). При осмотре зависаний и установке заряда все решает предельная внимательность и быстрота реакции взрывника. Эти качества присущи не каждому, независимо от навыка в работе. Навык и чувство опасности относятся к сложным интеллектуальнопсихологическим реакциям, которые невозможно вызвать приказом или распоряжением. Причина травматизма заключается в том, что взрывник должен нарушить опасную зону, то есть зайти под свод зависшей массы руды для ее осмотра и установки заряда, хотя и с большой предосторожностью и на не-

редь, взрывным способом в случае их образования. На сегодняшний день на передовых отечественных производствах и в мире, в таких странах, как Австралия, Канада, Бразилия, ЮАР и других, различными способами пытаются решать данную проблему. Например, Канадской компанией KNJ DION разработаны устройства, принцип работы которых заключается в транспортировании заряда взрывчатого вещества непосредственно под зависание, энергией сжатого воздуха освобождая, таким образом, взрывника от необходимости нахождения в опасной близости от выработок, где возможно свободное падение кусков породы. В ближайшее время необходимо интенсифицировать разработку и внедрение отечественных промышленных устройств, позволяющих дистанционно взрывным и невзрывным способом ликвидировать зависания, внедрять и использовать имеющуюся современную визуальную электронную технику, позволяющую осматривать зависания, не заходя в опасную зону, то есть полностью обезопасить эти операции.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Визуализация возможных рисков на объектах ОПО УДК 614.8.013 Сергей БОГДАН, начальник отдела экспертиз АО «Кронштадтский морской завод» (г. Кронштадт) Евгений ЖУГИН, специалист по неразрушающему контролю АО «Кронштадтский морской завод» (г. Кронштадт)

Рассмотрен вопрос предупреждения инцидентов на ОПО, связанный с человеческим фактором. Предложена методика обучения персонала безопасным приемам работ на технологических линиях с помощью визуализации процесса графическими моделями. Ключевые слова: фактор риска, графическая модель, технологические линии, методы контроля, аварии.

С

егодня в России существует обширная нормативная база по оценке рисков на ОПО (1, 2). В качестве источника их возникновения рассматриваются оборудование и технологические процессы, где возможно непосредственное воздействие на персонал травмоопасных факторов в результате инцидентов и аварий (2). К негативным последствиям могут привести: падение с высоты частей (осколков) оборудования, разгерметизация оборудования, работающего под избыточным давлением, образование взрывоопасных горючих смесей, загрязнение воздуха свыше ПДК и т.д. К наступлению воздействия травмоопасных факторов может послужить как несоответствие требованиям международного уровня по промышленной безопасности потенциально опасных предприятий, так и амортизационный износ основного технологического оборудования. Причиной также может являться работа оборудования на отказ. Данный режим работы прогнозируется с большой степенью вероятности, и предотвратить воздействие опасных факторов при выходе из строя оборудования путем регулирования технологических процессов, уменьшения запасов опасных веществ – задача несложная (3). Наиболее эффективными методами контроля оборудования являются системы, направленные на предупреждение возникновения опасных факторов, например, система разрешительной документации на каждый вид операций

или технологических процессов (система проверочных или контрольных листов). Контрольный лист позволяет перед началом ведения работ оценить готовность оборудования и, как следствие, его безопасность. Однако данная система эффективна только на этапе подготовки к ведению работ. И для обеспечения безопасности технологических процессов необходима система, позволяющая персоналу комплексно анализировать все сигналы, преду­ преждающие о наступлении аварийной ситуации, непосредственно в процессе работы (3, 4). Человеческий фактор – основной источник риска. В современных системах управления технологическим процессом центральное место занимает производственный персонал, работа которого во многом определяет безопасность и надежность функционирования всего технологического процесса. Статистические данные подтверждают, что большинство аварий произошло в результате ошибочных действий производственного персонала вследствие неправильной оценки опасности. Снижение оценки опасности приводит к игнорированию предупреждающих сигналов аварийной сигнализации и вызывает ошибочные действия в ходе производственного процесса или бездействие вообще. Следующим фактором риска следует считать несовершенство качества информации о ходе технологического процесса и отказе оборудования. Для ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

технологических процессов с автоматизированной, роботизированной линией или автоматизированным технологическим процессом ошибка исключена, и совершить неправильное действие без преду­предительного сигнала и блокировки дальнейших действий не допустит защитный комплекс устройств, автоматически реагирующий на отклонение критических параметров процесса (параметров, изменение которых за пределы определенных рамок представляют угрозу безопасности). Особое место занимают опасные производства с многофакторными вариативными процессами, где оператор, технолог самостоятельно принимает решение о последовательности дальнейших действий на основе аналитической обработки полученного сигнала, отклика. Безопасность данных производств всецело зависит от человеческого фактора. Системы раннего распознавания аварийных ситуаций не затрагивают широкий комплекс предшествующих инцидентам событий. С одной стороны, недостоверная информация или недостаточная прозрачность информации могут привести к недооценке рисков, с другой – степень риска может быть занижена ввиду недооценки опасности. Необходимо нарабатывать навыки обработки полученной информации, использовать современные приемы обучения, подачи материала. Подробный схематичный вид технологического процесса затрудняет анализ, освоение схем, ввиду громоздкости, многократности пересечения линий. Современные технологические регламенты на установку и технологический процесс достигают объема 2–3 томов, и для поиска нужного алгоритма устранения неисправности необходимо затратить время. Устранить этот недостаток доступно лишь с помощью визуализации технологического процесса. С развитием информационных систем появилась возможность изображать технологические схемы, применяя компьютерную графику. Разработка и использование графи-

569

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ческих моделей обеспечивает работоспособность и безопасность технологических установок в ряде нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств и решает проблемы, связанные с обработкой и анализом большого количества информации, с разработкой рекомендаций по выбору правильных решений. Наличие простых графических моделей технологических схем позволит оператору осуществлять визуальный контроль работы технологических установок на экране монитора, определить, какими рычагами управления нужно воспользоваться как для эффективной работы, так и для экстренного устранения опасного изменения режима. После освоения графической модели повышается профессиональный уровень персонала, производственный опыт, приобретенный в аварийных ситуациях, и понимание причинно-следственных связей в происходящих процессах, способствуют выработке быстрой реакции на нарушение технологического режима. Снижается также психологическая нагрузка, увеличивается уверенность и способность оператора самостоятельно решать задачи управления. Широкое применение графического изображения технологических схем позволит повысить безаварийность и безопасность процесса, установки, то есть облегчить процесс обучения производственного персонала, ускорить адаптацию на потенциально опасном производстве. Визуальный способ доведения информации до работника является наиболее эффективным приемом. Виртуальные туры при проведении ежедневного инструктажа по объектам управления, в которые включен материал по визуализации опасных факторов, встречающихся на производстве, способствуют более тщательному восприятию возможных опасностей.

Литература 1. Федеральный закон от 20 июня 1997 года № 116-ФЗ (Постановление Правительства РФ от 10 марта 1999 года № 263) (приказ Ростехнадзора от 23 января 2014 года № 25).

2. РД 03-418-01 «Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов».

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

4. РД 03-409-01 «Методика оценки последствий аварийных взрывов топливновоздушных смесей».

570

Взрывозащита электрооборудования УДК 621.3.048 Сергей БОГДАН, начальник отдела экспертиз АО «Кронштадтский морской завод» (г. Кронштадт) Евгений ЖУГИН, специалист по неразрушающему контролю АО «Кронштадтский морской завод» (г. Кронштадт)

Изложены требования к электрооборудованию, применяемому во взрывозащищенной среде. Приведены виды классификации и расшифровка маркировки. Ключевые слова: взрывозащита, маркировка, электрооборудование, степень защиты.

В

настоящее время невозможно проведение производственных процессов без применения разнообразного электрооборудования. Безопасность его применения связана с определенными свойствами окружающей взрывоопасной среды. Поэтому для обеспечения нормального режима работы электрооборудования, а также его безопасной эксплуатации необходимо знать требования, предъявляемые к оборудованию. Взрывозащита – комплекс мер, обеспечивающих взрывобезопасность оборудования для работы во взрывоопасных средах. Идентификационным признаком оборудования для работы во взрывоопасных средах и Ex-компонентов (устанавливаемое на оборудование взрывозащищенное техническое устройство) является наличие средств обеспечения взрывозащиты, указанных в технической документации изготовителя, и маркировки взрывозащиты, нанесенной на оборудование и Exкомпонент [1]. Опасность возникновения источника зажигания внутри электрооборудования и/или опасность контакта источника зажигания с окружающей электрооборудование горючей средой является степенью пожаровзрыво­опасности и пожарной опасности электрооборудования. В зависимости от степени пожаровзрывоопасности и пожарной опасности, электрооборудование подразделяется на следующие виды [2]:

1) электрооборудование без средств пожаровзрывозащиты; 2) пожарозащищенное электрооборудование (для пожароопасных зон); 3) взрывозащищенное электрооборудование (для взрывоопасных зон). Классификация взрывозащищенного электрооборудования производится: ■ по уровням взрывозащиты; ■ по видам взрывозащиты; ■ по допустимости применения в зонах; ■ по температурным классам. По уровням взрывозащиты различают следующее оборудование: ■ особо взрывобезопасное оборудование (уровень 0) – это взрывобезопасное оборудование с дополнительными средствами защиты; ■ взрывобезопасное оборудование (уровень 1) – обеспечивает защиту как при нормальном режиме работы оборудования, так и при повреждении, за исключением повреждения средств взрывозащиты; ■ электрооборудование повышенной надежности против взрыва (уровень 2) – обеспечивает взрывозащиту только при нормальном режиме работы оборудования (при отсутствии аварий и повреждений). Классификация по видам взрывозащиты: ■ взрывонепроницаемая оболочка (d) – внутреннее воспламенение не может

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Пример маркировки взрывозащищенного электрооборудования Знак, относящий электрооборудование к взрывозащищенному (ЕХ) Знак группы или подгруппы электрооборудования (I, II, IIA, IIB, IIC) IIB – электрооборудование внутренней и наружной установки, предназначенное для применения в местах с потенциально взрывоопасной газовой средой, кроме шахт и их наземных строений

Знак уровня взрывозащиты (2, 1, 0) 1 – обеспечивает взрывозащиту как при нормальном режиме работы оборудования, так и при повреждении, за исключением повреждения средств взрывозащиты

Знак вида взрывозащиты (d, p, i, g, o, s, e) d – вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» распространиться через зазоры и отверстия в окружающую взрывоопасную среду, но полная герметизация оболочки не обеспечивается, продукты взрыва внутри оболочки не могут воспламенить внешнюю среду, источником воспламенения взрывоопасной смеси внутри оболочки может являться искрение контактов; ■ заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением защитным газом (p) – внутри оболочки создается избыточное давление газа (воздуха или инертного газа) не менее 100 Па, препятствующее проникновению взрывоопасных смесей из окружающей среды. Эксплуатация электрооборудования в таком исполнении допускается при наличии специальных блокировок, обеспечивающих подачу напряжения только после того, как вступила в работу система вентиляции; ■ искробезопасная электрическая цепь (i) – защита обеспечивается ограничением напряжения или тока, шунтированием реактивных элементов, накапливающих энергию, гальваническую развязку между искробезопасными цепями, допустимая нагрузка на полупроводниковые приборы снижается на 30% от номинальной; ■ кварцевое заполнение оболочки с токоведущими частями (q) – защитный слой вокруг токоведущих частей оборудования выполнен в виде сухого кварцевого песка и применяется для электро­ оборудования, не имеющего подвижных и нормально искрящихся частей; ■ масляное заполнение оболочки с

Знак температурного класса электрооборудования (Т1, Т2,Т3, Т4, Т5, Т6) Т5 – максимальная температура поверхности 100 °С

токоведущими частями (о) – все искрящие и неискрящие токоведущие части помещены в трансформаторное масло. Применяется только для стационарно устанавливаемого оборудования, для переносного или передвижного оборудования применять его запрещается; ■ специальный вид взрывозащиты, определяемый особенностями объекта (s) – заключение электрических частей в герметичную оболочку, например с использованием эпоксидного компаунда; ■ любой иной вид защиты (e) – ряд мер, препятствующих опасному нагреву и возникновению электрического искрения и дуг. Классификация по допустимости применения в зонах: ■ с промышленными газами (пропан, этилен, ацетилен, водород) и парами (группа II и подгруппы IIA, IIB, IIC); ■ с рудничным метаном (группа I). Классификация по температурным классам: – T1 (450 °C); – T2 (300 °C); – T3 (200 °C); – T4 (135 °C); – T5 (100 °C); – T6 (85 °C). Маркировка степени защиты оболочки электрооборудования осуществляется при помощи международного знака защиты (IP) и двух цифр, первая из которых означает защиту от попадания твердых предметов, вторая – от проникновения воды.

Для обеспечения нормального режима работы электрооборудования, а также его безопасной эксплуатации необходимо знать требования, предъявляемые к нему ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Первая цифра – краткое описание степени защиты: 0 – нет защиты; 1 – защищено от внешних твердых предметов диаметром 50 мм и более; 2 – защищено от внешних твердых предметов диаметром 12,5 мм и более; 3 – защищено от внешних твердых предметов диаметром 2,5 мм и более; 4 – защищено от внешних твердых предметов диаметром 1 мм и более; 5 – пылезащищено, защищено от проникновения пыли в количестве, нарушающем нормальную работу оборудования или снижающем его безопасность; 6 – пыленепроницаемо, защищено от проникновения пыли. Вторая цифра – краткое описание степени защиты: 0 – нет защиты; 1 – защищено от вертикально падающих капель воды; 2 – защищено от вертикально падающих капель воды, при отклонении оболочки на угол более 15°; 3 – защищено от воды в виде дождя под углом не более 60°; 4 – защищено от сплошного обрызгивания в любом направлении; 5 – защищено от водных струй из сопла внутренним диаметром 6,3 мм; 6 – защищено от водных струй из сопла внутренним диаметром 12,5 мм; 7 – защищено от воздействия при погружении в воду не более чем на 30 минут; 8 – защищено от воздействия при погружении в воду более чем на 30 минут. Литература 1. ТР ТС 012/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах».

2. Правила устройства электроустановок (ПУЭ).

571

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза ПБ кранов мостового типа

Неразрушающий контроль при проведении экспертизы промышленной безопасности кранов мостового типа Алексей КОМЛЕВ, заместитель генерального директора Алексей КАРПОВ, технический директор Владимир ГОРЯЧЕВ, ведущий инженер Александр СУХАНОВ, начальник ЛНК Ольга ГАЛКИНА, начальник отдела экспертная организация (г. Ярославль)

В статье рассматривается вопрос применения передовых методов неразрушающего контроля. Ключевые слова: промышленная безопасность, грузоподъемные краны, неразрушающий контроль.

В

соответствии с требованием 116ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», ФНП «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», ФНП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», экспертизе промышленной безопасности подлежат подъемные сооружения с истекшим сроком службы, в том числе краны мостового типа (мостовые и козловые краны). При проведении экспертизы промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах, используют различные методы неразрушающего контроля, в том числе метод акустико-эмиссионного контроля (АЭ). Метод АЭ может использоваться при обследовании устройства наряду с визуальным и измерительным контролем в качестве основного метода неразрушающего контроля. Методика данного вида контроля должна выполняться наряду с существующими нормативными документами Ростехнадзора, она дополнительно позволяет повысить выявляемость дефектов и более точно применять другие методы неразрушающего контроля и, как следствие, давать более объективную оценку техническому состоянию объекта экспертизы.

572

Особенностью обследования крана мостового типа является труднодоступность для визуально-измерительного контроля основных элементов несущей конструкции, более всего при применении других методов контроля (капиллярного, магнитопорошкового, ультразвукового и пр.). Требуется организация безопасного нахождения людей на высоте, использование лесов, подъемников, прочих устройств и приспособлений. В предлагаемой статье изменен порядок обследования. Вначале выполняется визуальный и измерительный контроль в объеме существующих требований и при положительных его результатах проводятся статические испытания с использованием акустикоэмиссионного контроля. Работы осуществляются поэтапно. Предварительные испытания, проводимые при ненагруженном кране, направлены на проверку работоспособности аппаратуры; уточнение уровня шумов и коррекцию порога дискриминации; выявление посторонних источников акустического излучения. Рабочие испытания проводят при нагружении крана грузом, массой, превышающей грузоподъемность на 25%. Регистрация с одновременной классификацией источников АЭ производится при повышении нагрузки и при выдержке под нагрузкой.

Регистрация и классификация источника АЭ при статической выдержке должна начинаться не позднее, чем через 2–3 секунды после достижения максимальной нагрузки. Во время выдержки под нагрузкой опрос датчиков на аппаратуре должен проводиться непрерывно с периодичностью не менее одного раза в 6–7 секунд. При обнаружении сигналов на одном из датчиков, он опрашивается в 5–6 раз чаще других. Во время испытаний исследуемые металлоконструкции крана и аппаратура должны быть заземлены. Собственные шумы аппаратуры АЭ (Uша) не должны превышать 10 мкВ, приведенных к входу. Уровень акустических или электромагнитных шумов (Uш) не должен превышать 6 дБ. На время проведения АЭ контроля следует устранить посторонние механические воздействия, резкие колебания питания на объект контроля (удары, перемещения, сварочные работы и т.п.). Работоспособность преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ) контролируется до, во время и после окончания испытаний при помощи эталонного искусственного источника HSU-NIELSEN. При этом имитируется сигнал АЭ посредством излома графитового стержня, расположенного под углом 30° к поверхности, диаметром 0,5 мм, твердостью 2Н, с длиной выступающей части, подлежащей излому, 3 мм. Для определения необходимого количества ПАЭ находят радиус зоны их чувствительности (R). Установку ПАЭ осуществляют на выбранные места, которые предварительно зачищают до чистоты Rz=40. ПАЭ крепят на конструкции с помощью магнитов или струбцин так, чтобы обеспечивалось прохождение контрольных сигналов АЭ. Перед установкой датчиков на поверхность конструкции наносят контактную среду. Приборы настраивают на соответствующие режимы. На расстоянии 100 мм от установленного преобразователя замеряют активность АЭ при подаче контрольного сигнала (NΣ100). Последующие имитации АЭ осу-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ществляют на расстояниях 500 мм, 1000 мм, 1500 мм и так далее, c соответствующим измерением NΣ. Расстояние между имитатором и преобразователем, на котором NΣ100/ NΣ = 10, является исходным радиусом зоны чувствительности ПАЭ (R). NΣ должно быть не менее NΣпом – 2. Исходя из определения радиуса зоны чувствительности ПАЭ (R) расположение датчиков распределено по металлоконструкциям пролетной балки, консолей и тележек. Обнаруженные в ходе испытаний источники АЭ классифицируются по степени их опасности. Выделяются 3 класса источников АЭ (I – пассивный, II – активный, III – критически активный). Классификация источников производится во время нагружения и на статической выдержке. Источники АЭ во время нагружения классифицируются по величине (n) степенной зависимости суммарного счета от параметра нагружения (по ГОСТ 27655-88). Действующие источники АЭ классифицируются в соответствии с таблицей по разработанному критерию. Показатель классификации F определяется как отношение зарегистрированной активности (NΣ) к контрольному сигналу (NΣконтр): F=

NΣ NΣконтр

Таблица

лов, устанавливается место предполагаемого дефекта. При обнаружении активного источника АЭ испытания продолжаются с подготовкой к разгрузке, определяется место предполагаемого дефекта, непрерывно наблюдают за динамикой изменения активности источника. После

Продолжительность «работы» источника АЭ (T)

0 < F < 0,3

0,3 < F < 1,0

F≥1

T < 20 с

I

II

III

T ≥ 20 с

II

III

III

Если в момент нагружения показатель F ≥ 50, то производится немедленное снятие нагрузки с целью определения возникновения сигналов АЭ, проводится обследование визуальным контролем и другими методами неразрушающего контроля (НК). Канал, на котором зарегистрирован источник АЭ, берется под наблюдение оператором АЭ контроля. Одновременно устанавливаются причины появления сигнала АЭ. Если причины связаны с акустическими шумами, случайными ударами, атмосферными явлениями и тому подобное, то необходимо исключить их влияние и продолжить испытание. В противном случае продолжается обработка сигналов. При обнаружении пассивного источника АЭ испытания продолжаются, контролируется характер изменения сигна-

окончания выдержки проводится визуальный осмотр места предполагаемого дефекта с использованием, при необходимости, других видов НК. При обнаружении критически активного источника АЭ немедленно разгружают кран, останавливают испытания, проводят визуальный осмотр с целью обнаружения признаков пластической деформации, трещины или других дефектов, при необходимости используются другие методы НК. Если при статической выдержке регистрировался критически активный источник, но использование методов НК и визуальный осмотр не позволили выявить дефект, то при дальнейшем нагружении, в случае регистрации активного или пассивного источника, необходимо немедленно остановить испытания, разгрузить кран и провести обслеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

дование визуальным осмотром и другими методами НК. Объекты с «активным» и «критически активным» источником АЭ не допускаются к дальнейшей эксплуатации без установления природы дефекта и ремонта дефектной части металлоконструкции в установленном порядке. При положительной оценке технического состояния металлоконструкций крана по результатам АЭ контроля применение дополнительных видов неразрушающего контроля не требуется. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

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

4. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения».

5. РД 10-138-97 «Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных кранов. Часть 1. Общие положения. Методические указания».

573

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Действия работников ОПО в аварийных ситуациях Алексей КОМЛЕВ, заместитель генерального директора Алексей КАРПОВ, технический директор Владимир ГОРЯЧЕВ, ведущий инженер Александр СУХАНОВ, начальник ЛНК Ольга ГАЛКИНА, начальник отдела экспертная организация (г. Ярославль)

В статье рассматривается вопрос о мероприятиях по локализации и ликвидации аварий. Ключевые слова: промышленная безопасность, авария, грузоподъемные краны.

К

ак известно, на опасных производственных объектах зачастую используются грузоподъемные краны, к которым предъявляются особые требования по организации и обеспечению их безопасной эксплуатации. Исходя из этого, ФНП «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» определен порядок, при котором на каждом опасном производственном объекте, эксплуатирующем краны, должны быть разработаны и доведены до каждого работника (под подпись) инструкции, определяющие действия работников в аварийных ситуациях (инструкции). ФНП определены лишь основные требования к содержанию инструкций, не учитывающие специфики объектов, типов применяемых кранов, технологических процессов производства, ряда других факторов, непосредственно влияющих на безопасность обслуживающего персонала. Основные сведения, которые должны содержать инструкции, определяющие действия работников в аварийных ситуациях, характерны для всех объектов, на которых используются грузоподъемные краны. Они должны включать: оперативные действия по предотвращению и локализации аварий; способы и методы ликвидации аварий; схемы эвакуации в случае возникновения взрыва, пожара, выброса токсичных веществ в помещении или на площадке обслуживаемого крана, если аварийная ситуация

574

не может быть локализована или ликвидирована; порядок использования системы пожаротушения в случае локальных возгораний оборудования; порядок приведения крана в безопасное положение в нерабочем состоянии, схема и порядок эвакуации крановщика, покидающего кабину управления крана; места, отведенные для нахождения крана в нерабочем состоянии; места отключения вводов электропитания крана; места расположения медицинских аптечек первой помощи; методы оказания первой помощи работникам, попавшим под электрическое напряжение, получившим ожоги, отравившимся продуктами горения и т.п.; порядок оповещения работников опасных производственных объектов о возникновении аварий и инцидентов. Последовательно рассмотрим порядок содержания и раскрытия соответствующих разделов инструкции.

1. Оперативные действия по предотвращению и локализации аварий. В данном разделе необходимо учесть все вопросы планирования по организации и обеспечению безопасной эксплуатации кранов, вопросы подготовки и допуска к работе обслуживающего персонала, организацию всех видов технического обслуживания, ремонта, технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности. При осуществлении деятельности на опасных производственных объектах возможно возникновение различных аварийных ситуаций: потеря устойчи-

вости крана при проведении работ; разрушение зданий (сооружений), на которых непосредственно установлены краны и (или) самих кранов, в том числе падение транспортируемого груза и (или) отдельных частей крана; пожар на объекте (на кране); нарушение подачи электроэнергии на электроустановки или возникновение потенциала напряжения на неизолированных токоведущих частях машин и оборудования. Порядок действий во всех этих ситуациях должен найти отражение в инструкции.

2. Способы и методы ликвидации аварий. Руководство работами по локализации и ликвидации аварийной ситуации, спасению людей и снижению воздействия опасных факторов осуществляет ответственный руководитель работ по локализации и ликвидации аварийной ситуации в организации. Во всех случаях выполнения аварийных работ должны выполняться все организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ. Для принятия эффективных мер по локализации и ликвидации аварийной ситуации ответственный руководитель создает командный пункт (оперативный штаб), выдаются задания должностным лицам, фиксируются результаты их выполнения. Определяются ответственные и технические руководители и их обязанности. Определяются обязанности руководителям подразделений, бригадирам, рабочим по их действиям в аварийных ситуациях. В зависимости от возникших факторов определяют способы и методы тушения пожара, ликвидации утечки газа, восстановления электрической энергии, обеспечения прекращения дальнейшего пролива горюче-смазочных материалов, ядовито-технических жидкостей. Все это необходимо учесть в соответствующем разделе инструкции.

3. Схемы эвакуации в случае возникновения аварийных ситуаций на объекте должны предусматривать способы и маршруты эвакуации людей, машин и оборудования, материальных средств. Для этих целей целесообразно

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

предусматривать необходимые транспортные средства, механизмы и приспособления, обеспечивающие процессы эвакуации, защитные и страховочные средства.

4. Порядок использования системы пожаротушения в случае локальных возгораний оборудования должен предусматривать использование как первичных средств пожаротушения, так и систем пожаротушения, установленных на объекте. В инструкции необходимо учитывать выбор эффективных огнетушащих средств, в зависимости от характеристик горючих сред, определять назначение различных средств пожаротушения и порядок их применения.

5. Порядок приведения крана в безопасное положение в нерабочем состоянии, схема и порядок эвакуации крановщика, покидающего кабину управления. В данном разделе необходимо определить приемы приведения крана в безопасное положение при возникновении возможных аварийных ситуаций, максимально обеспечив при этом сохранность жизни и здоровья персонала.

6. Места, отведенные на объекте для нахождения крана в нерабочем состоянии. При разработке данного раздела необходимо учитывать требования проектов производства работ, технологических карт погрузочно-разгрузочных работ, определяющих указанные места для конкретных объектов, а также руководств (инструкций) по эксплуатации крана. В случае производства работ на территории заказчика место, отводимое для нахождения крана в нерабочем состоянии, согласовывается с представителями заказчика.

7. Места отключения вводов электропитания. В случаях возникновения аварийных ситуаций, требующих отключения электропитания, необходимо предусмотреть отключение электропитания непосредственно крана путем отключения рубильника (автомата). При невозможности отключения электропитания непосредственно крана, пре­ дусматривается отключение вводного рубильника здания (сооружения). После отключения электропитания крана на вводные устройства необходимо вывесить плакаты: «Не включать! Работают люди».

8. Места расположения медицинских аптечек первой помощи должны определяться приказом по организации. Их размещение должно быть предусмотрено в кабинах управления кранами.

9. Методы оказания первой помощи работникам, попавшим под электрическое напряжение, получившим ожоги, отравившимся продуктами горения и т.п. В данном разделе необходимо предусмотреть возможные методы и способы оказания помощи пострадавшим от воздействия различных поражающих факторов, которые могут иметь место на конкретном объекте (ожоги, удушья, отравления угарными газами, отравляющими, токсичными веществами, поражения электрическим током и т.п.). Обязательно должна быть определена последовательность действий при оказании первой помощи пострадавшему.

10. Порядок оповещения работников о возникновении аварий и инцидентов. Данный раздел должен предусматривать действия должностных лиц, аварийных, диспетчерских служб при возникновении аварийных ситуаций на объекте. Необходимо предусмотреть разработку списка и схемы оповещения должностных лиц, аварийных, диспетчерских служб предприятия на случай возникновения аварийных ситуаций на объекте, порядок и периодичность проведения тренировок по оповещению и отработке действий в аварийных ситуациях. Необходимо учитывать и тот факт, что сами по себе инструкции не могут обеспечить грамотные действия должностных лиц, работников в аварийных ситуациях. Необходимо организовывать их изучение, проведение занятий, практическую отработку действий аварийных формирований, обслуживающего персонала в различных аварийных ситуациях. Такие занятия должны носить направленный и систематический характер. Необходимо добиваться, чтобы

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

каждый работник, участвующий в технологическом процессе, исполнял свои функции при действии в аварийной ситуации с кранами. Только комплексное решение этих вопросов позволит обеспечить надежную и безаварийную эксплуатацию ПС, свести к минимуму возможные потери в случае возникновения аварийных ситуаций. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные 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» (Зарегистрировано в Минюсте России 31 декабря 2013 года № 30992).

4. ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования».

5. Постановление Правительства РФ от 10 марта 1999 года № 263 «Об организации и осуществлении производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасном производственном объекте».

6. 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».

575

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Акустико-эмиссионный контроль Применение метода акустико-эмиссионного контроля при экспертизе промышленной безопасности технологических трубопроводов Алексей КОМЛЕВ, заместитель генерального директора Алексей КАРПОВ, технический директор Владимир ГОРЯЧЕВ, ведущий инженер Александр СУХАНОВ, начальник ЛНК Ольга ГАЛКИНА, начальник отдела экспертная организация (г. Ярославль)

В статье рассматривается вопрос использования метода АЭ при обследовании трубопроводов. Ключевые слова: промышленная безопасность, метод акустической эмиссии, трубопровод.

В

настоящий момент большая часть технологических трубопроводов (технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах) отработала нормативный срок службы и находится в эксплуатации более 30-ти лет. Дальнейшая эксплуатация данного оборудования возможна на основании оценки технического состояния, определения работоспособности и остаточного ресурса, проведения анализа экономической эффективности эксплуатации с дальнейшей модернизацией, либо перевооружением опасного производственного объекта. При этом качество проведения оценки технического состояния технологических трубопроводов напрямую зависит от уровня оснащенности лаборатории неразрушающего контроля и квалификации специалистов экспертных организаций, привлекаемых для данных работ. Проведение работ по диагностированию технологических трубопроводов и экспертизе промышленной безопасности строго регламентировано действующей нормативной документацией Ростехнадзора и внутренними стандартами организаций, выполнение требований которых направлено на выявление большинства основных типов дефектов оборудования, снижающих работоспособность технических устройств и

576

напрямую влияющих на возможность дальнейшей эксплуатации. Практический опыт диагностирования технических устройств показывает, что среди всех выявляемых дефектов наибольшую часть составляют монтажные дефекты, вызванные нарушением технологии прокладки трубопроводов и их монтажа. В частности, имеют место быть такие дефекты, как подрезы и свищи в сварных швах, наруше-

ние геометрии сварных соединений, переломы осей трубопроводов, неполное заполнение разделки кромок. При этом среди дефектов сварных соединений превалируют подповерхностные дефекты (внутренние трещины, непровары), обнаружение которых возможно только с использованием специализированных методов неразрушающего контроля (ультразвуковой, магнитный и радиографический контроль). Характерной чертой технологических трубопроводов, смонтированных в 70–90-х годах прошлого века, является применение нерегламентированных элементов в условиях нехватки фасонных деталей. Такие элементы, как отводы, врезки, переходы диаметров создают дополнительные источники нескомпенсированных напряжений в сварных швах, что способствует последующему образованию новых микродефектов и их развитию вследствие воздействия нерасчетных нагрузок в конструкции. Кроме дефектов изготовления, дефектов монтажа, значительную роль играют и дефекты эксплуатационного характера: вмятины, задиры основного металла, утонение стенки трубопроводов

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ввиду механических и эрозионных воздействий, потеря герметичности фланцевых и резьбовых соединений, усталостные трещины. Основными механизмами повреждения подземных технологических трубопроводов являются общая поверхностная электрохимическая и межкристаллитная коррозия. Проблема возникновения опасных дефектов также заключается в том, что процессы коррозии чаще всего носят локальный, неоднородный характер и без проведения специальных диагностических мероприятий такие дефекты визуально практически невыявляемы. Большое количество трубопроводов имеют несоответствия в работе систем электрохимической защиты от коррозии: неисправность изолирующих соединений на входе и выходе, нарушение или отсутствие электроизоляционного покрытия, наличие электрического контакта с опорными конструкциями, несоответствие защитного потенциала существующим требованиям. Поскольку в ряде случаев технологические трубопроводы расположены в местах, имеющих подвижки грунта, часто встречаемым эксплуатационным дефектом является нарушение работы опорных конструкций, что исключает контакт трубопровода с опорами и способствует появлению нерасчетных нагрузок, вызывая дополнительные напряжения в металле. Статистика последних лет показывает, что доля дефектов, связанных с нарушением работы опорных конструкций, составляет значительный процент от общего числа повреждений. Если учитывать также дефекты монтажа, то можно с уверенностью утверждать, что немалая часть выявляемых дефектов так или иначе связана с образованием зон избыточных напряжений в металле трубопровода, которые могут инициировать дальнейшее разрушение металла при значительном снижении прочностных характеристик материала. В процессе эксплуатации более вероятны местные или локализованные повреждения, а не повальное ухудшение свойств материала по всей длине металлоконструкции отдельного участка трубопровода. В то же время опыт диагностирования технологических трубопроводов показывает, что традиционно применяемых сегодня методов неразрушающего контроля явно недостаточно для достоверной и полной оценки их технического состояния. Несмотря на то, что в ряде случаев применение локальных методов неразрушающего контроля, таких как ультразвуковой, радиографиче-

ский, магнитопорошковый, хорошо себя зарекомендовало, наиболее перспективным является применение интегральных методов контроля, охватывающих основной металл, сварные швы, фланцевые соединения и позволяющих выявлять большинство опасных для эксплуатации дефектов задолго до появления критического дефекта. Современная приборная база предлагает несколько интегральных методов для выявления мест зарождения опасных трещиноподобных дефектов, в том числе акустико-эмиссионный контроль (АЭК). Неоспоримым преимуществом последнего является отсутствие необходимости дополнительной подготовки надземных технологических трубопроводов к НК, а также его высокая производительность. Испытания оборудования на прочность являются неоспоримым условием безопасной эксплуатации любого технического устройства, включая и технологические трубопроводы. Основным способом испытания тела трубы на прочность является испытание повышенным давлением. Неоспоримым преимуществом гидравлических испытаний технологических трубопроводов перед всеми существующими способами технического диагностирования является реальная, а не косвенная, оценка технического устройства на прочность. В данном случае применение метода акустико-эмиссионного контроля при гидравлических испытаниях трубопроводов позволяет получить целый ряд преимуществ перед традиционными методами неразрушающего контроля: ■ определение и локализация потенциально опасных с точки зрения разрушения, участков; ■ выявление зарождающихся и развивающихся дефектов и обеспечение своевременного ремонта или замены; ■ предотвращение разрушения задолго до наступления критического состояния; ■ обнаружение и локализация на месте и в реальном времени любых пропусков среды, в том числе и по запорной арматуре; ■ обеспечение безопасности при сопровождении испытаний. Необходимо отметить, что в процессе проведения акустико-эмиссионного контроля при гидравлических испытаниях специалистами неразрушающего контроля неоднократно фиксировались как сами дефекты, так и зоны их потенциального зарождения, которые впоследствии подтверждались локальными методами неразрушающего ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

контроля и позволяли эксплуатирующим службам провести ремонтные мероприятия по устранению всех обнаруженных дефектов и несоответствий до наступления критического состояния в техническом устройстве. Однако возможности лабораторий неразрушающего контроля специализированных экспертных организаций значительно отличаются друг от друга и не всегда позволяют адекватно оценить техническое состояние технологического трубопровода и определить ресурс его безопасной эксплуатации. В связи с этим сегодня на рынке услуг по-прежнему достаточно востребована квалифицированная оценка фактического состояния сложных технических систем. В частности, привлечение высококвалифицированных специалистов по акустико-эмиссионному контролю позволяет решать целый круг дополнительных задач, таких как: ■ определение фактического состояния скрытого либо недоступного для контроля оборудования; ■ обучение собственных сотрудников лабораторий неразрушающего контроля новым технологиям и способам диагностики интегральными методами контроля; ■ дооборудование лабораторий неразрушающего контроля современным акустико-эмиссионным оборудованием и обучение работе на нем; ■ создание собственных индивидуальных методик контроля и согласование их в надзорных органах. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

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

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

5. Методика оценки остаточного ресурса технологических трубопроводов.

577

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Внутритрубная диагностика магистральных газопроводов Экспертиза промышленной безопасности магистральных газопроводов Алексей КОМЛЕВ, заместитель генерального директора Алексей КАРПОВ, технический директор Владимир ГОРЯЧЕВ, ведущий инженер Александр СУХАНОВ, начальник ЛНК Ольга ГАЛКИНА, начальник отдела экспертная организация (г. Ярославль)

Рассматривается вопрос использования внутритрубной диагностики при обследовании трубопроводов. Ключевые слова: промышленная безопасность, внутритрубная диагностика, магистральный трубопровод.

В

настоящее время передовым инструментом системы диагностического обследования магистральных газопроводов является внутритрубная диагностика. Работы по внутритрубной диагностике позволили провести первичное обследование всех подготовленных к внутритрубной диагностике магистральных газопроводов, и возникла необходимость их повторного обследования. Для эффективного решения этой задачи требуется определить оптимальные сроки проведения повторной внутритрубной диагностики с учетом времени на ремонт, то есть назначить такое время между обследованиями газопроводов, чтобы дефекты не смогли достичь критических размеров и не привели к отказу. Однако на большинстве региональных магистральных газопроводов и газопроводов-отводов по ряду причин проводить внутритрубную диагностику невозможно. В данном случае основным методом определения их технического состояния являются электрометрические измерения. По данным электрометрических измерений можно решать задачу диагностики коррозионных дефектов, но их недостаточно для обнаружения стресс-коррозионных дефектов. Таким образом, совершенствование методик внутритрубной диагностики и диагностики технического состояния магистральных газопроводов, не под-

578

готовленных к внутритрубной диагностике, является актуальной задачей исследований. Диагностическое обслуживание магистральных газопроводов на этапе эксплуатации представляет взаимосвязанную систему трех компонент: информационноорганизационное управление системой диагностического обслуживания, планирование и исполнение технического диагностирования магистральных газопроводов.

Техническое диагностирование (обследование) линейной части магистральных газопроводов разделяется на функциональное (плановое), специальное и тестовое диагностирование. Виды, методы и способы технического диагностирования, которые необходимо использовать при техническом диагностировании. Комплекс работ, выполняемых при функциональном диагностировании, включает в себя: ■ обнаружение на внутренних и наружных поверхностях труб, включая сварные швы, нарушений сплошности металла, а также вмятин, гофр, смещений кромок; ■ измерение (определение) геометрических параметров дефектов; ■ выявление утечек газа; ■ выявление нарушений охранных зон магистральных газопроводов; ■ обследование состояния средств электрохимической защиты и их эффективности; ■ измерение механических деформаций и перемещений участков газопроводов; ■ обследование состояния трубопроводной арматуры;

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ определение технического состояния подводных переходов, переходов через автомобильные и железные дороги и других структурных элементов; ■ определение состояния изоляционного покрытия и глубины заложения трубопровода; ■ определение возможности прохождения очистных или измерительных внутритрубных снарядов и диагностических устройств; ■ измерение толщины стенок труб и твердости металла; ■ определение дефектов геометрии трубопровода. Структурная схема комплекса диагностических работ включает в себя: ■ оценку состояния опор, креплений и других конструктивных элементов надземных переходов; ■ оценку состояния узлов приема и запуска очистных устройств; ■ наблюдение за динамикой условий эксплуатации, включая замеры давления, температуры продукта и окружающей среды. Специальные обследования включают: определение уровня грунтовых вод, ореолов оттаивания и промерзания грунта в полосе отвода и вокруг газопроводов, концентрации водородных ионов, внешних нагрузок и воздействий, фиксацию перемещений грунтов, окружающих газопроводы и на прилегающих территориях и изменения других условий эксплуатации, а также экологической ситуации в зоне, окружающей контролируемые объекты. Тестовое диагностирование объектов осуществляют при специально создаваемых контрольных нагрузках и воздействиях, отличающихся от эксплуатационных по величине и времени воздействия. Техническое диагностирование магистральных газопроводов планируется с учетом предварительно выявленных потенциально-опасных и особо ответственных и сложных для технического диагностирования структурных элементов. К потенциально-опасным структурным элементам магистральных газопроводов относятся участки, характеризующиеся следующими признаками: ■ участки примыкания со стороны высокого давления; ■ участки, расположенные на льдистых, вечномерзлых, слабонесущих грунтах; ■ участки, расположенные на обводненных территориях (болота, пойма реки, ручьи, водотоки и др.); ■ участки, проложенные в сейсмических районах;

■ участки с опасными эндогенными и экзогенными процессами (пересеченная местность, эрозия); ■ участки со сложными геокриологическими условиями, на которых ожидаются пучение или осадка грунтов; ■ участки, на которых имели место аварии, отказы и инциденты и прилегающие к ним участки; ■ участки, на которых имеются отклонения от проектных решений; ■ участки, на которых значение защитного потенциала не соответствует нормативным требованиям; ■ участки, пересекаемые линией электропередач или близко к ним расположенные; ■ участки, склонные к стресс-коррозии. К особо ответственным и сложным для диагностирования структурным элементам линейной части магистральных газопроводов относят: ■ участки, имеющие сложную конфигурацию в горизонтальной или вертикальной плоскости либо в обеих плоскостях одновременно; ■ участки с высокой интенсивностью балластировки; ■ участки пересечений магистральных газопроводов, подводные переходы, вантовые переходы; ■ переходы через автомобильные и железные дороги, трубопроводную арматуру; ■ участки магистральных газопроводов, прилегающие к камерам приемазапуска очистных устройств и компенсаторам. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Критерий определения очередности обследования подземных переходов через железные и автомобильные дороги основывается на информации, полученной по результатам проведенных обследований. Время проведения внутритрубного обследования газопровода для оценки его коррозионного и стресс-коррозионного состояния определяют по зависимости, полученной в результате статистической обработки результатов имеющихся обследований. При формировании выборки для статистического анализа дефектов на участке газопровода на конструктивном элементе газопровода (трубе) при наличии нескольких дефектов выбирается только один наиболее опасный дефект. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности для опасных производственных объектов магистральных трубопроводов».

4. РД 102-008-2002 «Инструкция по диагностике технического состояния трубопроводов бесконтактным магнитометрическим методом».

579

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля Экспертиза промышленной безопасности грузоподъемных кранов Алексей КОМЛЕВ, заместитель генерального директора Алексей КАРПОВ, технический директор Владимир ГОРЯЧЕВ, ведущий инженер Александр СУХАНОВ, начальник ЛНК Ольга ГАЛКИНА, начальник отдела экспертная организация (г. Ярославль)

Рассматривается вопрос использования магнитопорошкового метода контроля при обследовании грузоподъемных кранов. Ключевые слова: промышленная безопасность, неразрушающий контроль, грузоподъемный кран.

Ц

елью экспертизы промышленной безопасности является определение соответствия объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности, определение технического состояния объекта экспертизы и определение возможности и сроков дальнейшей безопасной эксплуатации оборудования. Для определения технического состояния оборудования часто применяется магнитный метод неразрушающего контроля. Наиболее распространенным методом магнитной дефектоскопии является магнитопорошковый метод. Магнитопорошковый метод контроля – один из самых распространенных, надежных, чувствительных и производительных методов неразрушающего контроля. Он основан на эффекте притяжения частиц магнитного порошка магнитным полем рассеяния, возникающим над дефектом в намагниченных объектах контроля. Метод применяется в основном для выявления трещин в сварных швах, надрывов металла в радиусах переходов различных поверхностей (осей, валов, валов-шестерен, штоков гидроцилиндров и т.п.), проверки сплошности металла тяжело нагруженных осей, валов и других изделий. Магнитопорошковый метод контроля отличается высокой чувствительностью к поверхностным и подповерхностным де-

580

фектам, простотой, универсальностью и наглядностью представления результатов контроля. Для обнаружения магнитного поля рассеяния на контролируемом участке металла наносят магнитный порошок или суспензию. По цвету порошок должен отличаться от проверяемой поверхности. Суспензия для магнитопорошкового контроля составляет собой взвесь магнитного порошка в жидкой дисперсной среде. Дисперсная среда может состоять из воды, масла или смеси масла с керосином. Для контроля деталей с темной поверхностью используют светлые порошки (с добавлением алюминиевой пудры) либо люминесцентные магнитные порошки. В последнем случае поверхность объекта контроля наблюдают в ультрафиолетовых лучах. Чувствительность магнитопорошкового метода контроля, определяемая минимальными размерами обнаруживаемых дефектов, зависит от магнитных характеристик материала контролируемой детали, ее формы и размеров, характера выявляемых дефектов, чистоты обработки поверхности, режима контроля, свойств применяемого магнитного порошка, способа нанесения суспензии, освещенности контролируемой поверхности. Для осуществления магнитопорошкового контроля используются стационарные либо портативные магнитные

дефектоскопы как отечественного, так и импортного производства. Режим контроля характеризуется напряженностью намагничивающего поля, способом намагничивания и контроля. Максимальную чувствительность контроль имеет, если направление магнитного потока в детали перпендикулярно направлению выявляемых дефектов. Для обнаружения дефектов произвольных направлений применяют намагничивание в двух или более взаимно перпендикулярных направлениях или комбинированное. При постоянном намагничивающем токе магнитное поле глубоко проникает в металл, повышая чувствительность метода, при намагничивании переменным током лучше выявляются только поверхностные дефекты. Высшая чувствительность метода ограничена дефектами с раскрытием (шириной) от 2,5 мкм и глубиной от 25 мкм. До глубины залегания около 100 мкм чувствительность к обнаружению подповерхностных дефектов практически не уменьшается. На большом расстоянии от поверхности могут быть обнаружены только более крупные по размеру дефекты. Дефекты, выявляемые при магнитопорошковом методе контроля, бывают следующих видов: усталостные трещины (в виде резко очерченных плотных, четких линий полос или «жилок»); закалочные трещины (в виде извилистых рельефных линий); шлифовочные трещины (в виде тонких штрихов, коротких извилистых линий, в основном расположенных в направлении, перпендикулярном направлению шлифования); волосовины (в виде прямых линий различной длины, ориентированных вдоль волокон металла). Магнитопорошковый метод контроля имеет ряд преимуществ: относительно небольшая трудоемкость; простота технологического процесса контроля; наглядность изображения обнаруженного дефекта; низкая стоимость используемых материалов; высокая производительность. Данный метод предназначен для выявления тонких поверхностных и под-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

поверхностных дефектов на глубине до 2,0 мм, типа нарушений сплошности материала: трещины, волосовины, закаты, расслоения, непровар стыковых сварных соединений. При помощи этого метода выявляются не только полые несплошности, но и дефекты, заполненные инородным веществом. Пример. В процессе длительной эксплуатации подъемные сооружения (грузоподъемные краны) подвергаются статическим и динамическим нагрузкам, а оборудование, работающее в неотапливаемом помещении, – температурным перепадам. Со временем это приводит к усталости металла и появлению усталостных трещин. Магнитопорошковый метод контроля выявляет дефекты в виде несплошностей материалов как выходящие на наружную поверхность, так и расположенные на небольшой глубине (микротрещины). Поэтому одной из главных задач неразрушающего контроля является обнаружение усталостных трещин на ранней стадии их развития, когда визуально их обнаружить невозможно. При помощи магнитопорошкового контроля также можно определить протяженность дефекта (длина трещины), кроме того, он незаменим при ремонтных работах (абразивной выборке трещины). Одним из недостатков магнитопорошкового контроля является сложность определения глубины залегания дефекта. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утвержденные 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» (Зарегистрировано в Минюсте России 31 декабря 2013 года № 30992).

4. ГОСТ Р 55612-2013 «Контроль неразрушающий магнитный. Термины и определения».

5. ГОСТ 21105-87 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод».

6. ГОСТ Р ИСО 9934-1-2011 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Часть 1. Основные требования».

Вопросы эксплуатации рельсовых путей Содержание в исправном состоянии рельсовых путей козловых кранов 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)

В статье рассматривается вопрос о содержании рельсовых путей в исправном состоянии. Ключевые слова: промышленная безопасность, рельсовые пути, грузоподъемные краны, исправное состояние.

О

дним из распространенных типов грузоподъемных кранов является кран мостового типа – мостовые краны и козловые краны (например, козловые краны, задействованные на различных складах и т.п.). Козловые краны передвигаются по наземным рельсовым путям, которые могут иметь достаточно большую длину. В соответствии с положениями ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», участок, на котором используются стационарно установленные грузоподъемные механизмы, является опасным производственным объектом. Рельсовые пути грузоподъемных кранов (далее – кранов) должны подвергаться периодическим проверкам, комплексному обследованию (экспертизе промышленной безопасности), техническому обслуживанию и ремонту. Проверки состояния рельсового пути подразумевают ежесменный осмотр путей крановщиком, а также плановые и внеочередные проверки состояния путей. Ежесменный осмотр рельсовых путей проводится машинистом крана в объеме, предусмотренном производственной ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

инструкцией. Результаты данного осмотра фиксируются в вахтенном журнале. При осмотре рельсовых путей проверяют наличие и исправность тупиковых упоров, концевых выключающих линеек, шпал, крепления рельсов, балластной призмы, заземления. В случае обнаружения каких-либо неисправностей, дефектов крановщик обязан сделать запись в вахтенном журнале и приступать к дальнейшей работе только после устранения неисправности, что должно быть подтверждено соответствующей записью в том же журнале. Плановая проверка состояния рельсовых путей проводится специалистом, ответственным за содержание подъемных сооружений в работоспособном состоянии, после каждых 24 смен работы и не реже одного раза год – специалистом, ответственным за осуществление производственного контроля при эксплуатации подъемных сооружений, с целью установления соответствия контролируемых параметров рельсовых путей требованиям руководства (инструкции) по эксплуатации крана, проектной и конструкторской документации и подтверждения обеспечения его безопасной работы.

581

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Внеочередную проверку наземных рельсовых путей рекомендуется проводить после продолжительных ливневых дождей или оттепелей, отрицательно влияющих на состояние земляного полотна и балластного слоя. Периодическое комплексное обследование (экспертиза промышленной безопасности) рельсовых путей проводится специализированными организациями и включает выполнение следующего комплекса работ: 1) проверка системы организации эксплуатации крана; 2) проверка комплектности и состояния технической документации на сооружение; 3) поэлементное обследование кранового пути; 4) текущие наблюдения за техническим состоянием элементов крановых путей с несущими конструкциями; 5) подготовка результатов комплексного обследования: оформление инструментальных замеров, включая измерения сопротивления его заземления, и составление ведомости дефектов. Результаты комплексного обследования оформляются актом. Периодичность проведения комплексного обследования рельсовых путей должна составлять не реже одного раза в три года. Ремонт рельсовых путей – задача сложная и ответственная. Ремонт рельсового пути можно подразделить на виды: текущий ремонт, ремонт по тех-

582

ническому состоянию, капитальный ремонт. В объем ремонтных работ входит рихтовка рельсовых нитей, регулировка зазоров в стыках рельсов, выправка рельсового пути, восстановление исправности заземляющего устройства. Особое внимание нужно обращать на состояние балок, шпал, плит, узла крепления рельсы к опорным элементам. Важно, чтобы ремонт и техническое обслуживание рельсовых путей выполнялись специализированными организациями, имеющими для этого подготовленных специалистов, необходимое оборудование и оснастку. Только опытный специалист сможет определить причину поломки (дефекта), своевременно устранить неполадки, которые могут привести к серьезным негативным последствиям. Именно специализированное обслуживание рельсовых путей позволяет продлить срок безопасной эксплуатации оборудования, обеспечить надежность его применения. Рельсовые пути нуждаются в ремонте точно так же, как и перемещающиеся по ним краны. При этом периодичность ремонтных работ определяется не только текущим состоянием рельсового полотна и вспомогательных конструкций, но и правилами их технической эксплуатации. Содержание рельсовых путей в исправности обеспечивается своевременным уходом за их состоянием. Небрежное содержание путей приводит к просадкам,

перекосам и нарушению размера колеи, вызывающим опасные неравномерные нагрузки на металлоконструкцию крана, аварийный износ ходовых колес и других механизмов. Особое внимание нужно уделять состоянию рельсовых путей в весенний и осенний периоды. Только своевременное и качественное проведение всех видов технического обслуживания, комплексных обследований и планово-предупредительных ремонтов способно обеспечить надежную и безопасную эксплуатацию подъемных сооружений. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ.

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

4. ПБ 10-382-00 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».

5. РД 10-138-97 «Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных кранов. Часть 1. Общие положения. Методические указания».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Общие требования промышленной безопасности Эксплуатация грузоподъемных машин УДК: 69.002.5 Александр КОЛЕСНИКОВ, руководитель отдела экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных машин, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Антон ГУЗЕЕВ, главный специалист отдела экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Сергей НАДОРОЖНЫЙ, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Сергей ГУДИМ, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск)

В статье описаны главные причины травматизма при работе с ГПМ и проанализированы условия как частичного, так и полного технического освидетельствования. Охарактеризованы этапы технического освидетельствования. Ключевые слова: грузоподъемные машины, травмы при эксплуатации ГПМ, техническое освидетельствование.

З

начительное число несчастных случаев на производстве происходит при выполнении работ по подъему, перемещению и опусканию грузов грузоподъемными машинами и механизмами [1]. Основными причинами травматизма при их работе и применении являются [2]: ■ неправильная строповка груза; ■ применение неисправных грузоза­ хватных приспособлений; ■ нахождение людей в опасной зоне или под поднимаемым грузом; ■ несоблюдение схем строповки или технологических карт при складировании грузов; ■ нахождение людей в полувагоне или кузове автомашины при подъеме груза краном; ■ неправильная установка кранов вблизи откосов, котлованов и траншей; ■ несоблюдение требований безопасности при работе стреловых самоходных кранов вблизи линий электропередачи и др. Одной из главных причин травматизма является неудовлетворительная организация безопасного производства работ при использовании кранов со стороны инженерно-технических работников предприятий. Для обеспечения безопасности грузоподъемные машины и съем-

ные грузозахватные приспособления до пуска в работу должны быть подвергнуты полному техническому освидетельствованию [3]. Грузоподъемные машины, находящиеся в работе, должны подвергаться периодическому техническому освидетельствованию: 1) частичному – не реже 1 раза в 12 месяцев; 2) полному – не реже 1 раза в 3 года, за исключением редко используемых машин (краны для обслуживания машинных залов электрических и насосных станций, компрессорных установок, а также другие грузоподъемные машины, используемые только при ремонте оборудования).

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

Редко используемые грузоподъемные машины должны подвергаться полному техническому освидетельствованию не реже 1 раза в 5 лет. Отнесение кранов к категории редко используемых производится владельцем по согласованию с органом Ростехнадзора. Внеочередное полное техническое освидетельствование грузоподъемной машины должно проводиться после [1]: ■ монтажа, вызванного установкой грузоподъемной машины на новом месте; ■ реконструкции грузоподъемной машины; ■ ремонта металлических конструкций грузоподъемной машины с заменой расчетных элементов или узлов; ■ установки сменного стрелового оборудования или замены стрелы; ■ капитального ремонта или замены грузовой (стреловой) лебедки; ■ замены крюка или крюковой подвески (проводятся только статические испытания); ■ замены несущих или вантовых канатов кабельного типа кранов; ■ установки портального крана на новом месте работы. Внеочередное полное техническое освидетельствование производится после: монтажа, вызванного установкой грузоподъемной машины на новое место; реконструкции; ремонта металлических конструкций с заменой расчетных элементов или узлов; установки сменного стрелового оборудования; капитального ремонта или смены механизма подъема; смены крюка.

583

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Полное техническое освидетельствование грузоподъемной машины включает несколько этапов: ■ осмотр всех механизмов и несущих конструкций; ■ статическое испытание грузом, превышающим грузоподъемность машины на 25%, для проверки ее прочности, а также грузовой устойчивости против опрокидывания. Груз поднимают на высоту 100–200 мм для кранов стрелового типа и 200–300 мм для передвижных консольных и мостовых кранов и выдерживают в течение 10 мин. По истечении 10 мин груз опускают, затем проверяют отсутствие остаточной деформации, трещин и других повреждений; ■ динамическое испытание грузом, на 10% превышающим грузоподъемность машины, для проверки действия механизмов и тормозов. Допускается производить динамическое испытание грузом, равным грузоподъемности машины по паспорту. При динамическом испытании производят повторные подъем и опускание груза и проверку действия всех других механизмов. При частичном техническом освидетельствовании статическое и динамическое испытания грузоподъемной машины не производят [4]. Результаты технического освидетельствования грузоподъемных машин записывают в паспорт с указанием срока следующего освидетельствования, а на кран устанавливают таблички с указанием регистрационного номера, грузоподъемности и даты следующего испытания. Грузоподъемные машины, не прошедшие технического освидетельствования в срок, к работе не допускаются.

Литература 1. Ипатов О.С. Система прогнозирования аварийных ситуаций на предприятиях, эксплуатирующих грузоподъемные машины / О.С Ипатов, С.А. Лосев, В.Л. Рыбников, И.Н. Чернышев // Безопасность труда в промышленности. – М.: НТЦ «Промышленная безопасность».

– 2000. – № 10. – С. 11 – 14.

2. Грузоподъемные машины: Справочнометодическое пособие по организации складских и погрузочных работ / Проматомнадзор. – Минск : Техноперспектива, 2007. – 139 с.

3. Александров М.П. Грузоподъемные машины / М.П. Александров, Н.Л. Колобов, И.Н. Лобов. – М.: Машиностроение, 2000. – 400 с.

4. ПБ-10-382-00 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».

584

Грузоподъемные механизмы

Назначение, общие сведения, классификация, требования к эксплуатации Александр КОЛЕСНИКОВ, руководитель отдела экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных машин, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Антон ГУЗЕЕВ, главный специалист отдела экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Сергей НАДОРОЖНЫЙ, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Сергей ГУДИМ, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск)

Статья рассматривает общие сведения о грузоподъемных механизмах. Приведено главное их назначение, классификация по конструктивному исполнению и виду выполняемых работ и описание основных машин. Рассмотрено несколько требований к эксплуатации. Ключевые слова: грузоподъемное оборудование, государственный технический надзор, безопасная эксплуатация.

Г

рузоподъемное оборудование является составной частью технологического оборудования и предназначено для выполнения погрузочноразгрузочных, монтажно-демонтажных работ. Грузоподъемные машины представляют собой машины циклического действия, предназначенные для подъема и перемещения грузов на небольшие расстояния в пределах определенной площади промышленного предприятия [1]. В строительстве грузоподъемные машины используют для перемещения строительных материалов, монтажа

строительных конструкций, погрузочноразгрузочных работ на складах строительных материалов, монтажа и обслуживания технологического оборудования в процессе его эксплуатации. По характеру рабочего процесса все грузоподъемные машины являются машинами цикличного действия. По конструктивному исполнению и виду выполняемых работ их делят на домкраты, лебедки, подъемники, монтажные вышки и краны. Домкраты представляют собой винтовые, реечные или поршневые гидравлические толкатели для подъема грузов на

Рис. 1. Домкраты: а – винтовой: 1 – гайка; 2 – винт; б – реечный: 1 – зубчатая рейка; 2 – шестерня, связанная с рукояткой; в – гидравлический: 1 – плунжеры; г – камерный: 1 – подвод сжатого воздуха от компрессора, баллона, ножного насоса [2] G ≤ 20 m

G ≤ 10 m

G ≤ 200 m

G ≤ 50 m

1 1

1

1

2 2

а

б

в

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

г

Рис. 2. Лебедки: а – тяговая: 1 – привод; 2 – барабан; 3 – канат; 4 – груз; б – подъемная: 1 – привод; 2 – барабан; 3 – канат; 4 – груз; 5 – отклоняющийся блок [2]

Рис. 3. Подъемники: а – шахтный: 1 – лебедка; 2 – кабина (клеть); 3 – шахта; б – стоечный: 1 – отклоняющийся блок; 2 – грузовая платформа; 3 – стойка; 4 – лебедка [2] 1

1 2

1

5 3

2 1

2 4

2

4

3 1

3

3

2

4 3

а незначительную высоту (до 1 м). Их используют на монтажных и ремонтных работах. Привод домкратов может быть ручным или машинным. По типу механизма, позволяющего получить преимущество в силе, домкраты подразделяются на винтовые, реечные, гидравлические и камерные (рис. 1). Лебедками называют грузоподъемные устройства в виде приводимого вручную или двигателем барабана с тяговым рабочим органом – стальным канатом. Их применяют для прямолинейного перемещения грузов и используют как самостоятельные машины и как составные части механизмов более сложных машин. Различают подъемные лебедки, используемые для вертикального подъема свободно подвешенного груза, и тяговые, которые служат для перемещения груза или тележки с грузом в горизонтальном направлении (рис. 2). Подъемники применяют для вертикального перемещения грузов (грузовые подъемники) и людей (пассажирские подъемники), размещаемых в кабинах или на площадках. Подъемники, которые вместе с грузами могут поднимать людей, называют грузопассажирскими. Вышки являются разновидностью подъемников, смонтированных на грузовых автомобилях (рис. 3). Краны являются универсальными грузоподъемными машинами. Их применяют для перемещения штучных и сыпучих грузов по пространственной трассе произвольной конфигурации и различной протяженности (рис. 4). Основной характеристикой грузоподъемной машины является грузоподъемность, под которой понимают наибольшую допустимую массу поднимаемого груза вместе с массой грузозахватных устройств. Кроме того, грузоподъемные машины характеризуются зоной обслу-

б

а

живания, в том числе высотой подъема груза, а также скоростями рабочих движений [3]. Грузоподъемные механизмы относятся к оборудованию повышенной опасности, поэтому за их эксплуатацией установлен государственный технический надзор [4]. Администрация предприятий должна обеспечить систематический контроль за исправным состоянием и безопасной эксплуатацией грузоподъемного оборудования. Контроль за безопасной эксплуатацией поручают специально назначенному инженернотехническому работнику. Его назначение должно быть оформлено приказом по предприятию. Подъемные механизмы могут быть допущены к эксплуатации только при полной исправности в том случае, если они способны безаварийно выдерживать предельную рабочую нагрузку длительное время [5]. Исправность и прочность подъемных механизмов определяют при техническом освидетельствовании (осмотре, испытании). Минимально необходимые требования к безопасности при эксплуатации грузоподъем-

б ных машин и механизмов изложены в Техническом регламенте Таможенного Союза ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования» [6]. Литература 1. Федосеев В.Н. Приборы и устройства безопасности грузоподъемных машин: Справочник. – М.: Машиностроение, 1990. – 320 с.

2. Александров М.П. Грузоподъемные машины / Александров М.П., Колобов Л.Н., Лобов Н.А., Никольская Т.А., Полковников В.С. – М.: Машиностроение, 1986. – 400 с.

3. Набока Е.М. Грузоподъемное оборудование. – Пермь: ПВИ РВ, 1999. – 41с.

4. Рыбников В.Л. Комплексное обеспечение безопасной эксплуатации грузоподъемных машин: автореф. дис. канд. тех. наук: 05.26.01/Рыбников Вадим Леонидович. – Санкт-Петербург, 2003. – 22 с.

5. Сборник инструкций по безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. М.: Недра, 1980. – 95 с.

6. ТР ТС 010/2011 Технический регламент Таможенного Союза «О безопасности машин и оборудования».

Рис. 4. Классификация грузоподъемных кранов Грузоподъемные краны Грузоподъемные краны стрелового типа

Грузоподъемные краны мостового типа

консольные

кран-балки

башенные

мостовые

самоходные

козловые

железнодорожные

кабельные

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

585

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Промышленная безопасность зданий и сооружений Современные особенности и проблемы экспертизы УДК: 69.059.14 Антон ГУЗЕЕВ, главный специалист отдела экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Александр КОЛЕСНИКОВ, руководитель отдела экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных машин, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Сергей НАДОРОЖНЫЙ, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Сергей ГУДИМ, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск)

В статье рассмотрены особенности проведения экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений в современных условиях. Рассмотрены задачи ЭПБ. Приведен анализ основных проблем, возникающих при проведении экспертизы. Ключевые слова: промышленная безопасность, здания и сооружения, экспертиза.

Э

кспертиза промышленной безопасности (ЭПБ) зданий и со­ оружений – экспертиза с целью определения соответствия зданий и сооружений (строительных конструкций) на опасном производственном объекте, предназначенных для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности, а так же уровню безопасности. Основными задачами проведения экспертизы промышленной безопасности являются: ■ выявление дефектов, повреждений, изменений характеристик конструкций и материалов; ■ определение степени износа и несущей способности строительных конструкций ■ продление остаточного ресурса зданий и сооружений и оценка возможности дальнейшей безаварийной эксплуатации.

586

На территории Российской Федерации проведение экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, а также оценка их технического состояния является обязательной процедурой и регулируется на основании ряда нормативных актов: ■ Федеральный закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»; ■ Федеральный закон № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»; ■ ГОСТ Р 53778-2010 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»; ■ Правила проведения экспертизы промышленной безопасности Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538

■ Градостроительный кодекс Российской Федерации; ■ Другие своды правил, нормативноправовые акты и национальные стандарты. В соответствии с Федеральным законом № 116-ФЗ, экспертизе промышленной безопасности подлежат здания и сооружения на опасных производственных объектах, которые используются для осуществления хранения продукции или сырья, перемещения грузов и людей, технологических процессов, а также ликвидации и локализации последствий аварий [1]. Экспертиза промышленной безопасности является важным инструментом в области контроля и надзора за деятельностью на опасных производственных объектах. Одним из видов экспертизы промышленной безопасности является экспертиза зданий и сооружений. Как правило, при проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений проводят целый комплекс процедур: проверка на соответствие строительных конструкций требованиям проектной и нормативной документации, выявление конструктивных повреждений и пространственного положения строительных конструкций с оценкой геометрии их сечений; определение нагрузок (фактические и прогнозируемые нагрузки); определение фактической прочности конструкций и материалов в сравнении с нормативными (по данным проектной документации); расчет строительных конструкций с учетом отклонений, дефектов, повреждений, фактических нагрузок и свойств материалов, которые были выявлены при обследовании. Реаль-

Как правило, при проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений проводят целый комплекс процедур

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ный объем работ устанавливается с учетом объекта экспертизы и может быть значительно расширен [2]. При проведении экспертизы возникает ряд проблем: во-первых, территориальные органы Ростехзнадзора при оценке состояния технических устройств, зданий, опираются на заключение экспертных организаций, которое в свою очередь не всегда отвечает действительности; во-вторых, при выборе организации для проведения ЭПБ, промышленные предприятия часто ориентируется только на стоимость проведения экспертизы, не учитывая качество проведения работ; в-третьих, не всегда есть возможность исполнить в срок требования федеральных законов, ПБ и РД. Вероятно, со временем решение данных проблем заинтересует законодательные органы власти, общественные объединения и сами экспертные организации. При выполнении работ по реконструкции и усилению строительных конструкций нужно ориентироваться, в первую очередь, на надежность будущей конструкции [3], а так же на новые перспективные виды строительных материалов и конструкций [4], [5]. Только в результате такого подхода грамотное проведение экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений будет способствовать снижению появления аварийных ситуаций на промышленных предприятиях в различных отраслях народного хозяйств РФ. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Фадеева Г.Д. Экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений: характерные проблемы / Фадеева Г.Д., Гарькин И.Н., Забиров А.И. // Молодой ученый. – 2014. – № 4. – С. 285–286.

3. Нежданов К.К. Повышение долговечности неразрезных подкрановых балок: способ снижения локальных напряжений / Нежданов К.К., Кузьмишкин А.А., Гарькин И.Н. // Молодой ученый. – 2013.

– № 6. – С. 102 – 104.

4. Гарькин И.Н. Нанотехнологии в производстве строительных материалов. Региональная архитектура и строительство / Гарькин И.Н., Фолимагина О.В. – Пенза: ПГУАС. – № 1 (6). – 2009. – С.111 – 112.

5. Нежданов К.К. Перспективные профили для строительных конструкций / Нежданов К.К., Кузьмишкин А.А., Гарькин И.Н. // Новый университет. – № 5. – 2013. – С.14–18.

Особенности подготовки и проведения

экспертизы промышленной безопасности подъемных сооружений Александр КОЛЕСНИКОВ, руководитель отдела экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных машин, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Антон ГУЗЕЕВ, главный специалист отдела экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Сергей НАДОРОЖНЫЙ, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Сергей ГУДИМ, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск)

В статье приведены общие особенности проведения ЭПБ подъемных сооружений. Описаны случаи, в которых должна осуществляться экспертиза подъемных сооружений, порядок подготовки к ее проведению со стороны эксплуатирующей организации и выдачи заключения.

П

одъемные сооружения (далее – ПС) являются техническими устройствами, широко применяемыми на опасных производственных объектах, и подлежат экспертизе промышленной безопасности (далее – ЭПБ) в следующих случаях [1]: – до начала применения на опасном производственном объекте (далее – ОПО), в случае если ПС изготовлено для собственных нужд и (или) на него не установлены требования иной формы оценки соответствия в соответствии с Техническим регламентом ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования»; ■ по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки ПС, установленных производителем; ■ при отсутствии в технической документации данных о сроке службы ПС, если фактический срок его службы превышает двадцать лет; ■ после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого ПС, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых было повреждено ПС. ЭПБ является формой оценки соответТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ствия технического устройства, применяемого на ОПО, предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности [2]. На предварительном этапе эксплуатирующая организация предоставляет в экспертную организацию паспорт ПС или его характеристики (грузоподъемность, вылет стрелы, заводской номер, год выпуска и иное). По результатам анализа предоставленной документации, определяется необходимость проведения экспертизы, а также объем, состав и характер работ, в зависимости от типа ПС и технологии, в которой оно применяется на ОПО. Разрабатывается и согласовывается программа проведения экспертизы. При проведении ЭПБ после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого ПС, либо восстановительного ремонта после аварии или инцидента на ОПО, в результате которых было повреждено ПС, должны быть выполнены следующие работы [1]: ■ полное техническое освидетельствование; ■ проведена оценка качества завершенного монтажа, ремонта, реконструкции ПС;

587

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

■ проведена оценка комплектности и работоспособности системы управления, указателей, ограничителей и регистраторов; ■ проверена комплектность и качество болтовых соединений; ■ подтверждено качество ремонта, реконструкции ПС либо указано на приостановку эксплуатации ПС и отправку его на исправление отмеченных несоответствий, либо разрешена дальнейшая эксплуатация ПС со снижением показателей назначения ПС (например, грузоподъемности, скоростей механизмов). При проведении ЭПБ ПС по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки ПС, установленных производителем, а также в случае, если фактический срок его службы превышает двадцать лет, и при этом в паспорте отсутствуют данные о сроке службы ПС, объем и состав выполняемых работ Федеральными нормами и правилами [1] не регламентируются. Проведение технического диагностирования и неразрушающего контроля для оценки фактического состояния ПС является обязательным в следующих случаях: ■ при проведении экспертизы по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки такого технического устройства, установленных его производителем, либо при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого технического устройства, если фактический срок его службы превышает двадцать лет; ■ при проведении экспертизы после проведения восстановительного ремонта после аварии или инцидента на опасном производственном объекте, в результате которых было повреждено такое техническое устройство; ■ при обнаружении экспертами в процессе осмотра технического устройства дефектов, вызывающих сомнение

588

в прочности конструкции, или дефектов, причину которых установить затруднительно; ■ в иных случаях, определяемых руководителем организации, проводящей экспертизу [3]. Согласно Правилам проведения экспертизы [3], заказчик организовывает доступ экспертам, участвующим в проведении экспертизы, к ПС для проведения технического диагностирования. ПС, подлежащее техническому диагностированию, должно быть выведено из эксплуатации на период проведения технического диагностирования, приказом по эксплуатирующей организации, в котором также указываются лица, ответственные за технику безопасности, организацию проведения диагностирования и предоставление необходимой документации. Владелец ПС должен предоставить следующую документацию [4]: ■ паспорт и руководство по эксплуатации ПС; ■ копию приказа о выводе ПС из эксплуатации; ■ справку о характере работ, выполняемых ПС; ■ журнал технических обслуживаний (либо вахтенный журнал) с записями о проведенных технических обслуживаниях и текущих ремонтах; ■ документы на проведенный ремонт (реконструкцию), а также сертификаты на металл, использованный при проведении ремонта или реконструкции (если эти работы проводились); ■ паспорт кранового пути, акт комплексного обследования кранового пути и акт проверки сопротивления системы заземления кранового пути (для ПС, перемещающихся по наземным или надземным крановым путям); ■ акт проверки сопротивления изоляции проводов и системы заземления крана (для ПС с электрическим приводом); ■ экспертные заключения ранее проведенных экспертиз ПС (при наличии). После ознакомления с документацией проводится непосредственно техническое диагностирование ПС, включая неразрушающий контроль. По результатам проведения указанных работ составляется акт технического диагностирования, который подписывается лицами, проводившими работы, и руководителем экспертной организации. Данный акт прикладывается к заключению экспертизы. Результатом проведения экспертизы является заключение, которое подписывается руководителем организации,

проводившей экспертизу, и экспертом (экспертами), участвовавшим (участвовавшими) в проведении экспертизы, заверяется печатью экспертной организации и прошивается с указанием количества листов. Заключение экспертизы содержит один из следующих выводов о соответствии ПС требованиям промышленной безопасности: 1) ПС соответствует требованиям промышленной безопасности; 2) ПС не в полной мере соответствует требованиям промышленной безопасности и может быть применен при условии выполнения мероприятий, после проведения которых ПС будут соответствовать требованиям промышленной безопасности; 3) ПС не соответствует требованиям промышленной безопасности. В выводах заключения экспертизы также указывается установленный срок и условия дальнейшей безопасной эксплуатации ПС. ПС, соответствующие требованиям промышленной безопасности, допускаются к дальнейшей эксплуатации на срок, установленный в выводах заключения ЭПБ. ПС, на которые получено заключение экспертизы с выводом о неполном соответствии требованиям промышленной безопасности, могут применяться только после приведения их в соответствие требованиям промышленной безопасности. Эксплуатация ПС, не соответствующих требованиям промышленной безопасности, должна быть запрещена. Заключение экспертизы представляется заказчиком в Ростехнадзор (территориальный орган Ростехнадзора) для внесения в реестр заключений ЭПБ и может быть использовано исключительно с даты его внесения в указанный реестр [2]. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

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

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

4. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Причины травматизма при работе с грузоподъемными машинами Александр КОЛЕСНИКОВ, руководитель отдела экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных машин, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Антон ГУЗЕЕВ, главный специалист отдела экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Сергей НАДОРОЖНЫЙ, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск) Сергей ГУДИМ, эксперт ООО «ПСП «СТРОЙСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ» (г. Хабаровск)

В статье описаны главные причины травматизма при работе с ГПМ и проанализированы условия проведения технического освидетельствования, как частичного, так и полного. Охарактеризованы этапы полного технического освидетельствования.

Б

ольшое количество несчастных случаев на производстве происходит при выполнении работ по подъему, перемещению и опусканию грузов грузоподъемными машинами и механизмами. Основными причинами травматизма при их работе и применении являются [1]: ■ неправильная строповка груза; ■ применение неисправных грузоза­ хватных приспособлений; ■ присутствие людей в опасной зоне или под поднимаемым грузом; ■ несоблюдение схем строповки или технологических карт при складировании грузов; ■ присутствие людей в полувагоне или кузове автомашины при подъеме груза краном; ■ неправильная установка кранов вблизи откосов, котлованов и траншей; ■ несоблюдение требований безопасности при работе стреловых самоходных кранов вблизи линий электропередачи и др. Одной из главных причин травматизма является неудовлетворительная организация безопасного производства работ с использованием кранов со стороны инженерно-технических работников предприятий. Для обеспечения этого условия, грузоподъемные машины и съемные грузозахватные приспособления до пуска в работу должны быть под-

вергнуты полному техническому освидетельствованию [2]. Грузоподъемные машины, находящиеся в работе, должны подвергаться периодическому техническому освидетельствованию: 1) частичному – не реже 1 раза в 12 месяцев; 2) полному – не реже 1 раза в 3 года, за исключением редко используемых машин (краны для обслуживания машинных залов электрических и насосных станций, компрессорных установок, а также другие грузоподъемные машины, используемые только при ремонте оборудования). Редко используемые грузоподъемные машины должны подвергаться полному техническому освидетельствованию не реже 1 раза в 5 лет. Отнесение кранов к категории редко используемых производится владельцем по согласованию с органом Ростехнадзора. Внеочередное полное техническое освидетельствование грузоподъемной машины должно проводиться после [3]: ■ монтажа, вызванного установкой грузоподъемной машины на новом месте; ■ реконструкции грузоподъемной машины; ■ ремонта расчетных элементов металлоконструкций грузоподъемной машины с заменой элементов или с применением сварки; ■ установки сменного стрелового ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

оборудования или замены стрелы; ■ капитального ремонта или замены грузовой (стреловой) лебедки; ■ замены крюка или крюковой подвески (проводятся только статические испытания); ■ замены несущих или вантовых канатов кранов кабельного типа. Полное техническое освидетельствование грузоподъемной машины включает несколько этапов: ■ осмотр всех механизмов и несущих конструкций; ■ статическое испытание грузом, превышающим грузоподъемность машины на 25%, для проверки ее прочности, а также грузовой устойчивости против опрокидывания; ■ динамическое испытание грузом, на 10% превышающим грузоподъемность машины, для проверки действия механизмов и тормозов. При частичном техническом освидетельствовании статическое и динамическое испытания грузоподъемной машины не производят. Результаты технического освидетельствования грузоподъемных машин записывают в паспорт с указанием срока следующего освидетельствования, а на кран устанавливают таблички с указанием регистрационного номера, грузоподъемности и даты следующего испытания. Грузоподъемные машины, не прошедшие технического освидетельствования в срок, к работе не допускаются. Литература 1. Грузоподъемные машины: Справочнометодическое пособие по организации складских и погрузочных работ / Проматомнадзор. – Минск: Техноперспектива, 2007. – 139 с.

2. Александров М.П. Грузоподъемные машины / Александров М.П., Колобов Н.Л., Лобов И.Н.. – М.: Машиностроение, 2000. – 400 с.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

589

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Основные причины аварий автомобильных кранов Основные причины аварий при производстве демонтажных работ строительных конструкций Александр АНТИПИН, эксперт ПБ ООО «Стальконструкция-ЮФО» (г. Волгоград) Дмитрий БРУНЬ, эксперт ПБ ООО «Стальконструкция-ЮФО» (г. Волгоград) Сергей ЛЕВЧЕНКО, эксперт ПБ ООО «Стальконструкция-ЮФО» (г. Волгоград)

Целью данной публикации является разъяснение и выявление причин аварий стреловых кранов на примере конкретного подъемного сооружения при производстве демонтажных работ строительных конструкций. Ключевые слова: экспертиза, авария, краны, эксплуатация, автоподъемник, ООО «Стальконструкция-ЮФО».

А

варии автомобильных стреловых кранов при производстве строительно-монтажных работ происходят с регулярной постоянностью. Основными причинами аварий являются несоблюдение требований промышленной безопасности производителем работ, использование грузоподъемного оборудования с неработающими приборами безопасности, а также допуск к производству работ неквалифицированного и не аттестованного в установленном порядке персонала. В результате рассмотрения протоколов опроса участников аварии группа экспертов экспертной организации ООО «Стальконструкция-ЮФО» установила, что авария с использованием автомобильного крана на спец.шасси QY50RII г/п 50 т произошла 25 июня 2014 года по адресу: г. Волгоград, ул. Шопена, д. 4. Обстоятельства аварии изложены в заключении экспертизы о причинах аварии стрелового крана, принадлежащего ООО «КранСтрой», от 12 декабря 2014 года. Автомобильным стреловым краном производились демонтажные работы строительных конструкций транспортерной галереи производственного помещения. При демонтаже верхней панели стенового ограждения транспортерной галереи произошло обрушение трех секции пролетной стальной фермы, а также ее стальных опор. При падении фермы произошло касание грузового каната вспомогательного подъема груза, в результате чего стре-

590

ла автомобильного крана согнулась на 90°. Работы по демонтажу (разборке) строительных конструкций производились без проекта производства работ крана, что является грубейшим нарушением п.101, п/п«г» п.150, п/п «ж», «з», «к» п. 255 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения», утвержденные приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533. Производителем работ не были приняты меры по обеспечению безопасности выполняемых демонтажных работ. При производстве работ не были приняты меры по обеспечению устойчивости демонтируемых строительных конструкций после их раскрепления, также не были детально изучены массы изделий и конструкций, подвергающихся демонтажу. Кроме того, группой экспертов были установлены и другие нарушения, в частности, например, несоответствия паспорта крана и его «Руководства пользователя по эксплуатации», а именно в паспорте имелись сведения, что кран оснащен ограничителем грузоподъемности ОНК-140 в составе регистратора параметров работы краном. По факту же эксплуатируемый кран не был оснащен указанным прибором безопасности, а был оснащен только ограничителем момента китайского производства, за настройку и обслуживание которого специализированные организации не берутся.

В случае если бы исполнитель до начала демонтажных работ по демонтажу строительных конструкций выполнил обязательные подготовительные работы в части разработки ППР и ТК, ознакомления всех участников трудового процесса с ним под роспись, аварии дорогостоящего оборудования удалось бы избежать. Конструкция стрелы автомобильного крана после аварии восстановлению не подлежит. По счастливой случайности, авария произошла без человеческих жертв. А ведь в непосредственной близости к конструкциям находились монтажники и сварщики, которые могли серьезно пострадать от финансово-экономической выгоды производителя работ. В результате многочисленных нарушений последовательности работ по демонтажу данного типа сооружений и несоблюдений обязательных требований нормативных документов при выполнении демонтажных работ, в том числе требований СНИП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве», часть 2. «Строительное производство», нарушены пункты 4.1.1, 4.1.3, 4.1.4, 4.2.1, произошла авария, последствия которой для производителя работ стали печальными. Анализ имеющихся нормативных документов в области промышленной безопасности, которые регламентируют безопасную эксплуатацию, в частности, и подъемных сооружений, позволяет утверждать, что, соблюдая установленные в них требования и правила, производитель работ минимизирует риск возникновения инцидента или аварии, а пренебрежение действующими нормами и стандартами в области промышленной безопасности приводит к новым негативным последствиям. Литература 1. Материалы заключения экспертизы от 30 июня 2013 года «По определению причин аварии автоподъемника коленчатого пожарного АКП-50, зав. № 015, выполненной ООО «СтальконструкцияЮФО», г. Волгоград».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Потеря устойчивости спасательного подъемника Сергей ЛЕВЧЕНКО, эксперт ПБ ООО «Стальконструкция-ЮФО» (г. Волгоград) Александр АНТИПИН, эксперт ПБ ООО «Стальконструкция-ЮФО» (г. Волгоград) Дмитрий БРУНЬ, эксперт ПБ ООО «Стальконструкция-ЮФО» (г. Волгоград)

Произошло самопроизвольное выдвижение стрелы автоподъемника АКП-50, следствием чего явилось опрокидывание. Ключевые слова: экспертиза, авария, краны, эксплуатация, автоподъемник, ООО «Стальконструкция-ЮФО».

А

втоподъемник коленчатый пожарный АКП-50 (КамАЗ-6540) ПМ-514Б 2012 года выпуска, зав. № 015, используется по прямому назначению спецтехники, а именно: ■ для доставки к месту проведения спасательных, противопожарных работ боевого расчета необходимого пожарнотехнического вооружения (ПТВ) и оборудования; ■ для подъема боевого расчета, ПТВ и оборудования на высоту до 50 м; ■ для обеспечения возможности эффективного проведения спасательных работ и тушения очагов пожара на высоте; ■ для подачи огнетушащих веществ из люльки.

28 мая 2013 года при проведении пожарнотактических занятий по адресу: г. Волжский, ул. Сталинградская, д. 8 у здания гостиницы «Ахтуба» произошло самопроизвольное выдвижение стрелы автоподъемника АКП-50, следствием чего явилось опрокидывание автоподъ-

емника с находящимися в люльке двумя пожарными на рядом стоящие автоцистерны, принадлежащие ФГКУ «5 отряд ФПС по Волгоградской области» ЗИЛ 433362 АЦ 2,5-40, КамАЗ 43253 АЦ 5,0-40. В результате аварии были тяжело травмированы два сотрудника МЧС России и повреждены три единицы спецтранспорта включая АКП-50. На основании постановления следственного отдела по городу Волжскому следственного управления следственного комитета РФ по Волгоградской области от 26 августа 2013 года и договора от 30 мая 2013 года № 131, заключенного между ООО «Стальконструкция-ЮФО» и следственным отделом по городу Волжскому следственного управления следственного комитета РФ по Волгоградской области, была проведена техническая экспертиза по определению причин аварии автоподъемника коленчатого пожарного АКП-50 (6540) ПМ-514Б, зав. № 015, произошедшей 28 мая 2013 года по

адресу: Волгоградская область, г. Волжский, ул. Сталинградская, д. 8 (задний двор гостиницы «Ахтуба»). На момент осмотра автоподъемник оборудован всеми системами безопасности, предусмотренными паспортом и инструкцией по эксплуатации. Визуальным осмотром подтверждена их комплектность. На основании заключения технической экспертизы, проведенной ООО «Стальконструкция-ЮФО» от 30 июня 2013 года, определено, что причиной аварии автоподъемника коленчатого пожарного АКП-50 (6540) ПМ-514Б, зав. № 015, является потеря устойчивости и опрокидывание подъемника в результате самопроизвольного выдвижения всех секций стрелы из-за выхода из строя блока замедления (U2) электронного DAFOSS155U095, который служит для настройки времени замедления в начале выдвижения и при задвижении секций стрелы для избежания рывков, а также для отключения механизма изменения вылета стрелы с подачей звукового сигнала в опасных ситуациях. Общей причиной аварии определено: неисправность технического средства. Способы диагностирования данных неисправностей в процессе работы и при техническом обслуживании не предусмотрены. При проведении судебно-технической экспертизы (в рамках проведения арбитражного суда города Москвы) установлено, что в случае выхода из строя

Авария АКП-50

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

591

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы блока замедления DAFOSSI55 U095, обеспечить аварийную остановку исполнительного механизма подъемника можно лишь воздействием на выключатель питания SA 201, расположенный на основном пульте управления. Кнопкой SB 202, расположенной на основном пульте, или SB 301, расположенной на пульте управления в люльке, производится отключение силовой установки (двигателя). Принципиальной эл. схемой автоподъемника и Руководством по эксплуатации автоподъемника предусмотрено отключение движения элементов подъемника выключателями питания SA 201, SA 204 или переключателями SA 101 (переключатель опоры-стрелы) без выключения силовой установки (двигателя). Принципиальной схемой в руководстве эксплуатации автоподъемника АКП-50 (6540) ПМ-514Б установленная система безопасности не обеспечивает защиту от самопроизвольного выдвижения секций стрелы при несанкционированном (некорректном) или двойном нажатии кнопок пульта управления. Таким образом, данная авария, приведшая к несчастному случаю с тяжелым травмированием двух человек, приводит к выводу о том, что авария произошла бы рано или поздно. И хорошо еще, что случилось это на учениях, а не при непосредственном исполнении прямых профессиональных обязанностей сотрудниками МЧС России, где могли бы произойти более трагические последствия. Исходя из вышесказанного, необходимо сделать определенные выводы не только предприятиям-изготовителям, но и ответственным лицам при приемке на местах автоподъемников, особенно в части электронно-автоматических устройств и приборов безопасности. И конечно, не стоит забывать о плановых технических освидетельствованиях, свое­ временном и качественном их проведении, об обучении персонала, использующего подъемно-транспортную технику, уделять особое внимание действию персонала при возникновении аварийных, нестандартных ситуаций. Тем более когда речь идет, как в данном случае, о специальной спасательной технике и людях, в обязанность которых входит обеспечение нашей с вами безопасности. Литература 1. Материалы заключения экспертизы от 30 июня 2013 года «По определению причин аварии автоподъемника коленчатого пожарного АКП-50, зав. № 015, выполненной ООО «СтальконструкцияЮФО», г. Волгоград».

592

Аварийность кранов зарубежного производства Основные причины аварий при производстве демонтажных работ строительных конструкций Дмитрий БРУНЬ, эксперт ПБ ООО «Стальконструкция-ЮФО» (г. Волгоград) Александр АНТИПИН, эксперт ПБ ООО «Стальконструкция-ЮФО» (г. Волгоград) Сергей ЛЕВЧЕНКО, эксперт ПБ ООО «Стальконструкция-ЮФО» (г. Волгоград)

Аварийность башенных кранов составляет до 40% от общего количества аварий грузоподъемных кранов. Аварии могут быть вызваны как недостатками конструкции, так и нарушениями требований к обслуживанию и ремонту ГПМ при эксплуатации. Ключевые слова: экспертиза, авария, краны, эксплуатация, автоподъемник, ООО «Стальконструкция-ЮФО».

Б

ашенный кран, в сравнении с другими видами ГПМ, наиболее аварийно опасен. Это объясняется особенностями его конструкции. При большой высоте он имеет незначительные колею и базу, обладает высокой чувствительностью к условиям эксплуатации, в частности к ветровой нагрузке. От сильных порывов ветра может упасть даже неработающий кран, если не будут обеспечены мероприятия по оснащению ветрозащитными устройствами. В России в настоящее время стоит отметить достаточно высокий спрос на продукцию иностранных производителей. По некоторым параметрам (шумность, энергопотребление, легкость в управлении) эта техника оказалась привлекательной несмотря на стоимость. Не все, однако, так оптимистично настроены в отношении кранов зарубежного производства. Эта техника не всегда приспособлена для того, чтобы работать в условиях нашего климата. Кроме того, потребитель попадает в зависимость от иностранных производителей запасных частей, которые также достаточно дороги.

В Котельниковском районе Волгоградской области на территории рудника Гремячинский ГОК ООО «ЕвроХимВолгаКалий» произошла авария башенного полноповоротного передвижного крана QTZ 145 грузоподъемностью 10 т, 2013 года выпуска, китайского производства, принадлежащего ООО «Управление механизации и транспорта «С», г. Санкт-Петербург.

17 марта 2014 года в 17 часов 13 минут от сильных порывов ветра в сочетании с мокрым снегом в результате раскачивания башни произошла потеря собственной устойчивости крана. Изучив техническую и организационную документацию, опросив очевидцев и должностных лиц, проверив техническое состояние крана и крановых путей, по результатам проведенных исследований (визуально-измерительный контроль; считывание данных с приборов безопасности; химический анализ металла элементов металлоконструкций; расчет собственной устойчивости крана) экспертной группой специализированной организации ООО «СтальконструкцияЮФО» (г. Волгоград) были установлены следующие причины аварии:

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

■ конструкция крана не имела достаточной собственной устойчивости против опрокидывания в условиях силового воздействия ветра нерабочего состояния в III ветровом районе установки (для скорости ветра – 27 м/с, на уровне 10 м от земли); ■ скорость ветра, при которой, согласно проведенному расчету, выполненному ООО «СКТБ БКМ», г. Москва, достигается неустойчивое равновесие крана (опрокидывающий момент равен удерживающему моменту), составила – 25 м/с; ■ конструкция противоугонных устройств (ручных захватов) не обеспечила удержание башенного крана при воздействии на него ветровой нагрузки нерабочего состояния; ■ составные части балласта (плиты) башенного крана не закреплены на опорной раме в поперечном направлении (не предусмотрено заводом-изготовителем) для предохранения их от падения (от потери собственной устойчивости) или смещения; ■ органом по сертификации продукции и услуг ООО «СЕВ-КАВ ТЕСТ 2004» выдан сертификат соответствия на башенные краны типа QTZ без проведения сертификационных испытаний и расчета на устойчивость крана; ■ не согласована программа сертификационных испытаний, разработанная ИЦ ООО ИКЦ «Мысль» НГТУ, – неправомерно объектом испытаний является типовой образец башенного крана без ограничения исполнения по спосо-

бу установки, а результаты сертификационных испытаний распространены и на передвижные краны, не прошедшие сертификационные испытания; ■ не согласована программа сертификационных испытаний с территориальными органами Ростехнадзора; ■ ИЦ ООО ИКЦ «Мысль» НГТУ не проводил анализ и испытания ветрозащитной системы (в том числе противоугонных захватов) башенного передвижного крана при проведении сертификационных испытаний. В целях предупреждения и устранения причин аварий экспертами ООО «Стальконструкция-ЮФО» было рекомендовано следующее. Провести ревизию и техническое обслуживание противоугонных захватов на всех эксплуатируемых в России башенных передвижных кранах типа QTZ, указанных в сертификате соответствия № C-CN.AE58.B.06534 от 2 марта 2012 года, с последующей их заменой. Провести реконструкцию существующих ветрозащитных систем башенных передвижных кранов типа QTZ, в том числе модели QTZ 145: ■ разработать документацию и изготовить новые ветрозащитные устройства (противоугонные полуавтоматические захваты, остановы, стопоры) с учетом доработки конструкции тележек крана; ■ провести испытания противоугонных полуавтоматических захватов в испытательном центре; ■ провести работы по замене и уком-

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

плектованию кранов новыми ветрозащитными устройствами (противоугонными полуавтоматическими захватами, остановами или стопорами). Рекомендовать изготовителю кранов типа QTZ внести конструктивные изменения в проектную документацию, касающуюся доработки опорной рамы крана, с целью фиксации плит балласта. Разработать документацию по дополнительному жесткому креплению опорной части эксплуатируемых в России передвижных кранов в случае использования их в качестве стационарных к рельсовому пути (к стационарно уложенным ж/б опорным плитам) силами специализированной организации. Откорректировать эксплуатационную документацию. Внести соответствующие изменения в проекты производства работ кранами. Рекомендовать для работы передвижных башенных кранов типа QTZ на рельсовых путях со стандартными железнодорожными рельсовыми накладками применять полуавтоматические захваты с угловым движением рычагов. Дополнительно необходимо предусмотреть остановы или стопоры. Литература 1. Материалы заключения экспертизы от 14 августа 2014 года «О причинах аварии, приведшей к падению башенного крана QTZ 145, зав. № 48101059120131179, выполненной ООО «СтальконструкцияЮФО», г. Волгоград».

593

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Вибрация трубопроводов Анализ причин повышенной вибрации трубопроводов в процессе эксплуатации Роман ЗЕЛЕНОВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам горной и угольной промышленности ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Эдуард КИЧАЛЮК, начальник отдела ЭПБ технических устройств ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Артем КАРМАДОНОВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам нефтегазовой добычи ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Валерий АЛЕКСАНДРОВ, инженер ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Игорь ПОСНОВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам газопотребления и нефтераспределения ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Олег КОЗЫРЕВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам нефтехимии и нефтепереработки ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск)

Технологический трубопровод в процессе эксплуатации может иметь повышенную вибрацию по двум причинам: вследствие сильно вибрирующего подсоединенного оборудования, либо вследствие совпадения собственной частоты колебания трубопровода с частотой вынужденных колебаний подсоединенного оборудования. Методы устранения повышенной вибрации для первого случая не эффективны до устранения повышенной вибрации ее источника. Для второго случая имеются различные методы устранения вибрации, суть которых сводится к рассогласованию частот колебаний.

В

процессе эксплуатации трубопроводов разрушение или потеря его опор приводит к увеличению длины свободного пролета и, как следствие, смещению максимума амплитуд его собственных частот в более низкую область, эрозия металла приводит к локальным утонениям трубопровода, уменьшая их жесткость, также смещая максимум амплитуд собственных частот колеблющегося трубопровода в более низкую область. Развитие трещин в местах крепления уменьшает жесткость последних, также смещая максимум амплитуд собственных частот в более низкую область. Увеличение массы трубопровода вследствие наличия обмуровки, засорения, обмерзания, либо других причин, приводит к аналогичному результату. Таким образом, в процессе эксплуатации технологического трубопровода все вредные факторы приводят к смещению максимума амплитуд его собственных частот колебаний в более низкую область, то есть системы мониторинга вибросостояния трубопровода могут основываться на анализе дрейфа амплитуды гармонических составляющих в спектре сигнала.

594

К скачкообразному смещению амплитуды гармонических составляющих приводит нарушение состояния опор либо потеря крепления. Состояние опор является наиболее распространенной причиной повышенной вибрации трубопроводов. На предприятиях с большим количеством трубопроводов на состояние опор, как правило, мало обращают внимания, в результате чего скользящие опоры остаются висеть на трубопроводах рядом с эстакадой. Иногда опора перестает действовать вследствие разрушенного фундамента, и лишь измерения вибрации непосредственно на опоре позволяют выявить ее неисправность. Типовыми дефектами опор являются: неполное или неплотное прилегание опоры к строительной конструкции, ослабление крепления (хомутов), соединение скользящих опор монтажными прихватками, загрязненность поверхностей сколь­ зящих опор, недостаточная конструктивная жесткость опоры, нарушенная регулировка опор, обрывы креплений подвесок опор, разрушение пружин, разрушение опор, и т.п.

Причиной более плавного смещения максимума амплитуд собственных частот трубопровода в низкую область является развитие дефектов или их присутствие. Любое такое смещение может привести к сближению области вынужденных колебаний и собственных частот трубопровода, выполнению условий резонанса. Специалистами ООО НПО «СибЭРА» проанализирован случай, когда на НПЗ два однотипных турбинных агрегата, имеющих схожие схемы трубопроводной обвязки и перекачивающие водородосодержащую смесь, имели на одном из трубопроводов недопустимый уровень вибрации, а на аналогичном агрегате вибрация отсутствовала. Работники предприятия приняли меры по устранению повышенной вибрации посредством установки дополнительных опор и применения виброгасителя в виде дополнительной инерционной массы. Причиной данной вибрации оказался непровар корня шва в месте подсоединения трубопровода к патрубку агрегата, который из-за стесненного положения, малого диаметра трубопровода и небольших толщин не был выявлен в процессе монтажа неразрушающими методами контроля. Вывод: ■ наиболее распространенной причиной повышенной вибрации технологических трубопроводов в процессе эксплуатации является неудовлетворительное состояние опор либо их отсутствие; ■ наличие скрытых дефектов либо их развитие может являться причиной повышенной вибрации; ■ одним из диагностических признаков систем мониторинга текущего состояния технологического трубопровода может служить дрейф максимума амплитуд гармонических составляющих в спектре вибрации. Литература 1. Гофман Ю.М. Атлас-справочник по характерным повреждениям и дефектам трубопроводов тепловых сетей.

2. ГОСТ 32569-2013 «Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Взрыв в топливохранилище Расследование причин аварии – взрыва топливохранилища котельной Елена ХАНИНА, инженер ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Евгения МАЛКОВА, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам котлонадзора ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Надежда ЧЕРНЯЕВА, заместитель генерального директора по общим вопросам ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Людмила АЛИЧКИНА, начальник отдела ЭПБ проектов и документации ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск)

Проведено техническое расследование причин аварии – взрыва паров нефти в топливохранилище котельной, в результате которого пострадал оператор котельной. Установлено, что оператор, закончив работы по закачке нефти в резервуары и выходя из помещения топливохранилища, нажал выключатель и выключил свет, после чего произошел взрыв скопившихся паров нефти.

И

з осмотра места аварии, а также технических устройств, видно, что выключатель и лампы были не во взрывозащищенном исполнении. Выключатель находился в помещении топливохранилища на стене у выхода внутри. Инициатором взрыва явилась искра, образовавшаяся при выключении выключателя. Нефть [1] является природным жидким токсичным продуктом и относится к легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ) 3-го класса [2]. Категория взрывоопасности и группа взрывоопасных смесей паров нефти с воздухом – IIА– Т3 по [3] [4]. При перекачке нефти из автоцистерны в хранилище лючки резервуаров были открыты, схема перекачки была не герметична. Кроме того, «воздушки» на резервуарах были забиты изморозью. Резервуары были наполнены нефтью примерно на 50%, свободный объем заполнен газовоздушной смесью (ГВС). При заполнении резервуаров нефтью из автоцистерны произошло выталкивание ГВС из резервуаров в помещение топливохранилища через лючки, тем самым создалась аварийная загазованность. Отключение светильника выключателем образовало искру, которая инициировала взрыв паров нефти. При исследовании причин аварии в топливохранилище была изучена документация. Проектной документацией на строительство котельной было предусмотрено использование сырой нефти с теплотворной способностью Q =

9500 ккал/кг. Доставка нефти на объект осуществлялась автомобильным транспортом. Хранение топлива предусматривалось в двух резервуарах объемом по 25 м3 каждый, размещенных в закрытом и заглубленном помещении на отм. –1,000 м. Топливо из автоцистерны перекачивалось в резервуары для хранения, далее насосами подавалось по двум магистральным трубопроводам в котлы. Система трубопроводов подачи топлива в котельную – циркуляционная. Помещение топливохранилища размещено в одном здании с котельной, между собой разделены противопожарной стеной I типа. Вход в помещения – раздельный. Кровля топливохранилища выполнена из легкосбрасываемых ограждающих конструкций, дефлектор  250 мм установлен на кровле здания. Категория помещения топливохранилища по взрывопожароопасной и пожарной опасности – в соответствии с требованиями Федерального закона РФ № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» – «Б», класс взрывоопасной зоны – по ПУЭ – В-Iб (в электрической части проекта указан класс – В-I). Согласно проектной документации светильники и выключатель освещения в помещении топливохранилища были приняты во взрывозащищенном исполнении в соответствии с требованиями [4]. Выключатель должен быть размещен на наружной стене здания. Фактически светильники и выключатель быТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ли в невзрывозащищенном исполнении, а выключатель размещен в помещении топливохранилища на внутренней стороне стены. По результатам проведенного технического расследования, можно сделать следующие выводы.

1. Проектная документация выполнена без учета требований действующих НТД.

2. В помещении топливохранилища не предусмотрены: ■ средства автоматического газового анализа; ■ аварийная вытяжная вентиляция, сблокированная с газоанализатором; ■ герметичность технологической системы; ■ автоматическое измерение уровня в резервуарах. По результатам технического расследования установлено, что данный взрыв произошел в результате нарушения технологии приема и хранения нефти в помещении топливохранилища и наличия невзрывозащищенного электрооборудования. Литература 1. ГОСТ Р 51858-2002 «Нефть. Общие технические условия».

2. ГОСТ 19433-88 «Грузы опасные. Классификация и маркировка».

3. ГОСТ Р 51330.11-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 12. Классификация смесей газов и паров с воздухом по безопасным экспериментальным максимальным зазорам и минимальным воспламеняющим токам».

4. ПУЭ. Правила устройства электроустановок.

5. ГОСТ Р 22.0.08-96 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные чрезвычайные ситуации. Взрывы. Термины и определения».

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

7. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» (утверждены приказом Ростехнадзора от 11 марта 2013 года № 96).

595

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Техническое диагностирование изотермических резервуаров Методика и результаты технического диагностирования изотермических резервуаров-автоцистерн и полуприцепов-цистерн Игорь ПОСНОВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам газопотребления и нефтераспределения ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Эдуард КИЧАЛЮК, начальник отдела ЭПБ тех. устройств ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Олег КОЗЫРЕВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам нефтехимии и нефтепереработки ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Валерий АЛЕКСАНДРОВ, инженер ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Артем КАРМАДОНОВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам нефтегазовой добычи ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Надежда ЧЕРНЯЕВА, заместитель генерального директора по общим вопросам ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Елена ХАНИНА, инженер ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск)

Современные тенденции развития автомобилестроения предполагают использование экологически чистых видов топлива. К таким видам топлива относятся и сжиженные углеводородные газы, в дальнейшем – СУГ. В качестве топлива широко используется смесь пропан-бутан. В современных условиях топливного кризиса в России СУГ (пропан-бутан) с их низкой себестоимостью способны конкурировать с традиционными видами топлива, такими, как бензин и дизельное топливо.

Р

езервуары СУГ применяются при строительстве газонаполнительных станций и автомобильных газовых заправок – АГЗС, в качестве хранилища основного или резервного топлива на промышленных предприятиях и предприятиях ТЭК, для индивидуального газоснабжения. Доставка сжиженного газа в резервуары хранения, расположенные на АГЗС и в газгольдеры автономного газоснабжения, осуществляется с помощью автоцистерн и полуприцепов-цистерн для перевозки и кратковременного хранения пропанбутановой смеси [1]. Резервуары для сжиженного газа одностенные или двустенные являются основным оборудованием при строительстве АГЗС, на которых строится вся основная конфигурация технологических систем АГЗС.

596

В связи с высокой стоимостью новых автоцистерн и полуприцепов-цистерн, организации-собственники АГЗС принимают решения о приобретении ранее эксплуатируемых автоцистерн и полуприцеповцистерн как отечественного, так и импортного производства [2]. Резервуары для сжиженного газа, применяемые на опасных производственных

объектах (ОПО), подлежат обязательной регистрации в территориальных органах Ростехнадзора. Перед началом эксплуатации автоцистерн и полуприцепов-цистерн, как отечественного, так и импортного производств, проводится диагностирование технического состояния. Сотрудниками группы компаний «Сиб­ ЭРА» проведена экспертиза промышленной безопасности (ЭПБ) изотермического резервуара Tunk Semi-Trailer TL080LNG производства NISHA (Japan), принадлежащего ООО «Комэкс-Металл», Tunk SemiTrailer TL080LNG, используемого для транспортировки сжиженного газа.

Tunk Semi-Trailer TL080LNG состоит из внутреннего сосуда, кожуха, испарителя и арматурного шкафа с арматурой и контрольно-измерительными приборами. Внутренний сосуд выполнен из листовой нержавеющей стали и имеет систему трубопроводов для наполненияопорожнения сосуда и для подвода и отвода паров жидкого продукта. Сосуд установлен в кожухе на опоры и удерживается в установленном положении растяжками. Пространство между кожухом и сосудом отвакуумировано. Работы по проведению экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ) Tunk Semi-Trailer TL080LNG были проведены согласно разработанной индивидуальной программе, включающей в себя: ■ визуальный и измерительный контроль;

Общий вид Tunk Semi-Trailer TL080LNG

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Ваккум-манометр

Система трубопроводов для наполнения-опорожнения сосуда и для подвода и отвода паров жидкого продукта

Результаты проведения АЭ-контроля

Объемная и пространственная модели Tunk Semi-Trailer TL080LNG с зарегистрированными источниками акустической эмиссии

■ ультразвуковую толщинометрию; ■ капиллярную дефектоскопию; ■ измерение твердости металла; ■ пневматическое испытание с применением акустико-эмиссионного контроля (АЭ-контроля); ■ определение остаточного ресурса. Комплексное инструментальное обследование включало в себя: ■ визуально-измерительный контроль с использованием приборов и инструментов по неразрушающим методам в объеме 100%; ■ измерение толщины металла с использованием ультразвуковых приборов в объеме индивидуальной программы; ■ контроль проникающими веществами сварных швов приварки штуцеров в объеме 100%; ■ измерение твердости металла с использованием ультразвуковых приборов в объеме индивидуальной программы; ■ проведение пневматических испытаний с применением АЭ-контроля в объеме 100%; ■ расчет остаточного ресурса.

В результате проведения акустикоэмиссионного контроля при пневматическом испытании изотермического резервуара Tunk Semi-Trailer TL080LNG, обработки и анализа полученной информации источников акустической эмиссии II–IV классов не выявлено, согласно требованиям ПБ 03-593-03 [3]. Зарегистрированные АЭ сигналы соответствуют источникам I класса и не требуют проведения дополнительного неразрушающего контроля (НК). В ходе работ была проведена оценка технического состояния изотермического резервуара Tunk Semi-Trailer TL080LNG и определение остаточного ресурса технического устройства. По результатам проведенных работ установлено, что техническое устройство – изотермический резервуар Tunk Semi-Trailer TL080LNG – находится в исправном состоянии и соответствует требованиям в области промышленной безопасности, допускается к дальнейшей эксплуатация на установленных параметрах. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Литература 1. ДОПОГ «Европейское соглашение о международной дорожной перевозке опасных грузов». Том 1, глава 6.8 «Требования к изготовлению, оборудованию, официальному утверждению типа, проверкам, испытаниям и маркировке встроенных цистерн (автоцистерн), съемных цистерн, контейнеров-цистерн и съемных кузововцистерн, корпуса которых изготовлены из металлических материалов, а также транспортных средств-батарей и многоэлементных газовых контейнеров (МЭГК)», Европейская экономическая комиссия Комитет по внутреннему транспорту, Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк и Женева, в редакции от января 2009 года.

2. ГОСТ 21561-76 «Автоцистерны для транспортирования сжиженных углеводородных газов на давление до 1,8 МПа. Общие технические условия».

3. ПБ 03-593-03 «Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов».

597

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза промышленной безопасности документации Особенности проведения ЭПБ документации на техническое перевооружение опасных производственных объектов Людмила АЛИЧКИНА, начальник отдела ЭПБ проектов и документации ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Надежда ЧЕРНЯЕВА, заместитель генерального директора по общим вопросам ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Елена ХАНИНА, инженер ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Евгения МАЛКОВА, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам котлонадзора ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Сергей БУРДИНСКИЙ, начальник лаборатории электротехнических измерений и энергоаудита ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск)

Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» установлена обязательность проведения экспертизы промышленной безопасности документации 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.

П

од техническим перевооружением опасного производственного объекта понимается: внедрение новой технологии, приводящей к изменению технологического процесса на опасном производственном объекте, автоматизация опасного производственного объекта или его отдельных частей, модернизация или замена применяемых на опасном производственном объекте технических устройств. Проектные организации разрабатывают документацию на техническое перевооружение в строгом соответствии с техническим заданием на проектирование, утвержденным Заказчиком, в соответствии с заключенным договором. Заказчик, как правило, для экономии денежных средств в проектном задании указывает минимальный объем разрабатываемой документации, то есть, без учета требований промышленной безопасности. И, как следствие, проектировщик при привязке вновь устанавливаемого оборудования не пересчитывает категорию блока по взрывоопасности, который подвергается техническому перевооружению и не разрабатывает дополнительные средства автома-

598

тизации, которые требуются действующими ФНП. Такая ситуация стала возможной из-за того, что в нормативных документах не регламентирован состав разделов документации, которые должны быть разработаны на техническое перевооружение опасного производственного объекта: ■ «Положение о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию», утвержденное Постановлением Правительства РФ от 16 февраля 2008 года № 87. В п. 1 а – для объектов капитального строительства; ■ ГОСТ Р 21.1101-2013 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации. Настоящий стандарт устанавливает основные требования к проектной и рабочей документации для строительства объектов различного назначения. В настоящем стандарте понятие «строительство» включает в себя новое строительство, реконструкцию, техническое перевооружение и капитальный ремонт объектов капитального строительства; ■ приказ Ростехнадзора от 15 октября 2012 года № 584 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области про-

мышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности». В п. 11.2 – при экспертизе промышленной безопасности проектной документации рассматриваются: ■ пояснительная записка; ■ исходные данные для проектирования, в том числе сведения об основных взрывопожароопасных и токсичных свойствах веществ, обращающихся в производстве; ■ проектная документация и изменения к ней (в том числе ранее выполненные проекты, имеющиеся у Заказчика по рассматриваемому производству); ■ схема планировочной организации земельного участка; ■ сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженерно-технического обеспечения, перечень инженерно-технических мероприятий, содержание технологических решений; ■ мероприятия по обеспечению пожарной безопасности в объеме требований раздела 9 Положения о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию; ■ рабочая документация по разделам проекта. На основании вышеперечисленного перечня проектной документации эксперт при проведении экспертизы вправе задавать вопросы разработчикам проекта по неразработанным разделам и техническим решениям и добиваться их выполнения. Таким образом, в настоящее время при техническом перевооружении опасного производственного объекта количество разделов проектной документации определяется техническим заданием Заказчика исходя из его финансовых возможностей. При разработке документации на техническое перевооружение ОПО проектировщик не учитывает категорию технологического блока, в который входит устанавливаемое оборудование и, как правило, не выполняются требования к

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

системе автоматизации и противоаварийной защиты, которые ранжированы по категориям. В связи с внесенными изменениями в ст. 7 Федерального закона № 116-ФЗ обязательные требования к техническим устройствам, применяемым на опасном производственном объекте, и формы соответствия обязательным требованиям устанавливаются в соответствии с законодательством Российской Федерации о техническом регулировании, то есть в виде сертификации или декларирования. В проектной документации зачастую отсутствует информация о подтверждающих документах соответствия обязательным требованиям технических регламентов (сертификат соответствия или декларация). В проектах используется оборудование с истекшими сроками Разрешений на применение Ростехнадзора. При разработке проектной документации на техническое перевооружение с изменением технологии производства и с использованием старых зданий промышленных производств не проводятся инженерно-геологические изыскания грунтов или используются старые отчеты 40-летней давности. Рассчитываются и устанавливаются фундаменты без учета возможных изменений инженерногеологических условий. При проектировании технологических линий с повышенными температурными параметрами в проекте не предусматриваются конструктивные решения по защите железобетонных строительных конструкций от воздействия повышенных температур. Таким образом, при проведении экспертизы промышленной безопасности эксперту приходится выдавать замечания или оформлять заключение о неполном соответствии разработанной документации требованиям промышленной безопасности. Литература 1. «Положение о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию», утвержденное Постановлением Правительства РФ от 16 февраля 2008 года № 87.

2. ГОСТ Р 21.1101-2013 «СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Порядок осуществления экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности» (утверждены приказом Ростехнадзора от 15 октября 2012 года № 584)

Дефектность сварных соединений Элементы технологических трубопроводов насыщенного раствора моноэтаноламина Эдуард КИЧАЛЮК, начальник отдела ЭПБ технических устройств ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Валерий АЛЕКСАНДРОВ, инженер ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Олег КОЗЫРЕВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам нефтехимии и нефтепереработки ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Сергей АНДРЕЯНОВ, заместитель начальника отдела ЭПБ технических устройств по грузоподъемным механизмам ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Игорь ПОСНОВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам газопотребления и нефтераспределения ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Андрей КАЗАНЦЕВ, инженер ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск)

Технологические трубопроводы насыщенного раствора МЭА относятся к оборудованию блоков очистки промышленных газов от сероводорода и углекислого газа и выполняются, как правило, из углеродистых и низколегированных сталей.

М

оноэтаноламин (МЭА) – органическое соединение, имеет вид густой маслянистой жидкости, хорошо растворим в воде во всех соотношениях. МЭА – горючая жидкость, его водные растворы трудно горючие. Обладает щелочными свойствами, применяется в качестве абсорбентов «кислых» газов (СО2; Н2S; SО2) в процессах очистки технологических газов на предприятиях нефтеперерабатывающей и химических отраслей промышленности. В насыщенных растворах МЭА чаще всего наблюдается более или менее значительная, в зависимости от условий эксплуатации, общая неравномерная коррозия стали, реже – коррозионное растрескивание сварных соединений или основного металла, тогда как в регенерированном горячем абсорбционном растворе достаточно часты разрушения оборудования вследствие образования коррозионных трещин в основном металле и металле сварных соединений. В связи с опасностью коррозионТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ного растрескивания все оборудование из углеродистых и низколегированных сталей, равно как и сварные соединения трубопроводов, подвергаются термообработке для снятия остаточных растягивающих напряжений. При плановом визуальном осмотре на рабочих параметрах технологического трубопровода на нефтеперерабатывающем предприятии были выявлены следы выхода рабочего продукта – насыщенного раствора МЭА на поверхности сварного шва соединения трубы с фланцем, данный дефект характеризуется как негерметичность (несплошность). Сварное соединение выполнено электродуговой ручной сваркой электродами – УОНИ 13/55. Необходимо отметить, что технологический трубопровод насыщенного раствора МЭА находился в эксплуатации длительное время и выработал свой ресурс. Характеристики эксплуатации: Траб. – +45 °С, Рраб. – 1,0 МПа (10,0 КГС/см2), постоянная нагрузка, материал – сталь 20 ГОСТ 1050, сталь 09Г2С ГОСТ 19281.

599

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 1. Сварной шов соединения трубы с фланцем с признаками негерметичности

Рис. 2. Общий вид образцов: а – образец №1, б – образец №2

а

б

Рис. 3. Участки внутренней поверхности образцов (×16)

При проведении технического диагностирования аналогичных трубопроводов в пределах одного технологического блока установки, дефекты данного вида не выявлялись. Работы по техническому диагностированию проводились по программе, в которую был включен объем неразрушающего контроля сварных соединений различными методами, в частности, визуальный осмотр, капиллярная дефектоскопия, и, учитывая конструктивные характеристики трубопровода  57 3,5 мм ÷  57 5,0 мм, акустико-эмиссионный контроль, испытание трубопровода на прочность и плотность. Для определения вида, характера дефекта, выхода продукта на поверхность сварного шва, была выполнена вырезка элементов со сварным швом (рис. 1). Из сварного шва были взяты два образца № 1 и 2 с выявленной негерметичностью. Общий вид исследуемых образцов после удаления защитного покрытия представлен на рисунках 1 и 2. Внешним осмотром под микроскопом МБС-10 при 16-кратном увеличении обнаружено: ■ внутренняя поверхность образцов неровная, покрытая слоем окалины – высокотемпературных окислов железа (Fe3O4) серого цвета, которая является защитой металла от разрушения при

воздействии коррозионно-активной среды, с наличием налета продуктов коррозии окалины (FeOFe2O3) бурого и рыжего цвета, что связано с воздействием влажной среды в процессе эксплуатации трубопровода (рис. 3).

■ с наружной стороны в околошовной зоне наблюдаются участки окалины с бурым налетом продукта коррозии и разрушениями участков окалины в виде мелких раковин – питтингов  0,02–0,05 мм, образовавшихся в результате нарушения целостности защитного покрытия элементов трубопровода (рис. 4). Твердость измерялась на приборе ПМТ-3 на поперечном шлифе с последующим переводом полученных значений по переводной таблице. Твердость металла труб в составе сварного соединения составила 157-159 НВ и 166169 НВ. Твердость материала сварного шва – 211-215 НВ, а околошовной зоны – 194-198 НВ. Металлографическое исследование проводилось на микрошлифах, изготовленных в поперечном направлении. Оценка загрязненности метал-

В связи с опасностью коррозионного растрескивания все оборудование из углеродистых и низколегированных сталей, равно как и сварные соединения трубопроводов, подвергаются термообработке для снятия остаточных растягивающих напряжений 600

ла трубы – точечными оксидами и силикатами не превышает 2 балла шкалы ГОСТ 1778 [1], других видов включений не обнаружено. Микроструктура металла исследовалась на микроскопе МЕТАМ ЛВ31 после травления микрошлифов в 4% растворе азотной кислоты в этиловом спирте. Микроструктура материала трубы представляет смесь феррита и перлита, соответствует отожженному состоянию прокатной стали. Количество перлита составляет ~ 25–30%. Величина зерна в свариваемых элементах разная и соответствует 7–8 номеру и 10 номеру шкал по ГСТ 5639 [2]. Микроструктура сварного шва характерна для литого состояния стали, в зоне термического влияния сварного шва наблюдается крупнозернистая структура (рис. 5). В месте образования раковин – питтингов, на наружной поверхности в околошовной зоне обезуглероженности и коррозионных поражений вглубь металла не обнаружено. Сварной шов стыковой, неровный, выполнен ручной сваркой на образце № 1 в три прохода, на образце № 2 в пять проходов, что указывает на место вероятного ремонта шва в связи с выявлением дефекта негерметичности (несплошность). В корне сварного шва обр. № 1 имеется утяжина глубиной до 0,8 мм. Металлографическим анализом дефектов сварки в виде пор, окисных плен, неметаллических включений, трещин и не-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 4. Участок нарушенной поверхности (×16) Рис. 5. Микроструктура сварного шва (а) и околошовной зоны (б) (×200)

а проваров не выявлено. В материале сварного шва образца № 2 имеются отдельные микропоры 0,05–0,1 мм и неметаллические включения. Послойным изготовлением микрошлифов на отмеченном участке зоны термического влияния сварного шва образца № 2 обнаружено сквозное скопление окисных плен, сопровождающееся микропористостью и загрязненностью неметаллическими включениями, в корне шва имеется утяжина до 1,3 мм (рис. 6, 7). Учитывая характер дефектности, можно сделать следующие выводы: 1. Выход продукта – насыщенного раствора МЭА на поверхность сварного шва стал возможен в результате длительной эксплуатации и постепенного вымывания окисных плен.

2. Дефект сварного шва образовался в процессе сварки. При контроле качества сварного шва неразрушающими методами данный дефект не может быть выявлен по следующим причинам: ■ ультразвуковой контроль сварных соединений элементов технологических трубопроводов толщиной до 8,0 мм согласно действующей нормативной документации не предусмотрен – РДИ 38.18.01694 [3], ГОСТ 32569-2013 [4]. В качестве эксперимента для выявления данного дефекта был выполнен контроль по РД

Рис. 6. Характерные дефекты сварного шва. Дефекты: плены, утяжина, сварной шов, пора

б

34.17.302-97 [5]. Настройка осуществлялась согласно нормам оценки допустимых несплошностей для номинальной толщины сварного соединения 3,5 мм на эквивалентную площадь несплошности 0,9 мм2. При данных настройках дефект не выявлен. На результаты контроля повлияли размер дефекта и ориентация дефекта в сварном шве.

■ капиллярным контролем, проведенным в соответствии с требованиями РДИ 38.18.019-95[6], РД 13-06-2006 [7] по первому (I) классу чувствительности, дефект выявлен не был, так как раскрытие данного дефекта в разы меньше минимально выявляемого.

■ радиографическим методом контроля согласно ГОСТ 7512 [8] данный дефект не выявляется, так как данная негерметичность (несплошность) имеет размер в направлении просвечивания менее удвоенной чувствительности контроля 0,2 мм. По результатам проведенных исследований можно констатировать недостаточную эффективность применения неразрушающих методов контроля для выявления дефектов сварных соединений элементов технологических трубопроводов насыщенного раствора МЭА. Литература 1. ГОСТ 1778-70 «Сталь. Металлогра-

фические методы определения неметаллических включений».

2. ГОСТ 5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна».

3. РДИ 38.18.016 – 94 «Инструкция по ультразвуковому контролю сварных соединений технологического оборудования».

4. ГОСТ 32569-2013 «Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах».

5. РД 34.17.302-97 «Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения».

6. РДИ 38.18.019-99 «Инструкция по капиллярному контролю деталей технологического оборудования, сварных соединений и наплавок».

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

8. ГОСТ 7512-82 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод».

Рис. 7. Характерные дефекты сварного шва

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

601

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Эксплуатация и диагностика вертикальных резервуаров Проблемы эксплуатации и диагностики вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов в районах Сибири и Крайнего Севера Артем КАРМАДОНОВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам нефтегазовой добычи ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Эдуард КИЧАЛЮК, начальник отдела ЭПБ тех. устройств ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Анатолий ЗОЛОТУХИН, инженер ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Олег КОЗЫРЕВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам нефтехимии и нефтепереработки ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Игорь ПОСНОВ, заместитель начальника отдела ЭПБ ТУ по объектам газопотребления и нефтераспределения ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск) Дмитрий ПАК, инженер ООО НПО «СибЭРА» (г. Красноярск)

Более 15 лет группа компаний «СибЭРА» проводит работы по определению возможности безопасной эксплуатации резервуаров для нефти и нефтепродуктов в районах Сибири и Крайнего севера. За это время было обследовано более 500 резервуаров емкостью от 200 до 10 000 м3. Группа компаний «СибЭРА» выполняла экспертизу промышленной безопасности, диагностирование технического состояния, обследования. Накопленный опыт работ в этой области позволяет обозначить ряд проблемных вопросов.

В

процессе работ выявились некоторые аспекты эксплуатации резервуаров и проведение их диагностирования, обследования и экспертизы промышленной безопасности.

1. Отсутствие документации на резервуары, в соответствие с требованиями НТД [1, 2]. Этот аспект связан с тем, что в свое время, когда строились все нефтебазы в Сибири и Крайнем Севере, они не были «поднадзорны» контрольным службам. Никто не требовал наличия и ведения технической документации, ведения паспортов на резервуары и их сохранность не обеспечивалась должным образом. При проведении экспертизы промышленной безопасности резервуаров зачастую отсутствует техническая и технологическая документация, сведения о проекте.

2. Несоответствие технического исполнения элементов резервуара условиям эксплуатации. В нормативных документах в области промышленной безопасности заложены определенные требования к тех-

602

ническому исполнению и конструкции резервуаров в зависимости от условий их эксплуатации. При проведении экспертизы промышленной безопасности резервуаров требуется установить материал основных элементов резервуара, при необходимости делаются вырезки для определения химического состава и прочностных характеристик. При проведении обследований были сделаны вырезки из нескольких резервуаров и выполнены испытания в соответствии с требованиями действующих нормативных документов, в частности, статические испытания по определению механических свойств и температурные испытания на ударную вязкость. В результате испытаний образцов из сталей Ст3сп, Ст3пс было выявлено, что прочность обеспечивается при температуре до минус 45 °C. По данным испытаний, часть резервуаров была допущена к эксплуатации. В ряде случаев, резервуары, материал основных элементов которых не соответствовал условиям эксплуатации, были допущены в эксплуатацию с понижением рабочих параметров. В

частности, снижением уровня налива до 50–60% от проектного и запрещении операций слива-налива при температуре ниже минус 30 °С.

3. Отклонение от горизонтали и вертикали резервуаров и дефекты формы при монтаже и эксплуатации. Эта проблема связана с тем, что некоторые нефтебазы строились без проектов. Грунты, на которых возводились резервуарные парки, не подвергались инженерно-геологическим изысканиям, при этом большинство данных объектов расположены по берегам рек. Это связано с тем, что доставка и закачка топлива в резервуары происходит в короткий промежуток времени весной или ранним летом с наливных судов. Как правило, грунты в таких местах болотисты или представляют из себя гору, площадка на которой выровнена бульдозерами. Под резервуарами не сооружались бетонные фундаменты, а делалась песчано-гравийная подушка, пропитанная нефтью или мазутом. Иногда использовался двойной накат из бревен. Вследствие всех вышеизложенных фактов резервуары со временем отклоняются в сторону реки, причем уклоны иногда принимают угрожающий характер. Нередко уклон по горизонту достигает полуметра, а иногда и более. В таких ситуациях необходимо выполнять подъем резервуара с полным контролем всех стадий подъемных работ, проводить дополнительный неразрушающий контроль всего резервуара. Необходимо также отметить, что часто встречаются дефекты формы резервуаров, часть из которых превышает допустимые величины. Для решения возможности оценки данных дефектов были проведены комплексные исследования работоспособности вертикальных стальных резервуаров различного объема для хранения нефтепродуктов с дефектами типа «вмятина». На основе данных, полученных при натурном обследовании, установлены статистические закономерности распределения дефектов

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Фото 1. Подъем резервуара РВС-700 (уклон более 500 мм)

формы по геометрическим параметрам. Далее, на основе анализа напряженнодеформированного состояния, методом конечных элементов в линейной, геометрически нелинейной и физически нелинейной постановке выявлены основные закономерности распределения напряжений и деформаций в зонах дефектов при нагружении резервуаров. Обнаружен эффект скачкообразного изменения формы вмятин в процессе нагружения резервуара. Получены зависимости для коэффициентов интенсивности напряжений в упругой и упругопластической области деформирования от относительной глубины и приведенного радиуса дефекта. Установлено, что для статически обоснованных размеров дефектов коэффициенты концентрации напряжений варьируются от 2,5 до 12. Расчетные оценки ресурса показали значительные запасы по долго-

вечности находящихся в эксплуатации резервуаров с дефектами формы. С учетом проведенных работ предложена методика нормирования дефектов по условию обеспечения требуемого остаточного ресурса резервуаров [3, 4]. При проведении натурного обследования и контроля неразрушающими методами часто обнаруживаются недопустимые дефекты сварных швов и основного металла резервуара (см. фото 2), вызванные монтажом неквалифицированными специалистами. Резервуары монтировались организациями, не имеющими в своем составе квалифицированных специалистов, зачастую, с нарушением требований нормативных документов. Нередки случаи, когда сварные швы изнутри резервуара или отсутствуют полностью или выполнены настолько некачественно, что проведение неразрушающего контроля не имеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ет смысла. Со временем также дефекты сварных швов развиваются настолько, что образуются сквозные повреждения. Это сопровождается выходом продукта хранения на поверхность сварного шва. Особенно хорошо видны следы выхода продукта на резервуарах с дизельным топливом или керосином. При диагностике таких резервуаров приходится составлять мероприятия по устранению выявленных дефектов и контролировать процесс работы. Из вышеизложенного можно сделать вывод, что при проведении работ по экспертизе промышленной безопасности, диагностировании технического состояния и обследований резервуаров необходимо принимать во внимание всю полученную информацию. Это позволит не только оценить критичность выявленных дефектов, но и точно спрогнозировать остаточный ресурс резервуара. Литература 1. Руководство по безопасности вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов.

2. ГОСТ 31385-2008 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия».

3. Анискович Е.В. Оценка прочности и ресурса цилиндрических стальных резервуаров с учетом наличия вмятины и трещиноподобного дефекта в ее окрестности. / IV Всероссийская конференция «Безопасность и живучесть технических систем», г. Красноярск, 2012. – Т. 2.

4. Алифанов Л.А., Москвичев В.В. Использование критерия Вилкинсона для анализа статистических данных по локальным несовершенствам формы стенок нефтехранилищ // Вестник КрасГАСА. Вып. 5. – Красноярск: КрасГАСА, 2002.

Фото 2. «Отпотины» в сварных швах между 4 и 5 поясом резервуара РВС-700

603

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Из опыта работы с пылеуловителем Пылеулавливающий аппарат ударно-инерционного действия Александр НИКОЛАЕВ, директор – эксперт ООО «Экспертиза 04» (г. Псков)

Мокрый пылеуловитель ударно-смывного действия, улавливающей силой в котором является инерционное действие и сила смачивания поверхности воды. Ключевые слова: пылеуловитель, ударно-инерционный.

И

звестно, что к выбору пылеуловителей и схем улавливания пыли следует подходить индивидуально. Это тем более важно, если пыль, уловленная пылеуловителями, является ценным сырьем и снова возвращается в технологическую линию. Специалист ООО «Экспертиза-04» столкнулся с проблемой улавливания серебряной пасты при нанесении ее на радиодетали. Паста подавалась сжатым воздухом на кассеты, в которые закладывались керамические радиодетали. При этом образование мелкодисперсной пыли практически было неизбежным. Этот процесс проходил под вытяжным колпаком. Но, несмотря на местную вытяжку, выбивание пыли было ощутимым. Требовалось ее уловить, тем более что в состав пасты входил горючий скипидар и анодное серебро. На участке периодически случались пожары. И ни ежедневная мокрая уборка помещения, ни увеличение мощности общеобменной и местной вентиляции эту проблему не решали. Неудачным был выбор и пылеуловителя. Известно, что в конструкциях ныне существующих промышленных пылеу-

Рис. 1

1

2

3

4 5

604

ловителей используются вполне определенные, ограниченные принципы улавливания пыли. Но здесь был неприемлем способ улавливания с помощью гравитационных сил: аппарат был весьма габаритным. В качестве решения был применен мокрый пылеуловитель ударно-инерционного действия. Внешне – это прямоугольная тумбочка размерами 800  1 3001 000 (h) (мм.) с водой и двумя воздуховодами 400 мм, пущенными сверху вниз. Один воздуховод (№ 1) идет от местных отсосов на столах у серебрильщиц, а другой (№ 2) – к вентилятору. Очистка воздуха происходит следующим образом: При работе вентилятора очищаемый воздух од действием разряжения поступает в аппарат сверху вниз и ударяется о поверхность воды. При резком повороте воздушного потока на 180° взвешенные частицы, находящиеся в нем, проникают в воду и остаются там, а очищенный воздух уходит из аппарата по воздуховоду (№2). Существенное влияние на седиментацию частиц оказывает способность их к смачиванию. Если частицы плохо смачиваются, то поверхность воды около частицы приобретает вогнутую форму, то есть силы поверхностного натяжения жидкости препятствуют погружению в нее частицы и способствуют ее уносу из аппарата. В таком случае для снижения сил поверхностного натяжения воды и улучшения смачивания в жидкость вносят специальные добавки – ингибиторы. В рассматриваемом примере прибегать к этому не пришлось, так как серебряной пасты обладает хорошей гидрофильностью. Это исключило отскок частиц при

их ударе о водную поверхность и унос их в вентилятор. Один раз в месяц из аппарата извлекался отстойник № 5. Собранную пасту после лабораторной проверки снова направляли в технологическую линию. Особенности устройства и эксплуатации аппарата ударно-инерционного действия.

1. Сам аппарат, его гарнитура, воздуховоды, фланцы, крепеж, вентиляторы и даже рабочий инструмент – все должно выполняться из цветных металлов. Это полностью исключало искрообразование и возможность пожаров.

2. Для удобства эксплуатации аппарата он был установлен на уголковое основание.

3. Аппарат был смонтирован на всасывающей линии перед вентилятором в отапливаемом помещении.

4. Так как вода в аппарате под действием воздушных потоков испаряется, а эффект очистки зависит от уровня воды, то этот уровень должен поддерживаться автоматически.

5. Технические испытания и опыт эксплуатации показали, что оптимальное расстояние от подающей трубы №1 до поверхности воды должно быть примерно 300 мм. Дальнейшее уменьшение этого промежутка могло привести к брызгоуносу.

6. Неоднократные испытания аппарата и дальнейшие попытки его усовершенствования показали, что усложнения всевозможных каплеуловителей, перфораций, решеток и так далее нецелесообразны, так как эффективность пылеуловителя или не увеличивалась, или была незначительной. В то время как эти изменения способствовали росту гидравлического сопротивления и расходу энергии. Литература 1. Молчанов Б.С. Проектирование промышленной вентиляции. Издание 1964 года.

2. Охрана воздушной среды от пыли на предприятии строительной индустрии. Москва, Стройиздат, 1981 год.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Воздушно-водоиспарительное охлаждение воздуха Охлаждение воздуха на участке электрических туннельных печей Александр НИКОЛАЕВ, директор – эксперт ООО «Экспертиза 04» (г. Псков)

В статье представлен способ охлажнения воздуха путем испарения мелко-дисперсной воды.. Ключевые слова: испарение, охлаждение мелко-дисперсной воды.

О

сновными профессиональными вредностями, сопутствующими технологическому процессу на участке электрических туннельных печей, являются конвективное и лучистое тепло, газы (СО) и следы двуокиси кремния. Распространение вредностей по производственном у помещению, как правило, не бывает равномерным. Наибольшую роль в этом играют конвективные потоки, вызывающие вертикальные, горизонтальные и возвратные струи. То есть при наличии мощных поверхностей электрических печей, большая часть вредностей выносится тепловыми струями к перекрытию цеха (условно «грязная зона»). Наименьшая концентрация вредностей будет внизу – «чистая зона». Есть еще «перелив» теплого воздуха из более нагретой части цеха в относительно холодную. Практически это приводит к колебанию температуры воздуха рабочей зоны по горизонтали до 3 °С (нормами допускается до 5 °С согласно ГОСТ 12.1.005-88, п. 1.6). Наиболее сложной задачей является устранение инфракрасных излучений, на долю которых приходится 60– 80% тепла. Это тепло проходит через воздух, не нагревая его. Но нагреваются все поверхности, персонал и оборудование под действием этих лучей. А уж потом, от контакта с этими поверхностями, нагревается и сам воздух. Часть данного вида излучения способна проникать в ткани человеческого организма, уменьшая его водную составляющую. Увеличенное потоотделение – это защитная реакция организма от перегрева. Но увеличивается возможность сердечно-сосудистых заболеваний, и, по данным медиков, ухудшается зрение.

Кроме человеческих тел нагреваются пол, стены, потолок и оборудование к печам. Исходя из субъективного ощущения человека, интенсивность теплового облучения работающих не должно превышать более 50% поверхности тела. Не рекомендуется выходить за пределы температурных рамок, установленных в ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарногигиенические требования к воздуху рабочей зоны». На основании знаний технологического процесса на участке туннельных печей, определения объемов вредностей и законов их перемещения были разработаны меры по нормализации микроклимата в помещении. Было решено применить системы вентиляции и аэрацию с охлаждением воздуха высокодисперсным распылением воды. Для понижения температуры аэрационного воздуха летом перед окнами снаружи, на водопроводной линии были смонтированы форсунки под углом от стенки здания. На каждый 1 м2 приточного проема устанавливаются 2–3 форсунки с диаметром выходного отверстия не более 1,7 мм. Давление воды и конструкция форсунки способствовали образованию угла факела распыления приблизительно 45–50°. Практически максимально возможное охлаждение воздуха на выходе в помещение составило в среднем 10–12 °С, а эффект охлаждения воздуха на рабочем месте в 4-х метрах от наружной стены – 5–6 °С. При этом относительная влажность воздуха в рабочей зоне не превышает 50–60%. Недостатком в данном случаеявляется непостоянная скорость воздуха и его температура в конечном сечении потоТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ка. Это значимых фактор при наличии фиксированных рабочих мест. Также необходимо было отслеживать постоянство распыляемой воды и количество поступающего аэрационного воздуха, которое зависело от множества факторов, не всегда подконтрольных. Данные меры были предприняты для весенне-летнего периода. А зимой наружное водоиспарение заменялось переносными водоиспарительными аэраторами между печами. Механическое распыление воды производилось с помощью диска диаметром 110–120 мм, вращающегося на валу осевого вентилятора и струи воды, подводимой к центру диска. Приобретая вместе с диском вращательное движение, вода под действием центробежных сил, срывается с диска и дробится на мелкие капли. Дробление воды обеспечивает значительное увеличение поверхности контакта по сравнению с поверхностью струи. Например, при диаметре капель 0,1 мм общая поверхность 1 литра воды составляет около 60 м2. Идет адиабатический процесс, то есть увлажнение за счет отбора тепла из воздуха. Также дисперсность распыления позволяет воздуху уносить с собой некоторое количество влаги. Эта влага оседает на поверхностях и смачивает их. При этом совершается отвод тепла путем теплопроводности от стенки поверхности к осевшей влаге, а от нее путем испарении – воздуху. Воздушно-водоиспарительное охлаждение используется уже длительный период времени. Но благодаря существенному повышению интенсивности теплообмена и увеличению количества отводимого тепла, а так же сокращению расходов воздуха и энергии, оно должно найти более широкое применение в промышленности. Литература 1. Отопление и вентиляция. Часть 2. Москва. Высшая школа 1968 год.

2. Рысин С.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов. Справочник. МАШГИЗ, Москва 1960 год.

605

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза ПБ зданий и сооружений Лев БАБАХИН, эксперт ООО «Экспертиза 04» (г. Псков)

На основании анализа опыта проведения экспертизы промышленной безопасности, специалисты ООО «Экспертиза 04» определили вопросы, наиболее часто возникающие при проведении экспертизы промышленной безопасности. Ключевые слова: состояние здание и сооружения.

Э

кспертиза зданий и сооружений на опасном производственном объекте проводится в следующих случаях: ■ при истечении нормативных сроков эксплуатации, установленного проектной документацией; ■ при отсутствии проектной документации либо отсутствия в проектной документации данных о сроке эксплуатации здания или сооружения; ■ при аварии на опасном производственном объекте, в результате которой были повреждены несущие конструкции данных зданий и сооружений; ■ по истечении сроков безопасной эксплуатации, установленных заключением экспертизы; ■ при возникновении сверхнормативных деформаций; ■ при изменении функционального назначения, то есть при перепрофилировании здания, ранее не предназначавшееся под использование, например, газоиспользующего оборудования; Рассмотрим проблему установления нормативного срока эксплуатации здания. Очевидно, что нормативный срок эксплуатации должен определятся еще на стадии проектирования, исходя из долговечности применяемых материалов и конструкций с учетом особенностей воздействия на них технологического процесса. Зачастую на предприятии полностью отсутствует проектная документация или в проекте нет необходимых сведений о нормативных сроках эксплуатации объекта. В связи с этим встает вопрос об увеличения срока проведения экспертизы промышленной безопасности. Также возникают вопросы при непосредственном проведении экспертизы зданий и сооружений. Как известно, в процессе экспертизы промышленной без-

606

опасности осуществляется оценка соответствия объекта предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности. Другими словами, при экспертизе необходимо определить и оценить: ■ соответствие рабочего процесса технологическому регламенту; ■ соответствие технического состояния несущих и ограждающих строительных конструкций проекту и действующих норм и правил; ■ дефекты и повреждения конструкций, выявить причины их образования; ■ взрывопожароопасность объекта; ■ соответствие площади и весовых характеристик легкосбрасываемых конструкций требуемой величине, обеспечивающей взрывоустойчивость объекта; ■ соответствие конфигурации и планировки здания, исходя из анализа возможных аварийных ситуаций; ■ достаточность рабочей вентиляции и дымоудаления; ■ достаточность аварийной вентиляции, автоматических средств пожаротушения, защиты от загазованности. Кроме технологического оборудования, статья 13 Федерального закона № 116-ФЗ устанавливает, что объектами, подлежащими экспертизе промышленной безопасности, являются здания и сооружения, в число которых входят дымовые и вентиляционные трубы, авария или отказ которых сопровождаются остановом механизмов, нарушением тепло– или энергоснабжения промышленных объектов и населения. Обязательным условием принятия решения о строительстве новой тубы наличие государственной экспертизы проектной документации. При техническом перевооружении, консервации и ликвидации труб на опасном производственном объекте, является наличие заключения экспертизы промышленной безопасности

проектной документации, утвержденного федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным в области промышленной безопасности или его территориальным органом. При экспертизе проектной документации на техническое перевооружение, необходимость которой возникает в случае установки внутреннего самонесущего или подвесного металлического газоотводящего ствола или ствола из композитных материалов взамен пришедшей в негодность футеровки, должна быть сделана оценка достаточности принятого в проекте диаметра трубы с учетом фактических тепловых нагрузок, напряженного состояния бетона, арматуры стволов железобетонных труб и кладки кирпичных труб. В случае замены кирпичной футеровки на монолитную футеровку или заполнение воздушного зазора теплоизолирующим материалом в проекте должен содержаться теплотехнический расчет и расчет на раскрытие трещин в стволе трубы, подтверждающий допустимость принятого варианта. В проекте консервации трубы, выведенной из эксплуатации в резерв на длительный срок, должны содержаться мероприятия по защите наружной поверхности ствола и внутренней поверхности футеровки от воздействия внешней среды. Как показали обследования, защитный слой железобетонного ствола трубы, выведенного из эксплуатации, подвергается более интенсивной карбонизации, по сравнению с бетоном трубы, находящейся в рабочем состоянии, что приводит в дальнейшем к коррозии арматуры и отслоению защитного слоя бетона. Кирпичная футеровка, в случае накопления сернистых соединений в растворе кладки, подвергается под воздействием атмосферных осадков и переменной влажности сульфатной коррозии, что, в конечном итоге, приводит к потере прочности кладки и обрушению футеровки. Также в данном проекте должны быть предусмотрены мероприятия по поддержанию в исправном состоянии металлоконструкций лестниц, светофорных площадок, молниезащиты, систем светоотражения. При проведении экспертизы проекта на ликвидацию дымовой трубы особое

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

внимание должно быть обращено на обеспечение техники безопасности работ по демонтажу трубы и безопасности окружающих здания и сооружений. При проведении экспертизы промышленных труб, находящихся в эксплуатации на опасных промышленных объектах, экспертизе подлежат трубы и соответствующая проектная, исполнительная, эксплуатационная, ремонтная документация, документация по предыдущим экспертизам. В настоящее время дымовые и вентиляционные трубы используются для размещения на несущем стволе разного рода оборудования, в частности, антеннофидерного оборудования цифровой сотовой связи. Оборудование цифровой сотовой связи, которое размещают на стволе дымовой трубы, по массе составляет около 1500 кг и состоит из фидеров (кабелей) и излучателей (антен). Кроме этого, учитывается вес элементов крепления антенн и фидеров. Размещение антенно-фидерного оборудования цифровой сотовой связи требует обоснования. Оно может быть получено после изучения ряда вопросов, к которым относятся: ■ определение дополнительных нагрузок на ствол дымовой трубы, вызванных дополнительным оборудованием, достаточной прочности ствола дымовой трубы при действии на него нагрузок с учетом дополнительного оборудования.

■ создание условий, не ухудшающих тепловой режим ствола за счет размещения на нем дополнительного оборудования. Экспертиза промышленной безопасности дымовых труб в данном случае предусматривает проведение комплексных обследовательских и расчетных работ, по результатам которых формируется и документально оформляется заключение об их текущем техническом состоянии с учетом установки на них антенно-фидерного оборудования цифровой сотовой связи, и даются рекомендации по дальнейшей эксплуатации. Заключение экспертизы промышленной безопасности, подписанное руководителем, заверенное печатью экспертной организации и утвержденное территориальным органом Ростехнадзора, является основным документом для регламентации дальнейшей эксплуатации дымовой или вентиляционной трубы. Литература 1. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

Альтернативные виды топлива Лев БАБАХИН, эксперт ООО «Экспертиза 04» (г. Псков)

В статье обосновывается необходимость применения биотоплива. Ключевые слова: отходы древесины, энергия, топливо.

В

связи с истощением запасов ископаемого топлива использование альтернативных видов топлива, в частности, биомассы находит все большее распространение. К биомассе относятся: древесная щепа, опилки, строгальная стружка, хворост, скапливаемый при обрезке деревьев и зеленых насаждений, солома, отходы образующиеся при производстве продуктов питания в промышленности, лузга (шелуха, образующаяся при лущении зерна), скорлупки орехов. Биомасса является идеальным энергетическим веществом, так как биомасса – аккумулированная солнечная энергия, которая может быть использована в случае необходимости. Растительные биомассы во многих странах рассматриваются как перспективный источник энергии на ближайшее будущее. Ежегодный воспроизводимый потенциал биомасс оценивается в 10 раз выше мировой добычи полезных ископаемых. Из различных видов биомассы наибольшее применение в качестве источника находят древесина и отходы ее переработки. Постепенный перевод котельных европейских стран на биотопливо ставит перед потребителями проблему гарантированной и бесперебойной поставки этого вида топлива, которую невозможно решить без ввоза импортного сырья. Например, в России запасы сырья для производства биотоплива огромны и исчисляются миллиардами кубометров: большое количество древесных отходов образуются на лесосеках во время рубки, главного и промежуточного использования деревьев– это куски стволов, кроны деревьев, тонкомер и другие. К отходам деревопереработки относятся также опилки, стружка обрезки досок, горбыль, дрова и кора. Для северо-запада России, учитывая огромные природные запасы и использование существующих технологий обработки, например, дерева, в настоящее вреТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

мя наиболее актуальной является задача эффективного использования древесного топлива, в первую очередь, низкосортной древесины, а также отходов лесозаготовок. Эти отходы для многих лесозаготовителей стали актуальной проблемой: их утилизация требует дополнительных расходов, отражающихся на себестоимости продукции. Считается, что отходы – это продукт незавершенной технологической цепи, а потому древесные отходы следует рассматривать не как отходы, а как сырье для получения тепловой и электрической энергии. В таком случае использование древесины в качестве биотоплива целесообразно рассматривать с точки зрения решения экологических, экономических и социальных вопросов. По экспертным оценкам, при рубках главного пользования и перестойных насаждениях образуются дрова в объеме около 30% от общего объема заготавливаемой древесины. Это огромный потенциал для использования древесины в качестве биотоплива. На территории Псковской области в настоящий момент реализуется программа проектов использование местных видов топлива, где в качестве топлива используются отходы переработки древесины и торф. В качестве топливо-сжигающих установок успешно используется оборудование из Белоруссии. Основными задачами проводимых работ являются: ■ возможность и экономическая привлекательность перехода с привозных издалека видов топлива (каменный уголь, мазут) на биомассу – древесную щепу, опилки, кору (отходы, образующиеся у близко находящихся с потребителем хозяйств, занимающихся лесозаготовкой и деревообработками); ■ техническая и финансовая эффективность работы комплекса «котельная – потребитель» по использованию топливоэнергетических ресурсов. Литература 1. Журнал «Берг коллегия».

607

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности эксплуатации твердотопливных котлов малой производительности Владимир БОЙКОВ, эксперт ООО «Экспертиза 04» (г. Псков)

В статье рассматриваются особенности эксплуатации твердотопливных котлов малой производительности. Ключевые слова: котлы малой производительности.

Д

ля выработки тепловой энергии для нужд отопления и горячего водоснабжения в сфере ЖКХ и малых предприятий в основном используются котлы работающие на твердом топливе с ручной загрузкой мощностью до 0,8 МВт с температурным графиком 70–95 °С. Спектр применяемых типов котлов довольно разнообразен. Рассмотрим особенности применения котлов комбинированного типа: водожаротрубных, производства ООО «Псковский котельный завод». Данный тип котлов представляет водотрубную топку с боковыми, передним и задним экранами, выполненными из труб  51 мм и барабана расположенного над топкой. Конвективная часть котла, состоящая из дымогарных труб диаметром 51 мм, расположена в водном пространстве барабана котла. По ходу дымовых газов котел считается трехходовым. Один ход дымовых газов через топку и два хода дымовых газов по дымогарным трубам через барабан с разворотом на 180° в передней и задней поворотных камерах. Благодаря такой конструкции котла увеличивается площадь поверхностей нагрева теплоносителя и как следствие уменьшается расход топлива на единицу выработанного тепла. Достигнутые высокие показатели котла по расходу топлива за счет конструктивных решений требуют соблюдения необходимых условий для эффективной и длительной эксплуатации котла. С применением трехходовой схемы газового тракта возрастает аэродинамическое сопротивление котла (около 400 Па) и уменьшается температура уходящих газов. Поэтому котел можно использовать только с уравновешенной тягой, то есть применение дымососа и

608

вентилятора – обязательно. При подборе тяго-дутьевых механизмов необходимо произвести аэродинамический расчет газового тракта. При неправильном подборе дымососа и вентилятора, снижении скоростей в газовом тракте, будет наблюдаться явление «золового заноса» дымогарных труб. Эксплуатационному персоналу придется довольно часто прочищать дымогарные трубы с помощью «ерша». На данном типе котлов температура уходящих газов в пределах 120–170 °С. Поэтому рекомендуется выполнять тепловую изоляцию газоходов и дымовой трубы во избежание появления «точки росы» в газовом тракте и как следствие коррозионного износа газоходов и дымовой трубы. Для удобства прочистки дымогарных труб без остановки котла в задней поворотной камере выполнен поворотный шибер. Поворотный шибер перекрывает поток газов в дымогарные трубы барабана котла и пускает их напрямую из топки в газоход. Как правило, твердотопливные котлы используются в открытых схемах теплоснабжения, когда котел работает непосредственно на сеть без теплообменных аппаратов. Поэтому необходимо предусматривать линию рециркуляции между линией подачи воды в котел и выхода воды из котла для поддержания температуры воды на линии подачи воды в котел не ниже 55–60 °С. При подаче воды в котел ниже температуры точки росы (55–60 °С) начинается конденсация водяных паров на внутренних поверхностях нагрева дымогарных труб. На влажных внутренних поверхностях нагрева происходит обильное налипание золовых частиц и, как следствие, снижается теплосъем котла, увеличивается аэродинамическое сопро-

тивление газового тракта (уменьшается «тяга»), увеличивается расход топлива. При выполнении линии рециркуляции котла нужно предусмотреть линию температурного графика для поддержания температуры сетевой воды на выходе из котельной в соответствии с температурным графиком сети. Как правило, линия управления температурным графиком реализуется применением трехходовых клапанов с электроприводом, устанавливаемы на линии подающей теплоноситель в сеть. Управление линией достигается применением контроллеров и датчиков температуры наружного воздуха. При эксплуатации котлов важно поддерживать паспортный расход воды через котел для достижения оптимальных параметров работы котла. Наиболее эффективным способом является применение частотных регуляторов на сетевых насосах. При выборе способа обработки сетевой воды необходимо руководствоваться химическим анализом исходной воды. Если по результатам химического анализа необходимо удалять только соли жесткости (Ca, Mg), то можно выбрать либо натрий катионирование либо корреляционный способ обработки воды(дозированная добавка комплексоната). Если используется обработка воды при помощи «комплексона» необходимо разработать режим продувок котла. При содержании в исходной воде других недопустимых компонентов применяют более сложные и дорогостоящие способы обработки воды. Наиболее часто в твердотопливных котлах в качестве топлива применяют каменный уголь и дрова, хотя возможно применение торфа, опилок и древесных отходов. В районных и сельских структурах ЖКХ чаще всего используют дрова. Расчет технических характеристик котла производится исходя из применения дров с влажностью до 50% (2 000 ккал/ кг). На практике производится сжигание дров с влажностью 55–60%. В отдельных случаях зимой влажность дров может достигать 70–75% (сырые дрова со снегом). Поэтому достигаемая мощность котла при применении дров с влажностью более 40% будет всегда ниже паспортной. При определении количества котлов для покрытия подключенных нагрузок это необходимо учитывать. Режимы работы котла подбираются с учетом фактической влажности дров. При начальной высокой влажности дров количество подаваемого воздуха в топку котла нужно ограничивать, постепенно в процессе горения увеличивать.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Влияние температурных факторов на ствол кирпичной дымовой трубы Андрей МОЛЧАНЮК, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «Экспертиза 04» (г. Псков)

В статье рассматривается влияние смены топлива на разрушение поверхности дымовой трубы. Ключевые слова: понижение температуры, смена топлива.

П

ромышленные дымовые трубы работают в особо сложных условиях и подвергаются воздействию высоких температур, химически агрессивных сред, их конструкции испытывают значительные динамические ветровые нагрузки. Значительная часть дымовых труб, находящихся в эксплуатации, построена в семидесятые и восьмидесятые годы прошлого столетия, когда основная часть котельных работала на угле и мазуте. Однако в последнее время все больше регионов переходят на более экологически чистое и эффективное топливо: природный газ. В связи с этим возникает ряд побочных эффектов. С одной стороны, значительно уменьшилось количество вредных выбросов в атмосферу, практически исчезли зольные и сажевые отложения в газоходах и стволах дымовых труб. Но с другой стороны, уменьшилась температура уходящих газов, что повлекло за собой повышенное образование конденсата в стволе трубы и зоне обволакивания, в верхней части трубы и оголовка. В подавляющем большинстве случаев при переходе с одного вида топлива на другой, например, с мазута на газ, газоходы и ствол дымовой трубы остаются без изменений. Хотя проводимые специализированными организациями аэродинамические расчеты показывают, что дымовые трубы для работы на природном газе должны быть меньшего диаметра и меньшей высоты, чем для работы на угле и мазуте. Но на практике демонтаж старой и возведение новой дымовой тру-

бы с оформлением всей технической документации требует определенных финансовых затрат. В большинстве районов руководство эксплуатирующих организаций не располагают достаточными средствами для строительства новых дымовых труб, поэтому вынужденно продолжают эксплуатацию старых. В качестве примера можно привести кирпичную трубу высотой тридцать метров (30 м), диаметром устья один метр тридцать сантиметров (1 м 30 см), расположенную в одном из поселков Псковского района. Данная труба была введена в эксплуатацию в 1969 году. Основной вид топлива – мазут. В 2006 году котельная переведена на газ. Первые значительные расслоения кирпичной кладки и разрушения кирпича были отмечены при проведении обследования 2009 году, причем таких повреждений практически не наблюдалось при использовании в качестве топлива мазут. В холодное время года на верхней части ствола трубы стало оседать большое количество конденсируемой влаги, которая при температурах наружного воздуха ниже минус пяти градусов по Цельсию превращалась в наледи. Цикличность заморозки и оттаивания разрушала наружную поверхность кирпичной кладки. За шесть лет наблюдений разрушения кирпича в некоторых местах достигло глубины 20 сантиметров. Поверхность конической части трубы практически на 70% была подвержена таким разрушениям. В 2015 году дымовую трубу демонтировали. В процессе разборки выявилось что, возТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

душный зазор между футеровкой и стволом трубы был полностью забит цементным раствором и промышленным мусором. Фактически отсутствие воздушного зазора способствовало нерасчетным температурным напряжениям влиять на наружную поверхность ствола дымовой трубы. Вместе с этим за весь период эксплуатации данной дымовой трубы ни разу не производилась подтяжка стяжных колец, и они не могли должным образом компенсировать тепловые расширения ствола трубы. В довершении ко всему в футеровке не были заделаны ниши от строительных площадок. Через эти строительные дефекты уходящие газы еще больше нагревали наружную поверхность ствола дымовой трубы, чем способствовали образованию наледей в зимний период, практически по всей наружной поверхности дымовой трубы. Футеровка, а особенно ее верхняя часть имела разрушения кирпичной кладки и пустошовки в кладке глубиной до 100 миллиметров. Также в зимний период водяной конденсат, который оседал на верхней части трубы и оголовке, стекал по цементным водоотливам оголовка и попадал на нижнюю цилиндрическую часть ствола трубы. В результате наружная поверхность цилиндрической части ствола трубы имеет разрушения кирпичной кладки лещадками на глубину до 150 миллиметров, и общая площадь разрушений около 60% от всей площади поверхности цилиндрической части ствола трубы. Совокупность вышеперечисленных факторов имеет разрушительные последствия практически везде, где кирпичные дымовые трубы переведены на другой температурный режим из-за смены топлива. 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».

609

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проектные и поверочные расчеты паропроводов Расчеты паропроводов, участки которых в процессе эксплуатации могут иметь различные температурные состояния Евгений АШУРКОВ, генеральный директор ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Константин БАБЕНКО, технический директор ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Роман ГУБАРЕВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Елена ПРЯХИНА, ведущий инженер ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Алексей ПАХОМОВ, инженер 1 категории ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва)

Обоснованы случаи необходимости проведения поверочных расчетов элементов паропровода. Ключевые слова: прочность, расчет, опорно-подвесная система, паропровод, температура, расширение, опора, коллектор, прогрев, нагрузка, напряжение, режим, участок.

О

бычные проектные расчеты паропроводов сводятся проверке их прочности и компенсирующей способности при рабочих параметрах пара и в полностью остывшем состоянии. Также поступают и при проведении поверочных расчетов. Для этих условий проверяются условия прочности, выбираются упругие опоры, определяется нагрузка опорно-подвесной системы (далее – ОПС) и т.д. Но достаточно часто встречаются случаи, когда набор возможных температурных состояний различных участков паропроводов, входящих в единую расчетную схему, является более сложным. Например, в одних режимах паропровод прогрет целиком, а в других – полные рабочие параметры сохраняются лишь на некоторой части его длины до запорного органа (или на каком-либо его ответвлении), в то время как оставшаяся часть является остывшей или имеет температуру меньше проектной. Такой режим можно обозначить термином «режим частичного прогрева». Режимы частичного прогрева часто могут быть основными по продолжительности эксплуатации, а режимы полного прогрева или полного охлаждения – достаточно редкими. Если в проектных расчетах оптимальные нагрузки упру-

610

гих опор выбираются для режима полного прогрева, очевидно, что эти нагрузки в режимах частичного прогрева будут неоптимальными. Обычно считается, что режим частичного прогрева является менее опасным с точки зрения соблюдения условий прочности, и поэтому он не принимается во внимание. Между тем опыт ООО «СпецЭнергоПром» показывает, что паропроводы, имеющие указанные особенности, достаточно часто подвергаются повреждениям, которые трудно объяснить исходя из результатов обычных прочностных расчетов. К таким паропроводам относятся, в частности, паропроводы котлов и турбин на ТЭЦ с поперечными связями, которые подают пар и забирают его из единого общестанционного коллектора (далее – ОСК или трансфер). Если выводится из работы котел или турбина, то на трассе отключенного паропровода остается, по крайней мере, один участок, имеющий полные рабочие параметры – это участок от тройника на трансфере до отключающей паровой задвижки паропровода. Именно в указанных тройниках нередко обнаруживаются повреждения. Это пример высокотемпературного паропровода (то есть паропровода, разрушающим фактором для которого являются явление ползучести). Однако не-

редкими являются сочетания в пределах единой расчетной схемы высокотемпературных и низкотемпературных паропроводов (таких, для которых разрушающим фактором является циклическая нагрузка). Примером такого сочетания является объединенная байпасом схема паропроводов горячего промперегрева пара (высокотемпературный паропровод) и холодного промперегрева пара (низкотемпературный паропровод) на электростанциях с блочной структурой связей. Тройник в узле врезки байпаса в паропровод горячего промежуточного перегрева пара также часто повреждается. Возможны случаи, когда разные части высокотемпературного паропровода необходимо анализировать по различным методикам. Например, паропровод острого пара – как высокотемпературный паропровод, а входящие в его расчетную схему паропроводы от предохранительных клапанов в атмосферу (если последние не закреплены) – как паропроводы с циклической нагрузкой. Причиной описанных выше повреждений элементов паропроводов могут быть нерасчетные напряжения, циклическая нагрузка, неоптимальное распределение нагрузок по ОПС. Возникает предположение, что различные варианты температурного состояния при определенном стечении обстоятельств могут быть более опасными, чем режим полного прогрева и полного охлаждения паропровода. Поскольку это предположение подтверждается практикой эксплуатации, режимы с частичным прогревом также должны подвергаться расчетному анализу, как на стадии проектирования, так и при проведении поверочных расчетов. В действующих в настоящее время нормах [1] расчетная оценка режимов частичного прогрева регламентируется в случае, когда невозможно установить наиболее тяжелый вариант нагружения. Однако эта рекомендация редко выполняется на практике, поскольку в нормах для расчета режимов частичного прогрева отсутствуют соответствую-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

щие методики, а в программных средствах – ясно сформулированные возможности для проведения оценок. В [1] также формально разрешено проведение совместных расчетов низкотемпературных и высокотемпературных трубопроводов в пределах единой расчетной схемы. Но поскольку в разных частях паропровода факторы, вызывающие повреждения металла различны, различны и методические подходы к определению напряженного состояния. Следствием этого является различие наборов исходных данных для высокои низкотемпературных паропроводов и возможность различного истолкования результатов расчетов, если методики будут распространяться сверх своего прямого назначения. Последнее представляется недопустимым, когда речь идет о расчете напряженного состояния такой ответственной конструкции, какой является паропровод. Рассмотрим вопрос определения состава и нагрузок ОПС. Первыми этапами для достижения поставленной цели должны быть: ■ выбор режима (режимов), для которого определяется состав ОПС (первый режим); ■ выбор состава ОПС; ■ выбор режима, для которого назначаются оптимальные нагрузки пружинных опор (второй режим) и назначение этих нагрузок. В настоящее время режимы для выбора состава ОПС и режим назначения оптимальных нагрузок нередко объединяют. Цель выбора первого режима заключается в формализации условий, при которых вертикальные перемещения точек установки опор принимают наибольшие значения. Тогда в любом из возможных состояний паропровода выполнение этого условия позволит избежать посадки пружин «на витки», а также полной разгрузки пружинных или жестких опор. Определяющими для отдельных опор могут быть различные температурные состояния, поэтому понятие «первый режим» объединяет в себе, возможно, множество расчетов, цель которых состоит в обеспечении надежного и предсказуемого поведения ОПС. Чаще всего вариантные расчеты различных температурных состояний приводят к выбору в конечном итоге более мягкой ОПС по сравнению со случаем выбора опор из одного-единственного расчета. При проведении расчетов ответственных паропроводов желательно изначально избегать сочетания упругих опор с одной стороны, и жестких тяг или

скользящих опор – с другой, поскольку нагрузка последних не может в процессе эксплуатации контролироваться и управляться. При проведении расчетов желательно также проверять способность ОПС воспринимать угловое коробление горизонтальных участков паропровода от действия температурной неравномерности по периметру паропроводов (ТНП). Это станет возможным после введения в нормы проведения расчетов методик учета ТНП. Однако, этот вопрос выходит за рамки настоящей статьи. Далее следует выбрать режим, определяющий сочетание температур отдельных участков паропровода, в котором паропровод будет находиться в течение основного времени своей эксплуатации (второй режим). Таким режимом могут быть полностью прогретое, частично прогретое или полностью холодное состояние отдельных участков (например, как для упомянутых выше выхлопных паропроводов из предохранительных клапанов в атмосферу). Для выбранного режима и определяются оптимальные нагрузки элементов ОПС. При выполнении расчета оптимальных нагрузок применительно к схемам с различными типами паропроводов можно воспользоваться тем обстоятельством, что нагрузки упругих опор считаются не зависящими от процесса релаксации напряжений при высоких температурах. Рассматриваемый паропровод со всеми его ответвлениями можно рассчитывать как высокотемпературный, так и низкотемпературный – результаты расчета реакций упругих опор от этого не изменяются. Для выполнения указанных оценок следует выполнить поверочные расчеты паропровода с заданными нагрузками упругих опор, в котором в качестве рабочего состояния принимается режим с оптимальными нагрузками опор. Поскольку выбранному рабочему может предшествовать любое состояние участка паропровода (например, с большей температурой), это придает определенную условность терминам «рабочее состояние» и «холодное состояние». Эта условность должна найти свое отражение в процессе формирования массива исходных данных, что будет подробно рассмотрено ниже. Итак, изменение температуры участков паропровода должно определяться от состояния, выбранного в качестве исходного (выбранное в качестве «второго» режима). Так, если температура некоторого участка не изменяется по сравнению со «вторым» режимом, то значение ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

tн (разность температур рабочего и монтажного состояний паропровода) задается равным нулю (здесь и далее обозначения заимствованы из [1]). Если снижается до некоторого значения t1, то – значением разности температур t1 и температуры монтажа паропровода, причем эта разность берется со знаком «минус» при охлаждении участка до температуры «второго режима» и знаком «плюс» при его нагреве. Положительные значения всех реакций упругих опор в таком расчете, а также обеспечение требуемых запасов грузоподъемности, являются признаками допустимости использования выбранных элементов ОПС. Расчеты по определению реакций опор могут быть также использованы для определения видимых температурных перемещений системы паропроводов. Эти перемещения, как и нагрузки опор, определяются независимо от типов паропроводов, входящих в расчетную схему и определяются только температурами участков. В проектной документации данные по видимым температурным перемещениям обычно приводятся только для полностью прогретого состояния, что для оценки работы паропровода является недостаточным. Несовпадение видимых фактических и видимых расчетных перемещений, вызванное непроектным (но реальным) распределением температуры по различным участкам паропровода, нередко вызывает незаслуженные претензии к обслуживающему персоналу со стороны надзорных органов. Поэтому набор видимых перемещений для всех возможных условий должен быть обязательной принадлежностью проектного расчета. Следующим шагом является оценка напряженного состояния от усилий самокомпенсации температурных расширений. Необходимо ввести допущение, без которого дальнейшее изложение для высокотемпературных паропроводов теряет основу. Оно заключается в предположении, что остаточные деформации ползучести высокотемпературных паропроводов, обеспечивающие релаксацию напряжений, в каждом варианте температурного состояния соответствуют текущему напряженному состоянию. Оправдывает указанное допущение лишь стремление к тому, чтобы уровень расчетных напряжений для худшего из вариантов нагружения не выходил за некоторые допустимые рамки, а цена проведения оценок напряжений была не слишком высока.

611

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Как известно, компенсационные усилия, возникающие после монтажа в паропроводах, эксплуатируемых в условиях ползучести металла, с течением времени релаксируют. В результате этого процесса при первом прогреве паропровода до рабочих параметров через промежуток времени, равный нескольким десяткам часов, в нем устанавливается существенно меньший уровень компенсационных напряжений, обеспечивающий, как правило, условия прочности металла. При остывании паропровода накопленные в металле пластические деформации действуют на его напряженное состояние в противоположном направлении – они повышают уровень внутренних напряжений. Но поскольку при остывании одновременно повышается и уровень допускаемых напряжений, условия прочности металла обычно соблюдаются. Для проведения расчетов высокотемпературных паропроводов с помощью таких программ как «Рампа», «Старт» используется искусственный прием, регламентированный в [1]. Суть его состоит в том, что деформации и напряжения от усилий самокомпенсации после их релаксации в рабочем состоянии вычисляются для условно заниженной температуре нагрева tр.ф, определяемой по формуле: tр.ф. =0,5χtн, где χ – коэффициент усреднения компенсационных напряжений, принимаемый по графикам [1] в зависимости от типа стали и рабочей температуры. Рассмотрим случай, когда паропровод от котла на ТЭС с поперечной связью по какой-либо причине был отключен от ОСК, и при этом часть трассы за запорной арматурой осталась при полных рабочих параметрах. Предположим, что режим отключения продолжался в течение нескольких десятков часов, и новые усилия самокомпенсации в нагретой части паропровода успели релаксировать. Если следовать алгоритму учета релаксации, то внутренние силовые факторы, действующие в паропроводе и взаимное влияние нагретой и холодной частей в новом состоянии можно оценить с привлечением указанных выше фиктивных температур: для холодной части tх.ф, а нагретой части tр.ф.. Добавим, что «новое» рабочее состояние будет отличаться от «старого» уровнем накопленных в металле пластических деформаций за цикл изменения нагрузки, которые в настоящее время расчетным путем не оцениваются. Новым холодным состоянием для всего паропровода будет случай, когда обе

612

его части являются холодными. Добавим, что такое состояние для рассматриваемой схемы с практической точки зрения является гораздо менее вероятным, чем режим частичного нагрева и частичного охлаждения паропровода, поскольку переключающая магистраль расхолаживается значительно реже, чем объединяемые ею котлы. Оценим установившееся распределение напряжений в нагретой части паропровода с учетом состояния саморастяжки, имеющего место в его холодной части. Обозначим расчетное изменение температуры охлажденной части паропровода как t2. Искомое значение t2 должно быть таким, чтобы и в рабочем состоянии оно равнялось tх.ф. То есть должно соблюдаться условие tх.ф =0,5χ2t2 где χ2 – новое значение коэффициента χ для охлажденной части паропровода, первоначальный смысл которого для рассматриваемого варианта расчета изменился. Помимо своего основного предназначения коэффициент χ используется при определении нагрузок на оборудование и определении напряжений в криволинейных трубах. Поэтому, если изменить смысл значения χ, то напряжения в холодной части паропровода будут вычисляться неверно и при анализе их не следует принимать во внимание. Однако воздействие холодной части паропровода на нагретую не будет искажено, что позволяет считать корректным напряженное состояние нагретой части паропровода. Таким образом, для анализа напряженного состояния нагретой части паропровода необходимо использовать лишь совокупность напряжений, определенных для нее при рабочих параметрах. При этом все исходные данные нагретого участка остаются такими же, как в проектном расчете. Выберем значения χ2 для холодной части паропровода так, чтобы не вносить существенные изменения в другие данные. Примем χ2=2, тогда t2=tх.ф. Далее необходимо учесть, что нагрузки упругих опор холодной части паропровода зависят от температурного расширения металла и изменяются при изменении температуры паропровода. Для определения изменения нагрузок опор в программе используется значение tн, которое для рассматриваемого случая уже замещено новым значением – t2. Поэтому, если оставить в расчетной схеме охлажденной части паропровода упругие опоры, то изменение их нагрузки будет неадекватным реальному. В силу

этого упругие опоры в охлажденной части следует заменить их текущими реакциями, подсчитанными для рассматриваемого случая по изложенной выше методике. Поскольку выбор значения χ2 = 2 обеспечил равенство t2 и tх.ф, корректировка значения коэффициента линейного расширения не требуется. Задание ненулевого значения коэффициента линейного расширения (определяемого по температуре металла при рабочих параметрах) является обязательным, поскольку оно обеспечивает расчетную деформацию саморастяжки. Далее в качестве примера рассмотрим результаты расчета по приведенной выше методике паропровода острого пара одной из ТЭЦ ПАО «Мосэнерго» (его схема приведена на рис. 1). Расчеты выполнялись по программе «Рампа». Паропровод рассчитывался от выходного коллектора котла до коллектора поперечной связи. На трассе помимо упругих подвесок имелись четыре катковые опоры, одна из которых была расположена на коллекторе котла, а три – на горизонтальном участке, примыкающем к ОСК. Между этими последними опорами располагалась отключающая задвижка. Неподвижные опоры были установлены на выходном коллекторе у котла и на ОСК в районе у тройника. Рассмотрим случай, когда паропровод котла находится в холодном состоянии, а прогретыми являются ОСК и участок между ним и отключающей задвижкой. При проведении расчета реакции пружинных опор определялись в соответствии с приведенными выше рекомендациями. Результаты расчетов показали, что для полностью прогретого и полностью холодного состояний все катковые опоры в нижней части паропровода сохраняют положительные значения реакций, кроме того, паропровод не имеет зон повышенных напряжений, и является в этом смысле вполне благополучным. В случае отключения паропровода от ОСК возникает иная картина. Во-первых, две из трех, расположенных в нижней части трассы катковых опор полностью разгружаются. Это происходит из-за того, что нагрузка на горизонтальный участок со скользящими опорами со стороны подключенных к нему паропроводов становится неодинаковой. Исключение катковых опор из расчетной схемы вызывает перераспределение нагрузки между другими элементами ОПС. Из этого следует, что результаты наладки ОПС такого паропровода, выполненные в рассмотренном со-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Схема паропровода: к.о. – катковая опора; н.о. – неподвижная опора; п.п. – пружинная подвеска; с.о. – скользящая опора Х3

н.о.

А (увеличено)

Х1

Х2

п.п.

А

н.о.

Паропровод от котла

с.о. ОСК (трансфер)

н.о.

к.о. к.о.

стоянии, не будут отвечать проектным данным для полностью прогретого состояния. Кроме того, разметка реперов, выполненная в таком состоянии, не будет соответствовать холодному состоянию всей трассы. Отметим, что разгрузка упомянутых выше катковых опор была выявлена не только в результатах расчета, а наблюдалась и при визуальном осмотре паропровода при условиях, близких к расчетным. Во-вторых, появилась зона повышенных напряжений (от действия разрушающих нагрузок) на прогретом участке. При уровне допускаемых напряжений 627 кг/см2, расчетные напряжения на спинке компенсатора составили 634 кг/см2. Приведенные данные показывают, что режим с областью частичного прогрева вызывает большие местные напряжения, чем в проектном расчете. Он является более опасным и менее предсказуемым, чем режим полного прогрева. Вызвано это отсутствием вариантной проработки возможных температурных состояний участков паропроводов. Тройник в месте присоединения рассматриваемого паропровода к коллектору поперечной связи в течение времени его эксплуатации повреждался несколько раз. Повреждения имели вид трещин в месте присоединения штуцера к корпусу. Трещины несколько раз выбирались и заваривались, однако они возникали вновь и вновь, что привело в конечном итоге к необходимости замены тройника. Приведенные выше данные по напряжениям не объясняют указанных повреждений. Их появление можно объяснить следующим образом. Во-первых, в проекте заложено нестабильное функционирование катковых опор в нижней части паропровода, обу-

к.о.

словленное описанным выше режимом частичного прогрева. В самом деле, в режиме частичного прогрева, рассмотренном выше, две из трех катковых опор полностью разгружаются. По существу в таких условиях надежность эксплуатации тройника ОСК определяется лишь исправным состоянием одной, ближайшей к нему катковой опоры. Расчеты показывают, что при ее повреждении напряжения в тройнике выходят за допустимые пределы. Конструкция подобных опор не рассчитана на режим работы без нагрузки (так как могут сместиться или выпасть катки), и на режим с повышенной (по сравнению с проектной) нагрузкой. Поэтому надежность этого элемента невелика. В разгруженных опорах при осмотре были обнаружены выпавшие катки, что вызывало изменение распределения напряжений по трассе не только при отключении котла, но и в полностью прогретом состоянии паропровода. Во-вторых, все три катковые опоры расположены на горизонтальном участке паропровода, на котором возможно возникновение температурной неравномерности по периметру трубы в переходных режимах. Такие режимы могут быть причиной подгиба паропровода и существенного перераспределения нагрузок опор, при котором крайние катковые опоры могут полностью разгружаться. Особенно часто это происходит в тех случаях, когда ОПС в зоне возникновения температурной неравномерности является жесткой (как и в рассматриваемом случае). Если происходит разгрузка оставшейся катковой опоры, происходит передача значительной части массы нижнего участка паропровода на тройниковое соединение. Причем это событие практически невозможно диагностировать. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

В-третьих, еще одной причиной повреждения тройникового соединения может быть циклическое накопление в нем остаточных деформаций при изменении температурного состояния паропровода. Каждая смена температурного режима вызывает перераспределение напряжений и накопление остаточных деформаций в зонах концентраторов напряжений, поскольку сам тройник при этом продолжает эксплуатироваться при высокой температуре. Подводя итоги, можно сказать, что описанная выше методика, будучи использованной на практике, не дала бы возможность совершить ошибку, рассмотренную в изложенном примере. Вместе с тем, предложенного недостаточно для полноценного анализа напряженного состояния трасс паропроводов, особенно для низкотемпературных ответвлений высокотемпературных паропроводов. Для полноценной оценки напряженного состояния системы паропроводов, участки которых могут иметь различные температурные состояния, целесообразно создание единого расчетного алгоритма, в котором должна выполняться оценки соответствующих разрушающих факторов для всех возможных температурных режимов системы. Следует также выполнять в едином расчете оценку амплитуд напряжений в характерных точках наименее надежных элементов. Литература 1. РД 10-249-98 «Нормы расчета на прочность стационарных котлов и паропроводов пара и горячей воды».

2. РТМ 24.038.08-72 «Расчет трубопроводов энергетических установок на прочность».

3. ПНАЭ Г-7-002-86 «Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок».

613

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Инновационные технологии и материалы в газовом хозяйстве Тенденции развития технологий и материалов

Константин БАБЕНКО, технический директор ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Евгений АШУРКОВ, генеральный директор ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Роман ГУБАРЕВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Елена ПРЯХИНА, ведущий инженер ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Дмитрий ВОЛОДИН, дефектоскопист ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва)

На сегодняшний день ведутся работы по внесению изменений в существующую нормативную базу и разработке новых документов в области промышленной безопасности, направленные на внедрение новых технологий и материалов в области систем газораспределения и газопотребления. На данный момент принято решение, позволяющее прокладывать газопроводы из неметаллических материалов с давлением до 6 атмосфер. Это дает возможность проведения модернизации и развития газовых сетей города Москвы в условиях применения новейших технологий с обеспечением высокого уровня безопасности и снижения экономических затрат Ключевые слова: газоснабжение, газопровод, труба.

Г

азоснабжение представляет собой сложную систему, обеспечивающую безопасную подачу газа по трубам ко всем потребителям. Трубы для газоснабжения являются составной частью этой сложной системы и, как и все остальные составляющие части системы газоснабжения, должны отвечать требованиям нормативно-правовых актов Российской Федерации в области промышленной безопасности. Поэтому важную роль в характеристике используемых для газоснабжения труб играет их прочность, стойкость к коррозии, долговечность и герметичность. Основной проблемой эксплуатации существующих газопроводных сетей является истечение нормативного срока эксплуатации. Работы по прокладке газопроводов в городе Москве пришлись на конец 60-х – начало 70-х годов прошлого столетия. В качестве материала использовалась горячекатаная сталь, которая подвержена различным

614

видам коррозии и физическому износу. На сегодняшний момент возникает проблема определения технического состояния эксплуатируемых газопроводов с целью продления сроков эксплуатации или проведения работ по замене изношенных газопроводов. В качестве альтернативы стальным трубопроводам в настоящее время все большее распространение получают полиэтиленовые трубы. Рассмотрим основные характеристики стальных и полимерных труб: Стальные трубы. Наибольшее распространение в мире получили стальные горячекатаные трубы, применя-

емые не только для транспортировки воды и газа, но и как элементы строительных конструкций. Для локальных сетей используют стальные водогазопроводные трубы с диаметром условного прохода от 6 до 150 мм. Выпускаются три типа труб: легкие (рассчитанные на давление до 0,6 МПа), средние (0,6...1 МПа) и тяжелые (давление более 1 МПа). Одним из существенных недостатков стальных труб является их большая масса (труба диаметром 15 мм (1/2'') весит 1,25 кг/м). Монтаж сетей из стальных труб осуществляется с помощью резьбовых и сварных соединений. Сварка понижает коррозионную стойкость, так как в месте нагрева труба окисляется и места стыковых соединений корродируют гораздо быстрее, чем основное тело трубы. Монтаж системы довольно трудоемок. Положительным свойством стальных труб является низкий температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) – 0,012(10-6/К-1); он в 5...10 раз ниже, чем у полимеров; кроме того, они не проницаемы для кислорода и УФ-излучения. Полиэтиленовые трубы. Российская промышленность выпускает три вида полиэтилена: полиэтилен высокого давления ПЭВД, полиэтилен среднего давления ПЭСД и полиэтилен низкого давления ПЭНД. Несмотря на то, что различные виды полиэтилена получают из одного и того же мономера, они представляют собой совершенно различные материалы. Полимерные трубы производят из полиэтилена высокой плотности, на его основе производят трубный

Полиэтилен выгодно отличается от других термопластов сочетанием высокой прочности с достаточной эластичностью, способностью «работать» в широком диапазоне температур от -60 до +60°С

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

полиэтилен марок ПЭ80 и ПЭ100 по ГОСТ Р 50838-2009 «Трубы из полиэтилена для газопроводов». Полиэтилен выгодно отличается от других термопластов сочетанием высокой прочности с достаточной эластичностью, способностью «работать» в широком диапазоне температур от -60 до +60°С. Полиэтилен (ПЭ) – неполярный полимер, обладающий высокими диэлектрическими свойствами, для него характерно незначительное изменение электрических свойств в широком диапазоне температур и частот. ПЭ обладает низкой газо– и паропроницаемостью. ПЭ инертен к действию многих химических реагентов, не реагирует со щелочами любой концентрации, кислотами, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими кислотами (например, с муравьиной и уксусной) (таблица 1). ПЭ безвреден и не выделяет в окружающую среду опасных для здоровья человека веществ. В сравнении со стальными полиэтиленовые трубы обладают следующими преимуществами: ■ высокая коррозионная устойчивость, обеспечивающая значительную долговечность трубопроводных систем и сокращение затрат на капитальные ремонты систем; ■ высокое электрическое сопротивление, позволяющее прокладывать трубопроводы в зоне действия сильных электрополей без устройства катодной защиты и усиленной изоляции труб; ■ податливость (эластичность) труб, что повышает надежность, особенно в аварийных и чрезвычайных ситуациях; ■ устойчивость к истиранию увеличивает срок службы труб; ■ гибкость труб позволяет поставлять длинномерные отрезки труб (более 100 м) в бухтах, на катушках и барабанах, что снижает количество стыковых соединений и повышает производительность монтажа, а также надежность систем (80% аварий на пластмассовых трубопроводах происходит в стыковых соединениях); ■ небольшая масса (легче металлических в 3–8 раз), что снижает транспортные и складские расходы; ■ простота монтажа, незначительные трудозатраты на заготовительные работы; ■ использование при монтаже в основном простых ручных инструментов, не требующих подвода энергии (электричества, сжатого воздуха и т.д.), а также автоматизированных комплексов, что позволяет снизить влияние человеческого фактора;

Таблица 1. Химическая стойкость материалов труб Материал труб Температура полиэфирная °С ПВХ смола

Реагент

ПЭ

Азотная кислота

6,31% водный раствор

40% водный раствор

20

+

+

+

40

+

+

+

60

+

-

+

20

-

-

+

40

-

-

-

60

-

-

-

20

+

+

+

40

+

-

+

60

+

-

+

20

+

+

+

40

-

-

+

60

-

-

+

20

+

+

+

40

-

-

+

Соляная кислота

5% водный раствор

10% водный раствор

30% водный раствор

36% водный раствор

60

-

-

-

20

-

+

+

40

-

-

+

20

+

+

+

40

-

-

+

60

-

-

+

20

+

+

+

40

-

-

-

60

-

-

-

20

-

+

+

40

-

-

+

60

-

+

+

20

-

+

+

60

-

-

-

20

-

+

-

60

-

-

-

Серная кислота

до 40% водный раствор

до 60% водный раствор

до 80% водный раствор

90% 96%

■ пожаробезопасность при монтаже (температура сварочных процессов 200– 240 °С) позволяет вести работы без остановки производственных процессов и в зданиях из сгораемых конструкций. Срок службы полиэтиленовых труб составляет 50 лет, что позволяет снизить затраты на эксплуатацию и обслуживание газопроводных сетей. На сегодняшний день ведутся работы по внесению изменений в существующую нормативную базу и разработка новых документов в области промышТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ленной безопасности, направленные на внедрение новых технологий и материалов в области систем газораспределения и газопотребления. На данный момент уже принято решение, позволяющее прокладывать газопроводы с давлением до 0,6 МПа. Это дает возможность проведения модернизации и развития газовых сетей города Москвы в условиях применения современных технологий с обеспечением высокого уровня безопасности и снижения экономических затрат.

615

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка соответствия подъемных сооружений при использовании регистраторов параметров Роман ГУБАРЕВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Константин БАБЕНКО, технический директор ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Евгений АШУРКОВ, генеральный директор ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Елена ПРЯХИНА, ведущий инженер ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Алексей ПАХОМОВ, инженер 1 категории ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва)

В статье рассмотрены вопросы применения регистраторов параметров подъемных сооружений. Ключевые слова: подъемные сооружения, регистратор параметров.

С

15 февраля 2013 года на территории Таможенного союза начали действовать шесть технических регламентов, устанавливающих требования к продукции в области машиностроения и электротехники. Среди них – Технический регламент Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования» (ТР ТС 010/2011), утвержденный решением комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011 года № 823, содержащий обязательные требования к подъемным сооружениям (ПС) на территории Российской Федерации. В целях адаптации производства к новым требованиям комиссией Таможенного союза предусмотрены дополнительные переходные периоды. В частности, до 15 марта 2015 года разрешается выпуск в обращение продукции, изготовленной в соответствии с ранее принятыми национальными нормативноправовыми актами, при наличии сертификатов продукции, выданных до вступления в силу технических регламентов. Оборот данной продукции допускается в течение всего срока действия разрешительных документов. С момента вступления ТР ТС 010/2011 в силу запрещается подтверждение соответствия ранее действующим нормам национального законодательства стран, состоящих в Таможенном союзе. Оценка соответствия осуществляется в виде декларирования о соответствии либо

616

оформления сертификата соответствия Техническому регламенту, выдаваемого по единым формам, утвержденным решением коллегии ЕЭК № 293 от 25 декабря 2012 года. Однако, кроме введения сроков, порядка и форм, основным в этой работе следует считать утверждение единого набора требований, контрольных параметров безопасности и методик оценки соответствия этих параметров. Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 марта 2001 года № 241 было установлено, что «…продление срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений, эксплуатируемых на опасных производственных объектах (определение остаточного ресурса) на территории Российской Федерации, осуществляется в порядке, определяемом Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору». С этого момента различные организации стали разрабатывать методы оценки остаточного ресурса ПС. Каждый из предложенных методов обладал своими достоинствами и недостатками, а их ограниченная апробация не позволяла конкретно рекомендовать какой-либо один из них для последующего практического применения. В стране в массовом порядке стали изготовлять специальные приборы – реги-

страторы параметров, показания которых должны были стать источником информации о фактической наработке ПС. Однако в каком объеме и каким образом необходимо фиксировать наработку в регистраторе, а также как ее использовать для последующей оценки ресурса многих типов грузоподъемных кранов, неясно до сих пор. Известно, что наиболее распространенный алгоритм оценки наработки грузоподъемных кранов с помощью регистратора параметров включает подсчет так называемого характеристического числа – безразмерной величины, определяемой как произведение числа рабочих циклов, выполняемых грузоподъемным краном, и коэффициента распределения масс поднятых грузов. Зарегистрировав за известный промежуток времени фактическое «характеристическое число», его сравнивают с нормативной величиной, рассчитанной по предельным значениям коэффициента нагружения KP и класса использования U той группы классификации (режима) по ИСО 4301/1, которой соответствует данный кран и которая указана в его паспорте. Однако такой подход не может считаться корректным по следующим причинам: 1. В Российской Федерации, как и в Таможенном союзе, отсутствует нормативный документ, устанавливающий общие требования к номенклатуре грузоподъемных кранов (и других ПС), которые обязательно следует оснащать регистраторами параметров.

2. Отсутствует государственный стандарт с требованиями о том, какие параметры следует регистрировать при работе грузоподъемного крана (и других ПС), и указанием, как часто надо выполнять считывание данных, а при необходимости — их обновление и корректировку. Пока большинство алгоритмов регистраторов фиксирует «характеристическое число», сравнивая его с нормативной величиной, рассчитываемой по предельным значениям KP и U согласно ИСО 4301/1. Это некорректно, поскольку ука-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

С момента вступления ТР ТС 010/2011 в силу запрещается подтверждение соответствия ранее действующим нормам национального законодательства стран, состоящих в Таможенном союзе занный стандарт «…является системой, которую используют как аппарат установления рациональной основы проектирования конструкций и механизмов, и основы взаимоотношений между потребителем и изготовителем» и «…применение классификации позволит покупателю и изготовителю крана прийти к соглашению о режиме работы данного крана. Таким образом, она является договорным и техническим справочным материалом…». Это говорит о том, что применение данного стандарта вне проектирования конструкции и механизмов крана законодательно не соответствует его назначению.

3. Не ясно, как учитывать предыдущую наработку крана и выполненные на нем ремонтные работы крана. На этот вопрос ни изготовители регистраторов, ни стандарты ответов не дают. Между тем, «ресурс – суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние». Таким образом, чтобы кран отработал ресурс, заложенный при проектировании, он должен как минимум один раз быть подвергнут капитальному ремонту. Возникают проблемы и с фиксацией наработки крана до установки регистратора параметров, если регистратор установлен на нем директивно в процессе эксплуатации крана, которая продолжалась до этого в течение нескольких лет. Международный стандарт FEM 9.755 [7] дает на этот счет четкие указания, смысл которых сводится к тому, что неизвестная наработка должна учитываться умножением проектной теоретической наработки (соответствующей паспортной группе классификации крана) на некий увеличивающий коэффициент, например, на 1,2. То есть за несвоевременную установку регистратора владелец расплачивается искусственно увеличенной наработкой, хотя реально ее могло и не быть, но главное – это требование едино для всех владельцев. Насчет текущих ремонтов. Если выполнен ремонт, например, с заменой элемента стрелы крана, то отечественное законодательство никак не учитывает это в отношении корректировки алгоритма регистратора. Наверное, в таком случае кроме научной оценки такого влияния

должны быть приняты и поправки к действующим нормативным документам по оценке ресурса, учитывающие специфику отечественной эксплуатации.

4. Не разъяснена ситуация с регистрацией отдельных параметров (например, ветровой нагрузки) в нерабочем состоянии (во время простоев) ПС. В настоящее время это не заложено в алгоритм подсчета «характеристического числа»: обесточен кран – обесточен и регистратор параметров. Но время от времени краны даже угоняет ветром, то есть действительное нагружение для грузоподъемных кранов, установленных на открытом воздухе, даже в нерабочем состоянии очень часто сравнимо с нагружением от поднимаемого и транспортируемого груза, а нередко и превышает его. В этой связи ветровую нагрузку для некоторых типов кранов следует учитывать даже в нерабочем состоянии.

5. Не однозначна ситуация при указании регистратора параметров на исчерпание ресурса. Вероятно, надо ПС списать и утилизировать, однако это не совсем верно. В этом случае приглашают эксперта и он (несмотря на показания регистратора параметров) принимает объе­ктивное решение. В таком случае можно обратиться к зарубежному опыту. Согласно FEM 9.755, регистрировать следует лишь наработку до выполнения очередного капитального ремонта. Когда эта наработка зафиксирована, грузоподъемный кран отправляют на капитальный ремонт. При этом выполняют стандартный набор работ и замену элементов крана (по указанию изготовителя), даже если заменяемые элементы не имеют видимого износа или повреждений. После капитального ремонта показания регистратора обнуляют, и начинается новый отсчет наработки крана до следующего капитального ремонта. При таком подходе в какой-то степени теряется смысл нормативного срока службы грузоподъемного крана, поскольку число последующих капитальных ремонтов не регламентировано. Однако при этом регистрация каждой очередной его наработки обретает смысл: кран отправляют на утилизацию (ликвидацию) не по истечении календарного срока, а тогда, когда ремонтировать его становится экономически нецелесообразно. При внедрении такой практиТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ки полностью утрачивает смысл понятие «остаточный ресурс», о котором, как о не совсем верном понятии, было упомянуто в работе. В настоящее время, если не работает регистратор, то изготовитель крана может на законном основании обвинить службу эксплуатации владельца в постоянном превышении паспортной грузоподъемности крана. Но до 1992 года обязательная установка ограничителей и регистраторов, согласно стандартам и Правилам устройства и безопасной эксплуатации кранов, не требовалась. И аварийность кранов тогда не превышала сегодняшнего значения. Согласно стандарту FEM 9.755, отсутствие регистратора лишь искусственно увеличивает расчетную наработку крана, но не устанавливает обязательных требований к установке регистратора. Применение регистраторов должно быть оправдано и корректно. Недопустимы случаи, когда заведомо неработоспособным регистратором хотят оправдать применение плохо спроектированного и изготовленного, аварийного грузоподъемного крана. Литература 1. Емельянова Г.А., Липатов А.С. О подходе к подтверждению соответствия при проведении экспертизы и испытаний грузоподъемных кранов // Ремонт, восстановление, модернизация.

– 2008. № 6.

2. Емельянова Г.А., Липатов А.С. Подтверждение соответствия при экспертизе и испытаниях грузоподъемных кранов // Материалы Междунар. науч. чтений / Новгор.гос. ун-т им. Ярослава Мудрого.

– Великий Новгород, 2011.

3. Липатов А.С., Андриенко Н.Н., Корень В.Л. О ресурсе, регистраторах параметров и оценке соответствия подъем­ ных сооружений. Специальная техника. – 2010.

4. Емельянова Г.А., Липатов А.С., Плотников Г.В. Обоснование безопасности эксплуатации кранов // Безопасность труда в промышленности. – 2013. № 6.

5. Липатов А.С. Об истории развития отечественных методик по экспертизе и техническому диагностированию грузоподъемных кранов // Безопасность труда в промышленности. – 2013. № 2.

6. Подъемно-транспортная техника: словарь-справочник: В 2 т. / Горбунова Л.Н., Ивашков И.И., Короткий А.А. и др. – Красноярск: ИПК СФУ, 2008. – Т. 2.

7. FEM 9.755. Обеспечение безопасной эксплуатации моторизованных подъемных механизмов. Раздел 9. Комплексное подъемное оборудование / Европейская Федерация по грузовым операциям, 1993.

617

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Превышение расчетных напряжений над допускаемыми

Незначительное превышение расчетных напряжений над допускаемыми в случае уточненной оценки прочности при продлении ресурса высокотемпературных трубопроводов Елена ПРЯХИНА, ведущий инженер ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Евгений АШУРКОВ, генеральный директор ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Константин БАБЕНКО, технический директор ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Роман ГУБАРЕВ, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва) Александр УСТЮЖАНИНОВ, инженер 1 категории ООО «СпецЭнергоПром» (г. Москва)

При выполнении прочностных расчетов бывает незначительное нарушение условия прочности. Вполне допустимо разрешить превышение номинального напряжения не более чем на 3%. Ключевые слова: высокотемпературный паропровод, самокомпенсация, оценка прочности.

Д

ля продления срока эксплуатации сверх паркового ресурса высокотемпературных трубопроводов (далее – ВТ), к которым относятся станционные паропроводы и пароперепускные трубопроводы котлов и турбин с наружным диаметром более 75 мм из сталей 12МХ (12ХМ), 15ХМ, 12Х1МФ (12ХМФ) и 15Х1М1Ф, с рабочей температурой пара более 450 °С, в соответствии с СО 153-34.17.470-2003 «Инструкция о порядке обследования и продления срока службы паропроводов сверх паркового ресурса», нормативной документацией по эксплуатационному контролю металла и продлению срока службы основных элементов оборудования ТЭС, должен выполняться расчет остаточного ресурса ВТ с учетом результатов контроля и длительности наработки. Данная работа проводится согласно фактической прокладке ВТ и в соответствии с РД 10-249-98 «Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды» с помощью компьютерных программ

618

(«АСТРА», «РАМПА», «СТАРТ»), согласованных с РТН и предназначенных для прочностных расчетов трубопроводов ТЭС при совместном нагружении внутренним давлением, весовой нагрузкой, температурой, реакциями опор, в том числе силами трения в опорах скольжения. Рассмотрим случай, когда трубопроводная ВТ система с хорошей самокомпенсацией и эффективно устроенной ОПС будет иметь низкие напряжения от компенсации расширений и весовых нагрузок. В этом случае на II этапе расчета эквивалентные (приведенные) напряжения для прямых труб будут равны приведенным напряжениям от внутреннего давления, и условие длительной прочности σэкв≤1,5[σ] будет полностью обеспечиваться. Но при этом условие статической прочности по оценке толщины стенки (критерий Sp ≤ [S]t) на I этапе не выполняется, однако превышение значения Sp над [S]t составляет не более 3%. Интерполяция значений номинального допускаемого напряжения при за-

данной температуре согласно п. 2.2. РД 10-249-98 дает для стали величину [σ]t в МПа. Для преобразования МПа в кгс/см2 используется параметр g = 10,0 м/с 2 (1МПа = 10,0 кгс/см2), что уменьшает величину [σ]t в технической системе размерностей и повышает запас прочности. Однако в случаях уточненной оценки прочности при продлении ресурса такое огрубление [σ]t может быть критично. Поэтому целесообразно использовать преобразование МПа в кгс/см 2 через g = 9.81 м/с2 (1 МПа = 10,197 кгс/см2), что даст увеличение значения расчетной величины [σ]t на 1,9%. Теорией сопротивления материалов и практикой проектирования конструкций были выработаны принципы, позволяющие разрешать в ряде случаев некоторое превышение расчетных напряжений над допускаемыми. Это прежде всего относится к многочисленным случаям оценки прочности, когда допускаемые напряжения определяются не предельными сопротивлениями материалов (пределами сопротивления разрыву, текучести, ползучести), а их частными от деления на коэффициенты запаса прочности (табл. 2.7. РД 10-249-98). Такой подход создает консервативные условия обеспечения прочности при высокой степени надежности. Поэтому в случаях, когда нарушение условия прочности невелико, а снизить расчетные напряжения проблематично, вполне допустимо признать такую ситуацию удовлетворительной, а прочность – обеспеченной с меньшим запасом. Чаще всего на практике разрешается превышать допустимые напряжения не более чем на 3%.

Литератур 1. РД 10-249-98 «Нормы расчета на прочность стационарных котлов и паропроводов пара и горячей воды».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Внутреннее обследование труб Обследование труб без прекращения технологического процесса. Способы решения Марат ГУБАЙДУЛИН, директор ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск) Данил СЕМЕНЯК, начальник отдела экспертизы зданий и сооружений ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск) Антон НУРЕЕВ, начальник отдела экспертизы высотных сооружений ООО «Проектноэкспертная организация Теплострой» (г. Челябинск)

В статье описаны способы решения существующей проблемы осмотра футеровок дымовых труб без прекращения технологического процесса. Ключевые слова: дымовые трубы, обследование, футеровка.

С

огласно действующему на территории России законодательству, дымовые трубы на опасных производственных объектах должны подвергаться комплексному обследованию с обязательной экспертизой промышленной безопасности не реже одного раза в пять лет. Ряд труб вывести из эксплуатации часто невозможно по техническим причинам. Специалисты ООО «ПЭО Теплострой», имея многолетний опыт по обследованию дымовых труб как в России, так и за рубежом, установили необходимое время спуска-подъема оборудования для полноценного осмотра футеровки дымовых труб без остановки технологического процесса при различных температурах и высотах дымовых труб. Для получения полной картины состояния футеровочной кладки и слезниковых поясов специалисты ООО «ПЭО Теплострой» разработали и провели испытания (как в лабораторных условиях, так и в «поле») устройства для проведения видеонаблюдения за внутренней поверхностью дымовых труб. При его разработке были использованы современные достижения в области обработки и передачи сигнала. Снизился вес оборудования и его стоимость. Обследование осуществляется с оголовка трубы. Для этого с помощью электролебедки на верхнюю светофорную площадку поднимается кран из легких профилей, на котором через систему блоков и шарниров, гарантирующих отсутствие

колебаний, производится спуск специально разработанного оборудования. Вес спускаемого оборудования составляет всего 32 кг. Максимальная глубина спуска (высота трубы) – 180 м. Рабочая температура – до 300 °С. Производство работ (монтаж, демонтаж и собственно обследование) занимает одну рабочую смену при одновременном присутствии троих человек (одного инженера и двух монтажников), что существенным образом отражается на стоимости работ. Кроме того, при разработке термобокса (который получил название «БОТ-3») и спускового механизма принципиально не использовались уникальные материалы и оборудование, поэтому при необходимости все составные части устройства легко заменяются, что существенным образом отражается на времени и стоимости работ. Также эта особенность позволяет производить ремонт в кратчайшие сроки, и даже при потере всего комплекса при проведении обследования (такой риск неизбежно существует) стоимость

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

работ остается весьма низкой. Кроме того, вся информация (в видеоформате) сохраняется на удаленный ПК в режиме онлайн во время обследования. Дело в том, что в созданном устройстве существует возможность помещения в термобокс видеокамер с функцией передачи цифрового сигнала непосредственно на ПК заказчика. Положение термобокса и время остановки на определенном участке контролируется инженером, ответственным за проведение обследования, который подает команды специалисту, управляющему спусковым механизмом. Таким образом, существует возможность осмотра футеровки в режиме реального времени, что позволяет с большой точностью установить необходимый объем ремонтных работ на каждой отметке (остановиться или вернуться к определенному участку, если на нем обнаружатся опасные повреждения, увеличить определенный фрагмент). Снижение стоимости в 3–4 раза без потери качества обследования – результат работы специалистов ООО «ПЭО Теплострой» в области обследования дымовых труб без остановки технологического процесса. «БОТ-3» идеально подходит для обследования дымовых труб ТЭС. В настоящее время по программам работ, согласованным с территориальными органами Ростехнадзора, были выполнены работы по экспертизе промышленной безопасности железобетонных дымовых труб Н-180 м на станциях различной мощности в различных субъектах РФ без остановки технологического процесса.

619

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Использование цифровых устройств Обследование строительных конструкций Марат ГУБАЙДУЛИН, директор ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск) Данил СЕМЕНЯК, начальник отдела экспертизы зданий и сооружений ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск) Антон НУРЕЕВ, начальник отдела экспертизы высотных сооружений ООО «Проектноэкспертная организация Теплострой» (г. Челябинск)

В статье рассмотрены вопросы обследования строительных конструкций с использованием современных портативных и мобильных устройств. Ключевые слова: экспертиза, обследование, энергетика.

В

соответствии с Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» экспертизе подлежат те здания и сооружения, которые предназначены для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий. Определение технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений на опасных производственных объектах является важной составляющей при оценке соответствия объекта требованиям промышленной безо­ пасности. При обследовании часто возникает проблема в доступе к конструкциям, которые должны быть обследованы. Среди них основными являются конструкции покрытия. Часто эти конструкции обследуют визуально с помощью бинокля с пола или с обслуживающих площадок. Но бывают здания с недостатком освещенности и присутствием пыли, что не позволяет использовать бинокль. В этом случае добраться до конструкций можно путем установки лесов, используя методы промышленного альпинизма. Эти варианты работ требуют больших трудозатрат и продолжительны по времени, что в некоторых случаях несопоставимо с действующим производством. Использование мостовых кранов для обследования тоже не всегда является целесообразным решением. Например, в металлургических цехах мостовые краны вы-

620

деляют на кратковременные периоды времени между технологическими операциями, а особенность производства такова, что постановка лесов или работа альпинистов невозможны. На тех производствах, где мостовые краны не так заняты (например, в энергетике), обследование не упрощается. На современных электростанциях используют настолько мощное оборудование, что пролеты цехов достигают размера 50–60 метров, а высота ферм покрытия составляет от 5 до 6 метров. С учетом зазора между краном и фермами расстояние до покрытия может увеличиться до 10 метров. Даже если специалист смог добраться до нужных конструкций, иногда их габариты и расстояния между элементами не позволяют увидеть нужные детали. С подобной проблемой столкнулись специалисты ООО «Проектно-экспертная

организация Теплострой» при обследовании здания главного корпуса ГРЭС. Заказчиком в техническом задании были прописаны работы по визуальному контролю узлов опирания комплексных панелей на фермы покрытия. Расстояние от площадки мостового крана до верха фермы составляет от шести (на опорах) до восьми (по центру) метров. От обследования путем установки лесов или методом промышленного альпинизма пришлось отказаться ввиду их большой трудоемкости (длина цеха составляет 540 метров). Было принято решение использовать экшн-камеру (камеру, которую используют для съемок при занятии туризмом или экстремальными видами спорта). Была выбрана малогабаритная камера, управление которой может осуществляться через беспроводную сеть (Wi-Fi) с помощью любого цифрового устройства (телефон, планшет и т.д.). Особенность данного обследования такова, что специалист в режиме он-лайн видит на портативном цифровом устройстве изображение с камеры и может делать фотографии с нужных ракурсов. Подъем камеры осуществлялся с помощью телескопического шеста. Рядом с камерой закреплен портативный фонарик. Таким образом удалось обследовать все узлы комплексных панелей без серьезных финансовых и временных затрат (на обследование одной фермы в среднем затрачено 30 минут).

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Испытание ферм из тонкостенных холодногнутых профилей Марат ГУБАЙДУЛИН, директор ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск) Данил СЕМЕНЯК, начальник отдела экспертизы зданий и сооружений ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск) Антон НУРЕЕВ, начальник отдела экспертизы высотных сооружений ООО «Проектноэкспертная организация Теплострой» (г. Челябинск)

В статье описан опыт определения разрушающих нагрузок для блока стропильных ферм из тонкостенных холодногнутых профилей. Установлено несоответствие расчетной модели фактическому опытному образцу. Ключевые слова: тонкостенные холодногнутые профили, испытание, ферма.

В

настоящее время существует проблема снижения материалоемкости стальных металлоконструкций. Это предопределяет применение экономичных профилей, внедрение которых обеспечивает снижение стоимости конструкции. Для внедрения экономичных холодногнутых профилей необходимо уточнить методы расчета этих конструкций. В связи с этим проводятся натурные испытания стропильных ферм. За последние несколько лет в России сформировалась новая отрасль строительной индустрии – производство тонкостенных холодногнутых профилей из оцинкованной стали. Вместе с тем в отечественной строительной практике возрос интерес к использованию таких профилей в легких несущих конструкциях зданий и сооружений. Основная область их внедрения – стальные каркасы малоэтажных зданий и коттеджей, а также несущие элементы металлических кровель и вентилируемых фасадов, мансард и торговых павильонов в различных районах России, включая сейсмические и Крайнего Севера. Применение этих конструкций дает значительный экономический эффект благодаря их малой удельной металлоемкости; снижению нагрузок на фундаменты и сейсмических нагрузок; сокращению транспортных расходов; трудоемкости монтажа и сроков строительства. Однако при расчете несущих элементов из гнутых профилей возникает ряд проблем, обусловленных их тонкостенностью. Согласно действующим строительным нормам, непозволительно ис-

пользовать профили с определенным соотношением высоты и толщины, свесом полок, радиусом изгиба и т.д. Ни один из гнутых профилей этим требованиям не соответствует, поэтому при нагружении конструкции из этих профилей возможно возникновение локальной потери устойчивости стенок и/или полок. Но локальное выпучивание стенок и/ или полок не означает исчерпания несущей способности конструктивного элемента. Принципиально строительные нормы допускают использование профилей с гибкостью стенок, превышающей критическую. Для этого преду­ смотрен алгоритм уменьшения (редуцирования) фактической площади поперечного сечения элемента за счет отбрасывания части, потерявшей устойчивость стенки. Однако описанные в настоящее время алгоритмы расчета тонкостенных сечений применимы к ограниченному набору сечений. Это не дает возможности использовать его для расчета всего ассортимента конструктивных элементов, представленных на рынке. Первые попытки расчета тонкостенных конструкций появились еще в 30-х годах. Это направление исследований непосредственно вытекало из требований строительства применять в ряде случаев большепролетные пространственные системы – оболочки. Разработанная Василием Захаровичем Власовым «Строительная механика оболочек» принципиально упростила и значительно расширила, по сравнению с зарубежными работами, расчет этих конструкций и способствовала их распространению. Представление о том, что ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

любой незамкнутый стержень является, по существу, такой же пространственной оболочкой, позволило перенести эти идеи на расчет отдельных стержней и разработать особое пространственное сопротивление материалов тонкостенных стержней. Вытекающие отсюда новые положения – отказ от закона плоских сечений, введение новых силовых функций (бимоментов) – придали этому направлению исследований очень большой теоретический и практический интерес. В настоящее время создано большое число вычислительных комплексов и пакетов прикладных программ по проектированию строительных конструкций, которые могут прогнозировать запас по прочности в определенных стержнях, но ввиду того, что усилия в тонкостенных стержнях могут переходить из элемента в элемент (концентрироваться в узлах или ребрах жесткости), показать критическую нагрузку (до потери устойчивости сооружения в целом или разрушения его элемента) они не могут Для решения этой проблемы решено было выполнить натурное испытание блока ферм из оцинкованных холодногнутых профилей пролетом 18 метров с шагом 3 метра, провести эксперимент до разрушающих нагрузок, обработать результаты и сравнить теоретические расчеты с экспериментальными значениями. Нагружение проводилось ручными лебедками через специально разработанную систему нагружения из блоков, траверс и полиспастов. Напряжение в элементах замерялось тензодатчиками (всего около 330 штук) в различных узлах. Проведено несколько этапов натурных испытаний несущих металлоконструкций стропильных ферм, в результате чего удалость установить следующее: 1. Качественная картина напряженнодеформированного состояния конструкции до конца не совпадает ни с одной из теоретических моделей, в процессе испытаний вскрылись некоторые недостатки проектирования: в частности отсутствие совместной работы элементов фермы. В теоретическом расчете нагрузка на элементы распределялась равномерно на каждый профиль в сечении, что давало одинаковые значения напряжений в сечении; экспериментальное исследование показало неравномерность распределения напряжений по сечению элементов, причиной этого является именно несовмест-

621

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ная работа элементов. Это приводит к перегрузке одного из профилей в сечении и недогрузке другого. Особенностью работы данной конструкции является переход в упругопластическую стадию некоторых наиболее нагруженных элементов, а, поскольку критическое отношение площади поперечного сечения стенки к площади полок для тонкостенных профилей превышено, то определение истинного характера работы таких элементов вызывает затруднение. Редукция поперечного сечения элементов приводит к перераспределению усилий в стержнях, а также несовместная работа полуферм не позволяет с достаточной точностью определить эти явления. Степень несовместности работы полуферм невозможно оценить количественно из-за неравномерности опирания прогонов. Прогон опирается в узле ферм на два стержня, при этом опорная реакция прогона распределяется между этими стержнями неравномерно, поскольку нет пластин, которые жестко соединяют два профиля в сечении. Все эти условия не позволяют смоделировать схему близкую по характеру напряженно-деформированного состояния к реальной конструкции.

2. На характер работы данной фермы большое влияние имеет точность и качество монтажа (точность установки прогонов, их крепление, соосность элементов и т.д.), а также наличие связей. Таким образом, экспериментально выведены следующие особенности работы конструкции: 1. Несовместность работы, как разных ферм, так и отдельных профилей в одном сечении; 2. Основная работа конструкции проходит в пластической стадии; 3. В некоторых элементах напряжения значительно превышали расчетные, что подразумевает большие прогибы, перемещения, а также усилия. Это говорит опять же о несовместности работы элементов ферм. Итогом проделанной работы является то, что экспериментально доказана возможность применения данного типа профилей в несущих конструкциях, в связи с чем возникает необходимость обновить нормативную базу в области проектирования и строительства из тонкостенных металлоконструкций. Кроме того, для расчета данного типа конструкций экспериментальным путем был выведен коэффициент условия работы, позволяющий оценить степень нагруженности элементов и модели в целом.

622

Использование цифровых устройств при обследовании подводных конструкций Марат ГУБАЙДУЛИН, директор ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск) Данил СЕМЕНЯК, начальник отдела экспертизы зданий и сооружений ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск) Антон НУРЕЕВ, начальник отдела экспертизы высотных сооружений ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск)

В статье рассмотрены вопросы обследования строительных конструкций с использованием современных портативных и мобильных устройств. Ключевые слова: экспертиза, обследование, энергетика.

В

соответствии с Федеральным законом от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» экспертизе подлежат те здания и сооружения, которые предназначены для осуществления технологических процессов, хранения сырья или продукции, перемещения людей и грузов, локализации и ликвидации последствий аварий. Определение технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений на опасных производственных объектах является важной составляющей при оценке соответствия объекта требованиям промышленной безо­ пасности. Среди этих зданий и сооружения есть такие, которые частично находятся под водой, или их части постоянно соприкасаются с водой. К таким объектам относятся береговые насосные станции, водоотводящие каналы, градирни. Для их обследования обычно привлекаются водолазы. Это имеет ряд недостатков, и первый из них – высокая стоимость. Также сложность состоит в том, что не все водолазы имеют строительное образование, а потому не могут са-

мостоятельно принимать по месту решение, на что нужно обращать внимание, а что является несущественным. Бывают места, в которые водолазы не могут попасть в силу разных причин (габариты конструкций, факторы безопасности, сильное течение воды и т.п.). С подобной проблемой столкнулись специалисты ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» при обследовании зданий и сооружений на ТЭЦ. Одним из пунктов технического задания требовалось провести обследование подводной части береговой насос­ ной станции. Было принято решение не прибегать к услугам водолазов, а использовать видеокамеру в водонепроницаемом корпусе. Камера закреплялась на телескопическом шесте и опускалась под воду на нужную глубину. Работы велись с понтона, который использовался для обслуживания акватории. Были получены видеоизображения всей подводной части насосной, по которым специалисты могли на месте оценить состояние конструкций. Такое решение позволило существенно упростить и снизить стоимость работ без потери качества.

Для обследования было принято решение не прибегать к услугам водолазов, а использовать видеокамеру в водонепроницаемом корпусе

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Особенности работы в странах бывшего СССР Марат ГУБАЙДУЛИН, директор ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск) Антон НУРЕЕВ, начальник отдела экспертизы высотных сооружений ООО «Проектноэкспертная организация Теплострой» (г. Челябинск) Данил СЕМЕНЯК, начальник отдела экспертизы зданий и сооружений ООО «Проектно-экспертная организация Теплострой» (г. Челябинск)

В статье описаны трудности, с которыми сталкиваются экспертные организации при работе в странах ближнего зарубежья. Ключевые слова: опасный производственный объект, заграница, обследование.

В

период глобальной индустриализации СССР (в 50–70-х годах прошлого века) за пределами современной России для поднятия экономического статуса регионов возводились различные объекты тяжелой промышленности, и, как следствие, их спутники – ТЭС и ГЭС. После распада СССР все эти объекты и сопутствующая инфраструктура были отрезаны от общего управления министерством промышленности и разобщены. Каждое производство, находясь в юрисдикции того или иного государства, функционировало самостоятельно, не подчиняясь нормам (государственным стандартам или другим нормативным и правовым документам), которые действовали на территории СССР. Во многих государствах ближнего зарубежья строительные нормы и правила не были разработаны, в то время как в России различные нормативноправовые акты и своды правил в области промышленной безопасности регулярно претерпевали изменения. Таким образом, здания и сооружения на опасных производственных объектах часто не контролируются на степень износа, наличия дефектов и повреждений. Не проводятся их обследования, не определяется их остаточный ресурс до наступления предельного состояния. А так как строительство данных объектов происходило преимущественно в середине прошлого века, степень их износа весьма высока. И зачастую, ввиду отсутствия специалистов в области промышленной безопасности (дефектоскопистов, геодезистов, геологов, промышленных альпинистов и прочих), персонал

предприятия не в состоянии самостоятельно оценить как степень опасности того или иного повреждения, так и возможный ущерб от какого-либо происшествия (аварии или инцидента). Безопасность опасного производственного объекта в огромной степени зависит от состояния несущих и ограждающих конструкций, расположенных на нем зданий и сооружений, и поэтому руководство таких предприятий обращается к российским компаниям для проведения сплошного инструментального обследования строительных конструкций зданий и сооружений. Специалисты ООО «ПЭО Теплострой» по результатам тендера выполняли работы по обследованию на объекте ТЭЦ города Бишкек Кыргызской Республики железобетонной дымовой трубы, вы-

сотой 300 м с внутренним металлическим газоотводящим стволом, работающей на угольном топливе. Данное сооружение находилось в сейсмопасной зоне (предгорье Тянь-Шаня). Специализированные компании при работе в странах ближнего зарубежья сталкиваются с рядом трудностей, первая из которых состоит в неопределенности того, на соответствие каким нормам и правилам проверять существующий объект, так как подавляющее большинство нормативных документов имеет юридическую силу только на территории России. Собственные регламенты в странах ближнего зарубежья в большинстве случаев отсутствуют. Наиболее целесообразной в таком случае является проверка соответствия на строительные нормы и правила времен СССР, действующие на момент постройки объекта. Вторая трудность – получить аттестацию в Госэктотехинспекции при правительстве Республики на знания охраны труда при работе на промышленных предприятиях. Сотрудники ООО «ПЭО Теплострой» зарекомендовали себя как квалифицированные и опытные специалисты по итогам работ на указанном предприятии, что в итоге позволило сотрудничать со многими филиалами Кыргызской Республики.

Бишкекская ТЭЦ

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

623

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Аттестация физических лиц Аттестация на право проведения различных экспертиз проектной документации на строительство, реконструкцию, техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию ОПО

Эльвира ФРАНЦ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Борис ГОНЧАРОВ, эксперт высшей квалификации, заместитель директора ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Юрий ХРАПАЧЕВ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «АЦ «БТ в промышленности» (г. Москва) Владимир БАРХУДАРЯН, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград) Игорь ЯНИ, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград)

В статье освещены отдельные вопросы аттестации физических лиц на право проведения различных экспертиз проектной документации на строительство, реконструкцию, техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию ОПО.

Э

ксперты, проводящие экспертизу проектной документации на техническое перевооружение, капитальный ремонт, консервацию и ликвидацию опасного производственного объекта, (кроме проектной документации на техническое перевооружение опасного производственного объекта, если последнее осуществляется одновременно с его реконструкцией) в настоящее время аттестованы комиссиями Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору на знание требований промышленной безопасности и аттестованы в независимых аттестационных центрах в качестве экспертов по соответствующим направлениям.

624

Экспертизу проектной документации на строительство, реконструкцию опасных производственных объектов проводят эксперты, аттестованные в установленном порядке в Министерстве строительства России. При данной аттестации не учитываются квалификационные данные претендента в области промышленной безопасности. В некоторых билетах присутствуют только общие вопросы из Федерального закона № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности». Это касается экспертов как государственной, так и негосударственной экспертизы проектной документации. Но правовое регулирование в области промышленной безопасности огра-

ничивается не только требованиями Федерального закона № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности» и требованиями Технических регламентов. Также необходимо учитывать требования отраслевых Федеральных норм и правил, регулирующих деятельность по промышленной безопасности в отраслевой специфике. В саморегулируемых организациях, объединяющих проектные, строительные организации, отдельно сделан акцент на допуски к работам на опасных производственных объектах, а у экспертов, проводящих государственную (либо негосударственную) экспертизы проектной документации отсутствуют какиелибо требования по знаниям нормативных документов в области промышленной безопасности. Для того, чтобы повысить квалификацию экспертов, проводящих экспертизу проектной документации, можно предложить следующие действия: ■ либо дополнительно включать в требования для экспертов, проводящих экспертизу проектной документации ОПО, прохождение проверки знаний в области промышленной безопасности по классам опасности; ■ либо изменить законодательство о градостроительной деятельности, с добавлением организаций, наделенных правом проводить экспертизу проектной документации именно опасных производственных объектов, имеющих лицензию Ростехнадзора России на данные работы (с одновременным изменением законодательства о промышленной безопасности). Это исключит случаи, когда опасный производственный объект построен (реконструирован) по проектной документации, прошедшей экспертизу в установленном градостроительным законодательством порядке, но при его приемке представителями Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в нем обнаружены несоответствия построенного объекта требованиям действующих Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности. И эти случаи далеко не единичны.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Восстановление или замена несущих элементов ферменных конструкций мостовых кранов Эльвира ФРАНЦ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Борис ГОНЧАРОВ, эксперт высшей квалификации, заместитель директора ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Юрий ХРАПАЧЕВ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «АЦ «БТ в промышленности» (г. Москва) Владимир БАРХУДАРЯН, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград) Игорь ЯНИ, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград)

В статье приведены основные особенности работ по восстановлению или замене несущих элементов ферменных конструкций мостовых кранов.

П

ри проведении экспертизы промышленной безопасности, специалисты экспертных организаций нередко фиксируют факт проведения на кране ремонтных работ по восстановлению целостности значительного числа элементов конструкции. Дело в том, что практически повсеместно практикуется метод ликвидации обрывов раскосов и разрывов нижнего пояса вспомогательной фермы без разгрузки от деформации собственной массы. При указанном методе восстановленный элемент будет воспринимать только подвижную нагрузку. При обрыве любого несущего элемента часть нагрузки, которая воспринималась им, перераспределяется на другие элементы, что приводит к изменению деформации конструкции в целом. Если при этом восстановить целостность оборванного элемента, то он будет закреплен в свободном состоянии, так как конструкция нагружена и имеет деформации от собственной массы. После такого ремонта начинают выходить из строя другие элементы, восстановление которых указанным способом приводит к увеличивающейся деформации от собственной массы металлоконструкции. В результате такой ремонт приводит к значительным деформациям конструкции, приводящим к демонтажу крана. Чтобы избежать указанных негативных последствий, необходимо производить разгрузку конструкции.

Разгрузку осуществляют либо с помощью опорных мачт, устанавливаемых на прочном основании и оборудованных устройствами для подъема металлоконструкции, либо с помощью винтовых стяжек, подвешиваемых к фермам перекрытия системой полиспастов. Фермы перекрытия при этом должны иметь определенный запас прочности, подтвержденный соответствующим разрешением специализированной организации на использование данного способа разгрузки. В зависимости от конкретных условий ремонта, устанавливают две или четыре опорные мачты. Под каждую половину моста крана устанавливают две мачты. Опорные плоскости головок мачт, воспринимающие нагрузку

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

от массы пролетного строения крана, должны располагаться в узлах фермы. Между фермой и опорными плоскостями головок мачт обязательно должны быть помещены прокладки из твердых пород древесины. Если установка мачт в узлах фермы невозможна, то между головкой мачты и ближайшими узлами фермы надо установить дополнительную жесткую балку с опорой в узлах. При использовании сплошностенчатой главной балки ось мачт должна совпадать с вертикальным листом балки. Мачты устанавливают только под главную ферму (балку). Ремонт каждого полумоста проводят отдельно. В этом случае при разгрузке производят последовательный подъем каждой половины крана. При этом половина массы крана воспринимается мачтами, а половина – опорными катками неремонтируемой балки крана. В свою очередь, кран должен быть надежно зафиксирован от возможных перемещений вдоль подкрановых путей. Тележку крана устанавливают у тупиковых упоров и надежно фиксируют от перемещений. Усилие разгрузки должно обеспечить появление зазоров (1–2 мм) между катками разгружаемой половины крана и подкрановыми путями. После разгрузки производят восстановление оборванного элемента.

625

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

О конструктивных недостатках на грузоподъемных кранах Эльвира ФРАНЦ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Борис ГОНЧАРОВ, эксперт высшей квалификации, заместитель директора ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Юрий ХРАПАЧЕВ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «АЦ «БТ в промышленности» (г. Москва) Владимир БАРХУДАРЯН, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград) Игорь ЯНИ, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград)

В статье рассматриваются вопросы информационного обеспечения эксплуатационных, экспертных организаций, органов Ростехнадзора о конструктивных недостатках грузоподъемных механизмов.

Н

еобходимо обратить внимание на один из аспектов обеспечения безопасной эксплуатацией грузоподъемных кранов. Речь идет об отсутствии надлежащей информированности специалистов, проводящих экспертизу промышленной безопасности грузоподъемных кранов, об имеющихся у них конструктивных недостатках. В прошлом веке эта работа была практически образцовой. Завод-изготовитель грузоподъемного крана, обнаружив в нем конструктивные недостатки, письмом доводил до сведения руководителей предприятий, эксплуатирующих данные краны, информацию о выявленных конструктивных недостатках и об обязательном объеме работ, который необходимо провести для устранения этих недостатков, с приложением соответствующих чертежей и технологии выполнения работ. Одновременно указанное информационное письмо завода-изготовителя поступало из центрального аппарата Госгортехнадзора в его территориальные органы, с рекомендацией осуществления соответствующего контроля за исполнением данного письма. Территориальный орган Госгортехнадзора своим информационным письмом обязывал руководителей поднад-

626

зорных предприятий, имеющих такие грузоподъемные краны, устранить конструктивные недостатки в определенный срок. По истечении срока, указанного в информационном письме территориального органа Госгортехнадзора, руководители соответствующих предприятий направляли в территориальный орган информацию об устранении конструктив-

ных недостатков, а инспекторы отдела подъемных сооружений проводили целевые проверки полноты и качества работ по устранению конструктивных недостатков. В последние 20 лет ситуация изменилась. У организаций, проводящих экспертизу промышленной безопасности грузоподъемных кранов, полностью отсутствует информация об их конструктивных недостатках. Это очень серьезно. Многие конструктивные недостатки проявляются только во время эксплуатации крана и при экспертизе их невозможно выявить. Необходимо восстановить описанный выше положительный опыт в устранении конструктивных недостатков на грузоподъемных кранах. В этом случае территориальный орган Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору доводил бы соответствующую информацию о конструктивных недостатках до руководителей поднадзорных и экспертных организаций.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Эксплуатация башенных кранов

Эльвира ФРАНЦ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Борис ГОНЧАРОВ, эксперт высшей квалификации, заместитель директора ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Юрий ХРАПАЧЕВ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «АЦ «БТ в промышленности» (г. Москва) Владимир БАРХУДАРЯН, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград) Игорь ЯНИ, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград)

В статье рассматриваются отдельные вопросы эксплуатации и экспертизы промышленной безопасности башенных кранов.

И

звестно, что количество неблагоприятных факторов, воздействующих на башенный кран, намного больше, чем, например, на мостовой кран, установленный в здании. Это, в свою очередь, требует повышенного внимания как к вопросам безопасной эксплуатации башенного крана, так и к экспертизе его промышленной безопасности. В этом направлении большую работу проделали Госгортехнадзор, СКТБ башенного краностроения и заводыизготовители башенных кранов. Это нашло свое отражение и в «Правилах устройства и безопасной эксплу-

атации грузоподъемных кранов», и в инструкциях по монтажу и эксплуатации, и в соответствующих документах СКТБ башенного краностроения. В свою очередь, приходится сталкиваться с ситуациями, требующими более пристального рассмотрения со стороны Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Во-первых, это ситуация с реконструкцией башенного крана КБ-405.1А, изготавливаемого ОАО «Ржевский краностроительный завод». Реконструированный кран имеет увеличенные высоту подъема и вылет. По-нашему мнению, это проектное реТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

шение должно быть согласовано с организацией, выдавшей разрешение на изготовление крана КБ-405.1А. Во-вторых, это ситуация с наличием на кранах обезличенных секций, не позволяющих определить дату их изготовления. При экспертизе промышленной безопасности башенного крана эксперты постоянно сталкиваются с подобной ситуацией. Необходимо внести в РД 10-112-3-97 требование о недопущении эксплуатации башенного крана с обезличенными секциями. При этом надо конкретизировать условия, при которых допускается продление срока службы башенного крана. Речь идет об указании в экспертном заключении заводских номеров секций, с которыми разрешается дальнейшая эксплуатация крана. Это напрямую касается ответственности экспертных организаций. В течение продлеваемого срока эксплуатации, башенный кран может быть смонтирован несколько раз для строительства других объектов и на него могут быть установлены секции, отличные от тех, которые представлялись на экспертизу. В этом случае в обязательном порядке должна быть проведена внеочередная экспертиза промышленной безопасности крана.

627

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Об экспертизе промышленной безопасности Эльвира ФРАНЦ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Борис ГОНЧАРОВ, эксперт высшей квалификации, заместитель директора ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Юрий ХРАПАЧЕВ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «АЦ «БТ в промышленности» (г. Москва) Владимир БАРХУДАРЯН, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград) Игорь ЯНИ, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград)

В статье рассматриваются общие вопросы проведения экспертизы промышленной безопасности технических устройств на ОПО.

В

соответствии со статьей 6 Федеральных норм и правил «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» техническое устройство, применяемое на опасном производственном объекте, подлежит экспертизе (если техническим ре-

628

гламентом 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 этой области деятельности имеется ряд позиций, требующих отдельного рассмотрения. Например, ситуация с нормативной документацией, по которой необходимо проводить экспертизу промышленной безопасности тех или иных объектов. На ряд объектов экспертизы такая документация существует, но, в большинстве случаев она разрабатывалась 15–20 лет назад и требует определенной актуализации. На значительное количество объектов, подлежащих экспертизе, нормативная документация отсутствует. Выходом из этой ситуации может стать разработка ведомственных документов по экспертизе промышленной безопасности, согласованных с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору. В обязательном порядке в этих документах должны присутствовать браковочные показатели, а также расчеты остаточного ресурса того или иного объекта экспертизы. Надо исключить практику проведения расчета остаточного ресурса однотипных объектов экспертизы по разным методикам. Также необходимо рассмотреть ситуацию, связанную с продлением срока службы грузоподъемных кранов, передвигающихся по рельсовым путям. Дело в том, что экспертиза промышленной безопасности проводится только крану, а рельсовый путь в результате не подвергается обследованию. Это серьезная недоработка. Нельзя разрешать дальнейшую эксплуатацию крана без учета фактического технического состояния рельсового пути. В связи с этим было бы логичным проводить одновременно экспертизу промышленной безопасности грузоподъемного крана и рельсового пути, по которому он передвигается, с оформлением результатов в одном экспертном заключении.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Применение технических устройств на ОПО Эльвира ФРАНЦ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Борис ГОНЧАРОВ, эксперт высшей квалификации, заместитель директора ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Юрий ХРАПАЧЕВ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «АЦ «БТ в промышленности» (г. Москва) Владимир БАРХУДАРЯН, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград) Игорь ЯНИ, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград)

В статье рассматриваются отдельные вопросы оценки соответствия технических устройств, применяемых на ОПО, действующемузаконодательству РФ.

П

ри проведении экспертизы (как негосударственной, так и экспертизы промышленной безопасности) проектной документации на строительство, реконструкцию, техническое перевооружение опасных производственных объектов часто возникают вопросы и у заказчиков экспертиз, и у проектных организаций по поводу применения технических устройств, имеющих соответствующее подтверждение оценки соответствия действующему законодательству Российской Федерации. Часто и заказчики, и проектные организации не могут определить, каким именно требованиям должны соответствовать технические устройства – требованиям Технических регламентов Таможенного союза, требованиям государственных стандартов, требованиям Ростехнадзора или каким-либо другим требованиям. Итак: 1.Обзор ссылок на нормативные документы, регламентирующих применение технических устройств на опасных производственных объектах. Основные требования установлены в статье 7 Федерального закона № 116-ФЗ от 21 июля 1997 года «О промышленной безопасности»: «1. Обязательные требования к техническим устройствам, применяемым на опасном производственном объекте, и формы оценки их соответствия указанным обязательным требованиям устанавливаются в соответствии с законодательством Российской Федерации о техническом регулировании». Исходя из

этого, для технических устройств применяется единая оценка соответствия, отраженная в Технических регламентах таможенного союза, и отсутствуют какиелибо иные разрешения (например, Ростехнадзора). Техническое регулирование в РФ регламентировано Федеральным законом «О техническом регулировании» № 184ФЗ от 27 декабря 2002 года. В данном законе определено: «Технический регламент – документ, который принят международным договором Российской Федерации, ратифицированным в порядке, установленном законодательством Российской Федерации, или федеральным законом, или указом Президента Российской Федерации, или постановлением Правительства Российской Федерации и устанавливает обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования (продукции, в том числе зданиям, строениям и сооружениям, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации)». Там же определено понятие формы подтверждения соответствия: «Форма подтверждения соответствия – определенный порядок документального удостоверения соответствия продукции или иных объектов, процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договоров».

2. Сроки действия документов об ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

оценке соответствия на примере ТР ТС 010/2011. В Техническом регламенте Таможенного союза ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования», п.3.2, указано, что документы об оценке (подтверждении) соответствия обязательным требованиям, выданные или принятые в отношении продукции, являющейся объектом технического регулирования, до окончания срока их действия, но не позднее 15 марта 2015 года. Указанные документы, выданные или принятые до дня официального опубликования настоящего Решения, действительны до окончания срока их действия. Со дня вступления в силу Технического регламента выдача или принятие документов об оценке (подтверждении) соответствия продукции обязательным требованиям, ранее установленным нормативными правовыми актами Таможенного союза или законодательством государства-члена Таможенного союза, не допускается. Обобщив все вышеуказанное, на технические устройства, применяемые на опасных производственных объектах, на которые распространяется действие ТР ТС 010/2011, есть три категории (группы) документов об оценке соответствия: 1. Документы об оценке (подтверждения) соответствия, оформленные до 18 октября 2011 года (сертификат сертификации ГОСТ Р Госстандарта России совместно с Разрешением Ростехнадзора действуют до окончания срока действия, но при условии одновременного действия).

2. Документы об оценке (подтверждения) соответствия, оформленные с 18 октября 2011 года по 15 февраля 2013 года (сертификат сертификации ГОСТ Р Госстандарта России совместно с Разрешением Ростехнадзора действуют до 15.03.2015 г, но при условии одновременного действия).

3. С 15 марта 2015 года единая оценка соответствия в виде либо Сертификатов Соответствия техническим регламентам, либо Деклараций соответствия техническим регламентам (согласно перечням). Также с 1 января 2014 года Ростехнадзор не выдает разрешения на применение технических устройств на территории РФ.

629

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Дымовые трубы на опасных производственных объектах ЭПБ документации на консервацию и ликвидацию Эльвира ФРАНЦ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Борис ГОНЧАРОВ, эксперт высшей квалификации, заместитель директора ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Юрий ХРАПАЧЕВ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «АЦ «БТ в промышленности» (г. Москва) Владимир БАРХУДАРЯН, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград) Игорь ЯНИ, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград)

В статье рассматриваются вопросы экспертизы проектной документации на консервацию и ликвидацию дымовых труб на ОПО.

О

бязательным условием принятия решения консервации, консервации с последующей ликвидацией или ликвидации труб на опасных производственных объектах является наличие заключения экспертизы промышленной безопасности документации. При экспертизе документации рассматриваются исходные данные, проектная документация по разделам проекта. В проекте консервации трубы, выведенной в резерв на длительный срок, должны содержаться мероприятия по защите наружной поверхности ствола трубы и внутренней поверхности футеровки от воздействия внешней среды. Как показали обследования, защитный слой железобетонного ствола трубы, выведенной из эксплуатации, подвергается более интенсивной карбонизации по сравнению с бетоном трубы, находящейся в рабочем состоянии, что приводит в дальнейшем к коррозии арматуры и отслоению защитного слоя бетона. Кирпичная футеровка в случае накопленных сернистых соединений в растворе кладки подвергается сульфатной коррозии (под воздействием атмосферных осадков и переменной влажности), что в итоге может привести к потере прочности кладки и обрушению футеровки. В проектах консервации труб, выведенных из эксплуатации с последующей ликвидацией, должны предусматриваться мероприятия по защите на-

630

ружной поверхности ствола от внешней среды. Установка кровли над устьем трубы в этом случае не требуется (так как состояние футеровки не влияет на несущую способность ствола трубы). И в первом, и во втором случаях в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по поддержанию в исправном состоянии металлоконструкций лестниц, светофорных площадок, молниезащиты, системы светоограждения. Ликвидация труб, если позволяют условия, обычно производится методом направленного взрыва или микровзрывов с обрушением фрагментов ствола. Если такая возможность отсутствует

по условиям застройки промплощадки и производственным условиям, то разрабатывается проект ликвидации трубы путем ее разборки с использованием отбойных молотков, механизмов по резке бетона и других средств демонтажа. При экспертизе документации на ликвидацию трубы в этом случае особое внимание должно быть обращено на обеспечение техники безопасности работ по демонтажу трубы и безопасности окружающих зданий и сооружений. Результатом проведения экспертизы документации на консервацию и ликвидацию дымовых труб является заключение, которое подписывается руководителем организации, проводившей экспертизу, и экспертом (экспертами), участвовавшим (участвовавшими) в проведении экспертизы, заверяется печатью экспертной организации и прошивается с указанием количества листов. Заключение экспертизы представляется заказчиком в Федеральную службу по экологическому, технологическому и атомному надзору (территориальный орган Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору) для внесения в реестр заключений экспертизы промышленной безопасности.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Современные жаротрубные водогрейные котлы Особенности эксплуатации. Экспертиза промышленной безопасности Эльвира ФРАНЦ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Борис ГОНЧАРОВ, эксперт высшей квалификации, заместитель директора ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Валерий БЕЛКИН, ведущий специалист ФГАУ НУЦ СК при МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва) Владимир БАРХУДАРЯН, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград) Игорь ЯНИ, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград)

В статье рассматриваются вопросы проведения экспертизы промышленной безопасности жаротрубных котлов, вопросы водоподготовки при эксплуатации современных котельных. Ключевые слова: жаротрубные водогрейные котлы, экспертиза промышленной безопасности.

В

настоящее время на смену неэкономичным чугунным водогрейным котлам, стальным водотрубным водогрейным и двухбарабанным паровым котлам приходят современные высокоэкономичные жаротрубные водогрейные котлы. Установка высокоэкономичных котлов (с КПД 92–93%) вместо существующих старых водогрейных и паровых котлов дает существенную экономию топлива. Так, любая реконструкция котельной с заменой котлов позволяет получить экономию топлива до 20–25%. Кроме того, необходимо отметить, что все вновь вводимые современные котлы работают на природном газе низкого давления, что существенно повышает надежность теплоснабжения во время максимума отопительной нагрузки. Основным дополнительным требованием, обеспечивающим надежную эксплуатацию котла, является обеспечение необходимого водного режима. Более жесткие нормы качества питательной воды для современных жаротрубных котлов объясняются большими удельными тепловыми потоками в жаровой трубе и поворотной камере по сравнению со старыми конструкциями жаротрубных котлов. Так, плотность теплового потока в жаровой трубе примерно в 3–4 раза выше, чем у водотрубных котлов. Именно за счет этого зна-

чительно снижены габариты и удельный вес современных водогрейных котлов. Как показывают тепловые расчеты жаротрубных котлов, за счет таких высоких тепловых потоков, а также наличия свободного движения воды в котле, на поверхности жаровых труб и поворотных камер наблюдается пристенное кипение. Наличие кипения на поверхности труб обеспечивает надежное охлаждение стенок поверхностей нагрева котла. Так, при расчетном давлении в жаротрубном котле 0,6 МПа максимальная температура стенки металла со стороны газа не превышает 183 °С. При такой температуре стенки, используемая углеродистая сталь может надежно ра-

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

ботать более десяти лет. Однако если в воде находятся соли жесткости, то при кипении воды на поверхности образуются плотные кальциевые отложения, которые существенно увеличивают термическое сопротивление стенки. Эксплуатация жаротрубных котлов имеет свои нюансы. Сильная изношенность тепловых сетей приводит к периодическим аварийным порывам. Эксплуатирующие организации при этом вынуждены включать подпиточные насосы, и в котел поступает вода, не прошедшая водоподготовку. Это приводит к активному образованию накипи и коррозии основного металла. Пример из практики ООО «ЭЦ «Надежность». При экспертизе промышленной безопасности жаротрубного котла Новитер 10,0/1,0-15 было обнаружено, что внутренняя поверхность труб покрыта толстым слоем накипи. После механического удаления накипи были обнаружены коррозионные язвины диаметром до 10 мм и остаточной толщиной 0,5 мм (см. рисунок). Пятнадцать дымогарных труб были заглушены, из-за образования свищей. Котел был отправлен в капитальный ремонт для замены всех поврежденных элементов. При определении причин таких повреждений было установлено, что котел эксплуатировался без водоподготовки две недели. Даже такой небольшой промежуток времени эксплуатации котла без водоподготовки привел к таким серьезным повреждениям.

631

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экспертиза промышленной безопасности технических устройств нефтебаз Особенности эксплуатации. Экспертиза промышленной безопасности Эльвира ФРАНЦ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Борис ГОНЧАРОВ, эксперт высшей квалификации, заместитель директора ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Юрий ХРАПАЧЕВ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «АЦ «БТ в промышленности» (г. Москва) Владимир БАРХУДАРЯН, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград) Игорь ЯНИ, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград)

В статье рассматриваются вопросы повышения надежности эксплуатации оборудования и предотвращения возникновения аварийных ситуаций на опасных производственных объектах – нефтебазах.

В

настоящее время изменяются подходы к эксплуатации оборудования, изменяется и усложняется само оборудование, ужесточаются требования пожарной, промышленной и экологической безопасности. Скрытый характер зарождения и развития дефектов, накопленной усталости металла и деталей оборудования нередко являются причинами аварийных ситуаций, которые сопровождаются значительными экономическими потерями и загрязнением окружающей среды. Большинство нефтебаз были построены в середине прошлого века. Основная часть технических устройств и трубопроводов на них отработали нормативный ресурс более чем в 3–4 раза. Поэтому вопросы определения технического состояния оборудования с целью определения параметров и срока дальнейшей эксплуатации приобретают приоритетный характер. На сегодняшний день трудно переоценить значение диагностики технического состояния оборудования потенциально опасных производств, в частности, нефтебаз. Ключевым звеном в оценке технического состояния оборудования является оценка предельного состояния и критериев прочности оборудования для кон-

632

кретных режимов и условий эксплуатации. При оперативном обследовании потенциально опасных объектов необходимо обнаружить дефекты в конструкционных материалах и выяснить причины их появления. Материалы деталей оборудования нефтебаз различаются составом, степенью деформации, микро- и макроструктурой, термической обработкой, механическими и другими свойствами. Наличие дефектов вызывает локальное изменение свойств материала, которое может быть обнаружено с помощью различных методов, поэтому в технической диагностике применяют комплексный подход к выявлению дефектов. Отдельные локальные повреждения, выявленные при техническом диагностировании, могут являться концентраторами напряжений и снижать прочность и долговечность материала. Поэтому работоспособность оборудования определяют на основе прочностных расчетов несущих элементов по их фактическому состоянию с учетом имеющихся повреждений и изменений физикомеханических свойств металла. Повреждения оборудования возникают вследствие воздействия различных эксплуатационных факторов, влияние

каждого из которых имеет свои закономерности, поэтому необходим их всесторонний анализ. На сегодняшний день нет единого подхода к решению сложных задач по определению технического состояния и возможности продления срока службы оборудования на опасных производственных объектах. На достоверность полученных результатов экспертизы влияют такие факторы, как оснащение экспертных организаций лабораторно-диагностическим оборудованием, уровень подготовки специалистов неразрушающего контроля и экспертов организации. Однако из-за отсутствия единого подхода к анализу полученных результатов экспертные организации используют различную нормативно-техническую документацию в зависимости от базовой подготовки, квалификации и опыта специалиста. Исчерпание ресурса эксплуатируемого оборудования может привести к авариям с тяжелыми последствиями. Разработка методических указаний и инструкций для конкретных видов оборудования даст возможность выполнения более полной квалифицированной работы по проведению диагностирования технического состояния технологического оборудования и трубопроводов с учетом конструктивных особенностей и условий эксплуатации на нефтебазах.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Экспертиза ПБ зданий и сооружений нефтебаз Экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений, автомобильных дорог необщего пользования на нефтебазах Эльвира ФРАНЦ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Борис ГОНЧАРОВ, эксперт высшей квалификации, заместитель директора ООО «ЭЦ «Надежность» (г. Волгоград) Юрий ХРАПАЧЕВ, эксперт высшей квалификации, директор ООО «АЦ «БТ в промышленности» (г. Москва) Владимир БАРХУДАРЯН, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград) Игорь ЯНИ, старший эксперт ООО «Ново-Технологии» (г. Волгоград)

В статье рассматривается основная проблема, возникающая при экспертизе промышленной безопасности зданий, сооружений, автомобильных дорог необщего пользования существующих нефтебаз – отсутствие отраслевой методической базы для проведения ЭПБ.

О

тдельным вопросом стоит определение технического состояния, срока дальнейшей эксплуатации зданий и сооружений нефтебаз. В соответствии с требованиями Федеральных норм и правил «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» ст. 7, 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; ■ после аварии на опасном производственном объекте, в результате которой были повреждены несущие конструкции данных зданий и сооружений; ■ по истечению сроков безопасной эксплуатации, установленных заключениями экспертизы. Экспертиза промышленной безопас-

ности зданий и сооружений включает: 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 физических свойств материалов конструкций; проверочный расчет конструкций с учетом выявленных при обследовании отклонений, дефектов и повреждений, фактических (или прогнозируемых) нагрузок и свойств материалов этих конструкций. Однако в настоящее время нет конкретных методических инструкций и указаний, в которых излагались бы порядок, технические требования, методы контроля, технические средства и рекомендации по проведению экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений на нефтебазах и определению их остаточного ресурса. Нефтебазы на правах собственности или аренды также имеют автомобильТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ные дороги необщего пользования, по которым опасные вещества транспортируются, как правило, без заключения договора перевозки по автомобильным дорогам. Автомобильная дорога необщего пользования также является опасным производственным объектом с наименованием «Участок транспортирования опасных веществ». Следует отметить важность и необходимость принятия и утверждения на федеральном уровне документа о порядке проведения обследования автомобильных дорог необщего пользования. Документ должен содержать комплекс мероприятий, который определяет цель, задачи и порядок диагностики, метод оценки автомобильных дорог, а также порядок использования результатов оценки для принятия оптимальных управленческих решений, основные положения комплексного обследования (диагностирования) технического состояния участков транспортирования опасных веществ, порядок их паспортизации и регистрации в государственном реестре опасных производственных объектов.

633

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка показателей надежности фонтанной арматуры УДК: 621 Илья ГОЛОВИЗИН, главный инженер ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Виктория ЧЕРВАКОВА, заместитель генерального директора ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Андрей АНДРЕЕВ, начальник отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Юлия КИСЛИЦЫНА, ведущий инженер отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Александр РЫБАКОВ, начальник отдела ЭПБ ГПМ (г. Ухта) Константин БРУСЕНКИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ТУ (г. Ухта)

Отказы и разрушение фонтанной арматуры могут привести к нарушению эксплуатации скважины, аварии и открытому фонтанированию. В связи с этим становится актуальным расчет остаточного ресурса такого оборудования, пример которого представлен в статье. Ключевые слова: остаточный ресурс; фонтанная арматура; показатели надежности.

Д

лительная эксплуатация скважин в особо тяжелых условиях вследствие сурового климата, высоких дебитов, давлений, агрессивности сред, высокой температуры, большого количества абразива может привести к отказам или разрушению фонтанной арматуры [1]. Следствием указанных нежелательных событий могут стать нарушение эксплуатации скважины, авария и открытое фонтанирование. В связи с этим при эксплуатации фонтанной арматуры необходимо уделять пристального внимание проблемам обеспечения надежности. Технические требования к конструкции фонтанных арматур определены в ГОСТ 13846-89 [2]. Под показателями надежности фонтанной арматуры понимается срок службы до наступления предельного состояния (остаточный ресурс), количество рабочих циклов «закрытия – открытия» задвижек запорной арматуры и периодических проверок рабочим давлением [3]. Следовательно, остаточный ресурс – является одним из важных показателей надежности, величина которого для всей системы определяется наи-

634

меньшим значением остаточного ресурса элемента системы. Для оценки остаточного ресурса необходимо определить следующие ключевые показатели [4, 5]: ■ средний ресурс с момента ввода в эксплуатацию до достижения предельного состояния (ТДср); ■ гамма-процентный ресурс с момента ввода в эксплуатацию до достижения предельного состояния (ТДγ); ■ средний ресурс с момента ввода в эксплуатацию до достижения отказа (Т0ср); ■ гамма-процентный ресурс с момента ввода в эксплуатацию до достижения отказа (Т0γ); ■ остаточный средний ресурс с момента проведения последнего контроля до достижения предельного состояния (ТОСТср); ■ остаточный средний ресурс с момента проведения последнего контроля до достижения предельного состояния (ТОСТγ). В рамках работ технического диагностирования для расчета остаточного ресурса необходимо определить следующие сведения:

sф – фактическая толщина стенки, определенная при обследовании, мм; [sр] – расчетная толщина стенки сосуда, мм; s ном – номинальная толщина стенки, мм; t – время от начала эксплуатации до момента обследования, лет. Программа (алгоритм) проведения технического диагностирования объекта включает: а) анализ технических документов и результатов предыдущих базового и (или) периодического технического диагностирования; б) анализ условий эксплуатации; в) проверку соответствия фактической сборки фонтанной арматуры, ранее зафиксированной при предыдущих базовом и (или) периодическом техническом диагностировании; г) выработку стратегии периодического технического диагностирования (на каждый объект отдельно или на группу объектов с характерными признаками); д) визуальный и измерительный контроль; е) проверку работоспособности; ж) инструментальный контроль; з) составление заключения о техническом состоянии фонтанной арматуры (на все объекты отдельно); и) составление формуляра технического состояния фонтанной арматуры;

Рис. 1. Фонтанная арматура

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

к) составление сводной ведомости несоответствий (на диагностируемую партию). На рисунке 2 представлен алгоритм метода контроля технического состояния и прогнозирования работоспособности фонтанных арматур, работающих при низких температурах. В работе рассмотрены ключевые элементы фонтанной арматуры. Исходные данные для расчета показателей надежности элементов фонтанной арматуры представлены в таблице 1. Для проведения необходимых расчетов основными являются формулы (1) – (6) [4, 5]:

Таблица 1. Исходные данные для расчета показателей надежности фонтанной арматуры № п/п

Наименование элемента

sф, мм

[sр], мм

sном, мм

t, лет

1

ЗМС Ду65Ру21

17,1

5,0

18,0

15

2

Тройник Ду65

17,7

5,0

20,0

15

3

ЗМС Ду65Ру21

17,3

5,0

18,0

15

4

ЗМС Ду65Ру21

16,8

5,0

18,0

15

5

Переходник Ду65

27,8

5,0

30,0

15

6

Крестовина Ду65

30,0

5,0

32,0

15

7

ЗМС Ду65Ру21

16,7

5,0

18,0

15

8

ЗМС Ду65Ру21

16,9

5,0

18,0

15

9

Колонная головка Ду245

39,7

18,8

46,0

15

Таблица 2. Результаты расчета показателей надежности фонтанной арматуры № п/п

Наименование элемента

(1)

где hпред – предельно допустимая глубина разрушения стенки силового элемента до достижения расчетной толщины, мм; K bt, b t – параметры распределения Вейбулла; с – средняя скорость коррозии, мм/ год; β – площадь контролируемой поверхности, м2. ТДγ = ТДср ∙ (1 – Uγ∙vT) (2) где Uγ – квантиль нормального распределения; vT – коэффициент вариации ресурса.

ТДср, лет

ТДγ, лет

Т0ср, лет

Т0γ, лет

ТОСТср, лет

ТОСТγ, лет

1

ЗМС Ду65Ру21

86,6

79,7

219,1

201,7

71,6

64,7

2

Тройник Ду65

37,2

34,2

83,8

77,2

22,2

19,2

3

ЗМС Ду65Ру21

107,2

98,7

302,4

278,4

92,2

83,7

4

ЗМС Ду65Ру21

62,2

57,3

173,4

159,7

47,2

42,3

5

Переходник Ду65

36,8

33,9

139,5

128,5

21,8

18,9

6

Крестовина Ду65

44,4

40,9

162,3

149,5

29,4

25,9

7

ЗМС Ду65Ру21

63,8

58,8

141,8

130,6

48,8

43,8

8

ЗМС Ду65Ру21

67,9

62,5

190,3

175,2

52,9

47,5

9

Колонная головка Ду245

48,3

44,4

68,2

62,8

33,3

29,4

Рис. 2. Алгоритм метода контроля технического состояния и прогнозирования работоспособности фонтанных арматур, работающих при низких температурах [6]

(3)

где H – толщина стенки, мм; c' – максимальная скорость коррозии, мм/год; S0 – площадь поверхности, контролируемой при одном измерении, м2; S – площадь поверхности, подлежащей обследованию, м2. Т0γ = Т0ср ∙ (1 – Uγ∙vT) (4) Тостср = min (ТДср или Т0ср) – Тэксп (5) где Tэксп – время нахождения устройства в эксплуатации, лет. Тостγ = min (ТДγ или Т0γ) – Тэксп (6) В таблице 2 приведены результаты расчета показателей надежности элементов фонтанной арматуры (на примере результатов диагностирования, выполненных специалистами ООО «РОС­ ТЕХКОНТРОЛЬ»). В рассмотренном случае, остаточный ресурс фонтанной арматуры определяется значением остаточного ресурса переходника Ду65 и составляет 18,9 года. Литература 1. Бакеев Р.А. Обеспечение пожарной и фонтанной безопасности при расконсервации газовых скважин: диссертация кандидата технических наук: 05.26.03. Тюмень, 2004 – 162 c.

2. ГОСТ 13846-89 (СТ СЭВ 4354-83) «Арматура фонтанная и нагнетательная. Типовые схемы, основные параметры и технические требования к конструкции».

3. СТО Газпром 2-2.3-139-2007 «Проведение экспертизы промышленной безопасности и технического диагностирования фонтанных арматур и оборудования устья скважин ПХГ».

4. РД 26-10-87 «Методические указания. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ностном разрушении».

5. РД 50-686-89 «Методические указания. Надежность в технике. Методы ускоренных испытаний на усталость для оценки пределов выносливости материалов, элементов машин и конструкций».

6. Ерехинский Б.А. Методы прогнозирования работоспособности фонтанных арматур газодобывающих скважин в условиях севера: диссертация ... кандидата технических наук: 05.26.2003. Москва – 2014 – 25 c.

635

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Защита газораспределительных сетей Защита газораспределительных сетей города от влияния блуждающих токов УДК: 620.197.5 Илья ГОЛОВИЗИН, главный инженер ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Виктория ЧЕРВАКОВА, заместитель генерального директора ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Андрей АНДРЕЕВ, начальник отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Юлия КИСЛИЦЫНА, ведущий инженер отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Александр РЫБАКОВ, начальник отдела ЭПБ ГПМ (г. Ухта) Константин БРУСЕНКИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ТУ (г. Ухта)

Коррозия блуждающими токами оказывает значительный урон городским подземным системам газораспределения. В статье рассмотрены основные причины возникновения блуждающих токов в городских условиях, приводится механизм данного вида коррозионного разрушения. Описаны существующие методы борьбы с электрокоррозией. Раскрыты принципы диагностики поляризованных протекторов для защиты подземных конструкций от блуждающих токов. Ключевые слова: коррозия блуждающими токами, газораспределительные сети, дренажная защита, поляризованный протектор.

К

оррозия блуждающими токами связана с работой электрических устройств, использующих в качестве токопровода землю. В ней появляются электрические токи, величина и направление которых могут изменяться во времени. Эти токи получили название блуждающих. В зонах входа блуждающих токов в трубопровод происходит катодный процесс, в местах выхода тока в грунт образуются анодные участки [1]. Большую опасность представляет собой неравномерное распределение стекающего тока, так как неравномерность утечки приводит к локальному разрушению подземного сооружения. Переменный блуждающий ток также опасен, но скорость разрушения металла им в несколько раз меньше, чем постоянным. Блуждающие токи могут выводить из строя незащищенные или пло-

636

хо защищенные системы газораспределения в течение нескольких недель или месяцев [2]. Основными источниками блуждающих токов для городских подземных газораспределительных систем являются электрифицированные железные дороги, метрополитен и трамваи. Коррозия городских газораспределительных систем зависит от соотношения интенсивности почвенной коррозии и коррозии, вызываемой блуждающими токами. При совпадении анодных зон, возникающих при почвенной коррозии, и анодных зон на участках выхода блуждающих токов с трубы в грунт, скорость коррозии может значительно увеличиться. В городских условиях на трубопроводы могут натекать токи величиной до ста ампер. При этом стекать с газопровода в грунт они могут лишь на участ-

ках с дефектами изоляционного покрытия. В этих зонах плотность коррозионного тока становится огромной, что может привести к образованию сквозного отверстия в стенке трубы за очень непродолжительное время. Необходимо отметить, что данное явление возможно лишь в случае, если анодный ток не приводит к пассивации металла. Коррозия систем газораспределения в условиях города под воздействием блуждающих токов становится особенно интенсивной в случае положительной или знакопеременной разности потенциалов «трубопровод – грунт». Поэтому подземные газопроводы, прокладываемые в зоне наличия блуждающих токов, должны иметь усиленное защитное покрытие и электрохимическую защиту. Для электрохимической защиты трубопроводов, находящихся в зонах действия блуждающих токов, используются электрические дренажи, катодные станции и протекторы. Дренажная защита трубопроводов от электрокоррозии обеспечивается отводом блуждающих токов с сооружения к источнику этих токов. Дренаж осуществляется путем электрического соединения трубопровода через дренажное устройство с отрицательной шиной тяговой подстанции или с отсасывающим пунктом, или с рельсами электрифицированного транспорта. Электрические дренажи подразделяются на три типа: прямые, поляризованные и усиленные. Прямой электрический дренаж обладает двусторонней проводимостью, то есть ток беспрепятственно протекает как с трубопровода в рельсовую сеть, так и в обратном направлении. Поляризованный дренаж отличается от прямого лишь тем, что он обеспечивает протекание тока по дренажному соединению только в одном направлении – с трубопровода на рельсы.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Для городских условий характерна большая концентрация таких подземных металлических конструкций, как телекоммуникационные и энергетические силовые кабели, водо- и газопроводы. Если будет осуществлена катодная защита одного из этих объектов, то может возрасти коррозионная опасность для другой, близко расположенной конструкции. Особую опасность для ускорения коррозии незащищенного объекта представляют места его сближения и пересечения с защищенным. Для предотвращения этого нежелательного явления, рекомендуется применять совместную дренажную защиту [3]. Для защиты городских систем газораспределения рекомендуется использовать поляризованные протекторы. Эти протекторы соединяются с защищаемой конструкцией через полупроводниковые элементы – диоды и транзисторы. Их использование особенно рекомендуется в условиях возникновения анодных и знакопеременных зон действия блуждающих токов, когда возможны компенсирование силы блуждающего тока током протекторной защиты и поляризация конструкции до ее защитного потенциала. Поляризованные протекторы применяют при наличии блуждающего тока промышленной частоты 50 Гц или в зонах знакопеременного блуждающего тока в грунтах с удельным сопротивлением не выше 60 Ом∙м. В зависимости от силы блуждающего тока ток протекторной защиты: ■ нейтрализует действие блуждающего тока и одновременно обеспечивает полную или частичную защиту трубопровода, если его величина превышает силу блуждающего тока; этот случай – наиболее благоприятный; ■ нейтрализует действие блуждающего тока, если сила обоих токов примерно одинакова; в этом случае на конструкции устанавливается ее стационарный потенциал; ■ лишь снижает коррозионное действие блуждающего тока; в этом случае рекомендуется использование станции катодной защиты. Наличие на поверхности газопровода катодной зоны блуждающего тока ведет к сдвигу потенциала в отрицательную сторону при одновременном уменьшении силы тока протекторной защиты. После наведения на трубопроводе потенциала, равного стационарному потенциалу протектора, диоды перестают пропускать ток – катодная поляризация с помощью протектора перестает функционировать. Данную схему можно использовать только тогда, когда нет необходимо-

сти в ограничении высоких отрицательных значений потенциала, например, в случае защиты неизолированных стальных газопроводов в грунте. Избыточная катодная поляризация может привести к отрицательным эффектам на защищаемой поверхности (разрушение изоляции и катодная коррозия) [4]. С целью их предотвращения поляризованный протектор снабжается транзистором. Защищаемый трубопровод подсоединяется к эмиттеру транзистора, протектор (магниевый сплав) – к коллектору, а вспомогательный опорный электрод (цинковый сплав), относительно которого система поддерживает предельную величину тока, гарантирующую протекторную защиту конструкции – к базе. Система ограничивает ток, натекающий на защищаемую конструкцию, и ток, стекающий с нее в грунт через протектор. Достоинством поляризованных протекторов является их эффективное использование даже при наличии блуждающих токов, возникающих от нескольких независимых источников. Для защиты подземных сооружений в зонах знакопеременного блуждающего тока следует применять серийные протекторы, изготовленные в соответствии с требованиями действующей технической документации, утвержденной в установленном порядке. Одиночные протекторы должны быть подключены к защищаемому сооружению через германиевые диоды со средним значением выпрямленного тока 0,3 Ом, групповые протекторы — через сплавные германиевые диоды со средним значением выпрямленного тока от 3 до 10 А [5]. Одиночные протекторы устанавливают на расстоянии 3…6 м от сооружения; групповые протекторы – на расстоянии 3…15 м от защищаемого сооружения с интервалом между протекторами в группе 1…3 м. Протекторы должны быть установлены ниже глубины промерзания и высыхания грунтов в данной местности. Монтаж протекторов должен быть выполнен с помощью изолированного провода, предназначенного для прокладки в подземных условиях. Провод должен соответствовать требованиям действующей технической документации. Сечение провода следует брать из расчета 1 мм2 по меди на один протектор. Провода должны быть приварены к газопроводу и к стальному сердечнику протектора. Места связки изолируют битумными или полимерными покрытиями в соответствии с требованиями действующей технической документации. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Диоды должны крепиться на текстолитовой плате. При установке одиночного протектора плата с диодом изолируется и вместе с проводом засыпается грунтом. При групповой установке поляризованных протекторов текстолитную плату с диодами следует устанавливать в контрольно-измерительном пункте. После окончания монтажа электрических цепей и установки протектора шурф для подключения к сооружению, траншею с уложенным в нее проводом и скважину засыпают грунтом с послойным трамбованием. При групповой установке поляризованных протекторов следует устанавливать контрольно-измерительный пункт. Работу поляризованных протекторов необходимо проверять периодически не менее четырех раз в год. Коррозия блуждающими токами может привести к быстрому выходу из строя подземных городских систем газораспределения. Для защиты этих трубопроводов необходимо применение усиленной изоляции совместно с использованием поляризованных протекторов. Эффективность работы поляризованных протекторов должна контролироваться в соответствии с требованиями действующей технической документации, утвержденной в установленном порядке, с учетом специфики защищаемых подземных сооружений. Литература 1. Кравцов В.В., Кузнецов М.В., Гареев А.Г., Худяков М.А., Ахияров Р.Ж., Захаров Л.А. Техника антикоррозионной защиты подземных трубопроводов: учебное пособие / Уфимский государственный нефтяной технический университет, Самостоятельное структурное подразделение «Институт дополнительного профессионального образования». Уфа, 2008.

2. Повышение безопасности эксплуатации промысловых трубопроводов в условиях локализации коррозии в зоне, расположенной после электроизолирующих фланцев / Абдуллин Р.М., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е., Тюсенков А.С. // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2009. № 2. С. 131–136.

3. Гареев А.Г. Основы коррозии металлов: учеб. пособие. – Уфа: УГНТУ, 2011. – 256 с.

4. Кравцов В.В. Химическое сопротивление материалов и современные проблемы защиты от коррозии: учеб. пособие / В.В. Кравцов. – Уфа: УГНТУ, 2004. – 231 с.

5. ГОСТ 16149-70 «Защита подземных сооружений от коррозии блуждающими токами поляризованными протекторами».

637

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Техническое диагностирование газовых инфракрасных излучателей УДК: 620.1 Илья ГОЛОВИЗИН, главный инженер ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Виктория ЧЕРВАКОВА, заместитель генерального директора ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Андрей АНДРЕЕВ, начальник отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Юлия КИСЛИЦЫНА, ведущий инженер отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Александр РЫБАКОВ, начальник отдела ЭПБ ГПМ (г. Ухта) Константин БРУСЕНКИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ТУ (г. Ухта)

Техническое диагностирование газовых инфракрасных излучателей (ГИИ) используется для поддержания их необходимого уровня надежности и работоспособности. В работе приведена нормативно-техническая документация, регламентирующая проведение их технического диагностирования. Рассмотрены методы неразрушающего контроля, используемые при техническом диагностировании ГИИ. Ключевые слова: газовый инфракрасный излучатель; техническое диагностирование; промышленная безопасность; экспертиза промышленной безопасности; неразрушающий контроль.

П

о официальным данным Ростехнадзора наблюдается достаточно высокий уровень травм со смертельным исходом вследствие аварий на объектах газопотребления [1]. При этом отмечается, что в ряде случаев аварии связаны с коррозионным повреждением газопроводов, утечкой газа, выхода из строя и неисправностью оборудования. В настоящей статье техническое диагностирование рассматривается как инструмент своевременного выявления дефектов, установления их вида, характера возникновения и развития, расположения, причин появления, который направлен на предотвращение аварийных ситуаций. Организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана обеспечить проведение экспертизы промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, а также проводить диагностику, испытания, освидетельствование технических устройств

638

в установленные сроки и по предъявляемому в установленном порядке предписанию федерального органа исполнительной власти в области промышленной безопасности или его территориального органа [2]. В соответствии с Правилами проведения экспертизы промышленной безопасности [3], 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;

■ 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. Следует отметить отсутствие нормативно-технических документов, описывающих техническое диагностирование ГИИ, в частности, и его экспертизу промышленной безопасности в целом. В связи с чем возникает необходимость описания процесса технического диагностирования ГИИ. Для технического диагностирования ГИИ необходимо рассмотреть его конструкцию и основные элементы. ГИИ состоит из газогорелочного блока, труб, излучателей, компенсатора, рефлекторов, колена и кронштейнов, а внутри газогорелочного блока располагаются горелка, дымосос, газовый мультиблок, реле давления, блок управления (рис. 1) [4]. Учитывая конструкцию ГИИ, контролю подлежат следующие элементы: 1. Трубы излучателя: – горячая; – холодные; – компенсатор; – колено.

2. Сварные соединения.

3. Фланцевые соединения.

4. Блок газогорелочный.

5. Несущие металлоконструкции, кронштейны, хомуты. Нормативной базой для проведения технического диагностирования ГИИ являются методика по комплексному техническому диагностированию внутренних газопроводов [5] и методика проведения технической диагностики газогорелочных устройств газопотребляющего оборудования [6]. На основании методик [5, 6] техническое диагностирование ГИИ будет включать три этапа:

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Общий вид ГИИ

Труба холодная

Колено

Рефлектор

Дымосос

Блок газогорелочный Компенсатор

Труба горячая Кронштейн

1. Разработка схемы проведения неразрушающего контроля.

2. Проведение неразрушающего контроля (НК).

3. Проведение расчета и оценка остаточного ресурса. Результатом первого этапа является составление схемы НК. Второй этап включает работы, направленные на контроль трубы излучателя и элементов крепления: ■ визуальный и измерительный контроль (выполняется с учетом рекомендаций РД 03-606-03 [7]); ■ ультразвуковая толщинометрия (выполняется с учетом рекомендаций ГОСТ Р 55614-2013 [8]); ■ измерение твердости металла (выполняется с учетом рекомендаций ГОСТ 9012-59 [9]); ■ магнитопорошковая дефектоскопия (выполняется с учетом рекомендаций ГОСТ 21105-87 [10]). На втором этапе осуществляется решение следующих задач: ■ выявление дефектов, возникших в процессе эксплуатации (изменений геометрической формы, поверхностных дефектов основного металла, трещин, коррозионных и эрозионных повреждений, деформаций и пр.); ■ выявление дефектов (трещин) на элементах креплений (кронштейны, хомуты), проверка состояния затяжки крепежных болтов; ■ определение утонения элементов в процессе эксплуатации и определение физико-механических свойств металла трубы излучателя. На третьем этапе проводится расчет и оценка остаточного ресурса, а именно: ■ прочностные расчеты и оценка остаточного ресурса труб излучателя (расчеты рекомендуется провести с учетом рекомендаций СА 03-003-07 [11]); ■ расчет остаточного ресурса труб излучателя, выполнить по РД 03-421-01 [12].

Электроды розжига

Контроль за состоянием опасных производственных объектов должен выполняться специалистами, которые специально обучаются и аттестуются в соответствии с ПБ 03-440-02 [13]. Стоит отметить, что заключения по результатам неразрушающего контроля выдаются специалистами, которые имеют квалификацию не ниже II уровня. Диагностирование опасных производственных объектов выполняется специальными аттестованными лабораториями, которые аттестованы на соответствие ПБ 03-372-00 [14]. Проведение технического диагностирования позволяет определить возможности, сроки и условия дальнейшей эксплуатации ГИИ посредством анализа выявленных дефектов и повреждений, оценки соответствия нормативным требованиям, разработки компенсирующих мероприятий. Исходя из вышеизложенного, следует отметить, что техническое диагностирование является основным инструментом предотвращения аварий и травматизма. Применение методов неразрушающего контроля позволяет обеспечить требуемое качество технического диагностирования. Таким образом, важнейшим условием обеспечения безопасной эксплуатации ГИИ, отработавших нормативный срок эксплуатации, становится проведение экспертизы промышленной безопасности и технического диагностирования, результаты которых позволяют установить реальное состояние ГИИ 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. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены Приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года №538).

4. Излучатель ИКНГ-22 (ИКНГ-40, ИКНГ50). – Руководство по эксплуатации.

5. Методика по комплексному техническому диагностированию внутренних газопроводов. – ООО Политест-Инжиниринг, 20 мая 2004 года.

6. Методика проведения технической диагностики газогорелочных устройств газопотребляющего оборудования. – Согласован Управлением по надзору на промышленных опасных производственных объектах Федеральной технологической службы от 23 августа 2004 года № 03-04-11/118С.

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

8. ГОСТ Р 55614-2013 «Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования».

9. ГОСТ 9012-59 «Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю».

10. ГОСТ 21105-87 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод».

11. СА 03-003-07 «Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов».

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

13. ПБ 03-440-02 «Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля».

14. ПБ 03-372-00 «Правила аттестации и основные требования к лабораториям неразрушающего контроля».

Следует отметить отсутствие нормативнотехнических документов, описывающих техническое диагностирование ГИИ в частности, и его экспертизу промышленной безопасности в целом. В связи с чем возникает необходимость описания процесса технического диагностирования ГИИ ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

639

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Определение остаточного ресурса насосного оборудования по вибрационному состоянию УДК: 621.6 Илья ГОЛОВИЗИН, главный инженер ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Виктория ЧЕРВАКОВА, заместитель генерального директора ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Андрей АНДРЕЕВ, начальник отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Юлия КИСЛИЦЫНА, ведущий инженер отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Александр РЫБАКОВ, начальник отдела ЭПБ ГПМ (г. Ухта) Константин БРУСЕНКИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ТУ (г. Ухта)

Определение остаточного ресурса – одна из основных задач диагностики насосного оборудования нефтеперекачивающих станций. В случаях, когда в процессе эксплуатации не выявлены или не устранены причины роста вибрации при соблюдении регламента по техническому обслуживанию и ремонту, становится актуальным применение методик по определению остаточного ресурса насосных агрегатов по вибрационному состоянию.

О

сновными задачами диагностики насосного оборудования являются установление технического состояния оборудования и определение (прогнозирование) остаточного ресурса. В качестве базовой концепции оценки остаточного ресурса оборудования используется подход, основанный на принципе безопасной эксплуатации по техническому состоянию, согласно которому оценка технического состояния объекта осуществляется по параметрам технического состояния, обеспечивающим его надежную и безопасную эксплуатацию, а остаточный ресурс устанавливается по определяющим параметрам технического состояния. В качестве определяющих параметров технического состояния принимаются параметры, изменение которых (в отдельности или в некоторой совокупности) может привести объект в неработоспособное или предельное состояние [1]. В общем случае математическое ожидание остаточного ресурса по времени

640

t определяется двумя составляющими: регулярной y(t) и случайной z(t).

T(t) = y(t) + z(t) (1) Для оценки (прогнозирования) остаточного ресурса могут быть использованы следующие основные методы: ■ математическое моделирование деградационных процессов и последующий расчет предполагаемого ресурса до достижения определяющими параметрами их предельного значения; ■ графическая или аналитическая экстраполяция трендов определяющих параметров при наличии сведений об их величине за предыдущий период (трендом параметров называют тенденцию их изменения, а графическое или аналитическое продолжение тренда в будущее время – экстраполяцией); ■ анализ статистических данных об отказах и ресурсах аналогичных объектов, эксплуатируемых в тех же или похожих условиях. В экстраполяционных методах на базе трендирования, нашедших наибольшее распространение, ожидаемый ре-

сурс объекта устанавливается достижением определяющими параметрами предельной величины. Оценка вероятности исчерпания остаточного ресурса при этом возможна, но, как правило, представляет большие трудности и производится только тогда, когда известен закон распределения определяющего параметра. Применение экстраполяционных методов позволяет эффективно прогнозировать остаточный ресурс, если контроль параметров технического состояния объекта осуществлялся в течение длительного времени. Эти методы с использованием результатов вибродиагностики являются основными для роторных машин, в первую очередь для газоперекачивающих агрегатов (ГПА) большой единичной мощности, насоснокомпрессорного оборудования (НКО) и др. Прогнозируемая величина остаточного ресурса при этом определяется с учетом доверительных границ, обу­ словленных погрешностями методики измерений [1]. Существующие нормативные документы позволяют оценивать техническое состояние и прогнозировать остаточный ресурс магистральных насосных агрегатов (МНА) по одному из основных параметров – вибрации [2, 3]. В частности, в зависимости от величины вибрации, можно оценить техническое состояние насосов (таблица 1) [2]. В зависимости от средних квадратичных значений виброскорости (мм/с) и виброперемещений (мкм) в соответствии с ГОСТР ИСО 10816-3-99 и СА 03-001-05 [4, 5] можно проводить оценку вибрационного состояния насосов и компрессоров (за исключением поршневых машин с номинальной скоростью от 120 до 15000 мин–1). В случаях, не предусмотренных в [4, 5], для оценки вибрации используются допустимые амплитуды вибрации узлов и элементов нагнетательных машин, при-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1. Оценка технического состояния насосов в зависимости от величины вибрации № п/п

Величина среднего квадратичного значения виброскорости, мм/с

1

Оценка длительности эксплуатации

Для номинальных режимов перекачки

1.1

до 5,6

Длительная

1.2

свыше 5,6 до 7,1

Ограниченная (не должна превышать 600 ч)

1.3

свыше 7,1

Недопустимо

2

Для режимов перекачки, отличных от номинальных

2.1

до 8,9

Длительная

2.2

свыше 8,9 до 11,2

Ограниченная (не должна превышать 168 ч)

2.3

свыше 11,2

Недопустимо

Таблица 2. Допустимые амплитуды вибрации для насосов Частота вращения вала, Гц

< 12,5

12,5÷16,5

16,5÷25,0

25,0÷50,0

> 50,0

Допустимая амплитуда вибрации Sa, мкм

120

100

80

60

50

Таблица 3. Допустимые амплитуды вибрации для фундаментов электродвигателей Частота вращения вала, Гц

<8

8÷12,5

> 12,5

Допустимая амплитуда вибрации Sa, мкм

200

150

100

Таблица 4. Допустимые амплитуды вибрации для подшипников электродвигателей Частота вращения вала, Гц

< 12,5

12,5÷16,5

16,5÷25

25÷50

Допустимая амплитуда вибрации Sa, мкм

80

65

50

25

Таблица 5. Исходные данные для расчета остаточного ресурса насосного оборудования по вибрационному состоянию Наименование

Lк, мм/с

ΔL, мм/с

Lо, мм/с

t, лет

Передний подшипник электродвигателя

0,27333

7,1

0,01

10

Подшипник насоса

0,23348

7,1

0,01

10

Таблица 6. Результаты расчета остаточного ресурса насосного оборудования по вибрационному состоянию Наименование

tо.р., лет

Передний подшипник электродвигателя

260

Подшипник насоса

308

веденные в Приложении 5 стандарта ассоциации «Ростехэкспертиза» СА 03-00307 «Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов» [6]. В таблицах 2–4 приведены примеры допустимых амплитуд вибрации для насосов, электродвигателей и подшипников электродвигателей. Что касается определения остаточного ресурса по вибрационному состоянию насосных агрегатов, то оно проводится тогда, когда в процессе эксплуатации не выявлены или не устранены причины роста вибрации при соблюдении регламента по техническому обслуживанию и ремонту. Величина отклонения вибрационных параметров от исходного состояния определяется условиями, временем эксплуатации и качеством изготовления базовых узлов (корпуса, рамы, фундамента) [3]. Для примера в статье произведен расчет остаточного ресурса подшипников,

расположенных на насосном оборудовании нефтеперекачивающей станции. Расчет производится по формуле (2)

tо.р. = t·

(2)

где Lк – фактическое (измеренное) значение уровня вибрации, мм/с; ΔL – допустимое увеличение уровня вибрации для данного типоразмера насоса, мм/с; L о – паспортное (базовое) значение уровня вибрации, мм/с; t – срок службы, лет. Исходные данные для расчета представлены в таблице 5. В результате расчетов остаточного ресурса насосного оборудования должно получиться значение, превышающее требуемый ресурс работы или срок эксплуатации до следующего капитального ремонта, либо планируемой замены насосного оборудования. Если расчетТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ный остаточный ресурс меньше требуемого, то в этом случае необходимо дополнительное обследование средствами вибродиагностики – анализ спектра вибросигнала с целью выявления дефектных деталей насосного оборудования или причины повышенной вибрации [7]. Как видно из таблицы 6, в рассмотренном примере расчетный остаточный ресурс превышает значение требуемого ресурса работы оборудования, эксперт может сделать вывод о расчетном остаточном сроке службы насосного оборудования по вибрационному состоянию. В работе рассмотрены вопросы определения технического состояния насосов и их остаточного ресурса по вибрационному состоянию. В работе приведен пример выполнения расчета остаточного ресурса подшипников, расположенных на насосном оборудовании нефтеперекачивающей станции. Получено, что расчетный остаточный срок службы насосного оборудования по вибрационному состоянию составляет более 10 лет. Литература 1. Богданов, Е.А. Основы технической диагностики нефтегазового оборудования: Учеб. пособие для вузов / Богданов Е.А. – М.: Высш. шк., 2006. – 279 с.: ил.

2. РД-19.100.00-КТН-036-13 «Правила технического диагностирования и освидетельствования механо-технологического оборудования. Методики технического диагностирования механо-технологического оборудования».

3. РД 153-39.4Р-124-02 «Положение о порядке проведения технического освидетельствования и продления срока службы технологического оборудования НПС МН».

4. ГОСТР ИСО 10816-3-99 «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 3. Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15 009 мин-1».

5. СА 03-001-05 «Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации».

6. СА 03-003-07 «Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов».

7. Агишев В.Н., Трунин О.Н., Кушнаренко В.М. Определение остаточного ресурса насосно-компрессорного оборудования // Вестник ОГУ. – 2009. – № 9. – С. 132–133.

641

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Обязательность проведения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ) сооружений, к которым относятся вентиляционные и дымовые промышленные трубы, определена законом о промышленной безопасности [1]. Однако введение в действие Приказа Ростехнадзора от 1 июля 2014 года № 287, отменившего действие ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб» вызвало немало дискуссий о нормативном «вакууме» по проведению ЭПБ вентиляционных и дымовых промышленных труб. В статье рассматриваются нормативно-правовые документы, определяющие в настоящее время правовую базу для проведения ЭПБ. Ключевые слова: дымовая труба, повреждения, дефекты, экспертиза промышленной безопасности.

В

настоящее время в промышленности используется большое количество вентиляционных и дымовых промышленных труб, различных по высоте, диаметру и конструктивным особенностям (таблица 1). Безопасность их эксплуатации зависит от влияния большого количества воздействий: силовые (собственный вес конструкции, ветровое давление, эксплуатационные силовые факторы); динамические (от порывов и пульсации ветрового давления и усилий вызванных собственными колебаниями конструкций); температурно-силовые (от эвакуируемых ими газов , от солнечной радиации, суточных колебаний температур, климатических изменений и другое); коррозионные (от атмосферных явлений и воздействий дымовых газов). Схема эксплуатационного нагружения и основные параметры эксплуатационных нагрузок за жизненный цикл сооружения представлена на рисунке 1 [2]. Закон о промышленной безопасности [1] обязывает организации, имеющие промышленные дымовые трубы, проводить ЭПБ. Практика введения ЭПБ промышленных дымовых труб была введена Ро-

642

стехнадзором в 2002 году. Сегодня правила [3] обязывают проводить ЭПБ для сооружений в следующих случаях: ■ в случае истечения срока эксплуатации сооружения, установленного проектной документацией; ■ в случае отсутствия проектной документации, либо отсутствия в проектной документации данных о сроке эксплуатации сооружения; ■ после аварии на опасном производственном объекте, в результате которой были повреждены несущие конструкции данных сооружений; ■ по истечении сроков безопасной эксплуатации, установленных заключениями экспертизы. Отмена правил ПБ 03-445-02, разъясняющих проведение ЭПБ вентиляционных и дымовых промышленных труб, с одной стороны, вызвало немало дискуссий по процессу организации и проведения ЭПБ, с другой стороны – данный документ является не единственным нормативноправовым документом, содержащим требования безопасности. За последние годы был введен в действие федеральный закон [4], разработаны и утверждены многие нормативно-технические до-

Рис. 1. Схем эксплуатационного нагружения за жизненный цикл [2]: М – монтаж; И – испытания; П – пуск в эксплуатацию; С – стационарны режим; Р – регулирование параметров; А – аварийная ситуация; 3 – срабатывание защиты; О – останов p, t, σ p max pmax

tmax

И

σmax

t σmax σ ∆σв τi

σmax 0 М

pmax

tmax

П

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

С

∆σ

Илья ГОЛОВИЗИН, главный инженер ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Виктория ЧЕРВАКОВА, заместитель генерального директора ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Андрей АНДРЕЕВ, начальник отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Юлия КИСЛИЦЫНА, ведущий инженер отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Александр РЫБАКОВ, начальник отдела ЭПБ ГПМ (г. Ухта) Константин БРУСЕНКИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ТУ (г. Ухта)

∆pв

УДК: 697.8.004.58

∆p

вентиляционных и дымовых промышленных труб

∆t

Экспертиза ПБ

кументы [5-9], затрагивающие вопросы безопасности промышленных труб. Ростехнадзор ежегодно определяет перечень документов [10], требования которых необходимо соблюдать организациям, эксплуатирующим опасные производственные объекты, включая объекты, на которых эксплуатируются промышленные трубы. В РД 03-610-03 [7] приведена характеристика 59 основных дефектов и повреждений всех типов дымовых и вентиляционных труб с указанием вероятной причины возникновения дефекта или повреждения, метода выявления, причины возникновения, категории опасности и мероприятий по предотвращению дальнейшего развития дефекта (повреждения) и его устранению. ГОСТ 31937-2011 [5], СП 13-101-99 [6], РД 03-610-03 [7] определяют правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных промышленных труб, но данные документы не содержат термин ЭПБ. Следует отметить, что с отменой ПБ 03-445-02, не стало явных норм отбраковки по отклонению промышленных труб, выполненных из разных материалов. П. 15 главы I ПБ 03-445-02 определялись организационно-технические мероприятия (см. таблицу 2), которые сейчас отменены, теперь такие требования есть в отраслевых инструкциях (РД 15334.1-21.523-99 [12]) применительно к трубам, эксплуатируемым на тепловых электростанциях. Таким образом, руководствуясь документами [5–9], процесс ЭПБ промышленных труб сводится к оценке их технического состояния. Такой подход не позволяет обеспечить выполнение цели проведения экспертизы (экспертиза проводится с целью определения соответствия объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности и основывается на принципах незави-

Р

A

З

O

τ

симости, объективности, всесторонности и полноты исследований, проводимых с использованием современных достижений науки и техники [3]), установленного правилами проведения экспертизы промышленной безопасности. Уместно предположить, что для выхода из такой ситуации требуется разработка и введение в действие новых Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб». Это позволит определить термины и требования промышленной безопасности применительно к эксплуатации вентиляционных и дымовых промышленных труб. Своевременно и качественно проведенная ЭПБ обеспечивает надежную и безопасную эксплуатацию вентиляционных и дымовых промышленных труб. Отсутствие правил промышленной безопасности к эксплуатации промышленных труб, сводит процесс проведения ЭПБ к оценке их технического состояния. В статье приведен обзор действующих нормативно-технических документов, определяющих правовую базу по оценке технического состояния, обеспечивающих основу для организации и проведении ЭПБ вентиляционных и дымовых промышленных труб. Литература 1. Федеральный закон от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. Шаповал Д.В. Долговечность стволов металлических дымовых труб с трещиноподобными дефектами. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2006. – 131 с.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены. Приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

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

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

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

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

8. Руководство по эксплуатации про-

Таблица 1. Характеристика конструкций промышленных труб по типам [11] Тип дымовых и вентиляционных труб

Количество труб, шт.

Высота труб, м

Количество труб высотой более 100 м

1. Железобетонные монолитные

3500

до 370 м

2500

2. Железобетонные сборные

2500

до 60 м

-

3. Кирпичные

15000

до 120 м

около 100

4. Металлические

до 250000

до 200 м

2000

5. Стеклопластиковые 5.1. Самонесущие и в металлической башне 5.2. Внутри кирпичных и ж/б оболочек

до 1000 более 20 шт.

до 100 м до 120 м

до 100

Таблица 2. Организационно-технические мероприятия по предохранению дымовых труб от повреждений Категорически запрещается: по ПБ 03-445-02

по РД 153-34.1-21.523-99 [12]

а) подключать к трубам дополнительные теплоагрегаты или вентиляционные каналы, а также изменять температурно-влажностный режим эксплуатации, надстраивать ствол, устраивать в фундаменте и оболочке трубы дополнительные отверстия и проемы, размещать на трубах рекламы, антенны и другие устройства без согласования с проектной организацией

– без согласования с проектной организацией подключать к дымовым трубам дополнительные теплотехнические агрегаты, способные изменить температурно-влажностный режим эксплуатации, а также надстраивать ствол и устраивать в нем либо в фундаменте дополнительные отверстия и проемы

б) допускать скопления посторонних предметов на светофорных и смотровых площадках и лестницах труб

– допускать скопление посторонних предметов и золы на светофорных и смотровых площадках дымовых труб

в) хранение в цокольной части труб и вблизи них горючих и взрывчатых веществ и материалов, сооружение вблизи трубы складов материалов и скопление мусора

– допускать хранение в цокольной части дымовых труб, под газоходами и вблизи них горючих и взрывоопасных веществ и материалов, сооружение в непосредственной близи к трубе или газоходу складов материалов и мусора

г) сооружение на расстоянии менее 30 м от трубы хранилища кислот, щелочей и других продуктов, агрессивных по отношению к материалам фундаментов, без возможности контроля за состоянием днищ и сохранностью хранимых в них продуктов

– допускать сооружение на расстоянии до 30 м от трубы хранилищ кислот, щелочей и других продуктов, агрессивных по отношению к материалам фундаментов, без возможности контроля за состоянием днищ и сохранностью хранимых в них продуктов

-

– сооружение под газоходами помещений

д) выбрасывать отработанные воду и пар, а также допускать неорганизованный отвод дождевых вод вблизи трубы

– выбрасывать отработанные воду и пар, а также допускать неорганизованный отвод дождевых вод вблизи дымовой трубы

е) оставлять вблизи трубы на продолжительное время отрытыми котлованы и траншеи;

-

ж) устраивать ниже подошвы фундамента трубы колодцы для откачки грунтовых вод.

– устраивать ниже подошвы фундамента трубы колодцы для откачки грунтовых вод

-

– подвешивать к ходовым скобам, лестницам тросы, блоки и прочее такелажное оборудование

мышленных дымовых и вентиляционных труб. Утвержден комитетом РФ по металлургии 7 февраля 1993 года.

9. Положение о порядке продления сроков безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах. Утв. Приказом Минприроды России от 30 июня 2009 года № 195.

10. Перечень нормативных правовых актов и нормативных документов, относящихся к сфере деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (раздел I «Технологический, строительный, энергеТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

тический надзор») П-01-01-2014. Утвержден Приказом Ростехнадзора от 13 января 2015 года № 5.

11. Осоловский В.П. О качестве работ по экспертизе промышленной безопасности и восстановлению работоспособного состояния дымовых и вентиляционных труб // Промышленная безопасность дымовых и вентиляционных промышленных труб /редкол.: Абдрахманов Н.Х. и др. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. С.16–22.

12. РД 153-34.1-21.523-99 «Инструкция по эксплуатации железобетонных и кирпичных дымовых труб и газоходов на тепловых электростанциях».

643

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Об оформлении заключений экспертизы промышленной безопасности УДК: 681.3.07 Илья ГОЛОВИЗИН, главный инженер ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Виктория ЧЕРВАКОВА, заместитель генерального директора ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Андрей АНДРЕЕВ, начальник отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Юлия КИСЛИЦЫНА, ведущий инженер отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Александр РЫБАКОВ, начальник отдела ЭПБ ГПМ (г. Ухта) Константин БРУСЕНКИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ТУ (г. Ухта)

Рассматриваются основные аспекты оформления заключений экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ), позволяющие минимизировать составление заведомо ложных заключений и снизить количество недобросовестных поставщиков услуг по ЭПБ на рынке.

П

орядок оформления заключений ЭПБ определен правилами проведения ЭПБ [1]. Заключение является результатом проведения ЭПБ, его важность для эксплуатирующих организаций нельзя переоценить. Наличие заключения для эксплуатирующей организации позволяет обеспечить безопасную эксплуатацию тех-

644

нических устройств, зданий и сооружений на опасных производственных объектах (ОПО) в случаях, представленных в таблице 1. Заключение подписывается руководителем организации, проводившей экспертизу, и экспертом (экспертами), участвовавшим (участвовавшими) в проведении экспертизы, заверяется печатью эксперт-

ной организации и прошивается с указанием количества листов [1, 4]. Согласно рекомендациям [2] и п. 26 правил [1] заключение ЭПБ должно содержать: 1) титульный лист с указанием наименования заключения экспертизы; 2) вводную часть, включающую: ■ положения нормативных правовых актов в области промышленной безопасности (пункт, подпункт, часть, статья), устанавливающих требования к объекту экспертизы, и на соответствие которым проводится оценка соответствия объекта экспертизы; ■ сведения об экспертной организации (наименование организации, организационно-правовая форма организации, адрес местонахождения, номер телефона, факса, дата выдачи и номер лицензии на деятельность по проведению экспертизы промышленной безопасности); ■ сведения об экспертах, принимавших участие в проведении экспертизы (фамилия, имя, отчество, регистрационный номер квалификационного удостоверения эксперта);

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Таблица 1. Случаи проведения ЭПБ для технических устройств, зданий и сооружений [1] Случаи проведения ЭПБ для технических устройств

для зданий и сооружений

до начала применения на опасном производственном объекте

-

по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки такого технического устройства, установленных его производителем

в случае истечения срока эксплуатации здания или сооружения, установленного проектной документацией

при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого технического устройства, если фактический срок его службы превышает двадцать лет

в случае отсутствия проектной документации, либо отсутствия в проектной документации данных о сроке эксплуатации здания или сооружения

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

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

Рис. 1. Варианты выводов заключения экспертизы 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 изменения, после внесения которых документация будет соответствовать требованиям промышленной безопасности, либо мероприятия, после проведения которых техническое устройство, здания, сооружения будут соответствовать требованиям промышленной безопасности); 3) объект экспертизы не соответствует требованиям промышленной безопасности.

3) перечень объектов экспертизы, на которые распространяется действие заключения экспертизы; 4) данные о заказчике (наименование организации, организационно-правовая форма организации, адрес местонахождения); 5) цель экспертизы; 6) сведения о рассмотренных в процессе экспертизы документах с указанием объема материалов, имеющих шифр, номер, марку или другую индикацию, необходимую для идентификации; 7) краткую характеристику и назначение объекта экспертизы; 8) результаты проведенной экспертизы со ссылками на положения нормативных правовых актов в области промышленной безопасности, на соответствие которым проводилась оценка соответствия объекта экспертизы требованиям промышленной безопасности;

9) выводы заключения экспертизы (правилами [1] определены три варианта выводов); 10) приложения. В свою очередь п. 26 и п. 23 правил [1] требует в приложение заключения ЭПБ включить Акт о проведении работ по техническому диагностированию, неразрушающему контролю, разрушающему контролю технических устройств, обследованию зданий и сооружений, который подписывается лицами, проводившими работы и руководителем проводившей их организации или руководителем организации, проводящей экспертизу. Следовательно, согласно требованиям единственного нормативно-правового акта [1], содержащего требования к оформлению заключения ЭПБ, экспертная организация может не прикладывать к заключению ЭПБ протоколы проведенных ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

работ по техническому диагностированию, включая работы по неразрушающему и разрушающему контролю технических устройств, обследованию зданий и сооружений. Достаточным условием является подготовка Акта о проведении работ, в котором прописано что данные работы проводились. Этот факт дает право недобросовестным исполнителям не проводить данные работы, и не предоставлять результаты проведенных работ заказчику ЭПБ, если иное не прописано договорными обязательствами между заказчиком и экспертной организацией. Что также ведет к тому, что при проведении очередной ЭПБ другой экспертной организацией, отсутствует возможность ознакомиться с результатами предыдущих работ и дать объективную оценку технического состояния объекта экспертизы и срока его дальнейшей службы. Если для технических устройств это возможно, так как правилами [1] не определен случай проведения ЭПБ по истечении сроков безопасной эксплуатации, установленных заключениями экспертизы [3], то для зданий и сооружений данный факт недопустим. В общей сложности существующие Правила проведения экспертизы промышленной безопасности [1] ведут к профанации ЭПБ и не борются с недобросовестными поставщиками услуг по экспертизе промышленной безопасности на рынке. Такое положение требует незамедлительного внесения изменений в Правила проведения экспертизы промышленной безопасности [1] в целях повышения качества проведения экспертизы технических устройств, зданий и сооружений и минимизировать риски составления заведомо ложных и/или неинформативных заключений ЭПБ. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены Приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

2. Долгих Н.Г., Солодовников А.В. Эксперт в области промышленной безопасности. Изд. 9-е, – Уфа: УГНТУ, 2014. – 290 с.

3. Ефросинин В.В., Нуритдинова Л.М., Солодовников А.В. О новых требованиях безопасности к оборудованию, работающему под избыточным давлением // Химагрегаты №1 (29) март 2015 г. С. 34–36.

4. ГОСТ Р 6.30-2003 «Унифицированная система организационно – распорядительной документации».

645

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка прочности бетона

Оценка фактической прочности бетона в ответственных конструкциях неразрушающими методами при невозможности проведения отрыва со скалыванием УДК: 691.32 Илья ГОЛОВИЗИН, главный инженер ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Виктория ЧЕРВАКОВА, заместитель генерального директора ООО «РОСТЕХКОНТРОЛЬ» (г. Ухта) Андрей АНДРЕЕВ, начальник отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Юлия КИСЛИЦЫНА, ведущий инженер отдела ЭПБ ПД и ЗС (г. Ухта) Александр РЫБАКОВ, начальник отдела ЭПБ ГПМ (г. Ухта) Константин БРУСЕНКИН, ведущий инженер отдела ЭПБ ТУ (г. Ухта)

В последние годы популярность и доступность различных методов контроля прочности бетона и реализующих их приборов возросла. И, несмотря на требования нормативных документов, резко ограничивающих возможность применения большинства методов для использования в ходе обследования и экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений, в том или ином объеме они применяются организациями. Однако кроме требований нормативных документов на практике эксперты встречаются с ситуациями, не позволяющими использовать методы и приборы в связи с конструктивными особенностями обследуемых зданий и сооружений. В статье рассмотрены вопросы определения прочности бетона в случаях невозможности проведения отрыва со скалыванием. Ключевые слова: прочность, бетон, методы контроля, обследование зданий, экспертиза промышленной безопасности.

К

онтроль и оценка прочности бетона является одним из ключевых параметров для определения фактической прочности бетона и влияет на принятие решения по дальнейшей эксплуатации зданий и сооружений. Исследования прочности бетона должны выполняться по требованиям ГОСТ 181052010 [1], ГОСТ 28570-90 [4], ГОСТ 22690-88 [5], ГОСТ 17624-2012 [6]. На практике в основном применяются косвенные методы, в частности широкое применение находит ультразвуковой метод по ГОСТ 17624-2012 [4] (см. рис. 1). Согласно ГОСТ 18105-2010 [1] п. 5.5, косвенные методы определения прочности бетона (ультразвуковой, ударный импульс и т.п.) не допустимы к применению без построения градировочных зависимостей. Применение косвенных методов требует строгого соблюдения требований к построению градуировочных зависимостей, на практике зачастую эти требования игнорируются, и, как след-

646

ствие, возрастает погрешность получения результатов. Однако в соответствии с [2] п. 5.5. ГОСТ 18105-2010 становится обязательным для соблюдения требований Технического регламента о безопасности зданий и сооружений [3].

Для реализации методов контроля прочности бетона 1 группы (косвенных методов) достаточно наличия приборов контроля. Косвенные методы контроля являются полностью «неразрушающими» и не наносят повреждений бетону конструкций при измерениях. Однако построение градуировочной зависимости ведет к неизбежному применению методов группы 2 и 3 (см. рисунок 1). В свою очередь РД 153-34.1-21.326-2001 [9] и другие документы рекомендуют при оценке прочности бетона применять несколько методов измерений. В п. 6.2 РД 153-34.1-21.326-2001 содержатся требования по оценке прочности бетона механическими и ультразвуковыми методами, а в отдельных случаях рекомендуется применение лабораторных испытаний образцов, взятых из эксплуатируемых конструкций. Ультразвуковой метод выполняется по ГОСТ 17624-2012 [6] и заключается в регистрации скорости прохождения ультразвуковых волн. Метод упругого отскока выполняется по ГОСТ 22690.0-88 [5] и заключается в измерении величины обратного отскока ударника при соударении с поверхностью бетона. Для его реализации применяется склерометр Шмидта и его многочисленные аналоги. Метод упругого отскока основан на измерении поверхностной твердости бетона.

Рис. 1. Классификация методов контроля прочности 1 группа Косвенные методы (неразрушающие)

Методы контроля прочности бетона

2 группа

Ультразвуковой Ударного отскока Ударного импульса Пластической деформации Прямые (неразрушающие)

3 группа

Отрыва Отрыва со скалыванием Скалывания ребра Путем отбора проб (разрушающие) Выпиливанием Выбуриванием

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 2. Пример реализации метода отрыв со скалыванием

Рис. 3. Общий вид приборов исполнения ОНИКС-1.ОС

Рис. 4. Измеритель прочности бетона (скол ребра) ОНИКС-СР

Метод ударного импульса выполняется по ГОСТ 22690.0-88 [5] и заключается в регистрации энергии удара, возникающей в момент соударения бойка с поверхностью бетона. В России этот метод, пожалуй, больше всего распространен. Типичные представители приборного ряда для испытаний этим методом – приборы «Оникс» [8]. Метод пластических деформаций выполняется по ГОСТ 22690.0-88 [5] основан на измерении размеров отпечатка, который остался на поверхности бетона после соударения с ней стального шарика. Метод устаревший, но до сих пор его используют из-за дешевизны оборудования. Наиболее широко для таких испытаний используют молоток Кашкарова. Исследования, приведенные в работе [10] показывают, что ультразвуковой метод имеет наименьшую погрешность среди косвенных методов оценки фактической прочности бетона. Метод упругого отскока имеет коэффициент вариации в 2 раза выше. Разброс результатов измерений методом ударного импульса максимален и характеризуется коэффициентом вариации, превышающим 40%. Методы контроля прочности бетона 2 группы (см. рис. 1) относят к прямым методам контроля, они выполняются с учетом требований ГОСТ 22690.0-88 [5]. Метод отрыва основан на измерении максимального усилия, необходимого для отрыва фрагмента бетонной конструкции (см. рис. 2). Для исследования бетона методом отрыва применяются те же приборы, что и для метода отрыва со скалыванием, это: ПИБ; ОНИКС-ОС (см. рис. 3); ПОС-50МГ4; ГПНС-5; ГПНВ-5. Метод скалывания ребра подразумевает отсечение ребра испытуемой конструкции (см. рис. 4). В первую очередь, он применяется для контроля линейных сегментов вроде ригелей, колонн, свай, перемычек и опорных балок. Исследования, приведенные в работе [10] рекомендуют применять методы данной группы, в частности, методы отрыва и скалывания.

Методы контроля прочности бетона 3 группы являются наиболее соответствующими истинному значению прочности бетона. Однако на практике данные методы применяются редко. Это обусловлено тремя основными причинами: высокая стоимость оборудования, большая трудоемкость процесса измерения и локальное повреждение конструкции. Исследования, приведенные в работе [10] рекомендуют применять испытания отобранных образцов. Практика проведения обследования и экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений показывает, что в ряде случаев неприменимо проведение метода отрыва со скалыванием, ввиду плотности армирования или конструктивного исполнения (например, сборное или монолитное перекрытие), а также отсутствует возможность отобрать образец. В таких случаях экспертам приходится применять нерегламентированные стандартами виды анкеров, а те, что предлагаются производителями приборов неразрушающего контроля, диаметром 16 мм и длиной 25 мм (путем установки постановочного кольца на стандартный анкер). Как показывает практика показания испытаний, с использованием нестандартных длин анкера и рекомендуемых ГОСТ 22690-88 [5] сопоставимы. Но если в ГОСТ 22690-88 [5] приложение 2 носило рекомендательный характер, то в документе ГОСТ 22690-2015, который вступает в силу 01 апреля 2016 года, приложение А «методика проведения отрыва со сколом» носит обязательный характер, следовательно использование анкеров длиной менее 35 мм, становится нелегитимным, что сужает область применения метода при проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений. Для оценки фактической прочности бетона в ответственных конструкциях неразрушающими методами, при невозможности проведения отрыва со скалыванием, рекомендуется использование ультразвукового метода или метода упругого отскока, а при возможности – их соче-

тание, что также рекомендуется в литературе [9, 10, 11]. Литература 1. ГОСТ 18105-2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности».

2. Постановление Правительства РФ от 29 сентября 2015 года № 1033 «О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 26 декабря 2014 года № 1521».

3. Федеральный закон от 30 декабря 2009 № 384-ФЗ «Технический регламент о безо­ пасности зданий и сооружений».

4. ГОСТ 28570-90 «Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций».

5. ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля».

6. ГОСТ 17624-2012 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности».

7. Постановление Правительства РФ 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» (с изменениями на 29 сентября 2015 года)».

8. Руководство пользования «Измеритель прочности материалов Оникс-1. ОС» НПП «Интерприбор».

9. РД 153-34.1-21.326-2001 «Методические указания по обследованию строительных конструкций производственных зданий и сооружений тепловых электростанций. Часть 1. Железобетонные и бетонные конструкции».

10. Улыбин А.В. О выборе методов контроля прочности бетона построенных сооружений // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 4. – С. 10–15.

11. Штенгель В.Г. Общие проблемы технического обследования неметаллических строительных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений // Инженерно-строительный журнал. 2010. № 7 (17). – С. 4–9.

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

647

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Современные технологии, применяемые при изготовлении мостовых кранов УДК: 621.874.7 Александр БАРКИН, эксперт в области промышленной безопасности отдела ГПМ Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Александр АФАНАСЬЕВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных механизмов, эксперт в области промышленной безопасности Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Петр СУЩЕВ, руководитель организации Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Николай ФРОЛОВ, дефектоскопист-обследователь Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

Современные подъемные сооружения резко отличаются от тех, что часто встречаются на предприятиях в процессе экспертизы. На смену морально устаревшим и физически исчерпавшим свой срок, приходят новые грузоподъемные машины. Ключевые слова: подъемные сооружения, мостовой кран, устройства безопасности, механизмы.

Н

а участке МНЛЗ (машина непрерывного литья заготовок) Кислородно-конвертерного цеха №2 АО «ЕВРАЗ ЗСМК» установлены современные мостовые краны начала 2000 годов выпуска, изготовленные в соответствии с самыми высокими стандартами. Механизмы крана (в зависимости от их назначения) оснащены одно – или – двухскоростными электродвигателями, AC – инверторами, трех или четырех скоростными мотор – редукторами, дисковыми тормозами всех механизмов. Управление рабочими движениями крана осуществляется посредством двух панелей управления. На панелях отсутствуют громоздкие рычаги, их заменили двухпозиционные кнопки и кнопки-джойстики. Это облегчает работу оператора крана и позволяет произвести точное позиционирование груза, избежать раскачки груза, обеспе-

648

чивает плавный ход моста крана и грузовой тележки и поэтапное замедление перед полной остановкой. Эти краны оснащены современными устройствами безопасности.

1. Устройства безопасности. a) Нажимные кнопки аварийного стопа. Нажимные кнопки аварийного стопа расположены на панели управления оператора краном и в электропомещении у выхода. Все нажимные кнопки аварийного стопа имеют красные грибовидные шляпки и являются самоблокирующимися. При нажатии на любую кнопку аварийного стопа цепи всех двигателей немедленно размыкаются и подача питания невозможна до тех пор, пока кнопки аварийного стопа не возвращены в исходное положение.

Кнопки аварийного стопа возвращаются в исходное положение вращением грибовидной шляпки в направлении стрелки, имеющейся на шляпке кнопки, при этом механическая защелка освобождается. Кнопка при этом отскакивают в нормальное положение. При нажатии на кнопку аварийного стопа, немедленно накладываются тормоза механизма, без осуществляемого командоконтроллерами замедления. Следовательно, использовать аварийный стоп допускается только в аварийных ситуациях. b) Устройства безопасности для главного подъема. Груз измеряется датчиком нагрузки в механизме подъема. При перегрузке движение вверх останавливается срабатыванием ограничителя грузоподъемности. Движение вниз возможно. В Данной ситуации груз необходимо незамедлительно опустить вниз, установить и устранить причину перегрузки. Для ограничения движения механизма подъема в крайних положениях используются следующие концевые выключатели (далее – к.в.): ■ к.в. замедление вверх и стоп вверх ■ к.в. стоп вниз ■ предохранительный к.в. движения вверх. Этот к.в. срабатывает, только если механизм подъема не остановился в положении стоп вверх. В случае срабатывания предохранительного к.в., подъем немедленно останавливается и накладывается тормоз, главный контактор и крюк опускают вниз. c) Устройства безопасности для передвижения моста крана, передвижения грузовой тележки и поворота грузовой тележки. Для остановки крана (грузовой тележки/поворота тележки) при подходе к крайним положениям на мосту (на грузовой тележки) установлен двухступенчатый к.в. Первая ступень к.в. выключателя снижает скорость до 15%. Вторая ступень останавливает движение с помощью тормоза. Механизм передвижения крана оборудован системой предотвращения от столкновения с соседними кранами в этом пролете. Радиолокационное устройство

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

определяет расстояние между кранами и при сближении кранов на опасное расстояние, сначала снижает скорость крана, а затем останавливает его полностью. После остановки возможно движение только в обратную сторону.

2. Кабина крана и система управления. Кабины управления оснащаются кондиционером воздуха с термостатным управлением, системой отопления кабины, двумя электрическими нагревателями для предотвращения заиндевения стекол, люминесцентным светильником и его выключателем, штепсельной розеткой 12В и 220В. Все это несомненно повышает комфорт и улучшает условия труда. Система управления механизмами крана состоит из двух панелей управления и ножного переключателя для сигнала тревоги. Панели управления: a) Левая панель управления отвечает за передвижение мостом крана, грузовой тележки и кабины оператора краном. Также на ней расположены кнопки управления кондиционером и системой управления магнитом. b) Правая панель управления отвечает за механизмы главного и вспомогательных подъемов. На ней расположены кнопки: включения главного контактора/пуск крана, ослабление магнита, управления освещением и сброс защиты от столкновения. В данной статье рассмотрены не все преимущества современных подъемных сооружений, но и из этого обзора можно сделать вывод, что новейшие технологии, применяемые в кранах, в значительной мере улучшают условия труда для оператора краном, облегчают управление подъемной машиной и повышают безопасность труда в производстве. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» 21 июля 1997 года № 116-ФЗ.

2. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

4. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения».

5. ГОСТ 27584-88 «Краны мостовые и козловые электрические. Общие технические условия».

Применение магнитного контроля при обследовании металлоконструкций мостовых кранов УДК: 621.874/620.179.1 Александр БАРКИН, эксперт в области промышленной безопасности отдела ГПМ Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Александр АФАНАСЬЕВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных механизмов, эксперт в области промышленной безопасности Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Петр СУЩЕВ, руководитель организации Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Светлана ВЛАСОВА, заместитель директора по производству, эксперт в области промышленной безопасности Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

Подтверждение эффективности магнитного контроля, проводимого при обследовании металлоконструкций мостового крана, путем проведения механических испытаний Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, подъемные сооружения, эксплуатация, методы испытаний, магнитный контроль.

В

2005 году экспертной организацией НП «СПЧС» проводилась экспертиза промышленной безопасности крана мостового магнитногрейферного, грузоподъемностью – 5 + 5 т, зав. № 38048, изготовленного Узловским машиностроительным заводом в 1973 году. В процессе экспертизы применялся неразрушающий магнитный метод с использованием коэрцитиметра КРМЦК-2М, заводской № 695, преобразователя на основе датчика Холла, комплектов эталонов КР-1 – 3,65 А/см и КР-2– 15,35 А/ ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

см. Контроль проводился в соответствии с РД ИКЦ «КРАН» – 007-97-02[4]. Магнитный контроль проводился с целью выявления элементов металлоконструкций, подвергшихся упруго – пластической деформации в результате циклического нагружения и определения возможности дальнейшей эксплуатации подъемного сооружения в соответствии с его паспортными характеристиками. Контролю подлежали главные и концевые балки. В результате обследования было выявлено, что на концевых бал-

649

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ках и главной балке А (рис. 1) имеются места с высокими значениями коэрцитивной силы (Hc). В таблице 1 приведены результаты контроля главной балки А (на ней были зафиксированы самые высокие значения). Металлоконструкции крана были выполнены из стали марки Ст3сп, ее магнитные свойства приведены ниже: Исходное состояние Нс (А/см)

до 2,8

Пластическое состояние Нс (А/см)

5,5

Критическое состояние Нскр (А/см)

7,0

т

После перехода в упруго-пластическую область Нс линейно возрастает вплоть до разрушения при Нскр. По классификации РД ИКЦ «КРАН» – 007-97-02 выделенные значения попадают в зону Нскр, то есть главная балка А работала в режиме критической эксплуатации, что в последствии могло привести к образованию трещин и к хрупкому разрушению металла. Ресурс балки согласно РД ИКЦ «КРАН» составлял менее 1 000 циклов. В дальнейшем на основании результатов проведенной в 2005 году и предыдущей (в 2003 году) экспертиз, оценки состояния металлоконструкций крана (заключение по результатам магнитного контроля напряженно-деформированного состояния металлоконструкций), подвергшихся неоднократным ремонтам, достижения предела по установленной группе классификации (режим работы) кран был признан негодным к дальнейшей эксплуатации и списан. После демонтажа подъемного сооружения работниками Центральной Заводской Лаборатории (ЦЗЛ) комбината был отобран металл с главной балки А и проведено исследование методом разрушающего контроля и оценка его состояния. Место расположения вырезанного образца показано на рисунке1. В первую очередь, проводился химический анализ стали, который показал, что марка стали используемая на балке крана соответствует паспортной – Ст3сп. Перед вырезкой образца на механические испытания на нем проводились измерения Hc. Замеры проводились вдоль и поперек образца. Значения Hc варьировались от 6,5 А/см до 10,7 А/ см. Таким образом, по классификации РД ИКЦ «КРАН» – 007-97-02, на пластине имелись участки, находящиеся как в пластическом состоянии, так и в критическом. Механические испытания проводились на разрывных машинах, результаты испытания приведены в таблице 2. Для оценки зависимости «коэрцитивная сила – механические свойства», ис-

650

Рис.1. Схема расположения элементов металлоконструкций мостового крана. Точками 1–10 обозначены места контроля на главной балке А Концевая балка Г Концевая балка В 9 10

7 8 5 6 1 2

Образец

3 4 Главная балка А Главная балка Б

Таблица 1. Результаты магнитного контроля главной балки А № п.п

Наименование объекта

Номер точки

Магнитная характеристика (коэрцитивная сила) (Нс), А/см Максимальное значение

1

1

4,1

2

2

2,5

3

3

5,8

4

4

5,1

5

7,4

5 6

Главная балка А Ст3сп

6

4,8

7

7

9,4

8

8

7,7

9

9

5,0

10

10

4,9

Таблица 2. Значения предела прочности, предела текучести и коэрцитивной силы № образца

Коэрцитивная сила, А/см

σв, Н/

σв, Н/мм2

по Гост 380-71

σт, Н/

Вдоль

Поперек

Max

мм

1 (вдоль)

8,77

7,47

8,77

590

485

2 (вдоль)

9,16

8,17

9,16

650

540

3 (вдоль)

9,18

8,62

9,18

660

2

мм

2

σт, Н/мм2

по Гост 380-71

550 370-480

4 (поперек)

9,06

10,32

10,70

760

650

5 (поперек)

7,61

9,86

9,86

650

530

6 (поперек)

6,50

6,65

6,65

510

380

245

Таблица 3 Коэрцитивная сила, А/см № образца

δв, %

Вдоль

Поперек

Max

1 (вдоль)

8,77

7,47

8,77

15

2 (вдоль)

9,16

8,17

9,16

14

3 (вдоль)

9,18

8,62

9,18

14

4 (поперек)

9,06

10,32

10,70

5

5 (поперек)

7,61

9,86

9,86

12

6 (поперек)

6,50

6,65

6,65

22

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

δв, % по Гост 380-71

26

пользовались максимальные значения Hc. На рисунке 3 представлена зависимость между Hc, пределом прочности и пределом текучести для продольных образцов, на рисунке 4 – для поперечных образцов. Из рисунков видно, что с ростом Hc растут и предел прочности и предел текучести, как для продольных, так и для поперечных образцов. Причем при достижении некоторого значения, Hc не увеличивается, а пределы прочности и текучести продолжают расти. Следует отметить, что для поперечных образцов рост величины напряжений при достижении «граничных» значений Hc более ярко выражен, чем для продольных. Таким образом, приведенная зависимость показывает устойчивую связь между Hc и прочностными характеристиками. В таблице 3 представлена зависимость «коэрцитивная сила – относительное удлинение». Также, как и для прочностных характеристик, для оценки использовались наибольшие значения Hc. На рисунке 5 представлена зависимость между коэрцитивной силой и относительным удлинением для продольных образцов, на рисунке 6 – для поперечных образцов. Как видно из рисунков 5 и 6, как для продольных, так и для поперечных образцов, с ростом Hc наблюдается снижение относительного удлинения, что говорит о снижении пластичности и, как

Рис. 2. Схема вырезки образцов 1 2 3 Концевая балка В

Концевая балка Г 4

6

Главная балка А

2. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

4. РД ИКЦ «КРАН» – 007-97-02 «Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса подъемных сооружений при проведении их обследования и техническом диагностировании (экспертизе промышленной безопасности)».

5. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения».

6. РД 10-112-6-03 «Методические указания по обследованию специальных металлургических кранов».

следствие, возможного хрупкого разрушения материала. Таким образом, независимое исследование металла методом разрушающего контроля подтверждает результаты полученные при обследовании методом неразрушающего контроля по рекомендации РД ИКЦ «КРАН» – 007-97-02. Делая вывод из вышесказанного, можно сказать, что метод магнитного контроля, проводимый в полевых условиях по точности и достоверности результатов не уступает методу разрушающего контроля, проводимому в условиях лаборатории. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» 21 июля 1997 года №116-ФЗ.

Рис. 3

Рис. 4 Механические свойства, Н/мм2

700 Механические свойства, Н/мм2

5

650 600 550 500 450 400 8,7

8,8

8,9

9,0

9,1

9,2

800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300

9,3

6

7

Коэрцитивная сила, А/см

Предел прочности

Предел текучести

Предел текучести

10

11

10

11

Рис. 6

15,2

25 Относительное удлинение, %

Относительное удлинение, %

9

Предел прочности

Рис. 5 15,0 14,8 14,6 14,4 14,2 14,0 13,8

8

Коэрцитивная сила, А/см

8,7

8,8

8,9 9,0 9,1 Коэрцитивная сила, А/см

9,2

9,3

20 15 10 5 0 6

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

7

8 9 Коэрцитивная сила, А/см

651

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Рекомендации по контролю геометрических размеров крана УДК: 621.874-83/ 621.874 Александр БАРКИН, эксперт в области промышленной безопасности отдела ГПМ Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Александр АФАНАСЬЕВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных механизмов эксперт в области промышленной безопасности Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Петр СУЩЕВ, руководитель организации Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Николай ФРОЛОВ, дефектоскопист – обследователь Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

Периодичная проверка геометрии крана, а также правильность установки ходовых колес (сход и развал) может значительно сократить расходы на последующие ремонты и продлить срок службы подъемного сооружения. Ключевые слова: подъемные сооружения, кран, эксплуатация, ходовые колеса, крановый путь, направляющие.

О

дним из часто встречающихся несоответствий правилам [3] является выход из строя крановых колес и направляющих ввиду их преждевременного износа. На предприятиях, эксплуатирующих краны мостового и козлового типа, ремонт или замена ходовых колес, а также замена крановых (подтележечных) направляющих сопряжены с финансовыми и трудовыми затратами. Нередки случаи, когда крановые колеса служат 2–3 месяца, а срок службы крановых направляющих снижается вдвое от регламентированного. Данная проблема особенно актуальна при эксплуатации кранов в тяжелом и весьма тяжелом режимах. Горизонтальные нагрузки возникающие при отклонения от нормы схождения и развала колес крана ведет к образованию трещин в металлоконструкциях концевых балок в местах установки колес (зона над буксой) и их соединениях с главными балками, разрушению тихоходных валов механизмов передвижения, изменению колеи кранового (под-

652

тележечного) пути, износу реборд колес, направляющих, разрушению подшипников букс.

Проверка геометрических размеров крана, его узлов проводится при проведении контрольной сборки крана на заводе-изготовителе, при монтаже крана, после ремонтов несущих элементов, замены колес, при повышенном износе реборд колес или рельсов, при диагностике состояния крана и в других случаях, определяемых владельцем крана. Основные геометрические размеры крана должны соответствовать требованиям ГОСТ 27584-88 [5].

1. Основные контролируемые размеры крана: a) проверка базы мостовых или козловых кранов проводится по осям ходовых колес с наружной стороны концевой балки и для обеих концевых балок. Допускается измерение базы по наружным ребордам колес на высоте оси колеса, в этом случае из полученной величины вычитается значение диаметра колеса. Замеры проводятся поверенным измерительным прибором: рулеткой, либо электронными аналогами (лазерной рулеткой, уровнем и

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Схема замера пролета крана

Рис. 3. Точки замера отклонений при проверке точности установки колес

L2

A

В

L

Рис. 4. Схема замера наклона колеса

L1

Рис. 2. Схема замеров отклонения от теоретической линии, проходящей через середину колес В

С

D

δ2

δ1

D

A

∆

пр.). Отклонение базы не должно превышать ±5 мм. b) отклонение пролета мостовых кранов от номинальной паспортной величины не должно превышать 5 мм при номинальном пролете L≤22,5 и 8 мм при L>22,5 м. Пролеты L 1 и L 2 замеряются рулеткой как расстояние между внутренней стороной (ближней к центру крана) и наружной стороной дальней реборды (рис. 1). Рулетка зажимается струбциной с одной стороны и натягивается с другой. Усилие натяжения замеряется динамометром и должно составлять 100 ±10 H. 2. Проверка геометрической точности установки колес (замер отклонения от теоретической линии, проходящей через середины колес). Проверку геометрической точности установки колес проводят согласно схеме (рис. 2), замеры величин A, B, C и D производят металлической линейкой от натянутой вдоль концевой балки струне

(лучу лазера). Величины δ1 и δ2 отклонения колес от теоретической линии, проходящей через середины колес определяются как разность замеров в точках A, B, C и D. Соответственно, положение струны настраивается так, чтобы замеры в точках A и B были равны. Положение точек A и B (соответственно точек D и C) указано на рисунке 3. Величины δ1 и δ2 не должны превосходить 0,0006D k для концевых балок мостовых кранов и 0,0010Dk для грузовых тележек кранов всех типов. Величина Dk – это наружный диаметр ходового колеса.

3. Проверку отклонения колеса от вертикальной плоскости (наклон колеса) производят с помощью отвеса и металлической линейки. Замеряют размер между свободной поверхностью колеса и нитью отвеса (рис. 4). Допускаемое отклонение ∆ плоскости колеса от вертикали не должно превышать ∆ ≤ 0,005 Dk – для мостовых кранов и грузовых тележек. Эти методы позволяют определить сход ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

и развал колес и необходимость регулировки букс и уменьшить износ колес и рельсов, сократить финансовые и трудовые затраты и увеличить срок службы колес до ремонта (замены).

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

2. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

4. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения».

5. ГОСТ 27584-88 «Краны мостовые и козловые электрические. Общие технические условия».

653

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Оценка остаточного ресурса Применение оценки остаточного ресурса на примере мостового крана УДК: 621.874.7 Александр АФАНАСЬЕВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных механизмов, эксперт в области промышленной безопасности Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Александр БАРКИН, эксперт в области промышленной безопасности отдела ГПМ Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Петр СУЩЕВ, руководитель организации Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Николай ФРОЛОВ, дефектоскопист – обследователь Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

Определение фактического состояния металлоконструкций мостовых кранов теоретическим методом. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, подъемные сооружения, эксплуатация, оценка остаточного ресурса.

В

процессе эксплуатации грузоподъемного механизма в зависимости от режима нагружения, класса использования крана, условий его эксплуатации, срока службы возникают дефекты как в механизмах, так и в металлоконструкциях. При проведении экспертизы промышленной безопасности основная задача экспертов выявить их, выяснить причины их образования, добиться устранения и рекомендовать условия для безаварийной работы агрегата. Некоммерческое Партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» 12 лет занимается экспертизой промышленной безопасности технических устройств, в том числе грузоподъемных кранов в организациях и предприятиях, большей частью, на юге Кузбасса. Имеет в своем составе лабораторию неразрушающего контроля, имеет оборудование и специалистов для выполнения этих работ в полном объеме. Это визуально измерительный контроль, толщинометрия, ультразвуковой контроль сварных соединений, магнитный контроль напряженно–деформированного состояния. Все это позволяет экспертам определить состояние обследуемого агрегата на момент экспертизы и принять решение либо о продлении срока эксплуатации, либо рекомендовать заказчику изменить условия эксплуатации,

654

либо вообще ликвидировать данный агрегат. Применение неразрушающего контроля можно продемонстрировать на следующем примере. При плановом обследовании в процессе проведения экспертизы промышленной безопасности в 2012 г. крана мостового с вращающейся тележкой грузоподъемностью 5+5 т, пролетом 28 м, зав. № 701944, рег. № 28012, 1988 года выпуска, изготовленного ПО «Кран» г. Узловая, Тульской обл., установленного в сортопрокатном цехе АО «ЕВРАЗ ЗСМК», были обнаружены многочисленные дефекты металлоконструкций. Это трещины по сварным швам и основному металлу в узлах соединения главных и торцевых балок, трещины по внутренней стенке и верхнему поясу торцевой балки над ведущим колесом. При этом были выявлены высокие значения магнитных характеристик металлоконструкций крана. За время эксплуатации данный кран 16 раз ремонтировали и усиливали металлоконструкции, о чем в паспорте были сделаны записи, как того и требуют правила. В том числе был выполнен ремонт и усиление примыканий главных и торцевых балок, было выполнено усиление верхних поясов обеих балок моста крана, неоднократно усиливалась неповоротная и поворотная части тележки.

Специалистами лаборатории неразрушающего контроля была проведена оценка остаточного ресурса по работоспособности его несущих металлоконструкций из условий усталости в соответствии с требованиями Методических указаний РД ИКЦ «КРАН» – 007-97-02 [4], утвержденными Управлением по Котлонадзору и надзору за подъемными сооружениями Госгортехнадзора России. Определили класс нагружения крана в зависимости от коэффициента нагружения – Q3, согласно справки о характере работы крана, представленной заказчиком. При оценке рассматривались наиболее нагруженные элементы металлоконструкций крана, подвергающиеся упруго – пластической деформации. Максимальное значение магнитной характеристики (Нсmax) выявлено в точке №9 стенки главной балки А равное 8,5 А/см, что является признаком того, что напряженное состояние металла в этой точке находится в близких значениях предела упругих деформаций и близок к пластическим деформациям металлоконструкций крана, изготовленных из стали 09Г2-12. Измерения коэрцитивной силы производились при отключенных механизмах крана и отсутствии нагрузки на грузозахватном органе. Следовательно, расчетные металлоконструкции мостового крана работают в режиме, близком к критическому состоянию. В связи с тем, что данное подъемное сооружение не было оснащено регистратором параметров и число циклов нагружения неизвестно, то при оценке остаточного ресурса была использована номограмма магнитного контроля рисунке 1. По номограмме определили, что ресурс металлоконструкций крана при режиме нагружения Q3 менее 20% или порядка 1,4104 циклов нагружения. Остаточный ресурс в условных сменах вычисляется на основании данных справки о режиме работы крана, представленной владельцем ГПМ. Р = (Nр – Nо) : Ссм где: Ссм – среднее количество циклов работы крана в сутки. Для мостового крана рег. № 28012, зав. № 701944 по результатам магнитного

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Номограмма для магнитного контроля остаточного ресурса металлоконструкций подъемных сооружений Р, %

Сталь Ст3сп Режим Q1 Режим Q3 Сталь 09Г2С Режим Q1 Режим Q3

3500 80

Г2

С

Режим надежной эксплуатации

п

105

Режим контролируемой эксплуатации

40

2

Критический режим эксплуатации

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

2000

1500

500

10

4 6 8 Максимальные значения Нс (А/см)

По прошествии года заказчиком, в соответствии с рекомендацией выданной экспертной организацией, было выдано техническое задание на проведение очередной экспертизы. При обследовании крана в ноябре 2013 году вновь были выявлены дефекты металлоконструкций не только в тех местах, где они были год назад, но и в других. В торцевой балке были трещины по ремонтным швам от предыдущего ремонта и появились новые по сварным соединениям над арками ведущих колес под буфером, в узлах опорных роликов поворотной части тележки. Учитывая состояние крана на тот момент, экспертами был сделан вывод, что дальнейшая эксплуатация крана может быть небезопасной. На этот раз в заключении экспертизы промышленной безопасности было принято решение о недопустимости продления срока эксплуатации крана с такой формулировкой: «принимая во внимание результаты предыдущей экспертизы, учитывая рекомендованную эксплуатацию в течении последнего 2013 года на более низкой режимной группе (средний режим) и возросшее количество недопустимых дефектов (трещин) металлоконструкций». С таким выводом было передано заключение экспертизы заказчику. По получении проекта заключения экспертизы заказчик вывел кран из эксплуата-

2500

1000

20 х104

3000

Ресурс металлоконструкции в %

60

5х105

3с

Ресурс металлоконструкции в циклах

106

09

С, смен

Ресурс металлоконструкции в условных сменах

N, циклов

Ст

контроля и справки о характере работы крана: Nост. = Nр – Nо = 14 000 циклов; Ссм = 60 цикл/сутки; Количество дней в году, когда работает кран = 360 Сг – среднее число циклов работы крана в год = 60360 = 21 600. Тогда Р = 14000: 21600 = 0,64 года Учитывая фактическое состояние крана и характер его нагружения, сравнение полученных значений расчетных напряжений с величинами повреждающих по условиям усталости и показывает что: 1. Во всех точках контроля действующие напряжения выше, чем максимально допустимые по условиям усталости, следовательно, для этих сечений ресурс выработан.

2. Прогнозируемый остаточный ресурс для наиболее нагруженного элемента крана до возможного достижения его предельного состояния – 0,64 года при условии сохранения прежнего режима эксплуатации. По сведениям о характере работ, выполняемым грузоподъемным краном, предоставленным заказчиком экспертами был выполнен расчет фактического режима работы крана. Фактический режим 6К не превысил паспортный 7К. После оценки остаточного ресурса был сделан вывод о дальнейшем использовании данного технического устройства: «Кран может быть допущен к дальнейшей эксплуатации с изменением характера работ, выполняемых грузоподъемным механизмом в сторону снижения класса использования и снижения коэффициента распределения нагрузок». В заключении экспертизы промышленной безопасности на данный грузоподъемный кран в разделе результатов экспертизы было отмечено: «состояние контролируемых параметров основных несущих элементов металлоконструкций крана – за пределами допустимых значений; выявлены высокие значения магнитных характеристик в стенках главных и концевых балок». Заказчику было предложено устранить выявленные дефекты металлоконструкций. В кратчайшие сроки заказчик выполнил ремонт металлоконструкций в соответствии с требованиями правил. В заключении экспертизы было оговорено условие продления срока эксплуатации – снижение грузоподъемности на 25% и переводом крана в более низкую режимную группу (средний режим). Экспертиза была выдана заказчику, и срок эксплуатации крана был продлен на один год.

10

ции, а после получения экспертизы демонтировал и утилизировал грузоподъемный кран. Таким образом, методы неразрушающего контроля позволяют экспертам принять решение о продлении срока службы или нет. И, соответственно, рекомендовать организации, эксплуатирующей грузоподъемное оборудование, что можно сделать с этими агрегатами. Литература 1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» 21 июля 97 года №116-ФЗ.

2. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».

4. РД ИКЦ «КРАН» – 007-97-02 «Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса подъемных сооружений при проведении их обследования и техническом диагностировании (экспертизе промышленной безопасности)».

5. РД 10-112-1-04 «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения».

6. РД 10-112-6-03 «Методические указания по обследованию специальных металлургических кранов».

655

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Контроль за состоянием корпуса холодильников Основные дефекты первичных газовых холодильников, цехов химического улавливания продуктов коксования коксохимических производств УДК: 658.5.012.1 Сергей ВЛАСОВ, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Вячеслав ХАЛАИМ, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Анатолий ВОЛКОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности технических устройств, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Сергей ГОЛУШКО, ведущий эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

В статье приведена оценка сроков безопасной эксплуатации первичных газовых холодильников. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, первичные газовые холодильники, неразрушающий контроль корпуса первичных газовых холодильников.

П

ервичные газовые холодильники (далее ПГХ) коксохимических производств предназначены для охлаждения коксового газа, отсасываемого нагнетателями по газопроводам от коксовых батарей. На коксохимических производствах применяются первичные газовые холодильники двух типов: холодильники с вертикальным расположением водяных труб и горизонтальным расположением.

Для охлаждения сырого газа используются несколько холодильников с вертикальным расположением труб. Газ, идущий из газосборников, охлаждается, из него выпадают смола, нафталин и вода. Главной целью охлаждения сырого газа является конденсация в нем водяного пара, который получается из влаги загружаемого в печи угля и пирогенетической воды, а также водяных паров, получающихся от испаре-

ния аммиачной воды при орошении газосборника. С течением времени наружная поверхность труб покрывается смолой и нафталином. Для удаления их применяют прогрев межтрубного пространства водяным паром и горячей смолой. Для этой цели на кожухе холодильника установлены штуцера для пара и для смолы, к которым подключают паропровод и смолопровод. Для опорожнения водяных камер приварены штуцера, а для продувки газовой части установлен воздушник. Для нормальной работы холодильника необходимо: производить периодическую чистку внутренней поверхности труб шарошками с гибким валом (признаком загрязнения является недостаточное охлаждение газа); своевременно заменять корродированные трубы, давшие течь. Если течь дали только несколько труб, их можно заглушить (признаком течи труб является увеличенное количество конденсата, поступающего на конденсатоотводчик), систематически проверять и производить ремонт водяных и газовых задвижек, паровых вентилей и конденсатоотводного устройства. Первичные газовые холодильники с горизонтальными трубами, поверхностью

Фото 1

656

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

1 800–2 950 м2 каждый, охлаждение газа в них более интенсивно, вследствие газ и охлаждающая вода подаются противотоком, причем газ поступает сверху перпендикулярного движения воды по отношению к газу, большей ее скорости и меньшего обволакивания поверхности труб пленкой конденсата. Более эффективная работа дает возможность устанавливать меньшее количество холодильников. Однако эти холодильники имеют и недостатки. Они требуют для охлаждения применения очищенной и умягченной технической воды, не дающей осадков. Очистка труб весьма затруднительна и трудоемка для данного типа холодильников. Первичные газовые холодильники коксохимического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК» вводились в эксплуатацию с 1963 года. Средний период эксплуатации между капитальными ремонтами – 15–20 лет. Основной показатель остановки первичного газового холодильника в капитальный ремонт – это выход из строя трубок водяного охлаждения. Оборотная техническая вода, подаваемая на охлаждение, не проходит подготовку, качество воды не контролируется. За время эксплуатации на стенки труб из воды выпадает осадок. Трубы забиваются, проход воды по трубам затруднен, работа холодильника становится неэффективной (фото 1). Также трубы подвержены коррозии, происходит утонение стенок. Трубы со сквозной коррозией в процессе эксплуатации глушатся (фото 2). В ходе проведения экспертизы промышленной безопасности ПГХ производится диагностика состояния металла корпуса. Для диагностики состояния металла применялось следующие оборудование: ■ Толщиномер ТУЗ-1; ■ Магнитный структуроскоп КРМЦ-К2М; ■ Твердомер ТЭМП-2; ■ Ультразвуковой дефектоскоп УД3103 ВД. При замере толщины корпуса холодильника, методом ультразвуковой толщинометрии установлено, что максимальное утонение за время эксплуатации с 1971года от проектных значений составило 9,0% от проектной толщины. Остаточная толщина составляет 9,1 мм (проектная 10 мм), что не влияет на безопасную эксплуатацию ПГХ. По результатам замеров коэрцитивной силы металла корпуса холодильника, выполненного из стали марки ВМСт3сп – максимальные значения

Таблица 1. Технические характеристики ПГХ № п/п

Параметры

ПГХ с вертикальным расположением труб

ПГХ с горизонтальным расположением труб

1

2

3

4

1

Масса

63,768 т

143,208 т

2

Производительность по газу

10 000–11 000 м3/час.

24 500 м3/час.

3

Количество секций

6 (общее количество – 1 265 шт.)

4 (3–800 м2, 1–550 м2) Общее количество – 5 605 шт.

4

Сопротивление по газу

80–150 мм. вод. ст. (при параллельном соединении)

до 70 мм. вод. ст.

5

Поверхность охлаждения

2100 м2

2950 м2

6

Производительность по воде

300 м3/час

750 м3/час.

7

Диаметр труб

Ду – 76 мм

Ду – 50 мм F = 0,1864 м2 (сечение пучка труб)

8

Сечение межтрубное по газу

2,46 м2

4,44 м2

Фото 2

магнитной характеристики (Нс) ниже значений, соответствующих пластическому состоянию Нст (А/см), структура металла не претерпела существенных изменений. Твердость металла корпуса холодильника, выполненного из стали марки ВМСт3сп соответствует РУА-93. По результатам ультразвукового контроля сварных соединений холодильников дефектов не обнаружено. Таким образом, состояние первичных газовых холодильников за сорок лет эксплуатации находятся в удовлетворительном состоянии. Заявленный срок гарантированной эксплуатации 15 лет заводом изготовителем, относится к трубам охлаждения. При периодической заТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

мене труб в капитальный ремонт и диагностировании состояния металла корпуса, данные холодильники могут эксплуатироваться до 50 лет. Литература 1. Шепелев И.Г. «Оборудование коксохимических заводов». Издательство «Металлургия», г. Москва 1966.

2. «Правила технической эксплуатации коксохимических предприятий». Издательство «Металлургия», г. Москва 1985.

3. ПТИ 899-ЦХУ и ПКХП-15-2015. Производственно-техническая инструкция. Эксплуатация и обслуживание оборудования машинного зала. «ЕВРАЗ ЗСМК» 2015 г.

657

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Особенности контроля неразрушающими методами Контроль состояния металла нагнетателей коксового газа, цехов химического улавливания продуктов коксования коксохимических производств УДК: 658.5.012.1 Сергей ВЛАСОВ, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Вячеслав ХАЛАИМ, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Анатолий ВОЛКОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности технических устройств, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Сергей ГОЛУШКО, ведущий эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

В статье приведена оценка сроков безопасной эксплуатации нагнетателей коксового газа. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, нагнетатели коксового газа, неразрушающий контроль нагнетателей коксового газа.

П

уть, совершаемый коксовым газом от камеры коксования коксовых печей по прямому газопроводу цеха улавливания до конца газового тракта завода, может достигать нескольких сотен метров. На этом пути газу нужно преодолеть сопротивление газопровода и всей конденсационной и улавливающей аппаратуры, расположенной по пути его движения. Для преодоления этого сопротивления, а также для того, чтобы поступающий к потребителям коксовый газ имел некоторое избыточное давление, на газовой трассе устанавливают специальные газовые насосы или нагнетатели. Назначение нагнетателей – отсасывание коксового газа из коксовых печей, транспортирование его через аппаратуру цеха улавливания и подача после этого потребителям. Нагнетатели коксового газа (далее – НКГ) располагаются в машинном отделении цеха улавливания. Они устанавливаются после первичных газовых холодильников. Установка нагнетателей после первичного охлаждения коксового газа обусловлена резким уменьшением объема газа и содержанием в нем паров

658

воды, что делает возможным применение нагнетателей меньшей мощности. Газопровод и аппаратура, расположенные до нагнетателя, находятся под разрежением, а после нагнетателя – под давлением. Нагнетатели являются наиболее ответственными агрегатами коксохимического производства, от их работы зависит

работа коксовых печей, цеха улавливания и снабжение коксовым газом потребителей. Число нагнетателей, устанавливаемых в машинном отделении завода, определяется их производительностью по газу. Устройство и принцип действия НКГ. НКГ – стационарная одноцилиндровая двухступенчатая центробежная машина одностороннего всасывания, предназначенная для равномерной эвакуации коксового газа из камер газосборников коксовых печей и подачи его через сеть газопроводов в аппаратуру для улавливания химических продуктов. НКГ устанавливается на специально спроектированном и изготовленном для него фундаменте. НКГ состоит из следующих основных частей и систем: ■ нагнетатель; ■ редуктор ■ электродвигатель; ■ валоповоротное устройство (ВПУ); ■ система смазки оборудования масляная, которая включает в себя маслоохладители, маслонасосы, маслобак; запорную и редуцирующую арматуру

Рис. 1. Принципиальная схема работы НКГ и расположения вспомогательного оборудования Щит управление Нагнетатель Электродвигатель

Редуктор

ВПУ

Маслобак Вентшахта системы поддува двигателя Вентустановки главного электродвигателя

Нагнетание

Малонасос

Маслоохладители

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Всас

Конденсатоотводчик

■ система автоматики и дистанционного управления, которая включает в себя щит управления (ЩУ) на котором расположены щит манометров, щит питания, панель приборов КИПиА, панель защит и сигнализации, кнопки управления и вынесенные в отдельное помещение ПК системы СДУ; ■ газопровод всаса с направляющим аппаратом; ■ газопровод нагнетания с направляющим аппаратом; ■ дроссельная заслонка; ■ задвижки всаса и нагнетания. Основные узлы (электродвигатель, нагнетатель, редуктор, ЩУ) установлены на 2 этаже машинного зала. Сам нагнетатель состоит из следующих основных узлов: корпус, ротор, вкладыш опорный, вкладыш опорно-упорный, лопаточный диффузор с диафрагмой, уплотнения вала, рамы фундаментные, гидравлическое реле осевого сдвига. Принципиальная схема работы НКГ и расположения вспомогательного оборудования. Машинные залы являются основными металлургическими объектами, без стабильной и безопасной работы которых невозможна работа металлургической отрасли комбинатов. Машинные залы, всасывающие и нагнетающие газопроводы являются взрыво – пожароопасными объектами и отнесены к категории А. В ходе проведения экспертизы промышленной безопасности этих объектов проверяется выполнение требований пожарной, электро-, экологической и промышленной безопасности. Проверяется наличие резервных нагнетателей и качество их консервации, контроль за работой сигнализации и блокировок, работоспособность аварийной вентиляции, вытяжной и приточной вентиляции, опорные конструкции, система смазки и охлаждения, воздуховоды, обслуживающие площадки и лестницы, свечи, фланцевые и резьбовые соединения, уплотнительные прокладки, запорная и регулирующая арматура, регулирующие клапаны, приборы контроля, сигнализации, управления и блокировки, установленные на нагнетателе При визуальном обследовании объектов контроля выявляются основные дефекты: ■ износ лопаток направляющего аппарата по толщине с деформацией кромок (фото 1, 2); ■ на корпусе нагнетателя в нижней части всасывающей камеры выявлен дефект в виде раковины глубиной до 35 мм (фото 3);

■ значительные смолистые отложения с отслоениями на внутренней поверхности корпуса и направляющего аппарата нагнетателя (фото 4). В ходе проведения экспертизы промышленной безопасности НКГ применяется диагностическое оборудование: ■ Толщиномер А1209; ■ Магнитный структуроскоп КРМЦ-К2М; ■ Твердомер ультразвуковой ТКМ459М; ■ Ультразвуковой дефектоскоп УДЗ103 ВД. Производится неразрушающий контроль материала нагнетателя коксового газа, замеры толщины стенок газовых коллекторов нагнетателя, магнитный контроль, замеры твердости и величины отклонений от эксплуатационных значений диаметров шеек ротора нагнетателя коксового газа. По результатам измерительного контроля устанавливается износ шеек вала ротора. При замере толщин стенок всасывающего и нагнетающего коллекторов нагнетателя коксового газа методом ультразвуковой толщинометрии, устанавливается фактическое отклонение толщины от проектных значений. Средний срок эксплуатации нагнетателей 25 лет в зависимости от наработки по моточасам. Периодичность между капитальными ремонтами составляет 8000 моточасов. Во время капитальных ремонтов производится УЗК заклепок ротора, его балансировка. В основном ротор бракуется по износу лопаток.

Литература 1. Шепелев И.Г. Оборудование коксохимических заводов. Москва, Изд-во «Металлургия». 1966 .

2. Лейбович Р.Е., Яковлева Е.И., Филатов А.Б. Технология коксохимического производства. Москва, «Металлургия». 1982 3. «Правила технической эксплуатации коксохимических предприятий». Изд-во «Металлургия» г. Москва 1985.

4. Некоммерческая организация «Ассоциация Металлургических экспертных центров». Сборник методических рекомендаций по определению срока безопасной эксплуатации технических устройств металлургических и коксохимических производств. Москва, 2012.

5. ПТИ 899-ЦХУ и ПКХП-15-2015. Производственно-техническая инструкция. Эксплуатация и обслуживание оборудования машинного зала. «ЕВРАЗ ЗСМК». 2015. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Фото 1

Фото 2

Фото 3

Фото 4

659

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Дефекты в сварных швах Дефекты в сварных швах корпуса передвижного миксера емкостью 420 т УДК: 658.5.012.1 Сергей ВЛАСОВ, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Вячеслав ХАЛАИМ, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Анатолий ВОЛКОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности технических устройств, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Сергей ГОЛУШКО, ведущий эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

В статье приведена оценка сроков безопасной эксплуатации передвижного миксера емкостью 420 т. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, передвижной миксер емкостью 420 т, неразрушающий контроль корпуса передвижного миксера.

П

ередвижные миксеры широко используют в кислородноконвертерных цехах. Созданы передвижные миксеры вместимостью 150, 420 и 600 т. Миксеры вместимостью 420 и 600 т предназначены для внутризаводских перевозок чугуна из доменных цехов в кислородно-конвертерные; миксеры вместимостью 150 т используют для перевозки чугуна между заводами по железнодорожной магистрали на расстояние 20 км и более. По своему устройству передвижные миксеры вместимостью 150 и 420 т однотипны. Миксер вместимостью 600 т отличается от них конструкцией корпуса и его опорно-поворотной части, механизма поворота и ходовой части. Чугун из доменной печи поступает в передвижной миксер, который подают локомотивом в отделение перелива кислородноконвертерного цеха, где электропривод механизма подключают к цеховой электросети. С помощью электропривода корпус миксера поворачивается, и чугун через окно в корпусе выливается в ковш самоходного чугуновоза. Затем чугуновоз транспортирует взвешенную порцию чугуна в зону действия заливочного крана.

660

Заливочный кран снимает ковш с чугуновоза и осуществляет заливку чугуна в конвертер. Передвижной миксер емкостью 420 тонн предназначен для транспортировки жидкого чугуна из доменного цеха в конвертерный цех по внутризаводским железнодорожным путям усиленной конструкции с колеей 1520 мм. Размеры миксера: ■ емкость – 420,0 т; ■ масса (брутто) – 866 т; ■ осевая нагрузка – 54 т; ■ длина миксера по осям автосцепок – 32,0 м;

■ ширина – 3,7 м; ■ высота – 4,5 м; ■ максимальный угол наклона – + 180°; ■ скорость наклона миксера – 0,5– 0,02 об/ мин; скорость движения: ■ по прямолинейному участку – до 10 км/ час; ■ по кривым и стрелочным переводам – не более 5 км/час; ■ допустимый радиус кривой ж/д пути – 120 м. Передвижной миксер вместимостью 420 т (рис. 1) состоит из корпуса 9 сигарообразной формы, выложенного внутри огнеупорным кирпичом, приводного 8 непригодного 12 опорных узлов, механизма поворота с навесным приводом, ходовой части с тормозной системой, кабины 4 и системы централизованной смазки. Корпус миксера сварной конструкции изготовлен из пяти обечаек – трех цилиндрических (центральных) и двух конических (концевых). К корпусу с торцов приварены приводная и неприводная цапфы. В цилиндрической части корпуса выполнены заливочное окно 10, к раме которого приварен сменный носок для слива чугуна, и два вспомогательных окна 11, используемых при кладке, ломке и сушке футеровки. В рабочем состоянии миксера вспомогательные окна закрыты футерованными крышками. Снизу к корпусу приварены кронштейны 14 для его подъема

Передвижные миксеры широко используют в кислородно-конвертерных цехах. Созданы передвижные миксеры вместимостью 150, 420 и 600 т. Миксеры вместимостью 420 и 600 т предназначены для внутризаводских перевозок чугуна из доменных цехов в кислородно-конвертерные; миксеры вместимостью 150 т используют для перевозки чугуна между заводами по железнодорожной магистрали на расстояние 20 км и более

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

домкратами при проведении ремонтов опорных узлов. Опоры – проходная и глухая, выполнены в виде пространственного шарнира, имеют по два роликовых, конических подшипника, насаженных на цапфы корпуса миксера. Привод наклона смонтирован на приводной цапфе и состоит из тихоходного редуктора, четырех навесных приводов, удерживающего устройства и демпферов. Ведомое колесо тихоходного редуктора посажено на приводную цапфу. Каждый такой привод состоит из 3-х ступенчатого навесного редуктора и электродвигателя постоянного тока, установленных на сварной раме. Соединение двигателя с ведущей шестерней навесного редуктора осуществлено зубчатой муфтой. Ходовая часть передвижного миксера состоит из двух восьмиосных тележек с автосцепками. Электрооборудование, установленное на приводе наклона миксера, состоит из двух командоаппаратов, двух тахогенераторов и сельсина, предназначенных для автоматизации работ привода. Коммутация электрооборудования, устанавливаемого на передвижном миксере, с пультом управления ОПЧ осуществляется вручную, посредством штепсельных разъемов. Для удобства обслуживания механизмов передвижного миксера, с обеих сторон, на соединительной балке, предусмотрены площадки. Кроме того, для защиты привода от атмосферных осадков и брызг чугуна, на соединительной балке, с приводной стороны, установлена кабина. Миксер заполняется чугуном через центральное отверстие (горловину), сливается чугун через носок горловины. Электросхемой предусмотрены блокировки: электроприводы не включаются в работу, если сработала блокировка, ограничивающая наклон миксера, более максимально допустимого. Передвижные миксеры вместимостью 420 т, находятся в эксплуатации на «ЕВРАЗ ЗСМК» с 1974 года. За время эксплуатации в условиях работы с расплавленным металлом, наиболее частые дефекты – это размыв металлом заливочного окна и промоины основного металла корпуса миксера в районе окна. В случае прогара производится ремонт корпуса. Средний срок службы корпуса миксера составляет 20 лет. Диагностика корпуса миксера проводится следующими приборами: ■ Толщиномер А1209;

Рис. 1 4

3

5

2

6

7

8

9

11

10

1

12

13

14

Рис. 2

Узк-1 7

14

Узк-2

6

Узк-13

Узк-4

Узк-5

4

5 13

привод

Узк-3

Узк-12

2

3 11

12

Узк-11 Узк-10

Узк-6

9

8

Узк-7

10 Узк-9

1

Узк-8

– точки контроля

Фото 1

■ Магнитный структуроскоп КРМЦ-К2М; ■ Твердомер ультразвуковой ТКМ459М; ■ Ультразвуковой дефектоскоп УДЗ103 ВД. Для оценки качества сварных швов (рис. 2) был проведен выборочный контроль ультразвуковым методом по ГОСТ 14782-86. Контролю были подвергнуты поперечные сварные швы корпуса миксера. В результате, в пяти из десяти подготовленных для контроля сварных швах (фото 1) были обнаружены дефекты с эквивалентной площадью от 7 до 14 мм 2 и условной протяженностью 400 мм, расположенные на глубинах 25–35 мм по сечению шва. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

При проведении ремонта (выборки дефектных участков) на указанных глубинах были обнаружены непровары сварного шва, очевидно, полученные при изготовлении корпуса миксера на заводе изготовителя. Литература 1. Гребеник В.М., Иванченко Ф.К., Павленко Б.А., Демьянец Л.А., Сапко А.И., Сторожик Д.А. Механическое оборудование металлургических заводов. Механическое оборудование конверторных и мартеновских цехов. Киев «Выща школа» 1990.

2. Производственно-техническая инструкция: «Эксплуатация передвижного миксера емкостью 420 тонн». ПТИ 899ККЦ-2 -128-13. «ЕВРАЗ ЗСМК» 2013.

661

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Опасность выбросов

загрязненного химическими веществами воздуха из хранилищ УДК: 66-5 Вячеслав ХАЛАИМ, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Анатолий ВОЛКОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности технических устройств, эксперт 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) Петр СУЩЕВ, руководитель организации, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

В статье рассмотрены вопросы по устранению выбросов загрязненного химическими веществами воздуха из действующих хранилищ. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, жидкие продукты, выбросы, бензол, химические вещества.

К

оксохимическое производство имеет в своем составе склады для хранения жидких продуктов. Жидкие продукты хранятся на складах в металлических емкостях. Так как жидкие продукты, хранящиеся в емкостях, относятся к опасным и токсичным веществам, они являются источником вредных выбросов в атмосферу. В соответствии с пунктом 1146 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности при получении, транспортировании, использовании расплавов черных и цветных металлов и сплавов на основе этих расплавов» для предупреждения вредных выбросов в атмосферу бензолосодержащие технологические продукты необходимо хранить в герметичных стальных емкостях, подключенных к системе улавливания газов. В 2011 году специалистами экспертной организации Некоммерческое Партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» проводились экспертизы промышленной безопасности емкостного оборудования склада бензольных углеводородов цеха химического улавливания и производства коксохимической промышленности коксохимического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК». На складе в металлических емкостях хранится сырой бензол до отгруз-

662

ки его потребителям. Токсичность и опасность бензола в воздухе рабочей зоны: ■ ПДК максимальная разовая, мг/ м3 15; ■ ПДК среднесменная, мг/м3 5; ■ класс опасности 2. Опасность хранимых в емкостях бензольных углеводородов вызвана: а) низкой температурой вспышки паров бензольных углеводородов – минус 15 °С; б) высокой токсичностью и ядовитостью хранящихся продуктов; в) низкой температурой кипения сырья – сырого бензола (+75 °С) и готовой продукции (от +80 °С) и сероуглеродной фракции (+30 °С), а также взрывоопасностью паров этих продуктов в смеси с воздухом; С санитарной точки зрения, выделяемые пары бензола и его гомологов являются ядовитыми, бензол отравляюще действует на организм человека, вызывает раздражение дыхательных путей. В ходе проведенных экспертиз ПБ при техническом диагностировании было выявлено, что на складе бензола отсутствовала система улавливания и нейтрализации загрязненного химическими веществами воздуха и загрязненный химическими веществами воздух выбрасывался через воздушники хранилищ. Также

происходил выброс в атмосферу загрязненного химическими веществами воздуха через незакрытые люки. Так как бензол, хранящийся в емкостях относится к опасным и токсичным веществам и может вызвать отравления, то вредные выбросы через воздушники и открытые люки являются недопустимыми. По результатам проведенных экспертиз были выданы рекомендации по устранению выявленных замечаний: ■ обеспечить герметичное закрытие люков для прекращения вредных выбросов через них и контролировать герметичное закрытие люков; ■ разработать проект системы улавливания и нейтрализации загрязненного химическими веществами воздуха; ■ по специально разработанному проекту подключить воздушники к системе улавливания газов. По выданным замечаниям заказчиком были выполнены работы по герметичному закрытию люков на хранилищах для устранения выбросов загрязненного химическими веществами воздуха и контролю. В проектную организацию заказчиком было выдано задание для разработки проекта улавливания загрязненного химическими веществами воздуха из хранилищ. В настоящее время по разработанному проекту идет монтаж системы улавливания загрязненного химическими веществами воздуха из хранилищ. Литература 1. Справочник коксохимика. В 6-и томах. Том 3. Улавливание и переработка химических продуктов коксования. Под общ. ред. д-ра техн. наук Ковалева Е.Т..– Харьков: Издательский Дом «ИНЖЭК», 2009. 432 с.

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 25 марта 2014 года).

3. Правила технической эксплуатации коксохимических предприятий. Изд.2-е, перераб. И доп. – М.: Металлургия, 1985, с. 248.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Особенности контроля состояния металла

Неразрушающие методы контроля состояния металла емкостного оборудования цехов химического улавливания продуктов коксования коксохимических производств УДК: 669-1 Вячеслав ХАЛАИМ, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Анатолий ВОЛКОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности технических устройств, эксперт 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) Петр СУЩЕВ, руководитель организации, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

В статье рассмотрены вопросы по контролю состояния металла емкостного оборудования. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, хранилище, бензольные углеводороды.

Е

мкостное оборудование коксохимических производств предназначено для сбора жидких продуктов, хранения, отстоя и т.д. На коксохимических производствах применяются сборники и хранилища вместимостью от 50 до 4000 м3. В таких хранилищах осуществляется хранение и отстой следующих основных химически опасных веществ: концентрированной серной кислоты, маточного раствора (основа – слабая серная кислота), щелочи, бензольных углеводородов, каменноугольного масла, смолы, пека, ортофосфорной кислоты и т.д. Применяются как футерованные изнутри емкости, так и не футерованные. Хранилища для жидкостей с высокой вязкостью (каменноугольная смола, бензольные углеводороды) оборудованы паровыми подогревателями. На все хранилища разработана проектнотехническая документация. Кислотнощелочные хранилища, а также хранилища бензольных углеводородов, смолы, пека, масла собраны в индивидуаль-

ные склады с соответствующими ограждениями (бетонными, либо глиняными валами) для предотвращения возможных переливов. Все хранилища оборудованы лазами для осмотра и чистки внутренних поверхностей, штуцерами для подключения трубопроводов подачи и выдачи продуктов и для замера его уровня согласно требованиям НТД. Следует отметить, что практически все хранилища коксохимических производств: ■ отработали нормативный срок эксплуатации (свыше 25–30 лет); ■ плановые капитальные ремонты практически не проводятся;

■ не везде на емкостном оборудовании установлены приборы контроля уровня и блокировки в случае переполнения емкостей; ■ наблюдается утонение металла верхней части обечаек и перекрытия емкостей на границе раздела сред жидкостьатмосфера; ■ практически везде невозможно проконтролировать техническое состояние днища емкостей; ■ нарушаются графики осмотров и чисток внутренних поверхностей футерованных кирпичом хранилищ смолы, пека. В ходе проведения экспертизы промышленной безопасности анализируется проектная, техническая, эксплуатационная документации данного производства, проводится техническое диагностирование технических устройств, оценка условий их безопасной эксплуатации, определяются участки с наибольшей степенью износа, предварительно выявляются конструкции, имеющие опасные дефекты, повреждения и деформации. В 2011 году специалистами экспертной организации Некоммерческое Парт­ нерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» проводились экспертизы промышленной безопасности хранилищ № 1–4 склада бензольных углеводородов цеха химического улавливания и производства коксохимической промышленности коксохимического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Хранилища введены в эксплуатацию в 1985 году, обечайки хранилищ выполнены из стали Ст3Гпс с толщиной стенки:1 обечайка 10 мм, 2 обечайка 8 мм, 3–6 обечайки 6

Кислотно-щелочные хранилища, а также хранилища бензольных углеводородов, смолы, пека, масла собраны в индивидуальные склады с соответствующими ограждениями для предотвращения возможных переливов ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

663

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы мм, днище 10 мм, кровля 6 мм. Для установления реального состояния металла хранилищ применялся неразрушающий метод контроля. Измерения толщины металла осуществлялось при помощи переносного ультразвукового толщиномера, а контроль сварных соединений проводился при помощи переносного ультразвукового дефектоскопа. При анализе проектной, технической, эксплуатационной документации было установлено, что за время эксплуатации хранилищ инструментальный контроль днища не проводился и фактическое состояние днища не известно. Так как доступ для проведения инструментального и визуального контроля днищ хранилищ был невозможен, то по требованию экспертной организации хранилища были последовательно выведены из эксплуатации. Хранилища были опорожнены, проветрены и очищены от отложений для доступа к днищу. После проведения всех подготовительных мероприятий был проведен инструментальный и визуальный контроль. Было установлено, что максимальное утонение составляет 2% от проектных толщин. Особенность контроля состояния металла емкостного оборудования, отработавшего нормативный срок эксплуатации состоит в том, что провести полное техническое диагностирование невозможно без доступа ко всем элементам емкостей (кровля, корпус, днище). Литература 1. Справочник коксохимика. В 6-и томах. Том 3. Улавливание и переработка химических продуктов коксования. Под общ. ред. д-ра техн. наук Ковалева Е.Т.– Харьков: Издательский Дом «ИНЖЭК», 2009. 432 с.

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 25 марта 2014 года).

3. Правила технической эксплуатации коксохимических предприятий. Изд.2-е, перераб. И доп. – М.: Металлургия, 1985, с. 248.

4. Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковке. СТО-СА-03-004-2009/ Ассоциация «Ростехэкспертиза» ОАО «ВНИКТИ-нефтехимоборудование». – Волгоград: Изд-во ВГПУ «Перемена».

2010. – 156 с.

664

Особенности контроля состояния металла

Контроль состояния металла неразрушающими методами контроля объектов газового хозяйства ООО «Завод углеродистых материалов» УДК: 669-1 Вячеслав ХАЛАИМ, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк) Анатолий ВОЛКОВ, начальник отдела экспертизы промышленной безопасности технических устройств, эксперт 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) Петр СУЩЕВ, руководитель организации, эксперт Некоммерческое партнерство «Содействие предупреждению чрезвычайных ситуаций» (г. Новокузнецк)

В статье рассмотрены вопросы контроля состояния металла газопроводов. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, газ, газопровод, утонение.

Г

азовое хозяйство процесса полукоксования относится к взрывопожароопасному, и к нему предъявляются требования нормативнотехнической документации по электробезопасности, пожарной безопасности, экологической безопасности и промышленной безопасности. В состав газа входят следующие компоненты: ■ водород 9–12%; ■ оксид углерода 2–2,5%; ■ диоксид углерода 9–12%; ■ метан 4–12%; ■ кислород 0,2–0,8%; ■ азот 57–75,5 и прочие вещества до 0,3–1%. В систему транспортирования газов полукоксования, как правило, вследствие неисправности газопроводов (неплотности фланцевых соединений, свищи) возможно проникновение воздуха.

При содержании в газах полукоксования около 20% воздуха смесь становится взрывоопасной, способной воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением самостоятельного горения. Основные опасности производства полукокса: ■ угольная пыль; ■ полукоксовая пыль; ■ надсмольная вода; ■ газы. Технология получения полукокса и представления сложности контроля за состоянием металла газопроводов и газового оборудования: Процесс коксования угольной загрузки шихты проходит через несколько стадий, определяемых температурой нагрева (от 100 градусов и заканчивается при температуре от 1 000 до 1 050 градусов). При температуре от 500–700 граду-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

сов «пластическая масса» затвердевает с получением «полукокса». Технологический процесс производства полукокса состоит из следующих стадий: ■ подготовка сырья; ■ полукоксования угля в шахтных печах; ■ конденсация продуктов коксования; ■ нагрев газа теплоносителя; ■ сортировка полукокса; ■ термическое обезвреживание фенольных вод. Для получения полукокса применяется уголь марки «Д». Процесс получения полукокса осуществляется в печах шахтного типа непрерывного действия с периодической загрузкой угля и выгрузкой полукокса. Полукоксование осуществляется за счет тепла газа – теплоносителя, поступающего с температурой от 550–750 градусов. Парогазовая смесь из печи через газосливы отсасывается в газосборник (барильет), который орошается надсмольной водой. В газосборнике пылегазовая смесь частично охлаждается, освобождается от сконденсировавшихся смолы и угольной пыли (фусов). Далее очищенный полукоксовый газ отсасывается нагнетателями газа в вертикальные трубчатые газовые холодильники. Здесь газ охлаждается и далее возвращается на подогрев в отделение подогревателей и используется в качестве отопительного циркуляционного газа. Избыток коксового газа направляется в парокотельную предприятия и в печь термического обезвреживания фенольных вод. Согласно технологическим инструкциям завода, печи полукоксования периодически останавливаются для ремонта и осмотра. Однако газосборник, газопровод и некоторое другое газовое оборудование в единичном экземпляре выводятся в ремонт с полной остановкой производства. В ходе проведения экспертизы промышленной безопасности анализируется проектная, техническая, эксплуатационная документации данного производства, проводится техническое диагностирование технических устройств, оценка условий их безопасной эксплуатации, определяются участки с наибольшей степенью износа, предварительно выявляются конструкции, имеющие опасные дефекты, повреждения и деформации. При проведении технического диагностирования технологического оборудования наблюдаются следующие от-

ступления от требований нормативнотехнической документации: ■ нарушения уплотнений футляров газопровода полукоксового газа на вводе в помещение; ■ отсутствие токопроводящих перемычек в обход фланцевых соединений на газопроводе полукоксового газа; ■ нарушение герметичности фланцевых соединений задвижек и трубы газопровода полукоксового газа; ■ и так далее. Для измерения толщины металла газопровода и выявления дефектов в сварных швах проводится инструментальный контроль неразрушающими методами. Для измерения толщины металла газопровода применялся переносной ультразвуковой толщиномер, а контроль сварных соединений газопровода проводился при помощи переносного ультразвукового дефектоскопа Так, при проведении инструментального контроля в 2011 году подводящих газопроводов к циклонным печам, эксплуатируемым с 1977 года, установлено, что за время эксплуатации толщина стенки газопровода уменьшилась. Утонение составило 33% при номинальной толщине 6 мм для трубы  108, что меньше отбраковочной толщины равной 2,0 мм согласно СА 03-005-07 [5] и ГОСТ 32569-2013 [4]. В связи с отсутствием сведений о ремонте трубопровода с заменой участков скорость коррозии рассчитывалась с момента пуска в эксплуатацию и составила 0,05 мм/год. При скорости коррозии 0,05 мм/год толщина стенки газопровода достигнет отбраковочной толщины 2,0 мм через 40 лет. В 2015 году был проведен повторный инструментальный контроль, и было установлено, что толщина стенки газопровода за 4 года уменьшилась и составила 3,5 мм. Скорость коррозии за 4 года составила 0,125 мм/год. По результатам повторного инструментального контроля и сравнительного анализа толщиТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ны металла было установлено, что скорость коррозии увеличилась и толщина стенки газопровода достигнет отбраковочных толщин через 12 лет. Так же в ходе проведения инструментального контроля газопровода были выявлены дефекты в сварных швах (непровары, свищи, трещины). Особенность контроля за состоянием металла газопроводов состоит в том, что при систематическом инструментальном контроле (в данном случае через 4 года) можно более точно установить скорость коррозии металла, достижения отбраковочных толщин и своевременного выполнения восстановительного ремонта с целью продления безопасной эксплуатации газопроводов. Литература 1. Справочник коксохимика. В 6-и томах. Том 3. Улавливание и переработка химических продуктов коксования. Под общ. ред. д-ра техн. наук Ковалева Е.Т.– Харьков: Издательский Дом «ИНЖЭК», 2009. 432 с.

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 25 марта 2014 года).

3. Правила технической эксплуатации коксохимических предприятий. Изд.2-е, перераб. И доп. – М.: Металлургия, 1985, с.248.

4. ГОСТ 32569-2013 «Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах».

5. СА 03-005-07 «Технологические трубопроводы нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. Требования к устройству и эксплуатации».

665

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Трещиностойкость сварных труб Влияние послесварочной термической обработки на трещиностойкость сварных нефтепромысловых труб УДК: 621.721: 621.643 Леонид ВЫБОЙЩИК, кандидат технических наук, представительство ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Тольятти) Николай СОПИН, эксперт ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Самара) Михаил КОЛОСОВСКИЙ, директор Норильского филиала ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Норильск) Елена ЕРМОЛЬЧИК, главный инженер Красноярского филиала ФГУП ВО «Безопасность» (г. Красноярск) Анатолий АБУЗДИН, ведущий инженер, Красноярский филиал ФГУП ВО «Безопасность» (г. Красноярск)

В статье описана возможность на основе нового метода сравнительных испытаний на одном образце получать значения трещиностойкости сварного соединения и основного металла. Определены рациональные режимы послесварочной термической обработки нефтепромысловых труб, обеспечивающие наиболее высокую трещиностойкость сварных соединений в агрессивных нефтесодержащих средах. Показано, что для труб, полученных высокочастотной сваркой из стали 13ХФА, наиболее высокие значения коррозионной стойкости под напряжением обеспечивает отпуск при 720 °С. Ключевые слова: сварное соединение, трещиностойкость сварного соединения, послесварочная термическая обработка, высокочастотная сварка, сталь 13ХФА.

О

сновной причиной разрушения промысловых нефтепроводных систем является развитие коррозионно-механических повреждений. Сварные соединения, имеющие большую структурную неоднородность и уровень остаточных напряжений по сравнению с основным метал-

лом, являются местами предпочтительного развития процессов замедленного разрушения при воздействии нефтесодержащих агрессивных сред. Поэтому именно коррозионная стойкость сварных соединений в агрессивных средах под напряжением является основным показателем, определяющим работоспо-

собность трубопроводных систем. Соответственно, наиболее полно коррозионную стойкость сварных труб характеризуют сравнительные показатели трещиностойкости сварных соединений (СС) и основного металла (ОМ) труб. Качество сварных труб, кроме технологии сварки, определяют вид и режимы послесварочной обработки, формирующей окончательные свойства сварных соединений. Данная работа посвящена выбору рациональных режимов послесварочной термической обработки, обеспечивающих наиболее высокие значения трещиностойкости СС в агрессивных нефтесодержащих средах. Исследования проводились на нефтепромысловых трубах 2198 мм из стали 13ХФА, выполненных высокочастотной сваркой (ВЧС) на Выксунском металлургическом заводе. Эта сталь обладает повышенной коррозионной стойкостью, специально создана для эксплуатации в H2S –содержащих средах и широко используется в трубном производстве. ВЧС – прогрессивный и наиболее распространенный способ массового производства труб. Для определения трещиностойкости в напряженном состоянии в коррозионной среде ОМ и СС использовали метод испытаний С-образных образцов с одним и двумя надрезами [1, 2]. Образцы стягивали шпильками для получения на поверхности в зоне надреза растягивающих напряжений σ=0,8σ0,2, величину которых определяли из тарировочного графика [2] по деформации С-образных образцов. Часть образцов выдерживали на воздухе для получения сравнительных исходных характеристик без воздействия коррозионной среды, а остальные образцы помещали на 720 часов в Н2S содержащую среду (стандарт NACE TM 01-77). Образцы, не разрушившиеся при коррозионных испытаниях, подвергали сплющиванию на испытательной машине 1231У-10 со скоростью 5 мм/мин с записью диаграммы сплющивания р-τ и параметров акустической эмиссии. Типичный вид изменения приложенной нагрузки Р и энергии огибающих сигналов Ео.с. от времени сплющи-

а)

666

160

320

480

640 800 960 Time (s)

0

-10 -20 -30 -40 -50 -60 -70

б)

160

320

480

640

800 960 Time (s)

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

600 540 480 420 360 300 240 180 120 60 0 1120 1280 1440 1600

Force (V)

540 480 420 360 300 240 180 120 60 0 1120 1280 1440 1600

RMS (V)

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90

Force (V)

RMS (V)

Рис.1. Вид зависимостей Р и Ео.с. от времени испытаний для образцов с надрезом по СС: а – без ТО и б – отпуск 760 °С

вания образцов приведен на рисунке 1. Резкие всплески значений акустического сигнала (Ео.с.) соответствуют зарождению новых или развитию существующих трещин [3]. В качестве критерия начала движения трещины принимали усилие, соответствующее первому из всплесков с энергией, превышающей среднее значение Ео.с. более чем в два раза [2]. Обычно наблюдаемая энергия всплеска значительно выше. Остановка испытаний и визуальный осмотр образцов выявили, что всплеск значения Ео.с. соответствует началу изменения размеров надреза, что также дает возможность определять J-интеграл по параметрам акустической эмиссии [5]. Для расчета коэффициента интенсивности напряжения в устье трещины (надрезе), силового критерия трещиностойкости (К1) были использованы решения Раджу и Ньюмена, приведенные в работе [6] для полосы с полуэллиптическим поверхностным надрезом при действии расположенных на значительном удалении растягивающих и изгибающих нагрузок (рис. 2). Образцы шириной b=50 мм вырезали из труб  219 мм и толщиной стенки h = 8 мм, что соответствует понятию «широкая полоса» (b≥6h) и обеспечивает в середине образца плоскодеформационное состояние. Надрез осуществляли в виде полуэллипса с размерами l = 3 мм и 2а = 15 мм (рис. 2), что соответствует рекомендациям выполнения условий плоской деформации [1]. Значения К1 рассчитывается по следующей формуле [6]:

К1K == 1

,

(1)

Рис. 3. Зависимость трещиностойкости ОМ и СС труб 2198мм, сваренных ВЧС в зависимости от режимов послесварочной обработки: А – исходные значения (без выдержки в коррозионной среде); В – выдержка на воздухе 720 часов при σ=0,8σ0,2; С – выдержка в коррозионной среде 720 часов при σ=0,8σ0,2. Цифры на диаграмме соответствуют определенному состоянию образца, указанному в таблице1. К1, МПа м1/2

– основной металл (ОМ) – сварное соединение (СС)

80

60

40

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 А

B

С

Рис. 2. Схема расположения полуэллиптической поверхностной трещины при приложении нагрузок в полосе [6] P М

y L A

l

2a z

B

x

σ = P/bt σв = BM/bt2

М b

P

B

2a

t

Таблица 1. Зависимость трещиностойкости сварных соединений труб, от температуры отпуска (сталь 13ХФА)

где σ в – максимальное напряжение на поверхности при изгибе образца, Мв – поправочное значение коэффициента интенсивности напряжений при изгибе, – критическая длина трещины и Е0 – эллиптический интеграл второго рода. Для выбранного размера образца и надреза (с характеристиками: l/t = 0,31; 2θ = 0,33; Ө=60° – угол у вершины треπ щины), соответствующий максимуму напряжений Мв = 0,72, полный эллиптический интеграл второго рода. Е0 для принятых размеров надреза равен 1,01. Значения усилия (Р), времени ( τ ), напряжения (σкр) и акустического сигнала (Ео.с.), соответствующие началу развития надреза, а также расчетные значения К1 для разных состояний и режимов термической обработки образцов приведены в таблице 1 и на рисунке 3.

Обозн. режима

Состояние сварных образцов

0

Без надреза и ТО (исходное состояние)

1

Трещиностойкость ОМ и СС после ТО без выдержки (А, образцы №1 и 2) прак-

Параметр начала развития трещины

К1, МПа м1/2

τ

Ео.с

Р, кгс

σкр, МПа

323

15927

548

564

-

Надрез по ОМ без кор. среды и ТО

178

42950

446

460

71

2

Надрез по СС без кор. среды и ТО

171

41966

438

451

70

3

Надрез по СС, выдержка на воздухе без ТО при σ=0,8σ0,2

401

14029

527

542

83

4

Надрез по ОМ выдержка в кор. среде без ТО

82,5

25204

330

340

51

5

Надрез по СС, выдержка в кор. среде, без ТО

106

13830

273

244

37,5

6

Надрез по СС, выдержка в кор. среде, отпуск 680 °С

143

27293

317

326

50

7

Надрез по СС, выдержка в кор. среде, отпуск 720 °С

184

8427

411

423

65

8

Надрез по СС, выдержка в кор. среде, отпуск 760 °С

147

55078

306

315

47

9

Надрез по СС, выдержка в кор. среде, отпуск 800 °С

116

88887

225

231

35,5

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

667

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы тически одинакова. Выдержка в напряженном состоянии (σ=0,8σ0,2) на воздухе (В) приводит к некоторому повышению значения К1, что, по-видимому, обусловлено релаксацией напряжений в области надреза при длительной выдержке. Пребывание в коррозионной среде (стандарт NACE ТМ 01-77) резко уменьшает трещиностойкость основного металла K1ssc/K1 =0,71 и сварного соединения K1ssc/ K1 = 0,53. Термическая обработка позволяет повысить стойкость сварного соединения к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением. Наиболее высокую стойкость обеспечивает отпуск при 720 °С ( K1ssc/K1 возрастает до 0,92). Дальнейшее повышение температуры ТО приводит к снижению значения К1ssc, что может быть связано с изменением структуры и возникновением напряжений, обусловленных фазовыми превращениями. Таким образом, послесварочная термическая обработка труб из стали 13ХФА, сваренных высокочастотной сваркой, позволяет значительно повысить стойкость сварных соединений к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением и получить трещиностойкость сварных соединений близкую по значению основному металлу. Литература 1. Выбойщик Л.М. Обеспечение прочностных и коррозионных свойств сварных соединений нефтепромысловых труб на уровне свариваемого металла: Дис. канд. техн. наук / Л.М. Выбойщик – Тула, 2009. – 172 с.

2. Патент РФ № 2.368.888 Способ испытания труб на коррозионную стойкость / Лучкин Р.С., Выбойщик М.А., Выбойщик Л.М., Платонов С.Ю.; заявка от 23.03.2008; опубликован 27.09.2009, бюллетень № 27.

3. Ортманн Т. К проблеме определения в механике разрушения начала стабильного роста трещины / Ортманн Т., Шик Е.// Проблемы прочности. 1985. № 1. С. 34–36.

4. Бартенев О.А. Регистрация методом акустической эмиссии зарождения и кинетики роста межкристаллитной трещины / О.А. Бартенев, В.В. Забильский, В.В. Величко // Заводская лаборатория. 1986. №10. С. 163–165.

5. Фадеев Ю.И. Упрощенный способ определения J-интеграла с применением акустической эмиссии / Фадеев Ю.И., Бартенев О.А. // Заводская лаборатория. 1989. т. 55. №5. С. 54–57.

6. Сиротори М. Вычислительная механика разрушения / Сиротори М., Миеси Т., Мацусита Х. – М.: Мир, 1986. – 334 с.

668

Трещиностойкость сварного соединения Метод ускоренных сравнительных испытаний на трещиностойкость сварного соединения и основного металла сварных труб УДК: 621.721: 621.643 Леонид ВЫБОЙЩИК, кандидат технических наук, представительство ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Тольятти) Николай СОПИН, эксперт ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Самара) Михаил КОЛОСОВСКИЙ, директор Норильского филиала ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Норильск) Елена ЕРМОЛЬЧИК, главный инженер Красноярского филиала ФГУП ВО «Безопасность» (г. Красноярск) Анатолий АБУЗДИН, ведущий инженер, Красноярский филиал ФГУП ВО «Безопасность» (г. Красноярск)

В настоящее время в нефтедобывающей промышленности широко используются сварные трубы, полученные высокочастотной сваркой (ВЧС). От традиционных горячекатаных труб их отличает низкая себестоимость, размерная стабильность, возможность изготовлять трубы различного размера и более высокие свойства основного металла. Однако, получение высоких механических и коррозионных свойств сварных соединений (на уровне основного металла) является наиболее трудной задачей сварочного производства. Ключевые слова: высокочастотная сварка, нефтепромысловые трубы, механические и коррозионные свойства, стойкость металла под напряжением.

Д

ля нефтепромысловых труб основным фактором повреждения является коррозионномеханическое разрушение, наиболее часто проявляющееся в сварных соединениях. Соответственно, сопротивление образованию и распространению трещин в агрессивных нефтедобываемых средах определяет работоспособность промыслового оборудования. Требуется постоянный и надежный контроль коррозионной стойкости используемых труб, а именно – разработка более простых и надежных методов сравнительной оценки трещиностойкости сварных соединений и основного металла сварных конструкций.

В настоящее время оценку коррозионной стойкости металла под напряжением проводят на специально вырезанных образцах по двум известным методикам: ■ испытания в установке Cortest, на цилиндрических образцах с определением порогового напряжения [1]; ■ испытания на специальных образцах типа двойной консольной балки (ДКБ) с искусственно выращенной трещиной, которые после выдержки в расклиненном состоянии в коррозионной среде, разрывают на испытательной машине с определением коэффициента концентрации напряжений в вершине трещины (К1SSC) [2].

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Обе методики трудно применимы для сварных соединений малой ширины, характерных при ВЧС. Для испытаний на установке Cortest это обусловлено следующими причинами: ■ образцы, вырезанные вдоль сварного шва, не всегда соответствуют центру сварного соединения, а в поперечных образцах разрушение часто не происходит по сварному соединению, из-за механической и структурной неоднородности образцов; ■ дополнительные технологические остаточные напряжения, формирующиеся при обработке поверхности образца резанием, вызывают искажения кристаллической решетки, структурные и фазовые изменения в поверхностном объеме материала, что может привести к некорректным выводам о коррозионно-механической прочности материала труб; ■ ориентированная шероховатость механически обработанной поверхности образца, являясь концентратором, также вызывает появление дополнительных остаточных напряжений по нормали к поверхности образца; ■ одноосное механическое растяжение не позволяет воспроизвести в материале цилиндрических образцов характеристик плоского напряженного состояния, существующего при эксплуатации труб; ■ методика испытаний не позволяет оценить влияния анизотропии прокатки на коррозионную стойкость материала труб, возможного при эксплуатации. Для ДКБ-образцов надрез и искусственно выращенную трещину трудно расположить в центре или определенной зоне сварного соединения, полученного ВЧС. Кроме того, отсутствие в стандартах требований оценки скорости роста трещины, значительная текучесть металла у вершины трещины и возможное ее ветвление при предельной нагрузке приводят к некорректным значениям К1SSC. Для более точного воспроизведения условий эксплуатации исследуемых сварных труб специалисты ООО «Сама-

Рис. 1. Осевое нагружение образца Р h R А

С

B R0

D

Рис. 2. Изменение напряжений по образующей (а) и сечению (б) образца а

б P

P

C 3 y0 4

2

A

h

5

6

Z0

1

3 y0 4 D

2

B

5

6

+ –

раконтрольсервис» и Красноярского филиала ФГУП ВО «Безопасность» разработали усовершенствованную методику испытаний С-образных образцов на коррозию под напряжением. Для С-образных образцов в большей мере воспроизводится характер двухосного напряженного состояния, соответствующего эксплуатации труб, работающих при внутреннем давлении. На таких образцах также возможно более точное определение уровня напряжений и момента разрушения сварных соединений при данной величине нагрузки. Метод испытания на коррозионное растрескивание алюминиевых и магниевых сплавов на С-образных образцах предусмотрен ГОСТ 9.019-74 [3], стандарты которого по выбору размеров образцов, расчету напряжений и деформации образца и обработки результатов испытаний, используются в данном способе. Выбор геометрических размеров образцов определяется характером распределения напряжений. При назначении ширины кольцевых образцов исходили из условия постоянства напряженного состояния во всех точках образца. При ширине b ≥ (6 – 8)h в середине образца формируется плоскодеформированное состояние. По данным [4] продольные напряжения, соответствующие переходу стали в стадию текучести, для широкой изгибаемой полосы на 13% выше, чем узкой полосы и испытания на изгиб широких образцов по сравнению с узкими являются более жесткими. Так, для испытаний труб  219 мм и толщиной стенки h = 8 из стали 13ХФА выбрана ширина образца b = 50 мм, что соответствует напряженному состоянию широкой полосы (b ≥ 6h). Напряженное состояние в С-образных образцах формируется путем сжатия по центральной оси кольца (рис. 1). Напряжения от действия изгибающего момента

σИ = Р

1

М zi M ⋅ = α i, S pi S

(1)

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

f =

2 DСР ⋅π ⋅σ , 4Е ⋅ h ⋅ Z

l ≥ 2,5C ;

Рис. 3. Изменение максимальных напряжений на поверхности С-образного образца (b=50 мм), вырезанного из трубы 219х8 мм от величины деформации 700

σ, МПа

600

602

500

516 430

400 344

300 258

200 172

100 0

86 0

2

4

6

8 f, мм

10

12

14

16

где М = PR0 – изгибающий момент в сечении АВ (рис. 1 и 2); Ro = R + 0,5h – радиус кривизны оси образца; S = F• z0 – статический момент сечения относительно нейтральной оси CD при изгибе моментом М; F – площадь поперечного сечения образца; zo = Ro – r – расстояние от главной оси уо до нейтральной оси CD; r – радиус кривизны нейтрального слоя; zi – координаты точек, отсчитываемых от нейтральной оси CD; pi – координаты тех же точек, отсчитываемых от центра кривизны. Эпюра распределения нормальных напряжений по линиям 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5 и 6-6 по высоте сечения АВ образца приведена на рисунке 2. Расчетное напряжение в кольцевом М zi M ⋅ вырезанном = αi σобразце, И = из трубы, опредеS pi S ляли по величине деформации f по методике [3] (рис. 1):

f =

2 DСР ⋅π ⋅σ ,, 4Е ⋅ h ⋅ Z

(2)

D;СР – средний диаметр кольца, l где ≥ 2,5C мм; D h ≥ 2,5СРC= ; D – h ; D – наружный диаметр трубы, мм; h – толщина стенки труl  0,1 <мм; < 0,75; упругости, кгс/мм2  ξ =Е – модуль бы, b  и Z– поправочный коэффициент, кото2h 2a ≤для, данного образца (D/h =27,3) сорый 3 ставляет 0,975.

2 K  Тарировочный график зависимости c =  1C  максимального напряжения на поверх σT  ности С-образного образца шириной

669

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Рис. 5. Схема сплющивания образцов на разрывной машине

Рис. 4. Варианты нанесения надрезов в сварных трубах: а – надрез по сварному соединению; б – надрез по основному металлу; в – два надреза на одном образце (по сварному шву и основному металлу); г – вид надреза надрез

Приемник сигналов АЭ

надрез

сварной шов

основной металл

Р

Р

Р

Р

а) сварнойМшов z

σИ

Надрез

надрез

M = ⋅ = αi S pi S

b = 50 мм, вырезанного из сварной трубу  219 8 мм из стали 13ХФА от величины деформации f, измеряемой по диаметру центральной оси образца, приведен на рисунке 3. Проведенный более точный расчет с учетом изменения геометрии образца при сжатии дал поправочный коэффициент 1,002 для значений напряжений, что находится в пределах погрешности. Для испытаний на коррозионное растрескивание на наружную поверхность С-образных образцов наносили полуэллиптический надрез, Схема нанесения надреза и вид надреза показаны на рисунке 4. Рекомендуется использовать две схемы нанесения надрезов: одиночный надрез на образце в области максимальных напряжений вдоль сварного соединения или основного металла (рис.

4а и 4б); два надреза на одном образце: по сварному шву и основному металлу, расположенных симметрично относительно оси симметрии образца ступенчато относительно друг друга (рис. 4в). Использование двух надрезов на одном образце позволяет получить как сами значения трещиностойкости, а в большей мере соответствие трещиностойкости сварного соединения основному меМ zi M таллу, что показатель уров⋅ важно = αкак σ И = i S pi S ня производства. Геометрические характеристики надреза для обеспечения плоской деформаD 2 выбраны ⋅π ⋅σ ции были в соответствии с су, f = СР ществующими 4 Е ⋅ h ⋅ Z рекомендациями: l ≥ 2,5C ; h ≥ 2,5C ; l  0,1 <  ξ =  < 0,75; b  670 2h 2a ≤ , 3

K  c =  1C 

2

σИ

надрез основной металл

i

250

Р

б)

2а

250

в

М z M = 2 ⋅ i = αi DS ⋅σ S СР ⋅ π p i

f =

Р

,

4Е ⋅ h ⋅ Z

t

L

l ≥ 2,5C ; 2 DСР ⋅ π ⋅ σ в) , h ≥ 2f,5=C ; 4Е ⋅ h ⋅ Z l   0,1 <  ξ =  < 0,75; l ≥ 2,5Cb;  2h 2a h≤ ≥ 2,,5C ;

3 l 0,1 <  ξ =2  < 0,75; b  K   c =  21Ch  2a≤σ T , 3 2

h

г)

(3)

K  c =  1C  где  σ T  – поправка, учитывающая пластические деформации. Для данного образца (b=50 мм и h=8 мм.) приняты размеры надреза: (l = 3 мм, 2а = 15 мм), удовлетворяющие рекомендациям (3). Испытания на трещиностойкость проводятся в следующей последовательности: 1. С-образные образцы с одним или двумя надрезами стягиваются шпильками для получения на поверхности в зоне надрезов определенных растягивающих напряжений σ (пропорциональных пределу текучести: 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 и 0,85 от σ0,2). При работе с коррозионностойкими сталями обычно используется напряжения σ = 0,8σ0,2.

2. Часть образцов в напряженном состоянии выдерживали на воздухе для получения сравнительных исходных характеристик, а остальные образцы помещали на 96 часов в коррозионную среду по стандарту NACE TM 0264-86 (водный раствор 0,5% СН3СООН + 5%NaCl + H2S насыщен.; рН 3,5-3,8).

3. Образцы, не разрушившиеся при коррозионных испытаниях, подвергали сплющиванию на испытательной машине (рис. 5) с записью диаграммы сплющивания и регистрацией параметров акустической эмиссии, по которым оценивали напряжения, соответствующие началу

развития трещины (надреза). Результаты испытаний представляют в виде значений коэффициента концентрации напряжений в вершине трещины (надреза) K1SS для основного металла и сварного соединения каждой из исследуемых труб. Более подробная процедура испытаний приведена в патенте [6]. Описанный метод сравнительной оценки коррозионной стойкости под напряжением сварных соединений и основного металла успешно использован в ряде исследований. Он может быть рекомендован для сдаточных испытаний и оценки качества сварных труб, предназначенных для работы в месторождениях с высокой агрессивностью добываемых нефтяных сред. Литература 1. Стандарт NACE TM 0177. Метод А 2. Стандарт NACE TM 0177. Методы C и D. 3. ГОСТ 9.019-74 (ИСО 9591-89) «Методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание».

4. Быков В.А. Пластичность, прочность и разрушение судостроительных материалов / Быков В.А. – Л., Судостроение, 1974.

5. Стеклов О.И. Прочность конструкций в агрессивных средах / Стеклов О.И. – М.: Машиностроение, 1976. – 200 с.

6. Патент РФ № 2.368.888 Способ испытания труб на коррозионную стойкость / Лучкин Р.С., Выбойщик М.А., Выбойщик Л.М., Платонов С.Ю.; заявка от 23.03.2008; опубликован 27.09.2009, бюллетень № 27.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Коррозионная стойкость труб Влияние знака и распределения остаточных напряжений на коррозионную стойкость труб нефтяного сортамента УДК: 621.78:539.4.014.11 Роман БЫКОВ, кандидат технических наук, Тольяттинский государственный университет (г. Тольятти) Николай СОПИН, эксперт ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Самара) Михаил КОЛОСОВСКИЙ, директор Норильского филиала ООО фирма «Самараконтрольсервис» (г. Норильск) Елена ЕРМОЛЬЧИК, главный инженер Красноярского филиала ФГУП ВО «Безопасность» (г. Красноярск) Анатолий АБУЗДИН, ведущий инженер Красноярского филиала ФГУП ВО «Безопасность» (г. Красноярск)

В статье описана возможность повышения коррозионной стойкости нефтепромысловых труб за счет получения контролируемого распределения остаточных напряжений. Показано, что сжимающие остаточные напряжения на поверхности труб, образующиеся при использовании описанного в работе метода окончательной термической обработки позволили почти в два раза снизить интенсивность водородного охрупчивания для углеродистых и малолегированных сталей (испытание по стандарту NACE ТМ 02-84). Ключевые слова: коррозионная стойкость, термическая обработка, остаточные напряжения, водородное охрупчивание, углеродистые стали, малолегированные стали, нефтепромысловые трубы.

О

сновной причиной повреждения и деградации трубопроводных систем нефтяных месторождений является развитие коррозионномеханических повреждений металла. По мере роста срока эксплуатации существующих месторождений и для новых месторождений агрессивность добываемых сред резко увеличивается. Возрастает количество растворимых газов (О2, СО2, Н2S,Cl) и обводнения среды, что приводит к развитию водородного растрескивания, сульфидного коррозионного растрескивания под напряжением, углекислотной и бактериальной коррозии. Соответственно повышается интенсивность разрушения, что отражает удельная частота отказов (разрушений) нефтепромысловых трубопроводов (шт/км·год), которая для Самарской области и месторождений Западной Сибири на порядок превышают допустимые нормы надежности транспортных систем в зонах приоритетного природопользования. Очевидно, что повышение коррозионной стойкости труб должно основывать-

ся не только на разработке новых более коррозионностойких сталей, но также на использовании других методов. Одним из таких методов является производство нефтепроводных труб с определенным уровнем поверхностных сжимающих остаточных напряжений, препятствующих коррозии. В данной работе проведено исследование влияния остаточных напряжений (ОН) на коррозионную стойкость труб в нефтедобываемых средах и возможности промышленного получения труб с заданными параметрами остаточных напряжений. Коррозионное и механическое разрушения труб зарождаются и развиваются на поверхности, поэтому величина и знак поверхностных ОН имеет первостепенное значение, особенно для развития водородной хрупкости. Известно, что сжимающие ОН на поверхности препятствуют возникновению и распространению трещин и повышают усталостную и коррозионную стойкость в то время, как поверхностные растягивающие напряжения способствуют ускорению развития разрушения. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Характер и значения ОН определяются особенностями технологии производства труб и не контролируются изготовителями труб. Проведенные исследования [1] показали, что ОН имеют большой разброс по величине и даже знаку в трубах одной партии, что вызывает дополнительную нестабильность коррозионной стойкости. Требуется как контроль распределения ОН, так и разработка мероприятий по обеспечению получения поверхностных сжимающих ОН, что имеет большое значение для внутренней поверхности труб, контактирующей с агрессивными средами. На основе многочисленных исследований в работах [1,2] создан специальный способ окончательной термической обработки (ОТО) готовых труб для получения на обеих поверхностях труб сжимающих ОН, который заключается в нагреве труб до температур ниже Ас1, выдержке при этой температуре и последующем двухстороннем охлаждении со скоростью 75….100 °С/с. Распределение тангенциальных ОН по толщине стенки до и после ОТО для труб из разных марок сталей с различной термической обработкой в состоянии поставки (СП) показано на рисунке 1. Видно, что величина изменения ОН зависит от исходного распределения ОН. Общая тенденция изменения ОН, вызванная ОТО, остается постоянной: растягивающие ОН на поверхности исчезают и переходят в сжимающие; поверхностные ОН сжатия увеличивают свое значение. Все измерения ОН проводили на кольцах шириной b=60 мм, вырезанных из труб, что при толщине стенки трубы h=5,5 мм (b/h≥10) позволяет сохранить в кольцах напряженное состояние по тангенциальным напряжениям идентичное трубе. Измерения ОН проводили надежным механическим методом при электрохимическом стравливании цилиндрических слоев и измерении деформации колец. Расчет напряжений и прототип измерительной установки описан в работах [3,4]. Дополнительно уровень ОН на поверхностях колец оценивали рентгеновским и магнитоупругим методами.

671

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Влияние сжимающих остаточных напряжений, созданных ОТО, оценивали по изменению значений механических свойств при нахождении в коррозионной среде образцов без и прошедших ОТО. Образцы выдерживали 720 часов в H2S – содержащей среде (стандарт NACE ТМ 02-84 – 0,5% CH3COOH + 5% NaCl + H2S насыщен. pH 3,5-3,8) и вычисляли величину относительного изменения определенного свойства по формуле, A – Ai ∆А = 0 100%, Ai где A0 и Ai – свойства металла до и после пребывания в коррозионной среде. Для оценки использовали изменения характеристик пластичности, наиболее чувствительных к водородному воздействию. При испытаниях на растяжение это относительное удлинение (ΔАδ) и относительное сужение (ΔАφ), а при испытании колец на сплющивание – величина предельной осадки до образования трещины (ΔА ε). Перечисленные параметры использовали для вычислений по формулам: δ – δi ΔАδ = 0 100%;

Остаточные напряжения, МПа

Остаточные напряжения, МПа

Рис. 1. Распределение ОН до и после окончательной термической обработки а) 150 б) 100 100 50 0 -50

-200

-200

-250

-250

-300

-300 0

2 3 4 Толщина стенки трубы, мм

50 0 -50

– ОТО

20 15 10 5 0

672

Сталь 10

Сталь 10 Сталь 20 Сталь 20ДС ТМО ТМО

0

1

2 3 4 Толщина стенки трубы, мм

1

2 3 4 Толщина стенки трубы, мм

5

0 -50

5

е) 100 Остаточные напряжения, МПа

Остаточные напряжения, МПа

0

50

-250

100 50 0 -50

-100

50 0 -50

-100

-150

-150

-200

-200

-250 -300

-250

-350 0

1

2 3 4 Толщина стенки трубы, мм

5

6

-300

0

1

2 3 4 5 6 Толщина стенки трубы, мм

7

8

а) труба 735,5, сталь 37Г2С, без ТО; б) труба 735,5 сталь 37Г2С, термомеханическая обработка; в) труба 735,5, сталь 37Г2С, ТО (закалка + отпуск); г) труба 735,5, сталь 45ГБ, без ТО; д) труба 896, сталь 10, без ТО; е) труба 898, сталь 20ДС, ТО (двойная закалка + отпуск); – состояние поставки; – после ОТО

розии [1] и снижении величины деградации металла в H2S – содержащих средах, что выражается в изменении следующих числовых показателей падения пластичности после испытания на водородное растрескивание (стандарт NACE ТМ 02-84): ■ относительное сужение (ΔАφ) с 13 до 5% для низкоуглеродистых сталей и с 20 до 8% для среднеуглеродистых сталей; ■ относительное удлинение (ΔА δ ) с 19 до 12% для низкоуглеродистых ста-

б)

Потеря пластичности ∆Аδ,%

Потеря пластичности ∆Аδ,%

-Без ОТО

5

-200

-300

Рис. 2. Влияние ОТО на охрупчивание (снижение пластичности) в коррозионной среде (стандарт NACE ТМ 02-84): а) малоуглеродистые стали; б) среднеуглеродистые стали 25

2 3 4 Толщина стенки трубы, мм

-150

-250

ное удлинение, относительное сужение и предельная осадка до и после выдержки в коррозионной среде соответственно. В качестве примера на рисунке 2 представлены в форме, удобной для сравнения, значения потерь пластичности (ΔАδ) в коррозионной среде образцов без и прошедших ОТО для различных марок сталей и видов термической обработки труб. Видно, что применение ОТО позволяет значительно повысить сопротивление трубных сталей развитию хрупкости в H2S – содержащих средах. Таким образом, основное воздействие сжимающих напряжений, полученных на поверхности стальных изделий методом ОТО, заключается в значительном уменьшении интенсивности общей кор-

1

-100

-200

ψ – ψi ΔАψ= 0 100%; ψ0 ε –ε ΔАε= 0 i 100%, ε0 где δ0, ψ0, ε0 и δi, ψi, εi, – относитель-

0

г) 100

100

-150

δ0

а)

-350

5

Остаточные напряжения, МПа

Остаточные напряжения, МПа

1

-100

д)

-50

-150

-150

-350

0

-100

-100

в)

50

35 30 25 20 15 10 5 0

Сталь 37Г2С

Сталь 37Г2С ТМО

Сталь 37Г2С ТО

Сталь 45 ГБ

Сталь 45 ГБ ТМО

лей и с 20 до 10% для среднеуглероди-

стых сталей; ■ предельная осадка при сплющивании с 26 до 12% для среднеуглеродистых сталей. Литература 1. Быков Р.Н. Повышение коррозионной стойкости нефтепромысловых труб на основе создания термической обработкой поверхностных остаточных сжимающих напряжений: Дис. канд. техн. наук / Быков Р.Н. – Тула, 2010. – 115 с.

2. Патент № 2299251 Российской Федерации. Способ термической обработки труб / Пузенко В.И., Выбойщик М.А., Николаев А.Н., Быков Р.Н. и др.; заявл. 19.01.2006; опубл. 20.05.2007, Бюл. 2007/14 – 6с.

3. Биргер И.А. Остаточные напряжения / Биргер И.А. – М.: Машиностроение. 1963 . 252 с.

4. Кравченко Б.А. Силы, остаточные напряжения при обработке деталей резанием /Б.А. Кравченко – М.: Машиностроение. 1962. 180 с.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Катодная защита нефтепроводов

Катодная защита – важный аспект безопасной эксплуатации нефтепроводов УДК: 620.197.5 / 621.64 Константин КОСТЫРЕВ, инженер ООО «РегионПромТехнология» (г. Уфа) Николай СЕРГЕЕВ, инженер ООО «РегионПромТехнология» (г. Уфа) Михаил МАЛЬЦЕВ, инженер ООО «РегионПромТехнология» (г. Уфа) Елизавета ПУГАЧЕВА, инженер ООО «РегионПромТехнология» (г. Уфа) Ольга КАПИШЕВА, инженер ООО «РегионПромТехнология» (г. Уфа)

Применение катодной защиты решает задачу по защите нефтепроводов от электрохимической коррозии и значительно повышает безопасность их эксплуатации. Ключевые слова: катодная защита, электрохимическая коррозия, кислородная и водородная деполяризация.

О

сновной задачей при прокладке подземных нефтепроводов является создание противокоррозионных защитных механизмов. Находясь в земле, стальные трубопроводы подвергаются почвенной коррозии. В грунте всегда содержатся электролиты в виде солей, кислот, оснований и другие органические вещества, которые вредно действуют на стенки стальных труб. Такой коррозионный процесс часто вызывает быстрое появление сквозных свищей в металле трубы и этим выводит трубопровод из строя. Как правило, такие разрушения происходят особенно часто в трубопроводах, уложенных без достаточной защиты. Для защиты необходимо наносить противокоррозионное изоляционное покрытие, а в процессе эксплуатации использовать катодную защиту. Катодная защита в общем виде реализуется присоединением металлического сооружения (трубопровода) к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а положительного полюса – к анодному заземлению. Источниками постоянного тока служат специальные выпрямители (станции катодной защиты). Их питание происходит от сети переменного тока. Принципиальная схема катодной защиты показана на рисунке 1.

Она включает линию электропередачи 1, трансформаторный пункт 2, станцию катодной защиты 3, защищаемый трубопровод 6, анодное заземление 5 и соединительный кабель 4. Принцип действия катодной защиты следующий. Под воздействием приложенного электрического поля источника начинается движение полусвободных валентных электронов от анодного заземления 5 по соединительному кабелю 4 к защищаемому трубопроводу 6. Теряя электроны, атомы металла анодного заземления в виде ионов переходят в почву, при этом анодное заземление разрушается. У защищаемого же трубопровода благодаря работе источника постоянного тока наблюдается избыток свободных электронов. При этом создаются условия для протекания реакций кислородной и водородной деполяризации, характерных для катода. В качестве анодного заземления при катодной защите используют стальные и чугунные электроды (отбракованные трубы, полосы, рельсы и т.д.). Эффективно использовать графитовые и железокремниевые аноды, так как они разрушаются с меньшей скоростью, чем сталь и чугун. При выборе типа анодного заземления ориентируются на величину удельТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

ного электросопротивления грунта. При удельном электросопротивлении грунта до 100 Ом-м используют поверхностные анодные заземления с горизонтальным и вертикальным расположением электродов; при мощности верхнего слоя грунта с удельным электросопротивлением менее 100 Ом-м до 5 м используют глубинные заземления свайного типа, а более 5 м – скважинного типа. Необходимая сила защитного тока катодной установки определяется по формуле Iдр = jзFзK0, где jз – необходимая величина защитной плотности тока; Fз – суммарная поверхность контакта технологических трубопроводов с грунтом; К0 – коэффициент оголенности технологических трубопроводов, величина которого определяется в зависимости от переходного сопротивления противокоррозионного изоляционного покрытия Rпер и удельного электросопротивления грунта рг по графику, приведенному на рисунке 2. Необходимая величина защитной плот-

Рис. 1. Принципиальная схема катодной защиты 1

2

4

3

6

5

1 – ЛЭП; 2 – трансформаторный пункт; 3 – станция катодной защиты; 4 – соединительный кабель; 5 – анодное заземление; 6 – трубопровод

Таблица 1. Зависимость защитной плотности тока от характеристики грунтов Тип грунта

рг, Ом·м

jзА/м2

Влажный глинистый грунт: – рН>8 – pH = 6-8 – с примесью песка Влажный торф (pH <8) Увлажненный песок Сухой глинистый грунт

15 15 15 15 50 100

0,033 0,160 0,187 0,160 0,170 0,008

673

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

0,01 1

0,001

2 3 4 5

0,0001

0,00001

100 200

600 1000

674

0,03

0,02

0,025 0,015

0,02 0,015

1

2

0,01

0,01 0,005

0,005 0 1 3 5 10 20 30 50 100 150 Отношение тока катодной защиты к предельному по кислороду

Rпер, Ом∙м2

ности тока выбирается в зависимости от характеристики грунтов площадки НПС в соответствии с таблицей 1. Существуют способы, повышающие эффективность катодной защиты трубопроводов. Один из них заключается в регулировании поляризационного потенциала на трубопроводе и, в случае превышения предельно допустимого отношения токов, изменяют режим катодной защиты или устраняют повреждения изоляционного покрытия трубопровода [3]. Сущность данного способа: Необходимо определить предельный ток электровосстановления кислорода. Для этого используют коррозионноиндикаторный зонд с рабочим и вспомогательным электродами. Зонд устанавливают над трубопроводом и погружают на уровень его укладки. Рабочий электрод, выполненный из трубной стали, подключают к источнику тока, величина которого после установления характеризует предельный ток электровосстановления кислорода. Затем источник тока отключают, а рабочий электрод подключают к катодной защите стального трубопровода и определяют величину защитного тока /по микроамперметру/. Определяют отношение тока катодной защиты к предельному току электровосстановления кислорода и сравнивают это отношение с предельно допустимой величиной. Для определения предельно допустимой величины указанных токов предварительно выполняют экспериментальные исследования с применением индикатора контроля наводороживания подземных трубопроводов и метода вакуумной экстракции, который используют для определения объемного электролитического наводороживания образцов из трубной стали при различных режимах катодной защиты. Метод вакуумной экстракции основан на обра-

0,025

0,035

0

Остаточная скорость коррозии, мм/год

К0 0,1

Рис. 3. Влияние режима катодной защиты на интенсивность электролитического наводороживания стенки трубы и на остаточную скорость коррозии Интенсивность наводораживания стенки трубы, мг/100 г сут.

Рис. 2. Зависимость коэффициента оголенности подземных трубопроводов от переходного сопротивления изоляционного покрытия для грунтов с удельным электросопротивлением (Ом-м): 1 – 100; 2 – 50; 3 – 30; 4 – 10; 5 – 5

Таблица 2. Интенсивность электролитического наводороживания стенки катоднозащищаемого трубопровода Отношение тока катодной защиты к предельному току электровосстановления кислорода

Скорость диффузии водорода, мг/м2 сут.

Интенсивность электролитического наводороживания стенки трубопровода, мг/м2 сут.

Степень наводороживания стенки трубопровода при заданном режиме катодной защиты

До 20

0,4

0,0035

незначительная

От 20 до 50

0,96

0,0087

средняя

От 50 до 100

1,92

0,0175

высокая

Таблица 3. Зависимость остаточной скорости коррозии трубной стали от отношения тока катодной защиты к предельному току восстановления кислорода Отношение тока катодной защиты к предельному току электровосстановления кислорода

Остаточная скорость коррозии трубопровода при заданном режиме катодной защиты, мм/год

№ п/п

Предельный ток электровосстановления кислорода, мкА

Скорость коррозии трубопровода без катодной защиты, мм/год

1

0,32

0,017

1,0

0,013

2

0,5

0,026

5,0

0,01

3

0,63

0,034

10

0,006

4

0,75

0,041

15

0,0055

5

0,88

0,047

20

0,0041

6

1,0

0,053

25

0,005

7

1,13

0,068

30

0,0032

8

1,25

0,069

35

0,0036

9

1,38

0,074

40

0,0034

10

1,5

0,083

45

0,0033

11

1,63

0,087

50

0,0036

12

1,88

0,114

55

0,0033

13

2,5

0,132

60

0,0032

14

3,1

0,163

65

0,0032

15

3,8

0,213

70

0,0032

16

4,4

0,247

75

0,0033

17

5,0

0,264

100

0,0032

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

тимости равновесного содержания водорода в металле в зависимости от парциального давления в газовой фазе. Результаты исследования приведены в таблицах 2 и 3. Как следует из приведенных данных (табл. 2), когда ток катодной защиты превышает предельный ток электровосстановления кислорода менее чем в 20 раз, интенсивность электролитического наводороживания стенки трубопровода незначительная /0,0035 мг/100 г сут./ и степень наводороживания также незначительная. При изменении отношения указанных токов в пределах от 20 до 50 интенсивность электролитического наводороживания составляет 0,0175 мг/100 г сут, и степень наводороживания стенки является средней. Отношение тока катодной 7 защиты к предельному току электровосстановления кислорода 50 и более является недопустимым, а режим катодной защиты критическим, превышение которого опасно стесс-коррозионным разрушением трубопровода. На чертеже графически показано влияние режима катодной защиты на интенсивность электролитического наводороживания стенки трубы и на остаточную скорость коррозии: кривая 1 – интенсивность наводороживания стенки трубы; кривая 2 – остаточная скорость коррозии. Как видно из графика, с увеличени-

ем отношения тока катодной защиты к предельному току электровосстановления кислорода интенсивность наводороживания стенки трубы после 50 резко увеличивается, в то же время остаточная скорость коррозии изменяется незначительно. Это наглядно показывает нецелесообразность применения такого режима катодной защиты. Следующий пример. Величина поляризационного потенциала катодной защиты на трубопроводе вблизи станции катодной защиты составляет – 1,05 В / по медно-сульфатному электроду сравнения/. В зоне действия катодной станции /20 км/ имеется контрольная точка, где обеспечивается доступ к трубопроводу. При помощи коррозионноиндикаторного зонда здесь определяют предельный ток электровосстановления кислорода /1,88 мкА/ и ток катодной защиты, который равен 103,4 мкА. Отношение тока катодной защиты к предельному току электровосстановления кислорода равно 103,4:1,88=55. Сравнение полученного отношения токов /55/ с табличными данными (таблица 2), полученными ранее, показывает, что интенсивность электролитического наводороживания стенки трубопровода составляет 0,0175 мг/100 г сут, что соответствует высокой степени электролитического наводороживания и показыТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

вает необходимость изменения режима катодной защиты путем уменьшения тока катодной защиты либо устранения повреждения изоляционного покрытия трубопровода. Таким образом, периодическое контролирование отношения тока катодной зашиты к предельному току электровосстановления кислорода и сравнение этого отношения с предельно допустимой величиной, определяемой с учетом интенсивности электролитического наводороживания стенки трубопровода, позволяет своевременно уменьшить интенсивность наводороживания и повысить эффективность катодной защиты трубопровода. Таким образом, применяя систему катодной защиты, используя способы увеличения ее эффективности, можно решить задачу по защите нефтепроводов от электрохимической коррозии и повысить безопасность их эксплуатации. Литература 1. Коршак А.А. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов / Коршак А.А., Нечваль А.М. – СПб: Недра, 2008. 488 с.

2. Техника и технология транспорта и хранения нефти и газа / Абузова Ф.Ф. [ и др.]. – М.: Недра, 1992. 318 с.

3. Патент РФ № 2327821.

675

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Выявление преддефектного состояния для расчета срока службы кранов УДК: 658.845 Виктор УСАНОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Александр БЕРЕЗИН, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Алексей ВОРОНЦОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Виктор ЖУТКИН, эксперт, технический директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Юрий БАБАКОВ, директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск)

В настоящее время срок безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов определяется техническим состоянием их несущих металлоконструкций. Состояние металлоконструкций зависит от внешних и внутренних факторов. К внешним относятся механические и физико-химические факторы. Внутренние факторы, влияющие на состояние металлоконструкций – это свойства материалов, размеры и конфигурация конструкции, а также накопленные внутренние повреждения. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, грузоподъемные краны, срок безопасной эксплуатации кранов, преддефектное состояние, техническое диагностирование, экспресс-методы неразрушающего контроля.

И

звестно, что в большинстве случаев использование крана возможно и после окончания срока службы, установленного заводомизготовителем. Срок сверхнормативной службы зависит от технического состояния крана, условий его работы и прогнозируемого остаточного ресурса – остаточного ресурса несущих металлоконструкций. Наступление предельного состояния металлоконструкций определяется наступлением ведущих повреждений: пластической деформации, хрупком разрушении, усталостном повреждении, потере устойчивости, коррозионном повреждении, изнашивании, чрезмерной упругой деформации (по величине или времени затухания), отрицательном прогибе (накоплении и росте остаточной деформации), деградации свойств стали. В зависимости от типа крана и его назначения, условий и режима эксплуатации в несущей металлоконструкции могут развиться различные ведущие повреждения, вызванные теми или иными процессами, указанными выше.

676

Многолетний опыт экспертизы технического состояния кранов, проводимой специалистами ООО «ПромТехДиагностика», а также литературные данные [1, 2] показывают, что подъемным механизмам присуще накопление остаточной деформации. Это наиболее характерно для главных балок мостов кранов мостового типа и секций телескопических стрел кранов стрелового типа. Конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям, хотя и сохраняет прочность и устойчивость. Возникающая концентрация пластических деформаций переводит металл в состояние, близкое к разрушению и к ухудшению механических свойств материала. Развитие пластической деформации может усиливаться даже при небольших нагрузках и быстро возрастает по мере увеличения нагрузки. Если не проводить постоянную регистрацию данных наблюдений за деформированным состоянием конструкции, то для работающих кранов восстановить историю развития остаточных деформа-

ций или спрогнозировать их развитие во времени практически невозможно. Тем большую значимость приобретают исследования, посвященные изучению развития остаточных деформаций крановых металлоконструкций, возникающих на различных этапах изготовления и эксплуатации. В целях обеспечения промышленной безопасности технических устройств должен проводиться мониторинг технического состояния (ТС) оборудования. Он предусматривает проведение экспертной технической диагностики с помощью неразрушающего контроля (НК), при этом, как правило, ТУ выводится из рабочего режима. Также необходимо отметить, что применяемые методы НК не в состоянии осуществить диагностику развивающихся повреждений. Они могут быть использованы лишь для выявления физически существующих дефектов материала, превышающих допустимые нормы на момент проведения экспертизы промышленной безопасности, что является конечной стадией деградации материала. Таким образом, текущее состояние оборудования, процессы появления микроповреждений в длительно работающем материале не подлежат контролю, хотя эти зарождающиеся дефекты имеют тенденцию к развитию и поэтому наиболее опасны. Именно они приводят к внезапным поломкам оборудования, являясь причиной аварий и травматизма обслуживающего персонала. Кроме того, многие исследователи и эксперты подчеркивают, что порядок применения методов НК не имеет научно обоснованной системы, поэтому объем контроля не позволяет выявить потенциально опасные зоны. Все это говорит в пользу того, что для повышения безопасности эксплуатации ТУ необходимо перейти от поиска результата развития повреждения к выявлению факта ухудшения технического состояния. В этих зонах физического разрушения еще нет, но найденные области материала по своему тс не соотвествуют нормативам. Это даст основание прово-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

дить тщательный контроль и поиск дефектов именно в этих местах. Рассмотрим такой подход к выявлению деградации металлоконструкции грузоподъемных кранов на примере метода магнитной памяти металла (МПМ). МПМ весьма эффективен для обследования протяженных металлических конструкций, характерных для кранов. Первоначально с помощью феррозондового магнитомера, например, индикатора концентрации напряжений ИКН1М-4, являющегося в данном случае индикатором преддефектного состояния, качественно оценивается наличие связи между структурными изменениями в металле при циклическом нагружении и величиной намагниченности в направлении действия главных напряжений от рабочих нагрузок с выявлением ЗКН – зон повышенного риска появления дефекта. Далее на основании полученных результатов переходят к обоснованной «адресной» процедуре технического обследования в ЗКН с использованием инструментального и измерительного контроля, ультразвуковой толщинометрии или дефектоскопии, твердометрии и тому подобных методов для определения ведущих повреждений, при которых возможно наступление предельного состояния металлоконструкций. Такое двухэтапное диагностирование с поиском потенциально опасных «преддефектных» зон позволит, во-первых, сократить объем и время проведения работ по диагностике ТУ, во-вторых, определить набор применяемых методов НК, который будет более адекватен текущему состоянию материала, а в-третьих, повысить достоверность оценки реального технического состояния ТУ. В конечном счете, это даст возможность поднять безопасность его дальнейшей эксплуатации. Актуальность метода подтверждается тем, что в последние годы наметилась тенденция перехода от традиционной дефектоскопии к обследованию ТУ комплексным способом. Этот подход предполагает определение параметров дефектов, оценку распределения внутренних (остаточных) напряжений, установление фактических структурномеханических характеристик металла с применением экспресс-методов НК, особенно удобных для раннего выявления дефектов металлоконструкций. В ГОСТ Р 53006-2008 [4] приведена схема определения остаточного ресурса опасных промышленных объектов, подконтрольных Ростехнадзору, с акцентом на современные экспресс-методы технической диагностики [5] (рис. 1). Важные положения

Рис. 1

Объект, выработавший расчетный ресурс

Анализ состояния объекта контроля по технической документации (эксплуатационной, монтажной, ремонтной) и расчетам на прочность, анализ результатов выполненных обследований и причин отказов деталей, узлов

Оперативная (функциональная) диагностика

Визуальный осмотр, измерение геометрических параметров

100% обследование с использованием экспресс-методов НК

Определение фактического НДС, выявление ЗКН и их классификация по узлам и механизмам оборудования

Дефектоскопия Определение механических свойств и металлография в аномальных зонах и зонах максимальной КН

Расчетная оценка близости металла и ЗКН к предельному состоянию

Расчетно-экспертная оценка ресурса и принятие решения

Ремонт

Замена отдельных узлов

Вывод объекта из эксплуатации

этого документа: ■ признаки предельного состояния металла определяются на основе фактических энергетических характеристик, определяемых экспресс-методами НК; ■ учитываются требования Ростехнадзора к экспертизе ТУ, а также требования Федерального закона «О техническом регулировании» [6]; ■ изменена методика расчета остаточного ресурса, основанная на новейших методах технической диагностики; ■ проверочные расчеты на прочность с оценкой остаточного ресурса предложено выполнять для ЗКН ТУ, остающихся в эксплуатации, с учетом фактических структурно-механических свойств металла, выявленных при обследовании. Таким образом, комплексное применение экспресс-методов НК по ГОСТ Р 53006-2008 представляет собой достаточно простой способ выявления зарождающихся дефектов и оценки остаточного ресурса технического устройства. При этом эксперты получают возможность быстро и точно рассчитать срок безопасной эксплуатации подъемного сооружения. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

Продление ресурса с назначенным сроком безопасной эксплуатации

Литература 1. Соколов С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин / Учебное пособие. СПб: Политехника, 2005 год.

2. Минигулов М., Петров Е., Опря Д., Чубыкин В., Бойков А., Позынич К. Двухэтапное обследование / ТехНАДЗОР, № 9, 2015 год, с. 140-141.

3. Родюшкин В.М. От поиска дефектов к поиску преддефектного состояния / Вестник научно-технического развития Национальная Технологическая Группа. 2009 год, № 4 (20); URL: www.ntgcom.com (дата обращения: 19 февраля 2015 года).

4. ГОСТ Р 53006-2008 «Оценка ресурса потенциально опасных объектов на основе экспресс-методов. Общие требования».

5. Дубов А.А. Оценка ресурса грузоподъемных машин в соответствии с рекомендациями нового национального стандарта ГОСТ Р 53006-2008 / Предотвращение аварий зданий и сооружений, электронный журнал http://www.pamag.ru/pressa/ orgm-gost, 12 января 2009 года 6. Федеральный закон от 27 декабря 2002 года №184-ФЗ «О техническом регулировании».

677

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Экономная и безопасная эксплуатация промышленных зданий УДК: 69 Виктор УСАНОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Александр БЕРЕЗИН, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Алексей ВОРОНЦОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Виктор ЖУТКИН, эксперт, технический директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Юрий БАБАКОВ, директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск)

При проведении экспертизы промышленной безопасности промышленных зданий и сооружений специалисты ООО «ПромТехДиагностика» иногда сталкиваются с серьезными нарушениями, которые могут привести к аварийным ситуациям – нарушениям работы электросети, авариям оборудования, пожарам, выбросам вредных веществ, обрушению ограждающих и несущих конструкций, а также всего здания, и, как следствие, к травмам и гибели людей. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, промышленные здания и сооружения, мониторинг технического состояния зданий и сооружений.

Ч

асто встречаются нарушения, исправить которые можно посредством дорогостоящего капитального ремонта здания. В большинстве случаев к этим последствиям приводит несвоевременное выявление и устранение мелких дефектов конструкции, которые со временем перерастают в критические. Во многих случаях должный надзор и мониторинг здания позволили бы избежать серьезных проблем и затрат. Более 75% основных фондов ОПО выработали свой ресурс, но продолжают эксплуатироваться. В этих условиях возрастает роль безопасной, безаварийной эксплуатации стареющих объектов. Многолетний опыт экспертизы промышленной безопасности промышленных зданий и сооружений специалистов ООО «ПромТехДиагностика» свидетельствует: собственники обычно добросовестно следят за безопасной работой технических устройств, а безопасности здания не уделяется должного внимания. В ходе экспертизы специалисты сталкиваются

678

с разнообразными дефектами промышленных зданий, в которых используются ОПО, причем эти дефекты не были обнаружены в течение многих лет. Это сколы бетона и трещины в несущих элементах конструкции здания (железобетонные и кирпичные конструкции), коррозионный износ металлических элементов конструкции здания, протечки кровли, нарушение целостности остекляющих конструкций, разрушение отмостки зда-

ний, наличие дефектов в ограждающих конструкциях (разрушение кирпичной кладки стен, нарушение целостности навесных стеновых панелей). Весьма распространены неисправности ливневой канализации, что при интенсивном снеготаянии или ливневых дождях чревато подтоплением здания и выведением из строя дорогостоящего оборудования. Неэффективная работа приточно-вытяжной вентиляции ухудшает условия труда сотрудников и представляет опасность при пожарах и выбросах вредных веществ. К тяжелым последствиям иногда приводят попытки собственника основать на существующих площадях новое модернизированное производство без проведения дополнительных расчетов и согласований с проектными организациями. Например, на одном из машиностроительных предприятий Мордовии попытка установки дополнительных мостовых кранов большой грузоподъемности и их смежный режим работы в здании, конструкции которого не были рассчитаны на такую нагрузку и режим работы, привела к аварийному состоянию здания цеха и необходимости капитального ремонта несущих конструкций цеха. Владелец был вынужден остановить производство и потратить на ремонт несколько миллионов рублей. Экспертиза промышленной безопасности здания, проводимая один раз в период

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

от 5 до 25 лет, не в состоянии полностью нормализовать эту ситуацию. Большинство специалистов сходятся во мнении, что решением проблемы может стать динамический мониторинг состояния промышленных зданий, регулярный анализ текущей ситуации. Существует множество методик динамического мониторинга состояния зданий и обработки их результатов. Но, как правило, собственники предпочитают экономить на этих дорогостоящих процедурах. Самым простым и экономичным способом мониторинга технического состояния здания является регулярный визуальный контроль. Как показывает опыт, даже сильно изношенные конструкции советской постройки находятся в удовлетворительном состоянии, если на предприятии назначен сотрудник, ответственный за их регулярный осмотр. Как правило, это дополнительная обязанность одного из инженеров-строителей из отдела капитального строительства. В задачи ответственного за техническое состояние здания входит периодический осмотр производственного помещения, своевременное выявление дефектов, доведение информации о них до руководства предприятия, а также организация мелкого ремонта. Если возникший дефект нельзя устранить сразу, ответственный сотрудник наблюдает за развитием дефекта и в случае необходимости обращается в специализированные организации. Итак, регулярный визуальный контроль за техническим состоянием промышленного здания и своевременное устранение выявленных дефектов, как правило, обходится в несколько десятков тысяч рублей в месяц. При этом будет существенно повышена безопасность эксплуатации здания и продлен срок его службы без капитального ремонта. А кап­ремонт, как правило, связан с необходимостью остановки производства и демонтажа оборудования, его стоимость может составить до нескольких сотен миллионов рублей. Литература 1. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».

2. ГОСТ Р 54859-2011 «Здания и сооружения. Определение параметров основного тона собственных колебаний».

3. Музычук Т., Ефимов В., Рогожкина М. Мониторинг технического состояния зданий и сооружений / ТехНАДЗОР, № 8, 2015, стр.37.

4. Справочник по динамике сооружений / под ред. Коренева Б.Г., Рабиновича И.М.

Приборы безопасности для безаварийной работы крана УДК: 658.845 Виктор УСАНОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Александр БЕРЕЗИН, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Алексей ВОРОНЦОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Виктор ЖУТКИН, эксперт, технический директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Юрий БАБАКОВ, директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск)

Приборы безопасности, устанавливаемые на подъемные сооружения, играют важную роль в обеспечении безаварийной работы крана. При проведении экспертизы промышленной безопасности специалисты ООО «ПромТехДиагностика» регулярно сталкиваются с нарушениями в ходе эксплуатации приборов безопасности. К каким последствиям это приводит, можно рассмотреть на примере аварии автомобильного крана КС-4571К-1 и группового несчастного случая со смертельным исходом в ООО «Крупнопанельное домостроение «Удомля-1». Ключевые слова: подъемные сооружения, грузоподъемные краны, автомобильные краны, аварийность, данные Ростехнадзора, анализ.

Характеристика объекта Кран стреловой автомобильный КС 45717К-1, 2008 года изготовления, оборудован ограничителем нагрузки стрелового крана ОНК-160С-01. Прибор, предназначенный для защиты крана от перегрузки более чем на 10% грузоподъемности, имеет встроенный ограничитель опасного приближения к линии электропередачи и ограничитель движения крана при работе в стесненных условиях (координатная защита). Авария крана произошла на объекте «Насосная станция подачи воды на градирни № 2 с водоотводящим ковшом» блока № 4 КАЭС», Тверская область, город Удомля, Промплощадка КАЭС, при производстве погрузочно-разгрузочных работ: разгрузка арматурных заготовок Г-образной формы общей массой 2957 кг. Место происшествия – котлован размером 51,330 м, глубиной 13 м с одним подъездным путем, выполненным из железобетонных дорожных плит. В нижней части котлована – бетонная подготовка по щебню в виде ровной горизонтальной площадки размером 4720 м. На этой площадке, предназначенной для сборки арТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

матуры в каркасы фундаментной плиты водоприемного ковша, находятся автомобильный кран и трактор Т-150К с прицепом ММЗ-771. Работы по сборке каркаса выполнены частично, а именно: с правой стороны по ходу движения крана уложена сетка нижнего пояса армирования. С левой стороны на расстоянии примерно 5 м от левых опор крана расположено основание под фундамент насосной станции с перепадом по высоте вниз на 0,5 м. В 1 м от края перепада по высоте находился трактор Т-150К с тракторным прицепом ММЗ-771.

Обстоятельства аварии 27 марта 2009 года в 8:00 бригада рабочих под руководством старшего производителя работ ООО «КПД «Удомля-1» приступила к строительно-монтажным работам на объекте. Крановщик установил автокран на бетонную площадку. Из-за стесненных условий на площадке он принял решение выдвинуть выносные опоры только с правой стороны, оставив опоры с левой стороны втянутыми. Тракторист установил трактор с тракторной тележкой с

679

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы левой стороны автокрана на расстоянии 1 м от него. Крановщик поставил кран на опоры по креномеру, но не переключил прибор безопасности ОНК-160С при выборе режима работы крана, а именно – не установил параметр «Опоры: Min» для работы в режиме втянутых опор. Затем он совместно с двумя стропальщиками приступил к разгрузке трактора, груженного двумя пачками Г-образной арматуры диаметром 32 мм, по 47 шт. в каждой пачке. Крановщик включил кран, приподнял груз, проверил устойчивость крана и горизонтальность груза. Кран находился в устойчивом положении, и крановщик продолжил подъем груза. Подняв его над тракторной тележкой, он стал поворачивать платформу крана против часовой стрелки. При повороте платформы кран потерял устойчивость и опрокинулся на левую сторону. При этом гидроцилиндр механизма подъема стрелы упал на кабину трактора Т-150К, в которой находились двое рабочих, скончавшихся на месте от полученных травм. Частично повреждена кабина машиниста крана. В результате удара оголовка о бетонное основание деформировалась первая секция стрелы крана. О случившемся стропальщик немедленно сообщил старшему прорабу, который вызвал скорую помощь, известил руководство о случившейся аварии и сразу же прибыл на объект. В момент последнего подъема груза прибор безопасности зафиксировал следующие параметры: длина стрелы 14,57 м, вылет крюка 8,11 м, масса поднимаемого груза 3,41 т, угол поворота платформы крана 26,7°, угол наклона стрелы относительно горизонта 51,58°, что превышает грузовые характеристики работы крана на втянутых выносных опорах. Подъем любого груза при указанных параметрах недопустим. Поскольку прибор безопасности был настроен на режим работы крана на выдвинутых выносных опорах, разрешалась работа всех механизмов крана. После поворота платформы крана на 14,1° против часовой стрелки, кран начал терять устойчивость, так как увеличился вылет крюка с грузом и соответственно опрокидывающий момент крана;

– проект производства работ не прошел экспертизу промышленной безопасности; – строповка груза методом, отличающимся от указанного в схеме строповки и не обеспечивающим устойчивость груза при перемещении краном; – присутствие людей в кабине трактора при подъеме груза; – присутствие в кабине трактора постороннего; – неудовлетворительный производственный контроль за соблюдением требований безопасности при эксплуатации крана.

■ Прораб, проверив место установки крана, не организовал достаточный контроль за порядком ведения погрузочноразгрузочных работ, что привело к подъему груза массой 3,4 т без выдвинутых выносных опор с вылетом стрелы 8 м и длиной стрелы более 9 м в нарушение требований паспортных грузовых характеристик крана.

■ Крановщик, в нарушение руководства по эксплуатации крана и руководства по эксплуатации ОНК-160С, выполнял работы по подъему груза на кране с втянутыми выносными опорами без перестройки режима работы прибора ограничителя грузоподъемности.

■ В организации отсутствовала производственная инструкция для крановщиков по безопасной эксплуатации автомобильных кранов (нарушение ПБ 10-382–00). Эксперты в своей работе нередко обращают внимание владельцев на поддержание в исправном состоянии приборов

безопасности, установленных на кране. Это системы ОГБ-М, новые системы типа ОМК и т.д., регистраторы параметров работы крана, а также концевые выключатели и ограничители работы механизмов. Нередко от владельцев крана можно услышать замечание о том, что данные электронные системы недостаточно надежны, требуют дорогостоящего ремонта и обслуживания. В большинстве случаев экономия средств приводит к тому, что собственник использует кран с неисправными или ненастроенными приборами безопасности, полагаясь только на опыт крановщика. Приведенный пример наглядно иллюстрирует важность работы данных систем.

Литература 1. Управление Ростехнадзора по Калужской области. Обстоятельства и причины аварий, происшедших при эксплуатации грузоподъемных машин. http:// kalugatechnadzor.ru/publikaczii/260obstoyatelstva-i-prichiny-avarij-proisshedshix-priekspluataczii-gruzopodyomnyx-mashin 2. ПБ 10-382-00 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».

3. Об утверждении Порядка проведения технического расследования причин аварий на объектах, поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору. Приказ Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 30 июня 2009 года № 191. Заменен приказом Ростехнадзора от 19 августа 2011 года № 480.

Причины аварии ■ Подъем груза краном с втянутыми выносными опорами выполнялся без перестройки режима работы прибора ограничителя нагрузки стрелового крана OHKI6OC на работу крана в режиме с втянутыми выносными опорами.

■ Неудовлетворительная организация работ:

680

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Типичные неисправности газорегуляторных пунктов и установок УДК: 62-621.2 Виктор УСАНОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Александр БЕРЕЗИН, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Алексей ВОРОНЦОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Виктор ЖУТКИН, эксперт, технический директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Юрий БАБАКОВ, директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск)

Наиболее типичными и аварийноопасными неисправностями газорегуляторных пунктов (ГРП, ГРПШ) и газорегуляторных установок (ГРУ) являются неисправности запорной арматуры. Нарушение герметичности арматуры чревато утечками газа, а значит пожарами и взрывами, поэтому предотвращение подобных ситуаций требует повышенного внимания специалистов по промышленной безопасности. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, газорегуляторные пункты, газорегуляторные установки, запорная арматура.

Ч

аще всего эксперты по промышленной безопасности выявляют неисправности арматуры, проработавшей 10-20 лет и более, во время проведения экспертизы и определения сроков безопасной эксплуатации ГРП, ГРПШ, ГРУ. Запорная арматура предназначена для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью. Запорная арматура в ГРП (ГРУ) должна обеспечивать герметичность как в затворе, так и по отношению к внешней среде. В ГРП (ГРУ) обычно применяются следующие типы арматуры: ■ чугунные задвижки типа 30ч6бр и 30ч17бк (рис. 1); ■ стальные сварные задвижки типа 30с41нж (рис. 2); ■ краны чугунные пробковые сальниковые (рис. 3). Наиболее типичным дефектом запорной арматуры является потеря ею герметичности. В процессе эксплуатации обслуживающий персонал часто при закрытии задвижек для обеспечения герметичности использует повышенный

момент затяжки, что зачастую и ведет к неисправностям арматуры.

Чугунные задвижки Характерной неисправностью чугунных задвижек, выявляемой при экспертизе, является деформация уплотнительных колец. В большинстве случаев притирка уплотнительных колец не приво-

Рис. 1. Чугунная задвижка типа 30ч6бр

дит к результату, так как возникает зазор между клином и уплотнительными кольцами. После притирки сопряженных частей уплотнительных колец задвижки герметичность восстанавливается путем укладки регулировочных пластин между составными деталями клина.

Стальные задвижки Для стальных задвижек типа 30с41нж системным дефектом является деформация направляющей дискового затвора в корпусе задвижки. Как показывает опыт, направляющие дискового затвора можно усилить с помощью полуавтоматической сварки по всей длине со шлифовкой мест сварки и последующей регулировки хода клинового узла по направляющей.

Краны чугунные пробковые сальниковые Типичной неисправностью пробковых сальниковых чугунных кранов является трудность, а в некоторых случаях и невозможность поворота пробки крана. При ремонте пробковых кранов необходима смазка пробки крана. При отсутствии шайбы требуется ее установка. Набивку сальника надо производить коль-

Рис. 2. Стальная сварная задвижка типа 30с41нж

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

Рис. 3. Кран чугунный пробковый сальниковый

681

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы цами с укладкой соединительных замков через 90°. Таким образом, запорная арматура является важнейшим элементом обеспечения безопасной эксплуатации ГРП (ГРУ). Установленная запорная арматура ГРП (ГРУ) независимо от диаметра и местоположения должна обеспечивать герметичность, а также легкость и плавность открытия-закрытия. Своевременное выявление и устранение неисправностей арматуры имеет большое значение в безопасной эксплуатации газового 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» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 ноября 2013 года № 542).

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

4. СП 42-101-2003 «Свод правил по проектированию и строительству. Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб».

5. Карякин Е.А.. Промышленное газовое оборудование: справочник. 6-е изд., перераб. и доп. /под ред. Карякина Е. А. – Саратов: Газовик, 2013. – 1280 с. ISBN 9785-9758-1454-8.

6. СП 62.13330. 2011 «Свод правил. Газораспределительные системы».

7. ГОСТ Р 56001-2014 «Арматура трубопроводная для объектов газовой промышленности. Общие технические условия».

8. ГОСТ 54960-2012. «Пункты газорегуляторные блочные. Пункты редуцирования газа шкафные. Общие технические требования».

9. ГОСТ 24856-2014 «Арматура трубопроводная. Термины и определения».

10. ГОСТ Р 54808-2011 «Арматура трубопроводная. Нормы герметичности затворов».

11. Геннель Д., Боброва И., Егармин А. Выявление неисправностей арматуры и газового оборудования / ТехНАДЗОР № 9, 2015, стр. 135–136.

682

Выявление повреждений котлов, сосудов и трубопроводов

Методы своевременного выявления повреждений котлов, сосудов и трубопроводов на примере котла КВ-ГМ-50-150 УДК: 631.03 Виктор УСАНОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Александр БЕРЕЗИН, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Алексей ВОРОНЦОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Виктор ЖУТКИН, эксперт, технический директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Юрий БАБАКОВ, директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск)

Специалисты ООО «ПромТехДиагностика» занимаются экспертизой промышленной безопасности с 2002 года. За это время экспертами приобретен значительный опыт выявления повреждений котлов, сосудов и трубопроводов. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, технические устройства, работающие под избыточным давлением, котлы, сосуды, трубопроводы, техническое диагностирование, коррозионно-усталостные повреждения поверхностей нагрева труб.

Р

ассмотрим случай экспертизы промышленной безопасности водогрейного газомазутного котла марки КВ-ГМ-50-150 (рис. 1), проводимой в связи с истечением срока эксплуатации, определенным предприятиемизготовителем. Котел КВ-ГМ-50-150 (КВ-ГМ-58,2-150) [1] предназначен для получения горячей воды с температурой 150 °С, применяемой в промышленных и бытовых системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также для технологических целей. Как показывает практика, котлы, работающие преимущественно на мазуте, имеют склонность к возникновению трещин коррозионно-усталостного характера благодаря интенсивным тепло-

вым напряжениям в трубах поверхностей нагрева. Вероятно, при использовании жидкого топлива сложнее достичь равномерного горения. Если в качестве основного топлива используется газ, дефекты коррозионно-усталостного характера начинают проявляться позже, через 20 лет и более. Выявление подобных дефектов становится актуальной задачей экспертизы промбезопасности [2, 3], проводимой при окончании заявленного заводом-изготовителем срока безопасной эксплуатации объекта. К тому же, за длительный период эксплуатации на внутренних поверхностях нагрева образуется слой отложений, которые эффективно не удаляются существующими методами химической промывки. Отложения ухудшают циркуля-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Рис. 1. Чертеж водогрейного газомазутного котла марки КВ-ГМ-50-150 А-А

В

14450

Б

Б-Б

В-В

А

13400

12780

Вид Г для кВ-гм-100

1500

1320

2848

10200

3200 (1536)

3200 8000

5800 Г

2600

0,0

3250 (2540)

3108

3100 (4160)

для кВ-гм-50

1790 (2195)

1952

3200 (1664)

Б

Вид Г

1220

3600

3200

2300

5568

2944 (1428)

1952

3200

1784 (984)

900

(4096)

1220 1220 600 600

6208

-2000 (-1200) 2850

В

2850 А

цию в котле и затрудняют теплообмен между трубами и теплоносителем, что приводит к повышенному уровню тепловых напряжений в трубах и со временем вызывает образование усталостных дефектов. Для выявления дефектов коррозионноусталостного характера «Инструкция по продлению срока безопасной эксплуатации паровых котлов с рабочим давлением до 4,0 МПа включительно и водогрейных котлов с температурой воды выше 115 градусов Цельсия» СО 153-34.17.469-2003 [4] рекомендует проводить исследование на вырезках, отобранных по результатам визуального контроля из наиболее изношенных труб. Однако дефекты развива-

Котел КВ-ГМ-50-150 (КВ-ГМ-58,2-150) предназначен для получения горячей воды с температурой 150 °С, применяемой в промышленных и бытовых системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также для технологических целей ются от внутренней поверхности, и их невозможно выявить визуальным контролем, пока они не достигнут наружной поверхности, что может привести остановке или даже аварии котла. Наиболее склонными к появлению коррозионно-усталостных повреждений часто оказываются участки перехода от наклонного к вертикальному расположе-

Технические характеристики водогрейного котла КВ-ГМ-50-150 [1] Наименование показателя

Значение

Вид расчетного топлива

1 – газ; 2 – жидкое топливо

Теплопроизводительность, ГКал/ч

50

Теплопроизводительность, МВт

58,2

Температурный график воды, °С

70–150

Рабочее давление, МПа (кгс/см2)

2,5 (25,0)

Расход воды через котел, т/ч

618

Гидравлическое сопротивление, МПа, не более

0,25

Аэродинамическое сопротивление, Па, не более

750

Расчетный КПД, %

92,8 (91,1)

Расход расчетного топлива для мазута / природного газа, м3/ч / кг/ч

6 260 / 5 750

Габариты компоновки, LxBxH, мм

10 000х11 895х13 400

Масса котла расчетная, кг

115 800

Масса металла котла, кг

82 000

Масса трубной системы, кг

57 700

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

нию труб, а также наиболее теплонапряженные участки. Развитие коррозионноусталостных повреждений, по-видимому, вызывается нарушением нормального режима теплообмена с возникновением режима кипения и значительных перепадов температуры в зоне поочередного образования и смыва парового слоя на внутренней поверхности трубы со стороны, обращенной к топке. В таких режимах на наклонных участках происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду, а при переходе на вертикальный участок при движении рабочей среды как раз и происходят теплосмены, приводящие к деформационно-коррозионным повреждениям, протекающим на внутренней поверхности труб. Согласно [5], локальные термические нагрузки на внутренней поверхности труб приводят к образованию микротрещин в оксидной пленке вследствие различных коэффициентов теплового расширения у металла и покрывающей его оксидной пленки. После повреждения защитной оксидной пленки на поверхности металла интенсивно протекают коррозионные процессы и происходит развитие в основном трещинообразных дефектов по коррозионному механизму. Особую роль в этом процессе играет наличие повышенного слоя отложе-

683

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы ний на внутренней поверхности труб, образовавшегося за длительный срок службы, предшествующий техническому диагностированию. Данные отложения плохо поддаются химической промывке и приводят к нарушению циркуляции и ухудшению теплового обмена между трубами и рабочей средой, а также вызывают повышенные тепловые напряжения труб. Выявить коррозионно-усталостные повреждения поверхностей нагрева труб можно различными способами. Хорошо зарекомендовали себя два взаимодополняющих метода [6]: исследование на вырезках по методике, изложенной в СТО 70238424.27.100.005-2008 [7], и ультразвуковой метод выявления внутренних несплошностей [8]. Для успешного выявления зоны повреждения методом вырезок требуется правильно выбирать места вырезок. Нужно выбирать по несколько вырезок протяженностью до полуметра преимущественно из вертикальных участков, расположенных вблизи наклонных участков труб. Также в случае наличия на экранах подварок необходимо исследовать и участки с подварками. Выявить коррозионно-усталостные трещины непросто. Визуальный осмотр внутренней поверхности не всегда дает положительный результат, поскольку дефекты этого рода заполнены продуктами коррозии и занесены слоем отложений. Иногда проявить картину помогает травление разрезанных вдоль темплетов в растворе соляной кислоты, но в случае наличия значительных и плотных отложений и этот метод бывает не достаточно эффективен. Выявить повреждения помогает продольный разрез труб с подготовкой шлифа этих поверхностей. В случае наличия трещин и других повреждений эти дефекты будут видны уже при осмотре с небольшим увеличением. На участках выявленных трещин рекомендуется подготовить металлографический шлиф в соответствии с методикой [7], и в микроскоп определить характер развития повреждения. Другим эффективным методом выявления коррозионно-усталостных повреждений является ультразвуковой контроль, который нами применялся для поиска поперечно расположенных трещин в основном металле экранных труб. Для проведения ультразвукового контроля (УЗК) использовался современный импульсный эхо-дефектоскоп в комплекте с наклонным преобразователем, подключенным по стандартному эхо-методу прозвучивания, который используется для контроля сварных со-

684

Выявить коррозионно-усталостные повреждения поверхностей нагрева труб можно различными способами. Хорошо зарекомендовали два взаимодополняющих метода: исследование на вырезках по методике, изложенной в СТО 70238424.27.100.005-2008, и ультразвуковой метод выявления внутренних несплошностей единений труб [8] с той разницей, что в соответствии с [9] выбирается угол ввода луча (60–65°), обеспечивающий наибольшую чувствительность к поперечно ориентированным несплошностям. Для контроля экранных труб был использован наклонный преобразователь в миниатюрном исполнении с частотой 5 МГц и углом ввода луча 65°. Настройка чувствительности проводилась на калиброванном СОП, изготовленном из аналогичной экранной трубы с зарубкой, имеющей эквивалентную площадь одиночной несплошности 0,6 мм2. Контроль проводился прямым лучом по подготовленным для контроля со стороны топки участкам поверхности труб протяженностью по 500 мм продольным сканированием. Для полноты выявления степени повреждения экранов к контролю подготавливались участки 100% труб выбранного экрана на разных уровнях. При контроле фиксировались поврежденные трубы и количество повреждений на участках контроля. Из отдельных участков с выявленными дефектами делались вырезки с последующей продольной разрезкой и выполнением шлифов. Метод УЗК позволял надежно выявлять трещинообразные дефекты с глубиной развития несколько больше, чем длины поперечной ультразвуковой волны, на которых производился контроль. По шлифам зафиксировано надежное выявление трещин глубиной от 0,8 мм и более. Выполняя УЗ контроль для 100% труб на разных уровнях от пода топки до уровня выше расположения горелок, удалось выяснить, что зона повреждения экранных труб, вероятнее всего, расположена на вертикальных участках от подовой части до уровня максимальных тепловых воздействий факела. По протяженности экрана максимальное количество повреждений и высота расположения дефектов наблюдалась в срединной части экрана и пропадала на крайних трубах. Использованные способы выявления дефектов коррозионно-усталостного характера в трубах поверхностей нагрева котла КВ-ГМ-50-150 помогли выявить повреждения труб на ранних стадиях. Это

позволило в процессе экспертизы промышленной безопасности точно определить зону повреждений. Затраты на ремонт котла были минимизированы, и при этом четко соблюдены все требования к его безопасной работе. Данные методы выявления дефектов коррозионноусталостного характера могут успешно применяться в техническом диагностировании котлов, сосудов и трубопроводов, работающих под избыточным давлением. Литература 1. Технические характеристики водогрейного котла КВ-ГМ-50-150 http://saem. su/kotel-kv-gm-50-150-kv-gm-58-2-150 2. Федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

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 град. Цельсия».

5. Антикайн П.А. «Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов» Издательство: Энергосервис, 2001 год.

6. Никоноров А., Агошков С., Теселкин Ю., Соболев Д., Корольчук Г., Бардышев М., Родзиевский С. До стадии сквозных повреждений.//ТехНАДЗОР, № 9, 2015, стр. 68–69.

7. СТО 70238424.27.100.005-2008 «Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла. Нормы и требования».

8. РД 34.17.302-97 (ОП 501 ЦД-97) «Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения».

9. ГОСТ Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Продление срока службы отключающих устройств газопроводов УДК: 683.884.34 Виктор УСАНОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Александр БЕРЕЗИН, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Алексей ВОРОНЦОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Виктор ЖУТКИН, эксперт, технический директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Юрий БАБАКОВ, директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск)

Безотказная работа отключающих устройств (ОУ) газопроводов является важным элементом безопасности газоснабжения, поскольку корректное срабатывание ОУ позволяет быстро предотвращать аварии газопроводов и газораспределительных сетей. В большинстве случаев возможно продление срока службы ОУ, назначенного заводом-изготовителем, при условии регулярной диагностики их технического состояния. Ключевые слова: газопровод, отключающие устройства, экспертиза промышленной безопасности, продление срока службы, методы диагностирования.

О

ОО «ПромТехДиагностика» имеет многолетний опыт проведения экспертизы промышленной безопасности газопроводов. Специалисты компании исследовали более сотни ОУ газопроводов с истекшим сроком службы, определенным заводомпроизводителем. Отключающее устройство – трубопроводная арматура, устанавливаемая на газопроводах и предназначенная для перекрытия потока рабочей среды путем изменения площади проходного сечения. Проведение экспертизы промбезопасностии и продление срока службы отключающих устройств должны осуществляться на основе нормативно-технических требований [1–7]. В процессе экспертизы проводится анализ проектной и эксплуатационной документации для уточнения технических характеристик исследуемых ОУ, режимов эксплуатации, свойств применяемых материалов, данных об отказах и ремонтах ОУ. В работе используются статистические данные о работе аналогичных устройств в сходных условиях. Методы диагностирования технического состояния отключающих устройств: 1. Визуальный и измерительный контроль. Используется для определения несоответствия элементов ОУ нормативным документам, обнаружения видимых дефектов, возникших как в процессе эксплуатации, так и при монтаже и ремонте.

Типичные виды дефектов, обнаруживаемых при визуальном осмотре: отсутствие монтажной шпильки двухлинзового компенсатора, трещины по телу, облом маховика, деформация шпинделя ОУ.

2. Магнитометрический контроль применяется для выявления на корпусе и в сварных соединениях ОУ опасных участков, содержащих зоны повышенной концентрации напряжений (ЗКН). При обнаружении аномальных участков проводится дополнительный (дублирующий) дефектоскопический контроль другими методами неразрушающего контроля.

3. Капиллярный контроль эффективен для фиксации поверхностных трещин и открытых пор в корпусе и в крышке ОУ, в сварных соединениях и в околошовных зонах приварки ОУ к газопроводу, а также в зонах повышенной механической нагрузки (патрубки, фланцевые соединения). Часто применяется для участков с трещиноподобными дефектами, выявленными методом магнитометрического контроля.

4. Ультразвуковой контроль обнаруживает внутренние дефекты сварных соединений, а также позволяет оценить фактическую толщину стенок элементов ОУ и определяет наличие и характер внутренних металлургических дефектов: расслоений, структурных неоднородностей материала, истончений в результате износа.

5. Контроль твердости элементов ОУ подТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

тверждает марки материала элементов. С целью уточнения физико-механических свойств металла в подозрительных местах проводятся металлографические исследования структуры материала, выявляются зоны повышенной хрупкости металла. По результатам технического диагностирования выполняются расчеты на прочность и на минимальную допустимую толщину корпуса ОУ, на основании их результатов оценивается остаточный срок службы. Как показывают многолетние наблюдения специалистов ООО «ПромТехДиагностика», срок безопасной эксплуатации отключающих устройств может быть продлен примерно в 70% случаев. Порядка 25% исследованных ОУ нуждались в ремонте. Примерно 5% устройств были выведены из эксплуатации. Эти данные близки к результатам исследований других экспертов [8]. Литература 1. СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы».

2. ПБ 12-529-2003 «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (утверждены приказом Ростехнадзора № 542 от 15 ноября 2013 года).

4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» (утверждены приказом Ростехнадзора № 101 от 12 марта 2013 года).

5. ГОСТ 28702-90 «Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования».

6. ГОСТ Р ИСО 10543-99 «Трубы стальные напорные бесшовные и сварные горячетянутые. Метод ультразвуковой толщинометрии».

7. СТО МОГ 9.4-002-2011 «Методика проведения технического диагностирования отключающих устройств на объектах ГУП МО «Мособлгаз».

8. Коннов В., Гимранов И. Эксплуатация после окончания назначенного срока службы возможна. // Энергонадзор, № 4, 2015, стр. 18–19.

685

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Снижение затрат при эксплуатации кранов-трубоукладчиков УДК: 658.345:621.644.073.8 Виктор УСАНОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Александр БЕРЕЗИН, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Алексей ВОРОНЦОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Виктор ЖУТКИН, эксперт, технический директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Юрий БАБАКОВ, директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск)

В современном строительстве магистральных трубопроводов широкое распространение получили краны-трубоукладчики Komatsu D155C-1 (рис. 1), Komatsu D355C-3 (рис. 2), Carerpillar 594H (рис. 3). Установка прижимного ролика на грузовую лебедку такого крана-трубоукладчика – недорогой и эффективный способ продления срока безопасной эксплуатации грузового каната. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, кранытрубоукладчики, подъемные сооружения, продление срока службы, безопасная эксплуатация.

К

раны-трубоукладчики используются на строительстве и ремонте трубопроводов диаметром от 200 до 1 420 мм и предназначены для погрузки-разгрузки прибывающих на строительство труб, удержания их в поднятом состоянии при осуществлении сварочных операций в плети, сопровождения очистительного и изоляционного оборудования, транспортировки готовых плетей с последующей их укладкой в траншею [1]. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» [2] требуют от эксплуатирующей организации обеспечения содержания подъемных сооружений (ПС) в работоспособном состоянии, а также безопасных условий его работы. При этом на практике при проведении экспертизы промышленной безопасности или технического диагностирования подъемных сооружений эксперты ООО «ПромТехДиагностика»

686

неоднократно сталкивались с нарушениями этого требования.

Краны-трубоукладчики Komatsu D155C-1, Komatsu D355C-3, Carerpillar 594H часто применяются в строительстве магистральных трубопроводов. Они используются в составе изоляционно-укладочной колонны при укладке трубопроводов в траншею, сварочно-монтажных работах, транспортировании, погрузке и разгрузке труб и плетей, а также при монтаже и других подъемно-транспортных работах. Однако, во время выполнения технического диагностирования отработавших нормативный срок службы кранов-трубоукладчиков Komatsu D155C-1, Komatsu D355C-3, Carerpillar 594H были выявлены дефекты, связанные с особенностями их конструкции – при подъеме-опускании крюковой обоймы с грузом и без груза не обеспечивается равномерная укладка каждого слоя грузового каната на барабане. Канат укладывается с перехлестом слоев, что приводит к его раздавливанию, местному уменьшению диаметра грузо-

Рис. 1. Komatsu D155C-1

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

вого каната на месте разрушения органического сердечника, волнистости каната, выдавливанию сердечника. В соответствии с требованиями приложения № 4 к [3], такой грузовой канат подлежит замене. Снизить преждевременный износ грузового каната можно двумя способами: ■ машинист крана-трубоукладчика должен периодически проводить правильную укладку слоев грузового каната на барабане; ■ на грузовую лебедку крана-трубоукладчика устанавливается прижимной ролик – устройство для обеспечения равномерной укладки каждого слоя грузового каната. Как показывает опыт, машинисты крана-трубоукладчика при интенсивной работе не могут одновременно укладывать грузовой канат на барабан и управлять механизмами крана. При этом второй способ гарантирует правильную укладку каната на барабане в процессе эксплуатации подъемного сооружения. Прижимной ролик имеет крестовину, свободно поворачивающуюся в небольших пределах во втулке, приваренной к рамке. Рамка установлена на оси в кронштейне, закрепленном на грузовой лебедке крана-трубоукладчика. В крестовине находятся подшипники и ось. Ролики крепятся к оси шпильками и вращаются во время работы грузовой лебедки вместе с осью в подшипниках. Поворачиваясь вокруг оси под действием пружины, они прижимаются к грузовому канату, предотвращая тем самым перехлест его витков [4]. До 2013 года необходимость использования таких роликов была законодательно закреплена в ПБ 10-157-97 «Правила устройства и безопасной эксплуатации кранов-трубоукладчиков» [5], ныне отмененных. Сейчас это не является обязательным требованием. Однако, установка прижимного ролика на грузовой лебедке кранов-трубоукладчиков Komatsu D155C-1, Komatsu D355C-3, Carerpillar 594H позволит продлить срок безопасной эксплуатации грузового каната, сэкономит затраты на его замену и существенно снизит вероятность аварии вследствие обрыва каната.

Литература 1. Ковригин В. Гусеничные кранытрубоукладчики / http://www.os1.ru/ article/road_equipment/2008_09_A_2009_04_2411_12_01/.

2. Федеральный закон от 21 июля 1997

Рис. 2. Komatsu D355C-3

Рис. 3. Carerpillar 594H

года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

(утверждены приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533).

4. Меркулов И., Прохоров Д., Алхименков А. Предотвращая перехлест / ТехНАДЗОР, № 9, 2015, с.146.

5. ПБ 10-157-97 «Правила устройства и безопасной эксплуатации крановтрубоукладчиков».

687

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Определение срока службы подъемных кранов Расчет остаточного ресурса УДК: 658.845 Виктор УСАНОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Александр БЕРЕЗИН, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Алексей ВОРОНЦОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Виктор ЖУТКИН, эксперт, технический директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Юрий БАБАКОВ, директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск)

Согласно статье 28 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности по результатам экспертизы технического устройства, зданий и сооружений опасных производственных объектов» [1, 2] «в заключении экспертизы дополнительно приводятся расчетные и аналитические процедуры оценки и прогнозирования технического состояния объекта экспертизы, включающие определение остаточного ресурса (срока службы) с отражением в выводах заключения экспертизы установленного срока дальнейшей безопасной эксплуатации объекта экспертизы, с указанием условий дальнейшей безопасной эксплуатации». Установление срока дальнейшей безопасной эксплуатации подъемного сооружения (ПС) осуществляется на основе расчета его остаточного ресурса. Оценка остаточного ресурса подъемного сооружения является непростой задачей и зависит от множества факторов. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, подъемные сооружения, срок службы подъемного сооружения, опасный промышленный объект.

О

пасные производственные объекты, использующие стационарно установленные подъемные сооружения, относятся к IV классу опасности и требуют проведения экспертизы промышленной безопасности [2], включающей в себя оценку остаточного ресурса. Как правило, крупные компании, обладающие большим парком подъемных устройств, тщательно выполняют все законодательные требования в области промбезопасности. А с малыми предприятиями, у которых на балансе находятся 1–2 объекта, ситуация складывается по-разному. Малый бизнес стремится к сокращению издержек и порой экономит на экспертизе. Однако и крупные, и малые предприятия, имеющие опасные производственные объекты, должны ежегодно сдавать в территориальные органы Ростехнад-

688

зора сведения об организации производственного контроля с указанием состояния технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте. По истечению срока службы подъемного сооружения, указанного заводомизготовителем или составляющего 20 лет согласно п.6 Приказа Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» [3], продление срока службы ПС осуществляется по итогам экспертизы промышленной безопасности. Срок дальнейшей безопасной эксплуатации ПС определяется его остаточным ресурсом. От чего зависит остаточный ресурс

ПС? Его определяет срок эксплуатации, техническое состояние объекта, режим работы и интенсивность эксплуатации, количество ранее проведенных экспертиз и прочее. Наибольшую сложность представляет оценка остаточного ресурса подъемных сооружений, проработавших 10-20 лет и более, а именно они обычно становятся объектом экспертизы промышленной безопасности. Возможно, после монтажа были периоды, когда эти краны работали в почти круглосуточном режиме, и только часть времени использовались менее интенсивно. Техническое состояние объекта во многом зависит от ответственности владельца. На предприятиях с высокой культурой производства ежегодно разрабатываются и тщательно соблюдаются графики выполнения технических освидетельствований, технического обслуживания и планово-предупредительных ремонтов – поддерживается достойный уровень безопасности работы крана. Иногда экспертизу промышленной безопасности осуществляет одна организация, а определение остаточного срока службы – другая. Их работа во многом дублируется. И в том, и в другом случае оценивается и техническое состояние, и эксплуатационная документация, и условия работы крана, и другие параметры. Адекватное прогнозирование ресурса невозможно выполнить, не зная условия эксплуатации подъемного сооружения, температуру и агрессивность среды, в которой он установлен. Как показывает практика, такое дублирование функций нецелесообразно – заказчик может существенно сэкономить, доверив весь комплекс надежной экспертной компании. При оценке остаточного ресурса определяются все основные параметры несущей металлоконструкции – коррозионная стойкость, трещиностойкость, статическая прочность, режим работы, жесткость, устойчивость, усталостная прочность. К примеру, при наличии коррозионных повреждений необходима расчет-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

ная проверка прочности элемента или конструкции в целом. Все методики по определению остаточного ресурса грузоподъемных кранов включают в себя расчет усталостной прочности. В ряде из них присутствуют и другие расчеты: на трещиностойкость, коррозионную стойкость и так далее. Нельзя сказать, что какая-то методика лучше, а какая-то хуже. Каждая имеет свои особенности, свои достоинства и недостатки [4]. В конечном итоге точность прогноза зависит от полученных экспертом исходных данных. Одним из самых сложных моментов является установление интенсивности эксплуатации кранов. Справки о характере работы, предоставляемые владельцем, в большей части соответствуют настоящему моменту, но не тому, что происходило 10–20 лет назад, и эти данные вряд ли удастся гделибо получить. Нередки случаи, когда за долгий срок эксплуатации кран сменил владельца, а иногда и не раз – установить историю его работы у преды­ дущих хозяев не всегда представляется возможным. В подобных случаях эксперт пользуется косвенными данными, например, информацией о выполнении ремонтов крана: какие узлы подвергались ремонтам, количестве этих ремонтов, периодичности замены канатов и т.д. Имея эти данные и солидный опыт экспертизы аналогичных подъемных устройств, можно сделать выводы об интенсивности эксплуатации крана и сопоставить это с данными справки о характере работы. Отчасти данную проблему решает установка регистраторов параметров. Если регистратор установлен на подъемное сооружение с момента ввода его в эксплуатацию, то такой прибор дает возможность получить нужные для расчета показатели. Однако регистраторы фиксируют данные за ограниченный период времени, а на действующих подъемных сооружениях, которым уже не один десяток лет, регистраторы не входили в заводскую комплектацию и были установлены позднее. Что было до их установки, отследить невозможно. Судить об истории эксплуатации крана проще, если кран задействован в каком-то циклическом, постоянно повторяющемся технологическом процессе, например, в перемещении заготовок по машиностроительному цеху, и во время всего срока эксплуатации выполнял один и тот же набор операций. Хотя возможны нюансы, так как производственные мощности предприятия не всегда использу-

ются одинаково. Из многолетнего опыта специалистов ООО «ПромТехДиагностика» и из опыта коллег [5] можно сделать вывод: справки на краны, используемые в постоянном технологическом процессе, чаще всего близки к реальности, и результат расчета соответствует состоянию крана. На кранах, выполняющих различные операции, приходится проводить оценку интенсивности путем подсчета количества циклов и определения массы поднимаемых грузов либо самим, либо при помощи собственника подъемного сооружения, а затем сравнивать это с данными справки о характере работы, предоставленной владельцем. В любом случае, чтобы не получилось так, что расчетный ресурс оказался больше фактического, любая методика вводит коэффициенты надежности. В оценке остаточного ресурса подъемных сооружений ведущую роль играют опыт и квалификация экспертов. Собрать исходные данные и осуществить расчет еще не означает определить ресурс, так как необходимо оценить полученный результат, убедиться в его адекватности. Именно эксперт принимает решение о необходимости дополнительных исследований и дальнейших мероприятий по обеспечению безопасности работы крана – капитального ремонта, замены отдельных узлов и т.д. Именно эксперт несет ответственность за то, на какое в итоге время будет продлен срок службы подъемного сооружения при ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

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

2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» (утверждены приказом Ростехнадзора от 14 ноября 2013 года № 538).

3. Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013 года № 538 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности».

4. Соколов С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин / Учебное пособие. СПб: Политехника, 2005 год.

5. Тетюков В. Для адекватной оценки / ТехНАДЗОР, № 9, 2015, с.142–143 6. Правила организации и осуществления производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасном производственном объекте, утвержденные Постановлением Правительства РФ от 10 марта 1999 года № 263 (в ред. Постановлений Правительства РФ от 1 февраля 2005 года № 49, от 21 июня 2013 года № 526, от 30 июля 2014 года № 726).

689

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Системы управления электроприводами крана

Усовершенствование систем управления электроприводами крана как способ продления срока его службы УДК: 658.845 Виктор УСАНОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Александр БЕРЕЗИН, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Алексей ВОРОНЦОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Виктор ЖУТКИН, эксперт, технический директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Юрий БАБАКОВ, директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск)

Большое количество подъемных сооружений (ПС) эксплуатируются на протяжении нескольких десятков лет и выработали свой ресурс. Они неоднократно подвергались диагностированию, и настало время вывести их из эксплуатации. Но для владельцев ПС задача остается прежней – получить положительное заключение экспертизы и продлить срок эксплуатации объекта, а не тратить средства на приобретение нового крана. Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, мостовой кран, подъемное сооружение, крановые электроприводы, продление срока безопасной эксплуатации.

С

пециалисты ООО «ПромТехДиагностика» имеют многолетний опыт проведения экспертизы промышленной безопасности грузоподъемных кранов. Наш опыт показывает, что во многих случаях даже для мостовых кранов, выработавших свой ресурс, возможно продление срока безопасной эксплуатации при условии внесения изменений в существующую конструкцию. При этом ПС переводится в режим эксплуатации, при котором кран в меньшей степени подвергается динамическим нагрузкам. Это способствует повышению долговечности машины. Согласно ГОСТ 27.002-89, данный показатель описывает свойство объекта сохранять работоспособность до наступления граничного состояния. Таким образом, при отсутствии возможности вывести устаревшую технику из эксплуатации становится актуальной задача ее усовершенствования с целью продления срока службы. Большим потенциалом в плане продления срока безопасной эксплуатации мостового крана обладают системы управления кра-

690

новыми электроприводами. В этих электроприводах используются электродвигатели с фазным ротором, которые могут изменить режим загрузки приводов со ступенчатого на плавный. При этом устанавливаемая интенсивность разгона и торможения создают значительное (от 20 до 40% в зависимости от типа привода) уменьшение динамических нагрузок, создающихся в базовых узлах механизмов и несущих металлоконструкциях кранов вследствие циклической знакопеременной работы приводов. Вместе с этим могут быть решены и другие проблемы, характерные для применяемых в настоящее время мостовых кранов, чьи системы управления крановыми приводами спроектированы на основе разработок 50–80 годов двадцатого века. Например, один из недостатков таких систем управления крановыми приводами – отсутствие качественной защиты от перегрузок. Эти перегрузки создаются в электроприводах рабочих механизмов при нарушении обслуживающим персоналом норм и инструкций в процессе эксплуатации ПС по назначе-

нию, либо при возникновении поломок, спровоцированных некачественным техническим обслуживанием ПС. Перекосы, вызванные забеганием одной из сторон, являются одним из широко распространенных видов дефектов в конструкциях мостовых кранов. Причина этому – несинхронность функционирования механизмов передвижения крана, вызванная дефектами 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 преждевременного выхода из строя электродвигателей, что в конечном счете снижает остаточный ресурс машины. Решающее значение в обеспечении промбезопасности играет человеческий фактор. Снижение влияния ошибок персонала на уровень промбезопасности – один из самых востребованных и актуальных способов повышения надежности работы оборудования и уменьшения риска аварий. Для этой цели в конструк-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

цию машины вводятся технические средства, которые могут проводить диагностику наиболее ответственных узлов с периодичностью, обеспечивающей своевременное получение информации об изменениях в работе механизмов на ранней стадии. Эти технические средства также могут отключать машину при превышении контролируемых параметров по причине неправильных действий обслуживающего персонала. Поэтому усовершенствование систем управления крановыми электрическими приводами должно предоставлять возможность проведения мониторинга (контроля) за техническим состоянием узлов при работе грузоподъемной машины. При этом осуществляется многоуровневая регулируемая защита по току по трем фазам электрической сети, состоящая из нескольких зон отключения. Параметры автоматического отключения определяются значениями токовых и временных показателей в зависимости от электрических и тепловых характеристик защищаемого объекта и условий работы. Возможность не только контролировать, но и при необходимости автоматически ограничивать действия обслуживающего персонала, упреждая тем самым наступление негативных последствий, снизит аварийность и травматизм на подъемных сооружениях. Нацеленность владельцев подъемных сооружений на усовершенствование оборудования по результатам экспертизы промышленной безопасности в конечном итоге поможет продлить срок службы подъемных сооружений и при этом свести к минимуму риски аварий. Литература 1. ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения».

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

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (утверждены приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533).

4. ГОСТ Р 53006-2008 «Оценка ресурса потенциально опасных объектов на основе экспресс-методов. Общие требования».

5. Федеральный закон от 27 декабря 2002 года № 184-ФЗ «О техническом регулировании».

Продление срока службы неподнадзорных кранов УДК: 658.845 Виктор УСАНОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Александр БЕРЕЗИН, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Алексей ВОРОНЦОВ, эксперт ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Виктор ЖУТКИН, эксперт, технический директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск) Юрий БАБАКОВ, директор ООО «ПромТехДиагностика» (г. Саранск)

С 7 марта 2014 года на территории Российской Федерации действуют Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (далее – ФНП по ПС) [1]. В связи с их введением у владельцев возникает много вопросов по эксплуатации неподнадзорных подъемных сооружений (ПС), одним из важных моментов является продление срока службы неподнадзорных кранов. Ключевые слова: подъемные сооружения, опасные производственные объекты, продление срока службы, техническое освидетельствование.

В

Российской Федерации почти 34 тысячи организаций эксплуатируют опасные производственные объекты (ОПО), где используют более 242 тысяч грузоподъемных кранов, почти 26 тысяч подъемников (вышек) и 4,5 тысячи строительных подъемников. Согласно ст. 148 ФНП по ПС [1], не подлежат учету в органах Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору следующие ПС: а) краны мостового типа и консольные краны грузоподъемностью до 10 т включительно, управляемые с пола посредством кнопочного аппарата, подвешенного на кране, или со стационарного пульта, а также управляемые дистанционно по радиоканалу или однопроводной линии связи; б) краны стрелового типа грузоподъемностью до 1 т включительно; ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

в) краны стрелового типа с постоянным вылетом или не снабженные механизмом поворота; г) переставные краны для монтажа мачт, башен, труб, устанавливаемые на монтируемом сооружении; д) ПС, используемые в учебных целях на полигонах учебных заведений; е) краны, установленные на экскаваторах, дробильно-перегрузочных агрегатах, отвалообразователях и других технологических машинах, используемые только для ремонта этих машин; ж) электрические тали грузоподъемностью до 10 т включительно, используемые как самостоятельные ПС; з) краны-манипуляторы, установленные на фундаменте, краны-манипуляторы грузоподъемностью до 1 т и с грузовым моментом до 4 т•м включительно; и) грузовые строительные подъемники;

691

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы Кран-манипулятор

к) рельсовые пути, сменные грузозахватные органы, съемные грузозахватные приспособления и тара; л) мостовые краны-штабелеры; м) краны-трубоукладчики. Владельцев неподнадзорных подъемных сооружений волнует вопрос продления их срока службы. Разъяснения [2] по этому поводу дала начальник Управления государственного строительного надзора Ростехнадзора М.А. Климова: «В соответствии с требованиями п.

264 ФНП по ПС экспертизу промышленной безопасности проводят только для ПС, которые подлежат учету. Подъемные сооружения, перечисленные в п. 148 ФНП по ПС и не подлежащие учету, экспертизе промышленной безопасности не подлежат». Пунктом 3 ФНП по ПС определены ПС, на которые распространяются указанные федеральные нормы и правила. При этом ПС, не подлежащие учету в Ростехнадзоре, эксплуатируют в соответствии с требованиями ТР ТС 010/2011 [3] и требованиями, изложенными в руководстве (инструкции) по эксплуатации такого ПС. Кроме того, по вопросам эксплуатации ПС, не подлежащих учету, применяют требования ФНП по ПС, если такие требования по эксплуатации ПС не установлены в ТР ТС 010/2011 и руководстве (инструкции) по эксплуатации ПС (требования по монтажу, наладке, обслуживанию, ремонту ПС и т.п.). Срок службы ПС, не подлежащего учету, продлевают также в соответствии с требованиями, установленными в руководстве (инструкции) по эксплуатации (техническое диагностирование, грузовые испытания, техническое освидетельствование и т.п.). Объекты, на которых эксплу-

692

атируют ПС, не подлежащие учету в Ростехнадзоре, при отсутствии каких-либо других признаков опасности не подлежат регистрации в государственном реестре ОПО (п. 146 ФНП по ПС) и, следовательно, не являются ОПО. Также были даны разъяснения заместителя начальника Управления государственного строительного надзора Ростехнадзора В.В. Чернышева: Вопрос. «Согласно п. 3 ФНП по ПС они распространяются на ПС, подлежащие и не подлежащие учету в Ростехнадзоре. В связи с тем, что в соответствии с требованиями п. 264 ФНП по ПС экспертизу промышленной безопасности проводят только для ПС, подлежащих учету, прошу разъяснить порядок продления срока службы ПС, не подлежащих учету.

Ответ. «Подъемные сооружения, не подлежащие учету в Ростехнадзоре, эксплуатируют в соответствии с требованиями действующего на территории Российской Федерации технического регламента Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования» (ТР ТС 010/2011), принятого решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011 года № 823, и требованиями, изложенными в руководстве (инструкции) по эксплуатации ПС». Пунктом 168 ФНП по ПС определено, что объем работ, порядок и периодичность проведения технических освидетельствований определяют руководством (инструкцией) по эксплуатации ПС. При отсутствии в руководстве (инструкции) по эксплуатации ПС указаний по проведению технического освидетельствования. Техническое освидетельствование ПС проводят согласно разделу «Техническое освидетельствование ПС» ФНП по ПС. Кроме того, по вопросам эксплуатации ПС применяют и другие требования ФНП по ПС, если такие требования по эксплуатации ПС не установлены в руководстве (инструкции) по эксплуатации ПС (например, требования по монтажу, наладке ПС и т.п.). По истечению нормативного срока службы, продление срока службы ПС возможно либо в соответствии с руководством по эксплуатации завода-изготовителя, либо на основе технического диагностирования – процедуры, имеющей много общего с экспертизой промышленной безопасности (ЭПБ). Проведение технического диагностирования ПС разрешается осуществлять экспертным органи-

Мостовой кран

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

Электрическая таль

зациям, имеющим на эту деятельность лицензию установленного образца, выданную органами Ростехнадзора, так как при проведении технического диагностирования требуется применение различных методов неразрушающего контроля и штат аттестованных специалистов. К тому же, можно рассчитывать на объективность экспертов – у них нет причин искусственно завышать объем необходимого ремонта. Техническое диагностирование схоже с процедурой ЭПБ, но имеет некоторые отличия. Результаты технического диагностирования не требуется предоставлять в Ростехнадзор, а расчет срока службы ПС по его итогам осуществляется по желанию заказчика. А раз не требуется отчитываться перед Ростехнадзором, многие малые предприятия могут попытаться сэкономить на продлении срока службы неподнадзорных ПС. Экономить на техническом диагностировании и продлении срока службы не следует по трем причинам. Вопервых, эта процедура позволит безопасно эксплуатировать ПС в течение еще нескольких лет, а также заранее спланировать покупку нового оборудования. Во-вторых, документы о продлении срока службы ПС может потребовать Служба по охране труда Роспотребнадзора, эксплуатация ПС с закончившимся сроком службы является нарушением техники безопасности труда и влечет за собой штрафы. В-третьих, техника, отработавшая ресурс, часто становится источником аварии, и в этом случае собственник и ответственные за безопасную эксплуатацию ПС лица будет по всей строгости наказаны за допущенные нарушения, вплоть до уголовной ответственности. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используют-

Трубоукладчик

Стреловой кран

ся подъемные сооружения», (утвержден приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533).

2. Решение Комиссии Таможенного Союза от 18 октября 2011 года № 823 «О принятии технического регламента Таможенного союза «О безопасности маТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

шин и оборудования» (вместе с «ТР ТС 010/2011. Технический регламент Таможенного союза. О безопасности машин и оборудования»)».

3. Разъяснения Ростехнадзора /Безо­ пасность труда в промышленности, май 2014 года.

693

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

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

Техническая диагностика и экспертиза промышленной безопасности взаимосвязаны и составляют единую структуру определения технического состояния технических устройств, зданий и сооружений с целью их безаварийной эксплуатации.

Э

кспертиза промышленной безопасности (ПБ) проводится на тех объектах и в отношении тех документов, которые определены в Федеральном законе от 21 июля 1997 года № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (в редакции от 30 ноября 2011 года), и экспертное заключение регистрируется в Ростехнадзоре. Для технической диагностики оборудования эта регистрация не предусмотрена. Техническая диагностика оборудования – это обследование технического устройства, эксплуатируемого на опасном производственном объекте или являющегося им, с целью определения его состояния в части наличия дефектов и повреждений, установления степени износа, правильности функционирования и другого. Она является первым этапом для проведения экспертизы промышленной безопасности технического устройства, в ходе которой определяется, соответствует или не соответствует данный объект требованиям и нормам промышленной безопасности ОПО. Помимо этого диагностика дает возможность покупателю избежать закупки некачественного, а возможно и контрафактного оборудования. Техническое диагностирование промышленного оборудования проводится: ■ в целях продления срока эксплуатации; ■ по истечении расчетного срока службы; ■ после исчерпания расчетного ресурса безопасной работы; ■ после аварии на ОПО; ■ для проверки качества и характеристик, указанных в паспорте безопасности на данное оборудование, поставляемую или закупаемую продукцию (котельное, холодильное оборудование;

694

грузоподъемные механизмы; оборудование систем газоснабжения (газопроводы); трубопроводы и другое); ■ в целях определения степени износа, риска аварии при эксплуатации, монтаже или ремонте и опасности для жизни и здоровья человека и окружающей среды. Диагностика (обследование) оборудования может осуществляться двумя методами: с помощью разрушающего (РК) и неразрушающего контроля (НК). Достоинствами РК являются возможность получить количественные характеристики качества материала и определить максимальную нагрузку, при которой происходит разрушение, и вид (природу) дефекта, а также досконально изучить как оборудование в целом, так и его элементы. К недостаткам РК относится необходимость демонтажа или разрушения оборудования, а также приостановление его работы. При диагностике с помощью НК оборудование не подвергается механическим воздействиям, не требуется приостановление его работы на длительное время. При этом метод позволяет определить основные параметры и свойства объекта и выявить дефекты, но не всегда дает возможность получить точную информацию о качестве материала и виде повреждения. Как правило, применяются следующие методы неразрушающего контроля: ■ визуальный и измерительный контроль (ВИК); ■ ультразвуковой контроль сварных соединений (УК); ■ капиллярная дефектоскопия (ПВК); ■ магнитные методы неразрушающего контроля (МК); ■ течеискание (ПВТ); ■ радиационные методы контроля (РК);

■ вибрационная диагностика (ВД). Экспертиза промышленной безопасности заключается в установлении полноты, достоверности и правильности представленных сведений, соответствия стандартам, нормам и правилам ПБ. В конкретных случаях могут быть выполнены испытания по методикам и программам, которые согласовывались с заказчиком. При выездном характере экспертизы комиссия наблюдает за ходом работ на объекте. В комплексную проверку при этом входит выявление: ■ компетентности работников и руководителей; ■ пригодности помещений и приборного оборудования; ■ наличия надежных систем маркировки и идентификации; ■ наличия нормативных технических, методических документов, правил, рабочих инструкций и их исполнения; ■ соблюдения требований к содержанию и оформлению отчетных документов. Общим требованием к объектам экспертизы является соблюдение правил, утвержденных приказом Ростехнадзора № 538 от 14 ноября 2013 года, где установлен порядок проведения экспертизы ПБ и выдачи заключений, а также требования к экспертам, осуществляющим проверку. Технические устройства (ТУ), применяемые на ОПО, подлежат экспертизе промышленной безопасности, если техническими регламентами не установлена иная форма оценки их соответствия обязательным требованиям, а именно: ■ до начала применения на ОПО; ■ по истечении срока службы или при превышении количества циклов нагрузки такого ТУ, установленных его производителем; ■ при отсутствии в технической документации данных о сроке службы такого ТУ, если фактический срок его службы превышает 20 лет; ■ после проведения работ, связанных с изменением конструкции, заменой материала несущих элементов такого ТУ; ■ после восстановительного ремонта после аварии или инцидента на ОПО, в результате которых было повреждено такое ТУ. Для технических устройств, которые отвечают требованиям безопасности, установленным техническими регламен-

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

тами Таможенного союза, прохождение экспертизы не предусмотрено. Экспертиза ТУ, применяемых на ОПО, предполагает оценку соответствия машин, технологического оборудования, систем машин и (или) оборудования, агрегатов, аппаратуры, механизмов требованиям нормативных технических документов в области ПБ, а также оценку их технического состояния. Техническое состояние обследуемых объектов оценивается в следующих случаях: ■ при получении разрешения на применение; ■ при продлении срока эксплуатации; ■ при отсутствии в технических документах информации о сроке службы ТУ, если оно эксплуатируется более 20 лет; ■ при эксплуатации ТУ в превышающих расчетные параметры режимах; ■ при изменении конструкции, замене материала несущих элементов технического устройства; ■ по требованию органа Ростехнадзора; ■ при отсутствии паспорта на ТУ. Для проведения экспертизы заказчик должен представить следующие материалы и документацию: ■ данные о заказчике и объекте экспертизы; ■ проектную, конструкторскую, эксплуатационную, ремонтную документацию, декларацию промышленной безопасности ОПО, паспорта технических устройств, инструкции, технологические регламенты и другую документацию, имеющую шифры или другую индикацию, необходимую для идентификации (в зависимости от объекта экспертизы); ■ акты испытаний, сертификаты, в том числе на комплектующие изделия, прочностные расчеты и так далее (в случае необходимости); ■ образцы оборудования (в случае необходимости). При несоответствии представленных материалов и документации установленным требованиям экспертная организация уведомляет заказчика о сроках представления материалов и документации в полном объеме в соответствии с действующей нормативной технической документацией. Срок направления экспертной организацией уведомления не должен превышать 7 дней со дня получения материалов. После получения комплекта необходимых материалов и документов в полном объеме экспертная организация

приступает к проведению экспертизы. При непредставлении в согласованный заказчиком и экспертной организацией срок запрашиваемых материалов и документации экспертиза не проводится, а материалы и документы возвращаются заказчику. Срок проведения экспертизы ПБ определяется сложностью объекта экспертизы, но не должен превышать трех месяцев с момента получения комплекта необходимых материалов и документов и выполнения всех иных условий. По результатам ее осуществления выдается экспертное заключение – документ, в котором содержатся подтвержденные выводы о результатах соответствия/несоответствия требованиям промышленной безопасности. Заключение регистрируется в органах Ростехнадзора. Решение о выдаче положительного или отрицательного заключения экспертной организацией принимается на основании рассмотрения и анализа документов, полученных при экспертизе, проверке состояния объекта или проведения необходимых испытаний. ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

При положительном заключении экспертизы в нем перечисляются объекты, на которые распространяется действие документа с условиями или без них. В случае отрицательного заключения по объекту экспертизы, находящемуся в эксплуатации, экспертная организация немедленно ставит в известность Ростехнадзор для принятия оперативных мер по дальнейшей эксплуатации ОПО. При принятии решения о выдаче отрицательного заключения экспертизы заказчику должны быть представлены обоснованные выводы о необходимости доработки представленных материалов по замечаниям и предложениям, изложенным в итоговом отчете эксперта (ведущего эксперта) либо о недопустимости эксплуатации объекта экспертизы ввиду необеспеченности соблюдения требований промышленной безопасности. В случае отрицательного заключения заказчик вправе представить материалы на повторную экспертизу при условии их переработки с учетом замечаний.

695

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы при эксплуатации регулятора давления РДНК-400 Сергей ПОТАПОВ, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Алексей ВИЛЬНИТ, руководитель производственной группы 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) Нияз КАМАЛОВ, руководитель производственной группы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань) Александр ЧАДУЛИН, начальник отдела экспертизы Управления экспертизы контроля и изысканий, эксперт СЭПБ ООО «Центр ДиС» (г. Казань)

В статье описан анализ возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации регуляторов давления РДНК-400 после планового технического обслуживания. Ключевые слова: газорегуляторный пункт, регулятор давления РДНК-400, предохранительный запорный клапан.

В

настоящее время в газорегуляторных пунктах (ГРП) применяются регуляторы давления газа РДНК-400, которые служат для:

■ редуцирования высокого или среднего давления на низкое; ■ автоматической стабилизации выходного давления на установленном

Конструкция РДНК-400

уровне независимо от изменений входного давления и расхода; ■ автоматического отключения подачи газа при аварийном повышении или понижении выходного давления за пределы допустимых установленных значений. В процессе эксплуатации, согласно графикам технического ремонта, регуляторы давления проходят техническое обслуживание и проверку параметров. При техническом обслуживании возникает необходимость замены предохранительного запорного клапана (ПЗК – «грибок», см. рис. п.17). При этой операции необходимо менять использованный штифт крепления клапана ПЗК на новый. В противном случае при последующей эксплуатации отремонтированного регулятора давления может возникнуть нестандартная ситуация и выход из строя регулятора. В данной публикации приводится пример опасного отказа в работе регулятора давления газа РДНК-400. При этом произошел скачок давления газа до 0,6 МПа в распределительный газопровод, давление в котором должно быть не более 0,003 МПа. Подобный выход из строя был определен путем обследования реального РДНК-400.

Результаты обследования

23

1 – ПСК (предохранительный сбросной клапан); 2 – седло ПСК; 3 – гайка для настройки ПСК; 4 – рабочая мембрана; 5 – штуцер для сброса газа («ниппель»); 6 – рабочая пружина; 7 – нажимная гайка; 8 – крышка регулятора; 9 – хомут; 10 – рабочий клапан; 11 – седло регулятора; 12 – гайка седла; 13 – крестовина; 14 – отключающее устройство ПЗК (предохранительный запорный клапан); 15 –пробка ПЗК; 16 – прижимная пружина; 17 – клапан ПЗК (грибок); 18 – сетчатый фильтр; 19 – корпус регулятора; 20 – пружина рабочего клапана; 21 – шток рабочего клапана; 22 – рычаг; 23 – тарелка рабочей мембраны

696

Для анализа результатов обследования и отображения процессов внутри регулятора давления была разработана 3-D модель. В результате разборки регулятора давления сразу после отказа было обнаружено: ■ разрушение мембраны регулятора – надрыв в виде «языка» длиной 30 мм, шириной у основания 20 мм и коррозионный налет от тарелки; ■ разрушенный (разломанный) шплинт фиксации «грибка» клапана ПЗК. В зоне надрыва минимальное значение толщины мембраны 654 мкм – это на 19% меньше среднего значения толщины мембраны.

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

На основании полученных исходных данных и результатов проведенного обследования предполагается следующее развитие событий в регуляторе давления газа РДНК-400. В результате естественных вибраций и наличия повреждения материала шплинта из-за неоднократного его демонтажа у шплинта фиксации клапана ПЗК отламывается один усик – это событие произошло ранее отказа.

обычного положения и слетает со штока под воздействием потока газа.

мах

Давление газа на выходе значительно возрастает (сравнивается с входным). Часть газа стравливается через свечу. Запорный клапан распадается и утрачивает свои свойства. Это произошло непосредственно перед отказом.

Поток газа на входе в РДНК постоянно воздействует на «шляпку» грибка клапана ПЗК. Второй усик не выдерживает постоянной вибрации и отламывается – это событие произошло незадолго до отказа.

Шплинт начинает выпадать из своего отверстия, когда он занимает положение, близкое к вертикальному и головкой вниз. В это положение он приходит либо из-за вибрации грибка от потока газа или из-за такой установки при сборке регулятора во время очередного профилактического ремонта. Именно такое положение отверстия и было зафиксировано при разборке клапана сразу после отказа. Грибок клапана ПЗК из-за выпадения шплинта постепенно сходит со своего

Грибок клапана ПЗК, хаотично перемещаясь в потоке газа, создает резкие скачки выходного давления. Это приводит к резкому открытиюзакрытию клапана ПСК (предохранительного сбросного клапана). При этом происходит надрыв мембраны в самом тонком ее месте и разгерметизация подмембранной полости регулятора.

Клапан ПСК закрывается, но газ стравливается через разрыв в мембране и уходит на «свечу» через ниппель. Закрытие клапана ПСК приводит к максимальному зазору между рабочим клапаном и седлом крестовины регулятора, то есть рабочий клапан регулятора полностью открыт.

Процесс происходил до прекращения подачи газа в ГРП. При длительной эксплуатации произошло разрушение шплинта, удерживающего клапан ПЗК на штоке, и срыв клапана со штока, что в дальнейшем привело к скачкам давления, воздействующим на рабочую мембрану. В результате скачков давления, пульсационной работы мембраны в короткий промежуток времени произошел ее надрыв в тонкой части. Под действием рабочей пружины произошло полное открытие рабочего клапана регулятора, а из-за отрыва клапана ПЗК не произошло отключение регулятора при повышении рабочего давления. Высокое давление газа пошло в распределительный газопровод. Разрушение шплинта могло произойти при вторичном его использовании при разборке клапана ПЗК. Литература 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (утверждены приказом Ростехнадзора от 15 ноября 2013 года № 542).

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «УЧЕБНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР ПО ДЕФЕКТОСКОПИИ И СВАРКЕ»

ООО «Центр ДиС»

E-mail: info@dis116.ru, centrdis@i-set.ru

www.centr-dis.ru

420085 Республика Татарстан, г. Казань, ул. Химиков, 1, а/я 77 Тел./факс + 7 (843) 537-16-77

экспертизу промышленной безопасности на ОПО; неразрушающий контроль на ОПО; монтаж, реконструкцию и ремонт на ОПО; строительство ОПО «под ключ» от проектирования до ввода в эксплуатацию; разработку документации, связанной с эксплуатацией ОПО;

аттестацию лабораторий НК; подготовку и аттестацию сварщиков и специалистов сварочного производства; строительный контроль, технический надзор за строительством; независимую инспекцию, аудит и экспедайтинг поставщиков МТР.

Соблюдение контрактных сроков гарантируется.

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

На правах рекламы

Оказывает комплекс высококачественных инжиниринговых услуг, включая:

697

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Проблемы обеспечения безопасности при аренде и эксплуатации грузоподъемных кранов Николай ЦЕПОВ, эксперт ООО «УЭЦ» (г. Екатеринбург) 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)

Вступившими в действие с 7 марта 2014 года Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (ФНП по ПС), утвержденными приказом Ростехнадзора от 12 ноября 2013 года № 533, изменены требования к организациям, эксплуатирующим ПС, влияющие на их аренду и направление для работы в другие организации.

В

соответствии с подпунктами «ж», «з» пункта 23 ФНП по ПС, организация (индивидуальный предприниматель), эксплуатирующая ПС, на ОПО должна: ж) разработать и утвердить распорядительным актом эксплуатирующей организации инструкции с должностными обязанностями, а также поименный перечень лиц: ■ специалиста, ответственного за осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС; ■ специалиста, ответственного за содержание ПС в работоспособном состоянии; ■ специалиста, ответственного за безо­ пасное производство работ с применением ПС. з) устанавливать порядок допуска к самостоятельной работе на ПС персонала в соответствии с инструкциями ОПО и контролировать его соблюдение. Из требований ст. 23 ФНП подпункта «ж» следует, что функции владельца ПС и организации, эксплуатирующей ПС, объединены. И организация, занимающаяся эксплуатацией ПС (она же является владельцем ПС на праве собственности или аренды), несет полную ответственность за техническое состояние и безопасную эксплуатацию кранов при направлении их на работу на объекты в другие организации.

698

После изучения пункта 23 ФНП по ПС возникает вопрос: возможно ли при выполнении строительно-монтажных работ с применением ПС выполнить требования данного пункта? По сложившейся практике и согласно отмененным Правилам по безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00, в большинстве случаев владельцами грузоподъемных кранов являются специализированные предприятия, а их эксплуатацией занимаются другие организации, получающие краны в свое распоряжение на основании договоров аренды. На специализированных предприятиях (владельцах грузоподъемных кранов), ранее отвечавших за технически исправное состояние грузоподъемных кранов, налажена система обеспечения технически исправного состояния ПС: ■ имеется обученный и аттестованный технический персонал; ■ назначены приказами: специалист, ответственный за осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС, и специалист, ответственный за содержание ПС в работоспособном состоянии; ■ налажена система подготовки и аттестации обслуживающего персонала; ■ имеется необходимое оборудование для ремонта ПС и обеспечения их технически исправного состояния.

Специализированные организации выделяют грузоподъемные краны в другие организации на определенный срок – на одну или несколько смен или только для строительства определенного объекта. Организации, занимающиеся эксплуатацией ПС на объектах, для выполнения своих функций по обеспечению безопасной эксплуатации ПС назначали приказом ответственных за безопасное перемещение грузов на каждом объекте. В настоящее время, чтобы выполнить требования подпункта «ж» ст.23 ФНП по ПС, возможны только два варианта. Вариант первый. Специализированные организации – владельцы ПС на праве собственности или аренды – для обеспечения технически исправного состояния ПС и их безопасной эксплуатации специалиста назначают распорядительным актом по своей организации из числа аттестованных специалистов согласно подпункту «ж» пункта 23 ФНП по ПС. При выделении грузоподъемных кранов в другие организации их владельцы обязаны с каждым краном выделять и ответственных за безопасное производство работ с применением ПС, что практически выполнить невозможно по многим причинам.

1. Владельцы кранов не могут иметь в своих штатах такое количество ИТР – ответственных за безопасное производство работ с применением ПС.

2. Ответственный за безопасное производство работ с применением ПС, являясь представителем владельца грузоподъемного крана, не может квалифицированно организовать безопасное производство работ на объекте, не зная технологии производства работ, особенностей данного производства.

3. Ответственный за безопасное производство работ с применением ПС не может давать указания по безопасному выполнению работ на объекте стропальщикам, монтажникам и другим, так как они не находятся в составе организациивладельца грузоподъемного крана. Вариант второй. Специализированная организация (владелец ПС) выделяет грузоподъемный

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности

кран в другую организацию по договору аренды с передачей функции по обеспечению содержания крана в технически исправном состоянии и обеспечению его безопасной эксплуатации. В данном случае организация, занимающаяся эксплуатацией грузоподъемного крана на правах аренды, обязана выполнить: ■ регистрацию грузоподъемного крана как ОПО в государственном реестре; ■ назначить ответственных специалистов в соответствии с требованиями ст.

23 подпункта «ж» ФНП по ПС. Но в большинстве случаев у организации отсутствуют аттестованные специалисты, которые могли бы квалифицированно выполнять обязанности ответственного за осуществление производственного контроля ПС и ответственного за содержание ПС в работоспособном состоянии, а также отсутствуют оборудование и технические специалисты для выполнения ремонта и технического обслуживания грузоподъемного крана (обученный ремонтный персонал, машинист крана). Из изложенного следует, что выполнить требования ст. 23 подпункта «ж» ФНП по ПС практически невозможно. В связи с этим до настоящего времени владельцы грузоподъемных кранов и организации, занимающиеся эксплуатацией их на объектах, в нарушение ФНП по ПС, работают согласно требованиям отмененных Правил по безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00, действующих до вступления в действие ФНП по ПС, а именно: Владельцы кранов: ■ обеспечивают их работоспособное состояние; ■ обеспечивают обученным и аттестованным персоналом (аттестованными машинистами кранов); ■ назначают распорядительным актом специалиста, ответственного за осуществление производственного контроля ПС, и специалиста, ответственного за содержание ПС в работоспособном состоянии. Организации, занимающиеся эксплуатацией грузоподъемных кранов на объектах: ■ распорядительным актом назначают специалиста, ответственного за безо­ пасное производство работ с применением ПС; ■ обеспечивают безопасную эксплуатацию грузоподъемных кранов на объекте. На основании вышеизложенного считаем, что пункт 23 следует изменить и изложить в новой редакции:

«Организация (индивидуальный предприниматель) – владелец ПС и организация, эксплуатирующая ОПО с ПС (без выполнения собственными службами работ по ремонту, реконструкции или модернизации), должны соблюдать требования руководств (инструкций) по эксплуатации имеющихся в наличии ПС и выполнять следующие требования: ж) разработать и утвердить распорядительным актом инструкции с должностными обязанностями, а также поименный перечень лиц, ответственных за промышленную безопасность в организации из числа ее аттестованных специалистов: ■ специалиста, ответственного за осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС; ■ специалиста, ответственного за содержание ПС в работоспособном состоянии; ■ специалиста, ответственного за производство работ с применением ПС. Указанные специалисты должны быть ТехНАДЗОР № 11 (108), ноябрь 2015 www.tnadzor.ru

аттестованы, в том числе на знание требований промышленной безопасности к рельсовым путям, если в состав ОПО входят ПС, передвигающиеся по ним. Специалист, ответственный за осуществление производственного контроля при эксплуатации ПС, и специалист, ответственный за содержание ПС в работоспособном состоянии, назначаются распорядительным актом организациивладельца ПС (на правах собственности или аренды). Распорядительным актом организации, эксплуатирующей ОПО с ПС в каждом цехе, на строительной площадке или другом участке работ ПС, в каждой смене должен быть назначен специалист, ответственный за безопасное производство работ с применением ПС. В организациях, где производство работ с применением ПС выполняется на одном участке (цехе), разрешается одному специалисту совмещать обязанности ответственного за содержание ПС в работоспособном состоянии и за безопасное производство работ».

699

Экспертное сообщество ■ н аучные подходы

Обеспечение безопасной эксплуатации газопроводов УДК 614:622.691.4 Мирослава КОТЛЯР, доцент кафедры ТВТ КГЭУ, кандидат технических наук Ирек МИНХАИРОВ, генеральный директор ООО «Мир эксперт» Игорь МАНОХИН, инженер-эксперт ООО «Энерго-Сервис» Олег СЕНИК, инженер-эксперт ООО «Энерго-Сервис» Наталья МЕЛЬНИКОВА, инженер-эксперт ООО «Энерго-Сервис»

Трубопроводная система подвержена влиянию множества объективных факторов, таких как коррозионная активность и химический состав грунтов, их сезонные подвижки, влияние годового тренда температур. В процессе длительной эксплуатации магистральных газопроводов происходит усталостное разрушение металла, обусловленное процессами развития и накопления циклической пластической деформации. Большинство газопроводов уже исчерпало свой нормативный срок – заданный проектный ресурс эксплуатации (30–40 лет). В связи с этим при экспертизе газопровода необходимо обращать внимание на условия эксплуатации, природные условия и рельеф местности. Ключевые слова: газопровод, футляр, деформация.

Т

рубопроводная система представляет собой сложный комплекс оборудования, в котором от надежности функционирования каждого элемента зависит надежность системы в целом. При этом каждый элемент системы находится в уникальных условиях воздействия различных факторов, что необходимо учитывать при назначении вида, объемов и очередности диагностирования [1]. Основные технические и организационные проблемы, снижающие уровень надежности технических устройств: ■ сокращение численности квалифицированных специалистов и производственного персонала; ■ несвоевременная подготовка производственного и ремонтного персонала; ■ низкий уровень производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности; ■ физический и моральный износ технологического оборудования; ■ эксплуатация оборудования, отработавшего нормативный срок эксплуатации; ■ невыполнение необходимых ремонтов оборудования.

700

В настоящее время к материалам, используемым для сооружения газопроводов, предъявляются эксплуатационные требования, среди которых выделяется сопротивление усталости [2]. Усталостное разрушение обусловлено процессами развития и накопления циклической пластической деформации, масштабы которой зависят от состава, структурного состояния, степени гетерогенности материала и его запаса пластичности. Проявление циклической пластической деформации можно характеризовать тремя частично перекрывающимися процессами, отличающимися типом и локальностью развития: упрочнение и разупрочнение, определяемые структурным состоянием всего объекта; зарождение трещин в локальной области, контролируемые характером структурного строения в микрообъемах; продвижение трещин в среде с измененными свойствами, отличными от исходных. Интенсивность данных процессов определяется параметрами циклического нагружения: амплитудой и асимметрией цикла, видом напряженного состояния, градиентом напряжений и др. При строительстве одного из объек-

тов в проекте была заложена просадка здания и газопровода. Но при экспертизе газопровода было установлено, что требуется провести более тщательный анализ состояния газопровода на всех его участках [3]. Проведенная техническая диагностика существенных разрушений металла не выявила, но анализ экспертизы показал, что внимание необходимо уделить в местах пересечения здания ГГРП и газопровода. Здание построено на земле, где уровень грунтовых вод находится ближе всего к поверхности земли. Исследование данного участка газопровода показало, что эластичный материал в футляре на месте, зазор достаточный – согласно нормативным документам. Однако высокое давление через эластичный материал привело к напряжению газопровода, и возникла угроза усталостного напряжения в металле. Для решения данной проблемы было принято решение снять футляр с эластичной набивкой, а также ослабить хомуты в ближайших опорах газопровода. Далее было проведено восстановление футляра до первоначального состояния с обновлением эластичного материала, установлением нового зазора и закреплением хомутов, согласно проекту и правилам промышленной безопасности. Приведенный пример обусловлен процессами развития и накопления циклической пластической деформации. Таким образом, при экспертизе газопровода необходимо обращать внимание на условия эксплуатации, природные условия и рельеф местности. Литература 1. Павлова Г.А., Павлова Е.Н. Обеспечение безопасной работы газопроводов металлургических предприятий // Предотвращение аварий, зданий и сооружений: электрон. журн. 2009.

2. СП 62.13330.2011 «Свод правил. Газораспределительные системы. Актуализированная редакция. СНиП 42-01-2002».

3. ОСТ 153-39.4-010-2002 «Методика определения остаточного ресурса нефтегазопромысловых трубопроводов и трубопроводов головных сооружений».

Информационно-консультативное издание по промышленной и экологической безопасности