Трубопроводы под давлением

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем liuquan1100 15.12.2017 в 16:36. Основное содержание: 1. Понятие трубопроводов. 2. Понятие трубопроводов под давлением. 3. Область контроля за безопасностью трубопроводов под давлением. 4. Особенности трубопроводов под давлением. 5. Технические требования к конструкции трубопроводов под давлением. 6. Классификация и разделение трубопроводов под давлением. 7. Причины отказа трубопроводов под давлением. 8. Характеристики повреждения трубопроводов под давлением. 9. Меры предотвращения аварий на трубопроводах под давлением и порядок их сообщения. 10. Нормы безопасности для трубопроводных систем. 1. Понятие трубопроводов. Согласно стандарту «Спецификации по проектированию промышленных металлических трубопроводов» GB50316-2000, трубопровод представляет собой совокупность элементов, таких как трубные компоненты и крепления, которые используются для транспортировки, распределения, смешивания, разделения, сброса, измерения или контроля потока жидкостей. **Согласно стандарту «Стандарты проектирования и приемки работ по монтажу промышленных металлических трубопроводов» GB50235-97, это совокупность труб, фитингов, фланцев, соединений с болтами, прокладок, клапанов и других компонентов или элементов, предназначенных для передачи, распределения, смешивания, разделения, сброса, измерения, контроля и ограничения потока жидкостей. Эта совокупность состоит из элементов трубопровода и элементов его крепления. Группа трубопроводов, соединенных между собой в соответствии с типом жидкости и проектными условиями, называется «трубопроводной системой» или «системой труб». Указанное определение имеет два значения: (А) функция трубопровода: это средство для транспортировки, распределения, смешивания, разделения, сброса, измерения, контроля и ограничения потока жидкости. 1) Жидкость: в некоторых стандартах называется средой. Жидкости можно классифицировать по состоянию или свойствам. а) По состоянию: газ ； Жидкость ； Сжиженный газ: это газ, находящийся в жидком состоянии при определенном давлении ； Пастообразная среда: это горючая, взрывоопасная, токсичная и коррозионная пастообразная среда. б) По характеру: опасность возникновения пожара ； Это опасность возникновения пожара из-за горючих средств; они делятся на горючие газы, сжиженные газы и горючие жидкости. Существует три категории: А, Б и В. взрывоопасно ； Горючие средства, которые могут взорваться при смешивании с воздухом, или негорючие средства, которые могут взорваться при высоких температурах и давлении. Токсичность ； Классификация согласно GB5044. Существует две категории: крайне токсичные (чрезвычайно опасные) и токсичные (сильно опасные, сопровождающиеся риском отравления или имеющие умеренную опасность), каждая из которых делится на четыре уровня. Коррозийный. Это вещества, способные повреждать ткани человеческого тела и наносить ущерб материалам трубопроводов. 2) Транспортировка жидкости: жидкость из начальной точки трубопровода доставляется в его конечную точку с помощью внешней энергии (энергии, обеспечиваемой устройствами для транспортировки жидкостей, такими как компрессоры и насосы), или силы, возникающей самой жидкостью (например, давления в самой среде). 3) Распределение жидкости: жидкость распределяется с помощью ветвей в трубопроводной сети к нескольким заранее определенным устройствам или пользователям согласно проектным требованиям. 4) Смешивание жидкостей: смешивание в трубопроводе жидкостей, поступающих из различных ответвлений, например, для разбавления и т. п. 5) Разделение жидкостей: разделение жидкостей разного состояния внутри трубопровода с помощью ответвлений, такое как разделение пара и жидкости, разделение масла и воды и т. д. 6) Выпуск жидкости: выведение жидкости из внутренней части трубопровода через вспомогательные трубы, например, для сброса избыточного давления или выведения отделившейся жидкости. 7) Измерение потока жидкости: измерение жидкости, поступающей или распределяемой, осуществляется с помощью измерительных приборов, установленных в трубопроводной системе; при этом определяются такие параметры, как расход, давление, температура и вязкость. 8) Управление потоком жидкости: контроль за движением жидкости в трубопроводах осуществляется с помощью управляющих элементов, расположенных в системе трубопроводов; это включает регулировку давления, снижение температуры, распределение жидкости и её отключение. (Б) Состав трубопровода: состоит из элементов трубопровода, опор и подвесок трубопровода (элементов крепления трубопровода) и представляет собой сборочный узел, включающий трубы, фитинги, фланцы, болтовые соединения, прокладки, запорную арматуру, другие элементы или подверженные давлению детали и элементы крепления. 1) Компоненты трубопровода: это элементы, используемые для соединения или сборки трубопровода, включая трубы, фитинги, фланцы, прокладки, крепежные элементы, клапаны, а также специальные детали для трубопроводов. Так называемые специальные элементы трубопроводов — это компоненты, отличающиеся от обычных стандартных. Это компоненты трубопроводов, специально изготовленные с учетом условий проектирования, включая экспансионные узлы, специальные клапаны, предохранительные пластины, пожарные клапаны, фильтры, гибкие соединения и шланги. 2) Кронштейны и опоры для труб: общее название для различных конструкций, используемых для поддержки труб или ограничения их смещения, за исключением строительных конструкций. Существуют фиксированные кронштейны, скользящие кронштейны, жесткие подвесы, направляющие кронштейны, ограничительные кронштейны и пружинные поддерживающие кронштейны и т. д. В **стандарте GB50235-97 «Нормы производства и приемки работ по монтажу промышленных металлических трубопроводов»** также называются опорами трубопроводов; включают в себя элементы крепления и крепежные детали трубопроводов. а) Компоненты для монтажа трубопроводов: это элементы, которые передают нагрузку от труб или креплений к трубопроводов на опорные конструкции или оборудование. К ним относятся подвесные элементы, пружинные кронштейны, балансирные гири, болты для регулировки затяжки, опорные стержни, цепи, направляющие, крепежные элементы, седла, подкладки, ролики, опоры и скользящие кронштейны. б) Крепежные элементы: детали, крепящиеся к трубам с помощью сварки, болтов или зажимов; включают подвесы для труб, кронштейны, кольца, зажимы, фиксирующие приспособления и ножки для труб. Компоненты трубопроводов и элементы крепления в действующих в нашей стране правилах, касающихся трубопроводов под давлением, также называются элементами трубопроводов под давлением. II. Понятие трубопровода под давлением. Трубопровод под давлением – это часть трубопровода. В широком смысле под так называемыми трубопроводами под давлением следует понимать все трубопроводы, которые испытывают внутреннее или внешнее давление, независимо от среды, находящейся в них. Однако после принятия в нашей стране «Положений о безопасности и надзоре за трубопроводами под давлением», термин «трубопроводы под давлением» стал специальным названием для трубопроводов, находящихся под надзором. В статье 2 «Правил по управлению и контролю за безопасностью трубопроводов под давлением» трубопроводы под давлением определяются как «специальное оборудование, используемое в производственной и бытовой деятельности, которое может привести к возникновению пожаров, взрывов или отравлений и представляет собой значительную опасность». В «Положениях о контроле за безопасностью специального оборудования», принятых Государственным советом 1 июня 2003 года, трубопроводы под давлением определяются более точно как «трубчатое оборудование, используемое для перекачки газов или жидкостей под действием определенного давления. К таким трубопроводам относятся те, у которых максимальное рабочее давление составляет 0,1 МПа (по давлению над атмосферным) или больше; речь идет о газах, сжиженных газах, парах, а также о жидкостях, которые являются легковоспламеняющимися, взрывоопасными, токсичными или коррозионными. Кроме того, к таким трубопроводам относятся те, у которых номинальный диаметр превышает 25 мм». Другими словами, под «трубопроводом под давлением», о котором сейчас идет речь, понимается не только трубопровод, внутри или снаружи которого существует давление, но и такой трубопровод, по которому транспортируются такие среды, как «газы, сжиженные газы и пары» или «жидкости, способные вызвать возгорание, взрыв, отравление или коррозию». Под способностью к взрыву, токсичности или коррозии здесь подразумевается следующее: взрывоопасность среды – то есть способность среды гореть и взрываться, что при определенных условиях может привести к возгоранию или взрыву, вызвав пожары и разрушения. К этим средам относятся вещества, представляющие опасность возникновения пожара, такие как горючие газы, сжиженные углеводороды и горючие жидкости, а также среды с высокой температурой и давлением, способные вызвать взрыв, например пар, горячая вода с температурой выше стандартной точки кипения, сжатый воздух и другие сжатые газы. При этом степень опасности возникновения пожара при наличии горючих средств классифицируется в соответствии с «Стандартами пожарной безопасности при проектировании нефтехимических предприятий» GB50160 и «Стандартами пожарной безопасности при проектировании зданий» GBJ16 на три категории: А, Б и В. При этом нижний предел взрываемости (в объемных процентах) смеси горючих газов классов А и Б с воздухом установлен следующим образом: для горючих газов класса А: <10% ； Горючий газ класса Б: ≥10%. Классификация горючих жидкостей классов А, Б и В приведена в таблице 1. Таблица 1. Классификация пожарной опасности сжиженных углеводородов и горючих жидкостей

Класс Название класса Характеристики
Класс А Сжиженные углеводороды Углеводородные жидкости и другие подобные жидкости с давлением пара при 15 °C, превышающим 0,1 МПа
Класс А B Горючие жидкости Горючие жидкости, не относящиеся к классу АА, с температурой вспышки ниже 28 °C
Класс Б A Горючие жидкости Температура вспышки от 28 °C до 45 °C
Класс Б B Горючие жидкости Температура вспышки выше 45 °C и ниже 60 °C
Класс В A Горючие жидкости Температура вспышки от 60 °C до 120 °C
Класс В B Горючие жидкости Температура вспышки выше 120 °C
Примечание: Жидкости с температурой вспышки ниже 45 °C считаются легковоспламеняющимися жидкостями ； Жидкости, температура вспышки которых ниже температуры окружающей среды, называются взрывоопасными жидкостями. Согласно положениям GBJ16, к горючим веществам (или производственным процессам), относящимся к классу пожарной опасности А, также относятся вещества, которые при нормальных температурах способны самопроизвольно разлагаться или окисляться на воздухе, что может привести к самовозгоранию или взрыву ； Вещества, при комнатной температуре под действием воды или пара способные выделять газы и вызывать возгорание или взрыв ； Сильный окислитель, который при контакте с кислотами, при нагревании, в результате ударов, трения, каталитических процессов, а также при взаимодействии с органическими веществами или легковоспламеняющимися неорганическими веществами, такими как сера, может легко вызвать возгорание или взрыв ； Вещества, которые при ударе, трении или контакте с окислителями, органическими веществами могут вызвать горение или взрыв ； А также производство, при котором в герметичном оборудовании температура равна или превышает температуру самовоспламенения самого вещества. Средства, относящиеся к классу опасности пожара B, в основном представляют собой окислители и химически легковоспламеняющиеся твердые вещества, которые не относятся к классу опасности пожара A, а также газы, способствующие горению. (B) Токсичность среды: то есть способность среды вызывать отравление у человека. Когда эти вещества попадают в организм человека с вдохом или при контакте с кожей, они могут нанести ему вред, а иногда даже привести к смерти. Согласно стандарту GB5044 «Классификация степени опасности профессионального воздействия токсинов», токсины делятся на четыре категории в зависимости от шести показателей: остроты токсичности, проявлений острой интоксикации, проявлений хронической интоксикации, последствий хронической интоксикации, канцерогенности и максимально допустимой концентрации. Эти категории включают крайне опасные, высокоопасные, умеренно опасные и слабоопасные токсины. Среды чрезвычайно опасные иногда также называют «чрезвычайно токсичными средами», а среды высокой, средней и низкой степени опасности в совокупности именуются «токсичными средами». Чрезвычайно токсичные среды (жидкости) в нашей стране в соответствии со стандартом «Стандарты строительства и приемки промышленных металлических трубопроводов» GB50235-97 определяются как вещества, от незначительного количества которых, попавших в окружающую среду, при вдыхании или контакте с кожей человека, могут возникнуть серьезные и трудноизлечимые повреждения организма, даже при немедленном лечении. Токсины, соответствующие уровню опасности I согласно действующему стандарту «Классификация степени опасности профессионального воздействия токсинов» GB5044 (чрезвычайно высокая опасность). Исходя из этого, к крайне токсичным средам можно отнести среды, представляющие чрезвычайную опасность. А токсичные вещества в стандарте определяются как такие вещества, утечка которых в окружающую среду может привести к их попаданию в организм человека через дыхание или контакт с кожей; при своевременном лечении это не приводит к серьезным, трудноисправимым повреждениям здоровью. Однако даже среди токсинов одинаковой степени токсичности существуют различия в подходах к их обращению в разных отраслях. Например, бензол в стандарте GB5044 «Классификация степени опасности токсических веществ при профессиональном воздействии» отнесен к категории крайне опасных веществ; он также приводится в качестве примера крайне опасных веществ в пояснениях к правилам управления и контроля за артериальными трубопроводами. В классификации трубопроводов, предусмотренной в «Стандарте на проектирование и приемку работ по строительству трубопроводов для токсичных и легковоспламеняющихся средств нефтехимической промышленности» SH3501-2002, бензол относится к средствам высокой опасности. Включено в класс SHB. Напротив, четыре крайне опасных вещества — ацрилонитрил, фосген, дисульфид углерода и водород фтористый — в стандарте SH3501-2002 рассматриваются как вещества экстремальной опасности и относятся к трубопроводам класса SHA. Это влияет не только на стандарты качества строительства и требования к проверке действующих трубопроводов, но также на определение уровней разрешений при проведении конкретных строительных работ. При выполнении работ по монтажу трубопроводов, в которых используется бензол, если бензол считается крайне опасным веществом, строительная организация должна иметь разрешение на монтаж класса GC 1. Если же бензол считается высокоопасным веществом, то уровень необходимого разрешения зависит от проектного давления и проектной температуры трубопровода. Понимание этой проблемы можно объяснить с помощью принципов классификации опасности токсинов: **Стандарт «Классификация степени опасности профессионального воздействия токсинов» GB5044-85 предусматривает классификацию конкретных токсинов на основе описания степени их опасности в некоторых отраслях промышленности для 56 наиболее распространенных токсинов.** Однако в этом стандарте также указано, что степень опасности для других отраслей, в которых происходит контакт с тем же токсином (не перечисленных в таблице 2 данного стандарта), может быть определена на основе концентрации токсина в воздухе на производстве, уровня заболеваемости от отравлений и продолжительности времени контакта. Если концентрация токсических веществ в воздухе на производстве постоянно превышает максимально допустимые значения, указанные в стандарте TJ36—79 «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий», но при этом уровень заболеваемости или частота проявления симптомов ниже соответствующих значений, установленных в данной классификации, то уровень опасности может быть снижен на один класс. Поэтому для каждого конкретного вещества **нормально, когда стандартные и профессиональные стандарты различаются в классификации уровней опасности.** Поскольку, за исключением канцерогенности и максимально допустимой концентрации в воздухе, остальные четыре показателя связаны с особенностями производственного процесса и операций. В производственных процессах, связанных с транспортировкой среды по трубопроводам, таких как нефтегазовая промышленность, химическая промышленность и нефтехимия, токсичные вещества находятся в состоянии непрерывного и закрытого потока. Степень опасности зависит от вероятности контакта человека с токсинами в случае аварий или от возникновения хронических профессиональных заболеваний из-за постоянных утечек. Обычно эта степень опасности ниже, чем в процессах открытого производства. Поэтому при проектировании трубопроводов под давлением уровень опасности от токсинов следует определять в основном на основе концентрации токсинов в воздухе на производстве, частоты случаев отравления и продолжительности времени контакта с токсинами. Среди указанных выше показателей оценки опасности токсинов, касающихся максимально допустимой концентрации токсинов в воздухе на производстве, предусмотрены следующие значения: чрезвычайно высокая опасность: максимально допустимая концентрация менее 0,1 мг/м3 ； Высокая степень опасности: максимально допустимая концентрация составляет 0,1 мг/м³ – 1,0 мг/м³. Согласно положениям «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий» (TJ36—79), максимально допустимые концентрации пяти вредных веществ — бензола, акрилонитрила, фосгена, сероуглерода и фтористого водорода — в воздухе производственных помещений и в атмосфере жилых районов приведены в таблице 2:

**Таблица 2. Максимально допустимые концентрации некоторых вредных веществ**

| Наименование вещества | Бензол | Акрилонитрил | Фосген | Сероуглерод | Фтористый водород |
| :--- | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
| Допустимая концентрация в воздухе производственных помещений (мг/м³) | 40,0 | 2,0 | 0,5 | 10,0 | 1,0 |
| Допустимая концентрация в атмосфере жилых районов (среднесуточная, мг/м³) | 0,8 | 0,05 | — | 0,04 | 0,007 <br> (разовая: 0,02) |

Из таблицы 2 видно, что максимально допустимая концентрация бензола в воздухе производственных помещений значительно превышает уровень для веществ чрезвычайно опасного действия. В то же время, с учетом непрерывности и герметичности транспортировки через трубопроводы в промышленном производстве, а также продолжительности контакта бензола с рабочими и уровня заболеваемости от отравлений, бензол также не должен относиться к категории крайне опасных веществ. Следовательно, при определении степени токсичности среды в практической работе следует руководствоваться характеристиками токсинов, указанными в проектной документации, или нормами приемки работ, приведенными в ней. Кроме того, в нашей стране пока не установлены стандарты, касающиеся продолжительности воздействия. В качестве ориентира можно использовать три пороговых значения, рекомендованных **Комитетом экспертов по промышленной гигиене США (ACGIH): 1) среднее взвешенное значение за нормальный рабочий день в 8 часов или рабочую неделю в 40 часов; при такой концентрации повторное воздействие не будет иметь негативного эффекта на всех людей ； 2) В качестве показателя используется среднее значение, взвешенное в зависимости от продолжительности контакта (не более 15 минут за один раз, не более 4 раз в день, с интервалом не менее 1 часа между каждым контактом). При такой концентрации кратковременный непрерывный контакт с веществом не приводит к раздражению, хроническим или необратимым тканевым изменениям, а также не увеличивает риска несчастных случаев, снижает способность к самоспасению или значительно снижает эффективность работы ； 3) Предел значение — это максимальная концентрация, которую нельзя превышать даже на мгновение. В) Коррозийная активность среды: это способность веществ повреждать ткани человеческого тела и разрушать материалы трубопроводов. К таким веществам относятся кислоты, щелочи, а также другие жидкости, способные наносить ущерб материалам – например, водород, сероводород и т. д. III. Область надзора за безопасностью трубопроводов под давлением Согласно «Правилам управления и надзора за безопасностью трубопроводов под давлением», в область надзора за безопасностью входят трубопроводы под давлением, а также их вспомогательные устройства и средства безопасности, которые соответствуют одному из следующих условий. 1) Средства с крайне высоким уровнем токсичности, независимо от давления, температуры и состояния ； 2) Вещества, относящиеся к категориям пожарной опасности А и Б, независимо от давления, температуры и состояния ； 3) Газообразные или парообразные среды, а также сжиженные газы с максимальным рабочим давлением, превышающим или равным 0,1 МПа; характеристики и температура таких сред не определены, за исключением случаев, когда согласно «Правилам управления и надзора за безопасностью трубопроводов» они не подпадают под действие этих правил. 4) Легковоспламеняющиеся, взрывоопасные, токсичные и коррозионноактивные среды, для которых максимальное рабочее давление больше или равно 0,1 МПа, либо жидкие среды, у которых максимальная рабочая температура выше или равна стандартной температуре кипения. В «Положении об безопасном управлении и надзоре за трубопроводами под давлением» указано, что следующие четыре категории трубопроводов не подпадают под сферу надзора: а) трубопроводы, относящиеся к самому оборудованию. б) **Трубопроводы в оборудовании, транспортных средствах и ядерных установках.** в) Газы, неядовитые, негорючие и неагрессивные, в трубопроводах с номинальным диаметром менее 150 мм и максимальным рабочим давлением менее 1,6 МПа. Здесь под оборудованием, относящимся к трубопроводам под давлением, и устройствами безопасности понимаются: а) вспомогательное оборудование – это прежде всего оборудование, используемое для трубопроводов под давлением, кронштейны, устройства катодной защиты и т. д. б) Устройства безопасности в основном включают устройства контроля за температурой и давлением, а также сигнализационные устройства. Примечание: В недавно принятых «Правилах управления регистрацией использования трубопроводов под давлением» (в пробной версии) определение трубопроводов под давлением, вспомогательных устройств и устройств безопасности дано следующим образом: а) трубопровод под давлением – это система, состоящая из элементов трубопровода, элементов крепления труб, устройств безопасности и вспомогательных устройств. Трубчатое устройство для транспортировки газа или жидкости ； б) Прилегающие сооружения включают устройства катодной защиты, станции компрессии, насосные станции, клапанные станции, станции регулирования давления, системы мониторинга и т. д ； в) Устройства безопасности – это предохранительные клапаны, манометры, взрывные клапаны и аварийные клапаны, установленные на трубопроводах под давлением. IV. Особенности трубопроводов под давлением. Чтобы система трубопроводов могла выполнять функции транспортировки, распределения, смешивания, разделения, сброса жидкостей, их измерения или контроля за потоком жидкости, она должна быть соединена с соответствующими приводными устройствами, реакторами, устройствами хранения, устройствами для разделения компонентов жидкости, устройствами для обмена теплом, устройствами управления и т. д. Таким образом формируется единая система, в которой жидкость в трубопроводах имеет определенное давление, температуру и скорость потока, что позволяет выполнить поставленные задачи. В то же время у трубопроводов разных категорий, из-за различий в материалах, конструкции и способе прокладки, существуют свои особенности: (А) Особенности промышленных трубопроводов: 1) большое количество трубопроводов, крупная система трубопроводов; трубопроводы в цехах расположены перекрестно и компактно ； 2) Материалы, виды и спецификации компонентов трубопроводов и крепежных элементов сложны, а однородность качества низка ； 3) Процесс работы подвержен влиянию колебаний в производственном процессе; условия работы часто меняются, такие как тепловое расширение и сжатие, переменные нагрузки, колебания температуры и давления и т. д ； 4) Механизмы коррозии и разрушения сложны, существует множество способов выхода материалов из строя. (Б) Особенности магистральных и коммунальных трубопроводов 1) Большая протяженность прокладки трубопроводов, пересечение множества территорий, сложный рельеф и геологические условия ； 2) Часто прокладывается под землей, что затрудняет выявление дефектов ； 3) Легко подвергается случайным повреждениям. V. Конструктивные требования к трубопроводам под давлением. Поскольку по трубопроводам под давлением транспортируются токсичные, взрыво- и пожароопасные, а также коррозионноактивные жидкости, а условия эксплуатации характеризуются высокой температурой, высоким давлением, низкой температурой и прочими особенностями, такие трубопроводы представляют значительную опасность. Следовательно, конструкция системы трубопроводов под давлением должна соответствовать следующим условиям: прочность под давлением: способность выдерживать давление рабочей среды внутри трубы (внутреннее или внешнее давление), напряжения, вызванные температурой, а также их долгосрочное и многократное воздействие, такое как ползучесть и усталость ； Герметичность: предотвращает утечку жидкости, находящейся внутри трубопровода, во внешнюю среду или в другую жидкость ； Стойкость к коррозии: способность выдерживать воздействие коррозионных факторов жидкости, находящейся внутри трубы, на материал трубы. Классы коррозионной стойкости материалов для труб разделяются на 4 категории, которые определяются по годовой скорости коррозии: высокая коррозионная стойкость ≤ 0,05 мм ； Стойкость к коррозии > 0,05–0,1 мм ； Стойкость к коррозии > 0,1–0,5 мм ； Нестойкость к коррозии > 0,5 мм ； Гибкость: гибкость трубы — это физический показатель, отражающий степень легкости её деформации. При работе трубопровода в условиях, предусмотренных проектом, из-за теплового расширения и сжатия, дополнительных смещений на концах трубопровода, неправильной установки опор и других причин могут возникнуть чрезмерные напряжения, деформации, утечки или повреждения, что мешает нормальной работе трубопровода. Гибкость трубы заключается в способности трубы за счет собственной деформации поглощать смещения, возникающие из-за изменений температуры или по другим причинам, что обеспечивает сохранение напряжений в трубе в пределах допустимых значений для данного материала. Для выполнения вышеуказанных условий элементы трубопроводной системы должны изготавливаться из материалов, устойчивых к коррозии под действием среды, способных выдерживать рабочее давление при температуре, указанной в проекте, а также иметь соответствующую толщину стенки и конструкцию уплотнения. В то же время вся трубопроводная система должна иметь соответствующую опору. В некоторых стандартах и спецификациях часто встречается термин «резкие циклические условия». Согласно толкованию, приведенному в «Нормах проектирования промышленных металлических трубопроводов» GB50316-2000, условия интенсивного циклирования означают: когда расчетный диапазон максимальных напряжений от перемещений трубопровода превышает 0,8 от допустимого диапазона таких напряжений, а эквивалентное число циклов больше 7000, или же когда имеют место иные условия, определенные проектом как дающие равноценный эффект. Так называемый «диапазон смещающих напряжений» представляет собой напряжения, рассчитанные на основе смещения, возникающего в результате теплового расширения трубопровода. Диапазон максимальных расчетных напряжений от смещения — это напряжения, рассчитанные на основе полной компенсации от самой низкой до самой высокой температуры. При проектировании трубопроводов, работающих в условиях интенсивных циклических нагрузок, существуют специальные требования к выбору элементов трубопровода, минимальной толщине труб и фитингов, а также к требованиям к неразрушающему контролю. VI. Классификация и категоризация трубопроводов под давлением. Трубопроводы имеют широкое применение и разнообразные виды. Для труб, используемых в различных областях, существуют разные методы классификации. Как правило, трубопроводы можно классифицировать по таким характеристикам их использования, как назначение, основной материал, состояние прокладки и переносимый через них сервис. Подробности видны на рисунке 1. В общих нормативах, стандартах и правилах, для облегчения проектирования, приемки в эксплуатацию, управления использованием, а также проверок, зачастую применяется метод комплексной классификации и градации на основе характеристик среды и проектных параметров. В то же время между нормами проектирования, правилами приемки в эксплуатацию, а также инструкциями по ремонту и проверке в различных отраслях промышленности существуют различия в градации или классификации трубопроводов. Например: **В стандарте «Нормы проектирования промышленных металлических трубопроводов» GB50316 жидкости подразделяются на пять категорий: A1, A2, B, C и D в зависимости от их состояния, свойств и параметров проектирования. Класс A1 — это чрезвычайно токсичные вещества ； Класс A2 — токсичные среды, класс B — горючие среды ； Среды классов C и D являются негорючими и нетоксичными; среди них те, для которых расчетное давление не превышает 1 МПа, а расчетная температура находится в диапазоне от -29 до 186 °C, относятся к классу D. Стандарты строительства и приемки в таких отраслях, как химическая промышленность, нефтехимия и энергетика, предусматривают следующее разделение труб на категории: Стандарт отрасли химической промышленности «Стандарты строительства и приемки металлических труб в химической промышленности» HG20225—95 классифицирует трубы на четыре категории — A, B, C, D — в зависимости от свойств жидкости и проектных параметров. В основном соответствует **стандарту, но трубопроводы с токсичными средами относятся к категории B. Стандарт отрасли нефтехимической промышленности «Стандарты строительства и приемки трубопроводов для токсичных и легковоспламеняющихся сред в нефтехимической промышленности» SH3501—2002 делит трубопроводы на четыре категории в зависимости от характеристик жидкости и параметров проектирования: SHA, SHB, SHC, SHD, как показано в таблице 3. Таблица 3. Классификация трубопроводов SH3501-2001
Класс трубопровода | Область применения
SHA (1) Трубопроводы, переносящие вещества с крайне высокой степенью токсичности (за исключением трубопроводов, переносящих бензол).
(2) Трубопроводы, переносящие ацрилонитрил, фосген, дисульфид углерода и фтористый водород – вещества с высокой степенью токсичности.
(3) Трубопроводы, работающие при давлении, равном или превышающем 10,0 МПа.
SHB (1) Трубопроводы, переносящие бензол – вещество с крайне высокой степенью токсичности.
(2) Трубопроводы, переносящие вещества с высокой степенью токсичности (за исключением трубопроводов, переносящих ацрилонитрил, фосген, дисульфид углерода и фтористый водород).
(3) Трубопроводы, переносящие горючие газы классов А и Б, а также сжиженные углеводороды классов АА и AB.
SHC (1) Трубопроводы, переносящие вещества с умеренной или низкой степенью токсичности.
(2) Трубопроводы, переносящие горючие жидкости классов BB и C.
SHD – Трубопроводы, работающие при температуре ниже -29°C.
VII. Причины отказа трубопроводов под давлением
Отказ трубопровода под давлением обычно означает невозможность трубопровода выполнять свои функции. Его можно разделить на естественный отказ и отказ из-за внешних факторов. Поскольку трубопроводы работают под воздействием внутренней среды и окружающей среды, неизбежно возникают такие проблемы, как циклы изменений температуры и давления, коррозия, вибрации, а также изменения микроструктуры материала. Все это влияет на характеристики материала и на герметичность соединений. Поэтому у любого трубопровода есть определенный срок службы; естественное износ – это процесс разрушения трубопровода по истечении его срока службы. Природную поломку можно заранее контролировать с помощью периодических проверок или анализа причин поломок, чтобы предотвратить возникновение аварий. Однако в трубопроводах под давлением из-за различных проблем в проектировании, производстве, монтаже и эксплуатации могут возникать аномальные сбои, что приводит к внезапным авариям. Основные причины заключаются в следующем: (А) низкое качество персонала, нарушение правил эксплуатации, что приводит к ухудшению условий работы, включая чрезмерное давление, высокую температуру, превышение допустимых значений концентрации коррозионных веществ, а также аномальные колебания давления и температуры ； Использование давления и температуры является основой для проектирования, выбора материалов, производства и монтажа трубопроводов под давлением. При превышении установленных значений давления и температуры возрастает напряжение в стенках труб, а также снижаются механические свойства материала. Особенно сильно увеличиваются локальные и пиковые напряжения в местах геометрических переходов — на сварных швах, фланцах, изгибах труб, клапанах, трубах разного диаметра, компенсаторах и т. д. Это может стать причиной критического разрушения материала под действием процесса крепления. Чрезмерно низкая температура работы приводит к снижению ударной прочности материала, уменьшает допустимый размер критической трещины, что может способствовать хрупкому разрушению. Перегрев и перенапряжение также могут привести к утечкам в соединениях трубопроводов. На трубопроводы часто действают циклические нагрузки по следующим причинам: 1) прерывистая подача среды, в результате чего трубопровод многократно подвергается повышению и понижению давления, а также нагреванию и охлаждению ； 2) Во время работы значительные колебания давления ； 3) Во время работы температура меняется периодически, что приводит к периодическим изменениям температурных напряжений в стенках трубы ； 4) Из-за другого оборудования, переменных внешних сил нагрузки и принудительных колебаний. Под действием периодических переменных нагрузок трубопровод может подвергнуться усталостному разрушению. В основном речь идет о низкочастотной усталости металлов, которая характеризуется высокими напряжениями при низкой частоте колебаний. В местах разрыва геометрической структуры и вблизи сварных швов происходит концентрация напряжений, которая может достигать и превышать предел пластичности материала. Если эти напряжения приложены и снимаются периодически, это приведет к пластической деформации тех зерен, которые находятся под наибольшим напряжением, и со временем возникнут в них мелкие трещины. По мере изменения периода напряжений трещина также постепенно расширяется, в конечном итоге приводя к разрушению. Переменные нагрузки также могут привести к увеличению существующих дефектов в компонентах трубопровода и в зонах сварных соединений, а также к утечкам в местах соединения трубопроводов. (B) Недостатки в проектировании, производстве и монтаже: недостаточная гибкость трубопроводов, неправильный выбор материалов или их ошибочное использование, наличие дефектов, связанных с процессом сварки или металлургическими процессами; чрезмерные напряжения из-за нерациональной сварки или сборки; нерациональная конструкция системы крепления трубопроводов ； Первоначальные дефекты трубы до её ввода в эксплуатацию могут привести к хрупкому разрыву материала под низким напряжением. Воздействие среды и окружающих факторов, неправильная эксплуатация, недостаточное техническое обслуживание и другие причины часто приводят к ухудшению свойств материалов, их повреждению или разрушению, а также к утечке жидкости из соединений трубопроводов. В результате этого трубопроводы теряют свою функциональность, что может привести к пожарам, взрывам, отравлениям, удушью и другим несчастным случаям. (С) Ошибки в ремонте: серьезные дефекты или повреждения на трубопроводах не были обнаружены, отсутствует научная оценка ситуации, а также нерациональные методы ремонта приводят к появлению новых дефектов и повреждений ； (D) Повреждения, вызванные внешними факторами, такими как землетрясения, сильные ветры, наводнения, молнии, а также другие механические повреждения и действия человека. Существует множество способов разрушения труб под давлением. В зависимости от макроструктурных изменений при разрушении выделяют две основные категории: пластическое разрушение (разрушение с деформацией) и хрупкое разрушение. В зависимости от микромеханизма разрушения материала его можно разделить на такие типы, как разрушение из-за образования узлов хрупкости, разрушение по граням, разрушение вдоль кристаллитов и усталостное разрушение. Как правило, на месте происшествия для классификации используется метод, сочетающий макроклассификацию и характеристики разрушения: пластическое разрушение, хрупкое разрушение, коррозионное разрушение, усталостное разрушение, криптовое разрушение и т. д. (E) Коррозионное разрушение. Коррозия трубопроводов возникает в результате химического или электрохимического воздействия внутренних и внешних сред. Также включает результат совместного действия таких причин, как механические факторы. Нерациональные действия могут привести к изменению концентрации среды, усиливая коррозионное разрушение. Формы коррозионного разрушения труб под давлением включают полную коррозию, локальную коррозию, коррозию под действием напряжений, коррозионную усталость и повреждения, вызванные водородом. При этом коррозия под действием напряжений часто возникает внезапно, без каких-либо предвестников, поэтому её опасность ещё выше. 1) Равномерная коррозия. Равномерная коррозия также называется однородной коррозией. Это коррозия, возникающая на довольно большой площади трубы, причем степень её проявления примерно одинакова. Внутренняя поверхность трубы подвергается коррозии в результате перевозки коррозионно активных сред, в то время как внешняя поверхность подвергается коррозии под действием атмосферы. Общее коррозионное разрушение трубопроводов часто усугубляется ухудшением условий эксплуатации. Состав коррозионной среды, содержание влаги, различия между газовой и жидкой фазами, скорость потока и его режим, размер частиц — все это влияет на степень коррозионного разрушения трубопроводов. Превышение содержания коррозионных веществ или ухудшение свойств сырья могут нанести вред трубопроводам под давлением. Атмосферная коррозия приводит к повреждению внешней части компонентов трубопровода, что сказывается на их прочности и герметичности. При отсутствии своевременного обслуживания также могут произойти аварии. 2) Локальная коррозия. Локальная коррозия – это явление коррозии, происходящее в определенных участках материала трубопровода. а) Точечная коррозия: глубокая коррозия, происходящая в отдельных небольших участках поверхности металла; также называется поровой коррозией. Аустенитная нержавеющая сталь наиболее подвержена точечной коррозии при контакте с средами, содержащими хлорид- или бромид-ионы. б) Коррозия в зазорах: когда по трубопроводу течет электролитическое растворение, в зазорах на внутренней поверхности трубопровода — таких как места установки прокладок фланцев, участки с односторонним сварным соединением без полного проникновения сварного шва и т. д. — происходит коррозия в зазорах. Коррозия в зазорах обычно возникает из-за различий в концентрации кислорода или ионов металлов между раствором внутри зазора и раствором вокруг него. в) Коррозия сварных соединений из аустенитных нержавеющих сталей: ① Межкристаллическая коррозия: межкристаллическая коррозия – это вид коррозии, при котором процесс разрушения ограничивается пространством между кристаллами и в их окрестностях, тогда как сами кристаллы подвергаются менее значительному разрушению. Механизм коррозии основан на «теории обеднения хромом», согласно которой межкристаллитные зоны, обедненные хромом, находятся в активированном состоянии и выступают в роли анода. Между ними и кристаллами образуется коррозионный гальванический элемент, в результате чего происходит отслоение кристаллов или снижение механической прочности материала. ②Селективная коррозия δ-феррита: в некоторых сильно агрессивных средах фаза δ-феррита в зонах сварки аустенитных нержавеющих сталей подвергается коррозии или разложению до фазы σ, в результате чего образуется «губчатая» структура, что приводит к повреждению сварного соединения. ③Коррозия кромки: коррозия, имеющая вид кромки, которая возникает в окислительной среде у аустенитных нержавеющих сталей, стабилизированных Ni и Ti. 3) Коррозия под действием напряжений. Коррозия металлических материалов, возникающая под воздействием растягивающих напряжений и определенных коррозионных сред, называется коррозией под действием напряжений. В основном это вызвано остаточными напряжениями от сварки, холодной обработки и монтажа, а также коррозионными веществами внутри трубопровода. Трещины, возникающие в результате коррозии под действием напряжений, имеют форму ветвей сухого дерева и развиваются в основном в направлении, перпендикулярном к напряжениям растяжения. Микроморфология трещин бывает транскристаллической, межкристаллической и смешанной, с элементами обоих типов. Трубы из высокопрочной стали при содержании H2S, превышающем определенный уровень, на фоне наличия влаги **увеличивают вероятность коррозионного разрушения стенки трубы под действием напряжений». Когда показатель твердости сварного шва превышает HB200, а содержание H2S выше допустимого уровня, это может легко привести к коррозии под действием напряжений в сварном шве. ①Щелочная крехкость: это коррозия металла под действием напряжений в щелочной среде. Углеродистая сталь, низколегированная сталь и нержавеющая сталь могут подвергаться щелочной хрупкости. ②Коррозия нержавеющей стали под действием хлорид-ионов: коррозия, вызванная хлорид-ионами у нержавеющей стали. Критическая концентрация хлорид-ионов, приводящая к коррозии, снижается с повышением температуры; при высоких температурах достаточно концентрации в 10 мг/л, чтобы вызвать разрушение. Чрезмерное содержание хлорид-ионов в таких материалах, как прокладки в местах соединения фланцев трубопроводов, внешняя изоляция и подкладки для опор и подвесок, также может привести к коррозии, вызванной хлорид-ионами. ③Коррозия нержавеющей стали под действием полисульфатов: в процессе переработки нефти сталь подвергается коррозии под действием сульфида водорода, в результате чего образуется железосульфид. После остановки производства внутри труб происходит реакция с кислородом и водой из воздуха, в результате чего образуются полисульфаты. В тех местах нержавеющих труб, где имеются значительные остаточные напряжения, происходит коррозия под действием этих напряжений. В качестве типичного примера можно привести устройства для гидрогенизационной десульфурации; в последнее время привлекает внимание проблема коррозионного разрушения нержавеющих сталей под действием перманганата. ④Стрессовая коррозия сульфидами: стрессовая коррозия металлов, возникающая в среде, содержащей одновременно водород сульфид и воду. Углеродистая и низколегированная стали наиболее чувствительны к серной кислоте в температурном диапазоне от 20 до 40 °C. Стрессовая коррозия сульфидами у аустенитных нержавеющих сталей в основном происходит в условиях высоких температур. В среде, содержащей водород сульфид и воду, на процесс коррозии оказывает влияние наличие уксусной кислоты, углекислого газа и хлорида натрия, фосфина, а также соединений арсена, селена и теллура или ионов хлора. 4) Коррозионная усталость — это коррозионное разрушение, возникающее под действием переменных нагрузок и химических сред. Источниками усталости трубопроводов под давлением являются механические воздействия, атмосферные колебания потока, периодические тепловые напряжения, циклические изменения давления, а также ветровые и сейсмические воздействия. В трещинах, возникающих в результате коррозионной усталости, обычно имеется несколько линий, но они не разветвляются, что отличает их от трещин, возникающих под действием напряженно-коррозионного воздействия. При коррозионно-усталостном разрушении трещины обычно проходят через кристалл. 5) Повреждение водородом. Проникновение водорода внутрь металла, приводящее к снижению его свойств, называется повреждением водородом. Включая пузырьковую коррозию водородом, хрупкость из-за водорода, декарбонизацию и коррозию водородом. Гидрогеновые пузыри образуются в основном в средах, содержащих влажный сероводород. Когда атомы водорода проникают в сталь, они сталкиваются с дефектами вроде трещин, слоистости, пор и включений; там они собираются вместе, образуя молекулы водорода, что приводит к увеличению объема. При наличии таких дефектов на поверхности стали образуются пузыри. Введение водорода в сталь любым способом приводит к её водородной хрупкости, что значительно снижает удлиняемость и площадь сечения стали. У высокопрочной стали проявляется более серьезная реакция. При высоких температурах цементит в стали взаимодействует с водородом, в результате чего образуется метан. Вследствие этой реакции количество цементита на поверхностном слое стали уменьшается; углерод постепенно диффундирует из соседнего, ещё не подвергшегося реакции слоя металла в зону реакции. В результате этого металл определенной толщины лишается углерода и превращается в феррит; возникает явление декарбонизации. В результате декарбонизации снижаются поверхностная прочность и предел выносливости стали. Воздействие водорода при высоких температуре и давлении приводит к ухудшению механических свойств стали: её прочность и пластичность значительно снижаются. Это явление называется водородной коррозией. В указанных условиях молекулы водорода диффундируют на поверхность стали и адсорбируются на ней. Часть адсорбированных молекул водорода распадается на атомы водорода и ионы водорода. Благодаря химической адсорбции атомы и ионы водорода с очень малым диаметром проникают сквозь поверхностный слой внутрь металла. Поскольку атомы водорода, растворенные в стали, диффундируют через кристаллическую решетку и границы зерен вглубь стали, происходит химическая реакция, в результате которой образуется метан. Этот метан накапливается в существующих микропустотах на границах зерен. В процессе реакции концентрация углерода в этой области снижается, что способствует его диффузии из других участков стали для восполнения недостатка. Таким образом количество метана постоянно увеличивается, что приводит к возникновению локального давления, а в конечном итоге — к образованию трещин. На поверхности стали образуются пузыри, что приводит к декарбонизации. (F) Эрозионное разрушение: длительный и высокоскоростной поток среды внутри трубы может привести к утончению внутренних стенок её компонентов или к повреждению уплотнительных элементов, что влияет на её прочность при давлении и способность к герметизации. С увеличением времени эксплуатации снижение прочности на давление из-за утончения внутренней стенки или утечки, возникающие в результате повреждения уплотнительных элементов, могут стать причиной аварий. VIII. Характеристики разрушения трубопроводов под давлением. Поскольку причины и типы разрушения трубопроводов различны, характеристики такого разрушения также отличаются. (А) Пластическое разрушение происходит при отсутствии заметных дефектов или упрочнения материала, а вызвано чрезмерным давлением. Его характеристики включают: 1) значительная деформация, обычно без образования осколков. При разрушении диаметр увеличивается или происходит локальное выпячивание, стенка трубки тонеет. 2) Фактическое давление взрыва близко к теоретическому значению. 3) Излом серовато-темный, волокнистый, без металлического блеска; на поверхности излома имеются сдвиговые валики. 4) За пределами волокнистой зоны излома наблюдаются радиальные или елочкообразные узоры, направленные к точке инициирования. (B) Критическое разрушение — это явление, при котором при разрушении трубы не происходит макроскопической деформации, а напряжения в стенке трубы на момент разрушения значительно ниже предела прочности материала, даже ниже предела пластичности. Как правило, это происходит из-за хрупкости материала или серьезных дефектов, таких как неправильная технология сварки и термообработки материала, наличие дефектов в сварном шве, а также хладноломкость, вызванная низкими температурами. Хрупкое разрушение часто происходит мгновенно и распространяется с чрезвычайно высокой скоростью. Поскольку это разрушение происходит при низком напряжении, его также называют разрушением при низком напряжении. Характерными признаками хрупкого разрушения являются: 1) отсутствие заметной пластической деформации. 2) Напряжение при разрушении низкое. 3) Критическое разрушение, возникающее в результате упрочнения материала; края трещины ровные, а структура материала имеет кристаллический вид с металлическим блеском. 4) Критическое разрушение, возникающее из-за дефектов материала, характеризуется тем, что его края разлома не имеют кристаллической структуры; вместо этого видны зоны первоначальных дефектов, зоны стабильно расширяющихся волокон, зоны быстро расширяющихся радиальных и зигзагообразных линий, а также зоны сдвига на внутренних и внешних краях поверхности. Если первоначальный дефект представляет собой поверхностную трещину, то на месте её появляется темное ржавое покрытие. Если же первоначальным дефектом являются внутренние поры, включения или неполное проникновение сварки, то это также будет видно на разломе. (С) Усталостное разрушение – это форма разрушения материала, при которой под действием периодически изменяющихся по величине и направлению нагрузок в течение длительного времени в ядре усталостной трещины происходит её постепенное расширение, что в конечном итоге приводит к разрыву материала. Его характерными признаками являются: 1) повреждения сосредоточены в местах геометрической неоднородности или в сварных швах с первоначальными дефектами в виде трещин; в целом пластическая деформация отсутствует. 2) Основными формами усталостного разрушения являются взрыв или утечка. Первое чаще встречается в материалах с высокой прочностью, но низкой ударопрочностью, а второе — в материалах с более низкой прочностью, но более высокой ударопрочностью. 3) На месте разлома выделяются зоны образования трещин, зоны их распространения и зона окончательного разлома. В зоне расширения наблюдаются явные макроскопические ракушкообразные узоры на стволе, причем края разлома ровные и гладкие. В зоне окончательного разрыва обычно имеются радиальные узоры или волнистые линии. 4) При наблюдении зоны распространения трещин на месте усталостного разрушения под электронным микроскопом можно увидеть уникальные усталостные блики. (D) Порча под действием крепления — это явление медленного и постоянного удлинения стали при высоких температурах, когда напряжение в материале ниже его предела прочности, что в конечном итоге приводит к его разрушению. Процесс крепления материала проходит в три фазы: замедление, постоянная скорость и ускорение. Этап постоянной скорости — это этап, на котором контролируется срок службы материала при высоких температурах. Крейзовый разлом — это разлом вдоль граней, который характеризуется следующим: 1) макроскопическая поверхность разлома имеет шероховатую гранулированную структуру и лишена металлического блеска. 2) Поверхность покрыта оксидным слоем или другими продуктами коррозии. 3) Труба имеет макрообразования в диаметральном направлении, а также небольшие трещины от криптовыделения в радиальном направлении; иногда возникают поверхностные трещины или пробоины в стенке трубы, приводящие к утечке. 4) Края разлома перпендикулярны стенке, толщина стенки не уменьшена, на краях отсутствуют сдвиговые края. IX. Предотвращение аварий на трубопроводах под давлением и их сообщение Обеспечить предотвращение или снижение вероятности аварий на трубопроводах под давлением должны организации, использующие такие трубопроводы, путем принятия необходимых мер, включая: — трубопроводы должны проектироваться квалифицированными проектными организациями в соответствии с требованиями проектных норм ； ——В трубопроводных системах должны быть установлены устройства безопасного сброса давления в соответствии с требованиями, причем эти устройства должны оставаться чувствительными и функциональными ； ——Принимать эффективные меры для предотвращения коррозии трубопроводов под действием атмосферы и среды ； ——Перед вводом трубопровода в эксплуатацию необходимо провести предварительную проверку и приемку. Ключевые аспекты, такие как конструкция трубопровода, материалы, процедуры сварки, термообработка и испытания под давлением, должны соответствовать установленным требованиям ； ——При выполнении операций необходимо строго соблюдать правила эксплуатации, контролировать технологические показатели и исключать работу при чрезмерной температуре или давлении ； ——При ремонте или частичной замене трубопровода следует избегать неправильного использования или некорректной замены элементов, что может привести к снижению предельных напряжений в трубопроводе ； ——Усилить техническое обслуживание и периодическую проверку трубопроводов ； ——Трубопроводы, которые долгое время не использовались и находились в плохом состоянии, из-за обширной коррозии, уменьшения толщины стенок и снижения прочности, перед повторным использованием должны пройти полную проверку в соответствии с правилами. После происшествия в трубопроводе, находящемся под давлением, организация, использующая его, должна не только незамедлительно принять меры по устранению последствий, но и обеспечить строгую охрану места происшествия. Необходимо своевременно собирать соответствующую информацию и материалы: записи с камер видеонаблюдения, данные о состоянии поврежденных участков трубопровода, первоначальные записи операций, а также отчеты о расследовании происшествия. Все это поможет получить объективную и научно обоснованную информацию для анализа происшествия. При анализе причин аварии следует измерять макрообразования деформаций ； Проверка химического состава и механических свойств материала ； Проводятся такие технические методы, как макроскопический и микроскопический анализ излома. Затем, на основе соответствующих данных и результатов технических испытаний... X. Правила безопасности для трубопроводных систем (1) Защита от избыточного давления (А) На всех трубопроводных системах, в которых в процессе эксплуатации может возникать избыточное давление, должны быть установлены предохранительные клапаны, разрывные мембраны и другие устройства для сброса давления. (B) В случаях, когда нельзя использовать предохранительные клапаны, можно применить разрывную пластину. Разница между расчетным давлением срабатывания предохранительной мембраны и нормальным максимальным рабочим давлением должна иметь определенный запас. (В) Предохранительные клапаны следует подбирать отдельно для сброса газа (пара) или жидкости, учитывая при этом влияние обратного давления. Давление открытия предохранительного клапана (установочное давление), за исключением случаев, когда технологические требования предусматривают иное, составляет 1,1 раза максимальное рабочее давление; минимальное значение — 1,05 раза максимальное рабочее давление, за исключением случаев, когда это указано в проектных нормах и документациях. (D) Потери давления в входном трубопроводе предохранительного клапана должны быть меньше 3% от значения давления, при котором он открывается; потери давления в выходном трубопроводе не должны превышать 10% от этого значения. (E) Максимальное давление сброса предохранительного клапана не должно превышать 1,1 раза допустимого давления в трубопроводе; при пожаре максимальное давление сброса не должно превышать 1,21 раза допустимого давления. (F) На входных и выходных трубопроводах предохранительного клапана или разрывной пластины не рекомендуется устанавливать клапаны перекрытия. Если технологические процессы требуют наличия определенных устройств, необходимо также установить обходной клапан и манометр непосредственно на участке обработки. Во время нормальной работы клапан безопасности или запорные клапаны на входе/выходе предохранительного элемента должны находиться в открытом состоянии и быть заблокированными. Клапан байпаса должен быть заблокирован в закрытом положении. И на чертеже указать предусмотренные символы. (G) При установке тройного переключающего клапана на входе и выходе двух предохранительных клапанов, оба переключающих клапана должны иметь надежный механизм синхронизации. В трубопроводе между предохранительным клапаном и переключающим клапаном должны быть предусмотрены средства для слива воздуха. (H) Производитель должен гарантировать, что характеристики продукта соответствуют подробным данным о устройствах сброса давления, указанным в проекте. (II) Установка клапанов и затворов (А) На трубопроводах, где необходимо предотвратить обратный поток, должны быть установлены обратные клапаны. (B) Клапаны, которые в процессе нормальной эксплуатации должны находиться строго в положении открыто или закрыто, должны иметь конструкцию, предусматривающую возможность их замка или опечатки, а также указание соответствующего кода. Такие клапаны допускаются к использованию только во время ремонта под строгим контролем и с разрешения соответствующего ответственного лица. (C) В тех случаях, когда оборудование находится в ремонте, но трубопроводы, которые должны продолжать функционировать, находятся за пределами оборудования, помимо запорных клапанов, у клапанов с стороны оборудования также необходимо устанавливать заглушки. (D) Во время эксплуатации, когда необходимо отключить какое-либо оборудование для технического обслуживания, между этим оборудованием и клапанами следует установить блокировочную пластину. В случае, когда между трубопроводами с горючими жидкостями, клапанами и затворами установлены небольшие вентиляционные клапаны, трубопровод, идущий после этих клапанов, должен быть проложен в безопасное место. (E) В местах, которые необходимо изолировать при проведении испытаний на прочность и герметичность, должны устанавливаться заглушки. (F) В случаях, когда температура жидкости ниже -5°C или когда существует сильная коррозия под действием атмосферных факторов, целесообразно использовать раздельные затворные плиты, то есть отдельные плиты и прокладочные кольца. Не рекомендуется использовать заглушку в форме цифры «8». На вставной плите и упорном кольце должны быть идентификационные метки; места нанесения меток должны выступать за пределы фланца. (III) Сброс отходов (А) Горючие жидкости должны сбрасываться в герметичную систему сбора; прямой сброс в канализацию строго запрещен. (B) Горючие газы с плотностью, превышающей плотность окружающего воздуха, должны подаваться в систему факелов. Горючие газы с плотностью, меньшей плотности окружающего воздуха, могут выбрасываться в атмосферу при условии отсутствия необходимости в использовании факелов и соблюдения санитарных стандартов. (С) Бесвредная, негорючая жидкость без испарения, которую можно напрямую сбрасывать в канализацию при соблюдении санитарных стандартов, температурных условий использования материалов канализационных систем и отсутствии коррозии. (D) Диаметр выпускной трубы должен определяться в зависимости от объема выбросов и рабочего давления. Скорость потока в выпускном отверстии должна соответствовать требованиям проектных норм. На выпускные отверстия под атмосферным давлением, которые используются нечасто, следует устанавливать сетки против птиц. (IV) Другие требования (А) В условиях холодного климата на концах главных трубопроводов охлаждающей воды на открытом воздухе, а также на входных и выходных трубопроводах охладителей должны быть установлены предохранительные байпасы или приняты другие меры для защиты от замерзания. При образовании конденсата в газовых трубопроводах, наличии мест с недоступным пространством в жидкостных трубопроводах, а также при риске замерзания труб для слива жидкости, целесообразно использовать трубы с подогревом. (B) Компоненты уязвимых частей трубопроводов для горючих жидкостей, установленных внутри помещений, такие как стеклянные уровнемеры, смотровые окна и т. п., должны быть оснащены средствами безопасности. (С) Статический электрический заряд, возникающий в трубопроводной системе, может быть снят с помощью заземляющей сети оборудования или строительных конструкций. Другие требования к антистатике должны соответствовать положениям соответствующих стандартов. (D) Для важного оборудования, где недопустимо прерывание потока жидкости, целесообразно применять такие меры безопасности, как двойные трубопроводы или кольцевые сети с клапанами для перекрытия. (E) В трубопроводах горючих газов, подвергнутых снижению давления и соединенных с устройствами, работающими при открытом огне (включая трубопроводы для сжигания газов), а также в тех случаях, когда необходимо отсечь связь между легковоспламеняющимися трубопроводами (включая трубопроводы для сброса газов) и устройствами, к ним подключенными, должны быть установлены устройства для предотвращения возникновения пламени. (F) Трубопроводы для кислорода должны соответствовать следующим требованиям: 1) Трубопроводы для сильноокисляющихся жидкостей (кислород или фтор) после предварительного изготовления, но до монтажа, подвергаются дегазации сегментами или по отдельным элементам. После обезжиривания все компоненты трубопровода промываются азотом или воздухом и закрываются. Также следует избегать образования опасной смеси между оставшимся дефатигующим средством и кислородом. 2) Компоненты кислородных трубопроводов должны выбираться в соответствии с требованиями стандартов. Также рекомендуется использовать бесшовные трубы и фитинги. При проектном давлении свыше 3 МПа следует использовать трубы из аустенитной нержавеющей стали. При установке регулирующих клапанов на трубах из углеродистой и низколегированной стали, в зоне в 1,5 м перед и за клапанами целесообразно использовать трубы и фитинги из аустенитной нержавеющей стали. Не следует использовать клапаны быстрого открытия и закрытия; в качестве прокладок и уплотнительных материалов в клапанах не следует применять материалы, которые легко рассыпаются на частицы или волокна, а также горючие материалы. 3) Для сварки следует использовать дуговую сварку под аргоном. 4) Ограничения скорости потока кислорода в трубопроводах, заземление от статического электричества и расположение трубопроводов должны соответствовать требованиям «Стандартов проектирования станций кислорода» GB50030 и технических правил безопасности при работе с кислородом. За исключением случаев, когда технологический процесс предусматривает особые конструктивные требования и надежные меры безопасности, прямое соединение трубопроводов для кислорода с трубопроводами для горючих жидкостей категорически запрещено. (G) Для рубашечных труб следует в зависимости от температуры замерзания жидкости, условий изменения других физических свойств и технологических требований выбирать конструкцию с полной, частичной или упрощенной рубашкой.