Памятка 1 для предприятий-заказчиков предохранительных мембран и мембранных предохранительных устройств

А.М. Какурин, генеральный директор ООО «НИПВФ «Тензор», кандидат технических наук
Н.Е. Ольховский, эксперт, кандидат технических наук

На предприятиях, эксплуатирующих объекты, работающие под давлением, для защиты таких объектов от опасных перегрузок давлением наряду с предохранительными клапанами и в различных сочетаниях с ними (установка параллельно с клапанами, перед ними, за клапана­ми) применяются мембранные предохранительные устройства (МПУ).

При опасном повышении давления в объектах мембраны, являющиеся основным рабо­чим элементом МПУ, срабатывают (разрушаются) и освобождают необходимое (по пропускной способности) проходное сечение для сброса давления.

Основные отличительные особенности МПУ: конструктивная простота, компактность, герметичность, быстродействие, а при надлежащем изготовлении мембран и высокая точность их срабатывания.

Настоящая статья-памятка подготовлена по просьбам предприятий-заказчиков, испыты­вающих затруднения в оптимизации принимаемых ими решений по МПУ (мембранам).

На давление срабатывания мембран оказывают большое влияние множество случайных факторов: механические свойства используемых материалов, анизотропия свойств и область их рассеяния, неоднородность структуры и неравномерность термической обработки, неме­таллические (в том числе газовые) включения, исходная толщина и разнотолщинность загото­вок, утонение заготовок в процессе формообразования, способы и режимы их формообразо­вания, условия крепления мембран, режимы их нагружения, температурные условия и т. д. Установить результирующее влияние этих факторов, не проводя соответствующих испытаний, практически невозможно.

Допуск к эксплуатации мембран, давление срабатывания которых устанавливается и указывается по результатам только прочностного расчёта (без проведения испытаний), сопря­жён с нежелательными, в том числе опасными, последствиями из-за слишком большого и заранее непредсказуемого расхождения расчётных и фактически получаемых данных.

Пример из практики: на одном из радиохимических заводов Сибири при опасном повы­шении давления (в результате взрыва) разрушился аппарат АД 6102/2 с обрушением произ­водственного здания, в котором он находился, и выбросом в атмосферу радиоактивных ве­ществ. МПУ, которым был оснащён аппарат, при опасном повышении давления в нём не сра­ботало. Генпрокуратура поставила на разрешение судебно-технической экспертизы вопросы:

-   давление срабатывания мембран?

-   степень раскрытия мембран при их срабатывании?

Ознакомившись с материалами уголовного дела, возбуждённого по факту аварии, эксперты (заведующий НИЛ № 18 Всероссийского научно-исследовательского института судебной экс­пертизы к.т.н. И.С. Таубкин и автор научных трудов и изобретений по МПУ (мембранам) к.т.н. Н.Е. Ольховский) запросили, а следствие представило дополнительные материалы (паспорт, чертёж и расчёт на прочность МПУ), а также изъятые из заводского запаса аналогичные МПУ с мембранами, не находившимися в эксплуатации, для проведения испытаний. По результатам проведенных экспертами испытаний установлено:

- фактическое (зарегистрированное при испытаниях) давление срабатывания мембран превышает расчётное (на прочность) давление разрушенного аппарата, а также давление срабатывания, указанное в представленных следствием дополнительных материалах (пас­порт, чертёж и расчёт на прочность МПУ);

- степень раскрытия мембран при их срабатывании недостаточна для обеспечения требуемой пропускной способности: проходное (сбросное) сечение, образующееся после срабатывания мембран (при завышенном давлении), не является свободным, так как частично перекрывается заострённым четырёхгранным наконечников МПУ.

Допуск к эксплуатации мембран, давление срабатывания которых устанавливается и указывается по результатам т.наз. «статистического контроля», также сопряжён с нежела­тельными, в том числе опасными, последствиями. При таком контроле по результатам испы­таний образцов, отобранных случайным образом, давление срабатывания, распространяю­щееся на все мембраны в изготовленной партии, устанавливается и указывается в виде веро­ятностного интервала от Р_мин. до Р_макс., при этом давление срабатывания каждой мембраны остаётся неизвестным, что предопределяет не только возможность, но и неизбежность сраба­тывания отдельных мембран при давлении, выходящем за требуемые пределы.

Пример из практики: на станцию Аннау прибыл пассажирский поезд Душанбе-Ашхабад, несколько вагонов которого (с открытыми окнами) оказались загазованными хлором от встречного состава с хлорными железнодорожными цистернами. Пассажиры поезда и работ­ники станции Аннау, получившие тяжёлое отравление хлором (150 человек), были госпитали­зированы. Специальная комиссия по расследованию причин утечки хлора установила:

-   утечка произошла из хлорной железнодорожной цистерны № 766957;

-  утечка произошла вследствие нарушения целостности предохранительной мембраны, которой была оснащена указанная цистерна.

Часть аналогичных мембран, изъятых следователями из имевшихся запасов и не находивших­ся в эксплуатации, была передана на экспертизу. По результатам исследований и испытаний, проведенных экспертами И.С. Таубкиным и Н.Е. Ольховским, установлено:

-   фактическое (зарегистрированное при испытаниях) давление срабатывания мембран ниже Р_{треб мин}.

- мембраны изготовлены из материала, подверженного свищеобразованию под нагруз­кой, неизбежным следствием чего является разгерметизация мембран ещё до их срабаты­вания при давлении ниже Р_треб._мин.

Допуск к эксплуатации МПУ (мембран) с нежелательными, в том числе опасными, последствиями может быть обусловлен также недостатками, допускаемыми на начальной стадии, т. е. при подготовке и оформлении предприятиями-заказчиками технических заданий на требующиеся им МПУ (мембраны). Положение усугубляется тем, что действующими «Пра­вилами разработки, изготовления и применения мембранных предохранительных устройств ПБ 03-583-03» (утверждены постановлением Госгортехнадзора России № 59 от 5 июня 2003г.) введены такие формы технических заданий (ТЗ), которыми практически запрограммированы недостатки, допускаемые предприятиями-заказчиками:

- формами ТЗ не предусмотрено представление сведений о накопленном предприя­тием-заказчиком опыте применения МПУ (мембран) на конкретном объекте и исполнитель не озадачивается необходимостью обеспечить соответствие заказываемых МПУ (мембран) ранее применявшимся (при положительном опыте) или устранить выявленные недостатки (при отрицательном опыте);

- сброс давления из объекта применения МПУ (мембран) направляется в закрытую систему, находящуюся под давлением. Указание противодавления формами ТЗ не предусмот­рено и исполнитель не озадачивается необходимостью обеспечить срабатывание мембран при требуемом давлении вне зависимости от колебаний противодавления со стороны сбросной системы;

- по условиям эксплуатации объекта применения заказываемых МПУ (мембран) требу­ется установка МПУ (мембран) перед предохранительным клапаном с обеспечением возмож­ности контроля и регулирования клапана без его демонтажа. Исполнитель не озадачивается необходимостью реализации такой возможности, так как формами ТЗ не предусмотрено ука­зание установочного давления клапана и других необходимых сведений;

- разрешённые параметры эксплуатации объекта применения заказываемых МПУ (мемб­ран) понижены в сравнении с расчётными по результатам экспертного технического диагнос­тирования (внеочередного освидетельствования). Исполнитель не озадачивается необходимо­стью обеспечить срабатывание мембран при давлении, не превышающем разрешённое, так как указание такого давления формами ТЗ не предусмотрено,

- при заказе мембран применительно к имеющимся у предприятия-заказчика узлам крепления представление узлов или их чертежей (с указанием установочных и присоедини­тельных размеров) формами ТЗ не предусмотрено и исполнитель не озадачивается необходимостью обеспечить конструктивную совместимость мембран с имеющимися узлами их крепле­ния.

Для оказания практической помощи предприятиям-заказчикам в надлежащем оформ­лении ТЗ на требующиеся им МПУ (мембраны) с устранением вышеперечисленных и других недостатков, запрограммированных действующими Правилами ПБ 03-583-03, нами предлагается типовая форма ТЗ, которая предусматривает представление исходных данных, не только необходимых, но и достаточных для разработки, изготовления, испытаний, доводки до требуемых технических характеристик и поставки заказываемых МПУ (мембран) применительно к конкретным условиям их установки, монтажа и эксплуатации.

ТЗ оформляют предприятия-заказчики, разрабатывающие, изготовляющие, эксплуати­рующие такие объекты, обеспечение надёжной защиты которых от опасных перегрузок дав­лением сопряжено с необходимостью их оснащения (дооснащения, переоснащения) МПУ с гарантированной точностью срабатывания мембран.

Если при заполнении типовой формы ТЗ выявляется возможность отступления от какого-либо из действующих требований, распространяющихся на конкретные объекты при­менения МПУ (мембран), каждое такое отступление должно быть предварительно согласо­вано предприятием-заказчиком с территориальным органом Федеральной службы по экологи­ческому, технологическому и атомному надзору, которому подконтрольны объекты примене­ния МПУ (мембран).

Каждому ТЗ предприятие-заказчик присваивает свой (очередной) номер и заполняет типовую форму ТЗ с учётом предложенных нами разъяснений и рекомендаций. При повторных заказах МПУ (мембран), аналогичных ранее изготовленным и постав­ленным ООО «НИПВФ (научно-исследовательская и производственно-внедренческая фирма) «Тензор», заполнение типовой формы ТЗ необязательно. В таких случаях достаточно, чтобы в заказах содержались следующие сведения:

- номера предыдущих партий МПУ (мембран), указанные в паспортах на них;
- наименование и количество заказываемых изделий.

За получением типовой формы ТЗ с разъяснениями и рекомендациями по ее заполнению обращаться в ООО «НИПВФ «Тензор» (344058 Ростов-на-Дону, ул. 2-я Краснодарская, 129, E-mail: 21855808imail.ru, телефон: (863) 218-55-82).

Дополнительные разъяснения и рекомендации даются по мере необходимости, например:

- если по условиям эксплуатации объекта применения заказываемых МПУ (мембран) для обеспечения замены мембран по мере их срабатывания требуется подача на пульт управления командного сигнала, ООО «НИПВФ «Тензор» предлагает отразить это в ТЗ, п.15 (Другие требования) и в таких случаях заказываемые мембраны поставляются с датчиками (сигнализаторами) их срабатывания;

- если в ТЗ, п.15 отражена необходимость указания давления срабатывания каждой мембраны в заказываемой партии, ООО «НИПВФ «Тензор» прилагает к паспорту на такую партию опись мембран с указанием Р_нк (давления срабатывания каждой из них, которое установлено по результатам неразрушающего контроля) и допуска на Р_нк, т. е. предельного отклонения фактического давления срабатывания от Р_нк (обычно 0,5...1,0%);

- если в ТЗ, п.15 отражена заинтересованность предприятия-заказчика в проведении приёмо-сдаточных испытаний с участием своих представителей и/или инспекторов террито­риального управления Ростехнадзора, которому подконтрольны объекты применения заказы­ваемых МПУ (мембран), такие испытания ООО «НИПВФ «Тензор» проводит с их участием;

- если МПУ (мембраны) заказываются для оснащения объектов технического регулиро­вания, коды ОКП которых указаны в Приложении № 1 к техническому регламенту о безопас­ности объектов морского транспорта

  Наименование объекта технического регулирования
Оборудование безопасности судов, перевозящих сжиженные газы. Cистемы грузовых трубопроводов газоводов

Турбины паровые и газовые главные и вспомогательные

Устройства безопасности в газоотводных системах

Котлы судовые

Теплообменные аппараты, турбогенераторы, сосуды под давлением
Пусковые воздушные компрессоры, насосные агрегаты, сепараторы
Стационарные газовые системы пожаротушения для машинных помещений и грузовых насосных отделений,

приёмо-сдаточные испытания заказанных МПУ (мембран) ООО «НИПВФ «Тензор» проводит с участием уполномоченных представителей Российского морского регистра судоходства.

ООО «НИПВФ «Тензор» обращает внимание предприятий-заказчиков также на необхо­димость соблюдения ими следующих требований и условий:

- заказываемые МПУ (мембраны) должны размещаться (устанавливаться) в местах, открытых и доступных для осмотра, обслуживания и монтажа-демонтажа (на отводах, выпол­ненных заодно с объектами применения МПУ (мембран), на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединённых к объектам);

- подводящие (присоединительные) трубопроводы к МПУ (мембранам) должны быть защищены от возможного замерзания в них рабочей среды;

- отводящие (сбросные) трубопроводы от МПУ (мембран) в местах возможного скоп­ления конденсата должны быть оборудованы дренажными устройствами для удаления кон­денсата;

- при срабатывании мембран должна быть исключена возможность травмирования обслуживающего персонала, а также выброса в рабочую зону токсичных, взрыво- и пожаро­опасных сред;

- сбрасываемые из объекта применения МПУ (мембран) токсичные, взрыво- и пожаро­опасные среды должны направляться в закрытые системы для дальнейшей утилизации или в системы организованного сжигания;

- замена мембран по мере их срабатывания и по истечении назначенного срока службы должна осуществляться при отключённых объектах применения МПУ (мембран).

По просьбам и предложениям заказчиков в журнале «Химагрегаты» будут публиковаться статьи по обеспечению гарантированной точности срабатывания мембран, созданию мембранных устройств с расширенными функциональными возможностями и по другим вопросам, в решении которых заинтересованы заказчики.