Эксплуатация сосудов под давлением связана с риском взрыва, в результате которого высвобождается большое количество разрушительной энергии. В статье мы расскажем, какие меры, установленные ГОСТ, принимаются для того, чтобы предотвратить такие последствия.

Читайте в статье:

Сосуды работающие под давлением: ГОСТ 12.2.085-2002 сфера применения

В ГОСТ 12.2.085-2002 регламентирован процесс выбора предохранительных клапанов. Речь идет о трубопроводной арматуре, назначение которой заключается в защите от разрушения оборудования.

Огромный запас энергии рабочей среды высвобождается . Мощность взрыва зависит как от давления, так и свойств содержащегося вещества. Опасное избыточное давление рабочей среды возникает при негативном воздействии внешних факторов (перегрев от посторонних теплоисточников, неправильная сборка или регулировка).

Скачайте

Для того чтобы этого не произошло, необходимо применять устройство, которое автоматически выпускает избыток рабочей среды, а при стабилизации рабочего давления прекращает этот сброс. Это устройство широко применяется в производстве, так как достаточно просто в эксплуатации, регулировке и сборке, а также недорого в обслуживании.

Стандарт применяется с 1 июля 2003 года и является обязательным нормативно-техническим документом для предприятий-изготовителей предохранительных клапанов на сосуды под давлением , а также содержит рекомендации по их безопасной эксплуатации.

Предохранительный клапан должен быть изготовлен из прочных материалов, которые позволяют применять его в самых неблагоприятных производственных условиях. Это позволит исключить отказы и выход из строя в течение гарантийного срока службы, с учетом применения в условиях широкого температурного диапазона.

Конструкция должна исключать возможность выброса подвижных элементов. Эти элементы должны свободно перемещаться и не вызывать травмоопасных ситуаций. ГОСТ требует от изготовителей исключения риска произвольного изменения регулировки клапанов.

Устройства не должны подвергаться ударам при открывании и закрывании во время размещения и последующей эксплуатации. Они должны быть размещены таким образом, чтобы обслуживающий персонал предприятия имел возможность для свободного и удобного осмотра сосуда, его технического обслуживания и необходимого ремонта.

В ГОСТ расписано где должны быть размещены клапаны на сосудах под избыточным давлением – в верхних зонах. Запрещено устанавливать клапаны в застойных зонах. Такими зонами являются приямки и другие углубления, в которых возможно накопление газа из высвобождаемой рабочей среды сосуда.

ГОСТ12.2.085-82 (СТ СЭВ 3085-81)

УДК 62-213.34-33:658.382.3:006.354 Группа Т58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

Сосуды, работающие под давлением.

Клапаны предохранительные.

Требования безопасности.

Occupational safety standards system.

Vessels working under pressure. Safety valves.

Safety requirements

ОКП 36 1000

Дата введения с 1983-07-01

до 1988-07-01

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН в действие постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30 декабря 1982 г. № 5310

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 1985 г.

Настоящий стандарт распространяется на предохранительные клапаны, устанавливаемые на сосудах, работающих под давлением свыше 0,07 МПа (0,7 кгс/см ).

Расчет пропускной способности предохранительных клапанов приведен в обязательном приложении 1.

Пояснения терминов, используемых в настоящем стандарте, приведены в справочном приложении 8.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3085-81.

1. Общие требования

1.1. Пропускную способность предохранительных клапанов и их число следует выбирать так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее избыточное рабочее давление более чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см
) при избыточном рабочем давлении в сосуде до 0,3 МПа (3 кгс/см
) включительно, на 15% - при избыточном рабочем давлении в сосуде до 6,0 МПа (60 кгс/кв.см) включительно и на 10% - при избыточном рабочем давлении в сосуде свыше 6,0 МПа (60 кгс/см
).

1.2. Давление настройки предохранительных клапанов должно быть равно рабочему давлению в сосуде или превышать его, но не более чем на 25%.

1.3. Увеличение превышения давлений над рабочим по пп. 1.1. и 1.2. должно учитываться при расчете на прочность по ГОСТ 14249-80.

1.4. Конструкцию и материал элементов предохранительных клапанов и их вспомогательных устройств следует выбирать в зависимости от свойств и рабочих параметров среды.

1.5. Предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны соответствовать "Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", утвержденным Госгортехнадзором СССР.

1.6. Все предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны быть защищены от произвольного изменения их регулировки.

1.7. Предохранительные клапаны следует размещать в местах, доступных для осмотра.

1.8. На стационарно установленных сосудах, у которых по условиям эксплуатации возникает необходимость отключения предохранительного клапана, необходимо устанавливать трехходовой переключающий вентиль или другие переключающие устройства между предохранительным клапаном и сосудом при условии, что при любом положении запорного элемента переключающего устройства с сосудом будут соединены оба или один из предохранительных клапанов. В этом случае каждый предохранительный клапан должен быть рассчитан так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее рабочее на значение, указанное в п. 1.1.

1.9. Рабочую среду, выходящую из предохранительного клапана следует отводить в безопасное место.

1.10. При расчете пропускной способности клапана следует учитывать противодавление за клапаном.

1.11. При определении пропускной способности предохранительных клапанов следует учитывать сопротивление звукоглушителя. Установка его не должна нарушать нормальную работу предохранительных клапанов.

1.12. На участке между предохранительным клапаном и звукоглушителем должен быть установлен штуцер для установки прибора для измерения давления.

2. Требования к предохранительным

клапанам прямого действия

2.1. Рычажно-грузовые предохранительные клапаны необходимо устанавливать на стационарных сосудах.

2.2. Конструкцией грузового и пружинного клапана должно быть предусмотрено устройство для проверки исправности действия клапана в рабочем состоянии путем принудительного открывания его во время работы сосуда. Возможность принудительного открывания должна быть обеспечена при давлении, равном 80%
открывания. Допускается устанавливать предохранительные клапаны без приспособлений для принудительного открывания, если оно недопустимо по свойствам среды (ядовитая, взрывоопасная и т.д.) или по условиям технологического процесса. В этом случае проверку предохранительных клапанов следует проводить периодически в сроки, установленные технологическим регламентом, но не реже раза в 6 мес при условии исключения возможности примерзания, прикипания полимеризации или забивания клапана рабочей средой.

2.3. Пружины предохранительных клапанов должны быть защищены от недопустимого нагрева (охлаждения) и непосредственного воздействия рабочей среды, если она оказывает вредное воздействие на материал пружины. При полном открывании клапана должна быть исключена возможность взаимного соприкасания витков пружины.

2.4. Массу груза и длину рычага рычажно-грузового предохранительного клапана следует выбирать так, чтобы груз находился на конце рычага. Отношение плеч рычага не должно превышать 10:1. При применении груза с подвеской его соединение должно быть неразъемным. Масса груза не должна превышать 60 кг и должна быть указана (выбита или отлита) на поверхности груза.

2.5. В корпусе предохранительного клапана и в подводящих и отводящих трубопроводах должна быть предусмотрена возможность удаления конденсата из мест его скопления.

3.Требования к предохранительным клапанам,

управляемым с помощью вспомогательных устройств

3.1. Предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны быть сконструированы так, чтобы при отказе любого управляющего или регулирующего органа, или при прекращении подачи энергии была сохранена функция защиты сосуда от превышения давления путем дублирования, или иных мер. Конструкция клапанов должна удовлетворять требованиям пп. 2.3 и 2.5.

3.2. Конструкцией предохранительного клапана должна быть предусмотрена возможность управления им вручную или дистанционно.

3.3. Предохранительные клапаны, приводимые в действие с помощью электроэнергии, должны быть снабжены двумя независимыми друг от друга источниками питания. В электрических схемах, где отключение вспомогательной энергии вызывает импульс, открывающий клапан, допускается один источник питания.

3.4. Конструкция предохранительного клапана должна исключать возможность возникновения недопустимых ударов при открывании и закрывании.

3.5. Если органом управления является импульсный клапан, то диаметр условного прохода этого клапана должен быть не менее 15 мм. Внутренний диаметр импульсных линий (подводящих и отводящих) должен быть не менее 20 мм и не менее диаметра выходного штуцера импульсного клапана. Импульсные линии и линии управления должны обеспечивать надежный отвод конденсата. Устанавливать запорные органы на этих линиях запрещается. Допускается устанавливать переключающее устройство, если при любом положении этого устройства импульсная линия будет оставаться открытой.

3.6. Рабочая среда, применяемая для управления предохранительными клапанами, не должна подвергаться замерзанию, коксованию, полимеризации и оказывать коррозионного воздействия на металл.

3.7. Конструкция клапана должна обеспечивать его закрывание при давлении не менее 95%
.

3.8. При использовании для вспомогательных устройств внешнего источника энергии предохранительный клапан должен быть снабжен не менее чем двумя независимо действующими цепями управления, которые должны быть сконструированы так, чтобы при отказе одной из цепей управления другая цепь обеспечивала надежную работу предохранительного клапана.

4. Требования к подводящим и отводящим трубопроводам

предохранительных клапанов

4.1. Предохранительные клапаны должны устанавливаться на патрубках или присоединительных трубопроводах. При установке на одном патрубке (трубопроводе) нескольких предохранительных клапанов площадь поперечного сечения патрубка (трубопровода) должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения клапанов, установленных на нем. При определении сечения присоединительных трубопроводов длиной более 1000 мм необходимо также учитывать значение их сопротивления.

4.2. В трубопроводах предохранительных клапанов должна быть обеспечена необходимая компенсация температурных удлинений. Крепление корпуса и трубопроводов предохранительных клапанов должно быть рассчитано с учетом статических нагрузок и динамических усилий, возникающих при срабатывании предохранительного клапана.

4.3. Подводящие трубопроводы должны быть выполнены с уклоном по всей длине в сторону сосуда. В подводящих трубопроводах следует исключать резкие изменения температуры стенки (тепловые удары) при срабатывании предохранительного клапана.

4.4. Внутренний диаметр подводящего трубопровода должен быть не менее максимального внутреннего диаметра подводящего патрубка предохранительного клапана, который определяет пропускную способность клапана.

4.5. Внутренний диаметр подводящего трубопровода следует рассчитывать исходя из максимальной пропускной способности предохранительного клапана. Падение давления в подводящем трубопроводе не должно превышать 3%
предохранительного клапана.

4.6. Внутренний диаметр отводящего трубопровода должен быть не менее наибольшего внутреннего диаметра выходного патрубка предохранительного клапана.

4.7. Внутренний диаметр отводящего трубопровода должен быть рассчитан так, чтобы при расходе, равном максимальной пропускной способности предохранительного клапана, противодавление в его выходном патрубке не превышало максимального противодавления.

4. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ

4.1 Общие требования

4.1.1 Конструкция сосудов должна быть технологичной, надежной в течение установленного в технической документации срока службы, обеспечивать безопасность при изготовлении, монтаже и эксплуатации, предусматривать возможность осмотра (в том числе внутренней поверхности), очистки, промывки, продувки и ремонта, контроля технического состояния сосуда при диагностировании, а также контроля за отсутствием давления и отбора среды перед открытием сосуда.

Если конструкция сосуда не позволяет при техническом освидетельствовании проведение осмотра (наружного или внутреннего), гидравлического испытания, то разработчик сосуда должен в технической документации на сосуд указать методику, периодичность и объем контроля сосуда, выполнение которых обеспечит своевременное выявление и устранение дефектов.

4.1.2 Расчетный срок службы сосуда устанавливает разработчик сосуда, и он указывается в технической документации.

4.1.3 При проектировании сосудов следует учитывать требования Правил перевозки грузов железнодорожным, водным и автомобильным транспортом.

Сосуды, которые не могут транспортироваться в собранном виде, должны проектироваться из частей, соответствующих по габариту требованиям к перевозке транспортными средствами. Деление сосуда на транспортируемые части следует указывать в технической документации.

4.1.4 Расчет на прочность сосудов и их элементов следует проводить в соответствии с ГОСТ Р 52857.1 - ГОСТ Р 52857.11, ГОСТ Р 51273, ГОСТ Р 51274, ГОСТ 30780.

Допускается использование настоящего стандарта совместно с другими международными и национальными стандартами на расчет на прочность при условии, что их требования не ниже требований российских национальных стандартов.

4.1.5 Сосуды, транспортируемые в собранном виде, а также транспортируемые части должны иметь строповые устройства (захватные приспособления) для проведения погрузочно-разгрузочных работ, подъема и установки сосудов в проектное положение.

Допускается использовать технологические штуцера, горловины, уступы, бурты и другие конструктивные элементы сосудов при подтверждении расчетом на прочность.

Конструкция, места расположения строповых устройств и конструктивных элементов для строповки, их количество, схема строповки сосудов и их транспортируемых частей должны быть указаны в технической документации.

4.1.6 Опрокидываемые сосуды должны иметь приспособления, предотвращающие самоопрокидывание.

4.1.7 В зависимости от расчетного давления, температуры стенки и характера рабочей среды сосуды подразделяют на группы. Группу сосуда определяет разработчик, но не ниже, чем указано в таблице 1.

Таблица 1 - Группы сосудов

Группу сосуда с полостями, имеющими различные расчетные параметры и среды, допускается определять для каждой полости отдельно.

4.2 Днища, крышки, переходы

4.2.1 В сосудах применяют днища: эллиптические, полусферические, торосферические, сферические неотбортованные, конические отбортованные, конические неотбортованные, плоские отбортованные, плоские неотбортованные, плоские, присоединяемые на болтах.

4.2.2 Заготовки выпуклых днищ допускается изготовлять сварными из частей с расположением сварных швов согласно указанным на рисунке 1.

Рисунок 1 - Расположение сварных швов заготовок выпуклых днищ

Расстояния l и l1 от оси заготовки эллиптических и торосферических днищ до центра сварного шва должны быть не более 1/5 внутреннего диаметра днища.

При изготовлении заготовок с расположением сварных швов согласно рисунку 1 м количество лепестков не регламентируется.

4.2.3 Выпуклые днища допускается изготовлять из штампованных лепестков и шарового сегмента. Количество лепестков не регламентируется.

Если по центру днища устанавливают штуцер, то шаровой сегмент допускается не изготовлять.

4.2.4 Круговые швы выпуклых днищ, изготовленных из штампованных лепестков и шарового сегмента или заготовок с расположением сварных швов согласно рисунку 1 м, должны располагаться от центра днища на расстоянии по проекции не более 1/3 внутреннего диаметра днища. Для полусферических днищ расположение круговых швов не регламентируется.

Наименьшее расстояние между меридиональными швами в месте их примыкания к шаровому сегменту или штуцеру, установленному по центру днища вместо шарового сегмента, а также между меридиональными швами и швом на шаровом сегменте, должно быть более трехкратной толщины днища, но не менее 100 мм по осям швов.

4.2.5 Основные размеры эллиптических днищ должны соответствовать ГОСТ 6533. Допускаются другие базовые диаметры эллиптических днищ при условии, что высота выпуклой части не менее 0,25 внутреннего диаметра днища.

4.2.6 Полусферические составные днища (см. рисунок 2) применяют в сосудах при выполнении следующих условий:

Нейтральные оси полушаровой части днища и переходной части обечайки корпуса должны совпадать; совпадение осей должно обеспечиваться соблюдением размеров, указанных в конструкторской документации;

Смещение t нейтральных осей полушаровой части днища и переходной части обечайки корпуса не должно превышать 0,5(S-S1);

Высота h переходной части обечайки корпуса должна быть не менее 3у.

Рисунок 2 - Узел соединения днища с обечайкой

4.2.7 Сферические неотбортованные днища допускается применять в сосудах 5-й группы, за исключением работающих под вакуумом.

Сферические неотбортованные днища в сосудах 1, 2, 3, 4-й групп и в сосудах, работающих под вакуумом, допускается применять только в качестве элемента фланцевых крышек.

Сферические неотбортованные днища (см. рисунок 3) должны:

Иметь радиус сферы R не менее 0,85D и не более D ;

Привариваться сварным швом со сплошным проваром.

Рисунок 3 - Сферическое неотбортованное днище

4.2.8 Торосферические днища должны иметь:

Высоту выпуклой части, измеренную по внутренней поверхности, не менее 0,2 внутреннего диаметра днища;

Внутренний радиус отбортовки не менее 0,095 внутреннего диаметра днища;

Внутренний радиус кривизны центральной части не более внутреннего диаметра днища.

4.2.9 Конические неотбортованные днища или переходы допускается применять:

а) для сосудов 1-й, 2-й, 3-й, 4-й групп, если центральный угол при вершине конуса не более 45°. Допускается использование конических днищ и переходов с углом при вершине более 45° при условии дополнительного подтверждения их прочности расчетом по допускаемым напряжениям в соответствии с ГОСТ Р 52857.1, подраздел 8.10;

б) для сосудов, работающих под наружным давлением или вакуумом, если центральный угол при вершине конуса не более 60°.

Части выпуклых днищ в сочетании с коническими днищами или переходами применяют без ограничения угла при вершине конуса.

4.2.10 Плоские днища (см. рисунок 4), применяемые в сосудах 1, 2, 3, 4-й групп, следует изготовлять из поковок.

При этом следует выполнять следующие условия:

Расстояние от начала закругления до оси сварного шва не менее 0,25 (D - внутренний диаметр обечайки, S- толщина обечайки);

Радиус закругления r≥2,5S (см. рисунок 4а);

Радиус кольцевой выточки r1≥2,5S, но не менее 8 мм (см. рисунок 4б);

Наименьшая толщина днища (см. рисунок 4б) в месте кольцевой выточки S2≥0,8S1 , но не менее толщины обечайки S (S1 - толщина днища);

Длина цилиндрической части отбортовки днищ h1≥r ;

Угол проточки должен составлять от 30° до 90°;

Зона контролируется в направлении согласно требованиям 5.4.2.

Рисунок 4 - Плоские днища

Допускается изготовление плоского днища (см. рисунок 4) из листа, если отбортовка выполняется штамповкой или обкаткой кромки листа с изгибом на 90°.

4.2.11 Основные размеры плоских днищ, предназначенных для сосудов 5а и 5б групп, должны соответствовать ГОСТ 12622 или ГОСТ 12623.

4.2.12 Длина цилиндрического борта l (l - расстояние от начала закругления отбортованного элемента до окончательно обработанной кромки) в зависимости от толщины стенки S (рисунок 5) для отбортованных и переходных элементов сосудов, за исключением штуцеров, компенсаторов и выпуклых днищ, должна быть не менее указанной в таблице 2. Радиус отбортовки R≥2,5S.

Рисунок 5 - Отбортованный и переходный элемент

Таблица 2 - Длина цилиндрического борта

4.3 Люки, лючки, бобышки и штуцера

4.3.1 Сосуды должны быть снабжены люками или смотровыми лючками, обеспечивающими осмотр, очистку, безопасность работ по защите от коррозии, монтаж и демонтаж разборных внутренних устройств, ремонт и контроль сосудов. Количество люков и лючков определяет разработчик сосуда. Люки и лючки необходимо располагать в доступных для пользования местах.

4.3.2 Сосуды с внутренним диаметром более 800 мм должны иметь люки.

Внутренний диаметр люка круглой формы у сосудов, устанавливаемых на открытом воздухе, должен быть не менее 450 мм, а у сосудов, располагаемых в помещении, - не менее 400 мм. Размер люков овальной формы по наименьшей и наибольшей осям должен быть не менее 325×400 мм.

Внутренний диаметр люка у сосудов, не имеющих корпусных фланцевых разъемов и подлежащих внутренней антикоррозионной защите неметаллическими материалами, должен быть не менее 800 мм.

Допускается проектировать без люков:

Сосуды, предназначенные для работы с веществами 1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007, не вызывающими коррозии и накипи, независимо от их диаметра, при этом следует предусмотреть необходимое количество смотровых лючков;

Сосуды с приварными рубашками и кожухотрубчатые теплообменные аппараты независимо от их диаметра;

Сосуды, имеющие съемные днища или крышки, а также обеспечивающие возможность проведения внутреннего осмотра без демонтажа трубопровода горловины или штуцера.

4.3.3 Сосуды с внутренним диаметром не более 800 мм должны иметь круглый или овальный лючок. Размер лючка по наименьшей оси должен быть не менее 80 мм.

4.3.4 Каждый сосуд должен иметь бобышки или штуцера для наполнения водой и слива, удаления воздуха при гидравлическом испытании. Для этой цели допускается использовать технологические бобышки и штуцера.

Штуцера и бобышки на вертикальных сосудах должны быть расположены с учетом возможности проведения гидравлического испытания как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях.

4.3.5 Для крышек люков массой более 20 кг должны быть предусмотрены приспособления для облегчения их открывания и закрывания.

4.3.6 Шарнирно-откидные или вставные болты, закладываемые в прорези, хомуты и другие зажимные приспособления люков, крышек и фланцев должны быть предохранены от сдвига или ослабления.

4.4 Расположение отверстий

4.4.1 Расположение отверстий в эллиптических и полусферических днищах не регламентируется.

Расположение отверстий на торосферических днищах допускается в пределах центрального сферического сегмента. При этом расстояние от наружной кромки отверстия до центра днища, измеряемое по хорде, должно быть не более 0,4 наружного диаметра днища.

4.4.2 Отверстия для люков, лючков и штуцеров в сосудах 1-й, 2-й, 3-й, 4-й групп должны быть расположены, как правило, вне сварных швов.

Расположение отверстий допускается:

На продольных швах цилиндрических и конических обечаек сосудов, если диаметр отверстий не более 150 мм;

Кольцевых швах цилиндрических и конических обечаек сосудов без ограничения диаметра отверстий;

Швах выпуклых днищ без ограничения диаметра отверстий при условии 100-процентной проверки сварных швов днищ радиографическим или ультразвуковым методом;

Швах плоских днищ.

4.4.3 Отверстия не разрешается располагать в местах пересечения сварных швов сосудов 1-й, 2-й, 3-й, 4-й групп.

Данное требование не распространяется на случай, оговоренный в 4.2.3.

4.4.4 Отверстия для люков, лючков, штуцеров в сосудах 5-й группы разрешается устанавливать на сварных швах без ограничения по диаметру.

4.5 Требования к опорам

4.5.1 Опоры из углеродистых сталей допускается применять для сосудов из коррозионно-стойких сталей при условии, что к сосуду приваривается переходная обечайка опоры из коррозионно-стойкой стали высотой, определяемой расчетом, выполненным разработчиком сосуда.

4.5.2 Для горизонтальных сосудов угол охвата седловой опоры, как правило, должен быть не менее 120°.

4.5.3 При наличии температурных расширений в продольном направлении в горизонтальных сосудах следует выполнять неподвижной лишь одну седловую опору, остальные опоры - подвижными. Указание об этом должно содержаться в технической документации.

4.6 Требования к внутренним и наружным устройствам

4.6.1 Внутренние устройства в сосудах (змеевики, тарелки, перегородки и др.), препятствующие осмотру и ремонту, как правило, должны быть съемными.

При использовании приварных устройств следует выполнять требования 4.1.1.

4.6.2 Внутренние и наружные приварные устройства необходимо конструировать так, чтобы были обеспечены удаление воздуха и полное опорожнение аппарата при гидравлическом испытании в горизонтальном и вертикальном положениях.

4.6.3 Рубашки и змеевики, применяемые для наружного обогрева или охлаждения сосудов, могут быть съемными и приварными.

4.6.4 Все глухие части сборочных единиц и элементов внутренних устройств должны иметь дренажные отверстия для обеспечения полного слива (опорожнения) жидкости в случае остановки сосуда.