Учебное пособие москва «маршрут» 2009 удк 656. 225. 073. 4: 656. 073. 436 Ббк 0284. 8
| Вид материала | Учебное пособие |
- Удк 656 08; 629 072 ббк 52. 5: 88., 1958.04kb.
- Учебное пособие Москва, 2009 ббк-63. 3 /2/я 73 удк-930. 24 Степнова Л. В. Россия, 242.42kb.
- Учебное пособие Томский политехнический университет 2009 удк 000000 ббк 00000, 1895.66kb.
- Учебное пособие Москва, 2008 удк 34 ббк 66., 20999.29kb.
- Учебное пособие / Н. А. Соловьева, В. И. Грешных, А. А. Дружинина, 275.16kb.
- Курс лекций уфа 2006 удк 576. 4 Ббк 28. 073, 2080.69kb.
- Учебное пособие Москва 2010 удк 001(09) ббк 72., 823.15kb.
- Учебное пособие удк 159. 9(075) Печатается ббк 88. 2я73 по решению Ученого Совета, 5335.58kb.
- Москва 2011 ббк 63. 3 (2)я 7 к 90 удк 947 (075) История России, 110.08kb.
- Учебное пособие Москва «мартит» 2009 удк 347 ббк 67. 99/2/01, 1117.07kb.
Причинами образования трещин в емкостях под давлением являются:
а) дефекты, обнаруженные при осмотре;
б) необнаруженные дефекты;
в) усталостные явления;
г) коррозия;
д) другие причины, включая ползучесть.
Основной причиной разрушения емкостей являются дефекты сварки. Для большинства емкостей под давлением, работающих при повышенных температурах, используется углеродистая сталь различных марок, в случае низких температур - сталь наряду с медью, бронзой и алюминием. При использовании углеродистой стали для работы со сжиженными газами существенное значение имеет температура фазового перехода стали.
Температура фазового перехода - это температура, выше которой сталь ведет себя как преимущественно пластичный материал, ниже - как преимущественно хрупкий материал. Температуру фазового перехода сталей трудно точно определить и различные методы ее определения дают разные результаты. Стали, пластичные при нормальных условиях, при низких температурах оказываются иногда хрупкими. Разрушение по хрупкому механизму в отличие от пластичного происходит неожиданно, резко.
Для изготовления емкостей под давлением широко используются легированные или нержавеющие стали, т.к. они способны лучше противостоять коррозионным процессам, чем углеродистые стали. В качестве материала для емкостей под давлением применяется также алюминий, который не разрушается по хрупкому механизму. Следует, однако, иметь в виду, что алюминий несовместим с ртутью: контакт даже с малыми ее количествами, применяемыми в приборах, может совершенно разрушить алюминиевую емкость.
На первый взгляд может показаться, что если емкость правильно специфицирована, спроектирована, построена и испытана, то она не должна отказывать во время эксплуатации. Однако имеется множество причин для возникновения эксплуатационных неполадок. Рассмотрим некоторые из них.
1. Попадание посторонних веществ. Приведем пример эксплуатационного отказа при введении постороннего вещества в систему, для которой и вода, и воздух одинаково вредны. Попадание воды в емкость, содержащую метилизоцианат, стало виновником катастрофы 3 декабря 1984 г. В Бхопале (Индия), где пострадало более 2000 человек. Вода может также внезапно понижать точку кипения в дистилляционных системах с последующим резким подъемом давления. Воздух может образовать взрывчатую смесь с содержимым емкости. Возможны и другие процессы. Например, известно, что серьезная авария 24 декабря 1939 г. в Зарнешти (Венгрия) была вызвана попаданием водорода в емкость с хлором.
2. Коррозия. Коррозия - широко распространенное явление. Она может быть как внутренней, так и внешней. Доступ воздуха или воды либо наличие примесей в содержащейся жидкости может усилить коррозию.
3. Удар пламени. Когда при возникновении или развитии аварии пламя ударяет в стенку емкости под давлением, в которой находятся газ или жидкость, температура стенки вполне может достигать 700…800 °С. При таких условиях сталь разупрочняется и возможно ее разрушение, проявляющееся в «лепестковом» разрыве емкости. Это явление получило название «взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости». Учет опасности разрушения вследствие удара пламени относится к этапу проектирования вспомогательного оборудования для емкостей под давлением (систем пожаротушения, дренчерных систем).
4. Гидравлический разрыв. Суть этого явления заключается в том, что термическое расширение жидкости или газа может привести к появлению высоких давлений. Поскольку емкости под давлением в настоящее время оборудуются предохранительными клапанами, может показаться, что избыточное давление сбрасывается и не может служить причиной разрушения емкости. Однако транспортные средства не всегда оснащаются таким оборудованием.
Образование и рассеяние паровых облаков. При разрушении резервуаров хранения образуются паровые облака, которые приводят к появлению различных видов опасности: пожару, взрыву парового облака, токсическому воздействию и др.
Паровое облако может образоваться двумя различными путями. В первом случае облако возникает при достаточно длительном истечении, когда вещество выбрасывается непрерывно в течение определенного промежутка времени. Во втором случае облако образуется в результате почти мгновенного выброса при полном разрушении сосуда, содержащего вещество, способное мгновенно испаряться.
В явлении рассеяния парового облака, образовавшегося в результате полного разрушения сосуда с сжиженным газом, можно выделить две основные стадии. На первой стадии облако резко опускается под воздействием силы тяжести (предполагается, что паровое облако тяжелее, чем воздух). При опускании, имеющем продолжительность порядка минуты, влияние погодных условий незначительно. На второй стадии происходит рассеивание опустившегося облака при смешении с воздухом, которое может длиться от десятков до сотен минут и подвержено влиянию (при значительной степени смешения - доминирующему) погодных условий.
В некоторых случаях удавалось определить размеры и форму облака газа, образующегося при авариях на химических заводах и транспорте, которые значительно отличаются по величине и от круга и иногда сильно несимметричны из-за влияния находяшихся вблизи зданий и сооружений.
Мероприятия по предотвращению и ликвидации аварийных ситуаций. На предприятиях и железных дорогах технический контроль за безопасностью основывается на усилении производственной дисциплины персонала, подготовке и обучении специальных подразделений и широком применении средств индивидуальной защиты человека — защитных очков, перчаток, противогазов и других.
Стратегический подход в плане обеспечения безопасности дает положительные результаты при реализации его на самых ранних стадиях разработки проекта предприятия, железнодорожного узла. Он включает:
а) разработку технического задания на аппаратуру, системы управления и их проектирование;
б) выбор места расположения объекта и привязку его к местности; следует учитывать направление ветра; при неоднородной плотности населения вокруг площадки наиболее опасные участки должны быть удалены от скопления людей; в случае возможной утечки огнеопасных газов или паров высокая плотность застройки также приведет к более быстрому возникновению взрыва облака паровоздушной смеси; для тушения пожаров следует иметь источники воды, запасы пены и т.п.
При возникновении аварийной ситуации следует принимать меры по уменьшению опасности. Например, если в случае потери резервуаром герметичности удастся предотвратить образование разлития на большой площади, то и последствия будут менее опасны.
Меры по уменьшению опасности можно условно разделить на две группы:
1) технические меры уменьшения опасности, включающие добавочные оболочки для сохранения герметичности, специальные устройства для рассеивания облаков опасных газов или паров, наличие газовых детекторов, усиление конструкций зданий и сооружений, на которые в случае аварии может воздействовать ударная волна;
2) частично технические и частично организационные меры, включающие подготовку планов ликвидации аварий па территории предприятия, железнодорожного узла и в пути, создание определенного запаса соответствующих емкостей для перелива или перекачки, специального оборудования, средств обеззараживания и нейтрализации.
Важную роль играет обеспечение персонала средствами защиты органов дыхания, спецодеждой и спецобувью. Характеристика средств индивидуальной защиты дана в главе 1.
При ликвидации аварийной ситуации следует незамедлительно принять соответствующие меры. В первую очередь - действовать собственными силами исходя из конкретной обстановки. Сообщить о случившемся в вышестоящие инстанции, санитарно-эпидемиологическую службу, пожарную службу, при необходимости - в органы местной власти и в органы внутренних дел, грузоотправителю и грузополучателю.
При ликвидации аварийной ситуации следует пользоваться аварийными карточками, которые входят в комплект перевозочных документов. Приведем пример аварийной карточки для опасных грузов класса 2.
АВАРИЙНАЯ КАРТОЧКА № 203
| Номер ООН | Наименование груза | Степень токсичности | Шифр груза |
| 1955 | Аргон с примесью ядовитых газов | 1 | 2211 |
| 1950 | Аэрозоли, ядовитые | 2 | 2216 |
| 1008 | Бора трифторид | 2 | 2232 |
| 1741 | Бора трихлорид | 2 | 2233 |
| 1052 | Водорода фторид, безводный | 1 | 8161 |
| 1050 | Серы диоксид | 2 | 2232 |
| 1079 | Фосген | 3 | 2213 |
| 1076 | Хлор | 2 | 2232 |
| 1017 | Фосген | 2 | 2243 |
| 1749 | Хлора трифторид | 2 | 2243 |
| 1589 | Хлорциан, стабилизированный | 2 | 2232 |
Основные свойства и виды опасности
| Основные свойства | Газы. Бесцветные, хлор – желто-зеленого цвета. Резкий, раздражающий запах. Растворимы в воде, бора трифторид и бора трихлорид разлагаются водой с образованием коррозионных газов. При выходе в атмосферу парят. Тяжелее воздуха. Скапливаются в низких участках поверхности, подвалах, тоннелях. Перевозятся в сжатом или сжиженном состояниях. Коррозионны. Загрязняют водоемы. |
| Взрыво- и пожароопасность | Негорючи. Баллоны (емкости) могут взрываться при нагревании. Взаимодействие с металлами или увлажнении может развить образование воспламеняющихся (горючих) газов. Хлор поддерживает горение. |
| Опасность для человека | Возможен смертельный исход (от отека легких)! Опасны при: I- вдыхании, III – попадании на кожу, IV – попадании в глаза. I- при высоких концентрациях – одышка, удушье, синюшность кожи, возбуждение, шумное клокочущее дыхание, потеря сознания, при низких и средних концентрациях – резкие загрудинные боли, мучительный сухой кашель, одышка, обильная пенистая мокрота, сердцебиение; III, IV – химический ожог. При взрывах возможны травмы. |
| Средства индивидуальной защиты | |
| Для химразведки и руководителя работ – ПДУ-3 (в течение 20 минут). Для аварийных бригад – изолирующий противогаз ИП-4М и спецодежда. | |
| Необходимые действия | |
| Общего характера | Отвести вагон в безопасное место. Изолировать опасную зону в радиусе не менее 200 м. Откорректировать указанное расстояние по результатам химразведки. Удалить всех посторонних. Держаться наветренной стороны. Избегать низких мест. В опасную зону входить в защитных средствах. Пострадавшим оказать первую помощь. Отправить людей из очага поражения на медобследование. |
| При утечке и разливе | Вызвать газоспасательную службу района. Сообщить в ЦСЭН. Прекратить движение поездов и маневровую работу в опасной зоне. Устранить течь с соблюдением мер предосторожности. При интенсивной утечке дать газу полностью выйти. Изолировать район пока газ не рассеется. Не прикасаться к пролитому веществу. Место разлива обваловать и не допускать попадания вещества в водоемы. Организовать эвакуацию людей с учетом направления движения облака токсичного газа. |
| При пожаре | Не приближаться к емкостям. Охлаждать емкости водой с максимального расстояния (не допускать попадания воды в емкости с хлором. |
| Нейтрализация | |
| Для осаждения (рассеивания, изоляции) газа использовать распыленную воду. Место разлива промыть большим количеством воды, за исключением бора трифторида и бора трихлорида. Изолировать песком, воздушно-механической пеной. Промытые поверхности подвижного состава, территории обработать щелочным раствором (известковым молоком, раствором кальцинированной соды). Поврежденные емкости (баллоны) вынести из зоны аварии, опрокинуть в емкость с водой, слабым щелочным раствором. | |
| Меры первой помощи | |
| Вызвать скорую помощь. Лица, оказывающие первую помощь, должны использовать индивидуальные средства защиты органов дыхания и кожи. Свежий воздух, покой, тепло, чистая одежда. Глаза и кожу промыть водой не менее 15 минут. При попадании внутрь – давать пить глотками растительное масло. При отравлении фосгеном нельзя проводить форсированное дыхание. При отравлении бора фторидом, водорода фторидом промытые водой пораженные участки кожи поместить в сильно охлажденный насыщенный раствор сульфата магния (или орошать этим раствором). |
Перечень некоторых грузов класса 2, часто перевозимых по железным дорогам представлен в приложении 2.
ГЛАВА 4
ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИЕСЯ ЖИДКОСТИ (ЛВЖ) КЛАСС 3
4.1. ЛВЖ и параметры пожарной опасности
В соответствии с ГОСТ 19433-88 ЛВЖ относятся к 3-ему классу опасных грузов. К этому классу относятся жидкости, смеси жидкостей или жидкости, содержащие твердые вещества в растворе или суспензии (краски, лаки, политуры и т.д.), которые выделяют пары, воспламеняющиеся в закрытом сосуде при температуре плюс 61°С и ниже. Температура вспышки определяется по действующим стандартам. ЛВЖ представляют значительную пожарную опасность в условиях хранения и транспортировки, обусловленную их состоянием, физическими и химическими свойствами.
Из практики известно, что значительное число загораний сырых нефтей, светлых нефтепродуктов и других ЛВЖ начинается со взрыва, в результате которого сбрасывается или частично разрушается крыша резервуара и развивается интенсивное горение поверхности горючего. Возможность возникновения пожара горючих жидкостей определяется температурой, при которой происходит вспышка паров. Чем ниже эта температура вспышки, тем большую опасность представляет данная жидкость.
Для оценки пожарной опасности все вещества и материалы по агрегатному состоянию подразделяются на газы, жидкости и твердые вещества. К газам относятся вещества, критическая температура которых ниже 50°С или давление насыщенного пара при температуре 50°С составляет не менее 300 кПА. К жидкостям относят вещества с температурой плавления не выше 50°С, к твердым - вещества с температурой плавления, превышающей 50°С.
При оценке пожарной опасности веществ определяют их способность воспламеняться, взрываться и гореть при контакте с водой, кислородом воздуха и другими веществами, а также характер взаимодействия с водопенными средствами тушения и потенциал горючести. Поэтому основными параметрами пожарной опасности являются:
- группа горючести,
- температура вспышки,
- температура воспламенения,
- нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения паров в воздухе,
- характер взаимодействия горящего вещества с водопенными средствами тушения,
- температурные пределы воспламенения паров в воздухе,
- минимальные огнетушащие концентрации средств объемного тушения,
- скорость выгорания.
Для легковоспламеняющихся жидкостей определяют и еще некоторые параметры.
Группа горючести. По горючести вещества и материалы подразделяются на негорючие, трудногорючие и горючие (подробно см. п. 1.2.).
Температура вспышки. Температурой вспышки называется низшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что они могут вспыхивать в воздухе от постороннего источника зажигания, устойчивого горения вещества при этом не возникает.
Температура вспышки связана с температурой кипения жидкости следующим приближенным соотношением:
Твсп = Ткип ∙ К, где К ≈ 0,736.
Температура воспламенения. Температурой воспламенения называется самая низкая температура вещества (или его оптимальной смеси с воздухом), при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после их зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение этого вещества.
Температура самовоспламенения. Температурой самовоспламенения называется самая низкая температура вещества (или его оптимальной смеси с воздухом), при нагревании до которой происходит резкое увеличением скорости экзотермической реакции, приводящее к возникновению пламенного горения без внешнего источника зажигания.
Концентрационные пределы воспламенения паров в воздухе. В случае ЛВЖ горят не сами жидкости, а их пары. Областью воспламенения пара, газа, взвеси жидкого или твердого вещества в воздухе называется область концентраций данного вещества, внутри которой смеси его с воздухом или другим окислителем способны воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением горения по смеси сколь угодно далеко от источника зажигания. Граничные концентрации области воспламенения называются соответственно верхним и нижним концентрационными пределами воспламенения пара, газа или взвеси.
Температурные пределы воспламенения паров в воздухе. Температурными пределами воспламенения паров в воздухе называются такие температуры вещества, при которых концентрации его паров в воздухе, находящиеся в равновесии с жидкой или твердой фазой, равны соответственно нижнему или верхнему концентрационному пределу воспламенения.
Зная температурные пределы взрываемости паров данной жидкости с воздухом, можно в любое время определить степень пожарной опасности или предусмотреть ее наступление при изменении температуры. Например, бензин А-74 имеет температурные пределы взрываемости от минус 36 до минус 7°С. Это значит, что в этом температурном интервале возможны взрывы его паров, находящихся над поверхностью жидкости в закрытой емкости при наличии источника зажигания. При температуре более низкой, чем нижний температурный предел, взрыва не происходит, так как недостаточно давление паров ЛВЖ, а при температуре более высокой, чем верхний температурный предел, в замкнутом объеме будет недостаточное относительное содержание кислорода.
Следует учитывать, что при повышении температуры очень сильно увеличивается давление насыщенных паров ЛВЖ, резко повышается общее давление в емкостях и, таким образом, увеличивается опасность взрыва и пожара. Приведем температурные пределы взрываемости паров некоторых жидкостей (табл. 4.1).
Минимальной огнетушащей концентрацией при объемном тушении данного вещества называется наименьшая концентрация тушащего газа или пара в воздухе, которая обеспечивает практически полное мгновенное (в условиях опыта) тушение диффузионного пламени вещества.
Скоростью выгорания называется количество горючего, сгорающего в единицу времени с единицы площади горения. Скорость выгорания характеризует интенсивность сгорания вещества в условиях пожара. Ее необходимо знать при определении расчетной продолжительности пожара в резервуарах.
Таблица 4.1
Пределы взрывоопасности некоторых ЛВЖ
| Наименование ЛВЖ | Температурные пределы взрываемости насыщенных паров, °С | |
| Нижний | Верхний | |
| Ацетон Бензин А-74 Бензин Б-70 Бензол Дихлорэтан Керосин осветительный Спирт этиловый Эфир диэтиловый (серный) | -20 -36 -34 -14 +8 +57 +11 -45 | +6 -7 -4 +12 +31 +87 +39 + 13 |
В качестве критериев транспортной опасности ЛВЖ используются температура вспышки и температура кипения.
Среди опасных грузов класса 3 много высокоопасных токсичных веществ, работа с которыми требует соблюдения строгих правил техники безопасности. Многие ЛВЖ проявляют коррозионные свойства по отношению к металлам и другим материалам. Опасные свойства ЛВЖ в аварийной ситуации или при небрежной работе с ними неблагоприятно отражаются на окружающей среде. При сходе с рельсов цистерн, их опрокидывании и в других случаях большие количества нефти, нефтепродуктов и других ЛВЖ загрязняют и отравляют окружающую среду. Ввиду большой токсичности и других опасных свойств ПДК (предельно допустимая концентрация) нефтепродуктов в воде определена в 0,05 мг/л, что соответствует жестким санитарно-эпидемиологическим требованиям.
Рассмотрим основы процессов горения ЛВЖ и других материалов, так как данные процессы обуславливают безопасную транспортировку и хранение горючих веществ.