Мембранные предохранительные устройства. Часть 1

Авторы: Н.Е. Ольховский, О.Н. Ольховская.

Опубликовано в журнале Химическая техника №6/2015

Отечественной и зарубежной практикой накоплен многолетний положительный опыт применения мембранных предохранительных устройств (МПУ) для защиты объектов от опасных перегрузок давлением. 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.

В предлагаемой к обсуждению статье рассмотрены наиболее распространенные недостатки и возможные негативные (в том числе опасные) последствия таких недостатков, допускаемых предприятиями – изготовителями и потребителями мембран и мембранных предохранительных устройств, содержатся требования, разъяснения и рекомендации по обеспечению гарантированной точности срабатывания мембран, являющихся основным рабочим элементом мембранных предохранительных устройств. Приводится проект нормативного документа «Разработка, изготовление, испытания и применение мембранных предохранительных устройств».

В этом номере журнала рассматриваются такие положения документа, как общие положения, область применения, требования к материалам для изготовления мембран. В следующих номерах будут приведены рекомендации по необходимым испытаниям МПУ, проект типовой формы технического задания с разъяснениями и рекомендациями по ее заполнению.

Многообразие освоенных, существующих и возможных в перспективе условий применения МПУ (мембран) обусловливает необходимость разработки разнообразных технических решений. Оптимизация решений, принимаемых на начальной стадии, т.е. при подготовке и оформлении предприятиями-заказчиками технических заданий (заказов) на требующиеся им МПУ (мембраны), а также на стадиях разработки, изготовления, исследований, испытаний и доводки заказанных МПУ (мембран) до требуемых технических характеристик предприятиями-разработчиками (изготовителями) определяется, прежде всего, профессиональными знаниями и опытом исполнителей.

К сожалению, конструктивная простота мембран вводила (и продолжает вводить) в заблуждение многих, кто по незнанию чисто мембранной специфики предпринимал (и продолжает предпринимать) попытки изготовления мембран по так называемым «упрощенным технологиям», основные недостатки которых рассмотрены в работе [1]. В частности, указано, то «Многочисленными исследованиями и испытаниями мембран, проведенными как в СССР, так и за рубежом, установлено, что 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 при формообразовании, способы и режимы их формообразования, условия закрепления мембран, режимы их нагружения, температурные условия и т.д. Установить результирующее влияние этих факторов, не проводя соответствующих испытаний, практически невозможно, поэтому ни один из серьезных изготовителей мембран как в СССР, так и за рубежом не полагается на результаты прочностного расчета мембран из-за слишком большого и заранее непредсказуемого расхождения расчетных и фактически получаемых данных».

Допуск к эксплуатации мембран, давление срабатывания которых устанавливается и указывается изготовителями по результатам прочностного расчета, сопряжен с нежелательными, в том числе опасными, последствиями. 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 оснащен аппарат, при опасном повышении давления в нем не сработало. Генпрокуратура поставила перед судебно-технической экспертизой следующие вопросы: давление срабатывания мембран?

Степень раскрытия мембран при их срабатывании?

Ознакомившись с материалами уголовного дела, возбужденного 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 Н.Е. Ольховский) запросили, а следствие представило дополнительные материалы (паспорт, чертеж и расчет 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 было установлено:

• фактическое (зарегистрированное при испытаниях) давление срабатывания мембран превышает расчетное (на прочность) давление разрушенного аппарата, а также давление срабатывания, указанное в представленных следствием дополнительных материалах (паспорт, чертеж и расчет 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 заостренным четырехгранным наконечником МПУ.

В работе [1] также отмечено, что «следующее довольно распространенное заблуждение заключается в том, что из изготовленной партии мембран отбирают случайным образом несколько образцов, испытывают их с доведением до разрушения, после чего полученные результаты автоматически распространяют на всю партию.

Некоторые недостаточно квалифицированные специалисты считают, что при числе мембран до 10 в партии достаточно испытать два образца, от 10 до 15 – три, от 16 до 30 – четыре, от 31 до 100 – шесть и т.д. Несостоятельность гарантий подобных изготовителей очевидна, так как многочисленные факторы, имеющие статистический характер и влияющие на давление срабатывания каждой отдельной мембраны, практически не принимаются ими во внимание».

По результатам испытаний образцов, отобранных случайным образом, можно получить лишь вероятностную оценку давления срабатывания в виде интервала от Pмин. до Pмакс., да и то при условии, что закон распределения давления срабатывания мембран в конкретной партии известен. Давление срабатывания каждой мембраны остается при этом неизвестным и допуск к эксплуатации таких мембран сопряжен с нежелательными, в том числе опасными, последствиями. 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 тяжелое отравление хлором (150 человек), были госпитализированы.

Специальная комиссия по расследованию причин утечки хлора установила, что утечка произошла из хлорной железнодорожной цистерны №766957 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:

• зарегистрированное при испытаниях давление срабатывания мембран ниже Pтреб.мин.;
• мембраны изготовлены из материала, подверженного свищеобразованию под нагрузкой, неизбежным следствием чего является их разгерметизация.

Допуск к эксплуатации МПУ (мембран) с нежелательными, в том числе опасными, последствиями может быть обусловлен также недостатками, допускаемыми предприятиями-заказчиками на начальной стадии, т.е. при подготовке и оформлении технических заданий (заказов) 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 от 5 июня 2003 г. №59, зарегистрированы Министерством юстиции Российской Федерации 18 июня 2003 г. №4707) введены и получили широкое распространение такие формы технических заданий (ТЗ), которые не предусматривают представления предприятиями-заказчиками всех исходных данных и технических требований, не только необходимых, но и достаточных для разработки, изготовления, испытаний, доводки до требуемых технических характеристик и поставки МПУ (мембран) применительно к конкретным условиям их установки, монтажа и эксплуатации на опасных производственных объектах, работающих под давлением.

Наиболее распространенные недостатки и возможные последствия заполнения предприятиями-заказчиками таких форм ТЗ:

• не предусмотрено предоставление сведений о накопленном предприятием-заказчиком опыте применения МПУ (мембран) на конкретном объекте, и перед исполнителем не ставится вопрос о необходимости обеспечить соответствие заказываемых МПУ (мембран) ранее применявшимся (при положительном опыте) или устранить выявленные недостатки (при отрицательном опыте);
• сброс давления из объекта применения заказываемых МПУ (мембран) направляется в закрытую систему, находящуюся под давлением. Указание противодавления формами ТЗ не предусмотрено, и перед исполнителем не ставится цель 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. Перед исполнителем не ставится задача реализации такой возможности, так как формами ТЗ не предусмотрено указание установочного давления клапана и других необходимых сведений;
• разрешенные параметры эксплуатации объекта применения заказываемых МПУ (мембран) понижены по сравнению с расчетными по результатам экспертного технического диагностирования (внеочередного освидетельствования). Перед исполнителем не ставится вопрос о необходимости обеспечить срабатывание мембран при давлении, не превышающем разрешенное, так как указание такого давления формами ТЗ не предусмотрено;
• по условиям эксплуатации объекта применения заказываемых МПУ (мембран) для обеспечения замены мембран по мере их срабатывания требуется подача на пульт управления командного сигнала, но перед исполнителем не ставится задача поставки мембран с датчиками (сигнализаторами) их срабатывания, так как формами ТЗ не предусмотрен для заполнения пункт «Другие требования»;
• предоставление сведений о циклических нагрузках, ослабляюще воздействующих на мембраны в условиях эксплуатации, формами ТЗ не предусмотрено, и исполнителем не рассматривается вопрос о необходимости установления предельно допустимого срока службы таких мембран;
• при заказе мембран применительно к имеющимся у предприятия-заказчика узлам крепления предоставление узлов или их чертежей (с указанием установочных и присоединительных размеров) формами ТЗ не предусмотрено, и перед исполнителем не ставится задача о необходимости обеспечения конструктивной совместимости мембран с имеющимися узлами их крепления;
• формой ТЗ на МПУ предусмотрено указание предпри-ятием-заказчиком только числа заказываемых мембран, но не предусмотрен заказ узлов крепления и других сопрягаемых с мембранами элементов, без которых нет МПУ;
• формами ТЗ предусмотрено заполнение предприятиемзаказчиком п.17 «Коррозионная стойкость мембран, месяцев» (?!), а в соответствии с п.3.3.2. Правил ПБ 03-583–03 «Назначенный срок службы, подтверждаемый расчетом (?!), устанавливается с учетом: – скорости коррозии материала (?!); – скорости ползучести материала (?!)».

Учитывая изложенное, для оказания практической помощи в решении возникающих вопросов, связанных с обеспечением надежной защиты объектов от опасных перегрузок давлением путем их оснащения (дооснащения, переоснащения) МПУ с гарантированной точностью срабатывания мембран, авторы считают своим профессиональным долгом представить на рассмотрение предприятиям – заказчикам, потребителям, разработчикам и изготовителям МПУ (мембран) проект соответствующего нормативного документа, в котором впервые в отечественной практике предусмотрена обязательность установления давления срабатывания каждой мембраны, поставляемой для допуска к эксплуатации. Предлагаемый проект документа может быть дополнен в соответствии с предложениями предприятий, назван руководящим документом (РД), Техническими условиями (ТУ), Правилами безопасности (ПБ) или стандартом предприятия (СТП) и утвержден каждым предприятием (с указанием соответствующего номера, присвоенного документу).

Проект нормативного документа

Разработка, изготовление, испытания и применение мембранных предохранительных устройств

1. Общие положения

1.1. В соответствии с «Правилами промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 25 марта 2014 г. №116, зарегистрированы Министерством юстиции Российской Федерации 19 мая 2014 г., регистрационный №32326) для обеспечения надежной защиты объектов от опасных перегрузок давлением путем их оснащения (дооснащения, переоснащения) мембранными предохранительными устройствами (МПУ) с гарантированной точностью срабатывания мембран настоящий документ (указать РД _____, ТУ _____, ПБ _____ или СТП _____) содержит требования, разъяснения и рекомендации: – по разработке, изготовлению и испытаниям МПУ с гарантированной точностью срабатывания мембран: разрывных (работающих на растяжение) и хлопающих (работающих на потерю устойчивости); – по применению МПУ с такими мембранами на опасных производственных объектах, работающих под давлением.

1.2. В условиях эксплуатации мембраны (основные рабочие элементы МПУ) срабатывают (разрушаются) при требуемом давлении и освобождают необходимое (по пропускной способности) проходное сечение для сброса давления из объектов применения МПУ.

Мембраны являются одноканальными (однофункциональными) изделиями разового использования, подлежащими замене по мере срабатывания и по истечении назначенного срока службы.

В состав МПУ кроме мембран входят узлы их крепления, а при необходимости также противовакуумные опоры, датчики (сигнализаторы) срабатывания мембран, теплозащитные экраны и другие элементы.

1.5. МПУ должны размещаться (устанавливаться) в местах, открытых и доступных для осмотра, обслуживания и монтажа-демонтажа: – на отводах, выполненных заодно с объектами применения МПУ; – на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к объектам.

1.6. Подводящие (присоединительные) трубопроводы к МПУ должны быть защищены от возможного замерзания в них рабочей среды.

1.7. Отводящие (сбросные) трубопроводы от МПУ в местах возможного скопления конденсата должны быть оборудованы дренажными устройствами для удаления конденсата.

1.8. При срабатывании мембран должна быть исключена возможность травмирования обслуживающего персонала, а также выброса в рабочую зону токсичных, взрывои пожароопасных сред.

1.9. Сбрасываемые из объекта применения МПУ токсичные, взрывои пожароопасные среды должны направляться в закрытые системы для дальнейшей утилизации или в системы организованного сжигания.

1.10. Замена мембран по мере их срабатывания и по истечении назначенного срока службы должна осуществляться при отключенных объектах применения МПУ.

1.11. При необходимости замены мембран по мере их срабатывания и по истечении назначенного срока службы без отключения объектов применения МПУ такие объекты допускается оснащать двумя параллельно установленными МПУ с переключающим устройством перед ними при условии, что защита объектов от опасных перегрузок давлением обеспечивается при любом положении переключающего устройства.

2. Область применения

2.1. МПУ применяются в качестве самостоятельных предохранительных устройств и в различных сочетаниях с предохранительными клапанами: параллельно с ними, перед клапанами, за ними.

2.2. В качестве самостоятельных предохранительных устройств МПУ устанавливаются на таких объектах, оснащение которых предохранительными клапанами может привести к нежелательным, в том числе опасным, последствиям: а) объекты, в которых возможны экзотермические реакции и взрывы, особенно сопровождающиеся детонацией. При больших скоростях роста давления не исключается возможность опасных перегрузок таких объектов из-за инерционности (недостаточного быстродействия) клапанов; б) объекты, в которых резкие пульсации рабочего давления, близкие к установочному давлению клапанов, приводят к резкому их открыванию, что предопределяет возможность выхода клапанов из строя; в) объекты, сброс давления из которых осуществляется в закрытую систему, находящуюся под давлением. При значительных колебаниях противодавления со стороны сбросной системы настройка клапанов типового исполнения (без уравновешенных поршней или сильфонов) на срабатывание (открытие) при требуемом давлении трудно реализуема. МПУ с последовательно установленными двумя мембранами (основной, обращенной к объекту, и вспомогательной, обращенной к сбросной системе) срабатывают при требуемом давлении вне зависимости от колебаний противодавления.

Вспомогательная мембрана, выдерживая без повреждений противодавление со стороны сбросной системы, срабатывает вслед за основной мембраной; г) объекты с рабочими средами, утечки которых через закрытые клапаны из-за недостаточной их герметичности чреваты опасными последствиями: утечки токсичных сред могут явиться причиной отравлений обслуживающего персонала, а утечки взрывои пожароопасных сред могут привести к взрывам и пожарам, в том числе в производственных помещениях. При повышенных температурах положение усугубляется тем, что снижается вязкость рабочих сред, соответственно возрастают и утечки; д) объекты с рабочими средами, оказывающими вредное воздействие на клапаны (коррозия, эрозия, прикипание, примерзание, закоксовывание и др.); е) объекты, необходимость (целесообразность) оснащения (дооснащения, переоснащения) которых МПУ подтверждена: – результатами расследования аварий, связанных с опасными перегрузками избыточным давлением аналогичных или других объектов, близких по условиям эксплуатации; – заключениями экспертиз (экологической и/или промышленной безопасности); – результатами комплексных и/или целевых обследований предприятий, эксплуатирующих аналогичные или другие объекты, близкие по условиям эксплуатации; – накопленным положительным опытом применения МПУ на аналогичных или других объектах, близких по условиям эксплуатации.

2.3. Параллельно с клапанами МПУ устанавливаются в случаях необеспечения одними клапанами требуемой пропускной способности систем сброса давления, а также при двухступенчатой защите объектов от опасных перегрузок давлением: – «дежурный» клапан небольшого сечения реагирует на случайные всплески давления неаварийного характера; – МПУ большего сечения реагирует при открытом клапане на аварийное повышение давления в объекте.

2.4. Перед клапанами МПУ устанавливаются: а) для предотвращения возможных утечек через закрытые клапаны из-за недостаточной их герметичности токсичных, взрывои пожароопасных, дорогостоящих и других рабочих сред; б) с целью защиты клапанов от вредного воздействия рабочих сред (коррозия, эрозия, прикипание, примерзание, закоксовывание и др.); в) для обеспечения возможности контроля и регулирования клапанов без их демонтажа (срабатывание клапанов контролируется на отключенных объектах с подачей в полость между клапаном и МПУ с хлопающей мембраной давления от независимого источника, например, от баллона со сжатым воздухом).

2.5. За клапанами МПУ устанавливаются: а) для защиты клапанов от обледенения и других вредных воздействий со стороны сбросной системы; б) для обеспечения срабатывания (открытия) клапанов при требуемом давлении вне зависимости от колебаний противодавления со стороны сбросной системы.

3. Исходные данные

3.1. Исходные данные на МПУ с гарантированной точностью срабатывания мембран, требующиеся для оснащения (дооснащения, переоснащения) конкретных объектов, указываются в технических заданиях предприятий-заказчиков, разрабатывающих, изготовляющих, эксплуатирующих такие объекты.

Приведенная далее типовая форма технического задания с разъяснениями и рекомендациями по ее заполнению предусматривает представление предприятиями-заказчиками таких исходных данных и технических требований, которые являются необходимыми и достаточными для разработки, изготовления, испытаний, доводки до требуемых технических характеристик и поставки МПУ (мембран) применительно к конкретным условиям их установки, монтажа и эксплуатации на опасных производственных объектах, работающих под давлением.

4. Материалы

4.1. Материалы для изготовления мембран, узлов их крепления и других элементов МПУ должны выбираться, исходя из обеспечения эксплуатационной надежности МПУ в конкретных условиях их применения, указанных в технических заданиях.

4.2. Тонколистовые материалы для изготовления мембран (фольга, лента, лист) должны иметь ровную блестящую поверхность без вмятин, царапин, следов коррозии и других повреждений, видимых при внешнем осмотре.

4.3. Мембраны из материалов, соответствующих требованиям п.4.2, должны сохранять в условиях эксплуатации полную герметичность вплоть до срабатывания при требуемом давлении.

4.4. Пригодность материалов для изготовления мембран, соответствующих требованиям п. 4.3., должна устанавливаться по результатам испытаний не менее трех плоских образцов (дисков): – каждый образец из проверяемого рулона (листа) материала зажимают по краевому кольцевому участку в специальной оснастке, замыкая объемы под образцом и над ним; – объем, замкнутый под образцом, сообщают с системой контролируемого нагружения образца испытательным давлением сжатого воздуха; – объем, замкнутый над образцом, сообщают с системой контроля давления; – образец нагружают испытательным давлением, значение которого устанавливают по предельно нагруженному состоянию, предшествующему разрушению образца; – выдерживая образец в предельно нагруженном состоянии в течение двух–трех минут, с использованием ИПДЦ (измерительных преобразователей давления цифровых), образцовых манометров или других равнозначных средств измерений контролируют давление в объеме, замкнутом над образцом; – при установленной герметичности каждого из испытанных образцов (по отсутствию давления в объеме, замкнутом над образцом) проверяемый рулон (лист) считается выдержавшим испытания и пригодным для изготовления мембран; – при установленной негерметичности хотя бы одного из испытанных образцов (по наличию давления в объеме, замкнутом над образцом) проверяемый рулон (лист) считается не выдержавшим испытания и непригодным для изготовления мембран из-за разгерметизации (свищеобразования) под нагрузкой.

4.5. Материалы, выдержавшие испытания по п.4.4., должны иметь запас пластической деформации, достаточный для формообразования куполообразных разрывных и хлопающих мембран путем контролируемого нагружения давлением сжатого воздуха плоских дисковзаготовок, зажатых по краевому кольцевому участку.

Результаты стандартного и обязательного при приемке листовых материалов испытания на выдавливание сферической лунки жестким пуансоном непоказательны применительно к формообразованию куполообразных мембран: – плоский образец в виде диска зажимают по краевому кольцевому участку и продавливают пуансоном через матрицу с круглым очком. Продавливание прекращают в момент появления в испытуемом образце первой трещины. О склонности материала к пластическому деформированию судят по глубине выдавленной сферической лунки; – между выдавливанием сферической лунки и формообразованием куполообразных мембран существует лишь внешнее подобие. Напряженно-деформированное состояние образцов, подвергаемых выдавливанию лунки, и дисков-заготовок куполообразных мембран различное. В связи с этим запас пластической деформации проверяемого рулона (листа), достаточный для формообразования куполообразных мембран, должен устанавливаться не по глубине выдавленной сферической лунки, а по результатам формообразования не менее трех плоских дисков-заготовок мембран: – каждый диск из проверяемого рулона (листа) зажимают по краевому кольцевому участку в специальной оснастке и нагружают его давлением сжатого воздуха, под воздействием которого незажатая часть диска приобретает куполообразную форму; – нагружение прекращают в момент достижения диском предельно нагруженного состояния, предшествующего его разрушению, после чего сбрасывают давление и измеряют высоту купола Н: – при Н не менее 0,25Dраб (Dраб – диаметр сопряжения куполообразной части с плоским зажимным участком) запас пластической деформации проверяемого рулона (листа) считается достаточным для формообразования куполообразных мембран; – при Н менее 0,25Dраб проверяемый рулон (лист) считается недостаточно пластичным для формообразования куполообразных мембран

4.6. Оценка пластичности листовых материалов по п. 4.5 является интегральной (обобщенной). В дополнение к такой оценке по результатам испытаний образцов на растяжение устанавливаются также запасы пластической деформации проверяемых рулонов (листов) материалов в различных направлениях прокатки.

4.7. В тех случаях, когда запасы пластической деформации конкретных рулонов (листов) материалов в различных направлениях прокатки (обусловленные определенным ориентированием зерен при прокатке) значительно отличаются друг от друга, формообразование куполообразных мембран из материалов с резко выраженной плоскостной анизотропией пластичности может быть сопряжено с необходимостью обеспечения равномерного исчерпания запаса пластической деформации заготовок.

4.8. Такое исчерпание запаса пластической деформации заготовок обеспечивается с использованием соответствующих зажимных элементов технологической оснастки: внутренний контур нижнего зажимного элемента (под заготовкой) спрофилирован пропорционально запасам пластической деформации материала в различных направлениях прокатки, т.е. овал, а вписываемый в овал внутренний контур верхнего зажимного элемента (над заготовкой) – окружность диаметром Dраб.

4.9. МПУ (мембраны), требующиеся для оснащения (дооснащения, переоснащения) объектов с агрессивными (коррозионно-активными) рабочими средами, должны изготовляться из коррозионно-стойких материалов. Такие материалы должны выбираться с учетом заключений специализированных организаций и/или накопленного положительного опыта эксплуатации МПУ (мембран) в аналогичных условиях.

4.10. Данные о коррозионной стойкости материалов, полученные (получаемые) по результатам испытаний закладных образцов, не показательны для выбора коррозионно-стойких материалов мембран и других элементов МПУ, напряженно-деформированное состояние которых в условиях эксплуатации отличается от состояния закладных образцов, испытывающих всестороннее сжатие.

4.11. В связи с этим достоверные данные для выбора коррозионно-стойких материалов мембран и других элементов МПУ могут быть получены по результатам испытаний не закладных образцов, а самих мембран.

Рекомендуемый порядок проведения таких испытаний и оценки результатов испытаний: а) предприятия, заинтересованные в получении достоверных данных о коррозионной стойкости материалов мембран в условиях воздействия на них конкретных коррозионно-активных рабочих сред, направляют изготовителю технические задания на мембраны (в качестве испытательных образцов), в том числе с узлами их крепления (при отсутствии на предприятиях необходимых узлов), для установки на дополнительных отводах (патрубках) объектов с коррозионно-активыми рабочими средами, находящимися под давлением; б) по принятым к исполнению техническим заданиям изготовитель устанавливает давление срабатывания каждого испытательного образца мембран при температуре 20°С и при заданной температуре, указывает это давление в паспортах, а также на маркировочных этикетках (бирках), скрепленных с мембранами, и/или на самих мембранах и поставляет (передает) такие образцы предприятиям-заказчикам, в том числе вместе с узлами их крепления, если они предусмотрены техническими заданиями; в) на предприятиях-заказчиках каждую мембрану в сборе с узлом ее крепления зажимают в разъеме фланцевого или другого соединения (указанного в техническом задании), замыкают объемы под мембраной и над ней (установив над мембраной не соприкасающуюся с ней заглушку); г) объем под зажатой мембраной размыкают, обеспечивая нагружение мембраны давлением коррозионно-активной рабочей среды, указанной в техническом задании; д) каждую мембрану выдерживают в нагруженном состоянии не менее трех месяцев, после чего замыкают объем под мембраной, сбрасывают из него давление, размыкают объем над мембраной (сняв заглушку) и с соблюдением необходимых мер предосторожности, исключающих возможность механических повреждений, извлекают мембрану и подвергают ее внешнему осмотру; е) при обнаружении на мембране из проверяемого материала свищей, следов коррозии и других повреждений, видимых при внешнем осмотре, допуск к эксплуатации мембран из такого материала противопоказан: в условиях эксплуатации под воздействием коррозионноактивной рабочей среды, указанной в техническом задании, неизбежно непредсказуемое изменение (снижение) давления срабатывания мембран, что сопряжено с нежелательными, в том числе опасными, последствиями; ж) при отсутствии на мембране свищей, следов коррозии и других повреждений, видимых при внешнем осмотре, ее испытывают, нагружая контролируемым давлением сжатого воздуха с доведением до срабатывания; з) если зарегистрированное давление срабатывания осталось неизменным, т.е. таким же, каким оно было установлено в процессе изготовления, материал мембраны считается выдержавшим испытания на коррозионную стойкость и мембраны из такого материала могут допускаться к эксплуатации на объектах с коррозионно-активной рабочей средой, указанной в техническом задании; и) если зарегистрированное давление срабатывания оказалось ниже установленного в процессе изготовления, то обеспечение эксплуатационной надежности мембран из такого материала сопряжено с необходимостью принятия соответствующих мер защиты от коррозии: – выпуск мембран в сборе с не оказывающими влияния на давление их срабатывания подложками из коррозионно-стойких материалов, предотвращающими до срабатывания мембран их контакт с коррозионноактивной рабочей средой, указанной в техническом задании; – нанесение на мембраны антикоррозионных покрытий и др.

4.12. Каждому рулону (листу) материала, пригодному для использования при изготовлении мембран, присваивается свой шифр, который заносится в компьютерную базу данных вместе с относящимися к нему сведениями: размеры рулона (листа), марка материала, механические свойства, состояние поставки, начальная масса, результаты проведенных проверок.

4.13. Из каждого рулона (листа) материала, занесенного в компьютерную базу данных, изготовляются испытательные образцы куполообразных разрывных и хлопающих мембран (по три), которые затем при комнатной температуре (20°С) нагружаются давлением сжатого воздуха с доведением до срабатывания, по зарегистрированному давлению срабатывания которых определяются их средние значения для разрывных (Pразр) и хлопающих (Pхл) мембран.

Препочтительные размеры испытательных образцов мембран:

Dраб = 50 мм (диаметр сопряжения куполообразной части с плоским зажимным участком);

Dраб = 70 мм (габаритный диаметр);

Н = 0,24Dраб =12 мм (высота купола). 4.14. По полученным результатам (п. 4.13) вычисляются

Pразр × Dраб для разрывных мембран и рхл × Dраб2 для хлопающих мембран, которые заносятся в компьютерную базу данных (в дополнение к сведениям по п. 4.12) и используются (п. 4.15) при выборе конкретных рулонов (листов) материалов для изготовления мембран по техническим заданиям предприятий-заказчиков. 4.15. Конкретные рулоны (листы) материалов для изготовления мембран по техническим заданиям предприятий-заказчиков выбираются с использованием сведений, занесенных в компьютерную базу данных, и установленных параметрических зависимостей:

Pразр × Dраб = const для разрывных мембран (указанная зависимость приведена в работе [1]);

Pхл × Dраб2 = const для хлопающих мембран при Н/Dраб = = const (указанная зависимость установлена в работе [2] по результатам испытаний мембран отечественного и зарубежного производства).

Список литературы

1. Ольховский Н.Е. Экспериментальное исследование, разработка и организация производства разрывных предохранительных мембран, используемых для защиты аппаратов от разрушения. Дис. … канд. техн. наук. МИХМ, 1973.
2. Ольховский Н.Е.Новые технические решения по защите аппаратуры от опасных перегрузок давлением//«Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева». 1985. №1.

Авторы заранее выражают свою признательность тем предприятиям, которые направят в редакцию (info@chemtech. ru) утвержденный ими документ (1 экз.) и подтверждают свою готовность по запросам таких предприятий оказывать им информационно-консультационные услуги в решении возникающих вопросов по МПУ (мембранам).

В дальнейшем авторы намерены доработать приведенный проект нормативного документа (с учетом полученных от предприятий замечаний, дополнений и предложений) и представить его для утверждения в Федеральную службу по экологическому, технологическому и атомному надзору.