Автор: Н.Е. Ольховский, О.Н. Ольховская.
Опубликовано в журнале Химическая техника №7/2015
Проект нормативного документа
Разработка, изготовление, испытания и применение мембранных предохранительных устройств
5. Предварительные испытания
5.1. Предварительные испытания, предшествующие принятию к исполнению заказов на мембраны и МПУ по техническим заданиям, оформленным (оформляемым, дооформляемым) предприятиями-заказчиками впервые, проводятся в следующей последовательности: а) с использованием компьютерной базы данных и установленных параметрических зависимостей выбирается конкретный рулон (лист) материала для изготовления испытательных образцов мембран, например: – заказываются разрывные мембраны Dу = 400 мм из никеля на давление срабатывания 4,4…4,84 кгс/см2 при температуре 100°С. По предварительным оценочным данным (подлежащим уточнению по результатам температурных испытаний образцов из выбранного рулона) для разрывных мембран из никеля Кт(Рт:Р20) = 0,88, где Кт – температурный коэффициент, Рт – давление срабатывания при заданной температуре (100°С), Р20 – давление срабатывания при температуре 20°С, которое должно обеспечиваться в условиях их изготовления:
Р20 = Рт(4,4…4,84):Кт(0,88) = 5,0…5,5 кгс/см2, т.е. Рразр.треб = (5,0 + 5,5):2 = 5,25 кгс/см2; соответственно Рразр.треб(5,25)×Dу(400) = 2100.
В компьютерной базе данных значится имеющийся в наличии рулон никелевой ленты шириной 600 мм с ближайшим Рразр×Dраб = 2121, из которого могут быть изготовлены мембраны Dраб = 2121(Рразр×Dраб):5,25 (Рразр.треб) = = 404 мм; – заказываются хлопающие мембраны Dу = 25 мм из стали 12Х18Н10Т на давление срабатывания 19,0…20,5 кгс/см2 при температуре –196°С. По предварительным оценочным данным (подлежащим уточнению по результатам температурных испытаний образцов из выбранного рулона) для хлопающих мембран из стали 12Х18Н10Т Кт(Рт:Р20) = 1,08, где Кт – температурный коэффициент, Рт – давление срабатывания при заданной температуре (–196°С), Р20 – давление срабатывания при температуре 20°С, которое должно обеспечиваться в условиях их изготовления:
Р20 = Рт(19,0…20,5):Кт(1,08) = 17,59…18,98 кгс/см2, т.е. Рхл.треб = (17,59 + 18,98):2 = 18,285 кгс/см2, соответственно Рхл.треб(18,285)×Dу 2(252) = 11 428,125.
В компьютерной базе данных значится имеющийся в наличии рулон ленты из стали 12Х18Н10Т шириной 400 мм с ближайшим Рхл×D2 раб = 14 335, из которого могут быть изготовлены мембраны диаметром Dраб = 14 335× ×(Рхл.×D2 раб):18,285(Рхл.треб) = 28 мм; б) по каждому техническому заданию из выбранных рулонов (листов) материалов изготовляются три мембраны для проведения испытаний; в) в процессе изготовления устанавливается давление срабатывания каждой мембраны при температуре 20°С (Р20) без доведения до срабатывания. Такие мембраны испытываются с доведением до срабатывания при заданной температуре, указанной в техническом задании; г) по зарегистрированному давлению срабатывания мембран при заданной температуре уточняется температурный коэффициент Кт для выбранного рулона (листа) материала; д) если уточненный Кт резко отличается от принятого по предварительным оценочным данным, то корректируется требуемое давление срабатывания Р20 и Dраб; е) в тех случаях, когда требуемое давление срабатывания заказываемых мембран «привязано» не к стабильной, а к переменной температуре, предварительные испытания должны проводиться при указанных в техническом задании минимальной и максимальной температуре. При проведении таких испытаний наряду с положительными не исключается возможность получения и отрицательных результатов, например: – в техническом задании на разрывные мембраны Dу = =100 мм из никеля указано требуемое давление срабатывания 12,0…12,5 кгс/см2 при температуре –50…+50 °С; – по результатам проведенных испытаний мембран из выбранного рулона никелевой ленты установлено:
Кт = 1,04 (при Т = –50°С) и Кт = 0,98 (при Т = +50°С); – соответственно давление срабатывания мембран Р20 в условиях их изготовления должно быть обеспечено в следующих пределах:
Р20 = Рт(12,0…12,5):Кт(1,04) = 11,54…12,02 кгс/см2 в пересчете с Т = –50°С;
Р20 = Рт(12,0…12,5):Кт(0,98) = 12,24…12,75 кгс/см2 в пересчете с Т = +50°С, т.е., с одной стороны, Р20 не должно превышать 12,02 кгс/см2, а с другой – оно должно быть не менее 12,24 кгс/см2. В подобных случаях срабатывание мембран при требуемом давлении вне зависимости от колебаний температуры может быть обеспечено при использовании соответствующего изобретения [1]. 5.2. Разрывные мембраны из фольги и тонкой ленты (на низкое давление срабатывания) должны проверяться на устойчивость к воздействию вакуумметрического давления, указанного в технических заданиях.
При неустойчивости, предопределяющей возможность повреждения (смятие, разгерметизация) мембран в условиях эксплуатации, неповреждаемость таких мембран должна обеспечиваться установкой под ними противовакуумных опор (перфорированных оболочек по форме мембран), суммарная площадь проходных сечений которых должна быть не менее требуемой (по пропускной способности) площади, указанной в технических заданиях.
6. Разработка и изготовление
6.1. МПУ, требующиеся для оснащения (дооснащения, переоснащения) опасных производственных объектов, указанных в технических заданиях предприятий-заказчиков, разрабатываются и изготовляются по получении положительных результатов предварительных испытаний (п. 5).
6.2. МПУ должны быть конструктивно совместимыми с указанными в технических заданиях местами их установки на конкретных объектах и обеспечивать единственность варианта установки.
6.3. Все мембраны и другие элементы МПУ, входящие в комплект поставки одной партии, изготовленные по одному техническому заданию (заказу), должны быть взаимозаменяемыми.
6.4. Работы по изготовлению мембран и других элементов МПУ выполняются: – специально обученным персоналом, прошедшим необходимую предаттестационную подготовку и получившим соответствующие удостоверения об аттестации; – на основании производственных заданий на изготовление мембран и других элементов МПУ по конкретным техническим заданиям (заказам) предприятийзаказчиков.
6.5. Производственные задания на изготовление мембран и других элементов МПУ выдаются исполнителям: – в комплекте с распространяющейся на запланированные работы конструкторско-технологической и другой документацией; – с документированными процедурами и соответствующими бланками, распространяющимися на запланированные работы, для оформления учетной и отчетной документации по результатам работ; – с указаниями и разъяснениями по выполнению запланированных работ: подлежащие использованию соответствующие материалы, технологическое оборудование, оснастка, штампы, калибры, специальные приспособления, инструменты и принадлежности, испытательные стенды и установки, технические средства контроля и др.
6.6. Текущий (пооперационный) контроль качества изготовляемых мембран и других элементов МПУ осуществляется каждым исполнителем.
6.7. При выявлении по результатам текущего (пооперационного) контроля какого-либо несоответствия или признаков возможного несоответствия качества изготовляемых мембран и/или других элементов МПУ установленным для них требованиям исполнитель немедленно прекращает работу и ставит об этом в известность своего непосредственного руководителя.
6.8. По результатам изготовления устанавливается давление срабатывания каждой мембраны, которое заносится в опись мембран, прилагаемую к паспорту на партию мембран:
| Техни- ческое задание, № | Ртреб
при °С, кгс/см2 |
Партия мембран,
№ |
Мембрана,
№ |
Р20,
кгс/см2 |
Рт, кгс/см2 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Условные обозначения. Ртреб. – требуемое давление срабатывания мембран при указанной рабочей температуре в виде интервала от Рмин до Рмакс; установленное по результатам изготовления давление срабатывания каждой мембраны: Рт – при рабочей температуре; Р20 – при температуре 20°С. | |||||
6.9. Для проведения приемо-сдаточных испытаний предъявляются мембраны, занесенные в опись (п. 6.8.).
6.10. Мембраны, установленное давление срабатывания которых выходит за указанные в техническом задании требуемые пределы (ниже Ртреб.мин и выше Ртреб.макс), выбраковываются и в опись (п. 6.8.) не включаются.
7. Приемо-сдаточные испытания
7.1. Приемо-сдаточные испытания проводятся по каждой партии мембран отдельно. 7.2. Испытания проводятся приемочной комиссией, назначенной руководителем предприятия-изготовителя мембран.
7.3. Испытания проводятся с участием представителя (представителей) предприятия-заказчика в тех случаях, когда такое участие предусмотрено техническим заданием. 7.4. Испытания проводятся при температуре 20°С и при заданной температуре, указанной в техническом задании.
7.5. Испытаниям подвергаются мембраны с минимальным и максимальным давлением срабатывания, установленным изготовителем по результатам текущего (пооперационного) контроля (п. 6.8).
7.6. Испытания мембран проводятся: – в сборе с изготовленными узлами их крепления, если техническим заданием предусмотрена поставка мембран вместе с узлами крепления; – в сборе с узлами крепления, имеющимися у предприятия-заказчика, если техническим заданием предусмотрено изготовление мембран применительно к имеющимся у него узлам крепления, и такие узлы доставлены для проведения в сборе с ними испытаний мембран; – в сборе со спецоснасткой, изготовленной с воспроизведением установочных и присоединительных размеров узлов крепления, имеющихся у предприятия-заказчика, если техническим заданием предусмотрено изготовление мембран применительно к имеющимся у него узлам крепления, но такие узлы не доставлены для проведения в сборе с ними испытаний мембран.
7.7. Испытываемые мембраны, зажатые в узлах крепления или в спецоснастке по краевому кольцевому участку, нагружаются контролируемым давлением сжатого воздуха с доведением до срабатывания.
7.8. Давление срабатывания мембран регистрируется по показаниям измерительных преобразователей давления цифровых (ИПДЦ), образцовых манометров или других равнозначных средств измерений.
7.9. Зарегистрированное давление срабатывания каждой испытанной мембраны проверяется на соответствие давлению, указанному в описи (п. 6.8.), и требуемому давлению, указанному в техническом задании.
7.10. С использованием планиметра либо перенесением на миллиметровую бумагу контура сбросного сечения, освобождавшегося после срабатывания мембран, устанавливается (определяется) площадь этого сечения и проверяется на соответствие требуемой (по пропускной способности) площади, указанной в техническом задании.
7.11. Отчетность по испытаниям оформляется протоколом в двух экземплярах (по 1 экземпляру для предприятия-заказчика и предприятия-изготовителя). В протоколе отражаются: – дата (даты) и место проведения испытаний; – состав приемочной комиссии, проводившей испытания; – условия и порядок испытаний; – результаты испытаний (см. таблицу); – анализ и оценка результатов испытаний; – заключение по результатам испытаний.
| Партия мембран | Мембр- ана № |
Т, °С |
Рпр, кгс/см2 | Рфакт, кгс/см2 | Допуск
g, % |
F,
мм2 |
||
| Рт | Р20 | Рт | Р20 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Условные обозначения. Давление срабатывания мембран: Рт – при рабочей температуре; Р20 – при температуре 20°С; Рпр – прогнозируемое (по результатам изготовления);
Рфакт – фактическое (зарегистрированное при испытаниях); g = [(Рфакт– Рпр)/Рфакт]´100; F – площадь проходного (сбросного) сечения, освобождающегося при срабатывании мембран. |
||||||||
7.12. При положительных результатах испытаний (пп. 7.9, 7.10) соответствие партии мембран установленным требованиям считается подтвержденным.
8. Паспортизация
8.1. Паспортизации подлежат партии мембран, соответствие которых установленным требованиям подтверждено результатами приемо-сдаточных испытаний (пп. 7.9, 7.10) и отражено в протоколе испытаний (п. 7.11).
8.2. Паспорта на каждую партию мембран оформляются в двух экземплярах и подписываются руководителем предприятия-изготовителя или другими уполномоченными на это должностными лицами.
8.3. Один экземпляр паспорта вместе с мембранами передается (отправляется) предприятию-заказчику, один экземпляр (контрольный) остается у предприятия-изготовителя.
8.4. В паспортах на каждую партию мембран указываются сведения, необходимые и достаточные для применения мембран предприятиями-заказчиками.
9. Маркировка
9.1. Маркировка мембран должна наноситься на выполненных заодно с мембранами или прикрепленных к ним маркировочных этикетках.
9.2. Лицевая сторона этикеток должна быть обращена в сторону сброса давления.
9.3. Содержание маркировки: – номер партии мембран; – номер мембраны в данной партии; – тип мембран: МР (мембраны разрывные, работающие на растяжение) или МХ (мембраны хлопающие, работающие на потерю устойчивости); – условный (Dу), рабочий (Dраб) и габаритный (Dгаб) диаметры мембран; – материал мембран. В тех случаях, когда мембраны снабжены подложками из коррозионно-стойких материалов (п. 4.11.и) или противовакуумными опорами (п. 5.2), указывается также материал подложек и опор, например: 03Х18Н10ВИ + ХН78Т, где 03Х18Н10ВИ – материал мембран, ХН78Т – материал подложек; никель + 12Х18Н10Т, где никель – материал мембран, 12Х18Н10Т – материал опор; – давление срабатывания каждой мембраны при температуре 20°С (Р20) и при заданной температуре (Рт с указанием температуры), установленное предприятием-изготовителем по результатам текущего (пооперационного) контроля (п. 6.8); – предприятие-изготовитель мембран.
9.4. Содержание маркировки может быть дополнено также другими сведениями, например, наименованием или сокращенным обозначением (индекс) объекта применения мембран данной партии.
9.5. На самих мембранах, наклейках или других скрепленных с мембранами элементах маркировка наносится в тех случаях, когда маркировочные этикетки препятствуют нормальному функционированию мембран. Содержание такой маркировки допускается ограничивать номером партии мембран, номером мембраны в данной партии и сокращенным обозначением или товарным знаком предприятия-изготовителя, при этом маркировка не должна оказывать влияния на давление срабатывания мембран.
9.6. В тех случаях, когда размеры мембран настолько малы (например, для запорно-пусковых устройств углекислотных огнетушителей диаметр мембраны Dу = 4 мм, для вентилей газовых баллонов – Dу = 8 мм), что нанесение номера партии мембран, номера мембраны в данной партии и сокращенного обозначения или товарного знака предприятия-изготовителя трудно реализуемо или сопряжено с возможностью повреждения мембран, маркировку допускается наносить непосредственно на те изделия, в состав которых входят мембраны данной партии.
9.7. Маркировка узлов крепления мембран должна наноситься на прикрепленных к ним этикетках (бирках), наклейках или на наружной поверхности самих узлов.
Содержание маркировки: – типоразмер узлов крепления (обозначение); – заводской номер каждого узла крепления; – материал; – направление сброса давления (указывается стрелкой).
Содержание маркировки может быть дополнено данными по мембранам (п. 9.3).
9.8. Маркировка противовакуумных опор, теплозащитных экранов и других элементов должна наноситься на прикрепленные к ним этикетки (бирки), наклейки или непосредственно на элементы. Содержание маркировки допускается ограничивать номером партии мембран, для которых предназначены соответствующие элементы, и сокращенным обозначением или товарным знаком предприятия-изготовителя.
10. Сборка
10.1. Работы по сборке МПУ выполняются: – назначенными на выполнение таких работ должностными лицами, прошедшими инструктаж по надлежащему обращению с МПУ и входящими в их состав мембранами и другими элементами; – с соблюдением требований по безопасности и мерам предосторожности при выполнении таких работ. 10.2. Работы по сборке МПУ выполняются: – по месту изготовления, если техническими заданиями (заказами) предусмотрена поставка МПУ в собранном виде; – по месту эксплуатации, если техническими заданиями (заказами) поставка МПУ в собранном виде не предусмотрена.
11. Упаковка
11.1. Упаковка мембран и других элементов МПУ производится в тару, изготовленную по чертежам разработчика МПУ.
11.2. На упаковочной таре указываются (наносятся) следующие сведения: – наименование изделий в упаковочной таре; – паспортный номер партии изделий; – число изделий; – предприятие-заказчик; – предприятие-изготовитель.
11.3. На упаковочной таре наносятся также предупреждающие надписи: «Верх», «Не бросать», «Открывать здесь».
12. Транспортирование и хранение
12.1. Мембраны и другие элементы МПУ, упакованные в тару, могут транспортироваться любым видом транспорта без ограничения скорости и расстояния. 12.2. Мембраны и другие элементы МПУ должны транспортироваться и храниться в упаковочной таре с соблюдением мер предосторожности, исключающих возможность их повреждений.
12.3. Мембраны и другие элементы МПУ в упаковочной таре должны храниться в сухом закрытом помещении с относительной влажностью не более 80% и температурой окружающего воздуха 15…25°С, при этом воздух в помещении не должен содержать примесей агрессивных паров и газов.
13. Допуск к эксплуатации
13.1. Работы по сборке, монтажу, установке и допуску МПУ (мембран) к эксплуатации, а также по замене мембран (по мере их срабатывания и по истечении назначенного срока службы) должны выполняться: – назначенными на выполнение таких работ должностными лицами, прошедшими необходимое обучение и инструктаж по надлежащему обращению с мембранами и другими элементами МПУ; – с соблюдением требований по безопасности и мерам предосторожности при выполнении таких работ.
13.2. Проверить технические характеристики мембран, указанные в паспорте, на их соответствие требованиям технического задания (заказа), по которому они изготовлены.
13.3. Проверить наличие маркировки мембран и соответствие ее содержания паспортным данным.
13.4. При обнаружении на мембранах (прошедших проверку по п.п. 13.2 и 13.3) вмятин или их следов, царапин и других видимых при внешнем осмотре повреждений (вследствие ненадлежащего хранения или обращения) изъять такие мембраны из дальнейшего использования и заменить их другими (неповрежденными) из комплекта поставки.
13.5. Проверить узлы крепления мембран, противовакуумные опоры, теплозащитные экраны и другие элементы на их соответствие требованиям технического задания (заказа), по которому они изготовлены.
13.6. При обнаружении на элементах МПУ (прошедших проверку по п.13.5.) загрязнений механическими частицами, маслом, краской и т.п. (вследствие ненадлежащего хранения или обращения) очистить их и обезжирить.
13.7. Выполнить работы по сборке, монтажу и установке МПУ на объекты, для которых они предназначены.
13.8. Допуск МПУ к эксплуатации оформить актом, завести журнал эксплуатации и вносить в него необходимые записи: – МПУ (мембрана) № (из паспорта); – дата ввода в эксплуатацию ; – зарегистрированное срабатывание мембран: дата , давление срабатывания кгс/см2 при температуре °С; – отзывы и замечания по результатам эксплуатации, а также возникшие вопросы, требующие решения; – должность, подпись и фамилия лица, внесшего записи в журнал эксплуатации.
14. Контрольные и исследовательские испытания
14.1. По истечении назначенного срока службы мембраны (из числа ранее изготовленных, находившихся в эксплуатации и оставшихся неповрежденными) подвергаются контрольным испытаниям, которые проводятся предприятием-заказчиком (по его усмотрению) и/или предприятием-изготовителем (в порядке авторского надзора).
14.2. Контрольные испытания мембран проводятся также по таким замечаниям с мест их эксплуатации, которые не являются следствием: – изменения условий эксплуатации мембран; – повреждения мембран и/или сопрягавшихся с ними элементов МПУ; – несоблюдения порядка допуска МПУ (мембран) к эксплуатации, установленного настоящим документом (п. 13.).
14.3. Испытания проводятся комиссией, состав которой согласовывается сторонами: – предприятием-заказчиком, эксплуатирующим (эксплуатировавшим) мембраны, по которым имеются замечания; – предприятием-изготовителем таких мембран.
14.4. Проведению испытаний мембран, по которым имеются замечания, предшествуют: – проверка указанных в техническом задании условий эксплуатации мембран на их соответствие реальным условиям; – рассмотрение результатов срабатывания мембран по записям в журнале эксплуатации МПУ (п. 13.8.); – технический осмотр сработавших мембран и сопрягавшихся с ними элементов МПУ; – технический осмотр мест установки сработавших мембран; – проверка условий хранения и технического состояния мембран и сопрягаемых с ними элементов МПУ, не находившихся в эксплуатации; – оформление актом (протоколом) результатов проведенных проверок и технических осмотров; – отбор для проведения испытаний трех мембран, не находившихся в эксплуатации.
14.5. Испытания отобранных мембран проводятся при температуре 20°С и при заданной температуре, указанной в техническом задании, с доведением каждой мембраны до срабатывания и оформлением соответствующего акта (протокола), в котором отражаются: – дата (даты) и место проведения испытаний; – состав комиссии, проводившей испытания; – условия и порядок испытаний; – результаты испытаний; – анализ и оценка результатов испытаний; – заключение по результатам испытаний.
14.6. В случае несоответствия зарегистрированного при испытаниях давления срабатывания мембран и/или установленной площади сбросного сечения (освобождавшегося при срабатывании мембран) требованиям, указанным в техническом задании, в акте (протоколе) испытаний отражается, какие корректирующие и предупреждающие действия предприняты или следует предпринять каждой из сторон.
14.7. Исследовательские испытания проводятся с целью: – совершенствования мембранной техники и технологии; – оптимизации принимаемых конструкторских, технологических и других решений; – создания и применения МПУ инновационной направленности (с расширенными функциональными возможностями), в том числе МПУ, реагирующих не только на опасное повышение давления в объектах, но в упреждающем порядке также и на опасное разупрочнение объектов в условиях их эксплуатации вследствие коррозии, эрозии и других повреждающих (ослабляющих) воздействий, не связанных с повышением давления в объектах [2].
15. Заключение
15.1. Настоящим документом (указать РД , ТУ , ПБ или СТП ) впервые в отечественной практике вводится обязательность установления и указания предприятиями-изготовителями давления срабатывания каждой мембраны, поставляемой предприятиям-заказчикам, что необходимо: – для обоснованного изъятия из обращения мембран, давление срабатывания которых, распространяющееся на все мембраны в партии, устанавливается и указывается предприятиями-изготовителями в виде вероятностного интервала от Рмин до Рмакс, предопределяющем не только возможность, но и неизбежность срабатывания отдельных мембран при давлении, выходящем за требуемые пределы (ниже Ртреб.мин и выше Ртреб.макс), что недопустимо; – для допуска к эксплуатации на опасных производственных объектах, работающих под давлением, только качественных мембран с гарантированной точностью срабатывания.
Список литературы
- А.с. №1042431. Мембранное предохранительное устройство.
- А.с. №1075811. Устройство для предохранения от разрушения сосуда давления.
В следующем номере журнала будут приведены проекты технического задания и паспорта на предохранительные мембраны и мембранные предохранительные устройства, а также разъяснения и рекомендации по их оформлению.
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.
