Разрушения трубопроводов
Известен случай разрушения трубопровода этилена на участке .после диафрагмы. Как показала экспертиза, разрушение трубопровода произошло за короткий промежуток времени и было вызвано .плохим качеством сварного шва (обнаружены непровары, газовые пузыри). Трубопровод сваривали в период монтажа оборудования при строительстве цеха. Своевременно дефекты, которые невозмож--но было обнаружить при визуальном осмотре, не были выявлены. .Разрыв дефектного сварного шва, по заключению экспертов, произошел под воздействием вибрации. Поэтому необходим 100%-ный контроль сварных швов.
Таким образом, причины разрушения трубопровода следующие: образование пробки, вызванное конденсацией хлора, и гидравлические удары, приводящие к разрыву трубопровода по сварному шву.
При расследовании аварии было установлено, что медный коллектор диаметром 200 мм на расстоянии 1,5 м от стыковки сливной трубы имел разрыв длиной 612 мм. Ширина образовавшейся щели была от 5 до 12 мм. Линзовые компенсаторы на коллекторе отсутствовали, опоры и крепления местами были сорваны. Причины разрушения трубопровода, по заключению экспертов,— гидравлические удары при быстром сливе жидкого кислорода из куба верхней колонны выносного конденсатора, основных конденсаторов и адсорбера жидкого кислорода и усталостность материала трубопровода, эксплуатируемого в течение 10 лет в тяжелых технологических условиях.'Перепад температур, при котором работал трубопровод, составлял 200°С. Кроме того, не были разработаны технические условия на ремонт коллектора. В инструкции завода-изготовителя также не были указаны методы испытания коллектора быстрого слива и сроки его службы.
Из другого трубопровода (Порт-Гудзон, США) в течение 24 мин было выброшено около 113 м3 жидкого пропана. Через 5 мин после разрушения трубопровода пропановое облако поднялось на 15—25 м над уровнем земли. При достижении облаком зданий, расположенных в 300 м от места утечки, произошел взрыв большой силы. Ударная волна распространилась на расстояние 800 м, а воздушная волна зарегистрирована в 96 км от места разрыва трубопровода. Обломки зданий разлетались на расстояние 1,2 км. Установлено, что .из системы было выброшено «720 м3 жидкого пропана. По масштабам разрушения строений (в радиусе 8 км) установлено, что взрыв был эквивалентен 23,5 т ТНТ.
стями распространения пламени при сравнительно небольшой массе горючего вещества. Так, в 1987 г. на открытой установке полиэтилена высокого давления вследствие аварийного разрушения трубопровода в течение Зев атмосферу было выброшено (со скоростью 117 м3/с) «450 кг этилена. При взрыве образовавшегося этиленового облака произошло разрушение остекления расположенных вблизи зданий общей площадью 3000 м2; в помещении станции горячей воды были сорваны железобетонные стеновые панели. Найденное по характеру разрушения максимальное давление взрыва в радиусе 50 м составляло «20 кПа (/С=10). Взрыв был эквивалентен 650 кг ТНТ, что соответствует энергии взрыва этилена массой «140кг (2=31%).
/— железная дорога (стрелкой показано западное направление); 2 — станция Каза-як; 3 — станция Улу-Теляк; *— место разрушения трубопровода; 5 — магистральный продуктопровод (стрелкой показано направление движения продукта)
На основании физических свойств углеводородов можно предположить, что легкий газ (метан и часть паров этана) рассеивался в верхних слоях атмосферы непосредственно у места аварийного выброса жидкости. Основная масса мгновенно образовавшегося облака в низменной лесистой лощине состояла из этана, пропана и бутана, так как на момент разрушения трубопровода стояла безветренная погода. В сложившихся аварийных условиях в начальный период при работе нагнетательной станции истечение жидкости в ^атмосферу протекало в установившемся режиме. До остановки насосов выброс жидкости определялся скоростью истечения ее из отверстия (со стороны нагнетательной станции), в дальнейшем (после остановки насосов) происходило снижение давления в трубопроводе и интенсивное парообразование легких углеводородов. Образующаяся при низких Давлениях парожидкостная эмульсия перемещалась по трубопроводу с большой скоростью («15 м/с), а на выходе ее из отверстия в атмосферу эта скорость могла достигать еще больших значений. Истекающей жидкостью могли быть залиты овраги, низменные места, канавы, впадины на поверхности земли. Возникший. после взрыва пожар продолжался длительное время, а вытекающие из трубопровода тяжелые углеводороды выгорали в течение 2 сут. Это свидетельствует о том, что большая часть разлитой и истекающей жидкости сгорела при пожаре.
При такой модели развития аварии наземное облако площадью 2,5 км2 до взрыва имело вытянутую с севера на юг форму и располагалось по обе стороны от железной дороги. В этом случае масса углеводородов в облаке до его взрыва (при толщине облака 5—8м и взрывоопасной доле углеводородов 2,2%) составляла приблизительно 1350 т, а время с момента разрыва трубопровода до взрыва — около 13 мин. Реально сложившиеся условия не исключали такого развития1 аварии, так как время с момента разрушения трубопровода точно не установлено, а оно могло значительно превышать расчетное. Высказывалось предположение об образовании на месте катастрофы поездов огненного шара, однако это предположение не подтверждается характером и масштабами разрушений.
Катастрофические масштабы и тяжелые последствия аварии, как уже было сказано, были обусловлены большими энергетическими запасами системы, значительной скоростью истечения жидкости в атмосферу и длительным временем с момента разрушения трубопровода до воспламенения смеси, что привело к образованию гигантского облака в наземном слое атмосферы.
По масштабам и характеру разрушений эквивалент взрыва оценивается массой около 1200 кг ТНТ. Исследованиями установлено, что вследствие разрушения трубопровода и нарушения герметичности технологической системы . (работающей при 0,2 МПа и 20 °С) началась утечка из нее жидкого МВД со скоростью 53 л/с, продолжавшаяся «4 мин. За это время в атмосферу было выброшено около 8700 кг жидкого МВД (температура кипения 5°С). Авария произошла в зимнее время, когда температура окружающей среды была около '—35 "С. В этих условиях интенсивность испарения в окружающую среду была весьма ограниченной. Общая масса паров, образовавшихся в основном за счет энергии перегрева жидкости (МВД) и теплоотдачи от пола к разлитой в помещениях жидкости (температура 20 °С), составила «1200 кг.
Так, при аварии на установке газофракционирования Мини-баевского газоперерабатывающего завода ПО «Татнефть» (11 июля 1989 г.) общее время с момента разрушения трубопровода технологической системы до взрыва составляло примерно 12 мин. В течение этого времени работа насосов, подающих теплоноситель (перегретый до 260 С керосин) в испаритель (кубовую часть) ректификационной колонны по разделению легких углеводородов, не прекращалась. По формуле (7.3) рассчитано, что за это время в испарителе образовалось «2 т паров легких углеводородов из имеющейся з системе жидкости. На это же количество паров увеличилась масса парового облака в атмосфере с момента возникновения аварийной обстановки. Продолжавшееся при непрекращающейся подаче теплоносителя парообразование способствовало повышению давления в системе и поддержанию стабильной, не снижающейся скорости истечения парожидкостной смеси углеводородов в атмосферу через разрушенный участок трубопровода. При своевременном прекращении подачи теплоносителя при нарушении герметичности системы энергия взрыва при этой аварии по ориентировочным расчетам могла быть меньше.
Наиболее стойки подземные энергетические сети. Газовые, водопроводные и канализационные подземные сети разрушаются только при наземных взрывах в непосредственной близости от центра при давлении ударной волны 600—1500 кПа. Степень и характер разрушения трубопроводов зависят от диаметра и материала труб, а также от глубины прокладки. Энергетические сети в зданиях, как правило, выходят из строя при разрушении элементов застройки. Воздушные линии связи и электропроводок получают сильные разрушения при 80—120 кПа, при этом линии, проходящие в радиальном направлении от центра взрыва, повреждаются в меньшей степени, чем линии, проходящие перпендикулярно к направлению распространения ударной волны.
Важным условием сохранения прочности и надежной работы трубопроводов является полная компенсация температурных деформаций при изменении условий окружающей среды. Для предупреждения разрушения трубопроводов от температурных деформаций при их проектировании и монтаже предусматривают ком-
Анализ аварий, происшедших при эксплуатации газопроводов, показывает, что более 40% из них вызвано нарушениями правил устройства газопроводов и правил безопасности при монтажных и ремонтных работах. Зарегистрированы случаи разрушения трубопроводов с газообразным и жидким хлором, аммиаком и другими газами, транспортными средствами с негабаритными грузами, что приводило к загазованности территории предприятий, а в ряде случаев и жилых районов. К авариям приводит несвоевременный и некачественный контроль состояния трубопроводов в период их эксплуатации.
Описаны многочисленные случаи разрушения трубопроводов, вызванные конденсацией паров при низких температурах и последующими гидравлическими ударами при транспортировке паров и гязов
'Вероятность и возможные последствия разгерметизации этих устройств в- различных услрвиях неодинаковы. Поэтому случаи срабатывания предохранительных клапанов, мембран и жидкостных затворов должны учитываться раздельно. Опасность последствий разгерметизации систем через эти устройства ,мож«о снизить, если сбрасываемый через них газ направлять в постоянно действующие факельные системы. Вероятность разрушения тепловых компенсаторов и самокомпенсирующихся систем трубопроводов РТК особенно велика в начальный период эксплуатации производств, а также при частых и значительных изменениях температур на различных участках. Анализ показывает, что наиболее часто по этим причинам происходят разрушения трубопроводов в зимнее время, а также при неквалифицированных изменениях схем монтажа компенсаторов и самокомпенсирующихся систем трубопроводов. Вероятность ошибочных действий персонала Я0ш сохраняется всегда и должна определяться в каждом конкретном случае.
Опасными в пожарном отношении являются коммуникации, по которым транспортируются горючие газы. При аварийном повышении давления возможны разрушения трубопроводов, утечки жидкостей, а также их загорание или взрыв.
Некоторые емкости под давлением разрушались по хрупкому механизму, в других случаях отмечались разрушения трубопроводов. Разрушения, названные Тилшем "ударной хрупкостью", происходят в хрупких материалах, которые имеют трещины, царапины, зарубки. Такое разрушение может произойти из-за наличия дефекта сварки при приложении нагрузки ниже предела текучести. Тилш приводит девять конкретных случаев хрупкого разрушения емкостей в химической и нефтехимической промышленности. Температуру фазового перехода он определяет следующим образом: "Температура фазового перехода стали - это температура, выше которой сталь ведет себя как преимущественно пластичный материал, а ниже которой - как преимущественно хрупкий материал". Как отмечено тем же автором, температуру фазового перехода сталей трудно точно определить и различные методы ее определения дают разные результаты. Данный вывод отражен в табл. 6.3, в которой автором настоящей книги сделан перевод значений Тилша в единицы СИ.
При неправильных действиях эксплуатационного персонала во время включения паропровода в работу, в частности при скоплении в паропроводе большого количества конденсата, возможны гидравлические удары. По этой причине неоднократно имели место разрушения трубопроводов.
Сравнительно большое число разрывов происходит на технологических трубопроводах. Катастрофа во Фликсборо (Англия), приведшая к колоссальным разрушениям, произошла от разрушения тепловых компенсаторов на трубопроводе (перемычке между аппаратами), выполненных без соответствующих расчетов с конструктивными ошибками. В литературе описано много других подобных случаев разрушения трубопроводов от тепловых деформаций, особенно в зимних условиях. В соответствующей нормативной документации и другой специальной литературе даны рекомендации по расчетам и выбору тепловых компенсаторов для трубопроводов. Разрушение трубопроводов и аппаратов является иногда следствием воздействия одновременно нескольких факторов, например, ослабление прочности конструкции и внезапное повышение динамических нагрузок от резкого повышения давления внутри системы.
Анализ показывает, что наиболее часто по этим причинам происходят разрушения трубопроводов в зимних условиях, а также при неквалифицированных изменениях схем монтажа компенсаторов и самокомпенсирующихся систем трубопроводов. Вероятность ошибочных действий персонала при газоопасных технологических и производственных операциях Рош сохраняется всегда и должна определяться в каждом конкретном случае с учетом характера и продолжительности газоопасных операций.
 Читайте далее:
 Реакторного отделения
Реализации программы
Ребристые теплообменники
Редуцирующее устройство
Рефлекторной возбудимости
Регистрации изменения
Регламентируется специальными
Регламентируются соответствующими
Регулярно очищаться
Регуляторы первичного
Результаты измерений
Регулирования процессов
Регулирования технологических
Регулируется автоматически
Регулирующего устройства
|
