Вспомогательное оборудование криогенных установок
Грачев А.Б., Боярский М.Ю., Савинова Н.М.

§2. Опасности, связанные с высоким давлением криоагентов

В криогенной технике часто возникает необходимость повышать давления газов до 100·10⁵÷200·10⁵Н/м².

Такие давления применяются в воздухоразделительных установках, при ожижении водорода, наполнении баллонов сжатыми газами и т.д.

Все оборудование, находящееся под высоким давлением, представляет повышенную опасность для обслуживающего персонала. Баллоны, ресиверы и другие сосуды со сжатыми газами потенциально опасны, поскольку в них содержится большая эксергия сжатого до высоких давлений криоагента.

Превышение давления газов в таких сосудах сверх допустимой величины, а также ослабление отдельных элементов сосудов из-за их коррозии или деформации, являющихся результатом неправильной эксплуатации, может привести к взрыву с разбросом осколков на значительные расстояния. При эксплуатации и ремонте баллонов со сжатыми газами часто возникает опасность при открывании «заевших» вентилей. В случае неожиданной поломки корпуса вентиля сжатый газ начинает вытекать через образовавшееся отверстие, причем возникающая реактивная тяга может достигать 2÷6 тонн. Известны случаи, когда вследствие неожиданных поломок вентилей азотные и кислородные баллоны под действием реактивной тяги перелетали на расстояние свыше 100 метров [17]. Так, при случайной поломке вентиля азотного баллона, содержащего газ под давлением 170·10⁵ Н/м² и образовании отверстия диаметром 16 мм возникает реактивная тяга в 2500 Н, вызывающая ускорение баллона массой в 63 кг, равное 38,5·10⁵ Н/c² [17]. Поэтому перед открывание таких «заевших» вентилей необходимо прежде всего обращать внимание на тщательное закрепление корпуса баллонов.

Персоналу, работающему со сжатыми газами, хорошо знакомы резкие, «хлестающие» движения незакрепленных шлангов или трубопроводов, находящихся под давлением, в случае их обрыва, поломки штуцеров, срыва шлангов со штуцеров и т.д. Возникающая при истечении газа реактивная тяга может достигать нескольких десятков до нескольких сотен Н/c².

Истечение газообразного азота, например, со скоростью звука из отверстия 12,7 мм при давлении 275·10⁵ Н/м² создает тягу 2700 Н. Часть незакрепленного трубопровода массой 22,7 кг, подвергающегося такой силе тяги, может перемещаться с ускорением до 120 Н/c². Направление перемещения шлангов или трубопроводов в таких случаях не подвергается предсказанию.

Вытекающий из поврежденных трубопроводов или шлангов с большой скоростью газ может нести с собой также твердые частицы: окалину, мелкие куски припоя, песок и т.п. Движение с большой скоростью таких частиц может привести к образованию статического электричества, возникновению искр, ведущих к возгоранию или взрыву вытекающего горючего газа.

Основным мероприятием, предотвращающим возгорание в таких случаях, является тщательная очистка магистралей, а иногда и заземление трубопроводов.

В нашей стране для каждой организации обязательно соблюдение Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, утвержденных Госгортехнадзором. Этими правилами определяются требования к устройству, изготовлению и эксплуатации различных сосудов высокого давления.

Следующая страница: 5.3. Меры защиты от воспламенения некоторых криогенных веществ