Основные требования промышленной безопасности к материалам аппаратов из стеклопластика Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Основные требования промышленной безопасности к материалам аппаратов из стеклопластика Конев А. М.1, Ярмин А. А.2, Курков А. Н.3, Честных М. Н.4,

Шакуров А. Ф.5, Силиванов В. В.6, Ведин Е. А.7

1 Конев Антон Михайлович /Konev Anton Mihajlovich - эксперт;

2Ярмин Андрей Александрович / Jarmin Andrej Aleksandrovich - эксперт, отдел экспертизы;

3Курков Александр Николаевич / Kurkov Aleksandr Nikolaevich - директор экспертного центра,

экспертный центр,

АО «Метролог»;

4Честных Максим Николаевич / Chestnyh Maksim Nikolaevich - главный инженер проекта;

5Шакуров Артур Фанилевич /Shakurov Artur Fanilevich - главный конструктор,

проектный отдел,

ЗАО «Нефтебазстрой»;

6Силиванов Владимир Владимирович /Silivaniv Vladimir Vladimirovich - начальник лаборатории неразрушающего

контроля, экспертный центр;

7Ведин Евгений Александрович / Vedin Evgenij Aleksandrovich - ведущий инженер,

проектный отдел,

АО «Метролог», г. Самара

Аннотация: в статье рассматриваются характеристики и преимущества композитных материалов, характеристики аппаратов из стеклопластика, требования к материалам стеклопластика, общие требования промышленной безопасности к изготовлению аппаратов из стеклопластика.

Abstract: this article discusses the features and benefits of composite materials, the characteristics of devices made of fiberglass, fiberglass material requirements, general requirements for the construction of industrial safety aids fiberglass.

Ключевые слова: промышленная безопасность, композитные материалы, стеклопластик, аппараты из стеклопластика.

Keywords: industrial safety, composite materials, fiberglass, fiberglass phones.

Стеклопластик долгое время применялся лишь в оборонной промышленности, кораблестроении, самолетостроении и других специфических областях, где нужны были прочные, надежные и долговечные материалы. Но не так давно стеклопластик стал использоваться повсеместно.

Изделия из стеклопластика удовлетворяют всем требованиям в области промышленной безопасности. Они обладают повышенной химической стойкостью, а также при малом удельном весе сочетают в себе хорошие конструкционные (физико-механические) свойства, что позволяет эффективно применять их для замены различных конструкций из традиционных материалов, получая при этом высокий экономический эффект за счёт удешевления монтажа и увеличения срока эксплуатации. Готовые изделия могут быть легко подвергнуты механической обработке (сверление, нарезание резьбы, тонкая подгонка по месту и т. п.).

Стеклопластик — вид композиционных материалов — пластические материалы, состоящие из стекловолокнистого наполнителя (стеклянное волокно, волокно из кварца и др.) и связующего вещества (термореактивные и термопластичные полимеры). Стеклопластик — материал с малым удельным весом и заданными свойствами, имеющий широкий спектр применения. Стеклопластики обладают очень низкой теплопроводностью (примерно, как у дерева), прочностью как у стали (стеклопластики уступают стали по абсолютным значениям предела прочности, но в 3,5 раза легче её и превосходят сталь по удельной прочности), биологической стойкостью, влагостойкостью и атмосферостойкостью полимеров, не обладая недостатками, присущими термопластам [7].

Таким образом, в результате вышеизложенного можно выделить несколько основных преимуществ композитного материала (стеклопластика):

— малый удельный вес (в 3,5 раза легче стали при сохранении тех же механических свойств);

— устойчивость к любым агрессивным средам, не подвержены коррозии, не требуют окраски;

— лёгкость механической обработки;

— низкая стоимость по сравнению с нержавеющей сталью;

— длительный срок эксплуатации;

— способность обеспечить высокую прочность любой конструкции;

— изделия из стеклопластика не токсичны, не взрывоопасны.

Стеклопластик используют для изготовления цилиндрических аппаратов для хранения и транспортирования агрессивных паров и жидкостей объемом от 0,5 до 50 м3 работающие под давлением до 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), под вакуумом с остаточным давлением 5 мм. рт. ст. при температуре стенки от минус 50 °С до плюс 150 °С [1]. Климатическое исполнение аппаратов - УХЛ, категория размещения - I [4].

Конструкция стеклопластиковых аппаратов должна соответствовать требованиям промышленной безопасности, изложенным в ГОСТ 12.2.003-91.

Цилиндрические стеклопластиковые аппараты (далее по тексту Аппараты) состоят из обечайки, двух днищ (плоских, сферических эллиптических, конических), люков-лазов, штуцеров для входа и выхода продукта [2].

Основные эксплуатационные характеристики Аппаратов:

— удельный вес хранимого продукта: до 1,8 тс/м3;

— температура хранимого продукта: от плюс 150 0С до минус 50 0С;

— расчетные температуры наружного воздуха: от плюс 150 0С до минус 50 0С;

— рабочее давление: до 0,07 МПа (0,7 кгс/см2);

— пробное давление: 0,1 МПа (1,0 кгс/см2);

— допустимый вакуум в газовом пространстве: с остаточным давлением 5мм. рт. ст. и выше;

— нормативные нагрузки района строительства: снеговая - до 2,0 кПа (200 кгс/м2); ветровая - до 1,0 кПа (100 кгс/м2);

— сейсмичность района установки аппаратов: до 7 баллов;

— показатели долговечности: средний срок службы до списания аппаратов, предназначенных для надземной установки - 15 лет.

В соответствии с действующей нормативной документацией в области промышленной безопасности, к материалам Аппаратов предъявляются следующие требования:

— Аппараты выбираются в соответствии с рабочими чертежами, конструкторской и технологической документацией, разработанными и утвержденными в установленном порядке;

— стеклопластик полиэфирный должен представлять собой слоистый материал на основе полиэфирных и эпоксивиниэфирных смол, а также стеклоармирующих материалов-стекломатов, стеклоровингов и тканевых стеклоровингов, обеспечивающих необходимые эксплуатационные качества;

— материалы, применяемые для изготовления стеклопластика, должны обеспечивать требуемую химическую стойкость и физико-механические показатели (модуль упругости изгиба, разрушающее напряжение при изгибе, растяжении и сжатии, содержание связующего, ударная вязкость и др.);

— трубы и фасонные части к Аппаратам должны быть изготовлены из стеклопластика методом прессования, намотки и ручной формовки волокна и тканей, по технологической документации предприятия изготовителя;

— поверхность Аппаратов и их сборочных единиц и деталей должна быть без заусенцев, трещин, морщин, вздутий посторонних примесей; не иметь выхода на поверхность непропитанного смолой армирующего материала, а также мест отсутствия армирующего материала;

— внутренние дефекты: расслоения, воздушные включения, пузыри, рыхлая структура — не допускаются;

— материалы, применяемые при изготовлении аппаратов, должны иметь сертификаты соответствия.

В соответствии с действующей нормативной документацией в области промышленной безопасности, к связующим материалам, применяемым для изготовления Аппаратов, предъявляются следующие требования:

— основные связующие для изготовления данных Аппаратов должны быть смолы марок:

а) №гро1 Dwn 9700;

б) №гро1 Dwn 9100;

— отверждённый материал должен быть достаточно жёстким в нагретом состоянии. Смола должна совмещаться с наполнителем;

— матрица должна быть изготовлена в соответствии с требованиями промышленной безопасности к конструкторской документации. Поверхность матрицы должна быть ровной.

В соответствии с действующей нормативной документацией в области промышленной безопасности, к упрочняющим наполнителям, применяемым для изготовления Аппаратов, предъявляются следующие требования:

— наполнители должны обладать высокой прочностью на разрыв, высоким модулем упругости (700 000 кг/см2), высокой огнестойкостью и др.;

— основными армирующими элементами являются стекломаты, стеклоткани и стеклонити (стеклоровинги).

В соответствии с действующей нормативной документацией в области промышленной безопасности, к деталям и сборочным единицам Аппаратов предъявляются следующие требования:

— детали и сборочные единицы, изготовленные из других материалов, применяемых при сборке данных Аппаратов, должны соответствовать требованиям промышленной безопасности;

— накидные фланцы, крепёжные изделия, применяемые на фланцевых соединениях, должны соответствовать требованиям промышленной безопасности и ГОСТ 12822-80 для свободных фланцев и ГОСТ 9066-75, ГОСТ 9064-75 для крепёжных изделий;

— при выборе материала прокладок следует учитывать условия эксплуатации Аппаратов. Сведения о прокладках должны указываться в технической документации на Аппараты.

При изготовлении аппаратов следует руководствоваться требованиями промышленной безопасности, изложенными в СНиП 12-04-2002 и системах стандартов безопасности труда (ССБТ), устанавливающих требования промышленной безопасности на отдельные виды работ.

Для обеспечения требований в области промышленной безопасности и безопасных условий труда, участки приготовления связующих, формования изделий из полиэфирного пластика, термообработки и механической обработки поверхностей изделий должны быть изолированы и оборудованы общеобменной приточно-вытяжной и местной вентиляцией в соответствии с требованиями промышленной безопасности, производительность которых должна обеспечивать концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, не превышающих их предельно допустимых значений [3].

Рабочий персонал должен быть обеспечен спецодеждой и средствами индивидуальной защиты, согласно требованиям в области промышленной безопасности и типовым отраслевым нормам [5].

Литература

1. ПБ 03-584-03. Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных. Утверждены Постановлением Госгортехнадзора РФ от 10.06.2003 N 81.

2. ГОСТ Р 52630-2012. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.

3. ГОСТ 12.4.021- 75 4. ССБТ. Системы вентиляционные. Общие требования.

4. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

5. Методические рекомендации «Методические рекомендации по разработке инструкций по охране труда при использовании стеклопластиков, стекловолокна и стеклоткани». Утверждённые Минтруда и социального развития РФ 13.05. 2004 г.

6. Энциклопедия авиасамодельшика «Строим Самолет», статья: «Композитные материалы, стеклопластики, технологии изготовления».

7. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.stroimsamolet.ru/057.php (дата обращения

27.10.2015) .

8. [Электронный ресурс]. Режим доступа: свободная энциклопедия «ВикипедиЯ», статья: «Стеклопластик».

9. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/стеклопластик (дата обращения

27.10.2015) .