Кислородопроводы и обезжиривание оборудования: 8 вопросов о требованиях к кислородным станциям

Кислородное хозяйство отличается от остальной газовой техники одной особенностью: здесь опасен не сам газ, а то, что попало внутрь трубы вместе с ним. Капля консервационной смазки, отпечаток ладони на фланце, кусок ветоши, забытый при монтаже, в среде чистого кислорода под давлением ведут себя не как грязь, а как топливо. Ниже — восемь вопросов, которые чаще всего задают главные инженеры предприятий с собственной кислородной станцией.

Почему кислородопровод нельзя монтировать без обезжиривания?

Кислород сам не горит, но резко повышает горючесть всего остального. В среде с высоким содержанием кислорода и под давлением температура самовоспламенения масел и жиров падает настолько, что достаточно локального нагрева от трения частицы о стенку или от быстрого сжатия газа.

Типичный сценарий выглядит так: оператор резко открывает вентиль, кислород влетает в тупиковый участок за закрытой арматурой и сжимается почти адиабатически, разогреваясь до нескольких сотен градусов. Если на седле клапана или на стенке есть масляная плёнка, она вспыхивает, за ней загорается неметаллическое уплотнение, а затем в кислороде начинает гореть и сам металл — сталь в чистом кислороде горит вполне устойчиво. Итог — прогар трубопровода и факел. Поэтому обезжиривание не относится к операциям качества монтажа: это мера, предотвращающая взрыв и пожар.

Какие загрязнения опасны, кроме масла?

Список шире, чем кажется:

• консервационные смазки, которыми завод покрывает арматуру и трубы при поставке;
• следы рук, органика от упаковки, остатки уплотнительных материалов;
• окалина, ржавчина, сварочный грат и брызги внутри труб;
• ветошь, стружка, песок и строительный мусор;
• влага после гидравлических испытаний или водного обезжиривания;
• обычные смазки на резьбе и в подвижных узлах арматуры.

Механические частицы опасны не меньше масла: поток кислорода разгоняет их, и при ударе о стенку или отвод выделяется энергия, достаточная для инициирования горения. По этой причине на кислородопроводах ограничивают скорость потока и ставят фильтры перед ответственной арматурой.

Чем обезжиривают кислородное оборудование сегодня?

Исторически применялись хлорсодержащие растворители и озоноразрушающие хладоны — четырёххлористый углерод, трихлорэтилен, хладон 113. Их применение ограничено и вытесняется по экологическим и токсикологическим причинам, поэтому строить технологию на старом справочнике нельзя.

Сегодня основная практика — водные щелочные моющие растворы со специализированными поверхностно-активными веществами, горячая обессоленная вода, паровое обезжиривание, для мелкой арматуры и деталей — ультразвуковые ванны с техническими моющими средствами. Ключевое условие при водных методах: после промывки поверхность обязательно сушат до полного удаления влаги продувкой сухим безмасляным воздухом или азотом. Оставшаяся вода в кислородной линии — это и коррозия, и обмерзание регулирующей арматуры.

Конкретный состав, концентрация, температура и время выдержки берутся из технологической инструкции предприятия, разработанной на основании документации изготовителя оборудования и действующих правил безопасности при производстве и потреблении продуктов разделения воздуха. Актуальную редакцию этих правил смотрите на сайте Ростехнадзора или в справочно-правовой системе — документ переиздавался.

Как часто нужно повторять обезжиривание?

Универсального календарного интервала здесь нет, и требовать его от подрядчика бессмысленно. Обезжиривание привязано к событиям:

• перед монтажом и перед вводом оборудования в эксплуатацию;
• после любого ремонта со вскрытием внутренней полости;
• при замене арматуры, прокладок, рукавов и фильтров;
• при обнаружении следов масла, влаги или загрязнений при осмотре и по результатам контроля чистоты;
• после попадания в систему постороннего вещества или нарушения герметичности;
• после длительной консервации и расконсервации.

Кроме того, эксплуатирующая организация устанавливает собственный график периодического обезжиривания в технологической инструкции — с учётом типа оборудования, режима работы и требований изготовителя. Периодичность, установленную нормативными документами для конкретного вида оборудования, сверяйте с действующей редакцией правил, а не с цифрой из чужого регламента.

Кто оформляет акт обезжиривания и что в нём должно быть?

Акт составляет исполнитель работ и подписывает комиссия эксплуатирующей организации с участием ответственного за безопасную эксплуатацию кислородного хозяйства. Это документ, на основании которого оборудование допускается к работе с кислородом, и его запрашивают при проверках наравне с паспортом трубопровода.

В акте фиксируются:

• наименование объекта, участок или позиция по схеме, границы обезжиренной зоны;
• метод обезжиривания, применённый состав, его концентрация, температура и время выдержки;
• способ сушки и продувки, среда продувки;
• метод контроля чистоты и полученный результат;
• состав комиссии, подписи, дата;
• вывод о допуске оборудования к эксплуатации в кислородной среде.

Акт хранится вместе с эксплуатационной документацией на трубопровод или аппарат. Отдельная частая проблема — обезжиривание сделано силами подрядчика при монтаже, а акта на объекте нет, потому что он остался в исполнительной документации у монтажной организации.

Какие материалы и арматура допустимы на кислородопроводе?

Принцип отбора материалов простой: чем выше давление и скорость потока, тем более стойким к возгоранию в кислороде должен быть металл. Медь, латунь, бронза, никелевые сплавы и коррозионностойкие стали ведут себя в кислороде существенно лучше углеродистой стали, поэтому наиболее нагруженные узлы — арматура, места сужений и точки удара потока — выполняют именно из них. Углеродистая сталь для трубопроводов допускается с ограничениями по параметрам, и эти ограничения задаются нормативной документацией на кислородное оборудование.

Что проверяют на практике:

• арматура должна быть в кислородном исполнении, с соответствующей маркировкой и паспортом; ставить общепромышленный вентиль со склада недопустимо;
• уплотнения и прокладки — только из материалов, допущенных для кислородной среды, фторопласт и его аналоги;
• смазки — исключительно кислородостойкие, обычная пластичная смазка на резьбе штока равносильна заложенному заряду;
• манометры — кислородные, с маркировкой о недопустимости контакта с маслом;
• рукава и шланги — предназначенные для кислорода, с контролем сроков замены;
• заземление, защита от статического электричества, исключение тупиковых участков там, где это возможно.

Как проверяют чистоту поверхности после обезжиривания?

Применяют несколько взаимодополняющих методов. Простейший — протирка контролируемой поверхности белой салфеткой или фильтровальной бумагой с последующим осмотром на наличие следов. Более чувствительный — люминесцентный контроль в ультрафиолетовом свете: жировые загрязнения дают характерное свечение, заметное там, где глаз ничего не видит.

Для замкнутых полостей и трубопроводов берут контрольную пробу промывочной жидкости или смыва и определяют в ней содержание жировых загрязнений лабораторно. Норма остаточных загрязнений нормируется в миллиграммах на квадратный метр поверхности и зависит от вида оборудования и параметров среды — конкретное значение берите из действующей нормативной документации на кислородное оборудование, а не по памяти. Дополнительно проверяют отсутствие влаги и механических частиц: продувку ведут на белую мишень и осматривают её.

Что делать после ремонта участка кислородопровода?

Порядок ввода участка обратно в работу выстраивается по шагам, и сокращать их нельзя:

1. Вывести участок из работы, стравить давление, отглушить от действующей системы и продуть инертным газом или безмасляным воздухом.
2. Выполнить ремонт инструментом, не оставляющим масляных следов, с новыми прокладками и обезжиренными деталями.
3. Обезжирить внутреннюю полость и все вскрывавшиеся элементы по технологической инструкции.
4. Просушить и продуть участок сухой безмасляной средой до полного удаления влаги.
5. Выполнить контроль чистоты выбранным методом и зафиксировать результат.
6. Провести испытание на прочность и герметичность в объёме, предусмотренном документацией.
7. Оформить акт обезжиривания и акт допуска, внести записи в паспорт трубопровода.
8. Подать кислород, открывая арматуру медленно и плавно: резкое открытие создаёт тот самый адиабатический разогрев, с которого начинаются кислородные пожары.

Если ремонт был связан с заменой материала несущих элементов или изменением конструкции, добавляется ещё одно обязательство: по статье 7 Федерального закона № 116-ФЗ такое техническое устройство подлежит экспертизе промышленной безопасности. То же относится к оборудованию с истёкшим сроком службы и к устройствам, восстановленным после аварии с повреждением несущих элементов. Когда кислородная станция стоит, а с ней стоит и сварочный участок, сроки экспертизы превращаются в прямые потери. Под такие случаи у НПИ «Недра» работает сервис «Блиц-эксперт»: заявку сразу видят все эксперты, аттестованные по нужной области, первый свободный берёт её в работу, срок — от одного дня, цена по тарифу видна до регистрации, оплата двумя частями по 50 процентов, а заключение приходит с электронной подписью вместе со счётом и актом в личном кабинете.

Экспертиза промышленной безопасности кислородопроводов, сосудов и криогенного оборудования, техническое диагностирование в собственной лаборатории неразрушающего контроля, разработка технологических инструкций и обучение персонала кислородного хозяйства — институт «Недра» ведёт эти работы как единый комплекс. Пришлите схему кислородного хозяйства и перечень оборудования, и инженер скажет, что из этого требует экспертизы в ближайший год.

Фото: Jonathan Thacker, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0