Файл: Эстрин Р.Я. Техника безопасности при огневых работах на действующих газопроводах.pdf

Р. Я. ЭСТРИ и

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОГНЕВЫХ РАБОТАХ НА ДЕЙСТВУЮЩИХ ГАЗОПРОВОДАХ

Н Е Д Р А 1964

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПРИ ГОСПЛАНЕ СССР

Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт

по технике безопасности (В НИИТ Б)

Р. Я. Э С Т Р И Н

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ОГНЕВЫХ РАБОТАХ

НА ДЕЙСТВУЮЩИХ

ГАЗОПРОВОДАХ

ИЗДАТЕЛЬСТВО « НЕ Д Р А *

М о с к в а - 1964

В В Е Д Е Н.И Е

Аварийно-ремонтные и восстановительные ра­ боты на газопроводах в основном являются огневыми (электросварка и газовая резка). Полная безопасность таких работ может быть достигнута при отключении ремонтируемого участка, освобождении его от газа и заполнении чистым воздухом, что в условиях эксплуатации газопроводов выполнить очень трудно.

В настоящее время огневые работы проводят при избыточном давлении газа в газопроводе. Однако практикой и исследованиями устано­ влено, что работа при избыточном давлении (в зависимости от его величины) не может пол­ ностью предотвратить попадания в газопровод воздуха и образования в нем газо-воздушных взрывоопасных смесей.

В литературе [11] указывается, что давление газа, при котором воздух не проникает в газо­ провод через открытый конец или сквозные повреждения, будет тем выше, чем больше диаметр газопровода. Вследствие разности

вудельных весах воздуха и газа в нижней части трубы может образоваться разрежение (даже если из верхней части повреждения выхо­ дит газ под давлением, не намного превыша­ ющим атмосферное) и произойти подсос воздуха

вгазопровод. Чем больше диаметр газопровода, т. е. чем больше расстояние между верхней

ОПАСНОСТИ ПРИ ОГНЕВЫХ РАБОТАХ НА ГАЗОПРОВОДАХ, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ГАЗА

Внастоящее время аварийно-ремонтные и восстановительные работы на газопроводах

выполняют ручной электродуговой сваркой. Для газопроводов малых диаметров применяют также газовую сварку.

Опасности для сварщ ика и подсобных рабо­ чих при электросварочных работах на дей­ ствующих газопроводах можно разделить на

две группы:

а) опасности, связанные со спецификой электросварочных работ; \

б) опасности, обусловленные присутствием

вгазопроводе газа.

Кпервой группе относятся: поражение элек­

трическим током, ожоги лица, рук и поражение глаз (электроофтальмия) ультрафиолетовой радиацией электрической дуги, заболевания (пневмокониоз, интоксикация) от вдыхания пыли и вредных газов (окислы железа, окислы марганца, двуокись кремния, фтористые соеди­ нения, окислы азота, угарный газ и др-), выделяющихся при сварке; ожоги лица и рук от брызг расплавленного металла, а также при выбивании электрода из электрододержателя. Эти опасности подробно ошіеаиы в литературе

5

[9, 13] и в настоящей брошюре не рассмот­ рены.

Условия труда при ручной дуговой сварке в открытых пространствах (сооружение маги­ стральных и промысловых газопроводов) на­ много благоприятнее, чем при сварке без венти­ ляции в замкнутых пространствах, где наряду с высокой концентрацией пыли создается и высокая концентрация окислов марганца.

При заварке повреждений на действующих газопроводах к опасностям, связанным со спе­ цификой ручной электродуговой сварки, при­ бавляются опасности, вызываемые присутствием в газопроводах газа, а именно:

1) образование взрывоопасных смесей газа с воздухом, ожоги, увечья сварщика и подсоб­ ных рабочих при воспламенении смесей, взрыве внутри газопровода и разрыве его;

2)действие на сварщика теплоизлучения от факела горящего газа, выходящего из повре­ ждения на газопроводе; ожоги этим факелом;

3)ожоги сварщика брызгами электрода, вы­ брасываемыми потоком газа, выходящего через повреждение;

4)отравляющее действие газа на свар­

щика.

Эти же опасные моменты (вызываемые при­ сутствием в газопроводе газа) существуют и при газовой сварке.

При сварочных работах в котловане опасности усиливаются из-за ограниченности рабочего места и возможности образования в котловане газо-воздушной взрывоопасной смеси.

ü

ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЗОПАСНЫХ УСЛОВИЙ ОГНЕВЫХ РАБОТ НА ГАЗОПРОВОДАХ,

На х о д я щ и х с я под и з б ы т о ч н ы м д а в л е н и е м

г а за

Исследования для определения безопасных условий огневых работ на газопроводах, нахо­ дящихся под избыточным давлением газа, про­ водились на опытных участках.

Чтобы определить максимальное давление газа, благоприятное для заварки повреждений, от промыслового газопровода сделали ответ­ вление из 70-мм труб (рис. 1). Ответвление заканчивалось фланцем, к которому присоеди­ нялся 150или 600-мм патрубок с нанесенными на него искусственным путем повреждениями, аналогично встречающимся на практике (ка­ верны, разрыв стыка или тела трубы).

7

Другой конец патрубка присоединяли к фланцу 70-мм линии, переходящей в 5-м свечу с вентилем. На каждом патрубке был вварен штуцер для присоединения водяного манометра.

Давление регулировали вентилями, устано­ вленными по концам (до и после) патруб­ ка.

Размеры, расположение и форма поврежде­ ний изменялись набором патрубков, сменяемых по ходу опытов.

В стенках патрубков сверлили отверстия диа­ метром 5, 10, 15, 20 и 25 мм и прорезали щели шириной от 5 до 25 мм и длиной 40 мм.

Все отверстия на патрубках, кроме одного, которое должны были заварить, закрывали хомутами.

Все отверстия на каждом из патрубков в основном заваривали при одних и тех же метео­ рологических условиях (скорости и направле­ нии ветра).

Через патрубки пропускали газ при различ­ ных давлениях. После заварки всех поврежде­ ний на патрубки наносили и заваривали щели, длина которых соответствовала 3/і, Ѵг и длины окружности экспериментального патруб­ ка, а ширина равнялась 3—4 мм.

На всех патрубках сварку начинали при давлениях, при которых сварщик с трудом мог заваривать отверстия, а здтем переходили к меньшим давлениям, благоприятным для работы сварщика.

При экспериментах определяли: скорость ветра, направление его, интенсивность тепло­ излучения от факела горящего газа, темпера­ туру воздуха на рабочем месте сварщика и длину факела пламени горящего газа.

8

Дуговую сварку производили на переменном токе. Питание дуги осуществлялось от свароч­ ного трансформатора типа СТЭ-34 с отдельным дросселем (регулятором) РСТЭ-34.

При заварке повреждений наблюдались сле­ дующие явления, затрудняющие сварку под газом и делающие ее опасной:

1) неустойчивость электрической дуги (горе­ ние дуги с перерывами);

2)выдувание и разбрызгивание электрода выходящей из повреждения струей газа;

3)интенсивное теплоизлучение от факела горящего газа.

С увеличением давления газа и при потолоч­ ной сварке эти явления делались особенно заметными.

Процесс дуговой сварки делится на три пери­ ода: нагревание, соединение (сплавление) основ­ ного металла с металлом электрода и охлажде­ ние.

Высококачественная заварка повреждений требует полного сплавления металла стенки трубы вокруг повреждения с металлом элек­ трода, что возможно только при устойчивой Дуге.

В процессе заварки повреждения под газом горение дуги может совсем прекратиться из-за сдувания и охлаждения дуги струей газа, выходящей из повреждения.

В брошюре не рассматриваются причины, действующие на устойчивость дуги при обыч­ ной электродуговой сварке, например, образо­ вание большого количества шлака в месте нагрева и другие, подробно описанные в руко­ водствах по электродуговой сварке.

При заварке поток газа, выходящий из повре­ ждения, отклоняет дугу, а иногда сдувает ее,

9

нарушает целостность потока ионов и свобод­ ных электронов в воздушном промежутке между электродами.

Чем больше давление газа и, следовательно, скорость, с которой газ выходит из поврежде­ ния, тем больше отклоняется и даже обрывается (гаснет) дуга, тем меньше ее устойчивость, что препятствует успешному проведению свар­ ки.

Охлаждение дуги, наблюдаемое при заварке повреждения под газом, объясняется тем, что, во-первых, поток из выходящего повреждения горящего газа, температура пламени которого около 2000° С, оказывает охлаждающий эффект на электрическую дугу (с температурой до 6000° С), и, во-вторых, газ охлаждает края отверстия, из которого он выходит.

Охлаждение уменьшает устойчивость дуги; слияния расплавленного металла электрода с основным не происходит; возможен непровар. Охлаждение тем интенсивнее, чем больше ско­ рость струи выходящего из отверстия газа.

Неустойчивость дуги проявляется сразу, если начать заварку при давлении, превышающем благоприятное для заварки отверстия такого размера или же в процессе заварки большого отверстия, когда уменьшается размер его и уве­ личивается давление газа в газопроводе. Вна­ чале через большое отверстие выходит большой объем газа с небольшой скоростью (при благо­ приятном давлении газа), и дуга почти устой­ чива, но в процессе заварки при уменьшении отверстия (начиная с диаметра 5 мм) давление в газопроводе повышается, увеличивается ско­ рость выхода газа, и дуга становится неустой­ чивой, что сильно затрудняет работу, иногда не позволяя довести заварку до конца.

10

При давлениях порядка 10—20 мм вод. cm. неустойчивость дуги столь незначительна, что почти не препятствует сварке.

Обрыв дуги сильно заметен при давлении свыше 100 мм вод. cm. (в зависимости от вели­ чины отверстия).

При давлениях меньших, чем те, при которых обнаруживается неустойчивость дуги, наблю­ даются выдувание и разбрызгивание электрода, затрудняющие еще в большей степени, чем неустойчивость дуги, заварку повреждения под газом.

Явление выдувания и разбрызгивания состоит в том, что электрод при нанесении на поврежде­ ние под давлением газа выдувается, и капли расплавленного электрода (брызги) вылетают далеко за пределы дуги. При этом сварку выпол­ нять невозможно: создаются газовые пузыри, а также возникает опасность ожога сварщика брызгами расплавленного металла или шлака, выбрасываемого струей газа.

Чем меньше размер повреждения, тем при большем давлении происходит выдувание.

В процессе заварки повреждений под газом наиболее сильному тепловому воздействию от факела горящего газа подвергаются руки и лицо сварщика.

Интенсивность радиации (во время проводи­ мых опытов) доходила до 4,0 кал/см2 ■мин, т. е. до радиации, переносимой в течение 12— 24 сек [8].

Зависимость между интенсивностью радиа­ ции, величиной завариваемого повреждения и давлением газа показана на рис. 2.

При ручной электродуговой сварке опасность ожогов от факела горящего газа усиливается, а именно:

И