close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Дорофеев Алексей Витальевич. Снижение травматизма в газоснабжении Орловской области путём повышения безопасности эксплуатационных свойств оборудования.

код для вставки
1
2
3
4
Аннотация
Выпускная квалификационная работа объемом 105 страниц компьютерного
теста, включает 15 таблиц, 26 рисунков и 74 источника.
Ключевые слова: предупреждение травматизма, система газоснабжения,
повышение
безопасности
эксплуатационных
характеристик
оборудования,
газопроводы промышленных объектов (производственные участки, котельные для
отопления,
промышленные
линии
обработки
и
переработки
продукции)
Орловской области.
Выпускная квалификационная работа по теме: «Снижение травматизма в
газоснабжении
Орловской
эксплуатационных
травматизма
области
свойств
путём
повышения
оборудования»направлена
на
безопасности
предупреждение
в системе газоснабжения Орловской области путем повышения
безопасности эксплуатационных характеристик оборудования.
Актуальность темы: в настоящие время приоритетным направлением
являются проблемы взрывоопасных объектов газоснабжения Орловской области
и пути снижения травматизма работников данных объектов.
Цель нашей работы является предупреждение травматизма
газоснабжения
Орловской
области
путем
повышения
в системе
безопасности
эксплуатационных характеристик оборудования.
Объект исследования – газопроводы газифицированных подразделений
промышленных объектов (производственные участки, котельные для отопления,
промышленные линии обработки и переработки продукции) Орловской области.
Предмет исследования – комплексный
подход для решения проблемы
уменьшения травматизма в газифицированных подразделениях промышленных
объектов Орловской области
Задачи исследования:
1)анализ результатов
причинной и следственной связи условий труда
рабочих газифицированных
объектов с травматизмом и размером ущерба от
взрывов и аварий;
2)теоретическая модель причин, способствующих разрушению газопроводов объектов промышленности и математическая модель их коррозионного
5
разрушения;
3) структурные модели материала
оборудования пожароопасных и
взрывоопасных производств объектов;
4)
рекомендация
по
обеспечению
безопасной
эксплуатации
объектов газоснабжения, разработанная на основе инженерных и технических
решений по совершенствованию материалов газового оборудования объектов
промышленности.
Результаты исследования:
1. В газоснабжении на объектах Единой системы газоснабжения ПАО
«Газпром» уровень травматизма остаётся достаточно высоким по техническим и
организационным причинам. Это приводит к большому количеству аварий,
сопровождающихся взрывами и пожарами. Только за 2015 год произошло 41
авария на магистральных газопроводах и газораспределительных пунктах, причём
около половины
аварий на газопроводах заканчивается пожаром, а каждая
авария на газораспределительных пунктах - взрывом. Каждая третья авария
сопровождается производственной травмой, причём многие со смертельным
исходом. Финансовый ущерб от несчастных случаев и профессиональных заболеваний на производстве достигает примерно 5 млрд. рублей.
2.
В Орловской области транспортировкой природного газа
по
распределительным сетям, эксплуатацией объектов газоснабжения и снабжением
сжиженным газом занимается
ОАО «Газпром газораспределение Орёл».
Поэтому для снижения травматизма в газоснабжении Орловской области
необходимо провести анализ её системы управления.
3. Принять необходимые меры по дальнейшему совершенствованию систем
газоснабжения в Орловской области в соответствии с требованиями нормативноправовых актов, действующих в Российской Федерации, предусмотрев решение
проблем технического, правового и организационного обеспечения.
4.
Принять необходимые меры для поддержания в постоянной рабочей
готовности аварийных и ремонтных бригад.
5. Обеспечить техническое оснащение
магистральных газопроводов и
газораспределительных пунктов надёжными средствами телемеханики.
6.
Внести необходимые изменения в научно-исследовательские
6
программы для обеспечения решения проблем коррозионного растрескивания
магистральных газопроводов. И самое главное, обеспечить практическое
применение при решении данных проблем.
7.
Применение в качестве гидроизоляции газопроводов пленочного
покрытия является основной причиной разрушения металлических стенок
газопровода. В дальнейшем это приводит к взрыву и пожару
вследствие
водородного растрескивания под напряжением и коррозии катоднозащищенных
труб.
В
результате проведенных исследований данный теоретический метод
позволит значительно снизить уровень травматизма в газоснабжении Орловской
области.
Практическая значимость работы заключается в результатах анализа условий
и
охраны
труда
рабочих
при
использовании
оборудования
газифицированных объектов; в методике определения места повреждения
пленочной гидроизоляции и коррозионных повреждений для обеспечения
безопасной эксплуатации трубопроводов
результатах
теоретических
газифицированных объектов; в
исследований
материалов
пожароопасных и взрывоопасных производств объектов.
оборудования
7
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
………………………………………………………………................9
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ……..............................................................................................12
1.1. Анализ травматизма на газифицированных объектах и других взрывоопасных
и пожароопасных производствах Орловской области …………………………….12
1.2. Объекты газоснабжения в Орловской области…………………………………21
1.3. Основные причины взрывов и пожаров на газифицированных объектах и
других взрывоопасных и пожароопасных промышленных предприятиях..…28
1.4. Цели и выводы…………………………………………………………………36
2.
СНИЖЕНИЕ
ТРАВМАТИЗМА
В
ГАЗОСНАБЖЕНИИ
ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ…………………………………………………………..38
2.1.
Теоретическое обоснование снижения травматизма в газоснабжении и
других пожаро- и взрывоопасных производствах….................................................38
2.2. Взаимодействие компонентов оборудования предприятий газоснабжения на
устойчивость к разрушению………………………………………………………..44
2.3.
Причины
разрушения
газопроводов
промышленных
объектов,
сопровождающихся травматизмом………………………………………………..55
2.4.
Снижение
травматизма
в
системе
газоснабжения
на
подземных
трубопроводах методами диагностики……………………………………………..60
2.5. Метод определения
коррозионных повреждений наружных поверхностей
газопроводов…………………………………………………………………………64
2.6. Выводы……………………………………………………………………………67
3. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СНИЖЕНИЯ ТРАВМАТИЗМА НА ОБЪЕКТАХ
ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПУТЁМ ПОВЫШЕНИЯ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ОБОРУДОВАНИЯ…………………69
3.1. Технические
мероприятия
по
снижению
травматизма
на
производстве.………………………………………………………………………..69
3.2. Оптимизация технологий путём повышения безопасности
оборудования
газифицированных объектов………………………………………………………69
8
3.3. Влияние технологических мероприятий на характеристики безопасности
оборудования объектов газоснабжения…………………………………………..…75
3.4. Влияние технических мероприятий на прочность оборудования
объектов газоснабжения……………………………………………………………..80
3.5. Повышение безопасности
объектов газоснабжения………………………84
3.6. Выводы…………………………………………………………………………..87
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
СНИЖЕНИЯ
ТРАВМАТИЗМА В ГАЗОСНАБЖЕНИИ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ……...89
4.1. Объекты исследования системы газоснабжения………………...……………...89
4.2. Экспериментальная проверка
безопасности
эксплуатационных свойств
объектов газоснабжения……………………………………………………………92
4.3. Выводы…………………………………………………………………………..95
5.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ТЕХНИЧЕСКИХ
РЕШЕНИЙ…………………………………………………………………………..96
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ…………………………………98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………...100
9
ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы исследования.
Несмотря
на значительное
сокращение промышленного производства и уменьшение численности работников
на нём, предприятия экономики находятся в числе наиболее опасных отраслей.
Ежедневно на предприятиях промышленности в стране погибают или получают
увечья 4-5 человек.
Это связано с низким уровнем производственной
автоматизации, отсталыми технологиями, слабой трудовой дисциплиной на
рабочих местах. Также накладывает негативный след на техническое оснащение
предприятий санкции, которые были наложены на РФ экономически развитыми
странами. А все эти негативные процессы постоянно воспроизводят устойчивый
рост различных чрезвычайных ситуаций техногенного характера, в том числе
аварии на транспорте, взрывы технологического оборудования, обрушения зданий
и сооружений, аварии с выбросом
коммунальных
системах
токсичных продуктов,
жизнеобеспечения,
аварии
транспорте. По подсчётам экономистов, приблизительный
на
аварии на
трубопроводном
ущерб Российской
Федерации от чрезвычайных ситуаций техногенного характера и природных
катастроф достигает 4-5 % от валового внутреннего продукта. Ежегодные потери
от чрезвычайных происшествий в промышленности и агропромышленном
комплексе составляет примерно 30 тысяч человек, более 150 тысяч человек
получают увечья и травмы различной степени тяжести.
В выпускной работе рассматриваются проблемы пожаро- и взрывоопасных
объектов газоснабжения
Орловской области и пути снижения травматизма
работников данных объектов. В газоснабжении основной проблемой является
воздействие коррозионных процессов и нарушения технологии производства
работ, вследствие чего происходит
основная часть аварий на предприятиях
газовой промышленности.
Цель работы - предупреждение травматизма
Орловской
области
путем
характеристик оборудования.
повышения
в системе газоснабжения
безопасности
эксплуатационных
10
Объект исследования - газопроводы газифицированных подразделений
промышленных объектов (производственные участки, котельные для отопления,
промышленные линии обработки и переработки продукции) Орловской области.
Научную новизну работы составляют:
- теоретически обоснована математическая модель коррозионного разрушения
металлических подземных трубопроводов с пленочной гидроизоляцией и метод
бесконтактного нахождения повреждения гидроизоляции газопровода;
- определены структурные модели материалов оборудования пожароопасных и
взрывоопасных производств объектов промышленности;
- математические модели для исследования возможности повышения свойств
материалов, обеспечивающих безопасную эксплуатацию объектов газоснабжения
с целью снижения травматизма.
Метод исследования. В данной работе используется комплексный подход
для решения проблемы уменьшения
травматизма
в газифицированных
подразделениях промышленных объектов Орловской области.
Практическую значимость имеют:
- результаты анализа условий
и охраны труда рабочих при использовании
оборудования газифицированных объектов;
-
методика определения места повреждения пленочной гидроизоляции и
коррозионных
повреждений
для
обеспечения
безопасной
эксплуатации
материалов
оборудования
трубопроводов газифицированных объектов;
-
результаты
теоретических
исследований
пожароопасных и взрывоопасных производств объектов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Анализ результатов причинной и следственной связи условий труда рабочих
газифицированных объектов с травматизмом и размером ущерба от взрывов и
аварий.
2. Теоретическая модель причин, способствующих разрушению газопроводов
объектов
промышленности
и
математическая
модель
их
коррозионного
разрушения.
3.
Структурные
модели
материала
взрывоопасных производств объектов.
оборудования
пожароопасных
и
11
4.
Рекомендация
по
обеспечению
безопасной
эксплуатации
объектов газоснабжения, разработанная на основе инженерных и технических
решений по совершенствованию материалов газового оборудования объектов
промышленности.
Структура и объем работы. Структура и последовательность изложения
результатов магистерской работы определены целью и задачами исследования.
Работа состоит из введения, шести глав основных разделов, общих выводов и
библиографического списка.
12
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ.
1.1. Анализ травматизма на газифицированных объектах и других
взрывоопасных и пожароопасных производствах Орловской области.
Около половины промышленных предприятий в Российской Федерации не
имеют финансовых возможностей уделять должное внимание вопросам охраны
вследствие тяжелого финансового положения. На некоторых промышленных
производствах
растёт продолжительность рабочих смен и практикуется
сверхурочная работа. Эти и другие неблагоприятные факторы повышают риск
причинения вреда работников, что в дальнейшем ведёт к ухудшению их здоровья,
несчастным случаям на производстве и профессиональным заболеваниям [4].
Продолжающаяся
деградация
промышленности
и
её
деиндустриализация
увеличивают процент изношенного оборудования и техники. Уменьшилось
финансирование мероприятий для создания и поддержанию научно обоснованных
условий труда. Растёт процент предприятий, в которых ухудшаются санитарно гигиенические нормы.
Количество
рабочих мест с условиями труда,
соответствующим нормативно-правовым актам, составляет не более 60%. А на
участках производств,
где
срок
эксплуатации соответствующей
превышает 10 лет, процент несчастных случаев на производстве
техники
составляет
порядка 75% [7].
В нашей стране работают более 8 500 тысяч
пожаро- и взрывоопасных
предприятий. Чаще всего техногенные аварии происходят на предприятиях
нефтехимической, нефтеперерабатывающей и химической промышленности.
Следствием данных катастроф является разрушение жилых и промышленных и
помещений, гибели и получение травм работников и к большим материальным
потерям.
На предприятиях газовой и нефтяной промышленности в настоящее время
эксплуатируется более 250 тысяч километров магистральных нефтепроводов, 360
тысяч
газопроводов
и
900
нефтеперекачивающих станций.
компрессорных
газоперекачивающих
и
Широкое распространение магистральные
13
нефте- и газопроводы получили в нашей стране в 60-70-х годах прошлого
столетия. К сожалению, большая часть данных магистральных трубопроводов
эксплуатируется более 30-40 лет. Соответственно, они в значительной мере
выработали и продолжают вырабатывать свой ресурс: их износ превышает 71%.
Если рассмотреть причины наиболее частых аварий, то они следующие:
1)
подземная коррозия металлических частей (24%);
2)
механические повреждения, которые обычно происходят при проведении
земляных работ без разрешения компрессорной газораспределительной станции
(22%). Это происходит вследствие не выполнения в полном объёме Положения
правил охраны газораспределительных сетей в разделе кадастровых работ по
выделению охранных зон, где располагаются газораспределительные сети;
3)
небрежное выполнение или брак при исполнении монтажно-строительных
работ (20%);
4)
производственный дефект или брак газового оборудования и труб (15%);
5)
нарушение
производственной
и
технологической
дисциплины
обслуживающим персоналом, а именно небрежная контрольная проверка
запорных устройств на газораспределительных станциях, уменьшение времени
вентиляции топки газового оборудования и т.д. (10%);
6)
остальные случаи составляют небольшой процент аварий.
Основными причинами травматизма в зависимости от вида случившегося
происшествия представлены в табл.1.1.
Классификация основных видов производственного травматизма
Табл.1.1.
2013
2014
Средняя
2015
Несчастные случаи по
1
величина
годам
Кол.
%
Кол.
%
Кол.
%
%
Нарушение технологии
52
9,3
50
9,1
46
8,5
9
производства работ
2
Нарушение ПТБ
54
12,4
43
9,4
34
13,9
11,9
3
Нарушение правил
34
5,5
20
4,3
16
14,1
4,3
дорожного движения
4
Организация работ
24
4,3
15
3,6
10
8,8
5,5
4
Содержание рабочего
35
5,6
36
7,3
6
5,6
5,9
14
места
5
Состояние технического
25
4,5
29
4,1
10
4,8
4,6
54
10,4
28
6,4
9
5,8
7,5
23
20,2
21
14,5
20
13,9
16,1
-
-
9
2,8
7
3,7
3,2
объекта газовой отрасли
6
Отсутствие или
неправильное
применение средств
индивидуальной защиты
7
Грубое нарушение
трудовой дисциплины
8
Отсутствие или
неквалифицированное
обучение
Рис.1.1 Газопровод АО «Газпром газораспределение Орёл» в Орловской области.
В Орловской области разрабатывается в соответствии с Постановлением
Правительства РФ «О порядке разработки и реализации региональных и
15
межрегиональных программ по газификации жилищно-коммунального хозяйства,
промышленных
региональных
и
других
сетевых
предприятий»
газопроводов.
На
основная
данный
программа
момент
в
развития
области
функционируют 41 газораспределительная станция, 10 из которых работают с
перегрузкой в течение продолжительного времени. Большая нагрузка выпадает на
газораспределительные станции в посёлке Колпна, Мценске, Северном районе г.
Орла и в Лужках. Для снижения до приемлемого уровня нагрузок необходимо
расширять мощности или модернизировать отдельные участки магистральных
газопроводов. В данной программе идёт речь как о строительстве газовых сетей
для области, так и в первую очередь для посёлков и сёл. Для этого необходимо
область включить в инвестиционную программу ПАО «Газпром», что позволит
снять большинство технических ограничений на развитие коммунального
хозяйств области и производственных предприятий Орловской области.
Коэффициент частоты производственного травматизма со смертельным
исходом в экономически развитых странах в 5 -10 раз меньше показателя РФ.
Доля случаев со смертельным исходом в общем числе травмированных
работников составляет в 2010 г. – 3,1 %; 2011- 3.2%; 2012 г.г. - 3,0 %, 201 г. 3,7 %, 2014 г. – 4,2 %, 2015 г. - 4,8 % [22]. Причина примерно 20 %
производственных несчастных случаев состоит в работе на устаревшем
оборудовании
и
использовании
несовершенных
технологий.
Динамика
травматизма на производстве по годам приведена в таблице 1.2.
Травматизм на производстве
Таблица 1.2.
Число
несчастных
2011
2012
2013
2014
2015
Всего, тысяч работников
67
63,3
59,7
60,5
57,3
На 1000 человек
5,1
5,0
4,5
3,9
3,4
Гибель всего работников
4 404
3 368
3 587
3 078
2 763
На 1 000 работников
0,132
0,165
0,093
0,094
0,101
случаев на производстве
Травмы легкой и средней степеней тяжести в РФ регистрируют не всегда,
вследствие этого продолжают накапливаться большое число опасных ситуаций,
которые в сочетании с другими производственными факторами потенциально
16
ведут к тяжелым последствиям. По статистическим данным, каждые 300 опасных
факторов влекут за собой приблизительно 30 травм, среди которых одна тяжёлая
или со смертельным исходом. Вот почему нельзя работодателям скрывать или
занижать все виды травм [24].
По данным Росстата, производственный травматизм со смертельным исходом в
2015 г. в РФ снизился до уровня 1990-х г. - 0,101. А оценки международной
организации труда дают несколько иные показатели [30].
Большая часть производственного травматизма в стране происходят по
техническим причинам, а именно несовершенство и неисправность техники,
нарушение технологии производства работ, неудовлетворительное содержание
рабочего места. По данным причинам произошло примерно 40 % травм на
производстве. На втором месте стоят организационные причины, в том числе
неудовлетворительная
организация
работ,
грубое
нарушение
трудовой
дисциплины, некачественное обучение безопасным приёмам и способам труда,
использование рабочих не по специальности. По данным причинам произошло
около 35% производственных травм. На третьем месте стоят травмы, полученные
при эксплуатации неисправного транспорта или с нарушением инструкций по
эксплуатации с показателем в 20%.
Динамика численности пострадавших на промышленном производстве.
Табл.1.3.
Год
Всего
Промышленность
Сельское хозяйство
Строительство
Транспорт
Всего пострадавших тысяч человек
2010
153,1
65,5
48,1
11,8
11,2
2011
151,8
66,8
44,4
12,3
11,0
2012
144,7
68,0
38,7
11,7
10,7
2013
127,7
57,8
31,2
10,6
10,9
2014
106,7
50,2
23,1
9,4
8,1
2015
88
41,1
19,9
7,1
8,5
Пострадавших со смертельным исходом тысяч человек
2010
4,26
2011
4,4
2012
4,37
1,61
1,61
1,1
0,63
0,46
1,67
1,07
0,70
0,47
1,05
0,69
0,48
17
2013
3,92
1,43
0,88
0,68
0,48
2014
3,54
1,26
0,77
0,67
0,40
2015
3,29
1,28
0,73
0,53
0,41
Пострадавших на 1000 человек
2010
5,2
5,6
7,0
5,3
3,7
2011
5,1
5,5
6,7
5,6
3,7
2012
5,0
5,5
6,4
5,3
3,6
2013
4,5
5,0
5,9
5,0
3,7
2014
3,9
4,6
4,9
4,6
2,8
2015
3,4
3,8
5,8
4,4
2,4
Гибель на 1000 работников
2010
0,144
0,137
0,210
0,291
0,151
2011
0,149
0,138
0,218
0,318
0,158
2012
0,150
0,133
0,243
0,312
0,162
2013
0,138
0,122
0,240
0,318
0,163
2014
0,131
0,115
0,218
0,330
0,136
2015
0,129
0,171
0,213
0,333
0,114
Данные о травматизме в РФ по данным Росстата и по оценке МОТ приведены в
нижестоящей таблице.
Таблица 1.4.
Показатель
Росстат
МОТ
Общее число несчастных случаев - No
1 541 800
5 322 065
Число несчастных случаев со
4300
6972
358
763
смертельным исходом - Nc
No/Nc
Показательно отношение общего числа несчастных случаев No к числу
несчастных случаев со смертельным исходом Nc, которое обладает существенной
устойчивостью и в пределах одной страны может считаться постоянным:
No/Nc=const. [29].
Динамика изменения отношения No/Nc приведена в таблице 1.5. [30].
Показатель несчастных случаев на промышленных предприятиях
18
Таблица 1.5.
Показатель
2011
2012
2013
2014
2015
No
5,0
4,3
3,9
3,4
3,1
Nc
0,145
0,137
0,128
0,119
0,115
No/Nc
34,5
31,4
30,5
28,5
26,9
Переходя к проблеме производственного травматизма на промышленных
предприятиях и организациях, надо учесть, что она стоит очень остро не только в
орловской области, но и в целом по стране. В нашей стране каждый год сотни
тысяч работников получают производственные травмы различной степени
тяжести, а погибают
тысячи людей по различным причинам.
Основой всех
организационно-технических мероприятий по обеспечению безопасности труда в
организации является всесторонний, комплексный анализ всех возможных
потенциальных опасностей на предприятиях. Для выработки оптимальных
профилактических мероприятий необходимо иметь информацию о всех опасных
и вредных производственных факторах в организации. Устранить опасные и
вредные условия труда в отраслях экономики Орловской области поможет
детальное изучение динамики травматизма на производстве.
Данные всех производственных травм поступают в Орловское
региональное
отделение Фонда социального страхования Российской Федерации. В прошлом.
2017 году на промышленных предприятиях Орловской области получили травмы
различной степени тяжести 204 работника, из которых 187 человек – лёгкой и
средней степени тяжести, 13 – тяжёлые. К сожалению, 4 человека погибли на
производстве. Как обычно, самыми неблагополучными отраслями снова стало
строительство
и
агропромышленный
комплекс.
Если
рассматривать
территориально, чаще всего травмы получают в г.Орле и Орловском районе.
Если рассматривать по годам, то статистика ФСС показывает, что в прошедшем
году травм стало меньше, чем в 2015г., когда травмировалось на производстве 269
человек.
Управляющий ФСС по Орловской области Олег Ревякин в прессе
сказал, что снижение произошло благодаря программе финансового обеспечения
предупредительных мер. Согласно данной программе, 20% от всех финансовых
19
поступлений обязательного социального страхования от несчастных случаев на
производстве и профессиональных заболеваний поступают на охрану на
производстве.
С помощью ФСС в Орловской области работодатели проводят медицинские
осмотры для работников, приобретают аптечки, санаторно-курортные путёвки и
т.д. Общая сумма потраченных финансовых средств на работников составила
более 31 миллиона рублей, а 13 миллионов рублей из этих средств пошли на
приобретение индивидуальных средств защиты для работников.
Рис. 1.2. Диаграмма основных несчастных случаев на производстве.
Классификация производственного травматизма по видам происшествий в
Орловской области
Таблица 1.6.
2013
2014
Среднее
2015
№
Вид происшествия
Чел.
%
Чел.
%
Чел.
%
%
1
ДТП
62
35,0
45
33,9
35
27,4
34,3
2
Падение с высоты
34
6,7
30
7,7
11
10,5
8,3
3
обвал
7
2,0
6
4,4
8
2,0
2,8
4
Электротравма
-
-
7
1,8
-
-
0,6
5
Вредные химические
-
-
4
0,8
5
3,1
1,3
20
вещества
6
Травмы животными
15
25,8
11
24,0
7
14,1
21,3
Диаграмма несчастных случаев на производстве по отраслям промышленности в
Орловской области с 2011 по 2013 год.
Рис.1.3.
Диаграмма
производственного
травматизма
основных
отраслей
промышленности и услуг Орловской области.
Приведём статистические данные по Орловской области сборника «Орловская
область в цифрах. 2011-2016».
Производственный травматизм на предприятиях и в организациях с опасными и
вредными условиями труда.
Табл.1.7.
Численность пострадавших при несчастных 2011
случаях на
производстве
с
утратой
трудоспособности на один рабочий день и
более и со смертельным исходом:
386
всего
на 1000 человек
Численность пострадавших при несчастных
случаях на производстве со смертельным
исходом:
3,1
2012
2013
2014
2015
2016
293
276
297
234
194
2,4
2,3
2,4
1,9
1,7
21
всего
на 1000 работающих
27
0,218
9
0,073
15
0,124
13
0,104
7
0,057
6
0,051
Потери рабочего времени в Орловской области от несчастных случаев на
производстве составили в 2016 г. 17,7 тыс. человеко-дней.
Степень износа основных фондов по видам экономической деятельности.
Табл.1.8.
Степень износа основных фондов в % по
видам экономической деятельности
Все основные фонды
Сельское хозяйство, охота и лесное
хозяйство
Рыболовство, рыбоводство
Добыча полезных ископаемых
Обрабатывающие производства
Производство
и
распределение
электроэнергии, газа и воды
Строительство
Оптовая и розничная торговля; ремонт
автотранспортных средств, мотоциклов,
бытовых изделий и предметов личного
пользования
Гостиницы и рестораны
Транспорт и связь
Финансовая деятельность
Операции с недвижимым имуществом,
аренда и предоставление услуг
Государственное управление и
обеспечение военной безопасности;
социальное страхование
Образование
Здравоохранение и предоставление
социальных услуг
Предоставление прочих коммунальных,
социальных и персональных услуг
2012
2013
2014
2015
2016
47,0
39,7
46,7
41,4
46,7
41,8
47,5
43,8
50,7
44,1
42,0
62,8
52,5
52,9
56,0
63,9
54,4
50,3
56,6
68,3
63,2
50,6
56,9
69,9
64,8
50,9
60,2
70,1
66,7
50,5
64,9
26,6
64,0
31,5
68,5
33,9
69,7
34,7
69,9
35,1
29,5
53,7
39,9
34,2
24.3
54,4
43,0
35,0
29,3
58,8
46,1
34,7
30,1
60,1
47,1
33,5
30,3
61,4
49,7
35,1
58,0
60,3
61,4
62,4
63,8
47,1
46,2
46,7
41,4
47,8
44,7
48,3
43,5
49,2
44,3
55,7
50,6
51,2
52,3
53,9
1.2. Объекты газоснабжения в Орловской области
Финансовая
несостоятельность
и
неплатежеспособность
организаций
и
предприятий лежит в основе плохого состояния основных материальных фондов.
Основной причиной аварийного состояния и производственного травматизма
является физический износ производственных фондов, вследствие чего большая
часть аварий случается по техническим причинам. Продолжается перекос
инвестиций, направленный в топливно-энергетический комплекс, на поддержание
производства добывающих отраслей, экспортирующих сырье, а в остальных
22
отраслях продолжается процесс стагнации и деградации [23].
Самым важным элементом в системе газоснабжения представляют собой
газопроводы, так как на их строительство тратится большая часть финансовых
средств, примерно, 75-80%.
По своему предназначению они подразделяются на следующие виды:
а) магистральные, предназначение состоит в транспортировке от места добычи к
крупным городам и градообразующим предприятиям;
б) городские, подразделяющиеся на высокого давления, среднего и низкого. Они
необходимы для подачи газа внутри города и населённого пункта;
в) промышленные.
Системы газоснабжения в зависимости от числа степеней давления в газопроводе
подразделяются на одно-, двух-, трёх- и многоступенчатые.
Одноступенчатые газопроводы самые распространённые и предназначены для
подачи газа только
под одним давлением. Обычно это низкое давление для
конечных потребителей.
Двухступенчатые газопроводы могут подавать газ потребителям как по давлению
низкого и высокого, так и среднего и низкого давления.
Трёхступенчатая система подачи природного газа потребителям может быть как
высокого, среднего и низкого давления.
Многоступенчатая
система
газоснабжения
технически
самая
сложная
и
предполагает подачу газа по газопроводам высокого 1 категории (до 1,2 МПа),
высокого 2 категории (до 0,6 МПа), среднего (до 0,3 МПа) и низкого (до 0,005
МПа) давлений.
В
систему газоснабжения обязательно включаются газораспределительные
станции, газорегуляторные пункты и распределительные газопроводы всех
давлений. Все вместе они обеспечивают безопасную и беспрерывную подачу газа
конечным потребителям.
Через газорегуляторные пункты газ по газопроводам высокого давления (1
категории) подаётся в газопроводы высокого (2 категория) и среднего давления,
крупным предприятиям и газораспределительным станциям.
23
Газопроводы
среднего
давления
предназначены
для
подачи
газа
через
газорегуляторные установки и пункты в газопроводы низкого давления, крупным
коммунальным и промышленным предприятиям.
А газопроводы низкого давления предназначены для подачи газа населению и
небольшим предприятиям и организациям.
Следовательно, населению газ подаются под низким давлением, а крупным
предприятиям и организациям – под среднем и высоким давлением.
А полное взаимодействие между газопроводами всех давлений осуществляется
через газорегуляторные пункты и газорегуляторную установку.
В Российской Федерации газораспределительная и газоснабжающая системы
имеют протяжённость более 710 тысяч километров, задачей которых является
снабжение природным газом тепловых электростанций, газовых отопительных и
производственных
котельных,
а
также
промышленных
предприятий
и
организаций, среди них более 23 тысяч являются взрыво- и пожароопасными. В
2015 году на газоснабжающих и газораспределительных объектах произошло 32
аварии и 6 несчастных случаев со смертельным исходом. Если смотреть в
динамике, то число аварий выросло незначительно, до 35, а число смертельных
несчастных случаев подскочило до 12 [6].
Промышленные объекты,
использующие в производстве сжиженный газ,
характеризуются
повышенной
опасностью,
поэтому
требуют
проведения
постоянного и
усиленного контроля технического состояния аппаратуры,
соблюдения производственной технологии и исполнения трудовой дисциплины
[8].
В Орловскую область природный газ пришёл в 1960 году в жилой дом на улице
Московской в районе железнодорожного вокзала, на ТЭЦ и предприятие
«Текмаш». И именно с данного времени и начался отсчёт газификации области, в
этом году исполнилось 58 лет. Следующим началась газификация города Мценска
и посёлка Кромы в 1963 году, а например, город Ливны был газифицирован в
1985 году.
Но в последнее десятилетие газификация
набирает оборот и в
среднем по области в сельской местности общий уровень достиг 70%. Что
превышает уровень по стране в целом. А в городах и посёлках городского типа
24
по области общий уровень газификации достиг отметки в 95%. В Орловской
области транспортировкой газа по распределительным сетям, эксплуатацией
объектов газоснабжения и обеспечением сжиженным и природным газом
занимается
ОАО «Газпром газораспределение Орёл». Оно
продолжает
проводить газификацию области, выделяя для этих целей большие финансовые
средства и материальные ресурсы.
Например, только в сельской местности по программе газификации сельских
населённых пунктов проведено и запущено в эксплуатацию более 745 километров
межпоселковых газопроводов высокого давления.
Специалисты «Газпром
газораспределение Орёл» вместе с проектировщиками выбирают будущую
трассу, согласовывают проектную документацию, выдают технические условия,
ведут технический надзор за строительством газопровода, принимают объекты в
эксплуатацию. Также их непосредственной задачей является приём объектов в
эксплуатацию, оформление землеустроительного дела, регистрация построенных
объектов, производство врезки и запуск газа конечным потребителям.
Продолжается строительство газовой инфраструктуры на объектах «Газпром
газораспределение Орёл» с целью сделать условия работы для сотрудников более
комфортными. Специфика обслуживания систем газоснабжения зависит, в том
числе, и от времени года. Так, в зимнее время года для предотвращения и
снижения травматизма проводятся мероприятия путём повышения безопасности
эксплуатационных
свойств
оборудования.
Эти
мероприятия
состоят
в
обследовании газопроводов на целостность изоляции, герметичность швов между
труб, диагностики технического состояния газораспределительных пунктов,
проведение плановых ремонтов запорной аппаратуры.
Ниже в работе я приведу штатную численность сотрудников «Газпром
газораспределение Орёл» и объектов газоснабжения.
К сведению, ежедневно на обслуживания данного предприятия выходит примерно
130 слесарей-обходчиков и мастеров с техническими приборами для проверки
газопроводов и объектов.
Согласно принятым Правилам безопасности и
эксплуатации в газовом хозяйстве создан необходимый запас материальных и
финансовых ресурсов на локализацию и ликвидацию вероятных чрезвычайных
25
ситуаций.
Необходимо
также
отметить,
что
в
Орловской
области
имеется
одна
газонаполнительная станция, предназначенная для приёма сжиженного газа.
Данная станция находится под круглосуточным наблюдением вооружённых
охранников,
а по всему периметру расположены видеокамеры. На
данную
станцию сжиженный газ поступает в специальных цистернах железнодорожным
транспортом для потребителей, где не подведён природный газ. Это отдалённые
населённые пункты, дачи, автозаправочные газовые станции и т.д. Структурно
газонаполнительная станция состоит из базы хранения с наполнительным цехом,
пожарной
насосной,
лакокрасочного
цеха,
трансформаторной
станции,
электронных весов и служебных административных зданий и сооружений. Что
очень важно, для снижения травматизма на данной станции функционирует
специализированный аттестационный пункт, предназначенный для обучения
сварщиков на работах с полиэтиленовыми и металлическими газопроводами.
Данный пункт предназначен для обучения не только для своих сотрудников, но и
для Курской, Тульской, Белгородской и Брянской областей. За каждым
сварщиком для закрепления ответственности закреплено личное клеймо. Это
позволяет всегда узнать фамилию и имя сварщика, проводившего сварочные
работы.
26
Рис. 1.4. Магистральные газопроводы в Орловской области.
В Орловской области общая характеристика газовых сетей ОАО «Газпром
газораспределение Орёл» выглядит следующим образом.
Количество работников составляет 1595 человек.
В эксплуатации располагаются:
1) газопроводы наружные – 141 121 километров;
2) пункты газораспределительные (газораспределительные пункты и шкафные
распределительные пункты) – 4 950 штук;
3) электрохимические защитные установки – 798 штук.
Обслуживается «Газпром газораспределение Орёл» следующие организации:
1) промышленные предприятия – 298 штук;
2) коммунально-бытовые организации – 5 286 штук;
3) газифицированные котельные 274 штук;
4) квартир с природным газом – 333 456, в том числе сжиженным природным
газом – 10 008 штук.
27
Вся протяжённость газификации Орловской области составляет 85,22%.
За 2016 год данные по объёму транспортировке
составляют 1 398 247 тысяч
кубометров природного газа, а объём реализации организациям и населению
сжиженного газа составил 2 8851 тонн.
Как я уже отмечал выше, транспортировкой в Орловской области занимается
«Газпром газораспределение Орёл». Для заключения договора на поставку
природного
газа
организация
должна
направить
заявку
в
«Газпром
газораспределение Орёл» или его филиалы на своём официальном бланке с
указанием требуемого
объёма природного газа с делением по необходимым
точкам подключения.
В заявке обязательно должно быть копии следующих документов, заверенных
печатью контрагента:
1) сам договор поставки природного газа;
2) положение или устав;
3) два свидетельства:
а) о постановке на учёт в налоговом органе (ИНН);
б) о регистрации юридического лица (ЕГРЮЛ);
4) копия решения или протокола о избрании директора организации и копия
приказа о вступлении в должность;
5) уведомления статистических органов;
6)
протокол
об
избрании
исполнительного
органа
организации
или
доверенность на представителя организации.
Кроме данного пакета документов, необходимо также предоставить карту
партнёра с подписями руководителя и главного бухгалтера организации с
печатью.
В
Орловской
области
транспортировку
природного
газа
осуществляют
следующие организации:
1) филиалы «Газпром газораспределение Орёл» в городах Ливны, Орёл и
Мценск;
2) филиалы «Газпром газораспределение Орёл» в посёлках Кромы, Покровское,
Нарышкино и Верховье.
28
За последнее десятилетие благодаря большому вниманию охране труда в
«Газпром газораспределение Орёл» не было зарегистрировано ни одного случая
производственного травматизма или профессионального заболевания. В крупных
управлениях имеются специалисты по охране труда, задачей которых является
правильное выполнение сотрудниками подразделения требований охраны труда.
Это в первую очередь касается
автомобильного транспорта, сосудов под
давлением, электрохозяйства, грузовых и подъёмных механизмов и т.д.
Обеспечиваются средствами индивидуальной защиты, в том числе спецодеждой и
обувью работники, включённые в перечень профессий с опасными и вредными
условиями труда.
В «Газпром газораспределение Орёл» с каждым сотрудником заключён кроме
трудового договора также и коллективный, в котором предусмотрено социальная
защита сотрудников. К ним относится проведение культурно-массовых и
спортивных
мероприятий,
обеспечение
детей
сотрудников
бесплатными
путёвками в детские и оздоровительные лагеря, оказание материальной помощи в
случае тяжёлой болезни ит.д.
1.3. Основные причины взрывов и пожаров на газифицированных объектах
и других взрывоопасных и пожароопасных промышленных предприятиях.
В нашей стране природный газ как наиболее экологически чистый
энергоноситель приобрёл большое значение.
На объектах газоснабжения и других взрывоопасных предприятиях
опасным считается не отдельный механизм, оборудование, емкость с газом, а в
целом производственный объект, на котором используют данное техническое
устройство или природный газ.
В
РФ
создан
единый
банк
данных,
основанный
на
единых
методологических и программно-технологических принципах и содержащий
сведения об опасных производственных объектах, которые эксплуатируются
организациями на территории Российской Федерации. Поэтому все потенциально
опасные
организации
занесены
производственных объектов [2].
в
государственный
реестр
опасных
29
В настоящее время Ростехназдзор РФ контролирует примерно 250 тысяч
км магистральных трубопроводов, из которых газопроводы составляют 160 тыс.
километров, нефтепроводы - 75 тыс. км, аммиакопроводы - 1,48 тыс. км.
Магистральные
трубопроводы
включают
в
свою
систему
3704
газораспределительных и 1150 насосных и компрессорных станций, а также
резервуарный парк объемом 17,5 млн. м [64].
Магистральные и внутрипромышленные нефте- газо- продуктопроводы
представляют собой сложную техническую систему, обладающую крупным
энергетическим потенциалом и охватывает половину
территории страны, на
которой проживает 60 % населения[69]. Около половины всех магистральных
газопроводов диаметром более 700 мм находится за Полярным кругом на
территориях, осуществляющих только выпас оленей (республика Коми менее
1чел/км2).
Магистральные газопроводы пересекают все климатические зоны РФ, на
которых живут
около 60 % населения страны. К сожалению, большая часть
газопроводов проложена рядом с землями сельскохозяйственного пользования.
По газопроводам транспортируется от 250 до 340 млрд. м3 газа в год. А с учетом
строящихся «Северный поток-2», «Южный поток» и «Сила Сибири» объёмы газа
значительно вырастут. Следовательно, вырастут и
потери газа в результате
аварий, которые на данный момент составляют около 8,5 млрд. м в год. Проходят
магистральные
трубопроводы
и
вблизи
промышленных
предприятий
и
населённых пунктов, более 1 тысяч раз пересекают автомобильные и железные
дороги. Около 45 % газопроводов и 60 % нефтепроводов эксплуатируется свыше
25 лет, 10 % газопроводов и 30 % нефтепроводов - более 30 лет тому назад, а 8 %
газопроводов - более 40 лет. Магистральные трубопроводы России представляют
собой комплекс взрыво- и пожароопасных объектов. Все представляю серьёзную
угрозу природной среде и людям, проживающей на ней. Примерно 25 тысяч
километров магистральных газопроводов эксплуатируются при пониженных
давлениях в сравнении с проектными данными
вследствие
технического
состояния.
ПАО «Газпром» разрабатывает программу коррозионного разрушения
30
магистральных
газопроводов
под
напряжением
по
предложению
Госгортехнадзора. Это позволит спрогнозировать возможные модели развития
коррозионного разрушения, а итогом
стало предотвращение аварии на
магистральных газопроводах [64].
К наиболее опасным взрыво- и пожароопасным объектам относятся:
1) предприятия нефтеперерабатывающей и химической промышленности;
2) предприятия, потребляющие нефтяные и газовые продукты в качестве сырья
для энергоносителей;
3) газо- и нефтепроводы;
4) транспорта перевозки взрыво- и пожароопасных веществ;
5) топливозаправочные станции и АЗС.
Если рассмотреть анализ аварийности на магистральных трубопроводах, то
большинство аварий происходит при производстве земляных работ сторонними
организациями
в
охранных
зонах
газопроводов
без
уведомления
эксплуатирующей организации.
Наиболее часто встречаемыми авариями в газовых сетях является:
1)
механические повреждения газопроводов при производстве земляных
работ;
2)
коррозионное повреждение (сквозное отверстие) газопровода;
31
Рис. 1.5. Коррозионное повреждение элемента магистрального газопровода.
3)
разрушения стальных труб за счёт потерь прочности сварных стыков;
4)
механические повреждения автомобильным транспортом;
5)
взрывы природного газа в топке при розжиге газоиспользующих установок;
6)
механические повреждения вследствие определённых природных явлений;
7)
умышленные
противозаконные
действия
третьих
лиц
(внешнее
воздействие).
Основные причины травматизма приведены в нижерасположенной таблице.
Причины травматизма на объектах газового надзора
Таблица 1.9.
Основные причины нарушений
число в %
Коррозия газопроводов
Нарушение трудовой дисциплины
3
Механическое повреждение газопроводов
5
Нарушение правил производства газоопасных работ
5
Нарушение правил безопасной эксплуатации систем потребления и
19
охраны распределительных систем
Инструкций по эксплуатации газового оборудования и по розжигу
15
котлов
Производственный брак
2
Неисправность и отсутствие контрольно-измерительных приборов
6
Неисправность электрооборудования
5
Неустановленные причины
6
Основными причинами также
являются нарушения отсутствие технического
надзора при строительстве и технологии при строительстве [10].
Низкий технический уровень эксплуатируемого газового оборудования также
влияет на уровень безопасности и эффективности использования природного. По
данным газовых компаний, обслуживающих квартиры и дома,
используется
около 80% устаревшего и изношенного газоиспользующего оборудования.
Перечислим основные причины причин происшествий и дадим краткую
характеристику за 2017 год по газовым магистральным трубопроводам:
32
1) 17.06 в Московской области произошёл разрыв рукава для слива СУГ во
время сливания из магистральной автоцистерны в стационарный резервуар
на АГЗС, результатом чего был смертельно травмирован водитель
цистерны;
2) 25.08 при производстве земляных работ в Московской области произошло
механическое повреждение газопровода высокого давления, пострадало
трое рабочих;
Рис.1.6. механическое повреждение и разрыв газопровода.
3) В Чувашской Республике 25.12 произошёл взрыв в топке котла ТП-20,
смертельно травмирован рабочий котельной;
33
Рис. 1.7. Взрыв в топке котла и его последствия в котельной.
34
4) 14.06 в Ленинградской области при проведении земляных работ произошло
механическое повреждение газопровода высокого давления (1,2 МПа),
пострадал один рабочий;
5) 25.08 в Костромской области при проведении тех же земляных работ
произошло повреждение газопровода среднего (0,3 МПа) давления;
6) в нашей, Орловской области, 20.06 произошло механическое разрушение
газопровода высокого (0,6 МПа) давления при проведении земляных работ;
7) 4.09 в Республике Северная Осетия произошло коррозионное повреждение
газопровода среднего (0,3 МПа) давления;
8) в Курганской области 8.01 произошёл взрыв в топке котла ДЕ-4/14 ГМ при
его розжиге, пострадало 2 рабочих;
9) 20.01
при
проведении
земляных
работ
произошло
механическое
повреждение полиэтиленовой трубы газопровода среднего (0,3 МПа)
давления;
в Республике Башкортостан 28.01 в газопроводе низкого давления
10)
повысилось давление после ГРП;
в Ставропольском крае 14.01 произошло смертельное отравление
11)
окислом углерода рабочего котельной и т.д.
Аварийность на системах газораспределения и газового надзора
Таблица 1.10.
Года
2005-2010
2011-2015
200-2005
2006-2010
2011-2015
Протяженность
Число аварий (гибель)
газопроводов тыс. км
Ущерб миллионов рублей
На объектах системы газораспределения
262; 270; 300; 320
18; 25; 20; 24
327; 330; 357; 368; 375
33; 23; 29; 40; 41
На объектах газового надзора
197; 203; 216; 243; 255
50(13); 45(8); 44(9); 24(8); 42(8)
262; 270; 300; 320;330
32(10); 38(13); 31(12); 37(12);32(9)
327; 330; 357; 368; 375
47(4)/1,64; 39(15)/2,94; 22(9)/17,02 53(3)/23,00;
49(4)/12,00
Ещё раз остановимся на основных причинах производственного травматизма в
35
Орловской области.
Основной причиной аварий на газораспределительных трубопроводах является
нарушение их или воздействие определённых механических действий. Причём,
для надземных газопроводов доля составляет 20-25 %, а для подземных – около
половины. На втором месте стоит коррозионное воздействие на газопровод,
составляющее 15-20 %. Далее разрывы магистральных газопроводов происходит
по причине разрушения сварных швов, затем повреждения связаны с сезонными
подвижками в зависимости от рельефа местности. Небольшая часть повреждений
обусловлена
по
причине
высокого
давления
вследствие
неисправности
редукционных устройств ГРП. Данный вид повреждений опасен тем, что по
данной причине велика вероятность возникновения взрывов или пожаров.
Рис. 1.8. Взрыв на магистральном газопроводе в Тверской области.
Также обращу внимание на то, в последнее время растёт число аварий на
газопроводах по организационным причинам. Это связано с тем, что вследствие
экономического кризиса в стране
эксплуатирующие организации газовых
предприятий сокращают штатную численность своих работников. Следовательно,
36
в обычную практику входит контроль газового магистрального трубопровода
одним обходчиком вместо положенных двух. Он не всегда успевает проводить
контроль на должном уровне, часто не проверяет на загазованность колодцы
газовых коммуникаций. А раз увеличивается количество аварий, следовательно,
растут экономические издержки вследствие аварий.
К сожалению, в последние годы производительность труда в РФ продолжает
снижаться несмотря на многочисленные призывы руководства страны к его
повышению. По подсчётам ведущих экономистов страны, производительность
труда
в
стране
снизилась
до 30%
от
мирового
уровня,
а
в СССР
производительность труда превышала на 50 % общемировой. Таков печальный
итог развития экономики последние 20 лет.
1.4. Цели и выводы.
Цель выпускной дипломной работы является предупреждение или
снижение травматизма в системах газоснабжения Орловской области за счёт
повышения эксплуатационных свойств оборудования.
Объектами
исследования
выступают
магистральные
газопроводы
газифицированных подразделений промышленных предприятий, в том числе
котельные для отопления, производственные линии обработки и переработки
продукции.
Проведённые исследования позволяют сделать вывод, в настоящее время в
стране ведутся различные исследования по разным направлениям. Публикуются
нормативно-правовые акты, вводятся в работу различные инструкции и правила
по безопасной эксплуатации газового оборудования. ПАО «Газпром» вкладывает
большие финансовые средства в разработку новых технологий, внедряют
прогрессивные системы обеспечения охраны труда на должном уровне, проводят
исследования по внедрению новых материалов и технологий. Особое внимание
«Газпром»
уделяет
решению
проблемы
коррозионного
разрушения
магистральных газовых трубопроводов под напряжением. Исследование и
положительный итог решения данной проблемы позволил бы создать и
спрогнозировать развитие процессов коррозии газопроводов, а конечным итогом
37
явилось предотвращение взрывов и аварий на магистральных газопроводах.
[117]. Совершенствование алгоритмов диагностики и совершенствование оценки
остаточного ресурса эксплуатируемых газифицированных объектов представляют
иные направления научных исследований.
В качестве выводов выпускной работы является рассмотрение и изучение
кинетических
электрохимических
коррозионных
процессов
и
алгоритмы
модификации свойств металла. Это позволит увеличить сроки эксплуатации
объектов газоснабжения и магистральных трубопроводов.
В данной работе уделяется внимание процессу идентификации водорода в
сталь в начальной стадии наводороживания металлических стенок и мерам
предотвращения проникновения водорода в металл.
Рассмотрен
оптимальный
метод
поиска
коррозионного
повреждения
магистрального трубопровода и использование его на любых участках местности.
Показан технологический процесс увеличения срока службы газопроводов за
счёт
повышения
энергосберегающими
методами
эксплуатационных
характеристик материалов газифицированных объектов.
Ведь самыми распространёнными причинами аварий в местах добычи и
эксплуатации залежей газа является
металлических труб
газопроводов
вследствие
под
водородного растрескивания
напряжением
и коррозионных
повреждения рядом с местами дренажа станций катодной защиты.
38
ГЛАВА 2. СНИЖЕНИЕ ТРАВМАТИЗМА В ГАЗОСНАБЖЕНИИ
ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ.
2.1.
Теоретическое обоснование снижения травматизма в газоснабжении и
других пожаро- и взрывоопасных производствах.
Для уменьшения
предупреждения травматизма на пожароопасных и
взрывоопасных
производствах
конструктивно и технологично на стадии
проектирования
следует обращать большое внимание на создание методами
необходимо создавать безопасные технологии и использовать определённые
материалы с необходимыми свойствами.
Наличие у железоуглеродистых сплавов фазовых переходов первого рода и
двух фаз разрешает использовать возможность насыщения поверхностных слоев
стали газопроводов
изменить
коренным
разными легирующими компонентами. Это позволит
образом
физико-химические
свойства
стальных
газопроводов. Требуемым исходом будет получение простой механической смеси
лигатуры в железоуглеродистом сплаве. Это даст возможность получать
меднённые
и алитированные стальные изделия для их использования в
газоснабжении промышленности. К тому же возможно получать иные прочные
антифрикционные поверхности стальных газопроводов за счёт насыщения их
стенок оловом, алюминием или медью. Теоретически можно получать стальные
газопроводы с низким удельным сопротивлением за счёт насыщения по всему
сечению по межкристаллитным объемам алюминием, медью и серебром.
Финансовые расходы не будут
значительны, так как
расход легирующих
компонентов при этом будет небольшим от веса стали. Это позволит получать
высокопрочные стальные материалы с низким содержанием дорогих цветных
металлов и приемлемым удельным сопротивлением.
При производстве стальных газопроводов в малых количествах используют
медь. В
течение продолжительного времени использовалась медь как
легирующий элемент в сталях из-за способности улучшать сопротивление стали
коррозии и сравнительной небольшой ценой.
Сплавы Fe, содержащих в своем составе Сu, охлаждаясь, запускают три
сложные реакции: перитектические - при температурах 1748 [К]
и 1359 К] и
39
эвтектоидные при 1123 [К]. После последней реакции образуется медь с
небольшим количеством растворенного в ней железа и феррит, в котором
растворено Сu в количестве примерно 2,1 % .
Необходимые температуры для стабильного четырехфазного равновесия
системы Fe - Сu - С составляют 1448 ±5 , 1377 и 993[К].
В газопроводах медь известна как фактор появления трещин. При
содержании меди в стали более 1% провоцируется появление
горящих трещин. С
увеличением
содержания углерода в стали усиливается
вредное влияние меди на образование
содержащие
в газопроводах
трещин. Стальные трубопроводы,
медь, можно подвергнуть процессу сварки без растрескивания
только при деформации ниже критической величины для каждого вида стали. Сu
на склонность к образованию холодных трещин влияет не столь значительно
вследствие
низкой
закаливаемостью
медью.
небольшое слабое влияние на упрочнение
Соответственно,
оказывает
при охлаждении на воздухе.
Исследования химиков показало, что медь повышает ударную вязкость сталей в
зоне сплавления.
Основной причиной увеличения ударной вязкости металла является улучшение
её
микроструктуры при легировании медью.
В результате опытных
экспериментов доказано, что фосфор и медь являются наиболее оптимальными с
точки зрения улучшения стойкости стали к атмосферному воздействию. На рис.
2.1. изображено воздействие Сu на коррозионную стойкость сталей в различных
средах: атмосфере в промышленной зоне, в сельской местности и в морской за
последние 30 лет. Если в стальные изделия добавить примерно около 0,05% меди,
то более чем в 3 раза повышает стойкость стали к атмосферной коррозии,
которую также можно повысить легированием фосфором, хромом, никелем.
Результаты
легирования
стальных
изделий,
работающей
в
атмосфере
промышленной среды, медью и фосфором, графически изображены на рис. 3.9.
Нормативная скорость атмосферной коррозии стальных газопроводов
в
Орловской области составляет около 0,20-0,25 мм в год. На следующем рисунке
рис.2.2. показаны результаты опытных работ по экспозиции в городской среде в
течение длительных сроков разных сортов стали.
40
По мере увеличения времени экспозиции увеличивается количество коррозии
на поверхностях не легированных углеродистых стальных газопроводов. Зато
замедляется коррозия стали с содержанием меди. Это происходит вследствие
появления на поверхности газопроводов
состоящих из железа и
плотного защитного слоя окислов,
меди. Здесь очевидна связь с внешней средой. В
результате опытов установлено более сильное воздействие меди в промышленной
зоне по сравнению с сельской. В прибрежных зонах образование защитного слоя
на
стальных трубопроводах происходит значительнее
присутствия
в морской атмосфере
слабее
вследствие
ионов хлора. Данные ионы тормозят
образование кристаллического соединения Fe3O4. С определённым замедлением
формируется защитный слой окислов на поверхности стальных трубопроводов в
окружающей среде с редкой сменой климата влажного на сухой.
h
мкм
750
500
250
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Рис.2.1. Влияние Сu на стойкость стальных стенок к атмосферной
коррозии в течение 30 лет:
в сельской местности;
в промышленной зоне;
в прибрежном климате.
% Cu
41
h
мкм
1000
750
500
250
0
Рис. 2.2.
0,02
0,04
0,06
0,08
%
0,1
Влияние фосфора на стойкость стальных стенок к атмосферной
коррозии в течение
30 лет в среде промышленной зоны:
0,01%;
Содержание меди:
0,04%;
0,4%.
42
h
мкм
400
300
200
100
0
0
5
10
15
20
Рис.2.3. Сравнительная характеристика стальной коррозии:
не легированная медью сталь;
легированная медью сталь (0,32 % Cu)
года
43
J
Г/см2
6
4
2
0
0
10
100
1000
А/м 2
Рис.2.4. Влияние Cu на проникновение водорода в
расположенную в морской воде сталь:
не легированная медью сталь;
легированная (0,3 % Cu)
Опытным путём было установлено, что добавление 0,3 % Сu в сталь вдвое
сокращает проникновение водорода в стальные изделия.
При подаче на металл, который легирован медью, защитного катодного
потенциала при плотностях тока до 10 [А/м2] скорость проникновения водорода в
сталь увеличивается незначительно. Зато резко увеличивается при плотности
защитного тока 20 [А/м2], но остается в 2,5 раза меньше, чем в сталях, не
легированных медью.
Скорость проникновения водорода в сталь при плотностях тока более 500
[А/м2 ] приобретают показания, близкие к скорости проникновения водорода при
малых плотностях тока ( Рис.2.4.) [97].
Основным условием получения необходимых свойств у требуемых
стальных конструкций является агрегатное состояние легирующего элемента в
момент фазового перехода - он должен быть в расплавленном состоянии или в
атомарном.
44
В зависимости
от степени перегрева или переохлаждения стали при
прохождении фазового перехода и времени выдержки при температуре
переохлаждения или перегрева зависит глубина проникновения легирующей
примеси в сталь. При этом от температуры зависит скорость фазового переноса,
так как данные превращения происходят постепенно, а не сразу.
Используя
диаграмму образования аустенита при нагреве и диаграмму
изотермического превращения переохлажденного аустенита, определяем время
выдержки легируемых стальных газопроводов при различных диапазонах
температур.
При
большой
скорости
происходит
возрастание
скорости
аустенизации стали. Так как полиморфное превращение -Fe в -Fe протекает
быстро, то в структуре стали сохраняется цементит после превращения феррита в
аустенит. Температура 1215 [К] обеспечивает образование
мелкодисперсных
частиц карбидов, размер которых примерно составляет 1,5 ... 2,5 [мкм]. Это
является положительным для увеличения продолжительности службы стальных
изделий, в частности, газопроводов.
2.2. Взаимодействие компонентов оборудования предприятий газоснабжения
на устойчивость к разрушению.
Необходимо знать влияние внешней среды на материалы оборудования
газоснабжения для уменьшения и предотвращения травматизма работников
промышленных предприятий Орловской области. В первую очередь рассмотрим
водород, так как он сильно снижает прочность стальных конструкций. Основной
способностью его является накапливание в стальных газопроводах без образования
химических
соединений
с
железом[46].
При
исследовании
разрушенной
конструкции металла в результате наводороживания всегда определяется свежий
участок долома. Здесь же отчётливо видна тёмная поверхность металла бывшей
транскристаллитной
трещины,
которая
появилась
в
результате
процесса
наводороживания [47].
Обычно водород попадает в металлические изделия в результате
ческой и электрохимической обработки, сварки или
хими-
плавки. Это миграционный
водород и устраняется он в результате термической обработкой при температурах
около
670 Ки
продолжительностью 30 минут. Он в результате реакции
45
переместится в более тёплое место.
Углеродистые стали после термообработки под напряжением склонны к
водородному растрескиванию, что в дальнейшем приводит к появлению
мартенсита.
В результате исследования было выявлено критическое
минимальное значение напряжения, которое вызывается определённой внешней
силовой нагрузкой, ниже которого не происходит растрескивания. С увеличением
концентрации водорода в стали значение критического напряжения уменьшается.
Было выявлено опытным путём, что под напряжением высокопрочных сталей
твердостью HRC > 40 в воде и влажной атмосфере коррозионное растрескивание
вызывается водородом, так как протекает реакция железа с водой. Во влажной
среде при повышенных температурах стали быстрее разрушаются от действия
коррозионного растрескивания под напряжением. Атомы водорода переходят в
низкое энергетическое состояние за счёт диффундируя из кристаллической решетки
к дефектам.
Центры водородного растрескивания образуются на границе фаз,
которые выделяются в процессе пластической деформации. При
водородном
растрескивании под напряжением за счёт роли внутренних дефектов решетки
определяется
устойчивость к разрушению насыщенного водородом чистого
железа. Достаточно
легко растрескиваются железоуглеродистые пластичные
сплавы. Обусловленные неметаллическими включениями внутренние дефекты в
стали со временем становятся центрами водородных вздутий [50,51]. Измерения,
проведенные
с
замером
скорости
проникновения
водорода
в
катодную
поляризованную листовую сталь, содержащую игольчатые включения, показали,
что сероводород благоприятствует проникновению водорода в сталь. С ростом
содержания серы в металле в пределах (0,002 ... 0,24) % растёт скорость
проникновения водорода в железе. Это справедливо только в тех случаях, где
поступление сероводорода H2S происходит за счёт растворения включений 52.
Сера не реагирует в обычных условиях с водородом, но при нагревании
происходит обратимая реакция, которая сдвигается вправо при Т>420 [К]:
H2 + S = H2S + 20,57 [Дж],
(2.1.)
Равновесие реакции смещается влево при дальнейшем повышении температуры
свыше 670 [К] [32]. Разложение сероводород идет быстро вследствие того, что на
его образование расходуется значительное количество энергии. Атомарный
46
водород, который выделяется в процессе реакции, проникает в стенку стальной
газовой трубы вследствие активизации процесса.
Образование молекулярного водорода на поверхности железа катализируется
легированием стали платиной и палладием. При добавлении, например, меди, на
стенках трубы образуется нерастворимая и плотная сульфидная пленка, которая в
дальнейшем препятствует проникновению водорода в сталь [53].
Адсорбционные явления возникают при взаимодействии газа с металлом.
Молекулы
газов связаны с поверхностью металла слабыми дисперсионными
силами в состоянии сорбции. При этом молекулы перемещаются по поверхности,
так как не связаны с её определенным местом. В дальнейшем это ведёт к
образованию многомолекулярных слоёв. Незначительна и составляет несколько
десятков единиц измерения энергия адсорбции [кДж /моль].
Адсорбированные молекулы при хемосорбции связаны химическими
связями с поверхностными атомами металла вследствие обладания свободных
валентных связей. Это видно показывает
химическое взаимодействие между
поверхностными атомами металла и молекулами и атомами газа. В дальнейшем
это ведёт к диссоциации молекулы газа. Сопровождается данная реакция
значительным тепловым эффектом- до 850 [кДж/моль]. В большинстве случаев
переход от физического адсорбированного к хемосорбированному состоянию
осуществляется на активных центрах, которые располагаются в углах и гранях
кристаллитов.
Обеспечение возможности диффузии в металл и металлические изделия
осуществляется хемосорбированным адсорбатом.
По результатам научных исследований реакция выделения двухатомных газов
металлами и обратимого поглощения
осуществляется
с участием одного или
нескольких следующих механизмов:
I -II, I - III, I-III-IV, I-III-IV-V,
(2.2.)
где : I - молекула газа из окружающей среды к поверхности металла с
последующей физической адсорбцией молекул;
II - десорбция молекул газа с поверхности металла;
III - диссоциация адсорбированных поверхностью металла молекул газа с
одновременной хемосорбцией атомов;
47
IV – перенос атома газа через поверхность металла;
V – диффузия атома газа в кристаллическую решетку.
Атомарный
водород,
диффундировавший
в
объем
стали,
обычно
накапливается в местах нарушений строения кристаллической решетки. Это может
быть обычная водородная ловушка, водород в которой моляризуется, а дальше
повышается до 400 [МПа],
в результате чего давление на стенки стальных
газопроводов соответствует временному сопротивлению стали 20 на растяжение
В= 390 [ МПа ] [54].
Развитие высокого внутреннего давления в образовавшихся в толще стали
водородных ловушках при мобилизации атомарного водорода объясняется
механизм
водородного растрескивания
содержанием
[55,56,57]. Образование пузырей с
водорода при катодной поляризации пластичных металлов
подтверждается существование данного явления. Следовательно, менее пластичные
металлы подвергаются растрескиванию чаще других.
Значение вопроса о диффузии атомарного водорода в металл происходит в
случае
процесса катодной реакцией. Атомарный водород НАДС
выделении
водорода
адсорбированной
поверхностью
стали
при катодном
образуется
промежуточный продукт при механизмах Фольмера – Тафеля и
как
Фольмера -
Гейровского.
По
реакции Гейровского, за счет присоединения еще одного атома вос-
становленного водорода путем захвата протонами электронов:
НАДС + Н+ + е  Н 2 ( г ) ,
(2.3.)
либо по реакции Тафеля: объединением с другим атомом водорода адсорбированным
металлом:
НАДС + НАДС  Н 2 ( г )
(2.4.)
водород превращается в молекулярный водород.
При высокой скорости диффузии атомарного водорода в металле, при слабом
торможении процесса перехода водорода в металл или при высокой степени
закрытия поверхности металла атомарным водородом необходимо учитывать побочную реакцию внедрения атомарного водорода в металл:
НАДС  НАБС
(2.5.)
48
У ловушек водорода в металле происходит моляризация
атомов водорода,
ведущая в дальнейшем к резкому повышению давления водорода в водородных
ловушках. Концентраторы бывают двух видов: точечные или линейные. На
дефектах поверхностей раздела между металлом и включениями или в
микротрещинах происходит накопление атомарного водорода. Осуществляется
процесс рекомбинации атомарного водорода с образованием молекулярного
водорода Н2(МЕ) [60]. При интенсивной катодной защите выделение атомарного
водорода становится опасным в случае катодного выделения водорода из воды.
Давление Р(Н2(МЕ)) молекулярного водорода в водородных ловушках в
металле стремится к равновесному состоянию. Используя механизм Фольмера Гейровского при скорости реакции по реакции Гейровского вычисляют его
предельное значение, а для реакции Фольмера осуществляется равновесие
соответствия перенапряжения водорода Н :
Н =ЕО-ЕН2/Н+= ЕО+ (RT / 2 F  ln(cH+) / (c0,5H2(ME)) ,
где : ЕО
(2.6.)
- движущая электрическая сила источника электроэнергии [ В ];
ЕН2/Н+- напряжение разложения воды В;
cH+
- концентрация ионов водорода в растворе моль/л.
По реакции Фольмера означает, что осуществляется равновесие между ионами
водорода Н+
в объеме раствора электролита и адсорбированными атомами
водорода, а равновесие между молекулярным водородом в водородных ловушках и
адсорбированными атомами водорода свидетельствует о равновесии суммарной
реакции:
Н+(раствор)+ е(металл) 0,5 Н2(МЕ)
(2.7.)
Следовательно:
Е=(RT / 2 F  ln(cH+) / (c0,5H2(ME))
(2.8.)
Если для сокращений перейти к десятичным логарифмам из уравнений ( 2.7.) и (
2.8.), получим:
Lg[(PH2(ME)) /(PH2(Г)) ] = Н / 0,029
(2.9.)
На основании формулы Тафеля о торможении реакции рекомбинации получается
следующее значение давления водорода в водородных ловушках в металле
РН2(МЕ):
49
2 НАДСН2(Г)
(2.10.)
Представляют большие расчётные предельные значения давления Рн2(МЕ) = 1000
[МПа] для перенапряжения водорода, равного Н = 0,29 [ В ]. В процессе
развития трещин основную роль отводится следующим двум условиям: либо
высокое внутреннее давление при моляризации атомарного водорода, либо
накопление у границ первичного аустенита, растворенного атомарного водорода
у дефектных зон в металле. При исследовании показано, что
разрушающие
методы процесса развития трещин в образцах высокопрочной стали, на которых в
чистом сухом газообразном водороде вызываются развитием трещин в металле.
Обычно
это обнаруживается при давлениях порядка РН2(Г)= 10-4 [Па] 60.
Образование
идущих от поверхности металла надрезов, снижающих несущую
способность металлических конструкций происходит вследствие насыщения
стали водородом при знакопеременных нагрузках. Это ведёт к образованию
маловязкого разрыва, наступающего от перегрузки остаточного сечения по
внешним признакам.
Перенос водорода в металл осуществляется за счет диффузии атомов водорода в
кристаллическую решетку металла [ 6 1 ] . Поглощение значительного количества
водорода большинством металлов с кубической объемно- центрированной
кристаллической решеткой это предположение подтвердило.
Хром и марганец при малых концентрациях повышают чувствительность
стали к водородному растрескиванию под напряжением. Марганец делает её более
отрицательной и более уязвимой для коррозии
во влажных
средах за счёт
разблагороживания потенциала вершины трещины,
Повышение интенсивности проникновения водорода в металл осуществляется за
счёт присутствия промоторов: S, As, Sb, P в виде соединений или поверхностных
ионов [61].
Ускоряют примеси фосфора, серы, мышьяка и сурьмы, имеющие большую
энергию связи с водородом проникновение водорода в металл вдоль границ
зерен.
Действие примесей, обогащающих границы зерен, заключается в вероятности
адсорбции
молекулы
водорода
на
границе
зерна.
Данная
вероятность
50
увеличивается вследствие того, что энергия связи водорода с атомом примеси
больше, чем у железа с водородом. Значит, концентрация водорода в металле на
границах зерен и вблизи них выше, чем в толще объема зерна [63].
Насытить железные газопроводы углеродом, азотом, бором позволяет диффузия,
которая возможна благодаря тепловым колебаниям. Отследить ее просто, так как
она осуществляется на значительную глубину. Дислокации,
имеющиеся в
металле, играют значительную роль в диффузии. Перемещение
чужеродного
атома с небольшими размерами осуществляются в кристаллической решетке без
обмена местами с атомами кристалла. В определённых вариантах
атом
чужеродного вещества может проскочить из занимаемого им пространства в
соседнее место. Когда диффундирующий атом меньше атомов кристалла процесс
диффузии идет быстрее,. Коэффициент диффузии DT м2/с] можно
описать
уравнением Аррениуса и зависит от температуры [ 64 ]:
DT=(D0) e –U/(kT)
(2.11.)
где: U – энергия потенциального барьераДж.
Уравнение Аррениуса принимает вид иной вид, если рассчитывать для моля
вещества
DT =(D0) e –Q/(RT) ,
(2.12.)
где: Q-энергия активации процесса диффузии [ Дж / моль];
R = 8,3143 [ Дж / (моль  К) ] – газовая универсальная константа.
В таблице 2.2 [31] описаны определённые значения коэффициента D0 м2/с] и
энергий активации диффузионных процессов, которые
происходят в твердых
кристаллических материалах:
Значения коэффициента D0 и энергии активации Q в металлах
Таблица 2.1.
Мигрант
Среда
Do м2/с
QкДж/моль
Cu
Al
8,410-10
142,56
Al
Cu
1,7510-10
166,72
Zn
Cu
5,810-10
186,32
3,010-8
254,87
7,010-10
125,65
Cu
C
-Fe
-Fe
51
H
-Fe
2,210-10
11,53
H
-Fe
1,110-11
49,01
N
-Fe
6,610-11
76,32
Из-за
малого радиуса атома водорода скорость диффузии водорода в
металлах будет выше, чем у других элементов. Можно процесс диффузии водорода
в металлах определять как миграцию атомов.
Следующие значения коэффициентов диффузии водорода в стали при
температуре 370 [ К ] дают экспериментальные исследования
DH = (8 , 8 ... 14,2) [ м 2 / с]
и процесса активации U= (45,2 ... 13,7) [ кДж / г-а ].
Зависимость DH
от 1/Т
изменяется при Т<370 [К]. Резко уменьшается
коэффициент диффузии, а увеличивается энергия активации диффузионного
процесса следующим соотношением:
DH = 0,12 / exp32,7/(kT)
(2.13.)
От состояния водорода зависит диффузионная подвижность водорода в стали.
Изменение молекулярного водорода на атомарный ведёт к сокращению энергии
активации диффузионного процесса в приблизительно 3,6 ... 4,2 раза, что ведёт за
собой подвижность водорода в стали. С увеличением содержания углерода в стали
до 0,9 % растёт скорость диффузии водорода, а если концентрации углерода выше
0,9 % , следовательно, уменьшается [ 6 5 ] .
Металлический
водород образует в жидком и твердом состояниях растворы
внедрения с металлами, которые не образуют гидридов. Рассмотрим несколько
стадий алгоритма растворения водорода:
1. Получение
водорода атомарного. Вследствие того, что для водорода
энергия диссоциации составляет значительную величину - 4,48, диссоциация
практически исключена молекул на атомы при нормальных температурах.
Следовательно, находящийся при нормальных условиях молекулярный водород
в газовом состоянии не попадает в сталь. Атомарный водород при отсутствии
катодной защиты металла является наиболее вероятным источником водорода,
который образуется при химической реакции окисления железа с водой. Данная
реакция осуществима только при отсутствии электролизных процессов.
52
2. Сорбция поверхностью металла атомов водорода.
3. Проникновение водорода в сталь с образованием раствора внедрения.
Растворимость водорода в металлах растёт с увеличением температуры.
При
фазовых вращениях она резко меняется. На рис. 2.3 ... 2.6 приведены изобары
растворимости водорода [Н] в железе, меди, алюминии [ 31 ] и уране [41].
При
кристаллизации
металла
наибольшее
изменение
растворимости
водорода происходит в процессе убывания водорода из металл. Это происходит
искажения решетки под действием силы тяжести. Ведь жидкость имеет объем
сосуда, который она заполняет, поэтому проникнуть в такую решетку значительно
легче. Диагональные связи появляются в твердом теле, следовательно, решетка
становится прочной и жесткой, а значит, и вклиниться
чужеродному атому
становится труднее.
В данной выпускной работе рассматривается водород в твёрдом металле в
следующих состояниях[31]:
а) диффузионно - подвижный атомарный водород, который находится в
состоянии твердого раствора внедрения.
Данный водород покидает металл за счёт процесса «вылеживания», однако
этот процесс идет медленно и требует повышенных (700… 900) [К] температурах
или вакуума именно в легированных сталях.
Данное состояние водорода
участвует в изотермической диффузии с помощью уравнения закона Фика и
диффузии, вызванной градиентом механических напряжений или градиентом
электрического потенциала;
б)
остаточный водород, адсорбированный в зонах скопления
дислокаций. Это ведёт к
уменьшению подвижности водорода, так и его
дислокаций. При нагреве до температуры до 1200 [К] в вакууме остаточный водород
покидает сталь;
в) связанный водород, удаление которого возможно только при
вакуумной плавке. Обычно данный
водород находится в молекулярном
состоянии в раковинах и порах. Из данного состояния переход в остаточный и
диффузионно - подвижный маловероятен вследствие больших затрат энергии
(порядка составляет 4,48 [эВ] ).
53
Н10-5
м3/кг 
40
30
20
10
0
500
900
1300
1700
2100
ТК
Рис. 2.5. Изобара растворимости водорода в железе.
Н10-5
м3/кг
30
20
10
0
7 700
900
1100
1300
1500
Рис.2.6. Изобара растворимости водорода в меди.
ТК
54
Н10-5
м3/кг
0,9
0,6
0,3
0
400
600
800
1000
1200 ТК
Рис.2.7. Изобара растворимости водорода в алюминии.
Н 10-6
м3/кг
30
25
20
15
10
5
0
700
900
1100
1300
1500
ТК
Рис.2.8. Изобара растворимости водорода в уране
Растворенный в кристаллической решетке водород оказывает влияние в
55
первую очередь, на пластичность, а затем на прочностные характеристики
металлов. Понятие «водородная хрупкость металлов» вызывает разрушение
металлических конструкций, выполненных из упрочненных сталей.
2.3. Причины разрушения газопроводов промышленных объектов,
сопровождающихся травматизмом.
Наводороживание металла является основной причиной разрушения
металлических газопроводов. После разрушения обычно следует возгорание и
взрыв
транспортируемого
газа,
а
в
травматизмом и гибелью работников.
тяжёлых
случаях
сопровождается
Существуют три основных источника
водорода: водородсодержащие химические соединения, выделяющие водород в
результате
химических
реакций,
электролизный
водород
и
свободный
окружающей среды [67].
Так как водород всегда имеется в окружающей среде, то в результате
химических реакций он адсорбируется поверхностью металла, диссоциируется на
атомы либо проникать вглубь металлического газопровода. Но переход связанного
(молекулярного) водорода в диффузионно - подвижный затруднен [31], так как
процесс диссоциации молекул водорода требует больших затрат энергии (4,48
[эВ]).
При взаимодействии грунтовых вод со стальным газопроводом под
действием защитного тока катодной поляризации гидратированные
протоны
водорода образуют атомы водорода.
Математически можно записать следующую химическую реакцию:
Н2О + е = НАДС + ( ОН )Атомы водорода,
(2.14.)
объединяясь в молекулы, могут либо адсорбироваться
поверхностью металла, либо эвакуируются с поверхности металлической
трубы. Допускается и третий вариант, а именно проникновение атомов водорода
в стенку трубы. Железо вытесняет из воды водород, так как находится в воде или в
контакте
с
пленкой
влаги
на
Fe + H2О=FeO + 2H
До температуры 870 [К] слева направо протекает
его
поверхности:
(2.15.)
химический процесс [32] .
Выделившийся атомарный водород в результате реакции на поверхности металла
56
моляризуется, а не успевший рекомбинировать водород проникает в стальные
стенки трубы.
Вероятно разложение углеводородов и воды с
образованием
атомарного водорода в парах трения, проникновение которого в сталь
облегчается высоким контактным давлением.
Транспортируемая
стальная
среда
газопровода
содержит
большое
количество сводного водорода Н2, который также может проникнуть в стальную
стенку трубы.
Атомарный электролизный водород среди перечисленных возможных
источников водорода наиболее опасен для подземных газопроводов. Это связано
с тем, что он постоянно присутствует в значительных количествах в режиме
нормальной эксплуатации газопровода с момента
изоляцию.
работающей
проникновения влаги под
Надо знать, что все стальные газопроводы снабжены постоянно
тиристорной импульсной системой катодной защиты. [68]. Под-
тверждением служит растрескивание стальных труб только с наружной стороны
по нижней образующей. Это исключает гипотезу каталитического разложения
органических соединений на внешней и внутренней поверхности трубы. Иначе
повреждение или растрескивание происходило на всей наружной поверхности
трубы, а не только по нижней образующей, либо преимущественно в верхней
части внутренней поверхности трубы. Следует знать, что водород легче метана и
в верхних слоях сечения трубы большого диаметра концентрация больше в
любом случае. Так же не может считаться причиной процесса наводороживания
водород окружающей среды и водород в природном метане вследствие более
высокого содержания в метане.
переводит ионы железа в металлическое состояние присутствие катодной
защиты в следующем виде:
Fe  Fe2++2e
(2.16.)
Следовательно, единственно возможной реакцией на катоде становится реакция
Н+ + е = НАДС ,
в результате выделяется атомарный водород. Это означает, что происходит
исключение
участия
в
процессе
наводороживания
трубы
водорода,
выделяющегося в результате реакции замещения (2.16.)
Вода содержит гидроксильные группы (ОН)- и ионы водорода Н+
57
в разных концентрациях, в равновесии с недиссоцииронной водой.
Активность водородного иона и гидроксильной группы рассчитывается в
соответствии с константой диссоциации, показатель которой при температуре Т =
298 [К] составляет КД =1,0110-14 . Значит, величина рН составит для чистой воды
при температуре Т= 298 [К]:
рН = -lg(1,0110-14)0,5=7,0
(2.17.)
Если концентрация ионов водорода больше концентрации гидроксильных
групп, то рН < 7 (кислая среда); если рН > 7, то раствор имеет щелочную
реакцию. При температуре дистиллята Т = 273 [К] константа уменьшается в 9,77
раза, а значение рН растет и становится равным рН = 7,47.
Восстановительные потенциалы, которые приведены в таблице 2.3, наблюдаются
в комбинации с реакцией окисления водорода. Если соответствующая реакция
самопроизвольно протекает в электрохимическом элементе в указанном в
таблице направлении, тогда она имеет положительный знак потенциала.
Самопроизвольно протекающая обратная реакция имеет отрицательный
знак потенциала. Отсюда вытекает, что показатель ЭДС Е [В] водородного
электрода зависит от рН среды.
При одинаковым атмосферном и давлением газообразного водорода данная
зависимость для 0,1 М растворов приобретает вид [69]:
Е = 0,000 - 0,0592 рН .
(2.18.)
Находящийся в электролите при перенапряжении водород на железном электроде
составляет:
=(0,10... 0,15) [В],
(2.19.)
а показатель поляризации для железа определяется как [70]:
= (0,40 ...0,45)
[В],
(2.20.)
Восстановительные потенциалы в водном растворе при 286 К
Таблица 2.2.
Электрод
ЕоВ
1
0,5О2(г)+2Н++2е= 2Н2О
1,34
2
Fe3+ +e= Fe2+
0,65
3
H++e=0,5H2(г)
0,00
58
4
Ni2++2e=Ni
-0,34
5
Cr3++e=Cr2+
-0,39
6
Fe2++2e=Fe
-0,47
7
0,5H2(г)+e=H-
-2,23
8
Mg2++2e=Mg
-2,54
Активационная поляризация  для корродирующего металла определяется
следующим соотношением:
=lg(i+ iR +iКОРР)/ iO  ,
(2.21.)
где: iR -плотность обратного тока [А/м2] реакции ионизации водорода, равная
iO в условиях равновесия и зависящая от потенциала.
По мере приближения плотности тока I к (iR +iКОРР) растёт наклон кривой (рис.
2.7 и достигает своего значения  В  при i 70:
i(iКОРР+iR),
(2.21.)
Для некорродирующего металла перенапряжение выделения водорода
также описывается уравнением Тафеля:
 =   lg(i+iR)/i0 
(2.22.)
Медленная стадия выделения водорода на железе протекает по схеме:
Н++Н(АДС)  Н2-е,
(2.23.)
что характерно для переменного значения водородного перенапряжения.
Скорость
образования
молекулы
адсорбированного водорода Н(АДС)
железа.
Значит,
водородное
водорода
Н2
и
рекомбинации
атомов
обусловлена каталитическими свойствами
перенапряжение
реакции
будет небольшим.
Присутствие соединений мышьяка, фосфора или сероводорода увеличивает
адсорбцию водорода железом и уменьшает скорость рекомбинации. К снижению
скорости коррозии стали в кислых средах приводит уменьшение водородного
перенапряжения, однако наличие в стальных трубах серы и фосфора увеличивает
скорость коррозии. По мнению некоторых учёных, происходит это вследствие
низкого водородного перенапряжения на фосфидах железа и сульфидах. Оксид
мышьяка в небольших количествах является эффективным ингибитором
коррозии. Осаждается на катодных участках мышьяк (As) вследствие высокого
водородного
перенапряжения
Н,.
Определённые
соли
олова
обладают
59
ингибирующим эффектом [71].
Адсорбированный водород с повышенной концентрацией на поверхности
стальной трубы облегчает проникновение атомов водорода в стенку газопровода и
ведёт к водородному растрескиванию стальных стенок. Более
водородному
растрескиванию,
чем
более
пластичные
и
подвержены
низкопрочные,
высокопрочные стали. Это происходит из-за пониженной пластичности,
но
водород проникает и в них. В дальнейшем появляется вероятность расслоения
стенок
при
высоких
температурах,
которые
могут
возникать
рядом
с
компрессорными станциями.
lg io
lg i
lg i
0
-0,0592 pH

E
B
Рис.2.9. Зависимость водородного перенапряжения  и логарифма
плотности тока i.
По
реакции
Гейровского
сталь
менее
склонна
к
водородному
растрескиванию под напряжением при температурах выше 293 [К] в соответствии
с соотношением
НАДС+Н++еН2(Г) 
Выделяющийся
атомарный
водород
при
большом
количестве
легче
преобразуется в молекулярный водород, следовательно, меньше образованного
адсорбированного водорода
НАДС
проникает
в металлические стенки
60
газопровода.
2.4. Снижение травматизма в системе газоснабжения на подземных
трубопроводах методами диагностики.
Состояние
стального
газопровода
и
возможность
его
безопасной
эксплуатации можно оценить исходя из знаний наводороженности материала
трубопровода.
Водород создаёт огромное давление на стенки пустот
газопровода, если
попадёт в межкристаллитные, межфрагментарные
и
межблочные пространства. Происходит функционирование концентрационного
гальванического элемента на поверхности стальной трубы, где
основной
реакцией на катодных участках является восстановление водорода, а на анодных
происходит окисление.
Железная наводороженная стенка трубы служит, с одной стороны,
расходным материалом анода, с другой является электродвижущей силой
концентрационного
гальванического
элемента
дифференциальной
наводороженности. Это сдвигает равновесие реакции вправо:
Fe  Fe2+ + 2e.
Расход водорода при функционировании концентрированного водородного
вторичного
элемента
пополняется
благодаря
постоянно
действующей
импульсной катодной защиты.
Стальной электрод ведёт себя как нормальный водород при насыщении стали
атомарным водородом вследствие насыщения стали водородом. Следовательно,
меняется её потенциал за счет разности концентраций атомов водорода вне и
внутри металла. Потенциал стали рассчитывается следующим математическим
соотношением:
 = э-0,0592рН + к+АД,
(2.24.)
где э  В н.в.э. - потенциал образования Fe(OH)2.
Электродный потенциал железа эFe находится в пределах от (-0,44) до (-0,62)
В в случае значения водородного показателя рН=6,5.
«Нижнее» значение электродного потенциала железа эFe в интервале значений
рН
среды от 6,5 до 9,5 составляет показатель -0,62
В, а
«верхнее» для
щелочных сред рассчитывается слагаемым (-0,0592 рН) ; при значении
61
эFe
водородного показателя среды рН=9,5 электродный потенциал железа
составляет -0,62 В;
0,0592 - перенапряжение В реакции разряда иона водорода Н+;
рН – величина превышения щёлочности среды ее «нейтрального» значения
рН=6,5;
к
- ЭДС концентрированного водородного элемента В;
АД
- ЭДС концентрированно-адсорбционного водородного элемента.
Величина адсорбционной составляющей потенциала стали АД достигает 125
мВ при быстро уменьшающей величине. Это происходит вследствие разности
концентраций адсорбированного на поверхности металла водорода на анодных и
катодных участках. Она позволит рассчитать минимальное значение содержания
адсорбированного поверхностью стали водорода на поверхности газопровода.
Благодаря
изменению
энергии
Гиббса
G
Дж/моль
имеется
возможность протекания любой химической реакции, в том числе реакция
металла с окружающей средой. Отрицательное значение энергии Гиббса
характеризует вероятность химической
реакции. Невозможность протекания
процесса свидетельствует положительное изменение энергии Гиббса.
положительной энергии Гиббса в рассматриваемых
При
условиях реакция не
осуществится. Следующая математическая зависимость показывает соотношение
между энергией Гиббса G в джоулях на моль вещества и ЭДС Е:
G = -(Е z F),
(2.25.)
где: Е - электродвижущая сила В;
z - показатель химических эквивалентов или реагирующих электронов;
F – (Ne) = 96485 Кл/моль - заряд 1 моля (число Фарадея);
N= 6,02252  1023 1/моль- число Авогадро;
е = 1,6 10-19 Кл- заряд электрона.
Свободная максимальная энергия G Дж/моль от 1 моля водорода Н2 равна:
G= G0+ R  T ln(p2/p1),
где: R=8,3143 Дж/(Кмоль)- газовая константа.
(2.26.)
62
Изменение внутренней энергии системы (WВНДж/моль) равно:
G= - WВН= - (qE),
(2.27.)
Изменение свободной энергии системы GЭ Дж/электрон для одного электрона
равно:
GЭ= - (e E).
(2.28.)
Для моля вещества GДж/моль:
GЭ= - (NeE)= - (FE),
(2.29.)
Изменение свободной энергии из приведенного выше соотношения определяется в
случае z электронов следующим образом:
G= -(EzF)
(2.30.)
Гальванический элемент для определения напряжения можно представить в
виде двух реакций: окислительной - на аноде и восстановительной - на катоде.
Следующим шагом определяются стандартные восстановительные потенциалы
двух реакций и суммируют их.
самопроизвольно
в
случае
Рассматриваемая
положительного
реакция
будет идти
суммарного
потенциала.
Самопроизвольно идёт обратная реакция в случае получения отрицательного
суммарного потенциал двух реакций.
Взаимосвязь между концентрацией электролита и свободной энергией
определяется следующим соотношением
G= G0+ RTln (c2/c1),
(2.31.)
где (с2/с1) - отношение концентраций продуктов к реагентам. Для получения
необходимого уравнения Нернста используем следующее соотношение:
G= -( EzF),
В дальнейшем меняя переменные и преобразуя их,
получаем:
E=E0+RTln(c2/c1)(zF),
и тогда ЭДС гальванической пары запишем в следующем виде [69]:
Е= Э- 0,0592 рН+lg(c2/c1) /z 
На поверхности стального газопровода при
(2.32.)
поляризации поверхности
защитным током катодной защиты разряжаются ионы водорода, а затем они
63
преобразуются в газообразные атомы водорода.
Адсорбированный
водород
после отключения станции катодной щиты покинет поверхность стали не сразу.
Тогда начнет функционировать концентрационный водородный элемент между
двумя
стальными
поверхностями,
взаимодействующими
с
электролитом.
Превращение свободной энергии расширяющегося газа в электродвижущую силу
происходит только
при работе водородного концентрационного элемента.
Начинается реакция при таком атмосферном давлении, когда парциальное
давление
РА атомного слоя адсорбированного поверхностью металлической
поверхности водорода будет близко к атмосферному РА = 0,1 [МПа]:
НАДС РА  е +Н +
(2.33.)
На поверхности стальной трубы будет идти реакция в обратном направлении в
это время, при условии отсутствия предварительной поляризации и составляет
Рmin
Е+Н
 Рmin  НАДС
Образующиеся в результате первой реакции электроны по металлической трубе
перетекают к поверхности. На ней осуществляется продолжение второй реакции,
где они используются для восстановления водорода. Энергия, выделяющаяся в
процессе протекания вышерассмотренных реакций, записывается следующим
выражением:
G=G0+ RTln(Pmin / PA).
Так как для водорода G0=0, то в соответствии с реакциями АД В будет равно:
АД= 0,0592 lg(Pmin / PA)/ z=- 0,125 В.
Поляризованная
положительная
пластина
восстанавливаемым
(2.34.)
водородом
стремится к нулю АД до.
По мере расходования водорода отрицательной пластиной и падения его
парциального давления на этой поверхности ,
64
4
6
8
10
14 рН
12
Н1
Д
0
Fe(OH)3
-0,4
-0,8
Зона
коррозии
Fe
-1,2
Зона
межкристаллитной
коррозии
Е
В
Рис.2.10. Диаграмма Пурбе термодинамического вероятного коррозионного
процесса и предполагаемые продукты коррозии для электролита
Рассчитав по данной диаграмме допустимое давление водорода в металле,
получаем необходимый технический результат.
По нему можно рассуждать
о наводороженности подземной стальной
магистрали
к=0,0592 lg( PA /PC)  ,
где: РА- давление водорода на слабо наводороженной наружной поверхности
металла;
РС
–
давление
водорода
в
сильно
наводороженных
межблочных,
межкристаллитных, межфрагментарных решётках.
2.5. Метод определения коррозионных повреждений наружных поверхностей
газопроводов.
Для своевременного проведения профилактических мероприятий в целях
исключения разрывов газопроводов, сопровождающихся взрывами и пожарами,
необходимо определять состояние металлического подземного газопровода и его
65
гидроизоляцию, что позволит безопасно его эксплуатировать. Возникает вопрос
решения данной проблемы за счёт катодной поляризации трубопровода путём
нахождения местоположения, измерения потенциала и размеров дефектов по
изменению ранее измеренного значения потенциалов. Данное измерение
потенциала производится любым способом, основным условием должен быть
требуемый шаг для точного результата через 5 ... 10 секунд после снятия
поляризации. По вершинам "воронок провалов" поляризационного потенциала
находится повреждения гидроизоляционного покрытия подземного сооружения,
размеры дефектов определяют по ширине воронок провала; анодные зоны
коррозионного разрушения металла ищут по краям воронок провала по
поляризационной кривой, причём величина их пропорциональна градиенту
потенциалов по длине трубопровода.
Экстремальная разность потенциалов двух участков и подземного
стального сооружения определяется по поляризационной кривой, причём она
свидетельствует о имеющихся благоприятных условиях для интенсивных коррозионных процессов на анодных поверхностях газовой трубы. На анодных
поверхностях двух катоднозащищенных подземных сооружениях наблюдаются
коррозионные
повреждения,
места
расположения
которых
легко
идентифицируются по кривым поляризационных потенциалов.
Режим работы тиристорных регуляторов станций катодной защиты
определяет появление интенсивных коррозионных процессов трубной стали в
непосредственной близости от точек дренажа станций катодной защиты.
Следствием этого является то, что подземный трубопровод значительную часть
времени оказывается свободным от защитного действия тока катодной защиты. В
результате между катодными 3 и анодными участками 2 появляется Еэдс(корр) =
(Епа- Епк) ЭДС коррозии и с анодного участка 2 (Рис. 2.11.) ток коррозии Iкорр,
уносит ионы металла из газовой
трубы. На
рис 2.11. показана работа
тиристорной станции катодной защиты в виде диаграммы. Интенсивные
коррозионные процессы металлической трубы протекают под гидроизоляцией на
участках поверхности трубы, где она не имеет внешних признаков механических
повреждений.
66
L
Катод
Епк
Катод
4
4
Епа
1
Еп
2
3
1
2
2
3
2
Рис.2.11.: 1 - участки повреждений коррозии небольшого размера;
2 - анодные участки поверхности катоднозащищенных подземных
сооружений;
3 - катодные участки поверхности катоднозащищенных подземных
сооружений;
4 - «воронка провала» поляризационного потенциала;
Епк и
Епа поляризационные потенциалы катодных и анодных участков
газовой металлической трубы.
Поверхность трубы в местах повреждения изоляции аэрируется воздухом,
имеющимся в грунте и растворенным в грунтовых водах. Вследствие этого на
поверхности газопровода появляются участки металла, на которых адсорбция
водорода затруднена по причине присутствия значительного количества азота
воздуха и кислорода.
Существуют
зоны
отслоения
пленочного
покрытия,
заполненные
электролитом, в непосредственной близости от зон мощных локальных
повреждений гидроизоляции,
результате
работает
доступ кислорода в которые затруднен. В
электродвижущая
сила
Еэдс(корр)
концентрационного
67
гальванического элемента в соответствии с уравнением Нернста.
Железо стальной трубы и водород представляют собой расходные материалы
гальванического элемента. На анодных участках замедляются при поступлении
защитных импульсов коррозионные процессы, также замедляются
между
отрицательными защитными импульсами коррозионные процессы. При сроке
службы стального газопровода 5 предлагается математическое выражение для
оценки
глубины
коррозионного
(корр)
поражения
(корр)=2 (Еэдс(корр)/L)(Тг-5)(Imax / Iд(ср)
где:
(2.35.)
Еэдс(корр)/L [В/м] - градиент потенциалов между основанием «воронки
провала» 4 на участке 3 кривой и вершиной поляризационных потенциалов
(Рис.2.11.);
Тг – время работы газопровода в годах;
Imax и Iд(ср) - ток станции катодной защиты и средний действующий ток
катодной станции за период эксплуатации[А] согласно паспортным данным.
Чем больше оголена поверхность подземного стального сооружения, тем
больше коррозионные повреждения на поверхности газовой трубы. Это
происходит вследствие того, что площадь оголенной зоны определяет величину
тока. Протяженность открытых газопроводов определяется по присутствию
кривой поляризационных потенциалов, поэтому
на участке 1 коррозионные
повреждения незначительны (Рис. 2.9.).
2.6. Выводы.
1.
Рассмотренная
модель
проникновения
водорода
в
стальные
магистральные трубопроводы подходит для описания химических и термических
процессов обработки газопроводов. Металлоид внедрения на первоначальном
этапе проникает в металл по межфрагментарным, межкристаллитным
и
межблочным пространствам вследствие давления газовой фазы у поверхности
металла и в межкристаллитных объемах и разности концентраций.
2. Проникновению атома внедрения в кристаллическую решетку стали
помогает металлоид внедрения за счёт создания огромного давления на стенки
микрообъемов.
68
3. Рассмотренная
математическая модель в данной работе
описывает
внедрение атома водорода в кристаллическую решетку и перемещения его в
стальных поверхностях трубы.
Атом металлоида перемещается в железе
благодаря градиенту давлений и скорости изменения градиента внешнего
магнитного потока, а также под действием градиента, потенциалов и температурного
градиента и остается адекватной
происходящим химическим
процессам
упрочнении стали.
4. В соответствии с предлагаемой физической моделью механизмов
теплового и электромагнитного переноса атома водорода силы связаны с
волновой природой электромагнитных колебаний. Данная
модель адекватно
описывает процессы переноса атома металлоида и внедрения в стальную стенку
газопровода.
5. Рассмотренные математическая и физическая
модели проникновения
водорода по межфрагментарным, межблочным и межкристаллитным полостям в
стальной газопровод обосновали модель понижения причин электродного
потенциала наводороженного металлической поверхности и уточнить механизм
межкристаллитной коррозии.
6. Обоснован способ нахождения наводороженности металла по изменению
электродного потенциала на основании рассмотренной физической модели
проникновения водорода в сталь. Водород создает высокое давление на стенки
объемов попавший в межкристаллитные, межфрагментарные и межблочные
пространства по условиям нагружения. Следовательно, водород испытывает со
стороны стенок испытывает аналогичное воздействие и находится под давлением
выше атмосферного. Железо и водород является расходным материалом на
поверхности
стальной
трубы
и
функционирует
концентрационный
гальванический элемент дифференциальной наводороженности. Следовательно, по
пониженному
наводороженные
электродному
участки
потенциалу
можно
идентифицировать
подземных газопроводов даже после отключения
станции катодной защиты в течение определённого промежутка времени.
69
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СНИЖЕНИЯ ТРАВМАТИЗМА НА
ОБЪЕКТАХ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПУТЁМ
ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ОБОРУДОВАНИЯ.
Технические мероприятия по снижению травматизма на производстве.
3.1.
Для снижения уровня производственно травматизма на объектах газоснабжения
орловской области упор делается на технические и организационные решения. К
организационным решениям относится чаще всего низкая производительность
труда,
неправильная
организация
рабочего
места,
несоблюдение
правил
эксплуатации оборудования или отсутствие необходимого надзора и контроля
организации трудового процесса.
К техническим причинам относятся
конструктивные недостатки оборудования или механизмов, отсутствие или
неисправность защитных механизмов, оградительных устройств или технических
средств. Поэтому для предотвращения производственного травматизма на
объектах газоснабжения по возможности выбирают такие материалы, которые
исключили или свели до минимума возможность разрушения технических
устройств или труб от воздействия внешних или производственных факторов.
Так как огромное число механизмов, деталей или конструкций изготовлено из
материалов, разрушение которых может повлечь производственную аварию или
катастрофу, следовательно, надо в производстве использовать только материалы с
высокими прочностными характеристиками. Особенно это важно для объектов
газификации
и
магистральных
взрывоопасности.
газопроводов
вследствие
их
пожаро-
и
Ведь вследствие техногенной аварии объектов газовой отрасли
получают производственные травмы высококвалифицированные работники,
уничтожаются или повреждаются дорогостоящие объекты и оборудование, а
также наносится непоправимый ущерб окружающей среде.
3.2.
Оптимизация технологий путём повышения безопасности
оборудования газифицированных объектов.
Для предотвращения травматизма изготовляемые материалы для объектов
70
газового комплекса должны быть стойкими для коррозии и особо прочными.
Согласно современным исследованиям электромагнитное происхождение имеется
химическая связь между атомами. Она происходит благодаря валентным электронам
и осуществляет своё воздействие на расстояниях порядка 10-10
[м]
[31]. В
химической отрасли при производстве труб для газопроводов исследуют
следующие типы связей: ковалентную, ионную и металлическую.
Универсальный тип химической связи по природе
представляет собой
ковалентную связь вследствие своей сильной энергии связи порядка 105 Дж/моль.
Данной связью связаны атомы в молекулах азота и
водорода. Действующие в
молекуле водорода силы владеют парой электронов с зарядами е=е1=е2=1,610-19
[Кл]. За счет Кулоновских сил взаимодействия электрона одного из атомов с ядром
другого атома происходит образование молекулы водорода. Вследствие причины
неблагоприятного взаимного пространственного симметричного расположения
электронов и ядер атомов составляет не более 1/6 (рис. З.1.) силы Кулоновского
электростатического взаимодействия рано или поздно сблизят атомы водорода до
необходимого расстояния. А оно будет измеряться с радиусом орбиты электрона
Согласно кулоновского закона взаимно притягиваются пары е1и Z2е и е2 и Z1e
вследствие
электростатического
взаимодействия
F=(e-Zе)/4(0Rс)2 ;
где : 0 = 8,8510-12 [Кл2 / Н  м2 ] = [ Ф / м ] – постоянная электрическая;
Rс - расстояние между ядром и электроном
(3.1.)
71
Плоскость симметрии
e2
Z2e
e1
e2
Z2e
Рис. 3.1. Неблагоприятное пространственное расположение двух атомов водорода.
В соответствии с Кулоновским законом взаимно отталкиваются электроны е1 и
е2 и их ядра-протоны, зарядом Z1E и Z2E массой mZ = mP = 1 , 6 7 1 0 - 2 7 [кг]:
FE = (ee) /4(0 ) (RE)2 ,
(3.2.)
FZ = (ZEZE)/4(0)(RZ)2,
(3.3.)
72
где RE и RZ представляют расстояние между протонами и электронами [м].
При сближении двух атомов вещества, имеющих в своих электронных
оболочках валентные электроны, появляется взаимодействие магнитных полей
атомов и происходит образование электронных пар с «замыканием» магнитных
полей [46].
Система сил является векторной суммой сил Кулоновского притяжения и
отталкивания и сил электромагнитного взаимодействия магнитных потоков
взаимодействующих атомов.
нахождение
Для
устойчивости молекулы
электронов большую часть времени
необходимо
находились в области
связывания. Только в случае обмена не спаренными электронами электронная
пара станет общей для ядер связываемых атомов (рис. 3.2.) [32].
Ковалентные связи устанавливаются в основном при соединении металлов с
металлоидами, реже в атомах кристаллов [31]. Заряды получили название
эффективные из-за своей безразмерной величины, показывающей соотношение
фактического заряда к заряду электрона [32].
При сближении двух атомов водорода минимуму на кривой изменения
потенциальной энергии системы из двух атомов соответствует максимально
возможное перекрытие атомной орбитали с образованием повышенной электронной
плотности между двумя протонами ( Рис. 3.2.). При уменьшении межъядерного
расстояния между двумя атомами осуществляется физический процесс извлечения
двух электронов. Разрыв связи происходит на месте пересечения оси абцисс кривой
потенциальной энергии системы, состоящей из двух водородных атомов ( Рис.
3.3.). Ниже графически изображен переход возбужденных электронов с третьей
на вторую орбиталь, при этом розовое свечение видно отчётливо на орбитали [34].
73
Рис. 3.2. Взаимодействие орбиталей в случае образовании молекулярной связи.
От природы вещества и типа кристаллической решетки зависит прочность
связей и их характер. Осуществляется в результате взаимодействия валентных
электронов двух соседних атомов химическая реакция между соседними атомами
74
Рис.3.3. Графическая взаимосвязь между атомами водорода от расстояния между
ними
Прочность кристаллов с
высокой температурой
плавления зависит
ковалентная связь с энергией U = 105 [Дж/моль]. В структурах алмазах, германии
и кремнии обусловлена ковалентная связь.
Со способностью атома удерживать свои валентные электроны и
притягивать дополнительные электроны зависит электрическая отрицательность
большинства элементов. Следовательно, данную отрицательность обычно
рассматривают как разные виды энергии[32]. Математически её вычисляют
полусуммой энергии сродства к электрону (Э) к потенциалу ионизации UИ [332]:
= 0,5 (UИ+Э)
Для вычисления электрической отрицательности используют
(3.4.)
шкалу Лайнуса
Полинга 36. Она определяется по (табл.3.1.) из термохимических данных за
75
начало отсчета. Элемент сравнения – фтор с F=4,0.
Электрическая отрицательность химических элементов.
Группа
II
III
I
А
IА
Li=1,0
XBe=1,5
XB=2,0
c=2,5
N=3,0
O=3,5
Na=0,9
Mg=1,2
XAl=1,5
Si=1,8
P=2,1
S=2,5
Ge=1,8
As=2,0
Se=24
I
элементов Эв
Электроотрицательность
Таблица 3.1.
н=2,1
В атоме получается бесчисленное множество разрешенных уровней по
уравнению Шредингера. Атом захватывает лишний электрон и превращает в
отрицательный ион только при наличии устойчивых уровней.
Энергия захвата электрона всегда положительна. Обычно близки атомы
галоидов ЭF=4,1 эВ к электрону. У атомов тяжелых металлов: ЭCu = 1,0 эВ; ЭAg=
1,1 эВ; ЭАи = 2,4эВ очень велико родство к электрону [32].
Каменная соль представляет собой тип ионных кристаллитов [37].
Большое сходство с ковалентной связью обладает металлическая связь по
своему происхождению.
Энергия металлической связи около 105 [Дж / моль].
является. При ненасыщенной металлической связи существует стремление к
образованию структур с большими координационными числами. Однако имеются
межатомные и межмолекулярные Ван-дер-Ваальсовы силы, которые слабы по
своей природе, примерно, 103 [Дж/моль] [32]. Образование структур обычно для
атомов металлов, в которых число валентных электронов меньше числа связей.
3.3. Влияние технологических мероприятий на характеристики безопасности
оборудования объектов газоснабжения.
Зная свойства материалов изготовления продукции для газовой отрасли,
можно максимально обеспечить безопасную эксплуатацию оборудования газового
76
производства. Следовательно, если будем знать строение металла, а точнее,
кристалла,
можем
снизить
уровень
травматической
опасности
газового
оборудования.
Упорядоченная совокупность атомов представляет собой кристалл, в котором
атом занимает свою конкретную позицию. А она зависит от валентности, а затем
от размера. Среднее положение
центра массы атома определяется его
местоположением в кристалле.
От температуры Т [К] прямо зависит частота колебаний  [Гц] и средняя энергия
атома ЕаДж
Еа=3kT/2= h ,
где k = 1,3804 10-23
(3.5.)
[ Дж / К ] и h = 6,6256 10-34
[ Дж с ] константы
Больцмана и Планка соответственно.
В настоящее время
используется широкий диапазон методов: от расчетов
классическими и квантовыми методами до
модельных экспериментов на
«кристаллах» из заряженных капель для понятия явлений в структуре кристалла
[39].
Из-за процесса «затухания» фононов осуществляется необратимость смещений
атомов по следующему соотношению:
W=/,
где соответственно
 - средний период «затухания»
(3.6.)
и
 - средняя фононная
частота фононов.
При величине атомных смещений согласно условию:
(/)(/) = /(2)=0,02
(3.7.)
вероятность образования упакованного зародыша в твердой фазе будет
большая.
Согласно критерию плавления Линдемана эмпирически вблизи точки плавления Т=
Тпл отношение примет следующий вид:
(/)  0,1
(3.8.)
где = (2)0,5; 2 - средний квадрат межатомных смещений [120].
Кристаллическая решетка теряет свою устойчивость и переходит в жидкое
77
состояние при нагревании твердого тела, затем появляются локальные разрывы. Их
особенность состоит в том, что данные разрывы
исчезают в одних точках и
одновременно появляются в других точках твердого тела. Я.И.
Френкель
предлагает трехатомную модель кристалла. Суть её в том, что средний атом со
средней энергией
Е= кТ влияет на крайние атомы силовым воздействием с
образованием непроницаемых стенок (Рис. 3.4.).
А
В
С
а

х
у
Рис.3.4. модель кристалла по Я.И.Френкелю (трёхатомная)
Сила, которую Для определения силы крайних атомов со стороны среднего
вычисляется соотношением:
F=du/dx.
(3.9.)
При смещении атома В от среднего положения на величину  суммарная энергия
U среднего атома по отношению к крайним определяется как:
U= 2u(a)+(d2u)/(dx2)(a)2
(3.10.)
Увеличение энергии U т на расстояние  из среднего положения при смещении
центрального атома массой определяется:
U = (d2u)/(dx2)(a)2
(3.11.)
Значит, с частотой атом В совершает гармонические колебания:
 = 1/(2)2u(a)2 / m 0,5 =1(2)2f / m 0,5
(3.12.)
где: f= u(a)=(d2u)/ (dx2)(a).
Дифференцируемое выражение потенциальной энергии атома В по координате
атома А получается при воздействии со стороны атома В на атом А:
78
F=-dUA/dx = -dUA/d=-(du/dx)(a) -f+g2
(3.13.)
где g(а) =- 0,5(d3u/dx3)(a) - коэффициент асимметричности внешних усилий.
При выполнении условия U=кТ, 2=кТ тепловое давление определяется как
P=-g(a)kT/ f
(3.14.)
Тогда для трехмерной модели тепловое давление определяется как:
P=-g(a)kT/ f g(a) = -0,5( df/da )а2
(3.15.)
Значит, g и fсвязаны друг с другом следующим соотношением:
g(a) = -0,5(df/ da)
(3.16.)
Следовательно,
g(a) = -0,5(d lnf/ da)= d ln(f)0,5/ da
Частота колебаний  связана с
(3.17.)
f при совершении атомом В вблизи
положения под влиянием своего взаимодействия с атомами А и С:
2= ( 2f /m)0,5
(3.18.)
Следовательно, в твердом теле тепловое давление вычисляется следующим
соотношением:
PT=-(kT/a2)  (d ln/da)
(3.19.)
Так как
a2  da= da3/3
(3.20.)
а NAa3=R=8,3143Дж/Кмоль при объёме V одного моля тела получаем:
PT= -3RT(d ln/dV)
(3.21.)
Тепловое давление можно представить в виде:
PT==-(dEТ / dV)T
(3.22.)
где ЕТ как часть свободной энергии зависима от температуры.
В результате вытекает следующая зависимость:
ET=-3RTln v + const,
(3.23.)
ET=-3R Tln(v/v0) ,
(3.24.)
где v0- некоторая стандартная частота колебаний атомов в твердом теле.
Полная свободная энергия Е твердого тела складывается из энергии тепловой Е Т и
упругой
U(V) частей и последняя не связана с тепловыми колебаниями , а
представляет собой потенциальную энергию атомов их равновесных положениях,
79
поэтому зависит практически лишь от объема:
E=ET+U(v)
(3.25.)
Через тепловую часть ЕТ полной свободной энергии Е вычисляем полное давление
123:
P=-(dEdV)=PT-(dUТ/ dV)
(3.26.)
Свободная энергия твердого тела равна:
Е1= 3RTlnv1-U(v1).
(3.27.)
А свободная энергия жидкого тела вычисляется аналогично:
Е2= 3RTlnv2-U(v2).
(3.28.)
Разность прямо пропорциональна теплоте плавления LЛ.
U=U(v2)-U(v1)
(3.29.)
От равенства термодинамических потенциалов твердой и жидкой фаз зависит
условие плавления. Следовательно, при температуре Т условие плавления зависит
от следующего соотношения:
Е1- Е2=0
(3.30.)
Подставляя в (3.23.) показатели Е1 и Е2 из (3.20.) и (3.21.), определяем:
Е1- Е2= 3RTlnv1- U(v1)-3RTlnv2+U(v2)
(3.31.)
Преобразуя дальнейшие вычисления, получим следующую зависимость:
3RTln(v1/v2 = L
(3.32.)
Температура плавления равна:
ТПЛ=L3RTln(v1/v2)
(3.33.)
При известных величин деформации возможно определить скрытую теплоту
плавления данного тела. При одноосном растяжении либо деформации сдвига
надо определить свободную энергию тела соотношением функции угла
поворота и температуры: Е(,Т). Продифференцировав угол сдвига = х/1по
свободной энергии. Имеем скалывающее усилие FС:
FС= d Е(,Т) /d
(3.34.)
Вторая производная по углу сдвига равна модулю сдвига G(?T)
d2E(,T)/ (d2)= G(,T)
(3.35.)
Когда кристаллическая решетка становится неустойчивой по отношению к сжатию
80
или сдвигу, тогда плавление наступает заранее[13].
Фазовые переходы часто влекут изменения свойств твёрдого тела. На общих
условиях термодинамического равновесия основывается описание состояния тела
при переходе фазы. Квадратная матрица с квадратичной формой содержат
необходимую
информацию
о
свойствах
исследуемого
тела.
Обычно
ограничиваются точкой плавления при рассмотрении свойств несимметричной
твердотельной фазы в случае утраты
твёрдым телом симметрии. После этого
скачкообразно изменяется параметр порядка от конечного значения до 0. Затем
идёт разрушение или разупорядочение кристаллической структуры тела. Фазовый
переход первого рода представляет плавление кристаллов твёрдого тела при
условии равенства дискриминанта фазы твёрдого тела 0:
(dP/ dV)Т=0
(3.36.)
Проявление уравнения Клайперона - Клаузевица с уменьшением температуры
плавления частиц твёрдых тел вследствие действия сил поверхностного натяжения
представляет принадлежность к фазовому переходу первого рода
3.4. Влияние технических мероприятий на прочность оборудования
объектов газоснабжения.
В
изменении текучести материала заключается в соответствии с теорией
кристаллизации главное различие твердого и жидкого состояний [83]. Скорость
деформации тела под действием статической сдвиговой силы определяет
текучесть. Различие между твердым и жидким состоянием вещества, выраженное
в виде вязкости, может достигать величины порядка 1020. Атомы жидкости не
могут быть фиксированы в какой-либо точке объема жидкости вследствие того,
что кинетическая энергия атомов в жидкости значительно превышает энергию в
твердом теле. В фиксации атомов в узлах кристаллической решетки заключается
затвердевание тела. Изменяется объем у многих металлов во время перехода из
жидкого в твердое состояние. Обычно для большинства металлов изменение не
превышает 6%.
В
таблице 3.2. показано изменение объема металла
при
затвердевании, что может использоваться при проектировании и эксплуатации
81
газового оборудования.
Изменение объемов материалов при затвердевании.
Таблица 3.2
Металл
Изменение объема
Металл
Изменение объема
А1
Аu
Zn
Cu
Mg
Cd
6,00
5,10
4,20
4,15
4,10
4,00
Fe
Sn
Sb
Ga
Bi
Ge
3,00
2,00
-0,95
-3,20
-3,25
-5,00
При равенстве энергии Гиббса твердой и жидкой фаз вычисляется
температура кристаллизации по следующей формуле: Gж= GТ.
Следующим соотношением находят энергию Гиббса
G = Е - TS + Р V.
Так как существует равенство малости изменения объема при кристаллизации и
энергии Гиббса твердой и жидкой фаз, находим:
Нж-ТкSж= Нк+ТкSк
(3.37.)
где Нж, Нк _ энтальпия фаз, выраженная в Дж/моль между жидкой и твердой при
температуре кристаллизации ТК [К].
Теплота затвердевания твёрдого тела L [Дж/моль] вычисляется по следующему
соотношению:
L= HЖ -HK=TKS,
(3.38.)
где мера разупорядоченности фазы определяется S.
При снижении кинетической энергии некоторого количества атомов
расплава до определённо
низкого
уровня, при котором они начинают
фиксироваться в объеме, происходит процесс захвата узлов кристаллической
решетки.
Процесс кристаллизации происходит при росте зародышей в кристаллы. По
мере отвода от жидкости тепла осуществляется рост зародышей. При различных
формах зародышей имеются разные значения энергии Гибса.
Так, при кубической форме зародыша изменения энергии Гиббса приобретают
вид:
82
G = - GV a3 + 6КЖ а 2 ,
(3.39.)
где: GV- удельная объемная свободная энергия Дж/гм2;
КЖ -удельная межфазная составляющая энергии Гиббса [Дж/г-м ].
Кристаллизации физических материалов
Таблица 3.3.
Тип
Металл
решетки
Температура
Теплота
Изменение
кристаллизации
кристаллизации
энтропии
Тк [ К ]
L [Дж/г-а]
S [Дж/Кг-а]
Кубическая
А1
933
10476,5
11,3
гранецент-
Си
1356
12979,7
9,6
рированная
РЬ
600
4815,1
8,0
Кубическая
Fe
1808
15120,0
8,2
Объемноцен
Cr
2163
19260,2
8,8
трированная
К
336
2386,6
7,1
Na
371
2637,8
8,3
Гексагональ-
Mg
923
8792,7
9,6
ная
Zn
692
7285,4
10,9
Плотноупако-
Sn
505
7076,0
13,8
Ga
303
5593,8
18,4
ванная
На рис. 3.5. изображено в зависимости от размера зародыша изменение
энергии Гиббса. Максимум виден при критическом размере ребра куба ак. При
размерах меньше ак зародыш нестабилен, поскольку его рост требует увеличения
энергии Гиббса. Если
длина превышает ак, тогда
вследствие роста с уменьшением энергии Гиббса.
зародыши постоянны
83
G
0
а
ак
G
Рис.3.5. Изменение энергии Гиббса при формировании кубического кристалла.
На рис. 3.5. показана зависимость энергии Гиббса кристаллического тела от
температуры. Достоинством микроскопической модели фазовых переходов в
решетке
взаимодействующих
термодинамического
узлов
неравновесного
является
возможность
потенциала
от
зависимости
параметра
порядка F(). Она используется для анализа связи микроскопических параметров
систем с фазовыми переходами.
Развитие модели Изинга связано с наличием внутренней структуры
взаимодействующих узлов. С изменением числа микроскопических состояний
узла при переходе между -состояниями связывается изменение количества
способов реализации фазового перехода: изменение конфигурационной энтропии
при переходах между состояниями =0;1 обязательно учитывается при
определении энергии системы:
ЕN = -j i j + Tsi
где s- разность значений конфигурационной энтропии узла в состояниях
=1,=0.
(3.40.)
84
ТК
К
Тк
0
G Дж/моль
Рис. 3.6. Зависимость температуры от энергии Гиббса
твердое тело;
расплав.
Статистическая система представляет собой отдельную
часть
из
взаимодействующих элементов. От параметров S и микроскопического объема
V и внешних условий: давления Р и температуры Т зависит её состояние.
Всякое физическое тело состоит из двух необходимых внутренних компонентов, это
пространственный и вещественный.
Причём оба локализованы в окружающем
пространстве.
Субстанциальным и реляционным способами можно описать различные состояния
вещества. Возможность перехода в другое агрегатное состояние имеет любое
агрегатное состояние.
3.5. Повышение безопасности объектов газоснабжения.
От эксплуатационных свойств конструкционных сталей, используемых при
создании газового оборудования взрывоопасных и пожароопасных производств,
зависит безопасность обслуживающего персонала, которые трудятся на данных
85
объектах.
От процессов, протекающих в сплавах при проведении химико-термической
обработки, зависит конструкционная прочность необходимых для газовой отрасли
материалов. В настоящее время возможна теоретическая разработка оптимальных
режимов термической обработки, основанная на применении законов химической
термодинамики, к которым относятся первое и второе начала термодинамики.
Выводы термодинамики, полученные на основе расчетов энергетических балансов
и условиях равновесия реакций, независимы от гипотез о механизмах протекания
технологических процессов. Первое начало термодинамики представляет собой
закон сохранения энергии применительно к термохимии; второе начало указывает
на стремление любой представленной самой себе системы к достижению
конечного состояния равновесия. В основе законов термодинамики вытекает
невозможность процесса из-за полной невозможности его проведения. В ином
случае он возможен только от выполнения условия быстроты протекания
процесса. По изменению одних свойств вычислять другие возможно при
связывании функции друг с другом. Можно
прогнозировать направление
протекания процесса благодаря небольшому числу экспериментальных данных с
большой вероятностью.
Все физико-химические явления включают в себя
процессы в растворах, состоящие из однородных смесей. Положение между
химическими соединениями и механическими смесями занимают растворы.
Обычно они разнообразны по своей природе и характеризуются сложным физикохимическим взаимодействием между частицами составляющих их компонентов.
Также это характерно для
металлических растворов. Наряду с металлической
связью в металлических твердых растворах имеется два вида связи: ионная и
ковалентная[95].
Из
равномерно
распределенных
в
кристаллической
решетке
атомов
компонентов состоят твёрдые металлические растворы. Меняются непрерывно в
зависимости от состава свойства растворов и параметры их кристаллической
решетки. В междоузлиях кристаллической решетки размещаются атомы внедрения.
Направления протекания физико-химических процессов и условия равновесия
86
исследуемой
системы
можно
рассматривать
из
основных
законов
термодинамики. Обычно эти условия определяются с помощью двух функций
состояния. Характеризует состояние системы при постоянном объеме и
температуре энергия Гельмгольца F [Дж]:
F = E-TS,
(3.41.)
где Е - внутренняя энергия [Дж];
Т- абсолютная температура [К];
S = -(dG/dТ)Р - энтропия [Дж/К];
G- свободная энергия Гиббса [Дж].
Определяет состояние системы при постоянных давлении и температуре свободная
энергия Гиббса G [Дж] вследствие протекания термодинамических процессов в
природе и технике
при постоянном давлении. Из первого и второго начал
термодинамики возможности их протекания используют энергию Гиббса:
G = Е + PV- TS,
(3.42.)
где: Р- давление [ Па ];
V- объём [ м3 ].
энергию Гиббса можно записать в виде следующих математических соотношений:
G = H-TS,
(3.43.)
и:
G = F + P V.
(3.44.)
Самопроизвольный процесс, сопровождающийся уменьшением свободной
энергии Гиббса, представляет образование растворов. Свободная энергия
образования растворов G [ Дж ] определяется из выражения:
G =G(Р)- NI –G0i
(3.45.)
где: G(Р)- свободная энергия раствора;
NI - молярные доли компонентов;
G0i - молярная свободная энергия (свободная энергия одного моля) чистого
вещества компонентов.
Парциальная молярная свободная энергия
относится к важным для
87
термодинамических расчетов величинам. Обычно называется химическим
потенциалом  [ Дж / моль ] при постоянных молей NI, компонентов раствора
температуре Т и давлении Р:
I=(dG/dNI)P,T,Ni
(3.46.)
Так как химический потенциал является интенсивной величиной и
определяет условия равновесия исследуемой системы, следовательно, изменение
 определяет направление протекания реакции между чистыми веществами. При
постоянных давлении
Р
и температуре Т в сложных многокомпонентных и
гетерогенных системах данные условия состоят в равенстве Р, Т и  во всей
системе. При постоянных
Р и
Т для сложных систем условие равновесия
системы должно обеспечить выполнение математической зависимости:
I = 0.
Тенденция
вещества
(3.47.)
покинуть
фазу
определяет
величину
химического
потенциала, в которой оно является мерой его рассеиваемости. При находятся в
соприкосновении
фаз Fe (феррит) и Fe (аустенит) системы химических
потенциалов углерода в обеих фазах должны быть определятся следующим
образом:
С= С
(3.48.)
Если химический потенциал углерода различен в фазах системы, происходит
миграция до установления равновесия углеродных химических потенциалов фаз
системы.
3.6. Выводы.
1. Сформулирована модель строения кристаллической решетки металлического
тела, которая учитывает присутствие длинных и коротких диагональных связей,
которые проходят между наиболее удаленными вершинами элементарного куба и
по его граням.
2. Причина наклона плоскостей сдвиговых деформаций под углом 450 к
направлению сжимающих или растягивающих
усилий показана в уточненной
88
модели строения кристаллической решетки.
3. Объясняет предложенная уточненная модель строения кристаллической
решетки причины аустенита.
4. Исходя из модели электромагнитной связи атомов вещества и уточнено
значение теоретической прочности стали.
5. Предложена физическая модель фазовых переходов на примере водорода с
использованием двухатомной модели строения вещества.
6. От строения атомов и периодичностью межатомных связей в веществе зависят
колебательные процессы атомов в кристаллической решетке.
7. Теоретически опробован и предложен аналитический метод расчета предела
текучести стальных труб в зависимости от процентного содержания углерода.
8. Уточнена математическая модель переноса металлоида внедрения из внешней
среды в межблочные, межфрагментарные и межкристаллические.
89
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
СНИЖЕНИЯ ТРАВМАТИЗМА В ГАЗОСНАБЖЕНИИ ОРЛОВСКОЙ
ОБЛАСТИ
4.1. Объекты исследования системы газоснабжения.
Основной задачей в моей работе было снизить уровень травматизма за
счёт повышения безопасности эксплуатационных свойств оборудования. В
соответствии
с
данной
задачей
выполнялся
следующий
алгоритм.
Первоначально выбирался объект исследования. В нашем случае этим объектом
выступало ОАО «Газпром газораспределение Орёл» и его семь подразделений в
Орловской области, как единственный объект транспортировки природного газа
потребителям. Затем определялся интегральный показатель условий труда
сотрудников данной организации в целом по каждому фактору на основе
массива данных.
А заключительным этапом в дипломной работе определялся комплексный
критерий
оценки
снижения
травматизма
сотрудников
«Газпром
газораспределение Орёл».
Итак, в
Орловской области общая характеристика газоснабжения
ОАО
«Газпром газораспределение Орёл» выглядит следующим образом.
В эксплуатации располагаются:
1) газопроводы наружные – 141 121 километров;
2) пункты газораспределительные (газораспределительные пункты и шкафные
распределительные пункты) – 4 950 штук;
3) электрохимические защитные установки – 798 штук.
Для работников исследуемой организации наиболее опасными видами работ
является обслуживание магистральных трубопроводов больших диаметров,
начиная от 700 мм и более. Это связано с тем, что трубы больших диаметров
льют из стали 20 или аналогичных видов. Их преимущество в прочности, но
отсюда следует недостаток - малая пластичность.
Основной причиной аварий на газораспределительных трубопроводах является
нарушение их или воздействие определённых механических действий. Причём
большая часть техногенных аварий происходит под землёй на подземных
90
трубопроводах. Это связано с тем, что на трубы оказывается больше негативных
факторов, чем на поверхности. На втором месте стоит коррозионное воздействие
на
газопровод,
составляющее
15-20
%.
Далее
разрывы
магистральных
газопроводов происходит по причине разрушения сварных швов, затем
повреждения связаны с сезонными подвижками в зависимости от рельефа
местности. Небольшая часть повреждений обусловлена по причине высокого
давления
вследствие
неисправности
редукционных
устройств
газораспределительных пунктов. Данный вид повреждений опасен тем, что по
данной причине велика вероятность возникновения взрывов или пожаров.
Теперь рассмотрим основной опасный фактор разрушения магистральных
газопроводов. Данный фактор связан с наводороживанием металлических стенок
труб. Обычно данный процесс обычно происходит весной и осенью вследствие
выпадения обильных осадков. Возможно два варианта. При взрыве газа в трубе
чаще всего разрушается участок газопровода длиной 10-400 метров. Разрушение
газовой трубы осуществляется снизу, по нижней составляющей. После взрыва
кусок трубы выбрасывается из земли в виде плоского листа. Обычно на месте
взрыва появляется котлован на месте залегания газового трубопровода. А газ
выгорает полностью. В зависимости от особенностей газопровода длина
выгорания может быть от 10 до 70 километров.
Коррозионное
повреждение
является
другим
фактором
разрушения
магистральных газопроводов. Так как газопроводы оборудованы катодной
защитой вследствие применения тиристорных станций, то они защищают только с
целой плёночной гидроизоляцией. Если она нарушается, то катодная защита
бессильна в защите.
Иная защита систем газоснабжения
предлагает использование битумную
гидроизоляцию. Она больше подходит для Орловской области вследствие климата
и других условий применения.
В случае пробоя гидроизоляции
образуются так называемые свищи, из которых
происходит утечка газа. Например, если свищ размером примерно 10 сантиметров,
то звук вырывающего газа слышен в радиусе 5 километров.
91
Если рассмотреть распределительные газопроводы среднего и низкого давления,
то картина следующая. Так как природный газ заходит в населённые пункты, то
они чрезвычайно опасны в отличие от газопроводов высокого давления.
Коррозии меньше подвергаются газопроводы наземного пролегания в отличие от
подземных. Но данный газопровод опасен именно ввиду близкого расположения
к населённым пунктам и людям. Очень часто данный газопровод проложен по
периметру земельных участков или стенам жилых помещений.
Небольшие, объёмом до 100 м3 газораспределительные станции располагают
внутри жилых массивов и кварталов. В случае нарушения герметичности этих
станций
происходит разрушение с небольшими последствиями вследствие
небольшого объёма, повреждается оконные проёмы и выбиваются двери.
Газифицированные отопительные и энергетические установки - самые массовые
потребители природного и сжиженного газа.
Отработанная и полностью автоматизированная конструкция представляет
собой газифицированные отопительные установки зданий и домов. Они
используют газ низкого давления.
Если правильно их эксплуатировать
сертифицированными службами, то время эксплуатации составит 10-20 лет.
Поэтому случае пожаров иди взрывов чрезвычайно редки. В квартирах типа
«хрущёвок» используют
бытовые газовые колонки. Также при правильной
эксплуатации они могут и должны прослужить долго и надёжно. Если уже
сравнивать, то по статистике последних 10 лет взрывы в квартирах происходят
по причине неправильной или небрежной эксплуатации газовых бытовых плит.
Во время приготовления еды пламя может быть потушено, а газ поступает в
жилое помещение. После накопления критической массы и небольшого очага
огня происходит взрыв со всеми вытекающими последствиями
В котельных новых модификаций используют природный газ среднего давления.
Он редуцируется перед подачей в топку котла. Иногда вследствие нарушения
правил эксплуатации оборудования по вине сотрудников котельных во время
растопки котла происходит взрыв с последующим разрушением оборудования.
92
Газовые заправочные автомобильные станции чрезвычайно опасны для
работников во время внепланового ремонта, связанного со сварочными
работами и при замене
фланцевых соединений
трубопроводов с горюче
смазочными материалами. В данном месте опасна высокая концентрация
взрывоопасных паров горючих материалов и появлении искры вероятен взрыв.
Как видно из моего исследования, большинством причин пожаров и взрывов
газового оборудования является так называемый человеческий фактор, так как
оборудование планируется с высокими запасами прочности. А если рассмотреть
аварии на газопроводах, не связанные с человеческим фактором, то основными
из них являются разрушение в результате коррозии и наводороживание
стальных
стен
труб.
Редко
соединительной аппаратуры,
встречаются
аварии
во
время
ремонта
газорегуляторных и газораспределительных
станций газовых хранилищ из-за нарушения регламента технологических работ.
4.2. Экспериментальная проверка безопасности
эксплуатационных
свойств объектов газоснабжения.
Для теоретической проверки повышения
эксплуатационных материалов
производства газоснабжения применялась
методика науглероживания стали
импульсным методом.
Использовались трубы диаметром 32 мм системы газоснабжения, к ним
изготовлены контейнеры длиной 150 мм. Нарезались образцы такой же длины
прутки стали марки Ст.
Данные образцы закреплялись по оси контейнера
специальным
с
способом
примесью
обработанного
стекловолокна
и
запрессовывались песчано- глиняным тестом. Сушка осуществлялась в течении
трёх суток в обычных условиях. Электромагнитное облучение воздействовало на
контейнер с прутками и осуществлялась цементация. Затем охлаждались
стандартным путём и брались на исследование. Смысл данных работ сводился к
нагреванию до температуры 1220 [К], а следом охлаждались в два с половиной
раза, до температуры 500 [К]. На различные образцы изменялось длительность и
количество воздействий.
Суть эксперимента заключалась в том, что образцы подвергались
93
импульсному нагреву электромагнитным полем до и после охлаждения. После
замера прочности твердомером ТР 5006 – 02 выяснилось рост прочности
поверхности стенок стального газопровода. Данная прочность составила не менее
HRC 65.
Структура образцов после цементации представлена зернистыми
перлитами, сорбитами, верхними бейнитами с содержанием углерода от 0,8 до 1,2
% по всему сечению образца [57]. В качестве примерного максимума было
ориентировочно принято 9 циклов. Данное число циклов является минимальным
числом нагрева и охлаждения при
подачи на любую точку А поверхности
металла высокотемпературный импульс угольной дуги с высоким углеродным
потенциалом воздействует не менее 9 раз (Рис. 4.1.).
Данное теоретическое исследование показало возможность ускорения
цементации
изделий,
металлоида
внедрения
следовательно,
в стали.
перенос
Во время
ускоренного
транспорта
теоретических исследований
исследуемая деталь периодически нагревалась и охлаждалась. Время полного
цикла нагрева и охлаждения
зависит от скорости изменения градиентов
температуры в наилучшем температурном интервале и времени выдержки при
экстремальных температурах.
Результаты эксперимента подтвердили предположение, что фазовый перенос
обеспечил направленный ускоренный массоперенос атомарного углерода из
внешней среды с высоким углеродным потенциалом в сталь.
94
Рис.4.1. Процесс нагрева и охлаждения точки А в процессе сканирования
поверхности металла угольной дугой.
Полученные
теоретические
результаты
показали
правильность
модели
диффузионного переноса и управления процессом температурных границ
термического циклирования с помощью скорости полиморфных превращений.
От поверхности металла в глубину металла происходит температурное изменение,
далее происходят полиморфные преобразования. Если оборвать при помощи
изменения температуры полиморфные превращения, то это увеличит цементацию
металлической трубы на необходимую глубину.
95
4.3. Выводы.
1. Фазовый перенос обеспечивает направленный ускоренный массоперенос
металла и металлоида внедрения из внешней среды с высоким потенциалом
диффундирующего вещества в сталь, что было теоретически доказано при
помощи математических алгоритмов.
2. Направленный ускоренный массоперенос атома внедрения из внешней среды в
металл и транспорт его в металле осуществляется при помощи суммы слабых
взаимодействий. При этом действия фазового переноса до достижения
одинаковой концентрации атома внедрения по всему доступному сечению.
3. Показаны движущие силы перестройки кристаллической решетки железа при
фазовых превращениях и работа его механизма, основанная на температурных и
собственных колебаниях атомов в узлах кристаллической решетки.
5. Рассмотрено, что диапазон скорости перемещения легирующего элемента не
зависит от коэффициента диффузии атома внедрения в металле. Зависит только от
скорости перемещения волны фазового перехода, т.е.
определяется степенью
перегрева или переохлаждения металла относительно диаграммы железо - углерод,
а также удельной скорости нагревателя и холодильника.
6. Основное, это теоретические методы показали вероятность
получения
стальных конструкций, поверхность которых насыщена более дешевым, чем медь,
алюминием. Для подземного магистрального газопровода это возможность
исключения одного из опасного факторов травматизма работников в системе
газоснабжения Орловской области.
96
ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.
Для расчёта экономического эффекта необходимо брать во внимание
условия использования конструктивных качеств используемых материалов для
автоматического контроля среды.
Экономический эффект рассчитывался
Сравнивалась
длительности
обычного
следующим образом.
технологического
процесса
и
теоретического. Если в первом случае она была Тт= 10…12 часов, то в моём - не
более Тп=2-х часов.
Согласно Трудовому кодексу при 40 часовой неделе(Тн)
и работе при
обычном технологическом процессе в одну печь за одну неделю получается около
Nт=4-х садок по Мс=10 кг цементируемых деталей. В сумме Мт=40 кг. А по
теоретическому методу с термоциклированием за одну рабочую неделю Nп=20
садок по Мс=10 кг цементируемых деталей. В сумме
Мп=200 кг. Для чистоты
эксперимента использовалась стандартная печь мощностью Р=25 кВт. Если 1 кВт
часа электроэнергии Цээ=3,80 руб./кВт час затраты на электроэнергию за неделю
работы одной электропечи участка химико-термической обработки составят:
Зээ= ЦээТнР= 3,84025= 3 800 руб.
(5.1.)
Заработная плата термиста составляет ЗПт=26 000 рублей в месяц. Затраты на
заработную плату на неделю работы термиста составляет:
ЗРт =ЗПт / 4= 26 000 /4=6 500 руб.
(5.2.)
Суммарные затраты за неделю работы одной печи участка ХТО составят:
ЗН= Зээ+ ЗРт= 3 800 + 6 500= 10 300 руб.
(5.3.)
Так как в месяце NН =4 недели , а в году NГ=11 рабочих месяцев, суммарные
затраты на работу одной печи термического участка в течении года составят:
ЗГ= ЗН  NН NГ= 3 800411=167 200 руб.
(5.4.)
За год по традиционной технологии получат готовой продукции:
МТГ=МТNНNГ = 40411=1760 кг.
(5.5.)
При применении предлагаемой технологии за год будет произведено продукции:
МТГ=МТNНNГ= 200411=8 800 кг.
(5.6.)
97
Стоимость одного килограмма продукции при традиционной технологии
составит:
СТ=ЗГ/МТ Г=167 200/1 760=95 руб./кг.
(5.7.)
Стоимость одного килограмма продукции по предлагаемой технологии
составит:
СП=ЗГ/МП Г=167 200/8 800=19 руб./кг.
(5.8.)
Экономия при производстве одного килограмма продукции составит:
ЭУ=СТ – СП= 95-19= 76 руб./кг.
(5.9.)
Годовая экономия при полной производственной программе составит:
ЭП Г = ЭУ МП Г = 76 8 800=668 800 руб./кг.
(5.10.)
Годовая экономия при прежней производственной программе составит:
ЭТ Г= ЭУМТ Г = 76 1 760 = 133 760 руб./кг.
(5.11.)
Следовательно, итоговая экономия составляет сэкономить большие финансовые
ресурсы. А самое главное, данный теоретический метод позволит значительно
снизить уровень травматизма в газоснабжении Орловской области.
98
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
В результате выполненных теоретических
исследований можно сделать ряд
следующих выводов и рекомендаций:
1.
В газоснабжении на объектах Единой системы газоснабжения ПАО
«Газпром» уровень травматизма остаётся достаточно высоким по техническим и
организационным причинам. Это приводит к большому количеству аварий,
сопровождающихся взрывами и пожарами. Только за 2015 год произошло 41
авария на магистральных газопроводах и газораспределительных пунктах, причём
около половины аварий на газопроводах заканчивается пожаром, а каждая авария
на
газораспределительных
пунктах
-
взрывом.
Каждая
третья
авария
сопровождается производственной травмой, причём многие со смертельным
исходом. Финансовый ущерб от несчастных случаев и профессиональных заболеваний на производстве достигает примерно 5 млрд. рублей.
2.
В
Орловской
области
транспортировкой
природного
газа
по
распределительным сетям, эксплуатацией объектов газоснабжения и снабжением
сжиженным газом занимается ОАО «Газпром газораспределение Орёл». Поэтому
для снижения травматизма в газоснабжении Орловской области необходимо
провести анализ её системы управления.
3.
Принять необходимые меры по дальнейшему совершенствованию систем
газоснабжения в Орловской области в соответствии с требованиями нормативноправовых актов, действующих в Российской Федерации, предусмотрев решение
проблем технического, правового и организационного обеспечения.
4.
Принять необходимые меры для поддержания в постоянной рабочей
готовности аварийных и ремонтных бригад.
5.
Обеспечить
техническое
оснащение
магистральных
газопроводов
и
газораспределительных пунктов надёжными средствами телемеханики.
6.
Внести необходимые изменения в научно-исследовательские программы для
обеспечения решения проблем коррозионного растрескивания магистральных
газопроводов. И самое главное, обеспечить практическое применение при
решении данных проблем.
99
7.
Применение в качестве гидроизоляции газопроводов пленочного покрытия
является основной причиной разрушения металлических стенок газопровода. В
дальнейшем это приводит к взрыву и пожару
вследствие водородного
растрескивания под напряжением и коррозии катоднозащищенных труб.
8.
Применение математической модели наводороживания металла с анализом
коррозионного разрушения катоднозащищенных подземных газопроводов с
пленочной гидроизоляцией позволило использовать метод определения мест
повреждений гидроизоляционного покрытия.
9.
Высокий поляризационный потенциал трубы магистрального газопровода
при отключенной станции катодной защиты характеризует высокое содержание
водорода в стали. Это может привести к водородному растрескиванию
металлической трубы под напряжением.
10.
Благодаря
бесконтактному
методу
с
использованием
метода
идентификации наводороженности металла и определения мест коррозионных
повреждений возможно быстро и оперативно осуществлять профилактические
работы для предотвращения аварий в газоснабжении Орловской области.
11. Теоретически предложенная модель кристаллической решетки твердого
тела, фазовых переходов и образования конденсированного вещества позволила
повысить безопасность эксплуатационных свойств оборудования и уменьшить
производственный травматизм.
100
Библиографический список.
1.
Бондаренко А.В., Жуков А.А., Бондарюк Н.Н., Малимон В.И. Патент РФ
№2044105, с. 23 с. 8/22.
2.
Бунин К.П., Баранов А.А. Металлография. М. Металлургия. 1970. 256 с.
3.
Вильданов Р.Г. Ибрагимов И.Г. Оценка поврежденности потенциально
опасных оболочковых конструкций.// Безопасность жизнедеятельности,№8 ,2004
г. с. 12..15.
4.
Волохина А.Т., Карпова В.В., Мартынюк В.Ф., Прусенко Б.Е., Суворова
В.В., Феоктистов А.А. Анализ аварийности и травматизма на объектах систем
газораспределения // Безопасность труда в промышленности . № 6. 2006. с. 18
...23.
5.
Гаврилин И.В. К расчету температур плавления металлов и эвтектических
сплавов. // Металлы, № 6 - 2001. с. 35 ... -37
6.
Гадасина Е. Аспекты безопасной работы. // Охрана труда и социальное
страхование. № 6. 2006. с. 20 ... 22.
7.
Гельд П. В., Рябов В. А. Анализ газов в металлах. М. 1960.
8.
Герасимов Я.И., Древинг В.П., Еремин Е.Н. и др. Курс физической химии.
Т. 1. М.: ГОСИНТИ технической литературы, 1063. 625 с.
9.
Гусев В. П., Орлов П.С, Земсков А.А. Описание структур бериллия (новые
модельные представления). // Физическая мысль России. № 1, 2003. М. Издание
физического факультета МГУ.
10.
Долгий Н., Малышев В.. Основные опасности до 2015 года. // Охрана труда и
социальное страхование. . № 1. 2006. с. 37 ... 39.
11.
Достижения науки о коррозии и технологии защиты от нее. Под ред. М.
Фонтана, Р. Стейла. М. Металлургия. 1985.
12.
Евсиков Ю. Травматизм снижается // Охрана труда и социальное
страхование. № 7. 2005. с. 8 .. 11.
13.
Елецкий А.В.. Газовый разряд. М. Знание. 1981. 65 с.
14.
Елисеев Ю.С, Крымов В.В., Рыжов Н.М. и др. Производство зубчатых колес
газотурбинных двигателей. М.: Высшая школа. 2001. 493 с.
101
15.
Енохович Е.С. Справочник по физике. М. Просвещение. 1978, 415 с.
16.
Есики Осида. АН СССР № 679154, с. 23..100.
17.
Жидких Н. Национальный проект «Здоровье»: люди и деньги. // Охрана
уда и социальное страхование. № 5. 2006. с. 38 ... 41
18.
Загорский В.К., Загорский Я.В., Карпов Б.В. Патент РФ № 2025509, с. 23
19.
Закалка без печей. //Изобретатель и рационализатор № 8 1981. с. 23.
20.
Иващенко
О.
А.
Исследование
кинетики
выделения
водорода
в
сероводородсодержащих растворах. // Коррозия и защита в нефтегазовой
промышленности. М. ВНИИОЭНГ. 1982. N 12.
21.
Изобретатель и рационализатор. 2000 № 8 Свечение твердого кислорода при
сжатии. с. 24.
22.
Ильинский В.А., Жуков А.А., Костылева Л.В., Локтионова В.А. Сверх-
быстрое перераспределение углерода в цементованных слоях стальных изделий. //
Металлы. № 3, 1999. с. 48-50.
23.
Каменецкая П.С. Пилецкая И.Б. Ширяев В.И. Железо высокой степени
чистоты. М.: Металлургия,1978, с.185.
24.
Кеше Г. Коррозия металлов. М. Металлургия. 1984.
25.
Китайгородский А. И. Введение в физику. М. Государственное издательство
физико - математической литературы, 1959, 704 с.
26.
Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. М.
Наука. 1988. 256 с.
27.
Краткий справочник физико - химических величин. Под ред. К.П. Мищенко,
А.А. Равделя. Ленинград. Химия, 1967, 184 с.
28.
Криштал М. А. Механизм диффузии в железных спЛавах. М. Металлургия.
29.
Кузнецов А.А. Серегина В.А. Анализ рисков пожаровзрывоопасности
производственных объектов.// Безопасность жизнедеятельности, №9,2005, с.42-44.
30.
Кучинская Е. М., Веселовская Е. В. Перенапряжение водорода на железном
электроде в щелочном растворе в зависимости от состояния его поверхности. //
Труды 4-го совещания по электрохимии. М. АН СССР 1959
31.
Лахтин Ю.М., В.П. Леонтьева В.П. Материаловедение. М. Машиностроение,
102
1990 г. 528 с.
32.
Лебедев Т.А., Гутерман В.М. «Электролиз» аустенита. // Коррозия, за-ита от
коррозии и электролиз. Машгиз. М. 1948.
33.
Маркин В. Борьба с водородной агрессией. // Изобретатель и рационали-
затор. 1988, № 9, с. 8 - 9.
34.
Медведев Д. Миллионы рублей не утекли в песок. // Охрана труда и
социальное страхование. «№ 5. 2006. с. 28 ...31.
35.
Мечев В.В. К вопросу о диффузии в твердых телах. Металлы. 2000, № 2. с.
40...43.
36.
Михин Н.П., Полев А.Н., Руданский Э.Я. Наблюдение аномально быстрого
диффузионного процесса в твердых растворах 3Не - 4Не вблизи ОЦК -ГТУ
перехода // Письма в ЖЭТФ, т. 73, вып. 9, с. 531 - 535.
37.
Могутнов Б.М., Томилин И.А., Шварцман Л.А. Термодинамика железо-
углеродистых сплавов. М. Металлургия, 1972. 328 с.
38.
Можайский М. Отпуск изнутри. // Изобретатель и рационализатор 1987.
№11.. с. 23
39.
Некрасов Б.В. Учебник общей химии. М. Химия, .1972. 471 с.
40.
Никифоров В.М.
Технология металлов и конструкционные материалы.
Машиностроение. 1987. 363 с.
41.
Общетехнический справочник. М. Машиностроение. 1990. 496 с.
42.
Орлов П.И. Основы конструирования. Кн.1. М. Машиностроение, 623 с.
43.
Петров Л.Н., Калинков А.Ю., Магденко А.Н., Осадчук И.П. Элемент
дифференциальной наводороженности. // Защита металлов. 1990. N 2. с. 296..299.
44.
Петросянц Э. Воробьев М. Охрана труда: пути выхода из кризиса. Охрана
труда и социальное страхование. № 8. 2012. с. 21 ... 26.
45.
Плоткин В.П. АН СССР № 1435655, с. 23 с. 8/00.
46.
Полевой С.Н., Евдокимов В.Д. Упрочнение машиностроительных мате-
риалов. М. Машиностроение. 1994, 496 с.
47.
Политехнический словарь. Род ред. А.Ю. Ишлинского. М. Советская
энциклопедия. 1989. 656 с.
103
48.
Поройков И.В. Краткий курс лекций по физике. М. Высшая школа 1065. 495
с.
49.
Распределение пострадавших при несчастных случаях на производстве и
структура причин несчастных случаев в РФ. Госкомстат РФ. 1999 и 2002 г. Т.4.
50.
Рыжов Н.М., Смирнов А.Е., Фахрутдинов Р.С. Особенности вакуумной
цементации в ацетилене теплостойкой стали. // Металловедение и термическая
обработка. 2004. № 6. с. 10-15.
51.
Синг Дж. Л. Классическая динамика. М. Физматгиз. 1963. с. 3
52.
Скорчеллетти В.В. Теоретические основы коррозии металла. Л. Химия.
1973.
53.
Степин П.А. Сопротивление материалов. М. Высшая школа, 1983, 303 с.
54.
Степин Б.Д., Цветков А.А.. Неорганическая химия. М. Высшая школа, 1994,
608 с.
55.
Степанов С. Профессиональная заболеваемость в России в цифрах.// Охрана
труда и социальное страхование. № 1. 2011. С.75 ... 83.
56.
Структура и коррозия металлов и сплавов. Под ред. Е.А. Ульянина. М.
Металлургия, 1989, 400 с.
57.
Сугак Е. Лукавые цифры. // Охрана труда и социальное страхование. №6.
2011. с. 21 ...26.
58.
Таблицы физических величин. Под ред. И.А. Кикоина. М. Атомиздат. 1976.
59.
Тамм И. Е. Основы теории электричества. М. Наука. 1976.
60.
Татаринцев В.А., Харитонов А.Н. АН СССР № 1663043А1, с. 22..45
61.
Теория сварочных процессов. Под ред. В.В. Фролова. М. Высшая школа,
1988 г.
62.
Ткаченко В.Н. Оценка коррозионной опасности для трубопровода в
многослойном грунте. М.: БТП. №3. 2005. с.61
63.
Тодт Ф. Коррозия и защита от коррозии. М. Недра. 1978.
64.
Трофимова Т.И. Курс физики. М. Высшая школа. 1990. 478 с.
65.
Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Л. Химия. 1989.
66.
Физическое металловедение. Под ред. Р. У. Кана, П. Хазена, Т. 1, М.
104
Металлургия. 1987.
67.
Физическая химия. Под ред. Краснова К.С. М. Высшая школа. 1995.
68.
Физическая и коллоидная химия. Л.П. Добычин, Л.И. Каданер, В.В.
Серпинский, Т.М. Буркат, Е.Ш. Ганелина, Б.И. Лобов. М. Просвещение. 1986.
69.
Чалмерс Б. Теория затвердевания. М. Металлургия. 1968. 288 с.
70.
Эмсли Д. Элементы. М. Мир. 1993. 256 с.
71.
Юбельт Р. Определитель минералов. М. Мир, 1978, 327 с.
72.
Biefer G. // Mater. Perf., 1982 V. 21, p, 19.
73.
Wilde В., Kim C, Turn J. //Jr., Corrosion. 1982, V. 38, p, 515.
74.
Pumphery P.H. // Crrosion 1980 V. 36, p. 537.
105
106
107
108
109
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа