Промышленная безопасность

6.13. ВНЕШНИЕ ФАКТОРЫ

Ряд "видов" отказов, которые выпали из рассмотрения, обычно обнаруживается при анализе технологической схемы. Некоторые из них перечисляются ниже, но приводить исчерпывающий список по обсуждаемой теме нет необходимости. Так, при выборе места размещения площадки внимание должно быть обращено на местные географические факторы.

6.13.2.1. ВВЕДЕНИЕ

Даже простейшая установка имеет ряд структурных элементов, например фундаменты и опоры для емкостей и трубопроводов. В ответственных случаях может быть применен сложный по строению фундамент из стали и/или железобетона. Структура такого фундамента может быть нарушена по различным причинам, а следовательно, может приводить к разрывам емкостей или систем по давлением.

6.13.2.2. ПОЖАР

Часто причиной повреждения или даже полного разрушения структур служит пожар. Стальные конструкции легко деформируются от огня, если они не защищены соответствующей теплоизоляцией, которая позволяет локализовать пожар до начала деформации стальных конструкций.

6.13.2.3. КОРРОЗИЯ

Структура может быть разрушена коррозией. Это явление часто встречается вблизи или на уровне земли. Болты, которые скрепляют структуру фундамента, могут корродировать из-за просачивания грунтовых или дождевых вод под плохо поставленную прокладку, а также при отсутствии прокладки. Коррозионное повреждение может не проявляться до тех пор, пока структура не будет подвергнута необычной, дополнительной нагрузке, подобной тем, что описаны ниже.

6.13.2.4. ОШИБКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Ошибки проектирования могут быть самыми разнообразными. Одна из причин отказа - это невозможность обеспечить адекватную подстилающую поверхность или опоры.

6.13.3. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ

Механические повреждения могут происходить при столкновении автомобилей или при их загрузке. Чаще всего отмечается небрежная работа автокрана. Это иллюстрирует рис. 6.6, воспроизводимый из работы [Kletz,1985]. Стальные конструкции не могут служить в качестве опорных стрел для кранов, и такое их использование может приводить к местным деформациям или даже к разрушению.

6.13.4. ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА

Известно много случаев нарушения структур вследствие ошибок при оценке ветровой нагрузки. В качестве примеров можно привести разрушения моста Тей-Бридж (Шотландия, 1879 г.), разрушение подвесного моста в Такома-Нарроуз (США) и повреждения трех градирен на электростанции в Феррибридже, (Англия, 1965 г.). Автор не располагает данными об авариях, в которых емкости или системы под давлением претерпевали серьезные повреждения от ветра, но возможность таких повреждений не следует исключать.

Методология оценки ветровых нагрузок для простых структур известна с XVIII в, [Smeaton,1759]. Для таких структур, как химическое предприятие, необходима более развитая методология, и данный вопрос выпадает из рассмотрения настоящей книги. Этот вопрос скорее относится к механике и гражданскому строительству. Можно сослаться на типичную работу в этой области [Sachs,1972]. Однако не вызывает сомнений, что проектирование морских нефтяных платформ, которые структурно подобны химическим и нефтехимическим заводам и подвергаются сильным ветровым нагрузкам, внесло много нового в практику. Примером работ в данной области служит книга [Dawson,1983].

Хотя хорошо спроектированная структура способна противостоять ветровой нагрузке, остается риск разрушения химического предприятия от землетрясения. Эта проблема обсуждается в книге [Waltham,1978]. Там приводится технический обзор с обширной библиографией по проблемам, связанным с землетрясениями, вулканическими извержениями, подвижками, оползнями и обвалами. Хотя в принципе все они могут сказаться на системах под давлением, приводимое ниже обсуждение сосредоточено на землетрясениях как на наиболее вероятной причине разрушения. Могут иметь значение и другие явления подвижек земной поверхности, не обсуждаемые в работе [Waltham,1978]. Это таяние вечной мерзлоты - грунтов, которые постоянно заморожены в отсутствие человеческой деятельности и представляют собой хорошие фундаменты. Однако при передаче им тепла от предприятия они превращаются в грязь.

Землетрясения интенсивно изучаются как фактор человеческого бытия и физических разрушений в некоторых частях земного шара. Как и следовало ожидать, большая часть практических исследований, связанных с землетрясениями, сконцентрирована на проектировании сейсмоустойчивых зданий, мостов, дорог и других объектов гражданского строительства. Программа сейсмоустойчивого строительства была развернута в Японии в 1923 г. и в США в 1925г.

В последние годы проводятся широкие исследования эффектов при землетрясениях в связи со строительством АЭС, особенно в США, где много областей повышенной сейсмичности. В работе [Alderson,1985], имеющей обширную библиографию, приводится обзор критериев сейсмоустойчивого проектирования для Великобритании. В этой же работе приводятся описания имевших место землетрясений. Одним из них была инициирована авария 1952 г. в Керн-Каунти (шт. Калифорния, США), в ходе которой произошел взрыв парового облака, за которым последовал сильный пожар из-за разрушения двух хранилищ бутана. У многих объектов предприятия были разрушены крепления фундаментов. Однако описания девяти других случаев, приведенных в цитируемой работе, не содержат данных о разрушениях химических предприятий или общественных сооружений. Олдерсон в этой работе утверждает, что "современные комплексные производства крупными землетрясениями до сих пор не затрагивались". Далее он обсуждает типы разрушений гипотетического предприятия Великобритании от землетрясений, риск которых порядка 10'4.

В работе [Muir,1985] говорится, что землетрясения составляют серьезную угрозу для безопасности нефтехимических установок. Во многих сейсмически активных местах Европы размещены промышленные предприятия, спроектированные без учета требований сейсмоустойчивости. Автор упомянутой работы полагает справедливым, что при выборе идеальной площадки для нефтехимического производства проектировщики должны учитывать современные геологические процессы, которые сопровождаются увеличением опасности землетрясений.

Толчки, возникающие из-за человеческой деятельности, как, например, при подземных взрывах, могут вызывать те же эффекты, что и землетрясения, и, подобно землетрясениям, приводить к авариям.

Из всего сказанного следует, что все площадки, содержащие основные опасности химических производств, должны быть спроектированы соответствующим образом, чтобы обладать устойчивостью при землетрясениях.