В январе сотрудники ВНИИПО МЧС России провели уникальные испытания термостойкого чехла для защиты трубопроводной арматуры и технологического оборудования объектов ТЭК. О результатах эксперимента «Спасатель» поговорил с начальником научноисследовательского отдела (развития технологий пожаротушения промышленных объектов) Оренбургского филиала ВНИИПО МЧС Евгением Вагенлейтнером
Для чего нужно
— Евгений Владимирович, что такое термостойкий чехол? Для чего он нужен?
— Для лучшего понимания вопроса начинать нужно с основ. Технологии использования теплоизоляционных материалов у нас в стране давно применяются, например для обеспечения работоспособности ответственных участков трубопроводов и технологического оборудования в условиях Крайнего Севера. С точки зрения пожарной безопасности важной задачей является сохранение работоспособности трубопроводной арматуры в зоне потенциального воздействия пожара. Это связано с необходимостью иметь возможность аварийного отключения оборудования, опорожнения резервуаров и перекачки нефтепродуктов для предотвращения дальнейшего развития аварии.
С этой целью некоторые отраслевые нормативные документы устанавливают требования к огнестойкости трубопроводной арматуры, оценка которой проводится по методам, установленным ГОСТ 33856-2016 «Арматура трубопроводная. Методика проведения испытаний на огнестойкость».
Метод, описанный в стандарте, предусматривает воздействие на арматуру пламени с температурой от +750 до 1000 °С в течение 30 минут или менее. В то же время анализ пожаров на объектах ТЭК показывает, что сценарий развития ЧС может предусматривать не только ламинарное (спокойное) горение, но и струйное (факельное), а также взрыв топливовоздушной смеси.
А на объектах с обращением сжиженного природного газа (СПГ) сценарий аварии усугубляется его криогенными и пожароопасными характеристиками. Температура СПГ –162 °С, тепловое излучение пламени может достигать 200 кВт/м2.
Не каждая арматура способна выдержать такое воздействие. Для этого и нужны дополнительные системы защиты, как, например, термостойкие чехлы, выполненные из специальных материалов, обеспечивающих надежную защиту технологического оборудования.
Кто делает такие чехлы?
— Что касается производства чехлов в России, мы не анализировали рынок производителей данной продукции, потому что метод оценки является новым для нашей страны. Знаю, что есть несколько отечественных производителей термостойких тканей на основе стекловолокна, базальтовых и кремнеземных волокон, а также негорючих теплоизоляционных материалов, которые используются для изготовления термостойких чехлов.
Наши испытания мы провели в инициативном порядке совместно с Воткинским заводом теплоизоляционных материалов. Его представители являются частыми гостями научно-практических мероприятий в нашем учреждении, на которых мы не только обсуждаем актуальные вопросы пожарной безопасности, но и демонстрируем новые разработки и передовые технологии для повышения уровня защищенности объектов.
Специфика исследований
— В чем особенность прошедших испытаний?
— Их особенность заключается в подходе к методу оценки эффективности систем защиты трубопроводной арматуры, основанном на воссоздании условий воздействия, характерных для реального сценария развития пожара на объектах ТЭК. Можно сказать, рискориентированный метод испытаний. За рубежом такой подход к испытаниям широко применяется, выпущен ряд международных стандартов, определяющих требования к методам подобных испытаний. Стоит отметить, что мы тоже работаем в этом направлении и один из национальных стандартов в данной области уже проходит процедуры утверждения в Росстандарте.
На испытаниях воспроизводились сценарии развития аварии на объекте с обращением СПГ. Фрагмент трубопровода с задвижкой, защищенной двумя слоями термостойкого чехла, был заполнен природным газом под давлением.
По первому сценарию в результате разгерметизации участка трубопровода произошла утечка СПГ, образовав пролив горючей криогенной жидкости непосредственно под задвижкой.
В процессе пролива и испарения СПГ на чехол оказывали воздействие низкотемпературные пары топлива: их температура доходила до -80 °С, после чего СПГ поджигали. Надо было понять, как поведет себя чехол в условиях воздействия сначала низких температур паров СПГ, а после — в условиях открытого пламени, температура которого по показаниям датчиков колебалась от +600 до 800 °С. В результате испытаний внешний чехол получил небольшие, я бы сказал, незначительные повреждения, в то время как внутренний (второй) слой совсем не пострадал: задвижка сохранила работоспособность и герметичность.
Эксперимент показал, что термостойкий чехол успешно справился со своей задачей. Полученные повреждения не повлияли на целостность и работоспособность задвижки. Вопрос оптимального количества слоев или толщины защиты — предмет дальнейших исследований.
— А что по второму сценарию?
— Он предполагал оценку системы защиты арматуры в условиях воздействия криогенной струи СПГ под давлением. Цель — проанализировать, как СПГ при –162 °С воздействует на арматуру и защитный чехол в течение некоторого времени, а затем поджечь образовавшуюся протечку и вновь посмотреть, как поведут себя арматура и чехлы в условиях резкого повышения температур с –162 до +800 °С.
По результатам испытаний можно с уверенностью сказать, что апробация методики прошла успеш но и при незначительных коррективах может применяться для оценки эффективности систем защиты трубопроводной арматуры, а термостойкие чехлы являются надежным средством защиты трубопроводной арматуры в условиях пожара.
Применение
— Теперь пожарные должны носить с собой термостойкие чехлы в тех местах, где находятся заводы по сжижению природного газа?
— Вовсе нет. Спасателям они не нужны. Это вопрос дополнительной защиты технологического оборудования и трубопроводов объектов, которые находятся в зоне возможного воздействия пожара. Я не знаю, сколько стоит такого рода чехол, но, думаю, ущерб от любого ЧП на предприятиях ТЭК без средств защиты технологического оборудования обойдется во много раз дороже. Вообще, это первые испытания в стране по данной методике. И надо отметить, что чехол хорошо с ними справился.
На испытаниях присутствовали представители топливно-энергетического комплекса, которые хорошо восприняли новинку и методику оценки ее эффективности.
— Защитный чехол требует какого-то особого обращения с ним?
— Нет. Никаких сложностей с его монтажом и креплением. Устройство достаточно простое и не требует особых навыков для работы с ним, обеспечивая доступ, необходимый для проведения технических работ.
— Вы, как профессионал, отметили для себя плюсы и минусы в ходе проведения испытаний?
— Важно, что отрицательных моментов не было. Думаю, что производитель будет работать над оптимизацией уровня защиты изделия — его толщины и способов крепления к арматуре.
То есть что лучше: на липучках или с помощью хомутов, к примеру? И главное даже не в том, как часто происходят пожароопасные ситуации на объектах СПГ, а в их последствиях. Поэтому и требования к уровню их защиты становятся жестче, а значит, уязвимые участки станут значительно безопаснее.
Юрий Весенин
Цель испытаний
Апробация методики оценки эффективности систем защиты трубопроводной арматуры в условиях рисков развития пожара, характерных для объектов ТЭК. Метод оценки эффективности основан на положениях ГОСТ 33856-2016 «Арматура трубопроводная. Методика проведения испытаний на огнестойкость» и требованиях международных стандартов. Работы направлены на обеспечение пожарной безопасности объектов ТЭК, в том числе в условиях новых угроз.
Новый метод
Пожар на объектах ТЭК может развиваться по различным сценариям. Задачей специалистов ВНИИПО являлась разработка метода испытания, который отражал бы необходимый характер воздействия агрессивной среды на исследуемый образец, в данном случае термостойкий чехол, и проверка приемлемости метода для оценки возможности его внедрения в нормативные документы.
Спектр исследований
ВНИИПО МЧС России является непосредственным участником реализации дорожных карт по критически важным для страны направлениям развития, таким как развитие малотоннажного рынка СПГ, деревянного домостроения, низкоуглеродной энергетики, робототехники. В условиях стремительного развития электротранспорта институт активно занимается исследованиями пожарной опасности транспортных средств на электрической тяге, разрабатывает требования пожарной безопасности в этой отрасли. Особый проект — участие ВНИИПО в разработке первой российской ракеты-носителя на сжиженном природном газе «Амур-СПГ».