Мұнай өнеркәсібінде жанаспа инструменттер неліктен маңызды?

Пайда болмайтын құралдар деген не? Анықтамасы мен негізгі принциптері

Жану қаупі бар орындарда, мысалы мұнай өңдеу зауыттарында, химиялық өндіріс объектілерінде және жарылыс болуы мүмкін басқа да аймақтарда оттың тудыруын болдырмау үшін жарылмайтын құралдар қауіпсіздік құралы ретінде қолданылады. Олардың кәдімгі метал шанақтардан айырмашылығы — олардың жасалу материалында. Бұл құралдар көбінесе бериллий мыс қоспасы, алюминий бронзасы және әртүрлі түрдегі қола сияқты мыс негізіндегі металлдардан жасалады. Бұл материалдар жұмыс барысында беттермен соқтығысқан кезде кәдімгі болатқа қарағанда анағұрлым аз жарықшалар туғызады. Негізгі мақсат тікелей ғана — ATEX немесе NEC стандарттары сияқты нормативтік құжаттармен реттелетін қауіпті жұмыс аймақтарындағы оттың пайда болуының алдын алу. Сондықтан ғана емес, бір ғана кішкентай жарықша катастрофалық салдарларға әкелуі мүмкін орташа байланысты. Кейбір соңғы зерттеулер де осыны дәлелдейді. 2021 жыл шамасындағы бір өнеркәсіптік қауіпсіздік құжаты мұнай өңдеу орындарында ғана қалыпты болат құралдарды жарылмайтын нұсқаларымен ауыстыру жану оқиғаларын жуық шамамен 80 пайызға дейін қысқартқанын көрсетті.

Жанасқанда жанамайтын құралдардың артындағы мыс-қорытпа материалдар және олардың маңызы

Жанасқанда жанамайтын құралдардың тиімділігі олардың соққы энергиясын жылу ретінде шашыратуға мүмкіндік беретін, үйкелістің төмендігін жоғары жылу өткізгіштікпен үйлестіретін мыс-қорытпа құрамынан туындайды. Ең кеңінен қолданылатын материалдарға мыналар жатады:

Материал	Негізгі қасиет	Негізгі қолдану сценарийі
Бериллий күмісі	Жоғары беріктік, тозуға қарсы төзімділік	Ауыр жұмыс режиміндегі саңылаулықтарды техникалық қызмет көрсету
Алюминий қола	Коррозияға тұрақтылық	Теңізден тыс мұнай қазу жабдықтары
Жез	Қымбат шығынды тиімділік	Жалпы газ және мұнай құбыры жөндеу жұмыстары

Бериллий мысы C38–C44 Роквелл қаттылығы мен диамагниттік қасиеттерімен ерекшеленеді және қауіпсіздікті сақтай отырып, беріктік қамтамасыз етеді – бұл жерсілкіністер нәтижесінде катастрофалық салдарлар туындауы мүмкін болатын көмірсутекті өңдеу қондырғылары үшін идеалды нұсқа.

Жанасқанда жанбайтын құралдардың стандартты болат құралдардан өнімділік жағынан айырмашылығы

Қалыпты болат құралдары отты материалдар бар жерлерде қауіпті болуы мүмкін, себебі олар температура шамамен 1500 градус Фаренгейтке (815 градус Цельсийге) жеткенде іркілдіктер тудыратын темірден тұрады. Бұл іркілдіктер метан немесе сутегі сульфиді сияқты газдардың жануына жеткілікті дәрежеде ыстық болып табылады. Олардың құрылысында қолданылатын арнайы металл қоспалар арқасында қалыпты пайдалану кезінде шамамен 500 градус Фаренгейтке (260 градус Цельсийге) дейін ғана қызады, сондықтан от шығармайтын альтернативалық құралдар әлдеқайда қауіпсіз болып табылады. Мыс негізіндегі құралдар қалыпты болат құралдарындай ұзақ қызмет етпеуі мүмкін, бірақ кіші қателер де үлкен проблемаларға әкелуі мүмкін орталарда өрттің алдын алу әлдеқайда маңызды. Мұнай резервуарларында жұмыс істеу немесе табиғи газ желілерін жөндеу туралы ойланыңыз - дұрыс құралды пайдалану тек жақсы практика ғана емес, сонымен қатар адамдардың өмірін құтқарып, бүкіл операцияларды катастрофалық істен шығудан қорғайды.

Жанғыш мұнай ортасында іркілдіктердің алдын алу ғылымы

Жанама генерация механикасы және металдың құрамының рөлі

Металл беттері бір-біріне қатты үйкелгенде немесе соқтығысқанда 1000 градус Цельсийден жоғары температура туындайды, оның салдарынан күшті жылу пайда болады. Мұндай жылу метанның (жану температурасы шамамен 595°C) немесе сутегі сульфидінің (тек 260°C-та жанады) сияқты заттарды оңай жандыруы мүмкін. Көбінесе қолданылатын темір негізіндегі құралдардың Роквелл бойынша қаттылығы C шкаласы бойынша 50-ден 60-қа дейінгі аралықта болады және бұл құралдар басқа бетпен тиіскен кезде электрондар өте жылдам қозғалғандықтан, искра тудырады. Искра тудырмайтын құралдар осы шкала бойынша 35-тен 40-қа дейінгі қаттылыққа ие мыс-бериллий қорытпалары сияқты жұмсақ материалдардан жасалады. Бұл материалдар соқтығысқан кезде жанып кетуіне қарамастан, энергияның көп бөлігін жұтатындай етіп, жеңіл деформацияланып, иіледі. 2021 жылы NIOSH жүргізген зерттеулерге сәйкес, бұл тәсіл құралдардың искра тудыруын қалыпты болат құралдармен салыстырғанда шамамен 92% азайтады және қауіпті жанғыш газдар болуы мүмкін орындарда қолдану үшін қауіпсіздікті арттырады.

Жану қаупін азайтатын термодинамикалық және үйкеліс қасиеттері

Мыс негізіндегі қорытпалардың жануды болдырмауға тиімділігін мына үш қасиет қамтамасыз етеді:

• Улы түпнұсқа өткізушілік (90–120 Вт/м·К) болаттың 50 Вт/м·К мәніне қарағанда жылуды 2,3 есе тез шашады
• Төменгі үйкеліс коэффициенті (0,15 – болаттың 0,6-сына қарсы) қисындау кезінде жылу пайда болуын 63% азайтады
• Экзотермиялық реакцияның басылуы 200–300°C температурада ерте тотық қабатының пайда болуы арқылы

NFPA 77:2023 стандартында көрсетілгендей, бұл қасиеттер беткі қабат температурасын мұнай буын жандыру үшін қажетті 450°C порогынан төмен ұстайды.

Жанбайтын құралдар қауіпті аймақтарда өрт пен жарылысты қалай болдырмайды

Жанбайтын құралдар жанармайлы орталарға арналған IECEx стандарттарымен белгіленген қауіпсіздік нұсқаулықтарына сәйкес, мүмкін болатын жұлдызшалардың пайда болуын болдырмау арқылы өрттердің алдын алуға көмектеседі. Мұнай платформаларында теңізде сынақ өткізілген кезде, жұмысшылар шойын құймадан жасалған ключтерге қарағанда мыс қорытпасынан жасалған ключтер туралы қызықты нәрсе байқады. Шойын құралдармен жұмыс істегенде, әдетте әрбір 200 жұмыс сағатына шамамен бір метан өрт оқиғасы орын алды. Алайда, 2022 жылы Oil & Gas Journal журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес, мыс қорытпасынан жасалған құралдарға ауысқаннан кейін 1000 сағатқа дейінгі сынақ мерзімі ішінде ондай оқиғалар жоқ болды. Енді басқа да үлкен артықшылық — бұл арнайы құралдардың статикалық электрді өте аз шығаруы. Олар стандарттық шойын құралдардың шамамен 25 миллиджоульге жетуіне қарамастан, 0,1 миллиджоульдан кем статикалық заряд шығарады. Бұл гексан буды сияқты қауіпті заттардың тіпті өте аз энергия — шамамен 0,24 миллиджоуль — ғана қажет болатын Class I Division 1 деп классификацияланған қауіпті орындарда маңызды рөл атқарады.

Мұнай және газ саласындағы жанбайтын құралдардың маңызды қолданылуы

Мұнай қайта өңдеу зауыттары мен өңдеу қондырғыларында жанбайтын құралдарды қолдану

Мұнай қайта өңдеу зауытының жұмысшылары бензол мен метанның айналасында жүзеге асып тұрған жарылыс қаупіне күнделікті түрде ұшырайды. Сондықтан олар техникалық қызмет көрсету кезінде жанбайтын ключтар, патрондар және балғалар сияқты арнайы құралдарды қолдануы керек. Өткен жылы жүргізілген соңғы қауіпсіздік тексерулеріне сәйкес, техникалық қызмет көрсету кезіндегі шамамен үштен бір бөлігі құралдардың құрылғылардың тозған бөліктеріне соғылуынан туындайды. Стандартты құралдарды жанбайтын нұсқаларына ауыстыру бұл нақты мәселені толығымен болдырмақа мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бұл арнайы құралдар улы газ (H2S) қарсы төзімдірек, өйткені ол уақыт өте келе қалыпты металлдың бетін бүлдіреді. Демек, олар тек адамдарды қауіпсіз ұстап қана қоймайды, сонымен қатар қиын жағдайларда ұзақ уақыт пайдалануға болады.

Теңіз мұнай құдықтары: қауіпсіздік талаптары мен құралдарға қойылатын талаптар

Ашық теңіз платформаларында жұмыс істеу өзіне тән кейбір проблемаларды туғызады. Кеңістіктер тар, тұзды суға тұрақты әсер етіледі және жанғыш газдар тұрақты түрде болады. Осы ортаның әсерінен жұмысшылар әдетте берилий мыспен жасалған балғалар мен алюминий бронзасынан жасалған кабель қиғыштар сияқты арнайы құралдарға сүйенеді, әсіресе судың астындағы жөндеу жұмыстарын немесе өнімділік орындарында жұмыс істегенде. Бұл құралдар кездейсоқ таңдалмаған. Олар теңізде ұзақ және қатаң сменталар кезінде қолдануды жеңілдету үшін төрт пен сегіз фунт арасындағы салмақта жасалған. Бірақ салмақ - тек қана ескерілетін жалғыз фактор емес. Барлық жабдықтар жанасу нүктесінде үлкен апаттарға әкелуі мүмкін болатын жанғыш аймақтарда жарылыстарды болдырмауға бағытталған ISO 80079-36 талаптарын қамтамасыз етуі керек.

Жанғыш будың болуы мүмкін мұнайхимиялық сақтау құрылғыларында техникалық қызмет көрсету

Бензин немесе этилен бар сақтау резервуарларын жөндеу кезінде от шығуды қатаң бақылау қажет. Жану буының мол болатын аймақтарда мыналар сияқты қолданыстар арқылы от шығармайтын құралдар қауіпсіз жұмыс істеуге мүмкіндік береді:

• Бу аймағын жөндеу : Шөгінділерді жалын тудырмай-ақ мырыш қашауыштарымен алу
• Резервуардың төбесін реттеу : Қауіпті жану шегінің (LEL) төменгі деңгейінде болатын бұрандаларды бекіту үшін қолданылатын қола негізді момент кілті
• Су тасталуын сақтау : Үйкеліс энергиясы 0,35 миллиджоульдан кем болатын мыс қорытпасынан жасалған бекітпелер жарықты герметизациялайды

Сертификатталған от шығармайтын құралдарды пайдаланып, жоғары қауіпті аймақтардағы авариялық жөндеу жұмыстары

LNG желілерінің жарылуы кезінде авариялық топтар 2022 жылғы жергілікті сынақтарға сәйкес 90 секунд ішінде вентильдерді бөліп алу үшін ATEX сертификатталған от шығармайтын жинақтарды қолданады — бұл дәстүрлі әдістерге қарағанда бес есе тезірек. Бұл құралдар өте жоғары қысымға (100 000 PSI-ден астам) шыдайды және оттан қорғау қасиетін сақтайды, осылайша жарылыс сценарийлеріндегі тізбекті бұзылулардың алдын алады.

От шығармайтын құралдардың қауіпсіздік пайдасы және дәлелденген қауіп факторларын азайту

Жанғыш жұмыс орындарында өрт пен жарылыс қаупін азайту

Мыс-бериллий қорытпалары стандартты болатқа қарағанда (Ponemon 2023) жанасуларды тудыру үшін 9,3 есе көп энергияны талап етеді. Метанның шамадан тыс төменгі шегі (4,2%) артып кеткен орталарда жанасуға ұштаспаған құралдар жану қаупін 81% -ға дейін төмендетеді, мұны мұнай қайта өңдеу зауыттарының тексерулері растайды. Қосымша пайдасына мыналар жатады:

• ATEX аймағы 1-де жанасу инциденттері туралы хабарланбаған
• мыс қорытпаларының жоғары жылу өткізгіштігіне байланысты құрал бетінен қалдық жылудың 63% тезірек таратылуы

Жұмысшыларды қорғау және ұзақ мерзімді өнеркәсіптік қауіпсіздік нәтижелерін жақсарту

OSHA деректері 2020 жылдан бері сертификатталған жанасуға ұштаспаған құралдарды пайдаланатын мұнай қайта өңдеу зауыттарында жанбайтын материалдармен байланысты жарақаттар санының 73% -ға дейін төмендегенін көрсетеді. Сынғыш болат құралдардан өзгеше, мыс қорытпалары электр жүйелеріне жақын орындарда екінші деңгейлі қауіп-қатерді азайтатын сынғыштық орнына деформацияланады. ANSI/ISEA 121-2018 стандартына сай келетін объектілерде қауіпсіздік көрсеткіштерінің айтарлықтай жақсарғаны байқалады:

Метрика	От бермейтін құралдар	Темір құралдары
Жылдық орташа өрттер	0.2	4.7
Жұмыс күндерінің жоғалуы	8	114

Зерттеу жағдайы: Жанбайтын құралдарды пайдалануды енгізгеннен кейінгі оқиғалар санының азаюы

Солтүстік Американың бір мұнай қайта өңдеу зауытында түрлі болат құралдарды жанбайтын құралдармен ауыстырғаннан кейін қайталанып тұратын өрттер мүлдем тоқтады. Бұған дейін зауыт жылына орта есеппен 11 рет өртке шалдығып отырған. Шамамен 18 ай бойы бензол қондырғыларымен жұмыс істейтін жұмысшылар бірде-бір В тобындағы өрт оқиғасын бастан кешірмеді, ал осы уақыт ішінде жөндеу жұмыстары шамамен 22% өскен еді. Алайда, олардың ақша үнемдеуіне не себеп болды? Ішкі бағалаулар кейіннен еңбекті қорғау бойынша апаттар салдарынан туындайтын сақтандыру төлемдері мен қымбат OSHA штрафтарынан құтылу арқылы шамамен 2,7 миллион доллар үнемделгенін көрсетті. Маған келетін болса, бұл инвестициядан өте жақсы пайда.

Мұнай өнеркәсібінде жанбайтын құралдар үшін реттеуші стандарттар мен сәйкестік

Жанғыш орталарда құралдарды пайдалану бойынша OSHA және ANSI нормалары

Кәсіби қауіпсіздік және денсаулық сақтау басқармасы (OSHA) өрт қаупі бар материалдармен жұмыс істейтін жерлерде 29 CFR 1910.242 нормасына сәйкес от шығармайтын құралдарды пайдалануды талап етеді. Негізінен, бұл қызметкерлердің от шығарып, өрт шығаруына әкелетін құрал-жабдықтармен жұмыс істеуіне жол бермеу керектігін білдіреді. ANSI B107 стандарттары бұл арнайы құралдарды қызметке енгізу алдында қандай материалдарды қолдану керек және қалай сынау керектігі туралы нақты ақпарат береді. Бұл ережелердің бәрі неге керек? 2023 жылғы Өнеркәсіптік қауіпсіздік туралы есептің деректеріне назар аударсақ, бәрі түсінікті болады. Қауіпсіздік нұсқаулықтарын сақтамаған компанияларда авария орын алған кезде орташа есеппен әрбір оқиғаға $740 мың доллар төлейді. Мұндай ақшамен тек қана жаңа құралдар сатып алуға болмайды!

Өнеркәсіптік орындардағы от шығармайтын құралдарды сертификаттау процестері

Тәуекелсіз құралдар үшін тәуекелсіз зертханалар метан-ауа қоспасындағы қатты үйкеліс сынақтары мен металлургиялық талдаулар арқылы сертификаттайды. ATEX Директивасы 2014/34/ЕО талаптарын орындау үшін құралдардың тұтану энергиясы типтік болат құралдардан 89% төмен болатын 0,025 миллиджоульдан аспауы керек. Жыл сайынғы қайта сертификаттау, әсіресе коррозиялық теңіз жағдайларында сенімділікті қамтамасыз етеді.

Сәйкестік құқықтық, қаржылық және операциялық тәуекелдерді қалай төмендетеді

2023 жылғы Global Safety Index деректеріне сәйкес, кәсіпорындар OSHA және ANSI нұсқаулықтарын қатаң сақтаған кезде олардың сақтандыру бойынша төлемдері 18-ден 22 пайызға дейін төмендейді. Сонымен қатар, компаниялар алдын ала шаралар қолданып, әрбір оқиғаны болдырмаған жағдайда орташа есеппен 136 000 доллар үнемдейді. ISO 80079-36 стандартына сәйкестендірілген жабдықпен жұмыс істейтін кәсіпорындар үшін тағы бір артықшылық бар. Бұл ұйымдар ұшпа органикалық қосылыстардың болуы мүмкін аймақтарда қауіпсіздік тексерулері кезінде шамамен 41% аз тоқтап қалуларға ұшырайды. Бұл ұсталымдар органымен қатынасын сақтай отырып, жалпы тоқтап қалулардың азаюын білдіреді, бұл зауыт менеджерлері үшін күнбе-күн операцияларды тегін өткізуге тырысқанда бағалы.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Жанбайтын құралдар неден жасалады?

Жанбайтын құралдар әдетте бериллий мыс қорытпасы, алюминий қола және әртүрлі түрлердегі мыс сияқты мыс негізіндегі металдардан жасалады.

Жанбайтын құралдар неге маңызды?

Олар жанғыш материалдардың болуы мүмкін қауіпті орталарда оттың тудыруына жол бермейтіндіктен маңызды, бұл өрт пен жарылыс қаупін азайтады.

Жанбайтын құралдар әдеттегі болат құралдардан қалай ерекшеленеді?

Жанбайтын құралдар жылуды басқаша шашырататындықтан, жанғыш орталарда өрт қаупін туғызуы мүмкін әдеттегі болат құралдардың керісінше, искра туғызбайды.

Қандай салаларда жанбайтын құралдар қолданылады?

Мұнай қайта өңдеу зауыттары, химиялық өндіріс объектілері және теңізден тыс мұнай құдықтары сияқты салалар жанғыш материалдардың болуына байланысты жанбайтын құралдарды кеңінен қолданады.