Эксплуатация ОПО:

Более 75% основных фондов (зданий и сооружений – ЗиС) опасных производственных объектов (ОПО) выработало свой ресурс и продолжает эксплуатироваться. В условиях отсутствия возможности глобальной модернизации экономики возрастает роль безопасной эксплуатации стареющих объектов.

СЕМЕНОВ Сергей Иванович, главный государственный инспектор Удмуртского территориального отдела по надзору за общепромышленной безопасностью Западно-Уральского управления Ростехнадзора

Анализ риска и причин аварий промышленных зданий и сооружений (ЗиС) [1-3] показывает, что:
- аварии происходят на опасных производственных объектах (ОПО), не подвергавшихся обследованию технического состояния (ОТС) и экспертизе промышленной безопасности (ЭПБ), а также при несоблюдении сроков очередной ЭПБ;
- аварийное разрушение возможно на любой стадии жизненного цикла ОПО;
- обследование технического состояния и экспертиза промышленной безопасности на ОПО имеют периодический характер при отсутствии постоянного мониторинга технического состояния конструкций, ответственных за несущую способность здания или сооружения в целом;
- из-за нарушения норм эксплуатации возможны аварии в период между очередными ОТС и ЭПБ.
Вышесказанное усугубляется общими недостатками сложившейся системы обеспечения промышленной безопасности ЗиС, а именно:
- отсутствием системного подхода при оценке безопасности ОПО;
- отсутствием или недостаточностью критериальных оценок и методов определения технического состояния ОПО в любой момент эксплуатации;
- отсутствием базы данных ОПО;
- сложностью и новизной разрабатываемых и внедряемых технологий комплексного мониторинга технического состояния конструктивных элементов ЗиС.
В связи с этим в настоящее время нет возможности следить за техническим состоянием ЗиС в режиме реального времени.
Исходя из вышесказанного, важнейшими направлениями обеспечения промышленной безопасности зданий и сооружений на опасных производственных объектах являются нормативно-техническое обеспечение безопасной эксплуатации ЗиС и организационно-технические вопросы мониторинга их технического состояния.
В соответствии с Законом «О техническом регулировании» № 184-ФЗ от 27.12.02 г. ведущими специализированными организациями в области технического диагностирования, определения остаточного ресурса и анализа безопасности ОПО были разработаны стандарты организаций Научно-промышленного союза «РИСКОМ» и Ассоциации «Ростехэкспертиза» «Методические указания по проведению технического обслуживания, ремонта, обследования, анализа промышленной безопасности производственных зданий и сооружений предприятий, эксплуатирующих взрывопожароопасные и химически опасные объекты» СА 03-006-06 [4] и «Резервуары вертикальные стальные сварные для нефти и нефтепродуктов. Техническое диагностирование и анализ безопасности» (Методические указания)» СА-03-008-08 [5].
Основой для разработки документов послужили федеральные законы, указы президента, руководящие документы Ростехнадзора, стандарты системы безопасности труда, строительные нормы и правила и другие оте-чественные и зарубежные нормативные документы. Документы составлены с учетом «Положения о единой системе оценки соответствия на объектах, подконтрольных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору» (РД 03-21-2007), введенного в действие с 16.04.07 г., а также введения категорирования объектов по уровню их опасности и использованию в различных сферах бизнеса. Основными целями документов являются:
- повышение уровня промышленной, экологической, энергетической безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений, включая дымовые и вентиляционные трубы, а также резервуарных парков;
- снижение уровня административного давления на отрасли малого и среднего бизнеса;
- повышение квалификации персонала и компетентности органов оценки соответствия состояния ОПО требованиям безопасности;
- обеспечение соответствия научно-техническому прогрессу методических документов, применяемых при оценке соответствия на объектах, подконтрольных Ростехнадзору;
- повышение ответственности владельцев зданий и сооружений ОПО за обеспечение безопасности при одновременном повышении роли добровольного декларирования безопасности и страхования рисков.
Стандарты разработаны с учетом и в соответствии с действующими нормативными документами; одобрены Ростехнадзором и рекомендованы в качестве нормативных документов межотраслевого применения (письма - № КЧ-50/1218 от 27.11.06 г. и № БК-45/918 от 17.09.08 г.).
Существующая в настоящее время отечественная нормативная литература по промышленной безопасности зданий и сооружений касается в основном вопросов обследования их технического состояния и привязана или к конструктивным элементам строительных конструкций, или к производственным зданиям отраслевого назначения. Однако обследование технического состояния является только частью (весьма важной, трудоемкой и ответственной) анализа промышленной безопасности ОПО.
В связи с этим Научно-производственным консорциумом «Изотермик» с участием ведущих специализированных организаций: ЗАО «Проектхимзащита», Центра исследований экстремальных ситуаций, ЗАО институт «Харьковский Промстройниипроект», Военно-инженерной академии им. В.В. Куйбышева, ЦНИИ Минобороны РФ им. Д.М. Карбышева, ООО «ПТИ «СПЕЦЖЕЛЕЗОБЕТОНПРОЕКТ» (г. Челябинск), ООО «ВЕЛД» (г. Магнитогорск), а также работников Центрального аппарата Ростехнадзора разработан вышеуказанный стандарт по промышленной безопасности зданий и сооружений [4].
Настоящий документ содержит методики и практические рекомендации по проведению экспертизы промышленной безопасности строительных конструкций основных и вспомогательных производственных зданий и сооружений, включая дымовые и вентиляционные промышленные трубы на опасных производственных объектах.
В стандарте изложена методика обследования строительных конструкций и оценки технического состояния объекта, установлены требования к порядку проведения анализа промышленной безопасности производственных зданий и сооружений и оформления заключения экспертизы. Стандарт устанавливает нормативные сроки службы зданий и сооружений, включая дымовые и вентиляционные промышленные трубы, периодичность капитального ремонта и сроки проведения экспертизы промышленной безопасности. В стандарте также учтены особенности проведения анализа промышленной безопасности производственных зданий и сооружений в сейсмических районах.
Впервые в одном нормативном документе представлен единый методический подход к анализу промышленной безопасности производственных зданий и сооружений (включая промышленные дымовые и вентиляционные трубы), эксплуатируемых в различных отраслях промышленности, с учетом категорийности помещений, степени агрессивности воздействия газовоздушной среды, динамических нагрузок на конструкции, выполненные из различных материалов, а также с учетом нахождения опасных производственных объектов в сейсмических районах.
В содержании стандарта нашли отражение следующие разделы и материалы:
1) Основные требования безопасности к производственным зданиям и сооружениям, где даны таблицы «Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности» (согласно НПБ 105-03) и «Нормативные сроки службы производственных зданий и сооружений» (табл. 1).
2) Указания по техническому обслуживанию зданий и сооружений с таблицей «Периодичность капитального ремонта конструктивных элементов производственных зданий и сооружений».
3) Технический надзор за состоянием производственных зданий и сооружений в период эксплуатации.
4) Правила проведения ремонтных работ.
5) Наличие и ведение проектной, производственной и эксплуатационно-технической документации.
6) Подготовительные работы к проведению обследования и экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений с «Типовым техническим заданием на выполнение работ по проведению экспертизы промышленной безопасности здания (сооружения)» и «Программой обследования строительных конструкций здания (сооружения)».
7) Проведение обследования и экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений с таблицами «Оценка степени агрессивного воздействия газовоздушной среды» и «Определение «точки росы» при давлении 740–760 мм рт. ст.», с помощью которых определяются степень агрессивности среды и категорийность технического состояния ЗиС
(I-IV), а также в табличной форме даны сроки проведения ЭПБ стальных (табл. 2) и железобетонных конструкций (табл. 3), примеры диагностического состояния железобетонных и металлических конструкций, стен, фундаментов и кровли  (где указаны вид, схема и причины повреждений, а также мероприятия по их устранению).
Большое практическое значение имеют таблицы с предельными деформациями основания (по СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений») для оценки категории опасности дефектов фундаментов и впервые помещаемыми в нормативных документах допусками на отклонения строительных конструкций от проектного положения.
8) Обследование и экспертиза промышленной безопасности дымовых и вентиляционных промышленных труб с таблицей характеристик основных дефектов и повреждений (РД 03-610-03 «Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб»), а также впервые помещаемые в нормативном документе их предельно допустимые значения.
В табличной форме представлены также сроки проведения ЭПБ промышленных труб (табл. 4).
9) Особенности проведения экспертизы промышленной безопасности производственных зданий и сооружений в сейсмических районах, в основе которой лежат экспериментальные исследования конструкций с использованием метода свободных колебаний и расчеты последствий сейсмического воздействия на здание (сооружение) на ЭВМ с использованием МКЭ и известных вычислительных комплексов.
10) Выдача заключения экспертизы промышленной безопасности.
Фактические сведения, представленные в вышеперечисленных таблицах, являются результатом анализа и обобщения большого количества отечественных и зарубежных нормативно-технических документов и источников, а также новых собственных научных разработок авторов стандарта.
В отдельном приложении приведены требования к диапазону измерений различных параметров, определяемых сертифицированными приборами и оборудованием при обследовании конструкций зданий и сооружений, включая дымовые и вентиляционные трубы. Это дает возможность специалистам и экспертам свободы выбора существующих диагностических приборов и оборудования, а также стимулирует приборостроителей на разработку новых моделей.
Этот стандарт может явиться основой для разработки отдельных технических регламентов по безопасности зданий и сооружений ОПО в соответствии с ФЗ «О техническом регулировании» от 27.12.02 г. № 184-ФЗ по:
- безопасной эксплуатации ЗиС ОПО;
- обследованию и экспертизе промышленной безопасности ЗиС ОПО;
- обследованию и ЭПБ дымовых и вентиляционных промышленных труб;
- определению остаточного ресурса дымовых и вентиляционных промышленных труб;
- определению остаточного ресурса ЗиС ОПО; по консервации ЗиС ОПО;
- ликвидации ЗиС ОПО;
- комплексному мониторингу технического состояния ЗиС ОПО и т.п.
Из общего числа зданий и сооружений, находящихся на территории промышленных предприятий, к сфере ОПО относятся около 20%, к сфере применения в среднем бизнесе – 45% и 35% – к сфере применения в малом бизнесе. Параллельно с этим используются пять категорий опасности зданий и сооружений (по взрывопожарной и пожарной опасности). Такое разграничение значительно расширяет сферу действия и ответственности малого и среднего бизнеса.
Следующий нормативный документ посвящен промышленной безопасности резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов [5], относящихся по своим объемно-планировочным решениям и конструктивным характеристикам к инженерным сооружениям ОПО (СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции»). Этот стандарт разработан Научно-производственным консорциумом «Изотермик», ООО «Интерюнис», ООО «Нефтегаз-диагностика», ОАО «Оргэнергонефть», ООО «Энергодиагностика», ООО «Ультратест», ООО «ДИАПАК» с участием работников Ростехнадзора.
Общая тенденция документа – расширение пределов величин допускаемых дефектов и повреждений элементов резервуара на основе научно обоснованных методов их оценки при сокращении сроков между периодическими обследованиями. В документе на основе положений наиболее известных отечественных нормативных документов  (РД 08-95-95, РД 153.112-017-97, ИТН-93, ПТЭР и др.) предпринята попытка сведения воедино противоречивых норм и положений по оценке технического состояния резервуаров, присущих этим документам.
В документе впервые в отечественной нормативной документации установлен порядок применения и статус АЭ контроля при диагностировании вертикальных резервуаров и обозначены стимулы, побуждающие владельцев резервуаров обращаться к этому методу.
Согласно документу, при невозможности освобождения резервуара от продукта очередное полное обследование может быть заменено расширенным частичным обследованием, включающим дополнительно следующие операции:
- акустико-эмиссионный контроль резервуара в режиме эксплуатации (АЭ - контроль);
- расширенную толщинометрию – сканирование толщины первого пояса стенки резервуара (или зоны раздела подтоварной воды и продукта хранения при нахождении ее выше низа первого пояса);
- ультразвуковой контроль всех вертикальных сварных соединений первого пояса стенки резервуара на высоту 0,5 м.
При проведении частичного обследования по расширенной программе максимальный срок до проведения очередного обследования может быть увеличен по сравнению с частичным обследованием, выполняемым по обычной программе.
В документе даны численные значения отбраковочных размеров дефектов сварных соединений, обнаруживаемых различными методами неразрушающего контроля.
К оценке качества сварных соединений верхних поясов стенки резервуаров, находящихся в эксплуатации (но не вновь монтируемых, которые должны удовлетворять требованиям СНиП 3.03.01-87), предлагается применять требования, основанные на соотношениях механики разрушения. Применяется следующий критерий: длина наружного или внутреннего протяженного дефекта любого сварного шва верхних поясов стенки резервуара не может превышать четверти критической длины сквозной трещины, при которой может произойти хрупкое разрушение.
Принятые в изданных ранее нормативных документах методики прочностных расчетов относятся к области проектирования резервуаров. Например, определенная по известным формулам расчетов на прочность и устойчивость толщина пояса стенки резервуара определяет толщину нового однородного листа металла. Специальной теории для оценки прочности и устойчивости резервуаров, долгое время находившихся в эксплуатации, толщина элементов которых неоднородна из-за коррозии,  не существует. В нормативных документах, изданных ранее, применялся в основном максималистский подход – проверка прочности резервуаров, находящихся в эксплуатации, производилась для минимальной фактически замеренной толщины стенки, как если бы весь элемент резервуара имел такую однородную толщину. При неравномерной коррозии и наличии глубоких коррозионных язв такой подход приводит к значительной перебраковке элементов резервуара.
В рассматриваемом документе применен подход, используемый в нормативных документах по расчету и техническому диагностированию сосудов, работающих под давлением (ГОСТ 24755-89, РД 03-421-01). Зоны язвенного коррозионного повреждения, размер которых в любом направлении не превышает размера отверстия, не требующего укрепления, исключаются из общей оценки прочности элемента резервуара. К отбраковочной толщине листов металла в пределах этих зон предъявляются пониженные требования. (Здесь D,t – диаметр и толщина стенки резервуара).
В основу прогнозирования остаточного ресурса по критерию коррозионного износа положена модифицированная методика расчета гамма-процентного ресурса (РД 26-10-87 «Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении. Методические указания». М.: НИИХиммаш, 1987).
Вводятся два предельно допускаемых параметра коррозионного разрушения: предельная глубина коррозии, которая определяется требованиями обеспечения прочности и устойчивости элемента резервуара, и предельная площадь поверхности, на которой допускается коррозионное утонение до предельной глубины.
В качестве минимально допускаемой толщины элементов резервуара принимается наибольшая толщина, полученная из расчетов на прочность, устойчивость, малоцикловую усталость и др. при различных режимах эксплуатации и испытаний.
В качестве предельной части площади коррозионного разрушения для всех элементов резервуара принята фиксированная величина – 0,1% площади рассматриваемого элемента. Для большинства конструкций резервуаров 0,1% площади пояса стенки примерно соответствуют размеру отверстия, не требующего укрепления (т.е. площади, утонение на которой сверх минимально допускаемой толщины не наносит вред резервуару в целом), 0,1% площади кровли или днища примерно соответствуют площади, утонение на которой сверх 50% начальной толщины листа может нанести ущерб конструкции резервуара и снижает безопасность работы персонала.
Остаточный ресурс резервуара в целом – минимум из ресурса элементов резервуара (стенки, кровли, днища), оцененного для различных предельных состояний.
Наиболее важным следствием применения вероятностного метода расчетной оценки остаточного ресурса является то, что данный метод позволяет применить одни и те же критерии к оценке состояния элементов резервуара в настоящее время (когда визуально и с помощью средств неразрушающего контроля эксперт непосредственно оценивает состояние конструкции) и при оценке состояния конструкции в будущем.

Литература:

1. Предотвращение аварий зданий и сооружений: Сборник научных трудов. Вып. 7, Магнитогорск, ООО МИНИ-ТИП», 2007.
2. Сборник материалов «Международная конференция «Техническое регулирование. Управление рисками, промышленная безопасность, контроль и мониторинг», 03-06.10.06 г.
3. Материалы II Международной конференции «Предотвращение аварий зданий, сооружений и технических устройств», Магнитогорск, 04-06.12.07 г.
4. СА-03-006-06. Методические указания по проведению технического обслуживания, ремонта, обследования, анализа промышленной безопасности производственных зданий и сооружений предприятий, эксплуатирующих взрывопожароопасные и химически опасные объекты. М., 2008.
5. СА-03-008-08. Резервуары вертикальные стальные сварные для нефти и нефтепродуктов. Техническое диагностирование и анализ безопасности: Методические указания. М., 2009.
6. Мониторинг деформаций как основа безопасной эксплуатации зданий и сооружений / Пашкин Е.М., Багмет А.Л., Осика В.И., Новак Ю. В., Сухов А.А. // Инженерная геология, сентябрь 2008 г. С.40-50.
7. Материалы Международного форума «Проблемы природно-техногенной безопасности», научно-практического симпозиума «Техногенные катастрофы и проблемы безопасности», Москва, 20.04.07 г.
8. Махутов Н.А., Четверик Н.П., Ханухов Х.М. Промышленная безопасность и мониторинг технического состояния зданий и сооружений // Безопасность труда в промышленности, № 10, 2008. С.64-72.
9. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 22.1.12-2005. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования.