Integrita tlakových zařízení má velký vliv na finanční ztráty provozovatele energetického zařízení, životy lidí a životní prostředí. Šetřit se tady nevyplácí.

• Foto

Minulý rok byl pro průmysl v tomto ohledu varovným a média věnovala smutným událostem mnoho pozornosti, že většině odborné veřejnosti z oboru tlakových zařízení tyto zprávy neunikly. Není náhodou, že od konce října 2015 masivně uniká zemní plyn (metan) z úložiště v jižní Kalifornii a denně vytváří stejné množství skleníkových plynů jako 4,5 milionu aut nebo šest uhelných elektráren. Obyvatelům blízké obce Porter Ranch dochází s firmou zodpovědnou za únik trpělivost. Zemní plyn pronikající skrz prasklinu v trubce by sice neměl mít dlouhodobé negativní účinky na lidské zdraví, způsobuje ale nevolnost a další potíže. Únik je odhadován asi na 50 tun zemního plynu každou hodinu. Pokud pomineme nezanedbatelný vliv na zdraví lidí a životní prostředí, finanční ztráty netěsnostmi lze vyčíslit následovně:

• 3”, 1500 lb (DN80, PN250) plynové potrubí odstavené z důvodu nedostatečné údržby rozebíratelných spojů: Ztráta výroby ve výši 2,25 mil. $.
• 16“, 300 lb (DN400, PN50) ventil nainstalovaný nekvalifikovaným personálem následně inicioval požár: Ztráta výroby ve výši 1,68 mil. $.
• Pracovníci správy majetku odhadují průměrnou ztrátu netěsnostmi kolem 100 tis. $/jeden únik, náklady kalkulovány jen na čas opravy a použitý materiál.

V HLAVNÍ ROLI TĚSNOST ROZEBÍRATELNÝCH I NEROZEBÍRATELNÝCH SPOJŮ

Problematika těsnosti jak statických, tak i dynamických spojů je i přes značný pokrok aktuálního stavu techniky utěsňování v 21. století často nekvalifikovaně či nesystematicky řešena. Pokud výklady platných norem jako uznaných pravidel a předpisů, evropského „stavu techniky“ a ochrany životního prostředí skončí diskuzemi, které jsou vedeny nedostatečnými znalostmi účastníků, pak bude trvat ještě dlouhou dobu, než si uvědomíme, že kvalita těsnění a montážních prací není určena jen jeho nákupní cenou, protože konečné náklady následných oprav mohou mnohonásobně přesáhnout prvotní cenu těsnění či „levnou“ hodinovou sazbu nekvalifikovaného personálu (viz obr. 1).

Podniky, které pomocí tlakových zařízení provozují výrobu, musí z hlediska systému managementu kvality ČSN EN ISO 9001:2008 a FMEA - analýzy možnosti vzniku vad a jejich následků (Failure Mode and Effects Analysis), environmentálního managementu ČSN EN ISO 14001:2004 a nově i managementu hospodaření s energií ČSN EN ISO 50001 - energetické audity v průmyslu s účinností od prosince 2015 (novela zákona o hospodaření s energií 103/2015 Sb. zákona 406/2000 Sb.) rozlišovat problematiku těsnosti ve dvou skupinách:

• Běžné utěsnění je snadno realizovatelné, protože vznikající možné netěsnosti jsou evidovány pouze jako ztráta látky, např. chladicí vody, tlakového vzduchu, páry aj. nebo při beztlakové dopravě látky; „princip omezeného selhání“.
• Kritické rozebíratelné spoje, na které jsou v důsledku škodlivých emisí kladeny vysoké požadavky z hlediska kvality utěsnění nebo těsnicího systému, např. u látek poškozujících zdraví, mutagenních, karcinogenních, jedovatých, hořlavých, výbušných příp. radioaktivních, nebo když utěsnění je ztíženo nutností užití speciálních těsnicích systémů nebo dokonce i při znemožnění jejich užití.

Vedení zodpovědných podniků prokazující se chartou „Responsible care“ by měly zajistit, aby integrita kritických rozebíratelných i nerozebíratelných spojů byla evidována a dokumentována odpovídajícími softwarovými nástroji (např. ORACLE Primavera, Hydratight JDMS – Joint Data Management System či αlpha docs od www.ep-cm.com), které jsou v současnosti k dispozici a již běžně používány. Je potřeba nastavit systém správy rozebíratelných spojů a tím systematicky zajistit integritu tlakových zařízení, tedy jejich bezpečnost a těsnost. Informace z historie kritických spojů je nutno využít k opatřením, tedy ke zpětné vazbě z provozu tzn. zkušenosti použít k úpravě vstupních parametrů rozebíratelných spojů a docílit tak jejich spolehlivé a bezpečné funkce.

Je třeba si taktéž uvědomit, že kvalita utěsnění šroubových spojů není určena jen cenou těsnění, ale i konstrukčními a materiálovými vlastnostmi všech částí spoje, příp. znalostmi o probíhajících fyzikálně chemických pochodech, příp. sledováním příčin selhání šroubového spoje v zařízení. Rozhodující může být i způsob montáže a demontáže, které mohou ovlivnit druh použitého nářadí, postup utahování spoje, příp. „lidský faktor“. Protože vlastnosti i stejného druhu těsnění mohou být rozdílné, dané výrobcem, složením, způsobem skladování a zpracování, způsobem montáže aj., je třeba o těchto podmínkách mít více informací.

Jak v EU, tak i USA jsou tendence, zejména pro zlepšení spolehlivosti utěsnění u kritických přírubových spojů tlakových zařízení. Vyvolávají to snahy o snižování nebezpečných emisí jak organických, tak i anorganických těkavých látek. Přispívají k tomu jak nové zákony, směrnice a návody, ale s ohledem na tyto velké změny v této problematice je třeba s novinkami seznámit všechny zúčastněné školeními. Z prvních reakcí se ukazuje, že je třeba seznámit s problematikou pracovníky montáže přírubových spojů a jejich vedoucí. Zejména u velkých firem dodávajících části tlakových zařízení se ukazuje, že s touto problematikou by se měli seznámit jak projektanti, tak i konstruktéři, údržbáři, výrobci částí těchto zařízení. Tento tlak jsme si uvědomili před několika roky, a proto jsme vypracovali technická doporučení pro montáž, výpočty pro pevnostní a těsnostní dimenzování přírubových spojů, rozšířili jsme spolupráci pro školení podle ČSN EN 1591-4:2014.

CO VŠECHNO JE TŘEBA SLEDOVAT PRO SPOLEHLIVÉ UTĚSNĚNÍ?

Systém kvality každého provozovatele tlakového zařízení musí nastavit sledování řešení netěsností spojů a vydávat nápravná opatření, současně vést historii zásahů při opravách nebo změnách u problémových spojů, aby se dosáhlo systematického přístupu odborného personálu a tím i integrity tlakových zařízení odpovídající aktuálnímu stavu techniky.

Nedostatečné znalosti o nových měkkých těsnicích materiálech, jejich vlastnostech v různých zatěžovacích stavech, užití nevhodných nástrojů pro montáž, velký podíl „lidského faktoru“ a to vše bez systematického sledování kvality jsou zárodkem značných škod a ztrát.

Kontrolou se má stanovit a posoudit skutečný stav zařízení včetně stanovení příčin opotřebení nebo poškození a odvození potřebných důsledků při dalším provozu. Údržbářské a montážní práce smějí být prováděny proto jen zaměstnanci, kteří jsou pro to kvalifikovaní a zaměstnavatelem pověřeni. Musí disponovat odborným vzděláním nebo školením odborných znalostí a systematicky plnit dílčí odpovědnosti.

Požadavky na přírubové spoje
Přírubový spoj sestává zpravidla ze strojních součástí, tzn. přírub, šroubů, matic, těsnění, případně podložek. Představuje systém a má splňovat dvě funkce:

• je rozebíratelným spojem mezi součástmi aparátů, strojů a potrubí,
• splňuje podle úkolů určité požadavky na pevnost a třídu těsnosti a důkaz těsnosti je umožněn výpočtem podle ČSN EN 1591-4:2014 nebo pomocí metody konečných prvků.

Pro zabezpečení těsnosti přírubového spoje se mají použít prostředky zajištění kvality, závislé na stanovených třídách těsnosti v rámci posouzení ohrožení. Provozovatel a / nebo vedoucí montážních služeb mají tyto úkoly popsat buď v metodických směrnicích, nebo v interních předpisech.

Zásadně by mělo platit, že:

• tyto spoje musí být navrženy a vypočteny zásadně podle určení (u potrubí např. použitím potrubních tříd),
• použity by měly být jen základní části určené při prvním návrhu (příruby, šrouby, matice, těsnění např. podle specifikace potrubí (tříd potrubí), dokumentace nádob,
• montážní personál by měl předvolit utahovací postup a utahovací moment, příp. sílu předpětí šroubů podle provozovatele a / nebo vedoucího služeb, stanovená třída montáže, tzn. s tím spojený rozsah zajištění kvality, má předat  
• provozovatel vedoucímu služeb nebo vedoucímu montáže,
• byly předepsány ustanovení dokumentace montáže,

MONTÁŽ - ZÁSADY

Montáž přírubových spojů má provádět jen kvalifikovaný personál; provozovatel zařízení je u vlastního personálu odpovědný za školení a výcvik; vedoucí služeb montáže je odpovědný za kvalifikaci vlastního personálu a měl by předložit provozovateli na požádání jeho jmenovitý seznam montážních pracovníků s certifikací pro danou činnost. Dosažení kvalifikace podle ČSN EN 1591-4:2014 provádí v současnosti pro různé úrovně kvalifikace ČVUT v Praze, TECHSEAL s.r.o., DIMER Engineering, s.r.o ve spolupráci se Strojírenským výzkumným ústavem, s.p. v Brně více viz www.SkoleniMonteru.cz.

ZÁVĚR

Bez systematického nastavení opatření k minimalizaci netěsností pomocí fungujícího systému kvality nelze ve výrobních podnicích dosáhnout spolehlivé a bezpečné integrity tlakových zařízení. Kritické rozebíratelné spoje vyžadují zvláštní pozornost v postupu jejich údržby. Doporučen je tento postup:

• termínově naplánovat pracovní postupy,
• provést přípravu podkladů,
• provést bezpečnou demontáž a montáž viz ČSN EN 1591-4:2014,
• zajistit řízené utahovací postupy,
• vydat kontrolní záznamy pracovních postupů,
• sledovat spolehlivost provozu/těsnosti a v případě poruch zajistit nápravná opatření.

Pouze detailně zpracovaný systém integrity spojů splňující požadavky řízených postupů a managementu spojů je zárukou integrity, tedy bezvadného najetí tlakového zařízení, správných řešení hned napoprvé, bez zbytečného hledání netěsností a oprav, tzn. bez dodatečných nákladů, s dlouhodobou zárukou integrity a tím dosažení zlepšování bezpečnostního a těsnostního stavu zařízení a ve výsledku lze poté tímto prokázat zvyšování provozní bezpečnosti tlakových zařízení.

The integrity of pressure equipment has a great influence on financial losses of an energy related device operator, people’s lives and the environment. Being thrifty does not pay in this matte
The article describes visions and thoughts, which are supposed to (with respect to safety and the reliability of procedures, and power equipment) put forward a view on the maintenance and operation of pressure equipment. The authors concentrate on the issue of the integrity of pressure equipment, and outline trends in the field of collapsible joints. In the end, they focus on the tightness of pressure equipment and the situation in current technology.

Autoři

• Ing. Tomáš Jan
• Doc. Ing. Lukavský Jiří CSc.