prirubove spoje mPřírubové spoje jsou jedním z nejdůležitějších faktorů přispívajících k statické a dynamické integritě tlakových zařízení. Skutečné případy havárií potvrzují selhání šroubových spojů (předpokladem je použití správného těsnění), kdy nejčastějším důvodem selhání přírubového spoje je návrh řešeného spoje, resp. konstrukční / provozní problémy.

 

 

Rozebíratelné spoje jsou nejslabším článkem tlakových zařízení
Problém netěsných přírubových spojů je stejně starý jako chemický, petrochemický průmysl a energetika. Přesto je počet nevyřešených a opakovaných problémů úniků přírubovými spoji stále vysoký. Netěsnosti přírub jsou obzvláště běžné v zařízeních s vyšším tlakem vodíku a tím jsou obtížněji utěsnitelné než ostatní média v petrochemického procesu. Poznatků, které pomohou vyřešit problémy úniku z přírubových spojů je mnoho. Většina těchto problémů může být vyřešena správnou a důslednou montáží, předepsaným montážním postupem, pozornou kontrolou kvality povrchu přírub, výběrem těsnění, pozornou odbornou kontrolou spojovacího materiálu a dalších souvisejících informací popsaných v ASME PCC-1 [1]. Podle pokynů v této normě a různých dalších publikacích lze podstatně snížit netěsnosti přírub v potrubí, výměnících a reaktorech.

* * * * *
Nejnovější vydání normy ASME PCC-1 nyní obsahuje doplněk, který doporučuje, jakým způsobem má probíhat školení a kvalifikační zkoušky montérů šroubových spojů (tj. Montérů potrubí).
* * * * *

Řada montážních firem prochází školením, aby zajistili kvalifikaci montážního personálu v souladu s touto normou. V Evropě je od roku 2013 platná norma EN 1591-4 [2], která obsahuje témata školení montérů šroubových spojů, bohužel ve srovnání s uvedenou ASME normou ta evropská, neobsahuje konkrétní technické informace správné montáže. Tlaková zařízení, která mají předepsány správnou a důslednou montáž „spolehlivých přírubových spojů“ s QA / QC (kontrolou kvality / řízení kvality) po zásadních opravách přírubových spojů je bezpodmínečně nutná kontrola kvality a přejímka montáže přírubových spojů včetně zkoušky těsnosti všech přírubových spojů, které byly během údržby otevřeny. Existuje mnoho způsobů zkoušek těsnosti. Nejčastější zkouškou je natlakování systému několika kilogramy dusíku a testování úniku bublin detekující případné netěsnosti přírubových spojů před najetím tlakového zařízení. V mnoha případech se tím výrazně snížil počet úniků/netěsností.

Návrh a instalace kvalitních těsnění
Dalším problémem mechanické integrity stabilních zařízení (FEMI) přírubových spojů je správný návrh a správná instalace kvalitních těsnění. Otázkou zůstávají správné montážní postupy, kvalifikace personálu a disciplína, aby vše bylo použito pokaždé! Není to tak dávno, kdy došlo k tragické nehodě, když byl na trh uveden nový hydrocrack. Při natlakování jednotky bylo instalováno nesprávné těsnění, které vystřelilo. Nedlouho předtím bylo vnitřním tlakem vyraženo spirálovité těsnění na další rafinérii, což způsobilo velký požár. V tomto případě mělo vysokoteplotní těsnění vnitřní kroužek z uhlíkové oceli, jehož slabinou byl creep. Dále vystřelení těsnění, které vyústilo ve světelný oblak uhlovodíkových par, který naštěstí neinicioval vznícení celého tlakového zařízení. Analýza poruchy ukázala, že instalované těsnění neodpovídalo teplotě provozu a postupně se rozpadalo po dobu několika let, než nakonec způsobilo výbuch. Zjednodušeně řečeno, počet problémů s nedostatečnými montážními postupy přírubových spojů a správného výběru těsnění je obrovský.

spoj

Současný stav a trend „spolehlivého přírubového spoje“
U tlakových zařízení stále není stejný přístup např. jako pro svařování, i když pro provoz tlakových zařízení jsou rozebíratelné spoje stejně důležité. Díky normě ČSN EN 1591-4: „Kvalifikace odborné způsobilosti personálu k montáži šroubových spojů v tlakových zařízeních v kritických aplikacích“ se již určitá úroveň spolehlivosti přírubových spojů pomalu stává standardem. To znamená, jak a kdo provádí závěrečnou montáž tak, aby se vyloučil „lidský faktor“, který může znehodnotit celkový výsledek montáže. Norma určuje i potřebné znalosti personálu a jejich obnovování pro dosažení požadované spolehlivosti kritických přírubových spojů.

Uvedená norma definuje stupně kvalifikace personálu
1.  Základní – Mechanik šroubových spojů = Montér – rozsah zkoušky podle tabulky 1
2. Vyšší – Odpovědný technik = Mistr – rozsah zkoušky podle tabulky 11
3. Vedoucí management – Technický vedoucí = Řídící pracovník montážních skupin

Zásady pro odstranění možných zdrojů chybných kroků („lidských faktorů“)
1.  Druh těsnění třeba volit ne podle ceny, ale podle uvažovaných vlastností a jejich hodnot při výpočtu nebo již ve fázi projektu, ale i při následné údržbě / odstávkách / zarážkách; volba těsnění je ovlivněna i místem spoje: při eventuální poruše těsnění bude třeba odstavit celou nebo část výroby nebo jen tento spoj (náklady)? Jak může ovlivnit vznikající netěsnost kvalitu vyráběné látky?
2. Správné skladování a manipulace s těsněním před a při montáži.
3. Správná demontáž bez poškození těsnicích ploch.
4. Zjištění poškození rovinnosti a drsnosti těsnicích ploch, příp. Jejich egalizace.
5. Nové a nepoškozené šrouby s maticemi správné jakosti před montáží namazané v závitu a dosedacích plochách správným mazivem podle provozní teploty. Použití vhodných podložek.
6. Těsnicí plochy je třeba udržet suché, nemastné. Použít co nejméně prostředku pro fixaci těsnění na svislé těsnicí plochy.
7. Použití vhodného nářadí pro sestavení osového a rovnoběžného spojení přírub (bez možného poškození funkčních ploch).
8. Pro utahování šroubů použít kalibrované nářadí s co nejmenším rozptylem utahovacích sil nebo momentu. EU doporučuje proto použití nejlepší dostupné techniky – Best Available Techniques. Montáž s kontrolou sil ve šroubech a předání protokolu o dosažených utahovacích silách je dnes již běžným požadavkem. Samozřejmě rozptyl sil na přírubě bude záviset na znalostech a zkušenosti montážního pracovníka.
9. Pouze kvalifikovaní pracovníci dokážou předat spolehlivé přírubové spojení s požadovanou třídou těsnosti.
10. Ve vyspělých průmyslových zemích je dnes již běžné, že uživatelé tlakových zařízení vyžadují od montážních podniků, provádějících montáž přírubových spojů, aby jejich montážní pracovníci byli kvalifikováni podle EN 1591-4:2013.

Závěr
Máte stále problémy s netěsnostmi přírubových spojů, které by mohly být vyřešeny dodržováním správných norem, postupů a zkoušek? Jak efektivní je výběr a kontrola použitého těsnění ve vašem závodě? Jsou vaši montéři proškoleni a kvalifikováni pomocí procesu popsaného v EN 1591-4:2009?

TEXT Jan Tomáš, Jiří Lukavský, Techseal, s. r. o., ČVUT Praha

Použitá literatura
[ 1 ] ASME PCC-1, Guidelines for Pressure Boundary Bolted Joint Assembly, 2nd edition, American Society of Mechanical Engineers, New York City, NY
[2] EN 1591-4:2013 a ČSN EN 1591-4:2014, Příruby a přírubové spoje – Část 4 „Kvalifikace odborné způsobilosti personálu k montáži šroubových spojů v tlakových zařízeních v kritických aplikacích“, ÚNMZ Praha