83

Продолжительное воздействие высоких температур (свыше +38 – 40°С) может способствовать проявлению в мелассе сахароаминной реакции разложения сахаров, которая сопровождается резким понижением сахаристости, самопроизвольным быстрым повышением температуры груза до кипения, обильным выделением пены и карамелей, интенсивным выделением углекислого газа и аммиака, что может привести к взрывообразному выбросу груза. Признаки начала реакции разложения: обильное пенообразование, самопроизвольное повышение температуры, резкий гнилостно-фруктовый запах и изменение цвета. Для остановки начавшейся реакции разложения патоку охлаждают ниже+40°С путём разбавления водой до плотности 78 – 80 °Бр и перекачивания из танка в танк.

ØПитьевая вода, как правило, относится к веществам минерального происхождения и представляет собой бесцветную, прозрачную, легкоподвижную жидкость без специфического вкуса и запаха. Состав минеральных солей в воде зависит от источника и сложившейся минеральной структуры пород данной местности.

Вода относится к малолетучим жидкостям, обладает высокой способностью к адсорбции и растворению посторонних пахучих и других веществ. На качество

воды при транспортировании основное влияние оказывает материал грузовых емкостей, трубопроводов, насосов; повышенная температура способствует развитию микроорганизмов.

5.5.Сжиженные газы

Всжиженном виде в основном перевозят:

üаммиак; üприродный газ (состоящий на 99% из метана), который используется как

топливо и химическое сырье; üпопутные газы (попутные или нефтяные углеводородные газы, раство-

ренные, в виде «шапки» или пластов в нефти), используются как топливо (71 %), химическое сырье (16 %), для получения бензина (10 %).

Сжиженные газы (СГ) находятся в двухфазном состоянии и легко переходят из жидкого состояния в газообразное. При перевозке и хранении обладают

преимуществами жидкости, а газа – при потреблении.

Нормальными условиями считается температура 0°С и давление 101,3 кПа.

При интенсивном отборе паров СГ из емкости давление и температура падают.

При расчетной температуре 46°С давление паров составляет для: аммиака –1,834, пропана –1,589, н–бутана –0,44 МПа. При атмосферном давлении температура кипения соответственно составит: –33,4, –42 и –0,5°С. Природный газ (метан) транспортируется только при температуре кипения(–161,5°С) и атмосферном давлении. Независимо от давления метан переходит в газ при температуре выше критической (–82,5°С). Основные характеристики сжиженных газов представлены в табл. 12.

òК сжиженному природному газу (СПГ) (liquefied natural gas (LNG)) отно-

сится метан с небольшими примесями.

òК сжиженному нефтяному газу (СНГ) (liquefied petroleum gas (LPG)) –

любые другие газы с преобладанием углеводородов(пропан, пропилен, бутан, бутилен и др.).

84

Таблица 12

òАммиак – бесцветный газ с удушливым резким запахом и едким вкусом, хорошо растворяется в воде. В воздухе горит плохо, только в присутствии источника воспламенения. В определенных концентрациях с воздухом взрывоопасен, взрыв возможен при соединении аммиака с хлором или йодом.

òБутадиен (дивинил) – горючий, взрывоопасный, бесцветный газ с характерным запахом чеснока. При длительном хранении при наличии кислорода образуется перекись, которая при нагреве разлагается со взрывом. Для предотвращения этого количество кислорода в емкостях не должно превышать 0,5 % и в газ добавляют ингибиторы. Бутадиен подвержен полимеризации.

òМетан – горючий бесцветный газ без запаха. В смеси с фтористым водородом – самовозгорается; при контакте с хлором на свету взрывается, катализатор – сернистое железо. Октановое число 120¸130.

ØБольшинство СПГ и СНГ без специальных приборов обнаружить нельзя, поэтому для возможности обнаружения утечки органолептическими методами, их одорируют. В качестве одорантов используютмеркаптаны – сильно пахнущие органические жидкости (16¸20 г на 1000 м3). Меркаптаны легко окисляются, являются слабыми кислотами, длительный контакт приводит к коррозии труб.

Применяется этилмеркаптан C2H5SH – жидкость с отвратительным запахом или смесь природных меркаптанов (СПМ) – C2H3P.

5.6.Классификация СГ

Сточки зрения транспортировки СГ классифицируют:

üпо способу сжижения: только охлаждением (метан); охлаждением, повышением давления, одновременно и тем и другим (все остальные СГ);

üпо химическому составу: углеводородные и другие. Углеводородные делятся на группы: С2 (этан, этилен); С3 (пропан, пропилен); С4 (бутан, бутилен, бу-

85

тадиен). К другим относятся аммиак, моновинилхлорид и т.п.; üпо назначению: топливо и химическое сырье(метан, пропан, бутан); хи-

мическое сырье (аммиак, этан, этилен, бутилен, бутадиен, моновинилхлорид); üпо преобладающему виду опасности: токсичные (аммиак, бутадиен, мо-

новинилхлорид); низкотемпературные (метан, этилен); огнеопасные (этан, пропан, бутан, пропилен, бутилен).

Транспортные характеристики СГ определяюттип грузовых емкостей и конструктивный тип газовозов. СГ перевозят в танках и цистернах. Танк, в отличие от цистерны, является частью корпуса судна и участвует в обеспечении его прочности. Грузовые емкости для СГ делятся на:

üвстроенные грузовые танки (давление до 245 (max 686,4) кПа, температура СГ не ниже –10°С);

üмембранные грузовые емкости – тонкие оболочки, поддерживаемые через изоляцию конструкциями судна (давление до 245 (max 686,4) кПа);

üполумембранные грузовые емкости – частично поддерживаемые; üвкладные грузовые цистерны– изолированные емкости, способные вос-

принимать все нагрузки от груза, разделены на категории А, Б, В.

Газовозы делятся на 4 основных типа, предназначенных для перевозки: üСГ под полным давлением при расчетной температуре 45°С; üСГ под не полным давлением(до 784,5 кПа), необходима теплоизоляция

и рефрижераторная установка; üполностью охлажденных газов, находящихся под неполным давлением

(температура до –45°С, давление 490,3 –784,5 кПа); üполностью охлажденных СГ при атмосферном давлении. Последний тип

газовозов делятся на подтипы А, Б, В:

А – для перевозки полностью охлажденных СНГ, винилхлорида, этила (температура до –50°С, давление до 275 кПа);

Б – полностью охлажденного этилена (–103,7°); В – полностью охлажденного СПГ (метановозы).

òВ газовом коде ИМО газовозы классифицируются в зависимости от способности корпуса выдерживать повреждения на 4 типа (IG, IIG, PG, IIIG) в сторону убывания их безопасности.

6.Навалочные грузы

6.1.Свойства навалочных грузов

По транспортной классификации навалочные грузы делятся на не зерновые навалочные (навалочные) и зерновые навалочные (насыпные).

ØСтепень и вид опасности при перевозке навалочных грузов определяется способностью этих грузов:

üсмещаться к борту и создавать крен судна; üразжижаться и перетекать к борту судна; üсамонагреваться и самовозгораться;

üсоздавать опасные концентрации ядовитых и взрывоопасных газов; üпонижать концентрацию кислорода в грузовых помещениях; üнарушать местную и общую прочность корпуса судна;

86

üхимически активно взаимодействовать с металлом ограждений судна и механизмов;

üвызывать порывистую качку.

ØНавалочные грузы могут находиться в одном 3изтранспортных со-

стояний:

üотносительно монолитном (грузы с углом естественного откоса(a) больше 35°, рудные концентраты с малой влажностью);

üсыпучем (зерновые и другие грузы с a < 35°);

üразжижающимся (рудные концентраты и другие грузы с повышенной влажностью).

Концентраты – материалы, полученные из природной руды в процессе ее очистки методом физического или химического отделения нежелательных компонентов.

По степени подвижности в условиях морской перевозки все навалочные грузы делятся на безопасные и опасные в отношении возможности смещения.

Опасными в отношении смещения являются насыпные грузы, которые обладают повышенной сыпучестью (легкосыпучие грузы) или приобретают свойства текучести под действием сил качки и вибрации корпуса судна в процессе перевозки. В зависимости от механизма перемещения эти грузы могут быть подразделены на два основных вида: сыпучие и тиксотропные.

Специфические свойства навалочных грузов делятся на:

©физические: сыпучесть, способность к усадке и самосортировке, плотность, скважность, сорбционность, тепло и температуропроводность, абразивность, гранулометрический состав;

©химические: самонагревание, самовозгорание, взрывоопасность, ядовитость, коррозионность;

©биологические: дыхание, дозревание, прорастание (только зерновые). ØКусковатость (гранулометрический состав) – % соотношение кусков

различных размеров. Гранулометрический состав выявляется ситовым анализом пробы груза путем последовательного просеивания(грохочения) через набор решет или сит, имеющих отверстия разного диаметра. Результаты ситового анализа оформляются в виде графиков или таблиц, показывающих процентное содержание отдельных фракций пробы. В зависимости от гранулометрического состава различают сортированные и рядовые навалочные грузы. Гранулометрический состав груза определяет возможность применения различных схем механизации ПРР.

средне кусковые – 60 – 160; мелко кусковые – 10 – 60; крупно зернистые – 2 – 10; мелко зернистые – 0, 5 – 2; порошкообразные – 0,05 – 0,5; пылевидные – менее 0,05. Угли бурые, каменные и антрациты: плиточный (П) 100 – 200 (300); круп-

ный (К) 50 – 100; орех (О) 25 – 50; мелкий (М) 13 – 25; семечко (С) 6 – 13; штыб (Ш) 0 – 6, рядовой (Р) 0 – 200 (300).

Свой гранулометрический состав также имеют гравий и песок. ØВлажность навалочних грузов бывает:

87

üхимически связанная или конституционная; üгигроскопическая – поглощение влаги порами вещества;

üмолекулярная – обволакивание водой поверхностей отдельных частиц

груза;

üгравитационная – расположение влаги в скважинах, то есть в полостях между отдельными частицами груза.

Навалочные грузы, содержащие внешнюю влагу, называют влажными, или сырыми, если она обволакивает частицы(молекулярная влага), либо мокрыми, когда влага частично заполняет поры между частицами(гравитационная влага). При длительном хранении на открытом воздухе внешняя влага испаряется, и груз называют воздушно–сухим или находящимся в состоянииестественной влажности. Груз, содержащий лишь конституционную влагу, называют сухим. Предельно допустимая влажность определяется ГОСТом. Влажность груза, как правило,

определяют путем высушивания образца в сушильном шкафу при температуре 105 – 110°С до достижения постоянной массы пробы и сравнении массы до и после высушивания. Исходя из гигроскопичности грузов и предельно допустимой влажности они крытого или открытого хранения. .

Относительная влажность навалочного груза– отношение массы испарившейся влаги к первоначальной массе вещества (%). Абсолютная влажность – отношение массы испарившейся влаги к массе сухого остатка (%).

Влагосодержание – та часть представительного образца груза, которая состоит из воды, льда или другой жидкости, выраженная в процентах от общей массы образца во влажном состоянии.

Транспортабельный придел влажности– максимальное влагосодержание,

обеспечивающее безопасную перевозку на судах, не отвечающих специальным требованиям. Оно определяется на основе влажности разжижения или данных, полученных посредством других методик исследования, которые обеспечивают равноценную надежность.

ØРазжижаемость. Многие вещества, состоящие из мелких частиц, подвержены миграции влаги, если их влагосодержание является достаточно высоким. Грузы, склонные к разжижению– грузы, которые подвержены миграции влаги и последующему разжижению, если они перевозятся с влагосодержанием, превышающим предел влажности.

Влажность разжижения – влагосодержание в процентах (от массы пробы во влажном состоянии), при котором, в результате проведения предписанного методикой исследования представительного образца материала, наступает его разжижение.

Состояние разжижения – состояние, наступающее в тот момент, когда масса гранулированного материала становится настолько насыщенной жидкостью, что под влиянием преобладающих внешних сил, таких, как вибрация, толчки или качка судна, оно теряет свое внутреннее сопротивление к смещению и начинает вести себя, как жидкость.

Миграция влаги – перемещение содержащейся в навалочном грузе влаги в результате усадки и уплотнения груза, возникающее вследствие вибрации и качки судна. Постепенно происходит вытеснение влаги, которое может привести к тому, что некоторые части или весь объем материала достигают состояния раз-

88

жижения.

Точка текучести – влагосодержание, при котором наступает текучесть. Зависимость изменения объемной массы от влажности не остается посто-

янной для каждого вида груза и ее характер меняется при разном гранулометрическом составе массы груза.

При увлажнении навалочных грузов, разнородных по своему - гра нулометрическому составу (рядовых грузов), наблюдается увеличение объемной массы груза. Увеличение влажности однородных пылевидных и порошкообраз-

ных грузов вначале сопровождается уменьшением объемной массы, а затем она начинает возрастать. Это объясняется тем, что с ростом влажности мелкодробленых материалов вокруг отдельных частиц груза под действием молекулярных сил сцепления образуются тонкие водяные пленки, которые препятствуют тесному контакту между частицами, что приводит к уменьшению объемной массы груза. Влажность, при которой достигается наибольшая толщина этих пленок,

называется максимальной молекулярной влагоемкостью. Ее величина опреде-

ляется гранулометрическим составом груза и увеличивается с уменьшением размера частиц однородного мелкодробленого груза.

Для рядовых грузов, имеющих крупные фракции, величина максимальной молекулярной влагоемкости настолько незначительна, что ее значением можно пренебречь, так как наличие пленочной влаги не вызывает уменьшения общего объема груза. Увеличение объемной массы рядовых и крупнокусковых однородных грузов происходит пропорционально возрастанию влажности.

ØОбъемная масса (плотность).

Плотность вещества rВ – отношение массы навалочного груза к объему самого вещества

rВ = G / VВ.

Объемная масса – отношение массы к сумме объемов вещества и пор

rО = G / (VВ + VП).

Насыпная масса– отношение массы к сумме объемов вещества, пор и скважин (пустот между отдельными частицами груза)

r = G / (VВ + VП + VС).

Пористость определяется коэффициентом пористости(плотности) и характеризует сколько влаги может впитать вещество, без подмочки

КП = VП / (VВ + VП).

Скважность (скважистость) определяется коэффициентом скважности и характеризует воздухопроницаемость груза

КС = VС / (VВ + VП + VС).

Стандартная плотность навалочного груза (rСТ) – масса груза в мерном ящике (1000´1000´1000 мм); для зерновых – натура (натурный или натуральный вес) зерна. Засыпку груза в мерном ящик производят без трамбования и встряхивания, а верхнюю часть груза снимают и выравнивают рейкой. Натура зерна и стандартная плотность пылевидных и порошкообразных грузов определяется при помощи литровой пурки.

Коэффициент уплотнения характеризует усадку груза

КУ = rФ / rСТ.

89

Усадка – уплотнение навалочных грузов вследствиеперераспределения частиц груза в массе насыпи исдавливания нижних слоев верхними. На усадку грузов оказывают влияние свойства груза, способ нагрузки, встряхивание судна на волнах, вибрация корпуса судна, длительность и условия плавания. Усадка зерна в рейсе составляет от 2,5 до 8%, но иногда достигает 11%.

Коэффициент проницаемости характеризует сколько воды может проникнуть в полностью загруженное грузовое помещение

КПР = (VП + VС) / (VВ + VП + VС).

Плотность грузов различна: при ее значении менее0,6 т/м3 грузы принято считать легкими, от 0,6 до 1,1 т/м3 – средними; 1,1 – 2 т/м3 – тяжелыми; более 2,0 т/м3 – весьма тяжелыми.

Увеличение плотности навалочных грузов происходит за счетболее ком-

пактной укладки частиц и уменьшения объема пор груза под действием динами-

ческих сил или статических нагрузок. Способность груза уменьшать свой объем (уплотняться) под действием внешних факторов называютсжимаемостью, или компрессионной способностью. В условиях морской перевозки изменение плотности массы груза зависит от способа и высоты его загрузки в грузовые помещения судна, а также от интенсивности действия таких внешних динамических сил,

как вибрация и качка судна.

Для большинства навалочных грузов динамические нагрузки в сравнении со статическими вызывают более значительное уплотнение частиц.

ØИстирающая способность (абразивность) и острокромчатость. По сте-

пени абразивности навалочные грузы делятся на несколько групп: А – неабра-

зивные, В – малоабразивные, С – средней абразивности, Д – высокой абразивно-

сти. Степень абразивности груза зависит от твердости, формы и размеров его частиц и характеризуется десятибалльной шкалой Мооса (1 – тальк, 10 – алмаз). Острокромчатость – наличие острых режущих кромок (граней) у частиц груза. Абразивность и острокромчатость опасны при производстве грузовых работ.

ØСыпучесть – способность смещаться (пересыпаться) вследствие взаимного передвижения частиц (из–за действия качки, вибрации). Характеризуется углом естественного откоса a – углом между образующей конуса, из свободно насыпанного навалочного груза, и горизонтальной плоскостью. a зависит от размера, формы, шероховатости, однородности частиц; влажности; способа и высоты отсыпки.

Тиксотропными принято называть грузы, которые способны приобретать свойство текучести под действием внешних динамических факторов. К ним относятся концентраты минеральных руд, а также другие порошкообразные и пылевидные материалы, перевозимые морем в увлажненном состоянии.

Сыпучесть (подвижность) насыпных грузов является основным отличительным свойством этой категории грузов и определяется характером распределения внутренних сил в сыпучей массе. Сыпучесть насыпного груза, степень подвижности его частиц принято характеризоватьвеличинами углов естествен-

ного откоса, внутреннего трения, а в общем случае – величиной сопротивления сдвигу. Сопротивление сдвигу складывается из сопротивления трению твердых частиц груза между собой по поверхностям скольжения и сопротивления связности, которая определяется силами сцепления частиц.

90

К связанным и вязким сыпучим телам принято относить грузы, которые оказывают ощутимое сопротивление сдвигу при незначительных нормальных нагрузках. Свойство связности характеризуется силами сцепления частиц груза.

Различают чисто механическое сцепление (зацепление) частиц груза и сцепление, вызванное молекулярными силами притяжения пленочной жидкости, обволакивающей поверхности частиц насыпного груза. Фактор зацепления зависит от плотности засыпки груза и окатанности(нешероховатой и округлой формы) грузовых частиц. С увеличением плотности массы груза силы зацепления грузовых частиц возрастают.

Можно также сказать, что сыпучесть – свойства навалочных грузов, которые при наличии свободной поверхности под воздействием качкипересыпаются с одного борта на другой.

ØСлеживаемость – полная или частичная потеря сыпучести при длительном хранении (например, цемент, известь, глина, сода, окись цинка, минеральные удобрения и др.), при повышенной влажности (например, соль, сахар и др.). Слеживаемость характеризуется прочным сцеплением частиц груза и максимальной плотностью. Причинами слеживаемости являются:

üсцепление частиц груза от сдавливания при большой высоте укладки: üкристаллизация солей из растворов ипереход соединений вещества из

одних модификаций в другие; üхимические реакции в грузах.

Степень слеживаемости зависит от размера, формы и характера поверхности частиц груза, наличия и свойств примесей, условий хранения груза, влажности, гигроскопичности, характера воздействия внешней среды, длительности перевозки и высоты укладки (возрастает с увеличением высоты слоя груза).

ØСмерзаемость – потеря сыпучести при низких температурах с образованием прочного монолита. Это свойство аналогично слеживаемости груза, и по результатам они идентичны. При смерзании также происходит слипание частиц груза и тем больше и сильнее, чем мельче и более шероховата поверхность частиц груза, больше его влажность и пористость. Придел влажности при которой не возникает смерзание: песок 1 ¸ 1,2 %; щебень – менее 2 %; антрацит – менее 4 ¸ 5 %; бурый уголь 18 ¸ 30 %; агломерат железной руды, концентраты цветных руд, известняк, гравий – менее 2 %.

ØСпекаемость – слипание частиц груза под воздействием изменения температуры (остывании). Спекаемости подвержены навалочные материалы, такие как: пек, гудрон, асфальт, а также агломераты руд, поступающие в трюмы судов в горячем состоянии. Процесс спекания схож с процессом слеживаемости. Спекаемость грузов при перевозке их навалом на обычных судах предотвратить нельзя, поэтому их следует перевозить в таре или на специализированных судах в горячем состоянии.

ØСводообразование – самопроизвольное возникновение сводов из частиц груза над выпускными отверстиями. Зависит от размеров, формы, влажности, слеживаемости, смерзаемости, липкости и т.п.

ØЛипкость – свойство навалочного груза прилипать к поверхности твердых тел под действием сил молекулярного притяжения между материалом твердого тела и пленками жидкости, обволакивающими частицы груза, или самими

91

частицами груза. Это характерно для грузов при повышенной влажности(например, сахар-сырец), сухой серф, талька к стали, мела к дереву и др.

ØХрупкость – склонность к разрушению(дроблению) в процессе ПРР и хранении (например, кокс, антрацит, некоторые виды зерна, гранулированные удобрения и др.).

ØКоррозионность – способность груза вступать в химические реакции с ограждениями транспортных средств, перегрузочным оборудованием, зданиями и сооружениями, другими грузами, с причинением им повреждений (например, например, химические удобрения, соли, зола, особенно при повышенной влажности и др.).

ØВзрывоопасностью обладают: взрывчатые вещества; вещества выделяющие кислород и горючие газы(например, удобрения, уголь и др.); вещества выделяющие пыль, способную воспламенятся со взрывом(например, зерно, крахмал, мука, сахар, древесные опилки, уголь и др.).

ØСамовозгорание – действие внутренних источников тепла (биологических и химических процессов), которые протекают в грузе. Самовозгоранию подвержены многие грузы растительного происхождения, зерновые, волокнистые, жиры, торф, каменные и бурые угли, древесный уголь, а также некоторые руды и рудные концентраты и др.

При транспортировке в основномсамовозгораемость– воспламенение в массе груза под действием химических реакций (например, влажное зерно, уголь, фосфор, влажная щепа, сера, карбид кальция и др.). Температура груза, по достижении которой начинается бурный процесс окисления, переходящий в самовозгорание, называется критической температурой. По действующим инструкциям критической температурой для ископаемых углей считается: в Англии – 58¸75°С; в США – 75¸85°С; в СНГ – 60°С (бурые угли 50°С, каменные 60¸65°С, антрациты 80¸83°С). Ограничение высоты складирования (2¸3,5 м) ос-

новной способ предотвращения самовозгорания угля.

ØВредность для здоровьяпредставляют грузы: выделяющие едкий запах

или пылящие (например, хлорная известь, цемент, порошковые минеральные удобрения, отруби, шроты, зерно, уголь, семена клещевины, фтористый натрий, окись свинца, мышьяк и его соли и др.), способные вызвать заболевания глаз, органов дыхания и нервной системы; ядохимикаты (растительные грузы); понижающие содержания кислорода (например, растительные, уголь, мелко дисперсионный металлолом и др.).

ØНе зерновые навалочные грузы делятся на группы и подгруппы: üопасные возможностью разжижения (технологическая группа 00 – нераз-

жижаемость при транспортировке не обеспечивается); üсухие, смещающиеся в сухом состоянии; üсмещающиеся и разжижающиеся; üслабо смещающиеся; üнавалочные опасные.

Безопасность морской перевозки навалочных грузов определяется систе-

мой критериев:

üнесмещаемости (воздействие меньше допустимого); üнеразжижаемости (влажность меньше допустимой);