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TRBS 2141, Teil 1, Versagen der drucktragenden Wandung durch Abweichen von zulässigen Betriebsparametern
Technische Regeln für Betriebssicherheit (TRBS)
Vom 21. Februar 2008
(GMBl. Nr. 10 vom 06.03.2008 S. 196; 14.03.2019 S. 270aufgehoben)
Zur Nachfolgeregelung TRBS 2141
Gemäß § 24 Abs. 5 der Betriebssicherheitsverordnung macht das Bundesministerium für Arbeit und Soziales die anliegende, vom Ausschuss für Betriebssicherheit (ABS) beschlossene, Technische Regel für Betriebssicherheit (TRBS) vom 21. Februar 2008 - AZ IIIb 3 - 35650 - bekannt:
Diese Technische Regel für Betriebssicherheit (TRBS) gibt dem Stand der Technik, Arbeitsmedizin und Hygiene entsprechende Regeln und sonstige gesicherte arbeitswissenschaftliche Erkenntnisse für die Bereitstellung und Benutzung von Arbeitsmitteln sowie für den Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen wieder.
Sie wird vom
Ausschuss für Betriebssicherheit
ermittelt und vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales im Gemeinsamen Ministerialblatt bekannt gegeben.
Die Technische Regel konkretisiert die Betriebssicherheitsverordnung hinsichtlich der Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen sowie der Ableitung von geeigneten Maßnahmen. Bei Anwendung der beispielhaft genannten Maßnahmen kann der Arbeitgeber insoweit die Vermutung der Einhaltung der Vorschriften der Betriebssicherheitsverordnung für sich geltend machen. Wählt der Arbeitgeber eine andere Lösung, hat er die gleichwertige Erfüllung der Verordnung schriftlich nachzuweisen.
1 Anwendungsbereich
Diese Technische Regel gilt für die Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen durch Dampf und Druck für Beschäftigte und Dritte, die infolge einer Abweichung von der bestimmungsgemäßen Betriebsweise entstehen können. Die bestimmungsgemäße Betriebsweise wird über die Betriebsparameter bezeichnet.
Diese Technische Regel behandelt Abweichungen der Betriebsparameter von zulässigen Grenzen, die zu einem plötzlichen Versagen der drucktragenden Wandung führen können, in der Regel infolge des Versagens technischer oder organisatorischer Maßnahmen oder durch Versagen der sicherheitsrelevanten Ausrüstung.
Abweichungen von den Betriebsparametern, die zeitabhängige Schädigungen (z.B. Korrosion, Ermüdung) bewirken bzw. beeinflussen und dadurch zum Versagen der drucktragenden Wandung führen können, werden in der TRBS 2141 Teil 2 "Schädigung der drucktragenden Wandung" behandelt.
Diese Technische Regel nennt beispielhaft Maßnahmen zur Vermeidung dieser Gefährdungen. Sie enthält auch Hinweise für die Bereitstellung von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen unter innerem Überdruck, für die keine Richtlinien der Europäischen Gemeinschaft hinsichtlich des Druckrisikos bestehen.
2 Begriffsbestimmungen
Über die in der TRBS 2141 bestimmten Begriffe hinaus werden folgende Begriffe festgelegt:
2.1 Betriebsparameter
Betriebsparameter sind Festlegungen von Prozess- und Stoffparametern, z.B. Druck, Temperatur, Durchflussmenge, Füllhöhe, Abrasivität, Korrosivität. Sie folgen aus dem jeweiligen Prozess und repräsentieren in Summe die vom Arbeitgeber bzw. Betreiber vorgesehene bestimmungsgemäße Betriebsweise.
2.2 Sicherheitsrelevante Ausrüstungen sind:
2.2.1 Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion
Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion sind Einrichtungen, die zum Schutz der Druckanlage vor einem Überschreiten von zulässigen Grenzen bestimmt sind. Diese Einrichtungen umfassen:
bewirken, wie z.B. Druck-, Temperatur- oder Fluidniveauschalter sowie mess- und regeltechnische Schutzeinrichtungen.
2.2.2 Sicherheitsrelevante druckhaltende Ausrüstungsteile
Sicherheitsrelevante druckhaltende Ausrüstungsteile sind sonstige Ausrüstungsteile, die für den gefahrlosen Betrieb einer Druckanlage notwendig sind, wie z.B. Absperrorgane mit Relevanz für den sicheren Betrieb, die ein druckbeaufschlagtes Gehäuse aufweisen und beispielsweise zur stofflichen Trennung eines Anlagenteils von der übrigen Anlage oder der Umgebung dienen, sicherheitsrelevante Einrichtungen zum Nachspeisen bei beheizten Druckanlagen und Druckwarneinrichtungen bei Druckanlagen, die betriebsmäßig geöffnet werden.
2.2.3 Überwachungseinrichtungen
Überwachungseinrichtungen sind Anzeige- oder Warneinrichtungen, die es ermöglichen, dass entweder automatisch oder von Hand geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um die Einhaltung der zulässigen Betriebsparameter zu gewährleisten, z.B. Flüssigkeitsstandanzeiger und Drucküberwachung mit Alarm. Warneinrichtungen, die es ermöglichen, dass Maßnahmen von Hand ergriffen werden, müssen rechtzeitig vor dem Überschreiten der zulässigen Betriebsparameter ein optisches oder akustisches Signal auslösen, damit das Betriebspersonal wirksame Maßnahmen einleiten und vollenden kann.
2.2.4 Zulässige Betriebsparameter
Die zulässigen Betriebsparameter geben die Grenzen an, innerhalb derer die Druckanlage sicher betrieben werden kann.
2.2.5 Zulässiger Füllgrad (%)
Zulässiger Füllgrad bezeichnet den zulässigen Volumenanteil der Flüssigphase oder Festphase bei der zulässigen maximalen Temperatur des Betriebsmediums.
3 Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen
3.1 Ermittlung von Gefährdungen
Gefährdungen können durch Abweichungen von den zulässigen Betriebsparametern auftreten. Ursachen hierfür können z.B. sein:
3.1.1 Überschreitung des zulässigen Betriebsdruckes infolge von
3.1.2 Unterschreitung des zulässigen Betriebsdrucks infolge von
3.1.3 Überschreitung der zulässigen Betriebstemperatur
3.1.4 Unterschreitung der zulässigen Betriebstemperatur infolge von
3.1.5 Überschreitung der zulässigen mechanischen Werkstoffbeanspruchungen infolge von
3.1.6 Versagen der sicherheitsrelevanten Ausrüstung infolge der
3.1.7 Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit durch äußere Einflüsse wie
3.1.8 Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit durch unsachgemäße
3.2 Bewertung der Gefährdungen
Bei der Bewertung der Gefährdungen für Beschäftigte und Dritte sind betriebliche und technische Einflüsse durch das Arbeitsmittel bzw. die überwachungsbedürftige Anlage im Rahmen einer Einzelfallbetrachtung in der Gefährdungsbeurteilung bzw. der sicherheitstechnischen Bewertung zu berücksichtigen. Hierbei können auch besondere Methoden angewendet werden, welche die zu erwartende Häufigkeit des Eintritts einer Gefährdung durch Abweichung von der bestimmungsgemäßen Betriebsweise und das beim Ereigniseintritt zu erwartende Schadensausmaß berücksichtigen. So ist das zu erwartende Schadensausmaß bei einem Ereigniseintritt z.B. an einem Phosgenbehälter höher zu bewerten, als bei einem Druckluftbehälter.
Abhängig von der Bewertung der Gefährdungen sind Maßnahmen festzulegen und zu ergreifen.
4 Maßnahmen zur Vermeidung der Gefährdungen
Maßnahmen zur Begegnung der in Nummer 3 genannten Ursachen für Gefährdungen werden nachstehend beispielhaft für den Lebenszyklus einer Druckanlage beschrieben.
Der Lebenszyklus einer Druckanlage umfasst hierbei die Bereitstellung und Benutzung von Arbeitsmitteln und den Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen einschließlich Montage und Installation.
4.1 Bereitstellung
4.1.1 Beschaffung (Bestellspezifikation, Unterlagen des Herstellers und Eingangskontrolle)
Als Basis für die Beschaffung einer Druckanlage muss die bestimmungsgemäße Betriebsweise einschließlich z.B. Füll-, Entleer-, An- und Abfahrvorgängen sowie vernünftigerweise nicht auszuschließenden Abweichungen hiervon, ermittelt werden. Ebenso sind mögliche äußere Einflüsse auf die Druckanlage zu berücksichtigen.
Folgende beispielhaft genannten Maßnahmen können sich für die der Beschaffung zugrunde zu legenden Betriebsparameter ergeben:
Beispiele für Maßnahmen gegen Überschreitungen des zulässigen Betriebsdruckes und der zulässigen Betriebstemperatur:
1. Bei einem leicht exothermen verfahrenstechnischen Prozess kann es bei unsachgemäßer Dosierung der Einsatzstoffe oder bei einem Ausfall der Kühlung zu einem geringfügigen Druck- und Temperaturanstieg kommen.
Maßnahme:
Die bei einem geringfügigen Druck- und Temperaturanstieg anstehenden maximalen Werte für Druck und Temperatur werden als zulässiger Betriebsdruck (PB) und zulässige Betriebstemperatur (TB) definiert, wenn damit eine technisch praktikable Auslegung der Druckanlage noch möglich ist. Der zulässige Druck (PS) und die zulässige Temperatur (TS) werden so ausgelegt, dass sie größer oder gleich den Werten für den zulässigen Betriebsdruck (PB) und die zulässige Betriebstemperatur (TB) sind. Zusätzlich Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion sind so nicht erforderlich.
2. Bei einem stark exotherm verlaufenden verfahrenstechnischen Prozess kann es bei unsachgemäßer Dosierung der Einsatzstoffe oder bei einem Ausfall der Kühlung zu einem so großen Druck- und Temperaturanstieg kommen, dass eine technische Auslegung der Druckanlage nicht mehr praktikabel ist.
Maßnahme:
Für Druck und Temperatur werden die bei bestimmungsgemäßem Reaktionsverlauf auftretenden Maximalwerte als zulässiger Betriebsdruck (PB) und zulässige Betriebstemperatur (TB) festgelegt und bei der technischen Auslegung berücksichtigt. Durch geeignete Sicherheitsmaßnahmen, wie z.B. Einsatz einer PLT-Schutzeinrichtung zur Vermeidung von Dosierfehlern und redundantem Kühlsystem, wird sichergestellt, dass diese Betriebsparameter nicht überschritten werden.
Beispiel für eine Maßnahme gegen Unterschreitung des zulässigen Betriebsdruckes:
Bei einer Druckanlage kann im Zuge von Entleervorgängen oder bei bestimmten Prozessschritten neben Überdruck auch Unterdruck entstehen.
Maßnahme:
Als Betriebsparameter wird neben dem Überdruck auch ein Wert für den Unterdruck spezifiziert und zusätzlich bei der Beschaffung berücksichtigt.
Beispiel für eine Maßnahme gegen Überschreitung der zulässigen mechanischen Werkstoffbeanspruchung:
Bei einer Rohrleitung ist es aufgrund der örtlichen Gegebenheiten nicht möglich, Zwängungskräfte infolge temperaturbedingter Längenänderungen durch eine entsprechende Rohrleitungsverlegung zu kompensieren. Am Anschluss der Rohrleitung an einen Druckbehälter kommt es deshalb zu größeren Kräften und Momenten.
Maßnahme:
Neben den Werten für Druck und Temperatur werden zusätzliche Werte für äußere Kräfte und Momente für den Anschlussstutzen der Rohrleitung als Betriebsparameter spezifiziert.
Beispiel für eine Maßnahme gegen das Versagen der sicherheitsrelevanten Ausrüstung:
Zur Verhinderung einer Überschreitung des zulässigen Betriebsdruckes ist ein Sicherheitsventil als Druckbegrenzung vorgesehen.
Maßnahme:
Bei der Auswahl und Beschaffung eines geeigneten Sicherheitsventils werden das Medium (z.B. auch Stäube), der Aggregatzustand, der abzuführende Massenstrom, der Absicherungsdruck, der Gegendruck in der Abblaseleitung usw. berücksichtigt.
Bei der Beschaffung von Druckanlagen ist weiterhin zu unterscheiden, ob eine Baugruppe nach der Druckgeräterichtlinie 97/23/EG für einen bestimmten Verwendungszweck beschafft wird, oder ob einzelne Komponenten beschafft werden, welche unter der Verantwortung des Betreibers zu einer Druckanlage zusammengebaut und ausgerüstet werden.
Beispiele:
4.1.2 Aufstellung unter Berücksichtigung des Umfelds
Druckanlagen bzw. deren Teile müssen so aufgestellt werden, dass keine Belastungen auftreten, die bei der Auslegung und Fertigung nicht berücksichtigt wurden. Ebenso muss gewährleistet sein, dass die Funktionsfähigkeit der sicherheitsrelevanten Ausrüstung nicht negativ beeinflusst wird.
Maßnahmen hierzu sind z.B.:
Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Druckanlage nicht für die bei einem Brandfall auftretenden Temperaturen ausgelegt wird.
4.1.3 Montage, Installation und Ausrüstung
Bei Montage, Installation und Ausrüstung können die nachfolgenden Maßnahmen zielführend sein:
4.1.3.1 Druckanlagen und deren Teile werden so montiert, dass sie beim späteren Betrieb ihre Lage nicht unzulässig verändern. Lageveränderungen von Rohrleitungen können z.B. vermieden werden, wenn:
4.1.3.2 Absperreinrichtungen vor oder hinter Ausrüstungsteilen mit Sicherheitsfunktion werden gegen unbeabsichtigtes Schließen, Verstellen oder Betätigen gesichert.
4.1.3.3 Bei absperrbaren Abschnitten von Druckanlagen, bei denen ein unzulässiger Druckanstieg infolge behinderter Wärmeausdehnung von flüssigen Medien (Flüssigkeiten oder Gase in flüssigem Zustand) möglich ist, werden geeignete Maßnahmen getroffen, z.B.:
4.1.3.4 Ein unzulässiger Druckanstieg wird bei druckverflüssigten Gasen, bei denen der Druck ohne Volumenentlastung den Gesetzmäßigkeiten der Dampfdruckkurve folgt, durch Kühlmaßnahmen vermieden.
4.1.3.5 Anlagenteile, die mit Gasen oder Dämpfen mit auskondensierbaren Anteilen betrieben werden, insbesondere Dampfmaschinen, Dampfturbinen und Dampfleitungen, werden entwässert und erforderlichenfalls vorgewärmt, um Flüssigkeitsschläge zu vermeiden.
4.1.3.6 Verdichterstationen, die nach Art. 1 Abs. 3 Nr. 3.1 von der Druckgeräterichtlinie ausgenommen sind, werden mit Ausrüstungsteilen mit Sicherheitsfunktion ausgerüstet, die verhindern, dass während des Förderbetriebes und der Förderpausen unzulässige Drücke auftreten.
4.1.3.7 Die Einhaltung der zulässigen Betriebsparameter bei chemischen Reaktionen wird durch Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion gewährleistet, wie z.B.
zum Einsatz kommen.
4.2 Benutzung
4.2.1 Erprobung sowie An- und Abfahren
Maßnahmen im Zuge der Erprobung beinhalten Prüfschritte des Arbeitgebers bzw. Betreibers nach dem erstmaligen Inverkehrbringen, vor der ersten Inbetriebnahme sowie nach Änderunger oder wesentlichen Veränderungen, um die ordnungsgemäße Funktionsweise einer Druckanlage zu überprüfen. Neben Prüfungen, die aus der TRBS 1201 folgen, werden z.B. Einstellarbeiten und Prüfschritte zur Sicherstellung der geplanten Produkterzeugung (Spezifikation, Durchsatz usw.) durchgeführt.
Folgende beispielhaft genannten Maßnahmen sind zur Erfüllung dieser Anforderungen geeignet:
4.2.2 Betrieb, Gebrauch sowie Instandsetzung und Wartung
Zur Einhaltung der zulässigen Betriebsparameter können die nachfolgend beispielhaft genannten Maßnahmen zusätzlich zu den unter 4.1.3 aufgeführten Maßnahmen notwendig sein:
Ein Anschließen erfolgt nur unter Aufsicht des Betreibers oder des von ihm eingewiesenen Fahrzeugführers und mit der Prüfung, ob der Absicherungsdruck an der Anschlussstelle gleich oder kleiner ist als der maximal zulässige Druck (PS) des Fahrzeugbehälters.
4.2.3 Betrieb von Dampfkesselanlagen ohne ständige Beaufsichtigung
Eine Dampfkesselanlage darf nur dann ohne ständige Beaufsichtigung durch einen beauftragten Beschäftigten betrieben werden, wenn sie für einen Betrieb ohne ständige Beaufsichtigung geeignet ist.
Für Dampfkesselanlagen, die für einen Betrieb ohne ständige Beaufsichtigung geeignet sind, wird eine Betriebsanweisung erstellt, in der die Betriebsanleitung des Herstellers berücksichtigt wird. In der Betriebsanweisung werden der Zeitraum des Betriebs ohne ständige Beaufsichtigung und die Modalitäten für die Wartung und Prüfung der wichtigsten Betriebs- und Regeleinrichtungen sowie der Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion beschrieben.
Folgende beispielhaft genannte Maßnahmen erfüllen die Anforderungen für einen 72-Stunden-Betrieb von Dampfkesselanlagen ohne ständige Beaufsichtigung:
4.2.4 Maßnahmen bei Betriebsstörungen
Ergibt sich während des Betriebes einer Druckanlage ein unmittelbarer Gefahrenzustand, z.B. durch einen unvorhergesehenen Reaktionsablauf oder durch eine gefährliche Einwirkung von außen, sind die erforderlichen Gegenmaßnahmen zu ergreifen.
Sind beispielsweise gefährdende Undichtigkeiten an Dampfkesselanlagen, Leitungen, Armaturen oder sonstigen Betriebseinrichtungen entstanden, die nicht sofort abgestellt werden können, oder sind sonstige durch Störungen hervorgerufene Gefahrenbereiche entstanden, so ist zu veranlassen, dass Personen unverzüglich den Gefahrenbereich verlassen. Der Gefahrenbereich ist abzugrenzen, zu kennzeichnen und zu überwachen.
Gefahrenbereiche dürfen nur betreten werden, wenn dies von der dafür zuständigen Person angeordnet wird und die für die Arbeiten im Gefahrenbereich notwendigen Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt sind.
Die notwendigen Maßnahmen bei absehbaren Betriebsstörungen sind vorab festzulegen.
ENDE | |
(Stand: 01.08.2022)
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