Виды испытания трубопроводной арматуры

Обнаруженные места протечек исправляют заваркой и затем испытания повторяют. В случаях, когда в качестве рабочей среды при испытаниях используется воздух, местные неплотности в основном материале, сварных швах обнаруживают визуально по отрывающимся воздушным пузырькам при полном погружении объекта испытаний в емкость с водой. Одновременно осуществляют контроль Ар. В отдельных случаях, чаще всего при контроле сварных швов, допускается обмыливание мест возможной неплотности материала.

Все эти методы позволяют оценить гидравлическую плотность материала потоком среды, прошедшей через сквозные дефекты.

Объект испытаний  считается годным, если не обнаружены места проникновения среды через  структуру материала и за регламентированное время (ти) изменение давления Ар по показывающим приборам (чувствительные манометры) не зафиксировано.

Термин гидравлическая или пневмогидравлическая плотность  материала деталей и сварных  швов можно отнести к специфическим  терминам, широко применяемым в арматурном производстве. В нормативной документации на изделия машиностроения и приборостроения этому термину соответствует по функциональному свойству обобщающий термин - герметичность.

Испытания на вакуумную  плотность материала деталей  и сварных швов.

Цель испытаний - получение  достоверной информации, позволяющей  производителям, потребителям и надзорным органам быть уверенными, что обеспечено достижение вакуумной плотности материала корпусных деталей и сварных швов при действии газообразных сред, находящихся при атмосферном или избыточном давлении до критического и критического значений, возникающего как внутри трубопровода, так и с его внешней стороны при эксплуатации технологических систем агрегатов и установок.

Задачей испытаний  является экспериментальная проверка действия избыточного или атмосферного давления газообразных сред на вакуумную плотность материала корпусных деталей и сварных швов, принятие мер по устранению вакуумной неплотности в случае их обнаружения и формирование достоверной информации о результатах испытаний.

Вид воздействий пневматический. В качестве рабочих сред используются атмосферный воздух и газовоздушные смеси с фреоном или гелием.

Следует отметить, что систем с абсолютной вакуумной плотностью не существует. Для каждого отдельного объекта или технологического процесса должна быть установлена предельно допустимая вакуумная плотность, определяемая величиной допустимого натекания.

При испытаниях на вакуумную плотность наиболее широкое применение получили два основных метода. Первый метод основан на создании во внутренних полостях и объемах объекта испытаний избыточного давления газовоздушной среды. При этом полагают подобие условий проникновения испытательной среды через неплотности как в эксплуатационных условиях, так и при испытаниях. Однако анализ силового воздействия на объект при испытаниях и эксплуатации свидетельствует об их существенных отличиях, что ставит под сомнение принятые условия подобия и достоверность оценки результатов испытаний. Во многих случаях это подтверждается и практикой, особенно для арматуры, имеющей пониженную жесткость конструкции.

Выбор метода обнаружения  течи во многом зависит от габаритных размеров изделий. Для изделий с невысокими требованиями по вакуумной плотности в основном используют пузырьковый метод. В этом случае ведут обмыливание мест возможной не плотности или погружение изделий в емкость с водой. Места течи обнаруживают визуально по мыльным или воздушным пузырькам, появляющимся в местах не плотностей основного материала и сварных швов.

Большая точность обнаружения течи обеспечивается при использовании течеискателей. Во время испытаний производят местный отсос газовоздушной смеси с поверхности контролируемого объекта через сопло специального щупа.

Второй метод испытаний (рис.5) основывается на создании во внутренних полостях трубопроводной арматуры пониженного давления, что соответствует реальным условиям эксплуатации. Вакуумная плотность объекта испытания оценивается в зависимости от внутреннего объема V по увеличению Ар за регламентированный промежуток времени (тм).

1 - объект  испытаний; 2 - технологическая заглушка; 3 - вакуумный манометр; 4 - запорный клапан; 5 - отводящий трубопровод вакуумирования; 6 - устройство вакуумного отсоса

Для трубопроводной арматуры, работающей в системах с высоким  вакуумом, применяется разновидность второго метода испытаний. Он основывается на создании во внутренней полости объекта испытаний пониженного давления с последующим обдувом пробным газом. В качестве пробного газа используется гелий. В процессе испытаний осуществляется постоянный отсос из внутренних полостей объекта газовой смеси, проходящей через систему масс-спектрометрического течеискателя. При наличии не плотностей основного материала, сварных швов или соединений пробный газ при внешнем обдуве проникает во внутреннюю полость и при отсосе попадает в масс- спектрометр, где и регистрируется.

Термин вакуумная  плотность материалов деталей и  сварных швов можно также отнести  к специфическим терминам, применяемым  в арматурном производстве. В нормативной  документации на изделия машиностроения и приборостроения этому термину  также как и термину пневмогидравлическая плотность соотвествует по функциональному свойству термин «герметичность».

Испытания на герметичность затвора, сальникового уплотнения, верхнего уплотнения и разъемных соединений позволяет производителям, потребителям и надзорным органам быть уверенными, что обеспечено достижение герметичности затвора, сальникового уплотнения верхнего уплотнения шпинделя и разъемных соединений при действии жидких сред, находящихся под избыточным давлением и газообразных сред, находящихся в состоянии вакуума или избыточного давления до критического и критического значений, возникающего внутри трубопроводной системы при эксплуатации технологических систем, агрегатов и установок.

Задачей испытаний  является экспериментальная проверка действия вакуума газообразных сред или избыточного давления жидких и газообразных сред на герметичность затвора, сальникового уплотнения, верхнего уплотнения шпинделя и разъемных соединений, принятие мер по устранению не герметичности, в случаях её обнаружения и формирование достоверной информации о результатах испытаний.

При испытаниях арматуры, предназначенной для работы в  условиях внутреннего воздействия  избыточного давления, используют гидравлический и пневматический виды воздействий. В качестве рабочих или пробных  сред используются техническая вода, керосин, воздух. При испытаниях, осуществляемых в реальных технологических установках, в качестве испытательной среды выступает реальный рабочий продукт.

Испытания на герметичность  затвора, сальника, верхнего уплотнения шпинделя, разъемных соединений при действии избыточного давления ведутся принципиально одним методом. В его основу положено создание во внутренних полостях объекта испытания избыточного давления среды, действующей на элементы уплотнения.

При испытаниях на герметичность затвора задвижек используются два характерных вида нагружения. Если клин задвижки цельный, квазижесткий или квазиупругий, то наиболее рациональна схема воздействия среды с двух сторон. Со стороны одного из магистральных фланцев и одновременно со стороны пространства крышки задвижки. В этом случае обеспечивается одностороннее уплотнение задвижки, также испытывается и шиберная задвижка. Если в конструкции задвижки используется самоустанавливающийся двухдисковый клин, то возможно использование схемы нагружения с воздействием одновременно на две пары уплотнений затвора.

При испытаниях на герметичность  затвора запорных клапанов используются, как и у задвижек два характерных вида нагружений (рис.6). Их применение определяется конструкцией запорных клапанов. Если клапан работает при действии среды «на золотник», то и испытания его проводятся с использованием действия среды « на золотник» (рис.6 а). Если клапан работает при действии среды «под золотник», то схема нагружения принимается при испытании так же «под золотник» (рис.6 б). Испытания обратных клапанов производят всегда при действии среды «на золотник» (рис. 6 в).

Процесс испытаний сальникового уплотнения осуществляют при двух схемах нагружения. Вначале испытывается верхнее  уплотнение, образованное уплотнительными поверхностями шпинделя и крышки пробным давлением среды. Эти испытания оценочные, позволяющие проверить возможность разгрузки сальникового уплотнения в эксплуатационных условиях, когда возникает необходимость произвести под набивку сальника. После этого производят испытания непосредственно сальникового уплотнения по схеме нагружения.

При пневматических испытаниях на герметичность затвора, соединений и сальникового узла схемы нагружений деталей сохраняется такой же как и при соответствующих гидроиспытаниях. Надо помнить, что при пневматических испытаниях необходимо обеспечить более жесткие требования по технике безопасности. Всегда испытаниям с использованием воздуха или других газовых смесей, находящихся под избыточниым давлением, должны предшествовать гидравлические испытания на прочность.

Гидравлические и пневматические испытания ведутся при нормальной температуре с соблюдением условий  безопасности. При испытаниях разъемных соединений изделия, сальникового узла, верхнего уплотнения шпинделя о протечке судят по результатам визуального осмотра и одновременного контроля Ар по манометру.

При испытаниях уплотнений затвора чаще всего контролируют не Ар, а регламентированную ГОСТ 9544 величину протечки. Ею является накопленное за регламентированный промежуток времени количество испытательной (пробной) среды, прошедшей через уплотнение затвора. Измеряется величина Qx для жидких и газообразных сред объемным расходом в системе СИ. В арматурном производстве принята оценка см³/мин.

При создании различных типов арматуры, с целью экономии энергозатрат, необходимых для управления работой затвора и обеспечения его герметичности, стремятся использовать способ «самоуплотнения». Сущность его заключается в увеличении силы герметизации, направленной по нормали к уплотнительным поверхностям. Это достигается в том случае, когда равнодействующая сил давления среды совпадает по направлению действиия с силой управления затвором или ее составляющей, направленной по нормали к уплотнению.

Процесс испытания строится из условия качественного и количественного подобия силового воздействия на затвор при испытаниях по отношению к условиям эксплуатации. Однако эти условия не во всех случаях тождественны реальным условиям эксплуатации. Выбор трубопроводной арматуры для технологических установок и агрегатов осуществляется чаще всего по критическим параметрам, подразумевая нормальное функционирование арматуры в до критическом диапазоне параметров. В этой связи такой подход к подобию условий испытаний и эксплуатации зачастую является одной из важнейших причин снижения качества изготовления арматуры. Положение усложнено еще и тем, что несовершенство арматуры может быть выявлено в эксплуатационных условиях.

Установление показателей надежности трубопроводной арматуры при действии на нее комплекса внутренних и внешних воздействий, возникающих в трубопроводе или вне его при эксплуатации трубопроводных систем, агрегатов и установок.

Задачей испытаний  является экспериментальное установление параметров, определяющих свойства арматуры при действии или моделировании внутренних и внешних воздействий на нее, которые используются для расчета ее показателей надежности.

При испытаниях могут использованы все виды внутренних и внешних воздействий (гидравлические, пневматические, механические, электрические, климатические и т.п.). Полнота воздействующих факторов определяется нормативно-технической документацией на конкретный тип изделия и во многом зависит от глубины знания физических процессов, происходящих в изделии и его составных элементах во время эксплуатации. Наиболее распространенными факторами, характеризующими многообразие воздействий на трубопроводную арматуру при испытаниях, являются: давление испытательной среды, ее температура и расход через затвор, крутящий момент на приводном устройстве, величина напряжения и силы тока привода, температура и влажность окружающей среды, частота срабатывания п и относительная скорость перемещения подвижных частей арматуры, герметичность затвора в виде. Для оценки внутреннего состояния арматуры и ее составных элементов приняты требования конструкторской документации к деталям и узлам.

Отказами при испытаниях считаются события, заключающиеся в заклинивании подвижных частей арматуры, в появлении неустранимой протечки в неподвижных соединениях, в потере герметичности затвора и сальника, в разрыве сильфона или мембраны, в разрушении резьбовых соединений, деталей, узлов, сварных швов. Все отказы классифицированы на внезапные и постепенные. К внезапным отнесены отказы, характеризующиеся скачкообразным изменением одного или нескольких заданных параметров, к постепенным - отказы, вызванные старением и износом. При испытаниях на надежность наиболее широко применяют схемы нагружения, аналогичные схемам нагружения арматуры при испытаниях на герметичность затвора и сальника. Специальных ограничений или рекомендаций, касающихся характера нагружения объекта испытаний внешними и внутренними силами при испытаниях на надежность, не установлено, что не может считаться нормальным положением. Как следствие этого имеются отдельные частные методики, допускающие проведение испытаний без постоянного воздействия испытательной среды на трубопроводную арматуру. Среда используется только при контрольных испытаниях затвора после наработки промежуточного, но заданного количества циклов без ее воздействия на элементы затвора, при этом. Естественно полагать, что показатели надежности, установленные при таких испытаниях, будут иметь достаточно низкую достоверность, что во многих случаях подтверждается практикой. Основанием такого утверждения является значительное расхождение в картинах силового нагружения объекта испытаний и реально эксплуатируемой арматуры, что подтверждается и исследованиями.