Виды испытания трубопроводной арматуры

Нормативно-техническая  документация на проведение испытаний  на надежность трубопроводной арматуры (ОСТ 26- 07-820-88) достаточно скупо освещает такие важные вопросы как измерение и анализ функциональных метрических параметров (ФМП) - шероховатость, волнистость, отклонение формы, отклонение взаимного положения) арматуры, ее основных элементов, хотя именно эти параметры определяют работоспособность базовых узлов арматуры и всего изделия в целом. Решение только этих вопросов позволит вскрыть значительные резервы не только в повышении качества трубопроводной арматуры, но и определить принципиальные направления конструкторского, технологического и метрологического совершенствования производства и ремонта трубопроводной арматуры.

Ресурсные испытания - установление показателей арматуры, характеризующих ее ресурс при действии на нее полного комплекса внутренних и внешних воздействий, возникающих в трубопроводе и вне его при эксплуатации технологических систем, агрегатов и установок.

Задачей испытаний  является экспериментальное установление параметров, но которым определяются ресурсные показатели трубопроводной арматуры при действии или моделировании комплекса внутренних и внешних воздействий на нее.

К ресурсным испытаниям арматуры относят такие испытания, которые оперируют отказами, связанными с накоплением износных повреждений. Как и испытания на надежность, ресурсные испытания проводятся применительно к заданным условиям, под которыми нормативной документацией рекомендуется понимать условия ускорения режима испытаний. Выделены два условия - нормальные и ускоренные. По назначению ресурсные испытания могут использоваться как определительные, оценочные, сравнительные, исследовательские, типовые и т.д. В качестве нормальных условий испытаний применяются режимы, заданные требованиями нормативно- технической документации. При отсутствии таковых, нормальный режим назначают в соответствии с условиями эксплуатации арматуры, характеризуемыми параметрами рабочей, управляющей и окружающей среды. Для ускоренных испытаний проводят обоснование принципа ускорения на основе анализа данных о работе конкретного типа арматуры и физической природы изнашивания. В результате определяют доминирующий вид изнашивания, контролируемый параметр, характеризующий уровень изнашивания, и метод измерения этого параметра. В качестве основных исходных данных, определяющих принцип ускорения и методику проведения ускоренных испытаний, принят следующий их типовой перечень (ОСТ 26-07-2021-79; ОСТ 26-07-2040-81):

1. контролируемый параметр, уровень которого характеризует степень изношенности пары трения, определяющий ресурс изделия;
2. предельное значений этого параметра, соответствующее предельной степени изношенности пары трения;
3. количественные значения параметров режима внешних воздействий, по отношению к которым определяется или контролируется ресурс;
4. значения параметров нагружения, обеспечивающих предельную степень форсирования режима испытаний при условии отсутствия влияния форсирования на вид процесса изнашивания;
5. характеристики закономерностей изменения интенсивности изнашивания во времени и от нагрузок;
6. метод измерения и максимально допустимая погрешность измерения износа.

При ускоренных испытаниях в арматуростроении приняты  пять основных принципов ускорения: экстраполяции во времени, экстраполяции  по нагрузке, двойная экстраполяция, «доламывание», «запросов».

Принцип экстраполяции  по времени применяется для ориентировочной оценки ресурса изделий, процесс изнашивания которых глубоко изучен и формализован.

Принцип экстраполяции  по нагрузке применяется при форсировании одной составляющей режима ускорения  с наибольшим коэффициентом за счет повышения режима испытаний по сравнению с нормальными. При этом известны зависимости для оценки математического ожидания, дисперсии ресурса от нагрузки.

Принцип двойной экстраполяции  применяется в случаях, когда  на нормальном режиме за приемлемую продолжительность испытаний нельзя накопить износ, который можно достоверно измерить. Для этого используют сочетание двух видов экстраполяции - по времени и по нагрузке.

Принцип «доламывание»  используется в том случае, когда  известен закон суммирования износных повреждений при форсированных режимах как на начальном, так и завершающем этапах испытаний.

Принцип «запросов» возможно применять при форсировании одновременно по нескольким составляющим режима испытаний, когда интенсивность изнашивания монотонно изменяется при накоплении износных разрушений.

Ресурс трубопроводной арматуры всех типов определяется ресурсом основных ее узлов. В настоящее время выделено пять таких узлов - ходовая резьбовая пара, ходовая гладкая пара, сальник (набивка - шток), контактная пара (пята - подпятник), затвор (седло - запорный орган). Оценка ресурса для каждого узла проводится на основе анализа параметров оценки накопленных износных повреждений. Наибольшее распространение получила оценка ресурса по косвенным параметрам. Это вызвано возможностью осуществлять контроль за испытаниями в большинстве случаев без разборки изделий с применением простейших измерительных устройств. Главный недостаток в использовании косвенных параметров - низкая информативность, не позволяющая осуществлять обоснованную разработку управляющих воздействий совершенствования ресурса узлов арматуры. Наиболее информативными параметрами оценки накопленного износа являются единые функциональные метрические параметры (ФМП). Они являются функциональными по отношению ко всем базовым узлам арматуры, обладают высокой нрослеживаемостыо, которая может быть использована для выработки высокоэффективных конструкторских, технологических и эксплуатационных направлений совершенствования арматуры.

Две эти оценки не должны противопоставляться один другому, они должны дополнять друг друга.

В большинстве случаев  испытания проводят на натурных образцах со схемами нагружения затвора и  сальника, аналогичными испытаниям на герметичность. Моделирование ресурсных испытаний базовых узлов разработано в настоящее время недостаточно. Это в определенной степени снижает достоверность ускоренных ресурсных испытаний из-за априорного подхода к выбору принципов ускорения и параметров оценки накопленного износного повреждения. Рассмотрение основных видов и важнейших методов испытаний показывает сложность общей структуры испытаний трубопроводной арматуры как функционально обособленного объекта. Всей структуре в целом и ее подсистемам не во всех случаях присуща единая логическая последовательность в осуществлении подготовительных и основных операций, что снижает достоверность информации о качестве независимо от назначения испытаний.

Повышение достоверности информации, а значит и качества изделий может быть достигнуто, если структура всей системы испытаний подчинена единой логической схеме, на основе которой развиваются частные методики испытаний. Возможности натурных испытаний с использованием технологических систем ограничиваются из-за значительных материальных и временных затрат, а также очень низкой информативности получаемых данных для совершенствования арматуры. В современных условиях дальнейшее развитие в арматуростроении должно получить моделирование испытаний как в целом всего объекта, так и его базовых элементов. От качества реализации этих этапов зависит эффективность решения общей задачи. Основа ее решения заключается в анализе работы трубопроводной арматуры в реальных технологических системах с целью установления качественных и количественных характеристик всех видов воздействиий с последующими физическим и имитационным моделированием при испытаниях.

3. Испытания при входном контроле и ремонте

Трубопроводная арматура, отгружаемая заказчику, должна в обязательном порядке иметь товаросопроводительную и эксплуатационную доокументацию. Арматура, отгружаемая по одному товаросопроводительному документу должна комплектоваться двумя комплектами эксплуатационной документации (ГОСТ 2.601) в составе паспорта, технического описания и инструкции по эксплуатации и настройке.

По требованию заказчика  поставщик обязан прилагать эксплуатационную документацию в необходимом количестве.

Запрещается эксплуатировать трубопроводную арматуру при отсутствии эксплуатационной документации.

Изложенные требования, а также сформировавшаяся в процессе рыночных реформ тенденция расширения состава поставщиков арматуры (заводы-изготовители не обязательно могут быть поставщиками) обусловили более жесткие правила приемки сопроводительных документов.

Поэтому испытаниям при входном контроле предшествуют анализ состава и комплектности поступившей документации и проверка соответствия документированных данных фактическому состоянию поступившей арматуры. Проверяется наличие номеров изделий, регламентированной маркировки, содержащей характеристики изделия - DN (Ду), PN (Ру), марка завода-изготовителя, направления движения среды и т.д. Кроме того, проверяется целостность конструкции арматуры, отдельных ее элементов - бугельного узла, состояние магистральных и ответных фланцев, крепежных деталей, целостность защитных покрытий и консервации.

После прохождения  этих процедур и в зависимости  от принятой схемы входного контроля (выборочный, сплошной, периодический) трубопроводная арматура должна поступать  на испытания Правила испытаний при входном контроле определяются:

1. «правилами» безопасной эксплуатации конкретных видов производств;

2. нормативно-технической документацией и техническими условиями на конкретные виды трубопроводной арматуры;

3. технической и технологической документацией, утвержденной в установленном порядке на конкретном предприятии или в конкретной организации.

По своему назначению они являются контрольными и по их результатам принимаются решения о приемке поставленной арматуры. Эти испытания проводятся с использованием стендового оборудования, содержащего функциональные элементы, такие как установочные приспособления, герметизирующие технологические заглушки, устройства создания давления пробной среды, приборы и устройства определения протечек пробной среды и т.д. Испытания при входном контроле проводятся при нормальных внешних условиях.

Основными видами и методами реализации этих испытаний являются:

1. работоспособность всех подвижных соединений арматуры;
2. гидравлическая плотность материалов корпусных деталей, сварных швов и прокладочных соединений;
3. герметичность сальникового уплотнения;
4. герметичность затвора.

Основными видами воздействий  при проведении этих видов испытаний  являются кинематические, гидравлические, пневматические. Они не должны приводить  к разрушению или повреждению  конструкции или ее элементов.

Характер нагружения арматуры и ее элементов при действии избыточного давления пробной среды или вакуума должны быть такими же как и при испытаниях вновь изготавливаемой арматуры.

Наиболее  существенными факторами, приводящими  к возврату арматуры поставщику являются:

- негерметичность затвора, выраженная в превышении действительной величинны протечки над ее предписанным значением;

- отсутствие  гидравлической плотности материала  корпусных деталей и сварных  швов.

Другие обнаруженные недостатки арматуры, чаще всего, устраняются  на месте ремонтом.

Технологической основой  ремонта трубопроводной арматуры является технологический процесс ее изготовления. Наименьшую насыщенность технологическими операциями при восстановлении работоспособности имеет мелкий (малый) ремонт. Наибольшая насыщенность технологическими операциями характерна для капитального ремонта. Независимо от насыщенности операции восстановления, процесс испытаний арматуры при ремонте остается полным, неизменным, отвечающим требованиям испытаний на завершающей стадии изготовления арматуры.

По назначению испытания  арматуры на завершающей стадии ремонта  являются контрольными. Они проводятся при нормальных условиях на стендовом оборудовании, которое должно обеспечивать моделирование внутренних и внешних эксплуатационных воздействий, предписанных техническими условиями и нормативной документацией для испытаний при изготовлении новой арматуры.

После завершения ремонта трубопроводная арматура подвергается следующим видам испытаний:

1. работоспособность всех подвижных узлову и элементов;
2. прочность корпусных деталей, узлов и соединений; гидравлическая (вакуумная) плотность материала корпусных деталей, сварных швов и соединений;
3. герметичность верхнего уплотнения;
4. герметичность сальникового уплотнения;
5. герметичность разъемных прокладочных соединений;
6. герметичность затвора.

Трубопроводная арматура относится к классу ремонтируемых, восстанавливаемых изделий с нерегламентированной дисциплиной восстановления и вынужденной продолжительностью эксплуатации. Поэтому, если для отдельных видов производств созданы и утверждены в установленном порядке ремонтная документация, «правила» и условия приемки арматуры но результатам испытаний, то следует руководствоваться именно этими утвержденными проавилами. Если таковых правил нет, необходимо руководствоваться правилами, установленными для вновь изготовленной арматуры, проходящей приемо-сдаточные испытания. Периодические и типовые испытания трубопроводной арматуры не могут быть отнесенны к испытаниям, обязательным для изделий, прошедших восстановительный ремонт.

Литература

1. Гошко А.И. Арматура трубопроводная целевого назначения. Производство. Испытания. Монтаж,- М.: Машиностроение, 2003. - 336 с.
2. Кашанский М.С. и др. Судовая арматура. - JI.: Судостроение, 1975,- 432 с.
3. Сейнов С.В. Трубопроводная арматура. Исследования. Производство. Ремонт. -М.: Машиностроение,2002- 392 с.
4. Сейнов С В., Сейнов Ю.С. Задвижки клиновые. Использование. Техническое обслуживание. Ремонт. -М.: Инструмент, 2003. - 144 с.
5. Сейнов С.В. Участки для ремонта арматуры. Обоснование. Организация. Оборудование. -М.: Инструмент, 2003-136 с.
6. Эшбах Г.П. Практические сведения по вакуумной технике. Получение и измерение низких давлений. -М.: Энергия, 1996. 2002- 296 с.