Испытание запорной арматуры

На последнем этапе сборки клапанов, задвижек, вентилей и заслонок в обязательном порядке производится испытание запорной арматуры на герметичность и прочность. Производителю это необходимо для сертификации товара и обеспечения гарантийных обязательств.

Пользователю испытание запорной арматуры позволяет определить экономическую эффективность применения ее отдельных модификаций в собственных трубопроводах. Методы контроля описаны в ГОСТ53402 от 2009 года.

Пользователю испытание запорной арматуры позволяет определить экономическую эффективность применения ее отдельных модификаций в собственных трубопроводах. Методы контроля описаны в ГОСТ53402 от 2009 года.

Разновидности испытаний трубопроводной арматуры

Для оценки экономической эффективности применения арматуры, безопасности, надежности и качества используется несколько испытаний на:

• герметичность – разъемных соединений, верхнего уплотнения, сальника, затвора;
• гидравлическую плотность – проверяются сварные швы арматуры и детали корпуса;
• прочность – сборка целиком, отдельные узлы и детали;
• надежность – определяется со степенью вероятности;
• ресурс – количество наработок до отказа;
• вибропрочность – устойчивость к динамическим нагрузкам;
• ударостойкость – опыты на специальном стенде;
• работоспособность – создаются экстремальные условия;
• климатическое испытание запорной арматуры – выявление диапазона рабочих температур.

С одной стороны, результаты испытаний необходимы пользователю, чтобы определиться с межремонтным периодом оборудования и сроками ТО. С другой стороны, результаты испытаний позволяют производителю улучшать качество продукции, снижать себестоимость, повышать технологичность и производительность процессов.

Для вновь разработанных образцов арматуры применяют два типа испытаний – предварительные и приемочные. Для серийно выпускающейся арматуры используют несколько типов испытаний – приемо-сдаточные, типовые, квалификационные, сертификационные, периодические, эксплуатационные.

Условия для проведения изысканий

Созданием программ для испытаний арматуры занимается либо разработчик, либо производитель. Комиссия назначается согласно ГОСТ 15.201 и 15.309. Приемо-сдаточные испытание запорной арматуры всегда осуществляют подразделения ОТК производителя. В комплект технической документации входят:

• ТУ, чертеж сборочный и спецификация арматуры;
• сведения об изготовителе и методика испытаний арматуры;
• паспорт и мануал, протокол первичных испытаний арматуры.

Климатические условия для исследования образцов арматуры должны соответствовать:

• давление атмосферное 84 –106 кПа;
• влажность 45 – 98%;
• температура от +5°С.

Некоторые специальные исследования, например, на плотность и прочность, осуществляются до нанесения декоративного лакокрасочного слоя. Большинство испытаний может совмещаться, например, на работоспособность и герметичность.

Нормы безопасности

От персонала, выполняющего испытание запорной арматуры, требуется наличие квалификации и прохождение специальных курсов по ТБ, знание техпроцессов и конструкции стендов, устройства запорного клапана, отсечной задвижки. Испытывают арматуру минимум вдвоем, системы пожаротушения и нормы ПБ актуальны при наличии горючих, огнеопасных, воспламеняющихся и взрывоопасных сред.

Если арматуру испытывают инертными газами, следует озаботиться о наличии кислородных масок для персонала. Крупногабаритную арматуру протягивают со специальных площадок. Сотрудники обязаны находиться на безопасном удалении от трубопроводов под давлением.

В специальных бронекабинах арматуру испытывают воздухом по требованиям ГОСТ 12.1.010. Заполняя арматуру жидкими средами, необходимо убедиться, что внутренние полости освобождены от воздуха. Осматривать арматуру можно исключительно при рабочем давлении.

В процессе испытаний запорно-регулировочной арматуры категорически запрещено:

• находится на участке сторонним лицам;
• участникам опытов стоять рядом с заглушками запорно-регулирующей арматуры;
• снижать число крепежных изделий и работать без плана, техусловий;
• применять не предусмотренный инструмент и оборудование;
• перемещать грузы и ремонтировать стенды под нагрузкой.

Предельные состояния, сторонние шумы, не предусмотренное изменение давления внутри запорной арматуры является поводом для немедленного прекращения испытания.

Характеристики испытательных сред

В 90% случаев пробными веществами во время испытаний запорной арматуры становятся газы гелий, воздух и жидкость вода. Разрешено применять для испытаний керосин, фреон, природный газ и азот.

Для испытаний применяют жидкость, если арматуру планируется монтировать в трубопровод с безопасными рабочими средами. Если арматуру будут эксплуатировать с опасными газами, при испытании на герметичность затвора и сальника применяется газ, а для испытаний на плотность/прочность жидкая или газообразная испытательная среда.

Качество пробных веществ для испытаний регламентируется ГОСТ Р 53402. Например, воздух должен соответствовать 4, 6 и 8 классу по содержанию масла, воды и твердых частиц, соответственно. Если испытание производится особыми средами, требования к их химическому составу указаны в КД арматуры.

Контроль визуальный и измерительный

Первое испытание арматуры – это зрительный контроль следующих параметров:

• соответствие чертежам арматуры, комплектности спецификациям на нее;
• заглушки должны быть установлены во все технологические отверстия;
• обязана присутствовать маркировка на корпусе и специальная табличка с обозначением;
• отсутствие задиров и вмятин на патрубках, торцах уплотнений и корпусе, ржавчины;
• не допускается расслоение на торцах под сварку;
• качество лакокрасочного покрытия должно соответствовать ГОСТ;
• сварные швы обязаны соответствовать КД.

После визуальной испытательной проверки проводятся остальные исследования.

Испытания гидравлические/пневматические

На специальных стендах путем заполнения внутренних полостей арматуры жидкими и газообразными средами производится испытание гидравлического или пневматического типа. Рабочую среду закачивают под необходимым давлением, выдерживают в течение обозначенного времени для контроля герметичности отдельных узлов и деталей.

Жидкостные испытания арматура проходит манометрического или гидростатического вида. Газовые испытания подразделяются на масс-спектральный, пузырьковый и манометрический метод. При этом используется гелий или атмосферный воздух, сжатый компрессором. Конкретная технология испытания, которой подвергается клапан или прочая арматура, определяется ТУ или КД.

Испытание прочности

Неоднородность материала корпуса, пористость, раковины, трещины и прочие дефекты литья позволяет выявить испытание арматуры на прочность по следующей методике:

• во время испытаний арматура крепится на стенде, обвязывается трубами;
• на начальном этапе испытаний внутри изделия создается давление, величина которого контролируется приборами;
• пробное давление в 1,5 – 2 раза больше номинального;
• стандартное время испытаний 30 секунд, однако, его можно увеличить по мере необходимости.

Оценка испытаний визуальная, дефектные участки заметно по протечками запотеваниям корпуса, но занимается этим квалифицированный специалист.

Без испытаний прочности арматура не допускается к остальным типам исследований, поэтому это вторая операция после визуального контроля.

Контроль герметичности

Заведомо прочные изделия проходят следующее испытание арматуры на герметичность. При этом проверяются следующие узлы:

• сальник, мембрана, сильфон и прочие типы уплотнений;
• запорное устройство;
• плотность притертых поверхностей.

Основными нюансами испытаний арматуры на герметичность являются:

• безопасность испытательных сред для сотрудников;
• указания в паспорте арматуры о положительных результатах испытаний на прочность;
• наличие двух сотрудников соответствующей квалификации для испытаний арматуры.

В этом случае соблюдаются нормы безопасности и требования технологического процесса.

Затвор

Осуществляется испытание арматуры на герметичность затвора при закрытом запорном органе, который имеет отличия конструкции у разных модификаций арматуры. Давление и длительность его воздействия для разных типов арматуры указаны в таблицах ГОСТ 9544. У некоторой арматуры направление потока одностороннее, что в обязательном порядке указывается стрелкой на корпусе. Поэтому при установке арматуры на испытательном  стенде необходимо соблюдать это условие.

При конструировании арматуры в проект закладывается и экономическая целесообразность. Поэтому изготовление абсолютно герметичных клапанов и задвижек обходится дорого, окупается очень долго. В ГОСТ 9544 имеется классификация арматуры по трем класса герметичности:

• D класс – обычная среда;
• C класс – не опасные, слабоагрессивные среды внутри арматуры;
• B класс – применение арматуры в трубопроводах с легко воспламеняющимися средами;
• A класс – арматура повышенной надежности для взрывоопасных и токсичных сред.

Для D класса имеются отдельные нормативы для вентилей и всей прочей арматуры.

Уплотнения

Запорный механизм арматуры приводится в действие штоком (шпинделем), герметичность которого обеспечивается двумя способами:

• сильфон – ремонтопригодность нулевая, во время испытаний недопустимы протечки, герметичность должна быть абсолютной;
• сальник – обладает высокой ремонтопригодностью, набивка обновляется по мере износа.

Поэтому для обычных сред используются сальники II класса, а для радиационных, пожаро- и взрывоопасных, токсичных сред сальники I класса. Шпиндель может выдвигаться из корпуса и оснащаться верхним уплотнением. В этом варианте испытание арматуры выполняется керосином, а для определения протечек используется меловый раствор. Для этого внутри сальниковой камеры создается избыточное давление в отсутствии набивки и верхнем положении шпинделя.

Испытания арматуры с разрывными мембранами выполняют без установки резинотехнических изделий, которые гарантированно разрушатся при избыточном давлении. Опрессовывают патрубки и седла, корпусные детали средами, указанными в ТУ или КД.

Механические испытания

В процессе эксплуатации запорной арматуры она не подвергается значительным механическим повреждениям. Потому проверка на вибростойкость и ударопрочность считается второстепенными исследованиями. С другой стороны, штурвалы арматуры с ручным приводом часто откручивают ключами и ломами, при монтаже возможны случайные удары и падения оборудования. Результаты испытаний в документации указывают крайне редко, поскольку для клапанов и прочей запорной арматуры они вторичны.

Вибростойкость

В трубопроводах часть динамических нагрузок может передаваться на элементы запорной арматуры от компрессоров, насосов и прочего технологического оборудования. Поэтому обычно производится проверка заслонок и клапанов на противостояние негативным воздействиям вибрации и сохранение работоспособности в полном объеме.

Вибропрочность арматуры в процессе испытания определяется несколькими методиками, в каждой из которых включаются не одинаковые вибрации:

• реальная (натурная);
• случайно-узкополосная;
• случайно-широкополосная;
• полигармоническая;
• гармоническая с качающимися частотами;
• гармоническая фиксированной частоты.

От многократно повторяющихся динамических нагрузок запорная арматура может прийти в негодность. Например, у клапана ослабляются резьбовые соединения, разгерметизируются стыки.

Ударостойкость

Для определения сохранения возможности выполнения запорной арматурой, например, клапанов, своих функций после ударных нагрузок проверку производят по трем методикам:

• многократный удар для определения прочности;
• ударные нагрузки многократного действия для определения устойчивости;
• одиночный сильный удар.

Длительность ударной нагрузки зависит от резонансной частоты конструкционного материала изделия.

Определение ресурса

Проведение ресурсных испытаний осуществляется после опрессовки рабочим давлением и прочих типов исследований, так как в результате них оборудование и его отдельные узлы/детали приходят в негодность. Основными нюансами ресурсных испытаний запорных клапанов, задвижек, заслонок и кранов являются:

• все прочие типы исследований должны быть закончены;
• арматура, например клапан, отбирается произвольно из прошедшей испытания партии;
• параметры среды и технические условия должны соответствовать рабочим режимам;
• в испытаниях происходит проверка самого слабого узла/детали запорной арматуры.

Сальники, прокладки и прочие типы уплотнений изначально обладают высокой ремонтопригодностью. Поэтому слабым местом запорной арматуры обычно является герметичность затвора. Именно ее ресурс выявляется в процессе испытания.

Испытательное оборудование

Для нагнетания газов и жидкостей во внутренние полости клапанов, задвижек и заслонок, снятия показаний характеристик рабочей среды и состояния запорной арматуры во время исследований применяются специальные испытательные установки. В таких установках оснастка, измерительные средства, оборудование и средства автоматизации собраны в технологический комплекс, чтобы сделать проверку безопасной и максимально эффективной.

Собирают испытательную установку для клапанов и прочей арматуры из следующих элементов:

• системы подачи рабочей среды и нагнетания необходимого давления;
• оборотное водообеспечение участка;
• метрология и считывающие системы;
• управляющие модули и видеонаблюдение;
• ограждения для защиты специалистов;
• стенды испытательные.

Конструкция клапана отличается от заслонки и прочих типов запорной арматуры. Для отдельных модификаций могут использоваться не одинаковые методики исследований. Поэтому проверку выполняют на стендах следующих видов:

• горизонтальной компоновки;
• вертикального расположения;
• для шаровых кранов;
• для пружин клапанов;
• для клапанов.

Результаты исследований по арматуре заносятся в журнал вместе с возможными неисправностями и отказами. В паспорт изделия заносятся только положительнее результаты, выявленные при проверке оговоренного количества арматуры из серии.

Статья взята с нашего сайта: СтройНефтеГаз