Гидростатическое испытание — это способ проверки сосудов под давлением , таких как трубопроводы , сантехника , газовые баллоны , котлы и топливные баки, на прочность и герметичность. Испытание включает в себя заполнение резервуара или системы трубопроводов жидкостью, обычно водой, которая может быть окрашена для облегчения визуального обнаружения утечек , и повышение давления в резервуаре до указанного испытательного давления. Герметичность можно проверить, перекрыв подающий клапан и наблюдая за падением давления. Место утечки легче определить визуально, если вода содержит краситель. Прочность обычно проверяют путем измерения остаточной деформации контейнера.
Гидростатические испытания являются наиболее распространенным методом испытаний труб и сосудов под давлением. Использование этого теста помогает поддерживать стандарты безопасности и долговечность судна с течением времени. Вновь изготовленные детали первоначально проверяются с помощью гидростатических испытаний. Затем они проходят повторную проверку через регулярные промежутки времени в соответствии с соответствующим стандартом. В некоторых случаях, когда гидростатическое испытание невозможно, приемлемой альтернативой может быть пневматическое испытание под давлением. [1]
Испытание сосудов под давлением для транспортировки и хранения газов очень важно, поскольку такие контейнеры могут взорваться, если они выйдут из строя под давлением.
Гидростатические испытания проводятся в соответствии с ограничениями отраслевых спецификаций или спецификаций заказчика или могут потребоваться по закону. Сосуд заполняется почти несжимаемой жидкостью (обычно водой или маслом ) под давлением до испытательного давления и проверяется на предмет утечек или необратимых изменений формы. В воду можно добавлять красные или флуоресцентные красители , чтобы было легче обнаружить утечки. Испытательное давление всегда значительно выше рабочего давления, что обеспечивает запас прочности. Этот коэффициент безопасности обычно составляет 166,66%, 143% или 150% от расчетного рабочего давления, в зависимости от действующих правил. Например, если цилиндр соответствует требованиям DOT-2015 PSI (приблизительно 139 бар), он будет испытан при давлении около 3360 PSI (приблизительно 232 бар).
Обычно используется вода , поскольку она дешева, легкодоступна и обычно безвредна для тестируемой системы. Гидравлические жидкости и масла могут использоваться там, где загрязнение водой может вызвать проблемы. Эти жидкости практически несжимаемы, поэтому для создания высокого давления требуется относительно небольшая работа, и, следовательно, они также способны высвободить лишь небольшое количество энергии в случае отказа - только небольшой объем улетучится под высоким давлением, если контейнер выйдет из строя. Если бы использовался газ высокого давления , то газ расширился бы до V=(nRT)/p со сжатым объемом, что привело бы к взрыву с сопутствующим риском повреждения или травмы.
Небольшие сосуды под давлением обычно проверяются с использованием водяной рубашки. Сосуд визуально осматривают на наличие дефектов, а затем помещают в контейнер, наполненный водой, в котором можно измерить изменение объема сосуда, обычно путем контроля уровня воды в калиброванной трубке. Затем сосуд находится под давлением в течение определенного периода времени, обычно 30 или более секунд, и, если указано, расширение будет измеряться путем считывания количества жидкости, которая попала в измерительную трубку в результате увеличения объема сосуда под давлением. Затем сосуд сбрасывается, и постоянный объем увеличивается из-за пластической деформации под давлением (постоянный набор ) измеряется путем сравнения конечного объема в измерительной трубке с объемом до повышения давления.
Утечка даст результат, аналогичный постоянной установке, но ее можно обнаружить, удерживая объем в сосуде под давлением путем закрытия впускного клапана на некоторое время перед сбросом давления, поскольку в течение этого периода давление будет постоянно падать, если есть утечка. В большинстве случаев постоянный набор, превышающий указанный максимум, будет указывать на сбой. Утечка также может быть критерием отказа, но может случиться так, что утечка вызвана плохой герметизацией испытательного оборудования. Если сосуд выходит из строя, он обычно проходит процедуру признания баллона небезопасным. [ нужна цитата ]
Информация, необходимая для определения теста, выбита на цилиндре. Сюда входят стандарт конструкции, серийный номер, производитель и дата изготовления. После испытаний на сосуде или его паспортной табличке обычно ставится штамп с датой успешного испытания и идентификационным знаком испытательного центра. [ нужна цитата ]
Более простое испытание, которое также считается гидростатическим испытанием, но может быть выполнено любым, у кого есть садовый шланг, состоит в том, чтобы создать давление в сосуде, наполнив его водой, и физически осмотреть снаружи на предмет утечек. Этот тип испытания подходит для таких контейнеров, как топливные баки лодок, которые не являются сосудами под давлением, но должны работать под гидростатическим давлением содержимого. Высота гидростатической испытательной головки обычно определяется как высота над верхом резервуара. При необходимости в баке создается давление путем наполнения водой до заданной высоты через временный стояк. Во время испытания может возникнуть необходимость загерметизировать вентиляционные и другие выходы. [ нужна цитата ]
Переносные огнетушители — это средства безопасности, необходимые в большинстве общественных зданий. В домах также рекомендуется использовать огнетушители. Со временем условия, в которых они размещены, и способ обращения с ними влияют на структурную целостность огнетушителя. Конструктивно ослабленный огнетушитель может выйти из строя или даже взорваться, когда это необходимо больше всего. Для поддержания качества и безопасности этого продукта используются гидростатические испытания. Все критические компоненты огнетушителя должны быть проверены, чтобы убедиться в их правильном функционировании.
Гидроиспытания труб, трубопроводов и емкостей проводятся для выявления дефектных материалов, которые не были обнаружены ранее, обеспечения того, что любые оставшиеся дефекты достаточно незначительны, чтобы их можно было эксплуатировать при расчетном давлении, выявления возможных утечек и служат окончательной проверкой целостности построенной системы. . ASME B31.3 требует проведения этого испытания для обеспечения герметичности и прочности.
Подземные нефте- и газопроводы высокого давления проверяются на прочность путем создания в них давления не менее 125% от максимально допустимого рабочего давления (МДРД) в любой точке их длины. Поскольку многие магистральные трубопроводы спроектированы так, чтобы стальное кольцевое напряжение составляло 80 % от заданного минимального предела текучести (SMYS) при максимально допустимом рабочем давлении MAOP, это означает, что во время испытаний сталь подвергается напряжению до SMYS и выше, а также на участках испытаний. должны выбираться так, чтобы не возникало чрезмерной пластической деформации. [ нужна цитата ]
Если для трубопроводов, изготовленных по стандарту ASME B31.3, расчетная температура превышает температуру испытания, то испытательное давление необходимо отрегулировать с учетом соответствующего допустимого напряжения при расчетной температуре. Это делается путем умножения 1,5 MAWP на отношение допустимого напряжения при температуре испытания к допустимому напряжению при расчетной температуре в соответствии с ASME B31.3, раздел 345.4.2, уравнение 24. Испытательное давление не должно превышать значение, которое привело бы к более высокому напряжению. чем предел текучести при температуре испытания. ASME B31.3, раздел 345.4.2 (c)
Другие кодексы требуют более обременительного подхода. BS PD 8010-2 требует испытаний при давлении 150 % от расчетного , которое не должно быть меньше, чем MAOP плюс помпаж и другие побочные эффекты, которые могут возникнуть при нормальной работе. [ нужна цитата ]
Испытание на утечку выполняется путем уравновешивания изменений измеренного давления в испытательной секции с теоретическими изменениями давления, рассчитанными на основе изменений измеренной температуры испытательной секции.
Австралийский стандарт AS2885.5 «Трубопроводы. Газ и жидкая нефть: Часть 5. Испытания под давлением в полевых условиях» дает превосходное объяснение задействованных факторов. [ нужны разъяснения ]
В аэрокосмической отрасли, в зависимости от авиакомпании, компании или клиента, необходимо соблюдать определенные правила. Например, у Bell Helicopter есть определенная спецификация, которой необходимо следовать для любых деталей, которые будут использоваться в ее вертолетах. [ нужна цитата ]
В большинстве стран действуют законы или правила для сосудов под давлением, которые требуют регулярных испытаний сосудов, например, каждые два года (с ежегодной визуальной проверкой) для газовых баллонов высокого давления и каждые пять или десять лет для газовых баллонов низкого давления, например, используемых в огнетушителях . [2] [ необходимы разъяснения ] Газовые баллоны, вышедшие из строя, обычно уничтожаются в рамках протокола испытаний, чтобы избежать присущих им опасностей при их последующем использовании. [3]
К газовым баллонам общего стандарта США предъявляются следующие требования: [4]
Обычно такие организации, как DOT PHMSA , ISO , ASTM и ASME , определяют рекомендации для различных типов сосудов под давлением.
Гидравлические испытания являются опасным процессом и должны проводиться компетентным персоналом с осторожностью. Соблюдение предписанных процедур, определенных в соответствующих технических стандартах , соответствующих конкретному применению и юрисдикции, обычно снижает эти риски до приемлемого уровня.
Оборудование: