Хидростатично изпитване на тръба от неръждаема стомана: Изчисления на налягането и указания за безопасност

Хидростатичното изпитване е окончателното доказателство, че тръба, фитинг или макара от неръждаема стомана могат безопасно да поддържат налягане, преди изобщо да влязат в експлоатация. Едно-единствено грешно изчислено тестово налягане -, твърде ниско, за да се открие дефект, или твърде високо и рискуващо разкъсване - може да превърне рутинната проверка на качеството в инцидент, свързан с безопасността, или скъпоструващо забавяне на проекта. Това ръководство отговаря на въпросите, които инженерите, заварчиците и QA/QC инспекторите задават най-често относно хидростатичното изпитване на тръби от неръждаема стомана и никелова сплав, използвайки същата логика, базирана на код-, която нашият инженерен екип прилага при всеки мелничен и полеви тест, който провеждаме.

Какво е хидростатично изпитване и защо е необходимо за тръби от неръждаема стомана?

Хидростатичното изпитване повишава налягането на тръба или тръбопроводна система с вода до най-малко 1,25–1,5 пъти по-високо от проектното налягане, за да се провери, че е без теч-и структурно здрава преди пускане в експлоатация; изисква се от почти всеки основен тръбопровод и -код за съдове под налягане, включително ASME B31.3, ASME B31.1 и ASTM A312/A999.

Тестът работи на прост принцип: водата е почти несвиваема, така че херметизирането на тръба с вода - вместо с въздух или газ - освобождава много малко съхранена енергия, ако дефектът не успее. Това прави хидростатичното изпитване много по-безопасно от пневматичното изпитване, като същевременно доказва, че заваръчните шевове, фитингите и основният материал могат да издържат на налягания над нормалните работни условия.

Специално за тръба от неръждаема стомана хидростатичното изпитване служи за три цели за проверка:

Целостта на заварките и съединенията - потвърждава, че заваръчните шевове, заваръчните шевове и фланцовите връзки не пропускат под налягане.

Здравина на основния-материал - откриване на ламинации, включвания или недостатъци в-дебелината на стените, въведени по време на производството.

Съответствие с кода и документация -, създаваща сертифициран тестов запис (често съгласно EN 10204 3.1/3.2), необходим за предаване на проекта и регулаторни одити.

Как се изчислява хидростатичното изпитвателно налягане за тръба от неръждаема стомана?

Изпитвателното налягане се изчислява по формулата на Барлоу - P=2·S·t / D -, за да се намери допустимото проектно налягане на тръбата, което след това се умножава по-задължителния тестов коефициент (обикновено 1,5 за ASME B31.3, 1,25 за API 5L полеви тестове).

Формулата на Барлоу свързва вътрешното налягане с обръчното (периферентно) напрежение в цилиндър с тънки-стени:

P = (2 × S × t) / D

P=допустимо вътрешно проектно налягане

S=допустимо напрежение на материала при температура на изпитване (от таблиците за напрежение на управляващия код)

t=номинална или минимална дебелина на стената (кодовете за проектиране обикновено изискват използването на минималната, т.е. номинална минус толеранс на фрезата)

D=външен диаметър на тръбата

След като проектното налягане е известно, необходимото хидростатично изпитвателно налягане се намира чрез прилагане на множителя на изпитвателното-налягане на кода, най-често 1,5 × проектно налягане за процесни тръбопроводи съгласно ASME B31.3.

Работен пример: 6-инчова тръба от списък 40 ASTM A312 TP316L

Само илюстративно изчисление. Допустимите стойности на напрежението, толерансите на мелницата и тестовите множители варират в зависимост от изданието на кода, класа на-дебелината на стената и температурата - винаги потвърждавайте текущите стойности в приложимите таблици на напрежението на кода, преди да зададете изпитвателно налягане.

Какви тестови налягания изискват основните стандарти за тръбопроводи?

Повечето кодове изискват хидростатично изпитване между 1,25 и 1,5 пъти проектното или максимално допустимото работно налягане, задържано за минимум 10 минути за визуална проверка -, но точният множител, времето на задържане и допустимият спад на налягането се различават според стандарта.

Винаги проверявайте конкретното издание и категория, посочени в спецификацията на вашия проект - тестовите фактори и времената на задържане се преразглеждат периодично.

Колко време трябва да се поддържа изпитвателното налягане по време на хидростатично изпитване?

Повечето кодове за тръбопроводи изискват изпитвателното налягане да се поддържа минимум 10 минути за визуална проверка, въпреки че системите с голям-диаметър, тръбопроводите-в различни държави или спецификациите на клиента често удължават това до няколко часа, за да открият бавни течове.

Времето на задържане обикновено се разделя на две фази:

Налягане и стабилизиране - налягането се повишава постепенно (обикновено на стъпки от 25%) и се оставя да се стабилизира преди всяко следващо увеличение, като се избягва ударно натоварване на заваръчните шевове и фитинги.

Продължително задържане за проверка - веднъж при пълно тестово налягане, системата се задържа за кода-минимална продължителност, докато инспекторите обикалят линията, проверявайки заварки, фланци и резбови връзки за течове, плак или видима деформация.

Измерим спад на налягането по време на задържане (над допустимата промяна на обема,-свързана с температурата) се третира като неуспешен тест и изисква изследване преди повторно тестване.

Какви предпазни мерки са необходими по време на хидростатично изпитване?

Безопасното хидростатично изпитване изисква дефинирана зона на изключване, калибрирани и двойно-проверени манометри, пълно обезвъздушаване преди херметизиране, постепенно повишаване на налягането и документирано максимално изпитвателно налягане, което никога не се превишава.

Изпуснете целия въздух преди да поставите под налягане. Уловеният въздух може да се компресира и съхранява значителна енергия - въздушен джоб под налягане се държи много по-агресивно от водата, ако дефектът се повреди.

Установете зона на изключване около тестовия участък, особено близо до фитинги с резба, фланци и глухи краища, които носят най-висок риск от повреда на снаряда.

Използвайте калибрирани измервателни уреди, в идеалния случай два независими измервателни уреди (тестови и референтни/основни), за-проверка на показанията.

Увеличавайте налягането постепенно на етапи, никога с един скок до пълно изпитвателно налягане.

Никога не превишавайте определеното изпитвателно налягане, дори за кратко - устройствата за освобождаване на налягането трябва да бъдат настроени точно над целевото изпитвателно налягане като твърда граница.

Контролен тест-температура на водата. Тестването на неръждаема стомана при много ниски температури на околната среда увеличава риска от крехко-тип счупване при пукнатини; повечето спецификации определят минимална тестова-температура на метала.

Контролирайте съдържанието на хлорид в тестовата вода - това е специфично изискване за-неръждаема{2}}стомана, описано подробно по-долу.

Защо съдържанието на воден хлорид е критично при тестване на тръби от неръждаема стомана?

Хлоридните йони в тестовата вода могат да предизвикат хлорид-индуцирано корозионно напукване под напрежение (Cl-SCC) или питинг в аустенитна неръждаема стомана, така че повечето спецификации ограничават съдържанието на хлорид в тестовата-вода до 50 ppm или по-малко - и изискват бързо източване и изсушаване след теста.

Аустенитни класове като 304/304L и 316/316L са силно податливи на локализирана корозия, когато хлоридните йони се задържат срещу металната повърхност, особено ако водата се остави да престои или се изпарява бавно, концентрирайки хлоридите на последната-намокрена повърхност. Този риск се увеличава рязко с повишена температура и напрежение в стената на тръбата - точно при условията, създадени по време на хидростатично изпитване.

Препоръчителните контроли включват:

Използване на питейна или деминерализирана вода с проверено съдържание на хлорид под-определената от проекта граница (обикновено 50 ppm, понякога 30 ppm за висока-чистота или висока-температура).

Избягване на необработена морска вода, солена вода или вода от неизвестни източници за всяка аустенитна или дуплексна неръждаема система.

Пълно източване на системата веднага след приключване на периода на задържане и инспекцията - не позволявайте тестовата вода да остане в тръбата.

Из-сушене със сешоар или продухване със сух въздух/азот след източване, за да се елиминират остатъчните джобове с влага, особено в ниски точки, мъртви крака и кранове на инструменти.

Документиране на резултатите от тестовете за източник на вода и хлорид като част от тестовия пакет за проследимост.

Какво трябва да направите, ако възникне теч или повреда по време на тестване?

Ако възникне теч, спад на налягането или видима деформация, незабавно понижете налягането по контролиран начин, изолирайте и източете системата, документирайте мястото на повреда и не опитвайте ремонти или повторни тестове под налягане.

Спрете незабавно херметизирането и започнете контролирано понижаване на налягането - никога не се опитвайте да локализирате или маркирате теч, докато системата остава при тестово налягане.

Напълно разхерметизирайте и източете, преди някой да се приближи до точката на повреда.

Документирайте точното местоположение, ориентация и външния вид на дефекта (заваръчен шев, основен метал, фитинг) със снимки и измервания.

Определете основната причина - порьозност, липса на сливане,-недостиг на дебелина на стената или дефект на материала - преди ремонт, тъй като методът на ремонт зависи от причината.

Ремонтирайте според спецификацията на приложимата процедура за заваряване (WPS), след което повторете пълния хидростатичен тест отначало; частично повторно тестване само на ремонтираната зона не е приемливо според повечето кодове.

Как се различава хидростатичното изпитване за тръба от никелова сплав спрямо тръба от неръждаема стомана?

Никелови сплави катоСплав 625, Alloy 825 и C-276 обикновено изискват по-високи хидростатични изпитвателни налягания поради техните по-високи допустими стойности на напрежение и въпреки че са по-устойчиви на хлорид-предизвикано корозионно напукване от аустенитната неръждаема стомана, водата с ниско съдържание на хлорид и бързото източване остават най-добра практика и за двете групи материали.

Тъй като никеловите сплави поддържат по-високо допустимо напрежение, същото-изчисление по формулата на Барлоу дава по-високо проектно налягане - и следователно по-високо необходимо изпитвателно налягане - за идентични размери на тръбата. Оборудването за изпитване, измервателните уреди и предпазните устройства трябва да бъдат оценени с достатъчна разлика над изчисленото изпитвателно налягане на никелова-сплав.

Какви след{0}}тестови процедури предотвратяват корозията след хидростатично изпитване?

След преминат хидростатичен тест тръбата от неръждаема стомана трябва да бъде напълно източена, изсушена със сух въздух или азот, проверена за оцветяване на повърхността и, ако е необходимо, пасивирана, преди системата да бъде пусната в експлоатация или дългосрочно-съхранена.

Източете незабавно - не оставяйте пробната вода да престои дори през нощта.

Изсушете старателно, като използвате чист, сух въздух или продухване с азот, насочени към ниски точки, мъртви крака и връзки на манометър/инструмент, където се събира вода.

Проверете за обезцветяване или оцветяване на повърхността, което може да показва остатък от хлорид или светкавична ръжда от замърсена вода.

Пасивирайте или повторно -пасивирайте откритите повърхности съгласно ASTM A967, ако се наблюдава оцветяване, замърсяване или свободно поемане на желязо.

Запишете теста и завършването на изсушаването в пакета с документация за качество заедно с диаграмата на налягането или показанията на манометъра.

Често задавани въпроси

Обикновено 1,5 пъти над изчисленото проектно налягане за процесни тръбопроводи съгласно ASME B31.3, въпреки че точният множител зависи от управляващия код - Полевите тестове на API 5L, например, обикновено използват 1,25 пъти MAOP.

Можете ли да използвате чешмяна вода за хидростатично изпитване на тръба от неръждаема стомана?

Само ако съдържанието на хлорид в него е потвърдено, че е в-определената от проекта граница, обикновено 50 ppm или по-малко. Нетестваната чешмяна вода, вода от кладенец или вода от неизвестен източник не трябва да се приема за безопасна за аустенитна неръждаема стомана.

Каква е разликата между хидростатично изпитване и пневматично изпитване?

Хидростатичното изпитване използва вода, която е почти несвиваема и освобождава много малко съхранена енергия, ако възникне повреда. Пневматичният тест използва въздух или газ, които могат да се компресират и съхраняват много повече енергия, което прави пневматичното изпитване по същество по-опасно и обикновено се използва само когато водата не може да се понася в системата.

Задължително ли е хидростатичното изпитване за всички тръби от неръждаема стомана?

Той е задължителен навсякъде, където управляващият кодекс или спецификацията на проекта го изисква -, което включва повечето технологични тръбопроводи съгласно ASME B31.3 и повечето тръбопроводи под налягане съгласно ASME B31.1 -, освен ако одобрен алтернативен метод на изследване (като ултразвуково или-изпитване с вихров ток) не е изрично разрешен на негово място.

Колко скоро след хидростатичното изпитване трябва да се изсуши тръбата от неръждаема стомана?

Веднага след приключване на тестовото задържане и проверката. Оставянето на вода -, особено на хлорид-съдържаща вода -, да стои в тръба от неръждаема стомана за продължителни периоди, значително повишава риска от хлътване и напукване от корозия под напрежение.

Работа с фабрикант

Правилното хидростатично изпитване започва с правилна производствена - точна дебелина на стената, проверено сертифициране на материала и чисто боравене с ниско-хлориди от мелницата до крайния тест.

Нашите екипи за производство и качество изчисляват, документират и свидетелстват за хидростатични тестове съгласно изискванията на ASME, ASTM и API на всяка макара от неръждаема стомана и никелова сплав, която произвеждаме, подкрепено от пълна проследимост на материала и 3.1/3.2 сертификат. Ако спецификацията на вашия проект изисква определено изпитвателно налягане, време на задържане или лимит на хлорид, нашият инженерен екип може да потвърди изчислението и плана за изпитване, преди да започне производството.