Чому проводять випробування труб тиском?

Випробування тиском є критично важливим етапом контролю якості у виробництві труб та введенні в експлуатацію трубопровідних систем. Мета полягає в тому, щоб переконатися, що труба або зібрана система може безпечно витримувати розрахунковий тиск без витоків або руйнування. Заводські випробування тиском (гідростатичні випробування кожної труби на заводі) гарантують, що матеріал труби та зварні шви (для зварних труб) є надійними перед відвантаженням. Післямонтажні випробування системи тиском підтверджують, що вся зібрана трубопровідна система — включаючи монтажні зварні шви, фланцеві з'єднання та різьбові з'єднання — є герметичною та структурно придатною для експлуатації.

Відповідні стандарти вимагають випробувань тиском для більшості застосувань труб. API 5L вимагає гідростатичних випробувань кожної труби. ASTM A106, A53 та A333 також вимагають гідростатичних випробувань. ASME B31.3 (Технологічні трубопроводи) вимагає випробувань системи тиском після монтажу, зазвичай при 1,5-кратному розрахунковому тиску. Записи випробувань стають частиною постійної документації якості трубопровідної системи, що підтверджує відповідність застосовному кодексу та гарантує безпечну експлуатацію.

Гідростатичне випробування

Гідростатичне випробування використовує воду як випробувальне середовище. Труба заповнюється водою, все повітря видаляється, а тиск підвищується до заданого рівня за допомогою насоса об'ємного типу. Випробувальний тиск зазвичай розраховується як 1,5-кратний розрахунковий тиск при розрахунковій температурі, скоригований з урахуванням різниці між температурою випробування та розрахунковою температурою (оскільки міцність матеріалу вища при нижчих температурах). Формула для гідростатичного випробувального тиску: P_test = 1,5 x P_design x (S_test / S_design), де S_test — допустиме напруження при температурі випробування, а S_design — допустиме напруження при розрахунковій температурі.

Після досягнення випробувального тиску насос ізолюється, і тиск утримується протягом необхідного часу. API 5L вказує мінімальний час витримки 5 секунд для безшовних труб і 10 секунд для зварних труб, хоча багато проектних специфікацій вимагають 1-2 години для випробувань систем. Під час витримки тиск повинен залишатися стабільним (відсутність падіння означає відсутність витоків), і всі з'єднання візуально оглядаються на наявність витоків. Після випробування вода зливається, а труба висушується (особливо важливо для легованих сталевих труб для запобігання корозії). Самописний реєстратор гідростатичних випробувань будує графік залежності тиску від часу, щоб забезпечити постійний запис випробування.

Пневматичне випробування

Пневматичне випробування використовує повітря або інертний газ (зазвичай азот) як випробувальне середовище. Воно застосовується, коли гідростатичне випробування неможливе: для систем, які не витримують води (кисневі трубопроводи, кріогенні системи, деякі хімічні процеси), для систем, які можуть бути пошкоджені вагою води (надземні трубопроводи з недостатньою опорою), та для систем, де повне дренування та сушіння після гідростатичного випробування неможливе.

Пневматичне випробування несе значно більші ризики безпеки, ніж гідростатичне, оскільки стиснений газ зберігає набагато більше енергії, ніж стиснена рідина. Якщо труба руйнується під час пневматичного випробування, раптове вивільнення стисненого газу може спричинити вибух із ударною хвилею та розльотом уламків. З цієї причини пневматичне випробування вимагає додаткових запобіжних заходів: зона випробування повинна бути огороджена та звільнена від персоналу, покази манометрів повинні зніматися дистанційно, а випробувальний тиск зазвичай обмежується 1,1-1,25-кратним розрахунковим тиском (нижчий коефіцієнт, ніж при гідростатичному випробуванні). Гідростатичне випробування завжди є кращим, ніж пневматичне, коли система може витримати воду.

Порівняння гідростатичного та пневматичного випробувань

Вимоги стандартів

API 5L вказує на гідростатичні випробування кожної труби. Для безшовних труб випробувальний тиск повинен створювати кільцеве напруження, що дорівнює 60% вказаної мінімальної межі текучості (SMYS), але не перевищувати 3,000 psi (20,7 МПа). Для зварних труб вимоги варіюються залежно від марки: для Gr.B до X65 випробувальне напруження становить 85% SMYS; для X70 і вище — 90% SMYS. ASTM A106/A53 вимагають гідростатичних випробувань, але випробувальний тиск не вказаний явно в стандарті — виробник обирає тиск, що створює напруження волокна 60% SMYS. ASME B31.3 вимагає, щоб випробувальний тиск системи становив 1,5-кратний розрахунковий тиск при розрахунковій температурі. Для пневматичних випробувань B31.3 дозволяє максимальний випробувальний тиск 1,1-кратний розрахунковий тиск. PED 2014/68/EU вимагає випробувань тиском згідно з гармонізованими стандартами для обладнання під тиском з маркуванням CE.

Повна процедура випробувань

Повна процедура гідростатичних випробувань включає: (1) Підготовку перед випробуванням: ущільнення кінців труби заглушками або фланцями, підключення випробувального насоса, встановлення повітровідвідника у верхній точці, встановлення каліброваного манометра (у діапазоні випробувального тиску, точність ±1%), та заповнення водою з видаленням усього повітря. (2) Підвищення тиску: поетапне підвищення тиску (25%, 50%, 75%, 100% випробувального тиску) з паузами на кожному етапі для візуального огляду. (3) Витримка під тиском: підтримання випробувального тиску протягом необхідного часу, протягом якого падіння тиску не допускається. (4) Огляд: обхід усієї трубопровідної системи для огляду всіх з'єднань, стиків та тіла труби на наявність витоків. (5) Зниження тиску: поступове скидання тиску, дренування води та сушіння системи. Кожен крок документується із зазначенням часу, тиску та підпису інспектора.

Приклади розрахунку випробувального тиску

Приклад 1: Труба 4 дюйми SCH 40 A106 Gr.B, розрахунковий тиск 10 МПа при 200°C. S_design = 117 МПа (A106 Gr.B при 200°C), S_ambient = 138 МПа. P_test = 1,5 x 10 x (138/117) = 17,7 МПа. Випробувальний тиск становить 17,7 МПа (приблизно 2,570 psi).

Приклад 2: Труба 8 дюймів SCH 80 API 5L X52, розрахунковий тиск 15 МПа при навколишній температурі. SMYS = 359 МПа, кільцеве напруження при 85% SMYS = 305 МПа. P_test = (2 x 305 x 12,70) / 219,1 = 35,3 МПа, але обмежено 3,000 psi (20,7 МПа) згідно з API 5L. Отже, P_test = 20,7 МПа.

Невідповідність та повторне випробування

Якщо під час випробування виявлено витік, тиск скидається, місце витоку визначається, а дефект усувається шліфуванням (для поверхневих пор) або зварюванням (для наскрізних дефектів). Після ремонту труба або система повторно випробовується при тому ж випробувальному тиску. Стандарти зазвичай дозволяють обмежену кількість ремонтів (наприклад, API 5L дозволяє до 3 ремонтів на довжину труби, перш ніж труба має бути переведена в нижчий клас або вибракувана). Кожне повторне випробування має бути задокументоване. Якщо труба руйнується через дефект матеріалу (розшарування, тріщина), а не через дефект зварного шва, вся довжина труби зазвичай відхиляється.

Наші можливості з випробувань

Компанія ManufacturerPipe проводить 100% заводських гідростатичних випробувань всіх безшовних та зварних труб перед відвантаженням. Наші гідростатичні випробувальні машини можуть випробовувати труби від 1/2" до 48" при тиску до 100 МПа (15,000 psi). Ми підтримуємо калібрування манометрів з простежуваністю до NIST та надаємо звіт про гідростатичні випробування для кожної труби або номера плавки. Пневматичні випробування доступні за запитом клієнта з відповідними запобіжними заходами. Агентства стороннього інспектування (SGS, BV, Intertek) можуть бути присутніми на випробуваннях на заводі відповідно до вимог замовлення. Двомовні звіти про випробування (китайською/англійською) є стандартними для міжнародних поставок.

Потрібне випробування тиском для вашої труби?

Зв'яжіться з нашою командою з якості, щоб обговорити ваші вимоги до випробувань та отримати сертифіковану трубу з повною документацією випробувань.

Категорії продукції

• Труби з нержавіючої сталі
• Труби з вуглецевої сталі
• Труби з легованої сталі
• Оцинковані труби