Опрессовка на прочность повышенным давлением
Гидравлическое испытание[1] — один из наиболее часто используемых видов неразрушающего контроля, проводящийся с целью проверки прочности и плотности сосудов, трубопроводов, теплообменников, насосов и другого оборудования, работающего под давлением, их деталей и сборочных единиц. Также гидравлическим испытаниям могут подвергаться схемы тепломеханического оборудования в сборе и даже целые тепловые сети. По принятой в большинстве стран практике, всё оборудование, работающее под давлением, подвергают гидравлическим испытаниям:
- после изготовления предприятием-изготовителем оборудования или элементов трубопроводов, поставляемых на монтаж;
- после монтажа оборудования и трубопроводов;
- в процессе эксплуатации оборудования и трубопроводов, нагружаемых давлением воды, пара или пароводяной смеси.
Гидравлическое испытание — необходимая процедура, свидетельствующая о надёжности оборудования и трубопроводов, работающих под давлением, в течение всего срока их службы, что крайне важно, учитывая серьёзную опасность для жизни и здоровья людей в случае их неисправностей и аварий.
Давление проведения гидравлических испытаний называется
поверочным, и оно превышает рабочее обычно в 1,25, 1,5 или в 5/3 раза. После производства и при периодической проверке сосудов внутреннего давления с целью надёжности их нагружают поверочным давлением с определением степени изменения объёмных характеристик ОРБ.
Ход процедуры[править | править код]
Объявление о проведении гидравлических испытаний
В испытуемом оборудовании, трубопроводе или системе (контуре) создаётся пробное давление (во избежание гидроударов и внезапных аварийных ситуаций это производится медленно и плавно), превышающее рабочее на определяемую по специальным формулам величину, чаще всего на 25 %. При этом тщательно контролируют рост давления по двум независимым поверенным манометрам или каналам измерений, на этом этапе допускается колебание давления вследствие изменения температуры жидкости. В процессе набора давления в обязательном порядке должны быть приняты меры для исключения скопления газовых пузырей в полостях, заполненных жидкостью. Затем, в течение так называемого времени выдержки, оборудование находится под повышенным давлением, которое не должно падать вследствие неплотности испытуемого оборудования, что также внимательно отслеживается. После чего давление снижается до [2]обоснованного расчетом на прочность значения, но не менее рабочего давления. На протяжении этих этапов персонал должен находиться в безопасном месте, нахождение рядом с испытуемым оборудованием строжайше запрещено. После снижения давления персонал проводит визуальный осмотр оборудования и трубопроводов в доступных местах в течение времени, необходимого для осмотра. В комбинированных сосудах с двумя и более рабочими полостями, рассчитанными на разные давления (например в теплообменниках), гидравлическому испытанию должна подвергаться каждая полость.
Оценка результатов[править | править код]
Оборудование и трубопроводы считаются выдержавшими гидравлические испытания, если в процессе испытаний и при осмотре не обнаружено течей жидкости и разрывов металла, в процессе выдержки падение давления не выходило за пределы, объясняемые колебаниями давления вследствие изменения температуры жидкости, а после испытаний не выявлено видимых остаточных деформаций.
Пневматическое испытание[править | править код]
В случаях, специально оговорённых в проектной документации на испытуемое изделие или государственными правилами и стандартами, допускается замена гидравлических испытаний пневматическими. Чаще всего это разрешается при условии дополнительного обследования предприятием-изготовителем изделия другими методами неразрушающего контроля, например сплошным ультразвуковым и радиографическим контролем основного металла и сварных соединений. В некоторых случаях пневматические испытания являются своеобразным подготовительным этапом перед гидравлическими. Они проводятся аналогично гидравлическим, иногда, при небольших давлениях и применительно к оборудованию со специфической конструкцией (например теплообменникам), места, где могут быть неплотности, обрабатываются мыльным раствором. После повышения давления на местах, имеющих дефекты, вздуваются мыльные пузыри, что позволяет легко их обнаружить. Таким способом определяется плотность, но не прочность оборудования.
Определение параметров гидравлических (пневматических) испытаний[править | править код]
Определение давления[править | править код]
Существует, как минимум, восемь подходов к выбору величины испытательного давления[3], везде рассматриваются повреждения коррозионной природы, а также используется связь давления с диаметром трубопровода. Принимается во внимание, что на выбор величины должны влиять как марка стали, так и геометрические характеристики трубопровода и прочностные характеристики сварной конструкции. Связь в виде прямо- и обратно пропорциональных зависимостей не соответствует современным представлениям о механизме разрушения металлического трубопровода. Положение, согласно которому разрушение стенки трубы при гидравлическом испытании происходит, когда напряжение в стенке достигает временного сопротивления разрыву, является чрезвычайно упрощенным. Имеется методика определения максимального давления опрессовки с учетом толщины стенки в рассматриваемый момент, скорости коррозии, величины диаметра и марки стали трубопровода. Имеется запатентованная методика, ее недостатками является сложность и отсутствие программной реализации. Кроме того, нет даже потенциальной возможности интеграции с современными программными расчетными комплексами.
Давление гидравлических испытаний должно быть не менее определяемого по формуле:
(нижняя граница)
и не более давления, при котором в испытуемом изделии возникнут общие мембранные напряжения, равные , а сумма общих или местных мембранных и общих изгибных напряжений достигнет (верхняя граница). Где:
— расчётное давление при испытаниях на предприятии-изготовителе или рабочее давление при испытаниях после монтажа и в процессе эксплуатации,
— номинальное допустимое напряжение при температуре гидравлических испытаний для рассматриваемого элемента конструкции,
— номинальное допускаемое напряжение при расчётной температуре рассматриваемого элемента конструкции.
— коэффициент, равный:
- 1 для защитных оболочек и страховочных корпусов (кожухов);
- 1,25 для оборудования и трубопроводов (1,15 при пневмоиспытаниях);
- 1,5 для деталей, изготовленных из литья;
- 1,3 для сосудов и деталей, изготовленных из неметаллических материалов с ударной вязкостью более 20 Дж/см²;
- 1,6 для сосудов и деталей, изготовленных из неметаллических материалов с ударной вязкостью менее 20 Дж/см².
Для элементов, нагружаемых наружным давлением, должно также выполняться условие:
Гидравлическое испытание криогенных сосудов при наличии вакуума в изоляционном пространстве должно проводиться пробным давлением, определяемым по формуле:
Гидравлическое испытание металлопластиковых сосудов должно проводиться пробным давлением, определяемым по формуле:
где:
— отношение массы металлоконструкции к общей массе сосуда;
— коэффициент, равный:
- 1,3 для сосудов и деталей, изготовленных из неметаллических материалов с ударной вязкостью более 20 Дж/см²;
- 1,6 для сосудов и деталей, изготовленных из неметаллических материалов с ударной вязкостью менее 20 Дж/см².
Значения , , общие и местные мембранные и общие изгибные напряжения; — допускаемое наружное давление при температуре гидравлических испытаний определяют по Нормам расчёта на прочность.
В случае, если гидравлическим (пневматическим) испытаниям подвергаются система или контур, состоящие из оборудования и трубопроводов, работающих при разных рабочих давлениях и (или) расчётных температурах, или изготовленных из материалов с различными и (или) , то давление гидравлических (пневматических) испытаний этой системы (контура) следует принимать равным минимальному значению верхней границы давлений испытаний, выбранному из всех соответствующих значений для оборудования и трубопроводов, составляющих систему (контур).
Кем и в каких документах указывается.
Значения давления гидравлических испытаний для оборудования и сборочных единиц (блоков) трубопроводов должны указываться предприятием-изготовителем в паспорте оборудования и свидетельстве об изготовлении деталей и сборочных единиц трубопровода.
Значения давлений гидравлических (пневматических) испытаний систем (контуров) должны определяться проектной организацией и сообщаться предприятию-владельцу оборудования и трубопроводов, которое уточняет эти значения на основе данных, содержащихся в паспортах оборудования и трубопроводов, комплектующих систему (контур).
Определение температуры[править | править код]
В большинстве случаев для гидравлического испытания должна применяться вода температурой не ниже 5 °С и не выше 40 °C, если в технических условиях не указано конкретное значение температуры, допускаемой по условию предотвращения хрупкого разрушения и определяемое согласно Нормам расчёта на прочность. При этом во всех случаях температура испытательной и окружающей среды не должна быть ниже 5 °C.
Однако в некоторых отраслях промышленности к выбору допускаемой температуры подходят более строго, что связано с изменением физических свойств материалов и воды при очень высоких давлениях и воздействии других факторов. Например, на АЭС допускаемая температура металла при гидравлических (пневматических) испытаниях в процессе эксплуатации (в том числе после ремонта) устанавливается на основе данных расчёта на прочность, паспортов оборудования и трубопроводов, чисел циклов нагружения, зафиксированных в процессе эксплуатации, фактических флюенсов нейтронов с энергией МэВ и данных испытаний образцов-свидетелей, устанавливаемых в корпуса ядерных реакторов.
Кем и в каких документах указывается.
Допускаемая температура металла при гидравлических испытаниях, проводимых после изготовления, должна определяться конструкторской (проектной) организацией и указываться в чертежах, паспортах оборудования и свидетельствах об изготовлении деталей и сборочных единиц трубопроводов.
Определение времени выдержки[править | править код]
Время выдержки под пробным давлением устанавливается разработчиком проекта, но должно быть не менее 5 мин. При отсутствии указаний в проекте время выдержки должно быть не менее значений, указанных в табл.
| Толщина стенки, мм | Время выдержки, мин |
| До 50 | 10 |
|---|---|
| Свыше 50 до 100 | 20 |
| Свыше 100 | 30 |
| Для литых, неметаллических и многослойных сосудов независимо от толщины стенки | 60 |
Примечания[править | править код]
- ↑ иногда именуется опрессовкой, что в целом не верно, так как «опрессовка» на техническом сленге более широкое понятие, включающее в себя заполнение и постановку под давление любой средой, чаще даже рабочей, чем испытательной.
- ↑ пункт 181 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности “Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением”
- ↑ Чичерин, С.В. Величина пробного давления при проведении ежегодных гидравлических испытаний тепловых сетей // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». — 2017. — Т. 17, № 1. — С. 13–20.
Литература[править | править код]
- Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03); (Не действует – Отменён. Приказом Ростехнадзора № 116 от 25.03.2014 г. https://www.normacs.ru/Doclist/doc/15QP.html)
- Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-008-89);
- Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, для объектов использования атомной энергии (НП-044-03);
- Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды для объектов использования атомной энергии (НП-045-03);
- Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки. Правила контроля (ПНАЭ Г-7-010-89).
Источник
Вы, вероятно слышали, что перед пуском системы водяного отопления, после ее монтажа или ремонта, необходимо сделать ее опрессовку. Поэтому многих интересует, когда же должна обязательно выполняться опрессовка системы отопления, что это такое, кем и как она проводится в зависимости от вида и этажности дома. В этой статье, мы постараемся дать ответы на эти вопросы.
Содержание
Для чего и когда выполняют опрессовку
Опрессовка системы отопления – это гидравлические (или пневматические) испытания ее элементов для определения их герметичности и способности выдерживать проектное рабочее давление теплоносителя во время эксплуатации, в том числе и гидроудары. Это необходимо для того, чтобы выявить возможные места протечек, ее прочность, качество монтажа и гарантировать надежную эксплуатацию системы в течении всего отопительного сезона.
к содержанию
Когда ее необходимо проводить?
Опрессовку или гидравлические (с помощью воды), а иногда и пневматические (с помощью сжатого воздуха) испытания отопительных систем проводят в следующих случаях:
- В новых, только что смонтированных – после окончания монтажных работ и сдачи ее в эксплуатацию;
- В тех, которые уже эксплуатировались:
- после завершения ремонта или замены любого из ее элементов;
- при подготовке к каждому отопительному сезону;
- в многокватирных домах еще и в конце отопительного сезона.
к содержанию
Кто должен проводить опрессовку
В многоквартирных жилых домах, промышленных или административных зданиях, опрессовку систем отопления должны проводить аттестованные специалисты служб, на которые возложена их эксплуатация и техническое обслуживание. В частных же домах, с автономным отоплением, эта работа может быть выполнена либо специалистами, либо самостоятельно (чаще всего, в тех случаях, если система отопления в доме была смонтирована своими руками). В любом случае, должны соблюдаться требования (по способу, максимальному давлению, времени) и нормативные правила проведения таких испытаний, которые регламентированы в СНиП по данному виду работ.
к содержанию
Как проводят опрессовку
Порядок проведения опрессовки отопительной системы во многом зависит от вида и этажности здания (большое многоэтажное здание или небольшой частный дом), ее сложности (количества контуров, разветвлений, стояков), схемы разводки, материала и толщины стенок ее элементов (труб, радиаторов, арматуры) и др. Чаще всего, такие испытания являются гидравлическими, то есть, осуществляются с помощью нагнетания в систему воды, но могут быть и пневматическими, когда в ней создается избыточное давление воздуха. Но гидравлические испытания проводят гораздо чаще. Поэтому сначала рассмотрим этот вариант.
к содержанию
Опрессовка в многоквартирном многоэтажном доме
Как уже говорилось, в таких зданиях, опрессовку системы водяного отопления выполняют специальные службы, после монтажа и перед вводом в эксплуатацию, после ремонта, перед началом каждого отопительного сезона и по его окончании, с использованием специального оборудования. По результатам таких испытаний, как правило, составляется акт опрессовки, соответствующей формы.
к содержанию
Опрессовка системы отопления многоквартирного дома
Опрессовка системы отопления многоквартирного дома
Перед проведением гидравлических испытаний выполняются подготовительные работы:
- Визуальный осмотр состояния элеватора (узла подачи), магистральных труб, стояков и всех остальных элементов системы отопления;
- Проверка наличия и целостности теплоизоляции на тепловых магистралях.
Если система эксплуатировалась более 5 лет, желательно, перед опрессовкой сделать ее промывку. Для этого, имеющийся в ней теплоноситель сливается и она промывается специальным раствором. После чего можно приступать к гидравлическим испытаниям.
Последовательность работ при гидравлической опрессовке следующая:
- Система заполняется водой (если она только смонтирована или осуществлялась ее промывка);
- С помощью специального электрического или ручного насоса в ней создается избыточное давление;
- По манометру осуществляется контроль того, держится давление или нет (в течении 15-30 минут);
- Если давление держится (показания манометра не изменяются), значит герметичность обеспечена, утечек нет и все ее элементы выдерживают давление опрессовки;
- Если зафиксировано падение давления, производится проверка всех элементов (труб, соединений, радиаторов, дополнительного оборудования) на предмет выявления утечки воды;
- После того, как определено место утечки, производят его герметизацию или замену элемента (участка трубы, соединительного фитинга, запорной арматуры, радиатора, др.) и гидравлические испытания повторяют.
к содержанию
Каким должно быть давление опрессовки?
Давление жидкости, которое создается при гидравлических испытаниях систем отопления зависит от рабочего давления в них, которое, в свою очередь, зависит от материала ее труб и радиаторов, которые использовались при их монтаже. Для новых систем, давление опрессовки должно превышать рабочее в 2 раза, а для действующих – превышать его на 20-50 %.
Каждый вид труб и радиаторов рассчитан на определенное максимальное давление. С учетом этого и выбирается максимальное рабочее давление в системе и его необходимо учитывать выбирая давление опрессовки. Так, например, в многоквартирных домах с чугунными радиаторами рабочее давление, как правило, не превышает 5 атм. (бар) и, обычно, находится в пределах 3 атм.(бар). Поэтому, как правило, опрессовку таких систем выполняют давлением не более 6 атм. Системы же с радиаторами конвекторного типа (стальными, биметаллическими) могут опрессовываться и при большем давлении (до 10 атм).
Опрессовка узла ввода выполняется отдельно, при давлении не менее 10 атм. (1 МПа). Для создания такого давления используются специальные электрические насосы. Испытания считаются успешными, если падение давления в течении 30 минут составило не более 0,1 атм.
Электрический насос для опрессовки системы отопления
к содержанию
Опрессовка в частном доме
В автономных закрытых системах водяного отопления частных домов рабочее давление редко превышает 2,0 атм. (0,2 МПа) и, как правило, находится в пределах 1,5 атм. Поэтому, для создания давления (1,8-4 атм.) в такой системе можно использовать, как электрические, так и ручные насосы или же подсоединить ее к системе водоснабжения дома (обычно давление воды в ней 2-3 атм., что бывает вполне достаточное для проведения гидравлических испытаний).
Ручной насос для опрессовки системы отопления
Заполнение системы водой необходимо осуществлять снизу через сливной или специально предназначенный для этого кран. В этом случае, воздух будет легко выталкиваться из нее поступающей снизу жидкостью вверх и удаляться через воздушные клапаны, которые должны быть установлены в наивысшей ее точке, в местах возможного образования воздушных пробок, а также, на каждом радиаторе.
Необходимо также помнить, что температура используемой для испытаний воды не должна быть выше 45° С.
Если система достаточно проста, да и к тому же, была смонтирована своими руками, то и ее опрессовку можно сделать самостоятельно, выполняя работы в той же последовательности, что в многоквартирном доме.
Опрессовка системы отопления ручным насосом
В том случае, если после опрессовки, закачанная вода будет использоваться и в дальнейшем в качестве теплоносителя, то необходимо, чтобы она была «мягкой», то есть имела жесткость не более 75-95 единиц (в основном, это наличие солей магния и кальция). Примером «мягкой» воды может быть дождевая или талая, из снега или льда. Если нет уверенности в жесткости воды, а показателем ее повышенной жесткости может быть образование накипи в электрочайнике, нагревающих элементах стиральной машины или бойлера, то лучше сделать анализ в лаборатории.
В том же случае, если вода, используемая для гидравлических испытаний, не будет использоваться в качестве теплоносителя, то после опрессовки ее следует слить и сразу же заполнить систему соответствующим теплоносителем. Особенно это важно, если при разводке использовались трубы из черной стали, а в качестве радиаторов – чугунные или стальные без защиты внутренней их поверхности.
к содержанию
Особенности опрессовки воздухом
Опрессовка воздухом применяется реже, как правило, для небольших зданий, частных домов, если гидравлические испытания по каким-либо причинам провести невозможно. Например, если необходимо проверить герметичность смонтированной системы, а воды или оборудования для ее нагнетания нет.
Компрессор для проведения опрессовки системы отопления
В этом случае, к подпиточному или сливному крану подсоединяется воздушный электрический компрессор или механический (ножной, ручной) насос с манометром и с помощью него создается в ней избыточное давление воздуха. Оно не должно превышать 1,5 атм. (бар), так как при большем давлении, в случае разгерметизации соединения или разрыва трубы может произойти травмирование людей проводящих испытания. Вместо воздушных клапанов необходимо установить заглушки.
Пневматические испытания требуют больше времени для выдержки системы под избыточном давлением. Так как в отличие от жидкости, воздух сжимается, то необходимо больше времени для стабилизации и выравнивания давления в контуре. Первоначально показания манометра могут медленно падать даже если он герметичный. И только после того, как давление воздуха стабилизируется, необходимо выдержать его еще не менее 30 минут.
к содержанию
Опрессовка открытых систем отопления
Для того, чтобы провести опрессовку открытой системы отопления, необходимо загерметизировать место подключения открытого расширительного бака, например, с помощью шарового крана, установленного на трубе, подающей к нему воду. При закачивании воды его можно использовать, как воздушный клапан, а после того как она будет заполнена, перед созданием избыточного давления, кран необходимо закрыть.
Рабочее давление в таких системах, как правило, определяется высотой расположения расширительного бака, из расчета, на каждый 1 м его превышения над уровнем ввода в котел обратки, приходится 0,1 атм избыточного давления в этом месте. В одноэтажных домах открытый расширительный бак, обычно, располагают под потолком или на чердаке. Водяной столб в этом случае будет высотой 2-3 м, а избыточное давление, соответственно – 0,2-0,3 атм. (бар). При расположении котельной в подвальном помещении или в двухэтажных домах, разница между уровнем расположения расширительного бака и обраткой котла может составить 5-8 м (0,5-0,8 бар, соответственно). Следовательно, в этом случае, для проведения гидравлических испытаний требуется и меньшее избыточное давление жидкости (0,3 – 1,6 бар).
В остальном же, порядок проведения опрессовки открытых систем (однотрубных и двухтрубных), такой же как и для закрытых.
к содержанию
Видео по теме
Источник