Перепечатка статей, равно как и их отдельных частей, запрещена.. Здесь мы делимся знаниями и опытом, наработанными нашей командой за годы работы в сфере проектирования и монтажа инженерных систем.
Введение.
Цель этой статьи — описать процедуры испытания давлением (опрессовки) смонтированных труб и соединений системы отопления и водоснабжения для проверки качества выполненных работ. Описываются общие принципы гидростатического (опрессовка водой) и манометрического (опрессовка воздухом) метода. Рассматриваются конкретные рекомендации ведущих производителей полимерных трубопроводов, которые часто используются при монтаже отопления и водоснабжения в частных домах: Uponor, Rehau, Herz, Kan. Изложены местные нормы и правила, касающиеся испытания давлением.
Что такое опрессовка трубопроводов и соединений.
После монтажа трубопроводов и соединений элементов систем отопления и водоснабжения необходимо провести проверку качества монтажных работ и убедиться в отсутствии повреждений или некачественно смонтированных элементов. Обязательно такие испытания проводятся до и непосредственно во время замоноличивания элементов инженерных систем в строительные конструкции здания (заливка стяжек пола, заштукатуривание штроб, зашивка ниш и т.п.). Эта процедура позволяет своевременно заметить и устранить случайные повреждения, снизить вероятность проявления т.н. "человеческого фактора".
При проведении процедуры опрессовки контролируется давление в элементах инженерных систем дома (отопления, водоснабжения), а снижение испытательного давления говорит о возможных повреждениях. После этого, как правило, удается локализовать и устранить проблему с минимальными последствиями. Случайно вкрученный в проложенную в стене трубу саморез или острый гвоздь на обуви при заливке труб теплого пола, поврежденная при транспортировке или монтаже труба — могут остаться (и часто остаются) незамеченными, если опрессовка не проводилась. При вводе в эксплуатацию эти повреждения все же дают о себе знать и требуют дорогостоящего ремонта в т.ч. и по восстановлению чистовой отделки помещений (замена плитки, штукатурка, шпаклевка, окраска, поклейка обоев и т.п.).
Опрессовка труб может осуществляться как водой (рабочей средой — что является предпочтительным), так и в некоторых случаях воздухом. Проверка трубопроводов при помощи воздуха проводится чаще всего тогда, когда температура окружающего воздуха опускается ниже +5°С и есть риск замерзания труб с водой. Методики проведения испытаний систем отопления и водоснабжения водой (гидростатические испытания) и воздухом (манометрические испытания) несколько отличаются (см. дальше). Величина испытательного давления должно выбираться исходя из испытательной среды (вода или воздух), значения рабочего давления системы трубопроводов, рекомендаций производителей труб и местных норм и правил.
Описание общей процедуры проведения опрессовки труб.
Методики проведения испытания давлением у различных производителей труб и оборудования, а так же в строительных стандартах немного различаются, имея в целом много общего. Ниже мы постарались изложить наиболее важные моменты при проведении опрессовки труб системы отопления и водоснабжения, на которые следует обращать внимание. В следующих разделах даются конкретные рекомендации различных производителей.
Общая процедура проведения опрессовки:
- Испытания давлением проводятся либо водой (предпочтительнее), либо воздухом. После выполнения последнего соединения труб (запрессовка, пайка и т.п.) необходимо выждать определенное время до начала проведения опрессовки. Испытание давлением проводится непосредственно до замоноличивания труб и неразборных соединений в элементы конструкции здания и на всем протяжении проведения работ по замоноличиванию.
- Необходимо обеспечить контроль над испытательным давлением с помощью контрольного манометра с подходящим пределом измерений. На всем протяжении испытаний осуществляется также и визуальный контроль отсутствия утечек, поэтому все элементы и участки систем должны быть доступны для визуального контроля. При опрессовке воздухом (или инертным газом) для контроля утечек воздуха используются пенящиеся составы, совместимые с материалом труб и фитингов, или в простейшем случае водно-мыльная эмульсия.
- Следует отключить элементы системы, не рассчитанные на испытательное давление: предохранительные клапаны и другую арматуру, котел, бойлер, расширительные баки и т.п., которые иначе могут быть повреждены высоким давлением.
- Нужно заполнить трубы водой до рабочего давления в системе (или воздухом — до давления опрессовки), удалить воздух из всех элементов (только при опрессовке водой) и визуально контролировать элементы системы на возможные утечки. Таким образом, быстро выявляются незапрессованные и неплотно затянутые соединения.
- При отсутствии утечек на предыдущем этапе, нужно повысить давление до испытательного (значение определяется заранее). Дать некоторое время для расширения полимерных трубопроводов, периодически повышать давление до испытательного, визуально контролируя элементы системы на наличие утечек.
- После этого на контрольном отрезке времени замерить падение давления по контрольному манометру.
- Испытание давлением считается успешно пройденным, если падение давления (п.6) не превысит определенного значения (обычно, доли бара, см. далее). А при визуальном осмотре труб, соединений и др. элементов не будут выявлены утечки.
Методика Uponor для труб из сшитого полиэтилена PEx. Испытание водой.
Гидравлические испытания (опрессовка водой) полимерной трубопроводной системы Uponor PE-Xa можно производить в соответствии с местными правилами и нормами, действующими в отношении металлических труб. Но существует и более подходящий метод опрессовки таких систем, учитывающий то, что под давлением пластиковые трубы системы Uponor PE-Xa расширяются и удлиняются.
Гидравлические испытания необходимо проводить до запуска системы в эксплуатацию и до заливки труб бетоном. Перед испытаниями следует убедиться в наличии свободного доступа ко всем участкам системы и возможности их визуального осмотра, чтобы в дальнейшем легко выявить места возможной протечки. Согласно методике Uponor, опрессовку следует начинать только спустя некоторое время с момента создания последнего соединения аксиальной запрессовкой Q&E (Quick-and-Easy), см. таблицу ниже.
Время от монтажа последнего соединения Q&E до проведения испытаний в зависимости от температуры окружающей среды.
Порядок проведения испытаний:
- Заполнить систему чистой водой, удалить весь воздух из системы через воздухоотводчики.
- Установить давление, превышающее рабочее в 1,5 раза, но не менее 0,6МПа (6,0 бар).
- Поддерживать это давление в течение 30 минут путем подкачки. Осматривать все участки труб и соединения в течение этого отрезка времени.
- Затем нужно быстро опустить давление до 0,5 от рабочего. Если давление после этого поднимется выше 0,5 от рабочего — система герметична.
- Оставить систему под этим давлением еще на 90 минут и проверять соединения. Если давление все-таки упадет в этот период времени — в системе есть протечка.
Методика проведения гидравлических испытаний полимерных трубопроводов PEx (Uponor).
Методика Uponor для металлопластиковых труб PEx-Al-PEx. Испытание водой.
Подготовка к испытаниям. Система должна быть защищена от замерзания. Перед проведением испытания необходимо произвести визуальный осмотр всех стыков и соединений системы. Манометры с ценой деления не более 0,1 бара должны быть подключены в самой нижней точке системы. Система заполняется чистой питьевой водой, воздух следует выпустить. Все резервуары, клапаны, фитинги и оборудование, не предназначенные для гидравлических испытаний, необходимо предварительно отключить или демонтировать. Все концевые участки системы должны быть герметично закрыты заглушками, запорной арматурой и прочим оборудованием. В случае большой разницы температуры (более 10 градусов) между водой и окружающей средой, следует выдержать систему 30 минут, каждые 10 минут подкачивая давление до испытательного, для температурной компенсации (выравнивания температур). Наличие видимых протечек и значительного падения давления не допускается.
Предварительная проверка пресс соединений. Для обнаружения незапрессованных фитингов (которые, возможно, забыли запрессовать) систему подвергают предварительному испытанию с давлением 3 бара до проведения гидравлических испытаний. Длительность испытания — 15 минут. Если протечки не обнаружены, переходят к гидравлическим испытаниям.
1 этап. Гидравлические испытания следует проводить в соответствии с действующими нормами. Систему нагружают испытательным давлением 1,1 от рабочего (относительно самой нижней точки системы). Например, максимальное рабочее давление составляет 10 бар, соответственно испытательное — 11 бар. Далее проводится тщательный осмотр всей системы, наличие протечек не допускается.
2 этап. По истечении 30 минут давление снижают до 50% от первоначального (в нашем примере — 5,5 бар). После чего систему оставляют на 120 минут, в течение всего периода наличие протечек не допускается. При этом на устройстве измерения давления оно должно быть постоянным. В случае если наблюдается падение давления — в системе есть протечка, которая подлежит устранению. После чего испытания проводятся повторно.
Методика проведения гидравлических испытаний металлополимерных трубопроводов PEx-Al-PEx (Uponor) для рабочего давления в системе 10 бар.
Методика Uponor для труб PEx и PEx-Al-PEx. Испытание воздухом.
Если система труб должна оставаться после испытаний без воды (ожидается, что в последующие 7 дней система не будет запущена и не будет обеспечена постоянная циркуляция воды) или есть риск замерзания, рекомендуется проводить испытания сжатым воздухом или инертным газом. Манометрические испытания проводятся в 2 этапа: испытание на герметичность и испытание на прочность. В обоих случаях следует учитывать дополнительное время, необходимое на температурную компенсацию (выравнивание температуры сжатого воздуха и окружающей среды). Все резервуары, клапаны, фитинги и оборудование, не предназначенные для гидравлических испытаний, необходимо предварительно отключить или демонтировать. Все концевые участки системы должны быть герметично закрыты заглушками, запорной арматурой и прочим оборудованием.
- Этап. Испытание на герметичность.
- Осуществить перед началом испытаний осмотр всех участков системы и соединений. Для контроля использовать манометр с ценой деления не более 1 мбара.
- Установить с помощью воздушного компрессора давление 0,15 бар.
- Выждать 15 минут для температурных удлинений труб.
- Далее необходимо выполнить осмотр — 120 минут для системы объемом до 100 литров, на каждые дополнительные 100 литров объема добавлять по 20 минут осмотра.
- Тест на герметичность пройден, если не выявлено потерь давления.
- Этап. Испытание на прочность.
После успешного завершения испытания на герметичность проводится
испытание на прочность.
- Испытательное давление увеличивается до максимум 3 бар (для систем с диаметром труб не более 63 мм) или максимум 1 бар (для систем с диаметром труб свыше 63 мм).
- Длительность испытания — не менее 10 минут для систем объёмом до 100 литров.
- Тест пройден, если не выявлено потерь давления.
Замечания Uponor для испытания труб напольного отопления (теплый пол).
Гидравлические испытания необходимо проводить до заливки труб раствором или бетоном. Перед проведением гидравлических испытаний петли труб должны быть полностью заполнены водой, а воздух вытеснен. Испытания должны проводиться как перед началом работ по укладке стяжки, так и во время их выполнения. При заливке раствором трубы должны находиться под давлением не менее 0,3МПа (3,0 бар). Испытания давлением следует проводить согласно методикам для гибких труб Uponor PE-X и многослойных труб Uponor MLC PEx-Al-PEx (см. выше).
- Необходимо осуществить визуальный осмотр соединений и убедиться в том, что запорные устройства перед коллекторами и за ним закрыты с тем, чтобы ограничить зону испытаний.
- Следует учитывать выравнивание температуры окружающей среды и температуры заполняющей воды в течение соответствующего периода ожидания после достижения давления опрессовки.
- При испытании воздухом необходимо время, достаточное для возвращения температуры сжатого воздуха к температуре окружающей среды.
- Все используемые манометры должны давать надежные показания с точностью до 0,1 бара (10кПа). Если существует какая-либо опасность заморозки труб, нужно принять надлежащие меры по отоплению здания и т.д.
Методика Rehau для испытания труб отопления, теплых полов и водоснабжения.
Опрессовке подлежат смонтированные, но не заделанные в стяжку или под штукатурку трубопроводы. Изменение (падение) давления является лишь косвенным подтверждением нарушения герметичности системы.
- Герметичность системы можно проверить только визуальным контролем открытых участков трубопровода.
- Незначительные нарушения герметичности могут быть установлены исключительно визуальным контролем (выступание воды или использованием аэрозоля для обнаружения течи) при пневматическом испытании.
- При этом не следует превышать максимально допустимое давление предохранительной арматуры.
- Разделение системы на более мелкие участки для проверки повышает точность результатов контроля.
Важная информация по опрессовке сжатым воздухом или инертным
газом.
Небольшие неплотности можно распознать только при использовании аэрозолей
для обнаружения утечек (пенящиеся средства при опрессовке сжатым воздухом
с последующей опрессовкой водой и визуальной проверкой). Колебания
температуры могут отрицательно повлиять на результат гидравлического
испытания (падение или повышение давления). Воздух под давлением или
инертный газ это сжатые газы. Поэтому, объем трубопровода определяет
показания манометров, большой объем труб снижает вероятность обнаружения
мелких неплотностей по снижению давления.
Проведение опрессовки:
Для проверки герметичности отопительной системы на основе оборудования
Rehau Rautitan необходимо провести гидравлическое испытание в
следующем порядке.
- Демонтировать (при наличии) предохранительные устройства, счетчики и т.п., заменить их патрубками или запорными элементами.
- Наполнить систему отопления фильтрованной водой и удалить воздух.
- Подключить опрессовочный агрегат и создать в системе испытательное давление. Испытательное давление должно соответствовать давлению срабатывания предохранительного клапана. Минимальное испытательное давление составляет 1 бар.
- Через 2 часа повысить давление до испытательного, так как возможно падение давления вследствие растяжения трубопровода.
- Поддерживать испытательное давление в системе минимум 3 часа и осуществлять наблюдение.
- Дополнительно выполнить полный визуальный контроль системы отопления с поиском утечек. На всей протяженности системы не должно наблюдаться выступание воды.
- По возможности сразу после опрессовки разогреть систему до максимальной рабочей температуры и выполнить повторно визуальную проверку на герметичность.
- При укладке бесшовного пола система должна находиться под максимальным рабочим давлением, это позволит немедленно обнаружить нарушения герметичности.
Рекомендации HERZ (DIN 4725) по гидравлическим испытаниям системы напольного отопления.
- В трубопровод подается вода под давлением, и удаляется воздух. Непосредственно перед прокладкой бесшовного пола и после нее проверить давление воды.
- Испытательное давление должно соответствовать 1,3 рабочего давления в оборудовании и может падать не более, чем на 0,2 бар во время тестирования.
- Оборудование должно оставаться водонепроницаемым (отсутствие выступания воды).
- Во время укладки стяжки пола (бесшовный пол) необходимо снизить давление в трубах до максимально допустимого рабочего давления.
- Рекомендуется подача давления в 6 бар на протяжении 24 часов.
Методика KAN испытаний труб отопления (в т.ч. водяного теплого пола) и водопровода на герметичность.
- При испытаниях трубы должны быть открыты (не бетонированы). Испытания системы труб на герметичность проводится под давлением, превышающим рабочее в 1,5 раза, но не более допустимого давления для самой слабой точки системы.
- Создать испытательное давление в три приема с интервалом в 10 минут.
- После последнего увеличения давления до испытательного значения, в пределах последующих 30 минут давление не должно снизиться более чем на 0,6 бар.
- В течение последующих двух часов падение давления, по сравнению с предыдущим, не должно превышать 0,2 бар.
- Во время испытаний необходимо визуально проверять герметичность соединений.
- К выполнению бетонной стяжки можно приступать после испытаний на герметичность. В фазе заливки раствором пола, по которому разложены трубы, следует поддерживать в трубах давление минимум 3 бара (рекомендуется 6 бар).
В разделе ЗАГРУЗКИ вы можете скачать СТБ 2001-2010 и СТБ 2038-2010. Ниже изложены наиболее важные моменты, касающиеся опрессовки систем отопления и водоснабжения.
СТБ 2038-2010. Методика проведения испытаний системы отопления на герметичность гидростатическим методом (опрессовка водой).
- температура окружающего воздуха и воды не ниже 5°С;
- давление воды в 1,5 раза больше рабочего в самой нижней точке системы, которое не превышает испытательного давления, указанного в паспортах отопительных приборов, арматуры, приборов учета и трубопроводов;
- испытания системы отопления необходимо проводить при отключении ее от котлов и расширительных сосудов, используя стальные заглушки;
- система отопления заполняется водой из системы водоснабжения;
- При заполнении системы водой через воздуховыпускные устройства удаляется воздух;
- Внешним осмотром проверяют заполненную систему на отсутствие течи из разъемных соединений и на запотевание сварных швов трубопроводов;
- В системе отопления создают избыточное давление не менее 1,0МПа для панельной системы отопления и обогрева пола в нижней точке системы, и не менее 0,20 МПа для водяной системы отопления в верхней её точке.
- Испытание полимерных трубопроводов необходимо проводить как предварительное, так и окончательное. При предварительном испытании необходимо предусматривать повышение давления воды до требуемой величины в течение не менее 30 мин. Трубопровод считается выдержавшим испытание при падении давления в нем не более 0,06МПа. При окончательном испытании трубопроводы выдерживают в течение 2ч.
- Записывают показания манометра, установленного в нижней точке системы, и начинают измерять время, следя за показаниями манометра.
- После окончания испытаний необходимо спустить воду из системы отопления.
- 0,01МПа (0,1 бара) для панельной системы и обогрева пола в течение 15 мин;
- 0,02МПа (0,2 бара) для водяной и паровой системы (низкого и высокого давления) в течение 5 мин;
- 0,02МПа (0,2 бара) для полимерных трубопроводов в течение 2 ч.
СТБ 2038-2010. Методика проведения испытаний системы отопления на герметичность манометрическим методом (опрессовка воздухом).
При монтаже трубопроводов, подлежащих скрытой прокладке в строительных конструкциях, следует проводить испытание на герметичность до их заделки в конструкциях. Испытания должны проводиться при следующих условиях:
- температура окружающего воздуха ниже 5°С;
- давление воздуха 0,1МПа;
- испытания системы отопления необходимо проводить при отключении её от котлов и расширительных сосудов, используя стальные заглушки;
- испытания полимерных трубопроводов следует проводить не ранее чем через 24 ч после выполнения последнего клеевого соединения и не ранее чем через 2 ч после выполнения последнего сварного соединения.
Порядок подготовки к испытаниям:
- В нижней точке системы отопления присоединяют средство создания давления, в комплект которого должен входить манометр для измерения давления.
Порядок проведения испытаний:
- В системе отопления создают избыточное давление 0,1МПа.
- Записывают показания манометра, установленного в нижней точке системы.
- Резьбовые и сварные соединения трубопроводов покрывают мыльной пеной. При наличии пузырьков газа в мыльной пене систему отопления считают негерметичной.
- При падении давления более чем на 0,01МПа его снижают до атмосферного и устраняют дефекты.
- Повторно создают избыточное давление 0,1МПа, записывают показания манометра и начинают измерять время.
- Следят за показаниями манометра, измеряющего давление.
Правила обработки результатов испытаний:
Испытываемая система отопления считается прошедшей испытания, если
полученное значение падения давления меньше допустимого или равно:
- 0,01МПа (0,1 бара) для водяной и панельной системы отопления обогрева пола, полимерных трубопроводов и т. д. в течение 5 мин.
СТБ 2001-2010. Методика проведения испытаний системы водоснабжения на герметичность гидростатическим методом (опрессовка водой).
Условия проведений испытаний и подготовка к ним аналогичны СТБ 2038-2001, гидростатический метод (см. выше).
Порядок проведения испытаний:
- В системе водоснабжения создают пробное избыточное давление воды не менее 1,5 избыточного рабочего давления.
- Выдержавшей испытания считается система, если в течение не менее 10 мин нахождения под пробным давлением не обнаружено падения давления более чем на 0,05МПа, а также не обнаружено следов просачивания воды в сварных швах, трубах, резьбовых соединениях, запорной арматуре.
- После окончания испытаний необходимо спустить воду из системы водоснабжения.
СТБ 2001-2010. Методика проведения испытаний системы водоснабжения на герметичность манометрическим методом (опрессовка воздухом).
Условия проведений испытаний и подготовка к ним аналогичны СТБ 2038-2001, манометрический метод (см. выше), кроме пункта:
- испытания системы водоснабжения с применением полимерных труб должны проводиться при температуре воздуха в помещениях, в которых находятся трубопроводы системы водоснабжения,не менее 5°С.
Порядок проведения испытаний:
- В системе водоснабжения необходимо создать пробное избыточное давление воздуха 0,15МПа.
- Резьбовые и сварные соединения трубопроводов покрывают пенящейся массой. О нарушении герметичности системы водоснабжения судят по пузырькам воздуха, образующимся в пенящейся массе. При обнаружении нарушения герметичности системы водоснабжения следует снизить давление до атмосферного и устранить дефекты.
- Повторно создают пробное избыточное давление воздуха 0,1МПа.
- Выдержавшими испытания считаются системы, если в течение не менее 5мин нахождения под пробным давлением при манометрическом методе испытаний не обнаружено падения давления более чем на 0,01МПа.
- После окончания испытаний необходимо снизить давление воздуха в системе водоснабжения до атмосферного.
Заключение.
В статье были собраны различные методики гидравлических и пневматических испытаний, согласно рекомендациям производителей труб, и требованиям местных стандартов. Несмотря на наличие некоторых различий в рассмотренных методиках, всех их объединяют общие ключевые моменты. Поэтому, мы обобщили цели и принципы проведения испытаний смонтированных труб системы отопления и водоснабжения на герметичность.
Если вам необходимо выполнить работы по расчету и монтажу инженерных систем: отопления, водоснабжения, канализации, электрики, вентиляции и встроенного пылесоса, вы можете обратиться к нам в разделе КОНТАКТЫ . Мы проводим работы по монтажу инженерных систем в Минске и Минском районе.
Cтраница 1
Гидравлический метод испытания может быть применен на объектах любого назначения (газо -, нефте - и неф-тепродуктопроводы), уложенных подземно и наземно.
Гидравлический метод испытания наиболее безопасен. Размеры охранной (опасной) зоны, характеризующие возможность поражения струей воды, выбрасываемой при разрывах грунтом или металлическими осколками в 1 5 - 4 раза меньше, чем при испытании воздухом или газом. Давление в трубопроводе в случаях разрыва или даже утечки быстро снижается.
Гидравлический метод испытания является обязательным для сосудов, работающих под давлением. Контролируемая конструкция нагружается избыточным но сравнению с рабочим давлением жидкости и выдерживается под ним в течение некоторого времени. Затем производится осмотр поверхности сварных соединений. При наличии дефектов на стенках появляются капельки жидкости или отпотинки.
При гидравлическом методе испытания в нижней по рельефу точке участка должно быть создано давление Р3ав - равное по величине гарантированному заводом-изготовителем давлению без учета осевого подпора на испытательном стенде. Эту величину определяют по техническим условиям на трубы, уложенные на участках соответствующих категорий.
При гидравлическом методе испытаний следует применять рабочую жидкость с низким коэффициентом поверхностного натяжения для облегчения ее проникновения через сквозные несплошности в материале поверхности изделия; при этом жидкость выступает на контролируемой поверхности в виде капель или пятен. Для повышения эффективности поиска течей в жидкость вводят добавки, которые ярко окрашиваются при смешении со специальными веществами, наносимыми на наружную поверхность изделия.
Однако использование гидравлического метода испытаний имеет ограничения и недостатки.
Принципиальная схема гидравлического метода испытания участка трубопровода одной категории, совмещенная с его условным профилем (рис. 7), содержит в себе несколько основных элементов: источник воды; группу наполнительных и опрессовочных (или наполни-тельно-опрессовочных) агрегатов (ГНОА); узел обвязки ГНОА; подводящие патрубки (шлейфы); узел подключения ГНОА к трубопроводу (пуска поршня); испытываемый участок с линейной арматурой; узел приема поршня-разделителя. На совмещенном продольном профиле, принятом условно, выделены основные точки участка, две из которых - нижняя (НТ) и верхняя (ВТ) - являются контрольными.
Для теплоносителей применяют только гидравлический метод испытания.
Наиболее важная характеристика гидравлического метода испытаний - возможность максимального выявления потенциальных очагов отказов путем повышения испытательного давления до значений, вызывающих в металле труб напряжения, близкие или равные нормативному пределу текучести.
Испытание трубопроводов на прочность и плотность может быть гидравлическим или пневматическим, испытание на герметичность - только пневматическим. При проведении испытания на прочность и плотность преимущественно следует применять гидравлический метод испытания, являющийся наиболее безопасным. Замену гидравлического испытания пневматическим следует предусматривать при: возникновении в опорных конструкциях чрезмерных напряжений от веса жидкости; отрицательной температуре окружающего воздуха в случае возможности размораживания системы; отсутствии на площадке жидкости, пригодной для проведения гидравлического испытания.
Некоторые лаборатории продолжают использовать метод разъемного диска для испытаний, но склоняются к использованию гидравлического метода испытаний. Полезно иметь в лаборатории приспособление для контроля качества или производить сравнение свойств.
Страницы: 1
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
СОСУДЫ И АППАРАТЫ, РАБОТАЮЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Правила и нормы безопасности
при проведении гидравлических испытаний
на прочность и герметичность
РД 24.200.11-90
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
Дата введения 01.07.91
Настоящий руководящий документ устанавливает правила и нормы безопасности при подготовке и проведении гидравлических испытаний на прочность и герметичность сосудов и аппаратов, работающих под давлением, изготавливаемых в соответствии с требованиями ОСТ 26-291 , ОСТ 26-01-1183, ОСТ 26-01-900, ОСТ 26-11-06 , ОСТ 26-18-6 , ОСТ 26-01-9, ОСТ 26-01-221.
Гидравлические испытания изделий и их элементов на прочность и герметичность гидростатическим давлением должны проводиться на специальных испытательных гидростендах (далее гидростендах) или, в исключительных случаях, на сборочных стендах с использованием переносного оборудования.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.2. На каждом предприятии в соответствии с настоящим руководящим документом должна быть разработана и утверждена главным инженером инструкция по безопасному проведению гидравлических испытаний. Основные положения инструкции, а также схема испытания должны быть вывешены на рабочем месте каждого участка гидроиспытаний.
2. ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРСОНАЛУ
2.1. К работе на гидростендах и рабочих местах с переносным оборудованием для гидравлических испытаний допускаются рабочие соответствующей специальности по «Единому тарифно-квалификационному справочнику работ и профессий рабочих (ЕТКС), аттестованные в установленном порядке с квалификацией не ниже 4 разряда».
Рабочий должен быть ознакомлен с особенностями данного испытательного оборудования и пройти инструктаж.
Организация обучения и инструктажа по безопасности труда должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.0.004 .
2.3. Повторная проверка знаний работающих должна проводиться не реже одного раза в год для рабочих и одного раза в три года для ИТР заводской квалификационной комиссией, назначаемой в установленном порядке.
2.5. Каждый гидростенд в каждой смене должен быть закреплен за отдельным исполнителем распоряжением по цеху. Исполнитель обязан следить за исправным состоянием гидростенда и содержать его в надлежащем порядке и чистоте. На каждом гидростенде должна быть вывешена табличка с указанием фамилии исполнителя, ответственного за данный гидростенд.
2.6. При подготовке к гидравлическим испытаниям каждого изделия нового типа, конструкции и т.п. руководитель работ должен провести внеплановый инструктаж рабочих, по особенностям данного изделия, указать на возможные источники опасности и меры предосторожности.
2.7. Для выполнения работ по строповке и перемещению груза, управлению грузоподъемными механизмами с пола испытатели должны иметь соответствующее удостоверение.
3. ТРЕБОВАНИЯ К УЧАСТКУ, ОБОРУДОВАНИЮ, ОСНАСТКЕ
3.1. Требования к участку и рабочему месту при испытании переносным оборудованием
3.1.1. Участок для гидравлических испытаний должен соответствовать требованиям действующих санитарных норм проектирования промышленных предприятий CH118, CH119, СН245, строительным нормам и правилам СНиП2, СНиП8, СНиП9.
гидростенда (или переносного оборудования при испытании на сборочном стенде);
вспомогательного оборудования и оснастки;
испытываемого изделия с учетом безопасного выполнения работ по его монтажу и осмотру, при этом свободная зона по периметру максимально возможного габарита изделия должна быть не менее 1 м.
3.1.3. Участок должен иметь нескользкое покрытие пола с уклоном и (или) отверстиями для стока воды, а также защитное ограждение, исключающее возможность случайного появления на участке посторонних лиц и попадание рабочей жидкости за пределы участка (приложение ).
На ограждении должно быть световое табло с надписью «ВХОД ВОСПРЕЩЕН. ИДУТ ИСПЫТАНИЯ» или соответствующий плакат.
3.1.4. На участке должны быть общее и местное рабочее освещение, аварийное освещение, а также переносные светильники с напряжением не более 42 В. Оборудование освещения должно соответствовать требованиям « ».
Освещение должно обеспечивать освещенность на поверхности испытываемого изделия:
рабочую - не менее 300 лк при люминесцентном или 200 лк при освещении лампами накаливания;
аварийную - не менее 10 от рабочей.
3.1.5. Участок гидроиспытаний должен иметь оборотную систему водоснабжения, обеспечивающую заполнение объема испытываемых изделий или технический водопровод с системой слива в канализацию.
3.2. Требования к оборудованию и оснастке
3.2.1. Гидростенд должен быть оборудован:
емкостью для рабочей жидкости с системой ее циркуляции;
насосом для заполнения и опорожнения изделия;
насосом для создания давления в изделии;
рессивером (буферной емкостью) или пневмогидроаккумулятором;
системой трубопроводов;
запорной арматурой;
приборами для измерения давления и температуры рабочей жидкости;
предохранительными устройствами или электроконтактными манометрами (ЭкМ);
заглушками.
Электродвигатели насосов должны быть закрытого исполнения, типа IP44.
Допускается использование насосной установки с пневматическим приводом с электромагнитным клапаном (электрозадвижкой) перекрывающим подачу воздуха на пневмопривод. Управление клапаном должно осуществляться электроконтактным манометром (ЭкМ), установленным в линии от насоса к изделию.
При использовании в составе рабочей жидкости люминофоров, консервантов или других химических веществ гидростенд должен быть дополнительно оборудован специальными емкостями для приготовления нейтрализующих растворов и нейтрализации рабочей жидкости и (или) устройством для сбора этих веществ с целью их дальнейшего использования.
3.2.2. Расположение и компоновка оборудования должны отвечать требованиям действующих строительных норм и правил СНиП9, СНиП10 и обеспечивать безопасность и удобство его эксплуатации и ремонта.
Пульт управления гидростендом или переносным оборудованием для гидроиспытаний, расположенный в опасной зоне, определенной расчетом по приложению , должен быть оборудован защитой, рассчитанной согласно приложению .
3.2.3. При подземном расположении испытываемого изделия, над заглубленным помещением должна быть предусмотрена раздвижная или другая механическая крыша, а участок с учетом площади, занимаемой крышей в раскрытом положении, должен иметь леерное ограждение.
3.2.4. Электрооборудование гидростенда должно соответствовать требованиям действующих в промышленности «Правил устройства электроустановок », «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей », «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей », а также строительным нормам и правилам Сн иП6.
3.2.5. Гидростенд должен быть снабжен кнопками «СТОП» аварийной остановки электродвигателя насоса, окрашенными в красный цвет. Количество кнопок и места их расположения должны гарантировать возможность быстрой остановки электродвигателя.
3.2.6. Вращающиеся части привода питательного насоса должны быть надежно ограждены. Попадание рабочей жидкости на привод не допускается.
3.2.7. Напорная линия насоса должна иметь рессивер для уменьшения колебаний давления в испытываемом изделии, вызываемых пульсирующей подачей рабочей жидкости. Рессивер должен быть рассчитан на давление, не ниже максимально допустимого для данного гидростенда.
Рессивер должен устанавливаться на участке гидроиспытаний в месте, исключающем присутствие людей и обеспечивающем доступность его осмотра, и иметь защитное ограждение, рассчитанное согласно приложению .
Допускается не устанавливать рессивер и байпас на гидростендах, если давление в испытываемом изделии достигается с помощью насоса без электропривода (вручную).
3.2.8. Расположение трубопроводов должно обеспечивать свободный доступ для осмотра и контроля их состояния.
3.2.9. Измерение давления должно производиться по двум поверенным манометрам, один из которых, контрольный, должен быть установлен на изделии, а второй - на пульте управления гидростендом.
3.2.10. Манометры для измерения давления должны иметь один тип, предел измерения, одинаковую цену деления и класс точности не ниже:
2,5 при расчетном давлении до 2,5 МПа (25 кгс/см 2);
1,5 при расчетном давлении свыше 2,5 МПа (25 кгс/см 2) и такую шкалу, на которой предел измерения расчетного давления находится во второй ее трети.
3.2.11. Расположение манометров должно обеспечивать свободный обзор шкалы манометра, при этом шкала прибора должна находиться в вертикальной плоскости.
Номинальный диаметр корпуса манометров, устанавливаемых на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения за ними, должен быть не менее 100 мм, на высоте от 2 до 3 м - не менее 160 мм. Установка манометров на высоте более 3 м от уровня площадки не допускается.
3.2.12. Манометры должны быть защищены от теплового излучения, замерзания, механических повреждений.
отсутствии пломбы или клейма с отметкой о проведенной поверке;
просроченном сроке поверки;
неисправности манометра (стрелка при его отключении не возвращается на нулевую отметку шкалы, разбито стекло или имеются другие повреждения, которые могут отразиться на правильности показаний).
Регулировка клапанов должна производиться согласно ГОСТ 12.2.085 . Контрольной средой для определения момента открывания клапана может быть воздух или вода, которые должны быть чистыми, без механических или химических включений.
3.2.15. Установку предохранительных клапанов необходимо проводить, руководствуясь «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» и согласно принципиальной схеме оборудования гидростенда или принципиальной схеме, утвержденной главным инженером предприятия.
Допускается использовать вместо предохранительных клапанов электроконтактные манометры (ЭкМ), при этом один манометр устанавливается на изделии и еще один - в магистрали от насоса к изделию. Соединение насоса с манометром ЭкМ должно осуществляться через буферную емкость или демпфирующее устройство для предохранения манометра от пульсации рабочей жидкости в трубопроводе.
Манометры должны быть настроены на пробное давление и обеспечивать отключение насоса при достижении значения пробного давления.
3.2.16. Резиновые, металлорезиновые рукава и трубопроводы, используемые при гидроиспытаниях, должны иметь бирки с указанием их рабочего и пробного давления, срока испытания.
Значения давлений на рукавах и трубопроводах должны быть не ниже величины давления, на которое рассчитан данный гидростенд.
Рукава должны отвечать действующим стандартам или техническим условиям и не иметь механических или химических повреждений.
3.2.17. Запорная арматура гидростенда должна быть доступна для обслуживания и располагаться не выше 1,5 м от уровня пола. Арматуру необходимо систематически смазывать и прокручивать, при этом применение каких-либо рычагов не допускается.
Применять арматуру, не имеющую технической документации (паспорт, аттестат и т.п.), не допускается.
3.2.18. Запорная арматура должна иметь четкую маркировку:
наименование завода-изготовителя или его товарный знак;
условный проход, мм;
условное давление, МПа (кгс/см 2);
направление потока среды;
марка материала.
3.2.19. В маркировке заглушек, используемых для гидроиспытаний, должны указываться номер заглушки и величина давления, на которое она рассчитана.
3.2.20. Испытываемое изделие должно иметь:
вентиль или кран для контроля отсутствия давления в нем перед его демонтажом. Допускается использование трехходового крана, установленного на изделии. Выходное отверстие крана должно быть направлено в безопасное место. Допускается при наличии муфт для слива жидкости вентиль или кран не устанавливать.
предохранительные клапаны, количество и пропускная способность которых должны исключать возможность возникновения в изделии давления, превышающего пробное. Допускается использовать предохранительные клапаны с разрывной мембраной, рассчитанной на пробное давление.
Допускается не устанавливать предохранительные клапаны на изделии, если они предусмотрены в магистрали между насосом и испытываемым изделием и рассчитаны на пробное давление.
3.2.21. Рабочая жидкость, выходящая из предохранительного клапана, должна отводиться в безопасное место. Установка запорных устройств на отводящих трубах, а также между изделием и предохранительным клапаном не допускается.
3.2.22. Рабочие жидкости, применяемые для гидравлических испытаний, должны быть нетоксичными, невзрывоопасными, непожароопасными.
Допускается по требованию разработчика изделия применение других жидкостей с обязательным соблюдением соответствующих мер безопасности.
3.2.23. Конструкции площадок обслуживания и лестниц к ним (лесов) должны соответствовать действующим «Правилам техники безопасности для строительно-монтажных работ» и «Общим правилам техники безопасности и производственной санитарии для предприятий и организаций машиностроения».
3.2.24. Грузоподъемные краны и механизмы, применяемые на участке гидроиспытаний, должны соответствовать требованиям действующих «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».
3.2.25. Гидростенд и все входящие в него сборочные единицы, агрегаты и приспособления должны иметь аттестаты или паспорта. Использование технологической оснастки, не имеющей технической документации и (или) с механическими повреждениями резьбовых, уплотнительных, посадочных поверхностей, следами растяжения, не допускается.
3.2.28. Гидростенд должен быть на учете в метрологической и технической службе предприятия, осуществляющей планово-предупредительные ремонты.
Планово-предупредительные ремонты должны выполняться в строгом соответствии с графиком, утвержденным главным инженером предприятия. После ремонта гидростенд должен быть подвергнут гидравлическому испытанию давлением согласно п. и аттестован согласно ГОСТ 24555.
3.2.30. Поверка манометров с их опломбированием или клеймением должна производиться не реже одного раза в год в установленном порядке.
Дополнительная поверка рабочих манометров контрольным должна проводиться не реже одного раза в 6 месяцев с записью результатов в журнал. Допускается для поверки рабочих манометров использовать поверенный рабочий манометр, имеющий с поверяемым одинаковую шкалу и класс точности. Независимо от указанных сроков поверку манометров необходимо проводить при возникновении сомнений в правильности их показаний.
3.2.31. Проверка предохранительных клапанов должна проводиться не реже одного раза в год, в сроки, установленные руководством предприятия. Проверка, ремонт и регулировка предохранительного клапана должны оформляться актом за подписями механика цеха, мастера по ремонту и регулировке и слесаря, проводившего данные работы.
Предохранительный клапан, прошедший ремонт и регулировку, должен быть опломбирован вместе с биркой, на которой указано пробное давление, и снабжен номером.
Каждый предохранительный клапан должен иметь технический паспорт, вместе с которым должны храниться копии паспортов на клапан и пружину с заводов-поставщиков, а также копии актов его поверки, ремонта и регулировки.
3.2.32. Резиновые, металлорезиновые рукава и трубопроводы должны проходить проверку и испытания не реже одного раза в год согласно графику планово-предупредительного ремонта. Испытания должны проводиться по соответствующим нормативно-техническим документам на эти изделия и строительным нормам и правилам.
3.2.33. Запорная арматура после каждого ремонта должна подвергаться испытаниям на механическую прочность и герметичность гидравлическим давлением, соответствующим требованиям нормативно-технической документации на данную арматуру, но не ниже максимального давления, на которое рассчитан гидростенд. Испытание запорной арматуры должно быть оформлено актом.
Испытания должны проводиться после пригонки и слесарно-механической обработки.
4. ПРАВИЛА И НОРМЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
4.1. Подготовка к проведению гидроиспытаний
4.1.1. Изделия и их элементы, подлежащие гидроиспытанию, должны быть приняты службой ОТК по результатам внешнего осмотра и неразрушающего контроля .
Величина испытательного давления для изделия не должна превышать максимально допустимой величины давления, на которое рассчитан гидростенд.
4.1.2. Крепеж и уплотнения, используемые при гидроиспытании, должны быть из материалов, предусмотренных в рабочих чертежах на изделие.
4.1.3. Контрольно-измерительные приборы, предохранительные устройства, арматура, заглушки, крепеж, прокладки и т.п. должны выбираться согласно маркировке на давление не ниже испытательного.
4.1.4. При установке испытываемого изделия на гидростенде на штатные или технологические опоры должно быть обеспечено его устойчивое положение, свободный доступ для осмотра и расположение дренажных отверстий («воздушников») в его верхней точке.
Схема гидроиспытания, технологический процесс и оснастка должны обеспечивать полное удаление воздуха при заполнении испытываемого изделия рабочей жидкостью.
4.1.5. Монтаж коммуникаций, установка требуемой арматуры, контрольно-измерительных приборов должны производиться в полном соответствии с утвержденной схемой гидроиспытания.
Все свободные отверстия испытываемого изделия должны быть заглушены.
Монтаж, оборудование и осмотр изделия на высоте более 1,5 м следует проводить со специальных площадок (лесов).
4.1.6. При монтаже фланцевых соединений резьбовые элементы должны затягиваться равномерно, поочередным затягиванием диаметрально противоположных («крест-накрест») с соблюдением параллельности фланцев.
Запрещается использовать гаечные ключи не соответствующие размеру гайки, нестандартные и (или) с удлинением рукоятки, а также молоток или кувалду.
4.1.7. При приготовлении рабочей жидкости с использованием люминофоров, консервантов, а также при нанесении индикаторных покрытий на контролируемые поверхности испытываемого изделия на участке гидроиспытаний должна быть включена система общеобменной приточно-вытяжной вентиляции.
4.2. Проведение гидроиспытаний
4.2.1. В проведении гидравлических испытаний должно участвовать минимальное количество людей, но не менее двух человек.
4.2.2. Во время проведения гидроиспытаний запрещается:
находиться на территории участка лицам, не участвующим в испытании;
находиться со стороны заглушек лицам, участвующим в испытании;
производить посторонние работы на территории участка гидроиспытаний и работы, связанные с устранением обнаруженных дефектов на изделии, находящемся под давлением. Работы по устранению дефектов разрешается производить только после снятия давления и, в необходимых случаях, слива рабочей жидкости.
транспортировать (кантовать) изделие, находящееся под давлением;
транспортировать грузы над изделием, находящимся под давлением.
4.2.3. Испытателю запрещается:
проводить испытания на гидростенде, незакрепленном за ним или его бригадой распоряжением по цеху;
оставлять без надзора пульт управления гидростендом, испытываемое изделие, соединенное с системой водоснабжения (даже после снятия давления);
производить под давлением сборку и разборку изделий, оснастки, ремонт оборудования гидростенда и т.д.;
самовольно вносить изменения в технологический процесс испытаний, изменять давление или время выдержки под давлением и др.
4.2.4. Проведение гидравлических испытаний на сборочном стенде с использованием переносного оборудования допускается в исключительных случаях с письменного разрешения главного инженера предприятия и соблюдением требований настоящего руководящего документа.
4.2.5. Испытываемое изделие должно быть заполнено рабочей жидкостью полностью, наличие в коммуникациях и изделии воздушных подушек не допускается.
Поверхность изделия должна быть сухой.
4.2.6. Давление в изделии должно повышаться и снижаться плавно. Повышение давления должно производиться с остановками (для своевременного выявления возможных дефектов). Величина промежуточного давления принимается равной половине пробного. Скорость подъема давления не должна превышать 0,5 МПа (5 кгс/см 2) в минуту.
Предельное отклонение пробного давления не должно превышать ± 5 % его величины. Время выдержки изделия под пробным давлением устанавливается разработчиком проекта или указывается в нормативно-технической документации на изделие.
4.2.7. Во время повышения давления до пробного и выдержки изделия под пробным давлением находиться вблизи и (или) осматривать изделие запрещается. Персонал, участвующий в испытании, должен в это время находиться за пультом управления.
Осмотр изделия должен производиться после снижения давления в изделии до расчетного.
При расчетном давлении в изделии у гидростенда разрешается находиться:
испытателям;
дефектоскопистам;
представителям отдела технического контроля (ОТК);
ответственному за безопасное проведение работ - мастеру, старшему мастеру, начальнику участка;
начальникам цехов;
работникам ведущих технических отделов;
представителям заказчика.
Указанные лица должны пройти специальное обучение или соответствующий инструктаж согласно ГОСТ 12.0.004 .
4.2.8. При использовании дефектоскопической аппаратуры с источниками ультрафиолетового излучения облучение глаз и кожных покровов работающих не допускается.
4.2.9. Испытатель обязан прервать испытание, выключить насосы, создающие давление, или перекрыть вентили трубопроводов, подающих давление в изделие, (при использовании одного насоса для нескольких рабочих мест) и открыть вентили сброса давления при:
перерыве в подаче рабочего давления;
достижении давления в изделии или трубопроводах выше разрешенного несмотря на соблюдение всех требований, указанных в инструкции;
отказе манометров или других показывающих приборов во время подъема давления;
срабатывании предохранительных устройств;
возникновении гидроударов в трубопроводе или изделии, появлении вибрации;
обнаружении в испытываемом изделии, технологической оснастке, трубопроводах течи, трещин, выпучин или отпотевания в сварных швах;
утечке через дренажные отверстия, служащей сигналом для прекращения испытания;
разрушении испытываемого изделия;
пожаре и т.п.
4.2.10. После снятия давления в системе, перед разборкой фланцевых соединений, необходимо удалить рабочую жидкость из изделия и системы.
4.2.11. При демонтаже оснастки гайки болтовых соединений следует снимать, постепенно ослабляя диаметрально противоположные («крест-накрест»), и обращать внимание на целостность уплотнительных элементов во избежание их попадания во внутренние полости изделия.
4.2.12. Отработанная рабочая жидкость, содержащая химические вещества, перед сбросом в канализационную сеть должна быть нейтрализована и (или) очищена.
Запрещается сброс в канализацию рабочих жидкостей, содержащих люминофоры, консерванты и т.п., не прошедших нейтрализацию и (или) очистку.
При работах с раствором хлорной извести на участке гидроиспытаний должна быть включена система общеобменной приточно-вытяжной вентиляции. Вытяжной патрубок системы вентиляции должен находиться непосредственно над емкостью с раствором хлорной извести.
Хлорная известь, попавшая на пол, должна быть смыта водой в канализационный сток.
Все работы с хлорной известью должны проводиться в защитных очках, брезентовом костюме, резиновых сапогах и перчатках, с надетым противогазом.
4.2.13. Удаление с кожных покровов люминофоров на основе флуоресцеина и его растворов (суспензий) необходимо производить водой с мылом или 1 - 3 % водным раствором аммиака.
По окончании работ с люминофорами персонал обязан тщательно вымыть руки теплой водой с мылом.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРОТОКОЛ АТТЕСТАЦИЙ
|
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОСТЕНДА Расчетное давление, МПа (кгс/см 2) ____________________________________________ Допускаемое рабочее давление, МПа (кгс/см 2) __________________________________ Расчетная температура, °C ___________________________________________________ Характеристика рабочего агента ______________________________________________ (вода, нейтральные жидкости и т.п.) ___________________________________________ 2. ПЕРЕЧЕНЬ УСТАНОВЛЕННЫХ АГРЕГАТОВ 3. ПЕРЕЧЕНЬ УСТАНОВЛЕННОЙ АРМАТУРЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 4. СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕНЕНИЯХ КОНСТРУКЦИИ СТЕНДА
5. ведомость замены узлов, арматуры, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 6. СВЕДЕНИЯ О ЛИЦАХ, ОТВЕТСТВЕННЫХ ЗА СТЕНД 7. ОТМЕТКИ О ПЕРИОДИЧЕСКИХ ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЯХ СТЕНДА ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ГИДРОСТЕНДА АКТ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИДРОСТЕНДА Предприятие ___________________ Цех-изготовитель _______________ Стенд для гидравлических испытаний в соответствии с чертежом № ___________________________ и ТУ _________________________ и принят ОТК цеха № ________________ Нач. цеха-изготовителя ____________________________________________ (штамп) (подпись) Мастер _________________________________________________________________ (подпись) Контрольный мастер ______________________________________________ (штамп) (подпись) СВЕДЕНИЯ О СВАРОЧНЫХ РАБОТАХ Сварка выполнена сварщиком ______________________________________________ фамилия, имя, отчество Удостоверение сварщика № _________________ выдано ________________________ дата АКТ ИСПЫТАНИЯ (наименование узла, трубопровода, входящего __________________________________________________________________________ в гидростенд) (чертеж, шифр, инв. №) на прочность (герметичность) жидкостью (воздухом) под давлением ____________ МПа (кгс/ем 2) с выдержкой в течение _____________ минут. Испытания проведены в соответствии с _______________________________________ (НТД) Испытания выдержал (наименование узла трубопровода) Нач. цеха-изготовителя __________________ (подпись) Контрольный мастер ___________________ (подпись) Институт гидродинамики УТВЕРЖДАЮ Замдиректора Института Б.В. Войцеховский Диаметр вмятины должен быть близок к диаметру области высокого давления, т.е. Таблица 1
Видим, что для Σ > 0,1, что соответствует конструкционным металлам, R /d слабо зависит от Σ, поэтому в дальнейшем будем полагать Теперь требуется выяснить, выдержит ли защита, рассчитанная по формуле (), воздействие струи в 1-й стадии. Перед моментом соударения все частицы жидкости движутся перпендикулярно поверхности преграды со скоростью U. После соударения боковая поверхность струи вблизи преграды получает ту же скорость U в перпендикулярном направлении в результате действия боковой волны разрежения на сжатую образовавшуюся ударной волной жидкость. Повышенные давления действуют на преграду до окружности диаметром порядка 2 d , так как к этому моменту распределение скоростей в струе в окрестности точки соударения приблизится к распределению при стационарном обтекании. На этот процесс расходуется отрезок струи длиной около который обладает массой ~ импульсом ~ и энергией ~ Отметим, что оценка объема и энергии этого отрезка струи дает ту же величину, что была получена ранее другим путем для объема и потери энергии заторможенной жидкости при установившемся обтекании. Указанная величина энергии соответствует тому максимальному количеству энергии, которое может получить стенка в процессе установления течения, т.е. в 1-й стадии. Однако фактическая передача энергии зависит от отношения (процесс соударения головной части струи со стенкой в какой-то мере аналогичен неупругому соударению шаров). Из законов сохранения легко получаем выражение: где E - энергия, передаваемая защитному листу k - отношение площади листа, воспринимающей импульс к площади сечения струи. Если запишем теперь, что E не должно превосходить энергию допустимой деформации листа в области вмятины, площадь которой обозначим пока через то получим условие непробивания листа в 1 стадии:
Разрешим
это неравенство относительно δ,
предварительно заменяя и полагая При P T > P * T большее значение δ дает формула (), при P T < P * T - формула (). Поэтому в зависимости от величины Р T нужно применять ту или иную формулу. Если в качестве преграды используется лист из Ст 3, то P * T = 200 кг/см 2 . (9 *) 3. ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ИСТЕЧЕНИЯ СТРУИ Так как заранее неизвестно, какую форму и размеры будет иметь отверстие в стенке сосуда в случае его разрыва, при расчете защиты, очевидно, нужно ориентироваться на худший случай, когда образуется отверстие, дающее струю максимальной пробивной силы. Точное решение задачи об истечении представляет значительные трудности, однако здесь можно сделать оценки, вполне достаточные для расчета защиты. Пусть мы имеем сосуд объемом V c жидкостью под давлением P 1 . Избыточный объем жидкости, который из него нужно выпустить, чтобы давление упало до атмосферного, обозначим через D V 1 . Пусть при t 1 = 0 в стенке сосуда образовалось отверстие с площадью S и характерным размером (например, диаметром) d . Волна разрежения, уходящая от свободной поверхности внутрь сосуда, снимает давление вблизи поверхности до атмосферного и сообщает поверхностному слою жидкости скорость где c = скорость звука в жидкости. Хотя мы здесь имеем дело с пространственным течением жидкости, однако характерное время ускорения жидкости t * можно оценить по одномерной схеме: волна разрежения вследствие резкого расширения поверхности фронта при входе внутрь сосуда на расстоянии порядка d от отверстия отражается обратно в виде волны сжатия той же амплитуды (так же, как при прохождении волны разрежения в трубе через область резкого увеличения сечения). При этом в сечении отверстия скорость жидкости увеличивается на ту же величину D U . Волна сжатия снова отражается от свободной поверхности волной разрежения, увеличивающей скорость еще на D U и т.д. Так как скорость жидкости в сечении отверстия увеличивается на величину за время , то среднее приращение скорости струи за единицу времени в начале истечения составит
Характерным временем разгона струи будет: где P (t ) - давление в сосуде, меняющееся при истечении. Заметим, что из этого уравнения вытекает закон нарастания скорости в начальной стадии процесса, то есть когда P ≈ P 1 и совпадающий с выведенным ранее. До давлений в несколько сотен атмосфер можно считать, что давление в сосуде линейно связано с избыточным объемом жидкости D V 1 , содержащимся в данный момент в сосуде. Поэтому можем записать:
Вводя последнее выражение в уравнение () и перейдя к безразмерным переменным: , где U ∞ и t * берем из (), получим уравнение: Если λ < 1, то для t £ 1 последним интегралом можно пренебречь и решение уравнения будет: V (t ) = th t В таблице приведены результаты численного решения уравнения () при различных значениях λ. Таблица 2
|
, что соответствует значениям k
и k
1 , близким
к реальным, будем иметь:
