Proč zkoušet trubky tlakem?

Tlaková zkouška je kritickým krokem zajištění kvality při výrobě trubek a uvádění potrubních systémů do provozu. Jejím účelem je ověřit, že trubka nebo vyrobený systém může bezpečně pojmout konstrukční tlak bez netěsností nebo porušení. Tovární tlaková zkouška (hydrostatická zkouška každé délky trubky v huti) zajišťuje, že materiál trubky a svary (u svařovaných trubek) jsou bezvadné před odesláním. Tlaková zkouška systému po instalaci ověřuje, že celý smontovaný potrubní systém - včetně svárů na místě, přírubových spojů a závitových spojení - je těsný a konstrukčně dostatečný pro provoz.

Příslušné normy vyžadují tlakovou zkoušku pro většinu aplikací trubek. Norma API 5L vyžaduje hydrostatickou zkoušku každé délky trubky. Normy ASTM A106, A53 a A333 také vyžadují hydrostatickou zkoušku. Norma ASME B31.3 (procesní potrubí) vyžaduje tlakovou zkoušku systému po instalaci, obvykle na 1,5násobek konstrukčního tlaku. Záznamy o zkouškách se stávají součástí trvalé dokumentace kvality potrubního systému a poskytují důkaz o shodě s příslušným kodexem a zajištění bezpečného provozu.

Hydrostatická zkouška

Hydrostatická zkouška používá vodu jako zkušební médium. Trubka se naplní vodou, veškerý vzduch se odvzdušní a tlak se zvýší na předepsanou úroveň pomocí pístového čerpadla. Zkušební tlak se obvykle vypočítá jako 1,5násobek konstrukčního tlaku při konstrukční teplotě, upravený o rozdíl mezi zkušební a konstrukční teplotou (protože pevnost materiálu je při nižších teplotách vyšší). Vzorec pro hydrostatický zkušební tlak je: P_zk = 1,5 x P_konstr x (S_zk / S_konstr), kde S_zk je dovolené napětí při zkušební teplotě a S_konstr je dovolené napětí při konstrukční teplotě.

Po dosažení zkušebního tlaku se čerpadlo odpojí a tlak se udržuje po požadovanou dobu. Norma API 5L specifikuje minimální dobu výdrže 5 sekund pro bezešvé trubky a 10 sekund pro svařované trubky, ačkoli mnohé projektové specifikace vyžadují 1-2 hodiny pro systémové zkoušky. Během výdrže musí tlak zůstat stabilní (žádný pokles neznamená žádnou netěsnost) a všechny spoje se vizuálně kontrolují na netěsnosti. Po zkoušce se voda vypustí a trubka se vysuší (zvláště důležité u trubek z legované oceli, aby se zabránilo korozi). Zapisovač hydrostatické zkoušky zaznamenává tlak versus čas, aby poskytl trvalý záznam o zkoušce.

Pneumatická zkouška

Pneumatická zkouška používá vzduch nebo inertní plyn (obvykle dusík) jako zkušební médium. Používá se, když je hydrostatická zkouška nepraktická: pro systémy, které nesnesou vodu (kyslíková potrubí, kryogenní systémy, některé chemické procesy), pro systémy, které by byly poškozeny hmotností vody (nadzemní potrubí s nedostatečnou podporou), a pro systémy, kde není možné úplné vypuštění a vysušení po hydrostatické zkoušce.

Pneumatická zkouška s sebou nese výrazně větší bezpečnostní rizika než hydrostatická zkouška, protože stlačený plyn uchovává mnohem více energie než stlačená kapalina. Pokud trubka selže během pneumatické zkoušky, náhlé uvolnění stlačeného plynu může způsobit prudký výbuch s tlakovými účinky a fragmentací. Z tohoto důvodu vyžaduje pneumatická zkouška další opatření: zkušební prostor musí být ohrazen a vyklizen od personálu, tlakoměry musí být odečítány na dálku a zkušební tlak je obvykle omezen na 1,1-1,25násobek konstrukčního tlaku (nižší násobek než u hydrostatické zkoušky). Hydrostatická zkouška je vždy upřednostňována před pneumatickou, pokud systém snese vodu.

Srovnání hydrostatické a pneumatické zkoušky

Požadavky norem

Norma API 5L specifikuje hydrostatickou zkoušku každé délky trubky. U bezešvých trubek musí zkušební tlak vytvářet obvodové napětí rovné 60 % specifikované minimální meze kluzu (SMYS), ale nesmí překročit 3 000 psi (20,7 MPa). U svařovaných trubek se požadavek liší podle třídy: pro třídy Gr.B až X65 je zkušební napětí 85 % SMYS; pro X70 a vyšší je to 90 % SMYS. Normy ASTM A106/A53 vyžadují hydrostatickou zkoušku, ale zkušební tlak není v normě výslovně specifikován - výrobce zvolí tlak, který vytváří vláknové napětí 60 % SMYS. Norma ASME B31.3 vyžaduje, aby systémový zkušební tlak byl 1,5násobek konstrukčního tlaku při konstrukční teplotě. Pro pneumatickou zkoušku povoluje B31.3 maximální zkušební tlak 1,1násobek konstrukčního tlaku. Směrnice PED 2014/68/EU vyžaduje tlakovou zkoušku podle harmonizovaných norem pro tlaková zařízení se značkou CE.

Kompletní postup zkoušky

Kompletní postup hydrostatické zkoušky zahrnuje: (1) Příprava před zkouškou: utěsnění konců trubky zátkami nebo přírubami, připojení ke zkušebnímu čerpadlu, instalace odvzdušňovacího ventilu v nejvyšším bodě, instalace kalibrovaného tlakoměru (v rozsahu zkušebního tlaku, přesnost ±1 %) a naplnění vodou při odvzdušnění veškerého vzduchu. (2) Tlakování: zvyšujte tlak po stupních (25 %, 50 %, 75 %, 100 % zkušebního tlaku), s pauzou na každém stupni pro vizuální kontrolu. (3) Výdrž: udržujte zkušební tlak po požadovanou dobu, během níž není povolen žádný pokles tlaku. (4) Inspekce: projděte celý potrubní systém a zkontrolujte všechny spoje, připojení a tělo trubky na netěsnosti. (5) Snížení tlaku: postupně uvolněte tlak, vypusťte vodu a vysušte systém. Každý krok je zdokumentován s časem, tlakem a podpisem inspektora.

Příklady výpočtu zkušebního tlaku

Příklad 1: Trubka 4 palce SCH 40 A106 Gr.B, konstrukční tlak 10 MPa při 200 °C. S_konstr = 117 MPa (A106 Gr.B při 200 °C), S_okolí = 138 MPa. P_zk = 1,5 x 10 x (138/117) = 17,7 MPa. Zkušební tlak je 17,7 MPa (přibližně 2 570 psi).

Příklad 2: Trubka 8 palců SCH 80 API 5L X52, konstrukční tlak 15 MPa při okolní teplotě. SMYS = 359 MPa, obvodové napětí při 85 % SMYS = 305 MPa. P_zk = (2 x 305 x 12,70) / 219,1 = 35,3 MPa, ale omezeno na 3 000 psi (20,7 MPa) podle API 5L. Takže P_zk = 20,7 MPa.

Neshoda a opakovaná zkouška

Pokud je během zkoušky zjištěna netěsnost, tlak se uvolní, místo netěsnosti se identifikuje a vada se opraví broušením (u povrchových pórů) nebo svařováním (u defektů skrz stěnu). Po opravě se trubka nebo systém znovu přezkouší při stejném zkušebním tlaku. Normy obvykle povolují omezený počet oprav (např. API 5L povoluje až 3 opravy na délku trubky, než musí být trubka degradována nebo sešrotována). Každá opakovaná zkouška musí být zdokumentována. Pokud trubka selže kvůli vadě materiálu (delaminace, trhlina) spíše než vadě svaru, je celá délka trubky obvykle odmítnuta.

Naše zkušební možnosti

Společnost ManufacturerPipe provádí 100% tovární hydrostatickou zkoušku všech bezešvých a svařovaných trubek před odesláním. Naše hydrostatické zkušební stroje mohou testovat trubky od 1/2" do 48" při tlacích až 100 MPa (15 000 psi). Udržujeme kalibraci tlakoměrů s návazností na NIST a poskytujeme protokol o hydrostatické zkoušce pro každou trubku nebo tavbu. Pneumatické zkoušky jsou k dispozici na vyžádání zákazníka s příslušnými bezpečnostními opatřeními. Inspekční agentury třetích stran (SGS, BV, Intertek) mohou být svědky zkoušek v továrně, jak vyžaduje kupní smlouva. Dvojjazyčné zkušební protokoly (čínština/angličtina) jsou standardem pro mezinárodní zásilky.

Potřebujete tlakovou zkoušku pro vaše trubky?

Kontaktujte náš tým kvality, abyste prodiskutovali vaše požadavky na zkoušky a získali certifikované trubky s kompletní zkušební dokumentací.

Kategorie produktů

• Nerezové trubky
• Uhlíkové ocelové trubky
• Legované ocelové trubky
• Pozinkované trubky