Prueba hidráulica

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Las pruebas hidráulicas [1] son uno de los tipos de pruebas no destructivas más utilizadas , realizadas para comprobar la resistencia y la densidad de recipientes , tuberías , intercambiadores de calor , bombas y otros equipos a presión , sus piezas y unidades de montaje . Además, se pueden someter a pruebas hidráulicas circuitos de montajes de equipos termomecánicos e incluso redes de calefacción completas . De acuerdo con la práctica adoptada en la mayoría de los países, todos los equipos a presión se someten a pruebas hidráulicas:

después de la fabricación por el fabricante de equipos o elementos de tuberías suministrados para la instalación ;
después de la instalación de equipos y tuberías;
durante la operación de equipos y tuberías cargadas con presión de agua , vapor o mezcla vapor-agua.

Una prueba hidráulica es un procedimiento necesario que indica la confiabilidad de los equipos y tuberías que operan bajo presión durante toda su vida útil, lo cual es de suma importancia dado el grave peligro para la vida y la salud de las personas en caso de mal funcionamiento y accidentes .

La presión de las pruebas hidráulicas se denomina verificación y suele superar la presión de trabajo en 1,25, 1,5 o 5/3 veces. Después de la producción y durante las comprobaciones periódicas de los recipientes a presión internos, con fines de fiabilidad, se cargan con presión de prueba para determinar el grado de cambio en las características volumétricas del ORB .

Actas

La presión de prueba se crea en el equipo, tubería o sistema probado ( contorno ) (para evitar golpes de ariete y emergencias repentinas , esto se hace lenta y suavemente), excediendo el valor de trabajo por un valor determinado por fórmulas especiales, la mayoría de las veces por 25 % Al mismo tiempo, el aumento de presión es cuidadosamente controlado por dos manómetros o canales de medición independientes verificados , en esta etapa se permiten fluctuaciones de presión debido a cambios en la temperatura del líquido. En el proceso de acumulación de presión, se deben tomar medidas sin falta para evitar la acumulación de burbujas de gas en las cavidades llenas de líquido. Luego, durante el llamado tiempo de retención , el equipo se encuentra bajo una mayor presión, que no debe caer debido a la fuga del equipo bajo prueba, que también se controla cuidadosamente. Después de eso, la presión se reduce a [2] el valor justificado por el cálculo de la fuerza, pero no menos que la presión de trabajo . Durante estas etapas, el personal debe estar en un lugar seguro, estando estrictamente prohibido estar cerca del equipo bajo prueba. Después de que se reduce la presión, el personal realiza una inspección visual de los equipos y tuberías en lugares accesibles durante el tiempo requerido para la inspección. En recipientes combinados con dos o más cavidades de trabajo diseñadas para diferentes presiones (por ejemplo, en intercambiadores de calor), cada cavidad debe someterse a una prueba hidráulica.

Evaluación de resultados

Se considera que los equipos y tuberías han pasado las pruebas hidráulicas si no se encontraron fugas de líquido y rupturas de metales durante la prueba e inspección, la caída de presión no superó los límites debido a fluctuaciones de presión por cambios en la temperatura del líquido y después de las pruebas no se detectaron deformaciones residuales visibles .

Prueba neumática

En los casos estipulados específicamente en la documentación de diseño del producto probado o en las normas y estándares estatales, se permite reemplazar las pruebas hidráulicas por neumáticas. En la mayoría de los casos, esto se permite sujeto a un examen adicional por parte del fabricante del producto mediante otros métodos de prueba no destructivos, por ejemplo, pruebas radiográficas y ultrasónicas continuas del metal base y las uniones soldadas . En algunos casos, las pruebas neumáticas son una especie de etapa preparatoria antes de las hidráulicas. Se realizan de forma similar a las hidráulicas, en ocasiones, a bajas presiones y en relación a equipos con un diseño específico (por ejemplo , intercambiadores de calor ), los lugares donde puede haber fugas se tratan con agua jabonosa . Después de aumentar la presión en lugares con defectos, las pompas de jabón se hinchan , lo que facilita su detección. De esta forma se determina la densidad, pero no la fuerza del equipo.

Determinación de los parámetros de las pruebas hidráulicas (neumáticas)

Determinación de la presión

Hay al menos ocho enfoques para la selección de la presión de prueba [3] , el daño por corrosión se considera en todas partes y también se usa la relación entre la presión y el diámetro de la tubería. Se tiene en cuenta que la elección del valor debe estar influenciada tanto por el grado de acero como por las características geométricas de la tubería y las características de resistencia de la estructura soldada. La comunicación en forma de dependencias directas e inversamente proporcionales no corresponde a las ideas modernas sobre el mecanismo de destrucción de una tubería de metal. La posición de que la falla de la pared de la tubería durante una prueba hidráulica ocurre cuando la tensión en la pared alcanza la resistencia a la tracción es extremadamente simple. Existe un método para determinar la presión máxima de prensado, teniendo en cuenta el espesor de la pared en el momento considerado, la tasa de corrosión, el diámetro y el grado de acero de la tubería. Existe una técnica patentada, sus desventajas son la complejidad y la falta de implementación del software. Además, ni siquiera existe una posibilidad potencial de integración con sistemas de cálculo de software modernos.

La presión de prueba hidráulica debe ser determinada al menos por la fórmula:

${\displaystyle P_{h}=K_{h}P{\frac {\left[\sigma \right]^{T_{h))}{\left[\sigma \right]^{T))))$ (línea de fondo)

y no más que la presión a la que las tensiones totales de la membrana son iguales a , y la suma de las tensiones generales o locales de la membrana y de flexión alcanza (límite superior) . Dónde: $1.35\left[\sigma \right]^{T_{h))$ $1,7\left[\sigma \right]^{T_{h))$

${\ estilo de visualización P}$ - presión de diseño durante las pruebas en el fabricante o presión de trabajo durante las pruebas después de la instalación y durante la operación,

${\ estilo de visualización \ izquierda [\ sigma \ derecha] ^ {T_ {h}}}$ es el esfuerzo nominal admisible a la temperatura de prueba hidráulica para el elemento estructural en consideración, $T_{h}$

${\ estilo de visualización \ izquierda [\ sigma \ derecha] ^ {T})$ - tensión nominal admisible a la temperatura de diseño del elemento estructural considerado. $T$

$K_{h}$ - coeficiente igual a:

1 para carcasas protectoras y estuches de seguridad (carcasas);
1,25 para equipos y tuberías ( 1,15 para pruebas neumáticas);
1,5 para piezas de fundición ;
1.3 para recipientes y piezas de materiales no metálicos con una resistencia al impacto de más de 20 J/cm²;
1.6 para recipientes y piezas de materiales no metálicos con una resistencia al impacto inferior a 20 J/cm².

Para elementos cargados con presión externa, también se debe cumplir la siguiente condición:

$P_{h}\leq 1.25\left[P\right]$

Las pruebas hidráulicas de los recipientes criogénicos en presencia de vacío en el espacio aislante deben realizarse con una presión de prueba determinada por la fórmula:

$P_{h}=1.25P-0.1\mathrm {M} \mathrm {P} \mathrm {a}$

Las pruebas hidráulicas de los recipientes de metal y plástico deben realizarse con una presión de prueba determinada por la fórmula:

${\displaystyle P_{h}=\left[K_{h}K_{m}+\alpha (1-K_{m})\right]P{\frac {\left[\sigma \right]^{T_{ h))}{\izquierda[\sigma\derecha]^{T))))$

dónde:

${\ Displaystyle K_ {m}}$ — la relación entre la masa de la estructura metálica y la masa total del buque;

$\alfa$ - coeficiente igual a:

1.3 para recipientes y piezas de materiales no metálicos con una resistencia al impacto de más de 20 J/cm²;
1.6 para recipientes y piezas de materiales no metálicos con una resistencia al impacto inferior a 20 J/cm².

Valores , , esfuerzos generales y locales de membrana y de flexión general; - la presión exterior admisible a la temperatura de las pruebas hidráulicas se determina según las Normas de cálculo de resistencias. ${\ estilo de visualización \ izquierda [\ sigma \ derecha] ^ {T_ {h}}}$ ${\ estilo de visualización \ izquierda [\ sigma \ derecha] ^ {T})$ ${\ estilo de visualización \ izquierda [P \ derecha]}$

Si un sistema o circuito se somete a pruebas hidráulicas (neumáticas) , que consisten en equipos y tuberías que funcionan a diferentes presiones de operación y (o) temperaturas de diseño, o están hechos de materiales con diferentes y (o) , entonces la presión hidráulica (neumática) Las pruebas de este sistema (bucle) deben tomarse igual al valor mínimo del límite superior de las presiones de prueba, seleccionado de todos los valores relevantes para los equipos y tuberías que componen el sistema (bucle). ${\ estilo de visualización \ izquierda [\ sigma \ derecha] ^ {T_ {h}}}$ ${\ estilo de visualización \ izquierda [\ sigma \ derecha] ^ {T})$

Por quién y en qué documentos se indica.

Los valores de presión de prueba hidráulica para equipos y unidades de ensamblaje (bloques) de tuberías deben ser indicados por el fabricante en el pasaporte del equipo y el certificado de fabricación de piezas y unidades de ensamblaje de la tubería.

Los valores de presión de las pruebas hidráulicas (neumáticas) de los sistemas (circuitos) deben ser determinados por la organización de diseño e informados al propietario de la empresa del equipo y las tuberías, que especifica estos valores sobre la base de los datos contenidos en el Pasaportes de equipos y tuberías que completan el sistema (circuito).

Determinación de la temperatura

En la mayoría de los casos, se debe utilizar agua con una temperatura de al menos 5 °C y no superior a 40 °C para las pruebas hidráulicas, a menos que las especificaciones técnicas indiquen un valor de temperatura específico permitido por la condición de prevención de fractura frágil y determinado de acuerdo con el Normas de cálculo de resistencia. En todos los casos, la temperatura del ensayo y del ambiente no debe ser inferior a 5 °C.

Sin embargo, en algunas industrias , la elección de la temperatura permisible se aborda de manera más estricta, lo que se asocia con un cambio en las propiedades físicas de los materiales y el agua a presiones muy altas y otros factores. Por ejemplo, en las centrales nucleares , la temperatura permisible del metal durante las pruebas hidráulicas (neumáticas) durante la operación (incluso después de la reparación) se establece sobre la base de los datos de cálculo de resistencia, los pasaportes de equipos y tuberías, el número de ciclos de carga registrados durante la operación, las fluencias reales de neutrones con energía MeV y datos de prueba de muestras testigo instaladas en vasijas de reactores nucleares . ${\ estilo de visualización E \ geq 0,5}$

Por quién y en qué documentos se indica.

La temperatura permisible del metal durante las pruebas hidráulicas realizadas después de la fabricación debe ser determinada por la organización de diseño (diseño) e indicada en los planos , certificados de equipos y certificados para la fabricación de piezas y unidades de ensamblaje de tuberías.

Determinación del tiempo de exposición

El tiempo de exposición bajo presión de prueba lo establece el desarrollador del proyecto, pero debe ser de al menos 5 minutos. En ausencia de instrucciones en el proyecto, el tiempo de exposición debe ser al menos los valores especificados en la Tabla.

Espesor de pared, mm	Tiempo de mantenimiento, min .
Hasta 50	diez
Más de 50 a 100	veinte
Más de 100	treinta
Para recipientes fundidos, no metálicos y multicapa, independientemente del grosor de la pared	60

Notas

↑ a veces se denomina engarce , lo que generalmente no es cierto, ya que "engarzar" en la jerga técnica es un concepto más amplio que incluye llenar y poner bajo presión con cualquier medio, más a menudo incluso uno de trabajo que uno de prueba.
↑ párrafo 181 de las normas y reglas federales en el campo de la seguridad industrial "Reglas de seguridad industrial para instalaciones de producción peligrosas que utilizan equipos que funcionan bajo presión excesiva"
↑ Chicherín, S.V. El valor de la presión de prueba durante las pruebas hidráulicas anuales de las redes de calefacción.Boletín de SUSU. Serie "Energía". - 2017. - T. 17 , N º 1 . — P. 13–20 .

Literatura

Reglas para el diseño y operación segura de recipientes a presión (PB 03-576-03); (No válido - Cancelado. Por orden de Rostekhnadzor No. 116 del 25 de marzo de 2014 https://www.normacs.ru/Doclist/doc/15QP.html )
Reglamento para la Disposición y Operación Segura de Equipos y Tuberías de Centrales Nucleares (PNAE G-7-008-89);
Reglas para el Diseño y Operación Segura de Recipientes a Presión para Instalaciones Nucleares (NP-044-03);
Normas para Disposición y Operación Segura de Tuberías de Vapor y Agua Caliente para Instalaciones Nucleares (NP-045-03);
Equipos y tuberías de centrales nucleares. Juntas soldadas y superposiciones. Normas de control (PNAE G-7-010-89).