การทดสอบอุทกสถิตของท่อสแตนเลส: การคำนวณแรงดันและแนวทางความปลอดภัย

การทดสอบอุทกสถิตเป็นข้อพิสูจน์ขั้นสุดท้ายว่าท่อสแตนเลส ข้อต่อ หรือแกนม้วนสามารถรักษาแรงดันได้อย่างปลอดภัยก่อนที่จะเข้าใช้งาน แรงกดดันในการทดสอบที่คำนวณผิดเพียงครั้งเดียว - ต่ำเกินไปที่จะตรวจพบข้อบกพร่อง หรือสูงเกินไปและเสี่ยงต่อการแตกหัก - สามารถเปลี่ยนการตรวจสอบคุณภาพตามปกติให้เป็นเหตุการณ์ด้านความปลอดภัยหรือทำให้โครงการล่าช้าซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง คู่มือนี้ตอบคำถามที่วิศวกร ช่างเชื่อม และผู้ตรวจสอบ QA/QC ถามบ่อยที่สุดเกี่ยวกับการทดสอบไฮโดรสแตติกของท่อสแตนเลสและโลหะผสมนิกเกิล โดยใช้รหัสเดียวกัน-ตรรกะตามรหัสเดียวกันที่ทีมวิศวกรของเรานำไปใช้กับการทดสอบในโรงงานและภาคสนามทุกครั้งที่เราดำเนินการ

การทดสอบอุทกสถิตคืออะไร และเหตุใดจึงจำเป็นสำหรับท่อสแตนเลส

การทดสอบอุทกสถิตจะเพิ่มแรงดันให้กับท่อหรือระบบท่อด้วยน้ำอย่างน้อย 1.25–1.5 เท่าของแรงดันที่ออกแบบไว้ เพื่อตรวจสอบว่าไม่มีการรั่วไหล-และไม่มีโครงสร้างที่ดีก่อนการทดสอบเดินเครื่อง ซึ่งจำเป็นสำหรับท่อและรหัสภาชนะรับความดันหลักๆ เกือบทุกประเภท- รวมถึง ASME B31.3, ASME B31.1 และ ASTM A312/A999

การทดสอบทำงานบนหลักการง่ายๆ: น้ำแทบจะอัดตัวไม่ได้ ดังนั้นการเพิ่มแรงดันให้กับท่อด้วยน้ำ - แทนที่จะใช้อากาศหรือก๊าซ - จะปล่อยพลังงานที่เก็บไว้น้อยมากหากข้อบกพร่องล้มเหลว ทำให้การทดสอบแบบไฮโดรสแตติกปลอดภัยกว่าการทดสอบแบบนิวแมติกมาก ในขณะที่ยังคงพิสูจน์ได้ว่ารอยเชื่อม ข้อต่อ และวัสดุฐานสามารถทนต่อแรงกดดันที่สูงกว่าสภาวะการทำงานปกติได้

สำหรับท่อสแตนเลสโดยเฉพาะ การทดสอบไฮโดรสแตติกมีวัตถุประสงค์ในการตรวจสอบ 3 ประการ:

ความสมบูรณ์ของรอยเชื่อมและรอยต่อ - การยืนยันรอยเชื่อมเส้นรอบวง รอยเชื่อมเบ้าหลอม และการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนไม่รั่วไหลภายใต้แรงกดดัน

ฐาน-ความแข็งแรงของวัสดุ - การตรวจจับการเคลือบ การเติม หรือความหนาของผนัง-ที่เกิดขึ้นในระหว่างการผลิต

การปฏิบัติตามรหัสและเอกสารประกอบ - จัดทำบันทึกการทดสอบที่ได้รับการรับรอง (มักจะเป็นไปตาม EN 10204 3.1/3.2) ที่จำเป็นสำหรับการส่งมอบโครงการและการตรวจสอบตามกฎระเบียบ

แรงดันทดสอบอุทกสถิตคำนวณสำหรับท่อสแตนเลสอย่างไร

แรงดันทดสอบคำนวณจากสูตรของ Barlow - P=2·S·t / D - เพื่อค้นหาแรงดันการออกแบบที่อนุญาตของท่อ ซึ่งจากนั้นคูณด้วยโค้ด-ปัจจัยการทดสอบที่กำหนด (โดยทั่วไปคือ 1.5 สำหรับ ASME B31.3, 1.25 สำหรับการทดสอบภาคสนาม API 5L)

สูตรของบาร์โลว์เกี่ยวข้องกับแรงกดภายในกับความเค้นของห่วง (เส้นรอบวง) ในกระบอกสูบที่มีผนังบาง-:

P = (2 × S × t) / D

P=ความกดดันการออกแบบภายในที่อนุญาต

S=ความเค้นที่อนุญาตของวัสดุที่อุณหภูมิทดสอบ (จากตารางความเค้นของรหัสควบคุม)

t=ความหนาของผนังที่ระบุหรือขั้นต่ำ (โดยทั่วไปรหัสการออกแบบต้องใช้ค่าขั้นต่ำ เช่น ค่าเผื่อลบตามค่าเผื่อของโรงสี)

D=เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ

เมื่อทราบแรงดันการออกแบบแล้ว จะพบแรงดันทดสอบอุทกสถิตที่ต้องการโดยการใช้ตัวคูณแรงดันการทดสอบของโค้ด- โดยทั่วไปคือแรงดันการออกแบบ 1.5 × สำหรับการวางท่อกระบวนการภายใต้ ASME B31.3

ตัวอย่างการทำงาน: ท่อ ASTM A312 TP316L ตาราง 6 นิ้ว 40

การคำนวณเชิงภาพประกอบเท่านั้น ค่าความเค้นที่อนุญาต พิกัดความเผื่อของโรงงาน และตัวคูณการทดสอบจะแตกต่างกันไปตามรุ่นโค้ด -คลาสความหนา และอุณหภูมิ - จะยืนยันค่าปัจจุบันในตารางความเค้นโค้ดที่เกี่ยวข้องเสมอก่อนตั้งค่าแรงดันทดสอบ

มาตรฐานท่อหลักๆ ต้องการแรงกดดันในการทดสอบเท่าใด

รหัสส่วนใหญ่ต้องการการทดสอบอุทกสถิตระหว่าง 1.25 ถึง 1.5 เท่าของการออกแบบหรือแรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาต โดยคงไว้เป็นเวลาอย่างน้อย 10 นาทีเพื่อการตรวจสอบด้วยภาพ - แต่ตัวคูณที่แน่นอน เวลาคงตัว และแรงดันตกที่อนุญาตจะแตกต่างกันไปตามมาตรฐาน

ตรวจสอบรุ่นและหมวดหมู่เฉพาะที่อ้างอิงในข้อกำหนดโครงการของคุณเสมอ - มีการปรับปรุงปัจจัยทดสอบและเวลาระงับเป็นระยะๆ

ความดันทดสอบควรเก็บไว้นานแค่ไหนในระหว่างการทดสอบอุทกสถิต?

รหัสการวางท่อส่วนใหญ่กำหนดให้กดทดสอบเป็นเวลาอย่างน้อย 10 นาทีสำหรับการตรวจสอบด้วยสายตา แม้ว่าระบบ-เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ท่อส่งข้ามประเทศ- หรือข้อกำหนดเฉพาะของลูกค้ามักจะขยายเวลาออกไปหลายชั่วโมงเพื่อตรวจจับการรั่วไหลที่ช้า

โดยทั่วไปเวลารอจะแบ่งออกเป็นสองช่วง:

แรงดันและการทำให้เสถียร - ความดันจะเพิ่มขึ้นทีละน้อย (โดยทั่วไปเพิ่มขึ้นทีละ 25%) และปล่อยให้มีความเสถียรก่อนที่จะเพิ่มขึ้นในแต่ละครั้ง เพื่อหลีกเลี่ยงการรับแรงกระแทกของรอยเชื่อมและข้อต่อ

การระงับอย่างต่อเนื่องสำหรับการตรวจสอบ - หนึ่งครั้งที่แรงดันทดสอบเต็ม ระบบจะถูกพักไว้ตามรหัส-ระยะเวลาขั้นต่ำในขณะที่ผู้ตรวจสอบเดินในแนวตรวจสอบรอยเชื่อม หน้าแปลน และการเชื่อมต่อเกลียวเพื่อหารอยรั่ว การร้องไห้หรือการเสียรูปที่มองเห็นได้

แรงดันตกที่วัดได้ในระหว่างการระงับ (เกินกว่าค่าเผื่ออุณหภูมิ-การเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่เกี่ยวข้อง) จะถือเป็นการทดสอบที่ล้มเหลวและต้องมีการตรวจสอบก่อนทำการทดสอบซ้ำ

ต้องมีข้อควรระวังด้านความปลอดภัยอะไรบ้างในระหว่างการทดสอบอุทกสถิต

การทดสอบอุทกสถิตที่ปลอดภัยต้องใช้โซนแยกที่กำหนดไว้ เกจวัดความดันที่ผ่านการสอบเทียบและ{0}}คู่ที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว การระบายอากาศที่สมบูรณ์ก่อนแรงดัน แรงดันเพิ่มขึ้นทีละน้อย และบันทึกความดันทดสอบสูงสุดที่ไม่มีวันเกิน

ระบายอากาศทั้งหมดก่อนอัดแรงดัน อากาศที่ติดอยู่สามารถอัดได้และกักเก็บพลังงานจำนวนมาก - ช่องอากาศภายใต้ความกดดันจะมีพฤติกรรมรุนแรงกว่าน้ำมากหากข้อบกพร่องล้มเหลว

สร้างเขตยกเว้นรอบส่วนการทดสอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้กับข้อต่อเกลียว หน้าแปลน และปลายบอด ซึ่งมีความเสี่ยงสูงสุดที่จะเกิดความล้มเหลวของกระสุนปืน

ใช้เกจที่ปรับเทียบแล้ว โดยอุดมคติแล้วคือเกจอิสระสองตัว (เกจทดสอบและเกจอ้างอิง/เกจหลัก) เพื่อข้าม-ตรวจสอบค่าที่อ่านได้

เพิ่มแรงกดทีละน้อยเป็นขั้นๆ อย่ากระโดดจนสุดแรงดันทดสอบเลยแม้แต่ครั้งเดียว

อย่าให้เกินแรงดันทดสอบที่ระบุ แม้แต่ช่วงสั้นๆ - อุปกรณ์ระบายแรงดันก็ควรตั้งค่าให้สูงกว่าแรงดันทดสอบเป้าหมายเป็นขีดจำกัดฮาร์ด

ควบคุมการทดสอบ-อุณหภูมิของน้ำ การทดสอบสเตนเลสสตีลที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำมากจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการแตกหักแบบ-ที่เปราะที่ตำหนิ ข้อมูลจำเพาะส่วนใหญ่กำหนดการทดสอบขั้นต่ำ-อุณหภูมิโลหะ

ควบคุมปริมาณคลอไรด์ในน้ำทดสอบ - นี่คือข้อกำหนดเฉพาะของสเตนเลส-เหล็ก- ซึ่งมีรายละเอียดตามรายละเอียดด้านล่าง

เหตุใดปริมาณคลอไรด์ของน้ำจึงมีความสำคัญเมื่อทำการทดสอบท่อสแตนเลส

ไอออนของคลอไรด์ในน้ำทดสอบสามารถกระตุ้นให้คลอไรด์-เกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (Cl-SCC) ของคลอไรด์ หรือเกิดเป็นรูในสเตนเลสออสเทนนิติก ดังนั้น ข้อกำหนดเฉพาะส่วนใหญ่จึงจำกัดการทดสอบ-ปริมาณคลอไรด์ของน้ำไว้ที่ 50 ppm หรือน้อยกว่า - และจำเป็นต้องระบายออกและทำให้แห้งทันทีหลังการทดสอบ

เกรดออสเทนนิติก เช่น 304/304L และ 316/316L มีความไวสูงต่อการกัดกร่อนเฉพาะจุดเมื่อไอออนคลอไรด์ติดอยู่กับพื้นผิวโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าน้ำถูกปล่อยทิ้งไว้หรือระเหยช้าๆ ทำให้คลอไรด์เข้มข้นที่-พื้นผิวที่เปียกครั้งสุดท้าย ความเสี่ยงนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อมีอุณหภูมิสูงขึ้นและมีความเครียดอยู่ในผนังท่อ - สภาวะที่เกิดขึ้นระหว่างการทดสอบอุทกสถิตอย่างแน่นอน

การควบคุมที่แนะนำได้แก่:

การใช้น้ำดื่มหรือน้ำปราศจากแร่ธาตุที่มีปริมาณคลอไรด์ซึ่งได้รับการยืนยันต่ำกว่าขีดจำกัดที่ระบุของโครงการ- (โดยทั่วไปคือ 50 ppm บางครั้ง 30 ppm สำหรับบริการที่มีความบริสุทธิ์สูง-หรือมีอุณหภูมิสูง-)

หลีกเลี่ยงน้ำทะเลที่ไม่ผ่านการบำบัด น้ำกร่อย หรือน้ำจากแหล่งที่ไม่รู้จักสำหรับระบบออสเทนนิติกหรือดูเพล็กซ์สเตนเลส

การระบายน้ำของระบบให้หมดทันทีหลังจากช่วงพักและการตรวจสอบเสร็จสิ้น - ไม่อนุญาตให้น้ำทดสอบเข้าไปในท่อ

เป่า-การทำให้แห้งหรือไล่อากาศออกด้วยอากาศแห้ง/ไนโตรเจนหลังจากการระบายออกเพื่อกำจัดช่องความชื้นที่ตกค้าง โดยเฉพาะที่จุดต่ำ ขาที่ตายแล้ว และก๊อกเครื่องมือ

บันทึกผลการทดสอบแหล่งน้ำและคลอไรด์โดยเป็นส่วนหนึ่งของชุดทดสอบเพื่อให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้

คุณควรทำอย่างไรหากเกิดการรั่วหรือความล้มเหลวเกิดขึ้นระหว่างการทดสอบ?

หากเกิดการรั่วไหล แรงดันตก หรือการเสียรูปที่มองเห็นได้ ให้ลดแรงดันลงทันทีในลักษณะที่ได้รับการควบคุม แยกและระบายระบบ บันทึกตำแหน่งที่เกิดข้อผิดพลาด และอย่าพยายามซ่อมแซมหรือทดสอบซ้ำภายใต้แรงกดดัน

หยุดแรงดันทันทีและเริ่มการควบคุมการลดแรงดัน - อย่าพยายามค้นหาหรือทำเครื่องหมายการรั่วไหลในขณะที่ระบบยังคงอยู่ที่แรงดันทดสอบ

ลดแรงดันและระบายออกให้หมดก่อนที่จะมีใครเข้าใกล้จุดที่เกิดความล้มเหลว

บันทึกตำแหน่งที่แน่นอน ทิศทาง และลักษณะของข้อบกพร่อง (รอยเชื่อม โลหะฐาน ข้อต่อ) พร้อมรูปถ่ายและการวัด

ระบุสาเหตุที่แท้จริง - ความพรุน ขาดการหลอมรวม ผนัง-ขาดความหนา หรือข้อบกพร่องของวัสดุ - ก่อนการซ่อมแซม เนื่องจากวิธีการซ่อมแซมขึ้นอยู่กับสาเหตุ

ซ่อมแซมตามข้อกำหนดเฉพาะของขั้นตอนการเชื่อมที่เกี่ยวข้อง (WPS) จากนั้นทำการทดสอบอุทกสถิตทั้งหมดซ้ำตั้งแต่ต้น การทดสอบซ้ำบางส่วนของพื้นที่ซ่อมแซมเท่านั้นไม่เป็นที่ยอมรับภายใต้รหัสส่วนใหญ่

การทดสอบอุทกสถิตระหว่างท่อโลหะผสมนิกเกิลกับท่อสแตนเลสแตกต่างกันอย่างไร

โลหะผสมนิกเกิลเช่นล้อแม็ก 625โดยทั่วไปแล้ว อัลลอยด์ 825 และ C-276 ต้องการแรงกดดันในการทดสอบอุทกสถิตที่สูงกว่าเนื่องจากค่าความเค้นที่อนุญาตได้สูงกว่า และแม้ว่าจะมีความทนทานต่อคลอไรด์-การแตกร้าวที่เกิดจากการกัดกร่อนจากความเครียดมากกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก น้ำที่มีคลอไรด์ต่ำและการระบายน้ำอย่างรวดเร็วยังคงเป็นแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับตระกูลวัสดุทั้งสอง

เนื่องจากโลหะผสมนิกเกิลรองรับความเค้นที่อนุญาตได้สูงกว่า การคำนวณ-สูตรเดียวกันของ Barlow จะให้แรงดันการออกแบบที่สูงกว่า - และด้วยเหตุนี้ แรงดันทดสอบที่ต้องการจึงสูงกว่า - สำหรับขนาดท่อที่เหมือนกัน อุปกรณ์ทดสอบ เกจ และอุปกรณ์บรรเทาควรได้รับการจัดอันดับโดยมีระยะขอบเพียงพอเหนือแรงดันทดสอบโลหะผสมนิกเกิล-ที่คำนวณได้

ขั้นตอนการทดสอบ-หลังใดป้องกันการกัดกร่อนหลังการทดสอบอุทกสถิต

หลังจากผ่านการทดสอบอุทกสถิตแล้ว ควรระบายท่อสแตนเลสออกจนหมด ตากให้แห้งด้วยอากาศแห้งหรือไนโตรเจน ตรวจสอบคราบที่พื้นผิว และหากจำเป็น ให้กรองก่อนนำระบบไปใช้งานหรือ{0}จัดเก็บระยะยาว

ระบายน้ำออกทันที - อย่าทิ้งน้ำทดสอบไว้ แม้จะข้ามคืนก็ตาม

เช็ดให้แห้งอย่างทั่วถึงโดยใช้อากาศสะอาดแห้งหรือไล่ไนโตรเจน โดยกำหนดเป้าหมายไปที่จุดต่ำ ขาที่ตายแล้ว และการเชื่อมต่อเกจ/เครื่องมือในบริเวณที่มีสระน้ำ

ตรวจสอบการเปลี่ยนสีหรือการย้อมสีพื้นผิวซึ่งอาจบ่งชี้ถึงสารตกค้างของคลอไรด์หรือการเกิดสนิมอย่างรวดเร็วจากน้ำที่ปนเปื้อน

ผ่านหรือ{0}}ทำให้พื้นผิวที่สัมผัสถูกสร้างใหม่ตาม ASTM A967 หากพบว่ามีคราบ การปนเปื้อน หรือการดึงเหล็กอิสระ

บันทึกการทดสอบและการทำให้แห้งเสร็จสิ้นในแพ็คเกจเอกสารคุณภาพควบคู่ไปกับแผนภูมิความดันหรือการอ่านค่าเกจ

คำถามที่พบบ่อย

โดยทั่วไปแล้ว 1.5 เท่าของแรงกดดันการออกแบบที่คำนวณได้สำหรับการวางท่อกระบวนการภายใต้ ASME B31.3 แม้ว่าตัวคูณที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับรหัสควบคุม - การทดสอบภาคสนาม API 5L โดยทั่วไปจะใช้ 1.25 เท่า MAOP

คุณสามารถใช้น้ำประปาเพื่อทดสอบท่อสเตนเลสแบบอุทกสถิตได้หรือไม่

เฉพาะในกรณีที่ปริมาณคลอไรด์ได้รับการยืนยันว่าอยู่ภายในขีดจำกัดที่ระบุของโครงการ- ซึ่งโดยทั่วไปคือ 50 ppm หรือน้อยกว่า น้ำประปา น้ำบาดาล หรือน้ำใดๆ จากแหล่งที่ไม่รู้จักที่ยังไม่ผ่านการทดสอบ ไม่ควรถือว่าปลอดภัยสำหรับสเตนเลสออสเทนนิติก

การทดสอบอุทกสถิตและการทดสอบนิวแมติกแตกต่างกันอย่างไร?

การทดสอบอุทกสถิตใช้น้ำซึ่งเกือบจะอัดตัวไม่ได้ และปล่อยพลังงานที่เก็บไว้น้อยมากหากเกิดความล้มเหลว การทดสอบนิวแมติกใช้อากาศหรือก๊าซ ซึ่งสามารถอัดได้และกักเก็บพลังงานได้มากกว่ามาก ทำให้การทดสอบนิวแมติกเป็นอันตรายมากกว่า และโดยทั่วไปจะใช้เฉพาะเมื่อน้ำไม่สามารถทนต่อในระบบได้

การทดสอบอุทกสถิตจำเป็นสำหรับท่อสแตนเลสทั้งหมดหรือไม่

เป็นข้อบังคับในทุกที่ที่รหัสควบคุมหรือข้อกำหนดเฉพาะของโครงการกำหนดให้ - ซึ่งรวมถึงการวางท่อกระบวนการส่วนใหญ่ภายใต้ ASME B31.3 และการวางท่อแรงดันส่วนใหญ่ภายใต้ ASME B31.1 - เว้นแต่จะอนุญาตให้ใช้วิธีตรวจสอบทางเลือกอื่นที่ได้รับอนุมัติ (เช่น การทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิกหรือกระแสไหลวน-) แทนอย่างชัดเจน

หลังจากการทดสอบอุทกสถิตควรทำให้ท่อสแตนเลสแห้งเร็วแค่ไหน?

ทันทีหลังจากการทดสอบค้างไว้และการตรวจสอบเสร็จสิ้น การปล่อยให้น้ำ - โดยเฉพาะคลอไรด์-น้ำแบก - ค้างอยู่ในท่อสแตนเลสเป็นเวลานานจะเพิ่มความเสี่ยงของการเกิดรูพรุนและการกัดกร่อนจากความเค้นแตกได้อย่างมาก

ทำงานร่วมกับช่างประกอบ

การทดสอบอุทกสถิตที่ถูกต้องเริ่มต้นด้วยการผลิตที่ถูกต้อง - ความหนาของผนังที่ถูกต้อง การรับรองวัสดุที่ผ่านการตรวจสอบ และการจัดการคลอไรด์ต่ำ-ที่สะอาดจากโรงงานผ่านการทดสอบขั้นสุดท้าย

ทีมงานด้านการผลิตและคุณภาพของเราจะคำนวณ จัดทำเอกสาร และเป็นสักขีพยานในการทดสอบอุทกสถิตตามข้อกำหนด ASME, ASTM และ API บนแกนท่อสแตนเลสและโลหะผสมนิกเกิลทุกอันที่เราผลิต ซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยการตรวจสอบย้อนกลับของวัสดุอย่างเต็มรูปแบบและการรับรอง 3.1/3.2 หากข้อกำหนดโครงการของคุณเรียกร้องให้มีแรงดันทดสอบ ระยะเวลาคงค้าง หรือขีดจำกัดคลอไรด์ ทีมวิศวกรของเราสามารถยืนยันแผนการคำนวณและการทดสอบก่อนที่จะเริ่มการผลิต