Разработка конструкции стенда по проведению испытаний на герметичность запорной и распределительной арматуры

В соответствии с ГОСТом  установлены следующие  требования при проведении испытаний  на герметичность запорного крана. Испытания проводятся сжатым воздухом под давлением (15000±20) Па, так как  более высокое давление может  нарушить уплотняющую смазку. Утечка воздуха не должна превышать 70 см³/ч.

 

1.3. Принципы проектирования операций пневматических и гидравлических испытаний

 

Гидравлическое (пневматическое) испытания как основная форма  контроля  изделий  запорной арматуры представляют  собой  экспериментальное  определение  количественных  и качественных показателей свойств изделия как результата воздействия на  него при его функционировании, а также при моделировании объекта [5].

Основой для проектирования технологических  операций является их классификация, которая  создает условия для организации  специализированных рабочих мест, участков и подразделений, обеспечивает возможность  механизации учета, поиска и хранения информации. На рисунке 1.2 представлена классификация пневматических и гидравлических испытаний по контролируемой характеристике (первая ступень) и по методу испытаний (вторая ступень). Границы между классификационными группировками, представленными на рисунке 1.2, не являются раз и навсегда установленными. В зависимости от задач, которые ставит перед собой инженер, проектирующий испытательную операцию, они могут совмещаться. Так, контроль герметичности люминесцентным методом и испытания на прочность целесообразно проводить на одном и том же оборудовании. В тех случаях, когда это позволяет техника безопасности, гидравлические испытания на герметичность могут быть заменены пневматическими.

Выбор метода испытаний определяется стоимостью их проведения, требуемой точностью  измерения, размером экономического ущерба от пропущенного брака и другими факторами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.2 – Классификация пневматических и гидравлических

испытаний по контролируемой характеристике

 

Цели  испытаний различны на различных  этапах проектирования и изготовления запорной арматуры.  К  основным целям  испытаний можно отнести:

а) выбор  оптимальных конструктивно-технологических  решений при создании новых изделий;

б) доводку  изделий до необходимого уровня качества;

в) объективную  оценку качества изделий при их постановке на  производство и в процессе производства;

г) гарантирование качества изделий при международном  товарообмене.

       Испытания служат эффективным  средством повышения  качества,  так  как позволяют выявить:

– недостатки конструкции и технологии изготовления запорной арматуры, приводящие к срыву  выполнения заданных функций в условиях эксплуатации;

–  отклонения от выбранной конструкции или  принятой технологии;

–  скрытые  дефекты материалов или элементов  конструкции, не поддающиеся обнаружению  существующими методами технического контроля;

– резервы  повышения качества и надежности разрабатываемого конструктивно-технологического варианта изделия.

По  результатам  испытаний   изделий   в   производстве   разработчик устанавливает  причины снижения качества.

Гидравлическому  испытанию  подлежат  вся  запорная арматура, после ее изготовления.

Изделия, изготовление  которых  заканчивается  на месте установки, транспортируемые    на    место    монтажа    частями,    подвергаются гидравлическому  испытанию на месте монтажа.

Запорная  арматура,   имеющая   защитное   покрытие   или    изоляцию, подвергаются  гидравлическому  испытанию  до  наложения  покрытия  или изоляции.

Запорная  арматура, имеющая   наружный  кожух,  подвергаются  гидравлическому  испытанию до установки кожуха.

Гидравлическое  испытание запорной арматуры,  за исключением литых, должно проводиться  пробным давлением Р_пр, МПа, определяемым по формуле:

 

,                                              ( 1.3 )

 

где     Р  –  проектное  давление запорной арматуры,  МПа (кгс/см²);

[δ₂₀],[ δ_t]  – допускаемые напряжения  для материала запорной арматуры  или его элементов соответственно при 20⁰ С и проектной температуре,  МПа (кгс/см²).

Гидравлическое  испытание литых деталей должно  проводиться пробным давлением  Р_пр, МПа, определяемым по формуле:

 

,                                              (1.4 )

 

Испытание отливок разрешается проводить  после сборки и  сварки  в собранном  узле  или  готовом  изделии  пробным давлением,  принятым для  изделий запорной арматуры,  при  условии  100% контроля   отливок   неразрушающими методами.

При заполнении испытуемого изделия водой воздух  из  него  должен  быть удален полностью.

Для гидравлического  испытания запорной арматуры должна  применяться вода  с температурой не ниже пяти градусов  Цельсия и не выше 40⁰  С,  если в технических условиях  не  указано конкретное  значение  температуры, допускаемой по условию предотвращения хрупкого разрушения.

По согласованию  с разработчиком испытаний вместо воды может быть использована другая жидкость.

Давление  в  испытываемом изделии следует  повышать плавно. Скорость подъема  давления должна быть указана:  для  испытания изделия в организации-изготовителе  - в технической документации,  для испытания сосуда в процессе работы - в инструкции по монтажу  и эксплуатации.

Давление  при  испытании  должно  контролироваться  двумя манометрами  одного  типа,  предела  измерения,   одинаковых   классов точности, цены деления.

Время   выдержки   испытуемого изделия под    пробным    давлением устанавливается  разработчиком  проекта.

После выдержки под пробным давлением  давление  снижается до  проектного,  при  котором  производят  осмотр наружной поверхности испытуемого изделия, всех его разъемных и сварных соединений.

Обстукивание  стенок   корпуса,  сварных  и  разъемных  соединений испытуемого  изделия во время испытаний не допускается.

Изделие считается  выдержавшим  гидравлическое  испытание, если не обнаружено:

– течи,  трещин,  слезок,  потения  в  сварных  соединениях  и на основном металле;

– течи в разъемных соединениях;

– видимых  остаточных деформаций, падения давления по манометру.

Испытуемые  изделия,  в  которых  при  испытании  выявлены  дефекты,   после   их устранения  подвергаются  повторным  гидравлическим испытаниям пробным  давлением, установленным настоящими правилами.

Гидравлическое       испытание,       проводимое        в организации-изготовителе,    должно    проводиться    на   специальном испытательном   стенде,   имеющем   соответствующее    ограждение    и удовлетворяющем  требованиям  безопасности  и  инструкции по проведению гидроиспытаний в  соответствии  с  нормативной  документацией,  утвержденной  в  установленном порядке.

Гидравлическое  испытание  при  изготовлении  изделий запорной арматуры  допускается  заменять  пневматическим  при  условии контроля этого изделия  методом, согласованным с Госгортехнадзором  России.

Пневматические  испытания  должны   проводиться   по   инструкции, предусматривающей  необходимые  меры  безопасности  и  утвержденной  в установленном  порядке [6].

Пневматическое  испытание  изделий запорной арматуры проводится  сжатым воздухом или  инертным газом.

Величина  пробного  давления  принимается  равной величине пробного гидравлического  давления.  Время выдержки сосуда под пробным давлением устанавливается  разработчиком проекта. Затем давление в  испытываемом изделии  должно  быть  снижено  до проектного  и  произведен  осмотр изделия с проверкой герметичности его швов и разъемных соединений мыльным раствором или другим способом.

Значение  пробного  давления   и   результаты   испытаний заносятся в паспорт  изделия лицом, проводившим эти  испытания.

 

1.4. Методы и способы контроля герметичности

 

Метод контроля герметичности выбирается исходя из конструктивно-технологической характеристики изделия, технико-экономических параметров и возможностей производства [13].

Чувствительность  метода выбирают такую, чтобы можно  было обнаружить утечки, величина которых  примерно на один порядок меньше допускаемых. Численное значение требований к  герметичности служит исходным параметром для выбора рациональной схемы и  технических режимов контроля герметичности.

Классификация способов и средств контроля герметичности  представлена в виде таблицы 1.1 [4].

К первой группе отнесены все способы и  средства определяющие утечку через  несплошность созданием в контролируемом объеме избыточного давления рабочей  опрессовочной среды с содержанием  и без содержания пробного газа.

Вторая  группа объединяет многочисленные способы  и устройства определяющие герметичность  непосредственно в контролируемом объекте или в вакуумной камере, в которую помещается испытуемое изделие, регистрацией изменения предварительно созданного, вполне определенного разряжения, происходящего из-за проникновения  в разряженный объем пробного газа (вторая группа).

Эти группы включают в себя две подгруппы. В  первую включены все способы и  средства, в которых в качестве рабочей опрессовочной среды  используют чистый воздух, воздух в смеси с пробным газом или воздух в смеси с различными радиоактивными изотопами.

Во вторую – способы и устройства, в которых для определения места расположения несплошности используют жидкий компонент, в том числе и сжиженный газ. Дальнейшее деление осуществляют в зависимости от технологии определения несплошности.

Таблица 1.1  Классификация способов и средств контроля герметичности

Первая группа
Газовоздушная смесь с меченным газом		Газированная гидросмесь
Без использования электроусройств	С использованием электроустройств	Без использования электроусройств		С использованием электроустройств
Мыльная эмульсия; эластичные пленки	По показаниям фотоэлектронных датчиков	Отпотевание жидкости		Индикаторный Оптико-аккустический датчик
Погружение в воду и наблюдение за пузырьками	По изменению теплопроводности при  контакте с пробным газом	Изменение окраски индикаторной массы		Фотоэлектричес- кий люминесцентный датчик
Изменение цвета индикаторной массы	По показаниям счетчика типа Мюллера-Гейгера	Изменение формы эластичной пластмассы		Ультрафиолетовый истрочник
Вторая группа
Газовоздушная смесь с меченным газом			Газированная гидросмесь
Без использования электроусройств	С использованием электроустройств		Без использования электроусройств		С использованием электроустройств
Кипение жидкости (индикаторных)	Электронные датчики чувствительные к меченному  газу		Инфракрасный оптикоаккустический датчик		Регистрация паров жидкости
Измерение перепада давления инструментальным способом	По показаниям счетчика типа Мюллера-Гейгера		Дифференциальный манометр		Показания счетчика Мюллера-Гейгера
Бароаквариум, эластичные массы	Массспактрометрический датчик		Ионизационный манометр		Пламенно-ионизационный датчик

 

 

 

Таблица 1.2 –  Пневматические способы  и средства контроля герметичности
Классификация средств контроля герметичности  с использованием избыточного давления газовоздушных смесей
Классифика- ция	Воздух			Газовоздушные смеси
	Избыточное давление	Атмосферное давление	С фреоном	С аммиаком	С гелием	С закисью азота	С аргоном		С радио- изотопами
По технологии подготовки изделия  к контролю	а)Нанесение мыльной эмульсии на контролируемую поверхность б)Погружение изделия в жидкость	Погружение контролируемого изделия  в нагретую жидкость; вакуумирование объема над жидкостью	Создание избыточного давления газовоздушной  смеси в контролируемом объеме
			Непрерывный отбор газо-воздушной смеси от контролиру- емой поверхности	Нанесение на Контролируе-мую поверхность индикаторной массы	Непрерывный отбор поверхности
По способу индикации и регистрации  течи	Визуально (по образованию воздушных  пузырьков)		По показаниям электронного датчика,чувствительного  к пробному газу	Визуально (по измене-нию цвета каторной массы)	По показаниям электронных датчиков чувствительности к пробным газам
По чувстви-тельности,лхмкм/с	1·10-1–1·10-2	1·10-2 – 1·10-3	1·10-3	1·10-1–1·10-2	1·10-5 – –1·10-7	До 1·10-3		До 1·10-3	До 1·10-11
Область применения	Неответственные детали и агрегаты	Мелкие изделия	Топливные отсеки, баки системы	Топливные баки, отсеки всех систем, изготовленные из нержавеющей  стали	Топливные отсеки всех систем	Топливные отсеки всех систем		Не применяются	Автоматичес кий контроль малогабарит-ных изделий
По состоянию разработки и внедрения  в промышленности	Внедрено на всех серийных заводах	Внедрено для проверки замкнутых  объемов	Начато внедрение на серийных заводах;	Используется на многих серийных и  опытных заводах	Течеиска-тель серийного изготовления,применяется мало	Изготовлена опытная партия течеискателей  ей