Стандарт устанавливает требования к основным методам испытаний на герметичность соединений трубопроводов.
Стандарт распространяется на разъемные соединения трубопроводов.
Требования к контролю сварных соединений трубопроводов - по ГОСТ 3242-79.
1.1. Общие требования к методам испытаний на герметичность - по ГОСТ 24054-80. Для соединений трубопроводов применяют следующие основные методы испытаний на герметичность: гидростатический, манометрический, пузырьковый, масс-спектрометрический и галогенный.
Для ориентировочной оценки границ применимости этих методов служат диапазоны пределов индикации, приведенные на чертеже.
2.1. Гидростатический метод
2.1.1. Метод осуществляется компрессорным способом как с применением, так и без применения индикаторных масс, наносимых на контролируемую поверхность. Описание способа - по ГОСТ 24054-80.
2.1.2. При проведении испытаний перед повышением давления необходимо полностью удалить воздух из соединения. Если при испытаниях на гидропрочность соединение было заполнено холодной водой и на его стенках появилась роса, то испытания на герметичность следует проводить после ее высыхания.
2.1.3. Пробное давление Р_пр при испытаниях определяют по формуле:
Р = k х Р ,
пр у
где
Р - условное давление (избыточное давление, которое может выдержать
у соединение при нормальной температуре рабочей среды в условиях
эксплуатации);
k - коэффициент, зависящий от условного давления, определяется по
таблице.
Р_у, МПа |
k |
2 |
|
0,2-40 |
1,5 |
> 40 |
1,25 |
2.1.4. При испытаниях должно быть обеспечено постепенное и плавное повышение и снижение давления. Запрещается обстукивание соединения, находящегося под давлением. При обнаружении капель, пятен и (или) резкого падения давления испытания прекращают, соединения осматривают для установления причин дефекта.
2.1.5. Время испытания одного соединения гидростатическим методом не менее 3 мин.
2.2. Манометрический метод
2.2.1. Метод реализуется следующими способами: компрессионным, вакуумным, камерным, обдува и сравнения с потоком от калиброванной течи.
2.2.2. Описания компрессионного, вакуумного и камерного способов - ГОСТ 24054-80.
2.2.3. Испытания способом обдува проводят в следующем порядке:
вакуумируют внутреннюю полость соединения;
снимают показание манометра Р_в;
обдувают стык соединения пробным газом, после чего вновь снимают показание манометра Р_п, определяют изменение давления дельта Р_0 по формуле
дельта Р = k х Р - Р ,
0 п п в
где
k - чувствительность манометра по отношению к пробному газу;
п
Р - показание манометра, проградуированного по воздуху;
в
Р - показание манометра, снятое после обдува пробным газом.
п
О негерметичности соединения судят по величине изменения давления дельта Р_0.
Примечание. Рекомендуется применять пробный газ, при котором удовлетворяется следующее неравенство
k х S х Q
п в п
────────────── > 1,
k х S х Q
в п в
где
S , S - быстрота действия насоса при откачке воздуха и пробного
в п газа из соединения;
Q , Q - поток воздуха и пробного газа через стык соединения;
в п
k - чувствительность манометра по отношению к воздуху.
в
2.2.4. Испытания способом сравнения с потоком от калиброванной течи проводят в следующем порядке:
вакуумируют внутреннюю полость соединения до тех пор, пока давление в ней не достигнет фиксированной величины P_g;
подают на течь пробный газ и, меняя его давление, подбирают такой поток через течь, чтобы вакуумметр показывал ту же величину P_g;
по графику, прилагаемому к паспорту на калиброванную течь, определяют поток, соответствующий этому давлению;
о негерметичности судят по величине потока.
Рекомендуемая схема установки для испытаний приведена в справочном приложении 2.
2.2.5. При испытаниях вакуумным способом необходимо установить по показаниям манометра момент времени t_1, когда давление во внутренней полости соединения начнет меняться линейно, после чего через промежуток времени дельта t произвести измерение давления во внутренней полости соединения. Поток через стык соединения рассчитывается по формуле
Р - Р
2 1
Q = ───────── х V,
дельта t
где
P - давление внутри соединения в момент времени t_1;
1
P - давление внутри соединения в момент времени t_1 + дельта t;
2
V - объем внутренней полости соединения.
Примечание. В соединениях с большим газовыделением манометр целесообразно присоединять через охлаждаемую ловушку.
2.2.6. Допустимое падение давления при испытании компрессионным способом рекомендуется оценивать по формулам, приведенным в справочном приложении 1.
Примечание. Если компрессионным способом испытывается трубопровод или участок трубопровода, где рабочей средой служит жидкость, то отношение давления газа к рабочему давлению жидкости не должно быть ниже 0,1.
2.2.7. Температурная погрешность сигма определения изменения давления внутри соединения или камеры оценивается по формуле
Р
сигма = ─ х дельта Т,
Т
где
Р - давление пробного газа;
Т - абсолютная температура газа;
дельта T - изменение температуры за время замера.
2.3. Пузырьковый метод
2.3.1. Метод осуществляют следующими способами: компрессионным, вакуумным, обмыливанием.
Описание способов - по ГОСТ 24054-80.
2.3.2. Если в качестве индикаторной жидкости применяется вода, то для повышения ее прозрачности добавляют алюмо-аммониевые квасцы из расчета 500 г квасцов на 3 м3 воды, после чего раствор следует тщательно перемешать и выдержать в течение полутора суток.
2.3.3. При необходимости повышения чувствительности в индикаторную, жидкость рекомендуется добавить поверхностно-активное вещество, не оказывающее вредного воздействия на материалы деталей соединений.
2.3.4. Продолжительность испытаний рекомендуется определять по формулам, приведенным в справочном приложении 1.
2.4. Масс-спектрометрический метод
2.4.1. Метод осуществляется следующими способами: вакуумной камеры, опрессовки в камере, обдува, щупа, накопления, накопления при атмосферном давлении, селективного отбора пробного газа.
2.4.2. Описания способов вакуумной камеры, опрессовки в камере, обдува, щупа, накопления при атмосферном давлении - по ГОСТ 24054-80.
2.4.3. Способы вакуумной камеры и опрессовки в камере рекомендуется осуществлять на установках, схемы которых приведены в справочном приложении 2.
2.4.4. Испытания способом накопления проводят в следующем порядке:
вакуумируют испытываемое соединение, подключают к нему цеолитовый насос и выдерживают соединение в течение определенного времени под вакуумом, после чего соединяют с течеискателем и замеряют фоновый поток пробного газа;
помещают соединение в камеру, заполняют ее пробным газом или смесью газов, содержащей пробный газ, и выдерживают в течение определенного времени, после чего соединяют с течеискателем и замеряют поток пробного газа;
о негерметичности судят по разности показаний течеискателя. Рекомендуемая схема установки для испытаний приведена в справочном приложении 2.
2.4.5. Испытания способом селективного отбора пробного газа проводят в следующем порядке:
подают в полость соединения пробный газ;
подключают камеру к течеискателю через селективно проницаемый по пробному газу элемент;
о негерметичности соединения судят по количеству продиффундировавшего через элемент пробного газа.
Рекомендуемая схема установки испытания приведена в справочном приложении 2.
2.4.6. При испытаниях способом обдува скорость движения обдувателя по стыку соединения не должна быть выше 1,5 мм/с.
2.4.7. При испытаниях способом щупа скорость движения щупа по стыку соединения не должна выходить за пределы диапазона 2...5 мм/с, если пробным газом является гелий, и 0,5... 2 мм/с, если пробным газом является аргон.
2.4.8. Порог чувствительности течеискательной аппаратуры - по ГОСТ 24054-80.
Примечание. Порог чувствительности установки, осуществляющей конкретный способ, может существенно отличаться от порога чувствительности аппаратуры. Так, при осуществлении способа накопления порог чувствительности установки на несколько порядков выше, чем у включенной в эту установку течеискательной аппаратуры, а при осуществлении способа щупа - на несколько порядков ниже.
2.4.9. Градуировку масс-спектрометрических течеискателей проводят с помощью диффузионной гелиевой течи типа "Гелит" в соответствии с описанием и инструкцией по эксплуатации, прилагаемым к каждому образцу течи. В результате градуировки определяют цену деления шкалы (S) выходного прибора течеискателя по формуле
Q
S = ─────────────,
альфа - льфа
ф
где Q - поток гелия от течи "Гелит";
альфа - установившийся отсчет течеискателя от течи "Гелит";
альфа - отсчет течеискателя, обусловленный фоновым гелием.
ф
2.5. Галогенный метод
2.5.1. Метод осуществляется способами обдува и щупа.
2.5.2. Описание способов - по ГОСТ 24054-80.
2.5.3. Значения порога чувствительности течеискательной аппаратуры - по ГОСТ 24054-80.
2.5.4. Обдув стыка соединения рекомендуется начинать не чистым галогеносодержащим газом, а смесью его с воздухом.
2.5.5. Помещение, в котором производятся испытания галогенным методом, должно иметь приточно-вытяжную вентиляцию. Содержание галогенов в нем не должно превышать 10(-4)%.
2.5.6. При испытаниях способом обдува применяются течеискатели с вакуумным датчиком, способом щупа - с атмосферным датчиком.
2.5.7. Градуировку течеискателей с вакуумным датчиком проводят одним из следующих способов:
по изменению парциального давления пробного газа, для чего во внутреннюю полость соединения через натекатель вводится пробный газ и связанное с этим изменение показаний течеискателя сравнивается с изменением давления, фиксируемого манометром;
по потоку пробного газа через тарированную диафрагму.
Примечание. Первый способ рекомендуется для соединений, откачиваемых для давлений менее 0,1 Па, второй - для давлений более 0,1 Па.
2.5.8. Градуировку течеискателей с атмосферным датчиком следует производить с помощью галогенной течи "Галот" в соответствии с описанием и инструкцией по эксплуатации, прилагаемым к каждому образцу течи. В результате градуировки определяется цена деления (S_f) шкалы выходного прибора течеискателя по формуле
Q
f
S = ────────,
f альфа
f
где Q - поток из галогенной течи;
f
aльфа - сигнал течеискателя от этой течи.
f
Примечание. В связи с тем, что от длительно действующих порций галогенов датчик может потерять чувствительность, необходима периодическая проверка его начального тока. Для восстановления чувствительности датчика необходима его длительная тренировка при повышенном накале эмиттера и давлении чистого воздуха 10 Па.
1. Формулы для оценки допустимого давления при испытаниях компрессионным способом манометрического метода
Пример: Испытаниям на герметичность должен подвергаться участок трубопровода, включающий фланцевое соединение. Объем внутренней полости соединения V=10(-3) м3. Ранее соединение испытывалось компрессионным способом гидростатического метода. Порог чувствительности установки, реализующей этот способ, В = 10(-4) Вт. Предполагается испытывать соединение путем опрессовки его сжатым воздухом. Пробное давление сжатого воздуха Р=5 х 10(5) Па, температура Т=293 К, динамический коэффициент вязкости воздуха эта = эта_а = 1,9 х 10(-5) Па х с, универсальная газовая постоянная
Дж
R = 8314 х ────────────,
к х моль х К
атмосферное давление P_a=l0(5) Па, продолжительность испытаний дельта t=0,5 ч (1800 с).
Вычисляем P_1 и Р_2
Так как Р=5 х 10(5) Па > 3,6 х 10(5) Па, то расчет ведем по формуле (3)
Таким образом, соединение считается герметичным, если за время испытаний падение давления воздуха не превысит 4,3 х 10(3) Па (прибл. 0,04 кгс/см2).
2. Формулы для оценки продолжительности испытаний пузырьковым методом
На черт. 5 приведены графики, позволяющие определять продолжительность испытаний одного соединения (при N = 1, r = 0,5 мм).
Пример. Участок трубопровода, содержащий фланцевое соединение, подлежит испытаниям на герметичность способом обмыливания. Порог чувствительности способа В = 10(-6) Вт. Радиус пузырька, уверенно регистрируемого при контроле соединения, r=0,5 мм (5 х 10(-4). м). В трубопровод подается сжатый воздух под давлением Р=2 х 10(5) Па.
Вычисляем Р_1 и Р_2
Так как 8,7 х 10(3) Па < Р=2 х 10(5) Па < 10(6) Па, то расчет ведем по формуле (5)
Таким образом, продолжительность проверки одного соединения должна быть не меньше 30 с.
Обозначение |
Наименование |
| V | Объем внутренней полости соединения |
| Р_а | Атмосферное давление |
| дельта Р | Изменение давления пробного газа за время замера |
| В | Поток атмосферного воздуха через стык вакуумированного изделия |
| мю_а | Молекулярная масса воздуха |
| эта_а | Динамический коэффициент вязкости воздуха |
| R | Универсальная газовая постоянная |
| Т | Абсолютная температура газа |
| дельта t | Продолжительность испытаний |
| Р | Давление пробного газа |
| эта | Динамический коэффициент вязкости пробного газа |
| мю | Молекулярная масса пробного газа |
| r | Радиус пузырька |
| N | Число пузырьков, регистрируемых за время замера |
