تست هیدرواستاتیک لوله؛ فشار آزمون کارخانه، آزمون خط و آنچه ثابت نمی‌کند

• در ASTM A530 فشار آزمون کارخانه P = 2St/D است با S برابر ۶۰٪ حداقل تنش تسلیم؛ سقف ۲۵۰۰ psi (حدود ۱۷۲ بار) برای ۳ اینچ و کوچک‌تر و ۲۸۰۰ psi (حدود ۱۹۳ بار) برای بزرگ‌تر، و نگه‌داشت دست‌کم ۵ ثانیه. ASTM A530/A530M
• در ASME B31.3 آزمون نشت هیدرواستاتیک خط دست‌کم ۱٫۵ برابر فشار طراحی است (با اصلاح برای دمای طراحی) و فشار دست‌کم ۱۰ دقیقه نگه داشته می‌شود. ASME B31.3
• در سیستم اسپرینکلر (NFPA 13) آزمون هیدرواستاتیک دست‌کم ۲۰۰ psi (حدود ۱۴ بار) به مدت ۲ ساعت است، یا ۵۰ psi بیشتر از فشار کاری وقتی فشار کاری از ۱۵۰ psi بیشتر باشد. NFPA 13

دو آزمون، دو هدف

آزمون کارخانه نشان می‌دهد هر شاخه هنگام خروج از کارخانه نشتی و عیب درشت ندارد؛ آزمون خط نشان می‌دهد جوش‌ها، فلنج‌ها و اتصال‌های اجراشده نشت نمی‌کنند. هیچ‌کدام جای دیگری را نمی‌گیرد. مرور همه‌ی آزمون‌های لوله در راهنمای تست‌های لوله مانیسمان آمده است.

فشار آزمون کارخانه برای هر سایز

با رابطه‌ی A530 برای لوله‌ی A106 گرید B (تسلیم ۲۴۰، پس S = ۱۴۴ مگاپاسکال) و ضخامت رده ۴۰:

P = 2 × S × t / D

در سایزهای کوچک رابطه عددی بیش از سقف می‌دهد و فشار آزمون همان سقف است. هرچه قطر بزرگ‌تر، فشار آزمون کمتر؛ چون در رده ۴۰ نسبت ضخامت به قطر با بزرگ‌شدن سایز کم می‌شود (از ۰٫۱۳ در ۱/۲ اینچ به ۰٫۰۳ در ۱۲ اینچ). مقدار دقیق را استاندارد محصول و سفارش تعیین می‌کند؛ این جدول برای فهم ترتیب اعداد است.

قبولی در آزمون چه چیزی را ثابت نمی‌کند

• فشار کاری: فشار مجاز بهره‌برداری از طراحی (گرید، ضخامت، دما، خوردگی، نوع اتصال) می‌آید. لوله‌ی ۲ اینچ رده ۴۰ با ۱۷۲ بار آزمون می‌شود ولی فشار مجازش در کار، بسته به خوردگی و اتصال، حدود ۷۷ تا ۱۶۴ بار است (چرا رده فشار مجاز را تعیین نمی‌کند).
• گرید و شیمی: لوله‌ی گرید پایین‌تر هم ممکن است آزمون را پاس کند؛ گرید را آزمون کشش و تحلیل ذوب در گواهی نشان می‌دهد.
• ضخامت: دیواره‌ی نازک‌تر از تلرانس (کمتر از ۸۷٫۵٪ اسمی) با چند ثانیه فشار لزوماً نمی‌ترکد؛ ضخامت را باید اندازه گرفت.
• عیوب ریز و چقرمگی: ترک‌های کوچک، لایه‌لایگی و رفتار در سرما با آزمون غیرمخرب و ضربه سنجیده می‌شود، نه با هیدرو.

در گواهی و مارکینگ چه ببینیم

روی لوله‌ی A106 و A53، کنار استاندارد و گرید و سایز، یکی از این سه می‌آید: عدد فشار آزمون هیدرو، یا «NDE» اگر به جای هیدرو آزمون غیرمخرب الکتریکی شده، یا «NH» اگر هیچ‌کدام انجام نشده. در گواهی کارخانه هم فشار و مدت آزمون یا نوع آزمون غیرمخرب برای هر سفارش نوشته می‌شود. روش خواندن مارکینگ در بررسی مارکینگ لوله مانیسمان و گواهی در راهنمای MTC آمده است.

آزمون خط پس از نصب

• فشار: دست‌کم ۱٫۵ برابر فشار طراحی در B31.3، با اصلاح دما؛ در اسپرینکلر ۲۰۰ psi (۱۴ بار) به مدت ۲ ساعت.
• هواگیری: پیش از فشار، هوا را از بالاترین نقاط تخلیه کنید؛ هوای محبوس هم نتیجه را خراب می‌کند و هم خطرناک است.
• آب لازم: حجم خط را از قطر داخلی حساب کنید؛ ۲۰۰ متر لوله‌ی ۶ اینچ رده ۴۰ حدود ۳٫۷ متر مکعب آب می‌گیرد (حجم آب لوله).
• مدت و بازدید: فشار را دست‌کم ۱۰ دقیقه نگه دارید، سپس همه‌ی جوش‌ها و اتصال‌ها را برای نشت ببینید.
• پنوماتیک: آزمون با هوا یا گاز انرژی ذخیره‌ی زیادی دارد و در B31.3 با فشار کمتر (۱٫۱ برابر طراحی) و فقط در شرایط مجاز انجام می‌شود.

لوله‌های مانیسمان آهن‌تودی طبق A106 / API 5L هستند؛ سایز و رده‌ها در قیمت لوله مانیسمان و برای نمونه لوله مانیسمان ۲ اینچ رده ۴۰.

سؤالات متداول

منابع

1. ASTM A530/A530M — General Requirements for Specialized Carbon and Alloy Steel Pipe، ASTM International
2. ASTM A106/A106M — Seamless Carbon Steel Pipe for High-Temperature Service، ASTM International
3. API Specification 5L — Line Pipe، American Petroleum Institute
4. ASME B31.3 — Process Piping، ASME
5. NFPA 13 — Standard for the Installation of Sprinkler Systems، NFPA