Thử nghiệm thủy tĩnh - hydrostatic test

Hư hỏng khi thử thủy tĩnh bình áp lực

Thử nghiệm thủy tĩnh (hay còn gọi là hydrostatic test) là một phương pháp kiểm tra tính an toàn và độ bền của các thiết bị dưới tác động của áp suất nước. Thử nghiệm này thường được sử dụng để kiểm tra các đường ống, bồn chứa, hệ thống ống dẫn, van và các thiết bị khác trong các ngành công nghiệp dầu khí, hóa chất, thực phẩm, năng lượng điện và nhiều ngành công nghiệp khác.

Khi thực hiện thử nghiệm thủy tĩnh, nước được bơm vào thiết bị đang được kiểm tra cho đến khi áp suất nước đạt đến một mức độ xác định. Thiết bị sẽ được giữ ở áp suất nước này trong một khoảng thời gian nhất định, thường là từ một vài giờ đến một vài ngày. Trong quá trình này, các kỹ sư kiểm tra và giám sát áp suất và xem xét sự xuất hiện của các vết rò rỉ hoặc sự biến dạng của thiết bị.

Sau khi thử nghiệm thủy tĩnh hoàn thành, nước sẽ được xả ra khỏi thiết bị và thiết bị sẽ được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo tính an toàn và độ bền của nó. Nếu có bất kỳ vết rò rỉ hoặc biến dạng nào, các kỹ sư sẽ tiến hành các biện pháp sửa chữa hoặc thay thế để đảm bảo rằng thiết bị đáp ứng được các tiêu chuẩn an toàn và độ bền được yêu cầu.

Sơ đồ thử nghiệm thủy tĩnh

Bằng cách sử dụng phương pháp kiểm tra này giúp duy trì tiêu chuẩn an toàn và độ bền của thiết bị qua thời gian. Kiểm tra thủy tĩnh cũng là một cách để kiểm tra các thiết bị áp lực như chai gas và nồi hơi, để kiểm tra sự rò rỉ hay khuyết tật. Việc kiểm tra này là rất quan trọng bởi vì các thiết bị này chứa khí nén áp cao có thể nổ tung khi lớp vỏ có rò rỉ hay mất độ bền do có khuyết tật.

Kiểm tra thủy tĩnh được thực hiện bằng cách sử dụng bơm cao áp để tạo áp suất cho bình áp lực cần kiểm tra áp suất. Hệ thống sử dụng một van đặc biệt cho phép dòng chất lỏng áp suất cao chỉ di chuyển theo một hướng, đến bình thử nghiệm cho đến khi bình đạt áp suất mong muốn. Khi sử dụng các bình lớn, cần có một lượng lớn chất lỏng để đổ đầy chúng. Máy bơm ly tâm cung cấp dòng chất lỏng cao ở áp suất tương đối thấp làm đầy bình. Khi bình được lấp đầy, máy bơm cao áp tạo ra một dòng chảy thấp dưới áp suất cao để tạo áp suất cho bình. Van điều khiển được vận hành tự động hoặc bằng tay. Khi một van điều khiển tự động được vận hành, một cảm biến áp suất sẽ phát hiện áp suất đặt trước và sau đó giữ áp suất trong một thời gian đã định trước, sau đó xả áp suất và xả chất lỏng.

Cách xác định áp suất thử:

Việc xác định áp suất thử trong thử nghiệm thủy tĩnh phụ thuộc vào loại thiết bị và yêu cầu của tiêu chuẩn áp dụng. Tuy nhiên, có một số nguyên tắc chung trong quá trình xác định áp suất thử như sau:

1. Xác định áp suất thử: Áp suất thử được xác định bằng cách tính toán hoặc theo yêu cầu của tiêu chuẩn áp dụng. Áp suất thử thường cao hơn áp suất hoạt động của thiết bị và được thiết lập để đảm bảo tính an toàn và độ bền của thiết bị.

2. Thời gian thử: Thời gian thử cũng được quy định trong các tiêu chuẩn áp dụng. Thời gian thử cần đảm bảo đủ để kiểm tra tính chất của thiết bị và không gây hư hại đến thiết bị trong quá trình thử nghiệm.

3. Phương pháp đo áp suất: Áp suất thử cần được đo bằng các phương pháp đo áp suất chính xác như sử dụng cảm biến áp suất hoặc bằng các thiết bị đo áp suất khác.

4. Quy định về thời gian đo áp suất: Trong quá trình thử nghiệm, cần thiết lập các thời điểm đo áp suất và ghi lại các giá trị áp suất đo được để kiểm tra và giám sát quá trình thử nghiệm.

5. Quy định về kết quả thử nghiệm: Sau khi hoàn thành thử nghiệm, kết quả thử nghiệm cần được ghi lại và so sánh với các yêu cầu của tiêu chuẩn áp dụng để xác định tính chất của thiết bị.

Việc xác định áp suất thử trong thử nghiệm thủy tĩnh phải tuân thủ các quy định và yêu cầu của tiêu chuẩn áp dụng để đảm bảo an toàn và độ bền của thiết bị.

Các tiêu chuẩn áp dụng

ASME Boiler and Pressure Vessel Code

Ví dụ cách xác định áp suất thử đối với bình chịu áp lực được thiết kế theo ASME Section VIII Div.1, áp suất thử thủy tĩnh tại mọi điểm bên trong bình ít nhất phải bằng 1,3 lần tích của áp suất làm việc tối đa cho phép (maximum allowable working pressure MAWP) của bình và tỷ lệ ứng suất (stress ratio). Công thức tính áp suất thử thủy tĩnh là:

Pt = 1,3 x MAWP x (St/Sd)

trong đó:

Pt là áp suất thử nghiệm,

MAWP là áp suất làm việc tối đa cho phép của bình,

St là ứng suất cho phép ở nhiệt độ thử nghiệm (thường ở 100°F),

Sd là ứng suất cho phép ở nhiệt độ thiết kế

St/Sd là được gọi là "tỷ lệ ứng suất."

Công thức này được sử dụng để đảm bảo rằng bình chịu áp lực có thể chịu được áp suất vận hành tối đa mà nó được thiết kế.

Ghi chú:

ASME Section VIII: Đây là một phần của ASME Boiler and Pressure Vessel Code, được sử dụng để thiết kế, sản xuất và kiểm tra các loại thiết bị chứa áp suất, chẳng hạn như bình chứa, nồi hơi và ống dẫn.

ASME B31.1 và ASME B31.3 áp dụng cho đường ống công nghệ

Ví dụ về thử nghiệm thủy tĩnh theo tiêu chuẩn ASME cho đường ống dẫn công nghệ (process piping) có thể được tìm thấy trong ASME B31.1 và ASME B31.3.

Các tiêu chuẩn này quy định rằng áp lực trong quá trình thử nghiệm thủy tĩnh không được thấp hơn 1,5 lần áp lực mà hệ thống được thiết kế để chịu được.

Ngoại lệ cho quy định này là khi nhiệt độ thiết kế của hệ thống cao hơn nhiệt độ thử nghiệm. Trong trường hợp này, bạn có thể tính toán yêu cầu áp lực thử nghiệm tối thiểu bằng công thức sau:

Pt= 1.5 x Pd x St/S

trong đó:

Pd là áp suất thiết kế,

St là ứng suất cho phép tại nhiệt độ thử nghiệm

S là ứng suất cho phép tại nhiệt độ thiết kế.

Trong suốt quá trình thử nghiệm thủy tĩnh, bạn phải duy trì áp lực này ít nhất trong 10 phút. Sau khoảng thời gian này, bạn có thể giảm áp suất thử nghiệm xuống mức áp suất thiết kế, sau đó kiểm tra hệ thống để phát hiện rò rỉ và hư hỏng khác.

Tìm kiếm Blog này