تست هیدرواستاتیک مخازن تحت فشار(hydrostatic)
تست هیدرواستاتیک مخازن تحت فشار(hydrostatic)
تست هیدرواستاتیک یکی از روش هایی است که مخازن تحت فشار مانند خطوط لوله و لوله‌کشی‌های مخازن گاز، بویلرها و مخازن سوخت از لحاظ استحکام و داشتن نشتی تست می‌شوند.تست هیدرواستاتیک نوعی تست فشار است که در آن تمامی اجزاء بطور کامل با آب پر می شوند هوای موجود در سیستم حذف می شود و فشار سیستم حدودا تا ۱.۵ برابر فشار کاری سیستم افزایش می یابد. فشار برای مدت زمان خاصی ثابت نگه داشته می شود تا نشتی سیستم بررسی شود.
اقدامات لازم در تست هیدرواستاتیک
در حین تست هیدرواستاتیک، نشتی را می‌توان با بستن شیر تغذیه و مشاهده‌ی افت فشار تشخیص داد. اگر آب رنگی باشد محل نشتی را راحت‌تر می‌توان تشخیص داد. استحکام معمولاً با ایجاد دفرمگی در مخزن اندازه‌گیری می‌شود. تست هیدرواستاتیک شایع‌ترین روش به کارگرفته شده برای آزمایش لوله‌ها و مخازن تحت فشار است. استفاده از تست هیدرواستاتیک به حفظ ایمنی و دوام لوله ها با گذشت زمان کمک می‌کند.قطعات جدید تولید شده ابتدا توسط تست هیدرواستاتیک تأیید می‌شوند. تست هیدرواستاتیک مخازن تحت فشار برای به جریان درآوردن و ذخیره‌کردن گازها خیلی مهم است، چرا که اگر این قسمت‌ها تحت فشار قرار گیرند منفجر می‌شوند.
بازرسی مخازن پرفشار
روند انجام تست هیدرواستاتیک(Hydrostatic test procedure)
تست هیدرواستاتیک باتوجه به شرایط صنعتی که در آن استفاده می‌شود و یا ویژگی‌های مورد نظر مشتری انجام می‌شود. این لوله‌ها با یک مایع تراکم ناپذیر، معمولاً آب یا روغن پرشده و فشارشان تا فشار تست هیدرواستاتیک بالا می‌رود و از لحاظ نشتی و یا دفرمگی تست می‌شوند. برای آسان‌تر کردن تشخیص نشتی ممکن است رنگ فلوئورسنت یا رنگ قرمز به آب اضافه شود.
فشار تست هیدرواستاتیک(Hydrostatic test pressure)
فشار تست همیشه بطور قابل توجهی بالاتر از فشار کارکرد است تا یک ضریب اطمینان به ما دهد. این ضریب اطمینان بطور معمول ۱۶۶/۶%، ۱۴۳% یا ۱۵۹۰% از فشار کارکرد (بسته به مقرراتی که اعمال شده) تعیین می‌شود. برای مثال وقتی یک سیلندر با فشار ۲۰۱۵psi (تقریباً ۱۳۹bar) باشد، باید با فشار ۳۳۶۰psi (تقریباً ۲۳۲bar) تست شود. آب به دلیل در دسترس بودن و بی‌ضرر بودن برای سیستم، بیشتر از سایر مایعات استفاده می‌شود.
آب، روغن و مایعات هیدرولیکی تقریباً تراکم‌ناپذیر هستند، بنابراین نیاز به زحمت کمی برای رساندن آنها به فشار بالا نیاز است. به همین دلیل تنها می‌تواند مقدار کمی از انرژی را در صورت خرابی آزاد کند. اگر گاز با فشار بالا استفاده شود، گاز گسترش می‌یابد و با حجم کم فشرده شده و منجر به انفجار می‌شود.
تست سیلندرهای فشار پایین(Testing of low pressure cylinders)
سیلندرهای فشار پایین معمولاً با water jacket تست می‌شوند. سیلندرها، عیب‌یابی شده و سپس در یک ظرف پر از آب قرار داده می‌شوند و در آن تغییر حجم لوله می‌تواند انداره‌گیری شود (معمولاً با نظارت بر سطح آب در یک لوله کالیبره شده). سپس سیلندر برای مدت مشخصی تحت فشار قرار میگیرد (معمولاً ۳۰ ثانیه یا بیشتر) و اگر مشخص شد، با افزایش حجم مخزن تحت فشار با خواندن مقدار مایعی که در لوله اندازه‌گیری شده است، میزان گسترش آن اندازه‌گیری خواهد شد. نشتی نیز نتیجه مشابهی به ما خواهد داد. با نگهداشتن حجم در سیلندر تحت فشار و با بستن شیر تغذیه برای یک مدت، قبل از کاهش فشار، اگر نشتی وجود داشته باشد در این مدت فشار افت می‌کند. در بیشتر موارد اگر نشتی از یک حد مجاز بیشتر باشد نمی‌توان فشار را به فشار تست برساند. یک نشت ممکن است یک معیار عدم پذیرش باشد، یا ممکن است به علت ضعیف شدن تجهیزات تست هیدرواستاتیک باشد.
اطلاعات جمع آوری شده پس از تست هیدرواستاتیک باید روی سیلند نصب شوند. این شامل استاندارد طراحی، شماره سریال، سازنده و سال ساخت است. بعد از تست، ظرفیت اسمی باید به همراه تاریخ تست موفقیت آمیز و علامت شناسایی مرکز تست روی سیلندر حک شود.یک آزمایش ساده‌تر که آن نیز یک تست هیدرواستاتیک است اما می‌تواند توسط هرکسی انجام شود این است که ظرف را با پر کردن آب، تحت فشار قرار دهید و نشتی ها را بطور فیزیکی بررسی کنید. این نوع تست برای مخازنی مثل مخزن سوخت قایق که تحت فشار نیستند اما باید تحت فشار هیدرواستاتیک محتویاتش کار کنند، مناسب است.
مثال‌هایی از تست هیدرواستاتیک
خاموش‌کننده‌های آتش قابل حمل، وسایل ایمنی هستند که نیاز است تا در اکثر ساختمان‌ها عمومی بصورت دائم در دسترس باشند. همچنین وجود این لوازم در خانه‌ها نیز ضروری است. با گذر زمان، شرایطی که این لوازم در آن نگهداری می‌شوند و شیوه استفاده از آنها بر ساختار خاموش کننده تأثیر می‌گذارد.یک ضعف ساختاری در این خاموش کننده‌ها ممکن است باعث بد عمل کردن آن و یا باعث انفجار هنگام استفاده از آن شود. برای تضمین کیفیت و سلامت این لوازم از تست هیدرواستاتیک استفاده می‌شود. همه قطعات سازنده خاموش کننده باید تست شود تا صلاحیت آن برای استفاده تأیید گردد.
آزمایش خط لوله (Pipeline Testing)
تست هیدرواستاتیک لوله‌ها و عروق باید به گونه‌ای صورت گیرد تا این امکان حاصل شود که همه اجزای سازنده دستگاه که در تست‌های قبلی آزمایش نشده‌اند هیچگونه مشکلی ندارند و کل مجموعه برای بازگشتن به عملیات سالم بوده و از کیفیت لازم برخوردار است. این تست‌ها برای تضمین تنگی و قدرت از ASME B31.3 پیروی می‌کنند.
برای تست فشار لوله‌های گاز،نفت تحت فشار به آنها حداقل تا ۱۲۵% حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP) در هر نقطه در طول آنها فشار وارد می‌کنند.
برای لوله‌سازی طبق ASME B31.3 ، اگر دمای طراحی شده بیشتر از دمای آزمایش باشد، فشار آزمایش باید با توجه به دمایی که برای دستگاه تنظیم شده، تعیین گردد. این کار با ضریب ۱٫۵ MAWP نسبت دمای آزمایش به دمای طراحی شده انجام میگیرد (ASME B31.3 Section 345.42 Equation 24).
فشار آزمایش نباید از میزانی که باعث می شود دمایی بیش از دمای آزمایش ایجاد شود تجاوز نماید( ASME B31.3 Section 345.4.2).
تکرار تست هیدرواستاتیک(Repeat hydrostatic test)
اکثر کشورها دارای قوانینی هستند که دوره بازرسی و تست هیدرواستاتیک بر اساس آنها صورت میگیرد. به عنوان مثال هر دو سال (با بازبینی بصری سالانه) برای سیلندرهای تحت فشار بالا و هر پنج یا ده سال برای فشارهای پایین‌تر مانند دستگاه اتفاء حریق. سیلندرهای گازی که خراب می‌شوند، بر اساس بخشی از قوانین تست از بین برده می‌شوند تا بعدا مجدداً مورد استفاده قرار نگیرند.
برخی از سیلندرهای گاز رایج شامل مقررات زیر هستند:
سیلندرهای گاز DOT-3AL باید هر ۵ سال بازرسی شده و عمر استفاده نامحدود داشته باشد.
سیلندرهای گاز DOT-3HT باید هر ۳ سال بازرسی شده و عمر استفاده از آنها حداکثر ۲۴ سال است.
سیلندرهای گاز DOT-3AA باید هر ۵ سال بازرسی شده و عمر استفاده نامحدود داشته باشند (مگر اینکه شامل علامت * باشد که در این صورت سیلندر مشخصات خاص خود را داشته و از عمر تست هیدرواستاتیک ۱۰ ساله برخوردار خواهد بود).
بطور معمول سازمان‌هایی مانند ISO و ASME و ASTM دستورالعمل‌هایی برای انواع مختلف مخازن تحت فشار را مشخص می‌کنند.
ایمنی تست هیدرواستاتیک
تست هیدرواستاتیک یک فرآیند خطرناک است و باید با احتیاط توسط پرسنل مجرب انجام شود. پیروی از رویه‌های مندرج در استاندارد های فنی مربوط که برای هر کاربرد خاص بصورت جداگانه مشخص شده‌اند، معمولاً این خطرات را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند.
نشت مایع با فشار بالا می‌تواند به پوست نفوذ کرده و خود را به بافت‌های بدن تزریق نماید. این باعث آسیب جدی و مستقیم به اپراتور شده و اگر مایع سمی یا آلوده باشد، اثرات جانبی دیگری نیز خواهد داشت.
شیلنگ تحت فشار که بطور ایمن وصل نشده یا تحت فشار قرار نگرفته است، ممکن است در اطراف اسپری آب یا روغن بسرعت حرکت کرده و شلاق بزند و با برخورد با افراد باعث آسیب‌رسانی شود.
محصور کردن قطعات مورد آزمایش، استفاده از نشانگرهای خطر، استفاده از تجهیزات شخصی مناسب و ایجاد موانع برای دسترسی پرسنل غیرضروری، اقدامات احتیاطی معمول است.
عوامل تعیین کننده فرکانس آزمایش هیدرواستاتیک
فرکانس آزمایش هیدرواستاتیک برای مخازن تحت فشار توسط چندین عامل تعیین می شود. این عوامل عبارتند از:
مقررات قابل اجرا(Applicable regulations):
سازمان نظارتی که بر مخزن تحت فشار نظارت دارد ممکن است نیاز به آزمایش در فواصل زمانی خاص داشته باشد. به عنوان مثال، OSHA در ایالات متحده نیاز به آزمایش هیدرواستاتیک سیستم های لوله کشی فشار بالا هر پنج سال یک بار دارد.
نوع مخزن(Tank type):
نوع مخزن تحت فشار نیز بر فرکانس آزمایش تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، مخازن تحت فشاری که تحت فشار زیاد، دمای بالا، یا مواد خورنده هستند ممکن است نیاز به آزمایش های مکرر داشته باشند.
سن مخزن(Reservoir age):
سن مخزن تحت فشار نیز می تواند بر فرکانس آزمایش تأثیر بگذارد. رگ های قدیمی ممکن است بیشتر در معرض خوردگی یا سایر انواع آسیب قرار گیرند، که ممکن است نیاز به آزمایش های مکرر داشته باشد.
نتایج آزمایش قبلی(Previous test results):
نتایج آزمایش‌های هیدرواستاتیک قبلی نیز می‌تواند به تعیین فراوانی آزمایش‌های آینده کمک کند. اگر یک کشتی به طور مداوم آزمایش های قبلی را بدون مشکل پشت سر گذاشته باشد، ممکن است نیازی به آزمایش مکرر نداشته باشد.
شرایط عملیاتی(Operational conditions):
شرایطی که تحت آن مخزن تحت فشار کار می کند نیز می تواند بر فرکانس آزمایش تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، کشتی هایی که در معرض تغییرات مکرر دما یا ارتعاش هستند ممکن است به آزمایش های مکرر نیاز داشته باشند.
تاریخچه تعمیر و نگهداری: تاریخچه تعمیر و نگهداری مخزن تحت فشار نیز می تواند بر فرکانس آزمایش تأثیر بگذارد. اگر مخازن سابقه مشکلات تعمیر و نگهداری داشته باشد، ممکن است برای اطمینان از ایمنی آن نیاز به آزمایش های مکرر داشته باشد.
به طور کلی، فرکانس آزمایش هیدرواستاتیک برای مخازن تحت فشار به عوامل خاص ذکر شده در بالا بستگی دارد.
نتایج نگران کننده در انجام نشدن تست هیدرواستاتیک
انجام ندادن تست هیدرواستاتیک روی مخازن تحت فشار می تواند عواقب جدی داشته باشد. در اینجا چند نمونه آورده شده است:
خطرات ایمنی: مخازن تحت فشاری که به طور منظم آزمایش نمی شوند، می توانند ضعف ها یا نقص هایی ایجاد کنند که می تواند باعث از کار افتادن آنها تحت فشار شود. این می تواند منجر به انفجار، آتش سوزی یا حوادث دیگری شود که می تواند باعث آسیب یا مرگ افراد مجاور شود.
عدم انطباق با مقررات: بسیاری از حوزه های قضایی به آزمایش هیدرواستاتیک مخازن تحت فشار برای اطمینان از انطباق با مقررات ایمنی نیاز دارند. عدم رعایت این مقررات می تواند منجر به جریمه، مجازات و مسئولیت قانونی شود.
از دست دادن شهرت: اگر مشخص شود که شرکتی با مخازن تحت فشاری کار می کند که آزمایش نشده اند، می تواند به اعتبار آنها آسیب برساند و تجارت با مشتریان یا آژانس های نظارتی را دشوارتر کند.
آسیب به تجهیزات: مخازن تحت فشاری که به طور منظم آزمایش نمی شوند می توانند دچار خوردگی یا انواع دیگر آسیب شوند که می تواند طول عمر آنها را کاهش دهد یا نیاز به تعمیرات گران قیمت داشته باشد.
وقفه در کسب و کار: اگر یک مخزن تحت فشار به دلیل عدم آزمایش از کار بیفتد، می تواند باعث تعطیلی عملیات شود و منجر به از دست رفتن بهره وری و درآمد شود.
به طور کلی، عواقب عدم انجام آزمایش هیدرواستاتیک روی مخازن تحت فشار می تواند شدید باشد. برای اطمینان از ایمنی افرادی که با آن کار می کنند پیروی از تمام مقررات و دستورالعمل های قابل اجرا مهم است.
