تست هیدرواستاتیک ولو|استاندارد بین المللی

هیدرو تست (Hydrostatic Test) یکی از مهم ‌ترین مراحل تست و بازرسی در سیستم‌ های پایپینگ و تجهیزات مرتبط مانند ولو است که هدف آن اطمینان از یکپارچگی ساختاری و عدم وجود نشتی در فشار های بالاتر از فشار کاری است. شرایط هیدروتست ولو ها به ویژه با توجه به کلاس فشار (Pressure Class) و جنس بدنه ولو، توسط استانداردهای معتبر بین ‌المللی مانند API 598  و ASME B16.34  تعیین می‌شود.

اصول کلی هیدروتست ولو بر اساس API 598 و  ASME B16.34

• تعریف هیدروتست ولو: در این تست، بدنه ولو با سیال (معمولاً آب) پر شده و تحت فشار مشخصی برای مدت زمان معینی قرار می‌گیرد. در این مدت نباید هیچ نشتی یا افت فشار مشاهده شود.
• فشار تست: فشار هیدروتست باید حداقل 1.5 برابر فشار کاری (Rated Pressure) ولو در دمای 38 درجه سانتی‌گراد (100°F) باشد. این مقدار طبق ASME B16.34 تعیین می‌شود و به بالا‌ترین عدد نزدیک‌تر گرد می‌شود (مثلاً به نزدیک‌ترین 25 psi)2.
• دمای سیال تست: معمولاً بین 5 تا 50 درجه سانتی‌گراد (41°F تا 122°F) توصیه می‌شود. برای ولو استنلس استیل، میزان کلرید در آب تست باید کمتر از 100 ppm باشد تا از خوردگی جلوگیری شود.
• مدت زمان تست: براساس اندازه ولو متفاوت است:

• ولو های تا 2 اینچ: 15 ثانیه
• 5 تا 6 اینچ: 60 ثانیه
• 8 تا 12 اینچ: 120 ثانیه
• بالای 14 اینچ: 300 ثانیه

کلاس‌ های فشار ولو و تأثیر آن بر شرایط هیدروتست

کلاس فشار ولو (مانند Class 150, 300, 600, 900, 1500, 2500) یک عدد راهنما است که نشان‌ دهنده محدوده فشار و دمای کاری ولو است و توسط استاندارد ASME B16.34 تعریف می‌شود3. این کلاس‌ها بر اساس جنس بدنه و دمای کاری، حداکثر فشار کاری مجاز ولو را مشخص می‌کنند.

• فشار تست هیدروستاتیک برای هر کلاس، معمولاً 1.5 برابر فشار کاری کلاس مربوطه است. به عنوان مثال، برای ولو کلاس 600، فشار کاری حدود 102 bar است، پس فشار تست هیدروستاتیک باید حدود 153 bar باشد3.

نکات تخصصی در هیدروتست ولوهای با کلاس‌های مختلف

• ولوهای کلاس پایین (150 و 300): معمولاً در خطوط با فشار و دمای پایین‌تر استفاده می‌شوند. فشار تست هیدروستاتیک آنها کمتر و مدت زمان تست کوتاه‌تر است. جنس بدنه اغلب از فولاد کربنی یا چدن است.
• ولوهای کلاس متوسط تا بالا (600 تا 2500): در خطوط با فشار و دمای بالا کاربرد دارند. فشار تست آنها بسیار بالاتر بوده و نیاز به تجهیزات تست با دقت و ایمنی بیشتر دارد. جنس بدنه معمولاً فولاد آلیاژی یا استنلس استیل است.
• تاثیر دما: با افزایش دما، مقاومت مکانیکی مواد کاهش می‌یابد و فشار کاری ولو باید کاهش یابد. بنابراین فشار تست نیز باید با توجه به دمای کاری ولو تنظیم شود3.
• ولوهای با نشیمنگاه فلزی و غیر فلزی: ولوهایی که نشیمنگاه آنها از مواد غیر فلزی (مانند الاستومر یا ترموپلاستیک) ساخته شده‌اند، دارای محدودیت‌های فشار و دمای پایین‌تری هستند و فشار تست آنها باید با توجه به این محدودیت‌ها تعیین شود.

تجهیزات و نکات ایمنی در هیدروتست ولو

• گیج فشار: گیج فشار باید کالیبره شده باشد و دامنه آن بین 1.5 تا 4 برابر فشار تست انتخاب شود تا دقت کافی داشته باشد2.
• نصب ولو: ولو باید در حالت نیمه باز روی میز تست نصب شود تا فشار به طور یکنواخت توزیع شود و از آسیب به نشیمنگاه جلوگیری شود2.
• کنترل نشتی: در طول تست نباید هیچ نشتی از بدنه ولو، پکینگ یا اتصالات مشاهده شود و افت فشار نباید وجود داشته باشد.
• دمای سیال تست: باید کنترل شود تا از آسیب به مواد ولو جلوگیری شود، به خصوص در ولوهای حساس به خوردگی یا با نشیمنگاه‌های خاص.

مثال عددی هیدروتست ولو کلاس 2500

برای یک ولو با بدنه فولاد کربنی ASTM A216 Gr.WCB و کلاس 2500:

• فشار کاری در دمای 38°C برابر با 425.5 bar است.
• فشار تست هیدروستاتیک برابر است با: 425.5×1.5=638.25425.5 \times 1.5 = 638.25425.5×1.5=638.25 bar.
• این عدد به نزدیک‌ترین 25 psi (حدود 1.7 bar) گرد می‌شود.
• مدت زمان تست برای ولوهای بزرگ‌تر از 14 اینچ حدود 300 ثانیه است.
• دمای آب تست باید بین 5 تا 50 درجه سانتی‌گراد باشد و کلرید کمتر از 100 ppm باشد.

تفاوت‌های اصلی هیدروتست ولو ها با کلاس‌ های مختلف

تفاوت‌های اصلی بین تست‌های هیدرواستاتیک برای ولوهای با کلاس‌های مختلف عمدتاً شامل فشار تست، مدت زمان تست، میزان نشتی مجاز و روش‌های تست می‌شود که همه این موارد به کلاس فشار ولو، اندازه، طراحی و جنس نشیمنگاه بستگی دارد. در ادامه خلاصه‌ای بر اساس استانداردهای بین‌المللی و رویه‌های صنعتی ارائه شده است:

فشار تست بر اساس کلاس ولو

• فشار کاری و فشار تست:
  فشار تست هیدرواستاتیک معمولاً برابر با 5 برابر فشار کاری نامی ولو در دمای ۳۸ درجه سانتی‌گراد (۱۰۰ درجه فارنهایت) است که به نزدیک‌ترین مقدار بالاتر (مثلاً ۱ بار یا ۲۵ psi) گرد می‌شود. ولوهای با کلاس بالاتر (مانند کلاس ۶۰۰، ۹۰۰، ۱۵۰۰، ۲۵۰۰) فشار کاری بالاتری دارند و بنابراین فشار تست آنها نیز بالاتر است. (منبع: ASME B16.34، API 598)
• مثال:
  ولو کلاس ۲۵۰۰ با فشار کاری حدود ۴۲۵ بار (۶۵۲۵ psi) دارای فشار تست هیدروستاتیک حدود ۶۳۸ بار (۹۴۰۰ psi) خواهد بود. ولوهای کلاس پایین‌تر مانند کلاس ۱۵۰ یا ۳۰۰ فشار تست بسیار کمتری دارند.

مدت زمان تست بر اساس اندازه ولو

• ولو های کوچک (≤ ۲ اینچ) معمولاً مدت زمان تست کوتاه‌تری (مثلاً ۱۵ ثانیه) دارند، در حالی که ولوهای بزرگ‌تر (> ۱۴ اینچ) مدت زمان طولانی‌تری (تا ۳۰۰ ثانیه) برای تست نیاز دارند تا از صحت تست اطمینان حاصل شود. (منبع: API 598، ASME B16.34)

. میزان نشتی مجاز و کلاس‌های نشتی

• میزان نشتی مجاز بر اساس طراحی نشیمنگاه ولو و کلاس آن متفاوت است. استاندارد ANSI/FCI 70-2 شش کلاس نشتی (I تا VI) را تعریف می‌کند که هر کدام دارای محدودیت‌های خاصی برای میزان نشتی و نوع سیال تست هستند:
• کلاس II: تا ۰.۵٪ از ظرفیت نامی نشتی مجاز است، معمولاً برای نشیمنگاه‌های فلزی در فشارهای متوسط.
• کلاس III: محدودیت نشتی ۰.۱٪
• کلاس IV: نشیمنگاه فلزی بسیار دقیق با نشتی ۰.۰۱٪
• کلاس V و VI: نشیمنگاه نرم با حداقل نشتی، تست شده با آب یا هوا/نیتروژن. کلاس VI بیشترین دقت را دارد و معمولاً برای ولوهای کنترلی با نشتی نزدیک به صفر استفاده می‌شود. (منبع: ANSI/FCI 70-2)

 سیال و دمای تست

تست هیدرو استاتیک معمولاً با آب در دمای کنترل شده (معمولاً بین ۵ تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد) انجام می‌شود. برای ولو های استنلس استیل، میزان کلرید آب باید کمتر از ۱۰۰ ppm باشد تا از خوردگی جلوگیری شود. تست‌ های پنوماتیک با هوا یا نیتروژن نیز انجام می‌شود اما به دلیل مسائل ایمنی کمتر رایج است. (منبع: API 598)

 روش‌های تست و وضعیت ولو

ولو ها معمولاً در حالت نیمه باز روی میز تست نصب می‌شوند. تست پوسته (بدنه) برای اطمینان از عدم نشتی بدنه یا بونت انجام می‌شود و تست نشیمنگاه برای بررسی عملکرد آب‌بندی ولو تحت فشار است. ولوهای با کلاس بالاتر ممکن است نیاز به چندین تست نشیمنگاه با فشارها و مدت زمان‌های مختلف داشته باشند. (منبع: API 598، API 6A)

 نکات تکمیلی

• طراحی ولو: نوع نشیمنگاه (متعادل یا نامتعادل)، جنس نشیمنگاه (فلزی یا نرم) و نوع ولو (گیت، گلوب، بال ولو، باترفلای) بر الزامات تست و معیارهای پذیرش تأثیرگذار است.
• رعایت استانداردها: استانداردهای API 598، ASME B16.34، ANSI/FCI 70-2 و استانداردهای ISO روش‌ها و معیارهای پذیرش را تعیین می‌کنند.
• ایمنی و کالیبراسیون: گیج‌های فشار باید کالیبره شده و دامنه آنها بین ۱.۵ تا ۴ برابر فشار تست باشد. رعایت پروتکل‌ های ایمنی به ویژه در فشارهای بالا الزامی است. (منبع: )

جدول

جمع‌بندی

تفاوت‌ های هیدروتست در ولو های با کلاس‌ های مختلف، بازتاب‌ دهنده نیاز به تضمین یکپارچگی ساختاری و عملکرد آب‌بندی متناسب با فشار و شرایط عملیاتی هر کلاس ولو است. ولو های کلاس بالا با معیار های سختگیرانه‌ تر و فشارهای تست بالاتر مورد آزمایش قرار می‌گیرند تا ایمنی و کیفیت آنها تضمین شود.