Tlakové zkoušky na PE plynovodech odpovídá jejich provádění souvisejícím předpisům?

Transkript

1 Tlakové zkoušky na PE plynovodech odpovídá jejich provádění souvisejícím předpisům? Kontrola těsnosti a pevnosti tlakovými zkouškami Tlakové zkoušky se provádějí před uvedením do provozu trubních rozvodů, a nebo jako dílenské zkoušky jednotlivých prvků trubních rozvodů. Jedná se o zkoušky nedestruktivní, které mají ověřit jednak pevnost rozvodu (jednotlivých prvků rozvodu a jejich spojů) a jednak těsnost provedení rozvodů. Způsob provedení tlakové zkoušky je obvykle předmětem dohody mezi odběratelem a dodavatelem. Tlakové zkoušky jednotlivých potrubních prvků (svařované tvarovky, dílensky zhotovené přechodky apod.) řeší systémy zabezpečení jakosti výroby jednotlivých dodavatelů. Zkušební metody tlakových zkoušek Výběr zkušební metody závisí na druhu rozvodu, přepravovaném médiu a účelu použití rozvodu (plynovody, vodovody, topné a technologické rozvody). Před prováděním zkoušky je zpracován postup provádění zkoušky, který obsahuje zejména : Zkušební metodu Zkušební přetlak Zkušební médium Doba trvání zkoušky Povolenou změnu měřené veličiny Způsoby vyhledávání netěsností Způsob vypouštění a likvidace zkušebního média Zkušební metody lze rozdělit následujícím způsobem Tab. 1 Zkušební metody Metoda/zkušební médium kapalina vzduch nebo inertní plyn plyn při provozním tlaku (použitelnost metody) Měření objemu ANO NE NE Měření tlaku ANO ANO NE Vizuální kontrola ANO ANO ANO Měření diferenčního tlaku NE ANO NE 1

2 Měření objemu Zkoušený úsek je naplněn kapalinou. Po dosažení zkušebního tlaku, jeho ustálení a ustálení teploty se provede odečet tlaku. Tlak se musí držet na konstantní úrovni. Pokles tlaku je kompenzován doplněním kapaliny. Doplnění kapaliny se provádí přesnými dávkovacími čerpadly. Objem kapaliny použitý k doplnění je zaznamenán a nesmí překročit předem určenou hodnotu. V případech vyšších zkušebních tlaků je u plastových potrubních systémů nutno vzít v úvahu krípový modul použitého materiálu, který se projeví zvětšením objemu potrubí a tedy poklesem tlaku. Měření tlaku Zkoušený úsek je naplněn zkušebním médiem. Po dosažení zkušebního tlaku a jeho ustálení a ustálení teploty se povede odečet tlaku. Tlak je registrován po celou dobu průběhu zkoušky a nebo musím být zaznamenány alespoň počáteční a konečná hodnota tlaku. Je-li použité zkušební médium stlačitelné, potom je minimální čas trvání zkoušky tím delší, čím je větší objem zkoušeného úseku rozvodu. Používají se měřící zařízení, které jsou vybaveny tenzometrickým snímačem tlaku s kompenzací teploty, které umožňují záznam průběhu tlaku. Většinou jsou doplněny i měřením a záznamem teploty zkušebního média. Velmi časté je použití deformačních tlakoměrů s minimální požadovanou přesností měření do 0,6% a průměru alespoň 160 mm. Rozsah manometru by neměl být větší než 1,3 násobek zkušebního přetlaku. Vizuální kontrola Při vizuální kontrole musí být všechna místa rozvodu, kde by mohlo dojít k úniku, odkryta tak, aby umožnila vizuální kontrolu s použitím potřebných přípravků. Sleduje se průsak zkušební kapaliny a nebo unik plynu při použití pěnotvorných přípravků nebo detektorů konkrétního plynu. Měření diferenčního tlaku Tato metoda se používá především u zkoušek těsnosti plynovodů, protože je citlivější než měření tlaku deformačními manometry. Metoda spočívá v měření vývoje rozdílu tlaku mezi potrubím a zkušební nádobou, která je uložena v zemi ve stejné hloubce, jako zkoušený plynovod. K měření tlakového rozdílu se používá velmi citlivý diferenční manometr. Zkouška pevnosti Pevnostní zkoušky rozvodu slouží k ověření, že nedochází k porušení rozvodu přetlakem média a k nedovoleným deformacím trubního systému. Zkouška pevnosti je velmi často spojena i se zkouškou těsnosti rozvodu. Zkouška pevnosti se provádí obvykle kapalinou, nejčastěji vodou. Zkušební médium nesmí znečistit zkoušené rozvody a nesmí působit agresivně na použité materiály rozvodu. Při použití stlačitelného média je nutno přijmout zvláštní bezpečnostní pravidla při provádění zkoušky vzhledem ke značné akumulaci energie stlačeného plynu (zásyp zkoušeného plynovodu mimo kontrolované spoje apod.). 2

3 Při provádění zkoušky je nutno zohlednit i hydrostatický tlak kapaliny při změnách výšky zkoušeného potrubí. Hodnota zkušebního tlaku se nastavuje na hodnotu vyšší než je předpokládaný havarijní tlak systému a samozřejmě nižší než jsou kritické hodnoty použitých trubních prvků. Napouštění systému kapalinou je vhodné realizovat v nejnižším bodě zkoušeného úseku. Napouštění má být pozvolné a plynulé. Je nutno zajistit odvzdušnění celého zkoušeného systému. Při tlakování systému je nutno dbát, aby nedošlo k překročení stanoveného zkušebního tlaku. Po dosažení tlaku je odstraněno tlakovací zařízení a je provedena kontrola rozvodu. Kontrola je obvykle prováděna vizuálně (deformace rozvodu, úniky zkušebního média) a sledováním tlaku v systému (jeho pokles signalizuje netěsnosti). Zkouška těsnosti Zkouška slouží k ověření bezúnikového provedení rozvodu. Lze provádět i předběžnou zkoušku těsnosti před následující, obvykle kombinovanou, závěrečnou zkouškou pevnosti a těsnosti. Předběžná zkouška se provádí nejčastěji vzduchem a zkušební tlak nemá překročit 0,5 bar. Posouzení těsnosti se provádí některou z metod uvedených v Tab. 1. Hodnota zkušebního tlaku je stanovována podle zásad a požadavků jednotlivých provozovatelů sítí, platných norem a předpisů v jednotlivých oborech. Velmi důležitá je i doba trvání zkoušky, tj. doby po kterou se sleduje měřená hodnota a posuzuje se jejich změna vzhledem k přípustné změně, která je dopředu určena. Doba trvání zkoušky se určuje na základě zvolené zkušební metody, hodnoty zkušebního tlaku a objemu zkoušeného rozvodu. Zkouška kapalinou je mnohem citlivější na zjištění případných netěsností. Malý únik kapaliny se projeví větší změnou tlaku. Na druhé straně je změna tlaku při tomto měření mnohem více ovlivněna změnou teploty média při měření. Všechna použitá měřidla musí být ověřena a tato skutečnost se dokládá kalibračním listem měřidla autorizované zkušebny. V plynárenství jsou požadavky na provádění tlakových zkoušek a postupy jednotlivých metod popsány v ČSN EN Zásobování plynem Tlakové zkoušky, postupy při uvádění do provozu a odstavování z provozu Funkční požadavky. Pro stanovení podmínek zkoušek pevnosti a těsnosti plynovodů a přípojek z PE lze aplikovat EN Některá ustanovení a zejména hodnoty je nutno vyhledat rovněž v ČSN EN a 5. Zkoušky pevnosti a těsnosti pro plynovody v budovách jsou určeny v ČSN EN 1775 Zásobování plynem-plynovody v budovách-nejvyšší provozní tlak 5 bar-provozní požadavky. V následující tabulce jsou uvedeny definice vztahující se k tlakovým zkouškám a jejich užití v jednotlivých normách. 3

4 Termíny Norma Výraz Definice EN DP výpočtový tlak, tlak z něhož se vychází při výpočtech používaných při navrhování EN DP výpočtový tlak, tlak z něhož se vychází při výpočtech používaných při navrhování EN 1775 DP výpočtový tlak, tlak z něhož se vychází při výpočtech používaných při navrhování EN 1555 DP není zaveden EN OP není zaveden EN OP provozní tlak, tlak v zařízení za běžných provozních podmínek EN 1775 OP provozní tlak, tlak v zařízení za běžných provozních podmínek EN 1555 OP není zaveden EN MOP nejvyšší provozní tlak MOP nejvyšší tlak, při kterém je možno zařízení provozovat za běžných podmínek nepřetržitě EN MOP nejvyšší provozní tlak MOP nejvyšší tlak, při kterém je možno zařízení provozovat za běžných podmínek nepřetržitě EN 1775 MOP nejvyšší provozní tlak MOP nejvyšší tlak, při kterém je možno plynovod provozovat za běžných podmínek nepřetržitě EN 1555 MOP nejvyšší provozní tlak MOP nejvyšší skutečný tlak tekutiny v potrubním systému, vyjádřený v barech, který je přípustný pro trvalý provoz; je stanoven s ohledem na fyzikální a mechanické vlastnosti součástí potrubí POZNÁMKA Spočítá se podle následující rovnice: MOP= 20 x MRS/(C x (SDR 1)) EN nejvyšší tlak v případě poruchy, nejvyšší tlak, kterému může být zařízení vystaveno po MIP krátkou dobu; je dán nastavením zabezpečovacích zařízení EN MIP nejvyšší tlak v případě poruchy, nejvyšší tlak, kterému může být zařízení vystaveno po krátkou dobu; je dán nastavením zabezpečovacích zařízení EN 1775 MIP nejvyšší tlak v případě poruchy, nejvyšší tlak, kterému může být zařízení vystaveno po krátkou dobu; je dán konstrukcí a nastavením zabezpečovacích zařízení EN 1555 MIP není zaveden EN TOP přechodný provozní tlak, tlak, při kterém je možno zařízení,za podmínky použití regulačního zařízení, provozovat přechodně EN TOP není zaveden EN 1775 TOP není zaveden EN 1555 TOP není zaveden EN STP tlak při zkoušce pevnosti, tlak kterým se zařízení zkouší při zkoušce pevnosti EN STP není zaveden EN 1775 STP tlak při zkoušce pevnosti, tlak kterým se zařízení zkouší při zkoušce pevnosti EN 1555 STP není zaveden EN CTP tlak při kombinované zkoušce, tlak kterým se zařízení zkouší při kombinované EN CTP není zaveden EN 1775 CTP není zaveden EN 1555 CTP není zaveden EN p RCP kritický RCP tlak, tlak, při němž může v PE potrubí dojít při referenční teplotě k rychlému šíření trhliny (RCP) EN p RCP není zaveden EN 1775 p RCP není zaveden EN 1555 p RCP zaveden jako p c v tabulkách s parametry zkoušek rychlého šíření trhliny EN TTP není zaveden EN TTP není zaveden EN 1775 TTP tlak při zkoušce těsnosti, tlak kterým se zkouší plynovod při zkoušce těsnosti EN 1555 TTP není zaveden Stanovení přetlaku z rozměrů trub, pevnosti materiálu a koef. bezpečnosti je zaveden pouze pro MOP a to v EN 1555 a v EN (rozšířená o koef. DF, který je zmíněn v EN , vliv vyšší než referenční teploty). MOP C 2 D F MRS SDR 1 podle EN

5 Vztahy mezi tlaky vycházejí z hodnot MOP v případě, že MOP = DP 1 a jsou uvedeny v Tab 1 v EN a nebo na Obr. 1 v EN , kde jsou řešeny vztahy pro navrhování systému a jeho zkoušení. Čl. 7 EN specifikuje provádění tlakových zkoušek podle hodnot Obr. 1 této normy. Pro zkoušky PE plynovodů a přípojek platí : provádějí se zkoušky pevnosti STP- ostatní tlakové úrovně nejsou definovány (CTP) STP 1,5 x MOP a zároveň STP 0,9 x p RCP MIP < STP pořadí uváděných tlaků je následovné p RCP > STP max STPmin > MIP > MOP Vše se zdá celkem jasné až na hodnotu p RCP, která je určena v EN pro trubky s e 15 mm hodnotou p RCP 1,5MOP. Takže se pohybujeme mírně v kruhu. Navíc je tato hodnota měřena při 0 C a ne při referenční (jak je uvedeno v definici), která je 20 C. (Hodnota p RCP by v tomto případě byla vyšší). Vyjdeme-li však z toho co je zřejmé, můžeme se pokusit o stanovení zkušebního přetlaku STP pro : 1. tr. PE 100, SDR 17,6, C = 2,5 z TPG DP = MOP = 0,482 MPa STPmin = 1,5 MOP = 0,723 MPa, STPmax = MOP C D F = 1,205 MPa Podmínka z definice požadavku na hodnotu p RCP 1,5 MOP potom stanoví že minimální hodnota p RCP = 0,723 což platí viz poznámka 1 pod čarou. Nicméně naměřené hodnoty p RCP nejsou běžně uváděny, je nutno se řídit u tlakových zkoušek hodnotou STP min, která je však o poznání větší než běžně používaná při tlakových zkouškách. 2. tr. PE 100, SDR 11, C = 2,5 MOP = 0,8 MPa, STPmin = 1,2 MPa, STPmax = 2 MPa Toto je případ, jak by se měla zkoušet samostatná přípojka (typicky dn 32, SDR 11). Takto se určitě nezkouší. Zkusíme-li se opřít o ustanovení ČSN EN čl. 7.3 je pro používaný rozsah středotlaku na PE plynovodech odpovídající řádek 2 tabulky 1. V tabulce 1 odpovídá MIP 1,40 MOP a zároveň STP > MIP. Vztahy v tabulce platí, jestliže MOP = DP. Plyne tedy, že MIP 0,6748 MPa a STP > 0,6748 MPa. Ani v tomto případě se nedá říci, že tlakové zkoušky plynovodů z PE postavené z PE 100, SDR 17,6 jsou zkoušeny správným přetlakem (který obvykle činí 0,6 MPa). 1 výpočtový tlak u kterého není nikde stanoveno, jak se spočte, lze ale usuzovat že je roven MOP právě tehdy, když platí rovná se v předchozím vztahu; v EN je MOP uveden stejným vztahem s rovná se 5

6 Tento zmatek vznikl pravděpodobně definicí v rozsahu platnosti TPG s provozním tlakem do 0,4 MPa včetně. V čl. 2.2 TPG je však MOP definován v souladu s ČSN EN a odpovídá výpočtovému tlaku DP. V čl TPG je zkušební tlak stanoven jednoznačně jako 1,5 násobek MOP. Časy provádění zkoušky pro daný objem a tlak zkoušeného zařízení pro plynovody a přípojky z PE je definován v TPG v čl Určitě lze argumentovat, že ČSN a TPG nejsou závazné. V tom případě je nutno prokázat, že bylo dosaženo minima požadavků normy. Nižší tlak při zkoušce pevnosti a těsnosti lze kompenzovat prodloužením doby trvání zkoušky tak, aby bylo ověřeno, že únik, který by se projevil při vyšší hodnotě zkušebního tlaku se projeví i při nižší hodnotě zkušebního tlaku a to samé lze provést pro zkoušky pevnosti, vyjde li se z pevnostních křivek pro PE s odpovídajícím MRS. Autor: Ing. Pavel Vinarský - ČSSP 6