Испытания на герметичность: Неправильная работа задвижек и шаровых кранов

При испытании вновь установленных трубопроводных систем трубы и клапаны должны сначала пройти предварительные испытания: два испытания на утечку, 150% гидростатическое испытание и испытание на утечку N₂He (азота и гелия). Эти испытания охватывают не только фланцы, соединяющие клапаны и трубы, но и интерфейсы между крышкой и корпусом клапана, а также все компоненты заглушки/золотника внутри корпуса клапана.
Чтобы гарантировать, что полости внутри параллельных задвижек или шаровых кранов полностью герметизированы во время испытания, клапаны следует расположить открытыми на 50%, как показано на рисунке 1. Пока все выглядит нормально, но действительно ли это осуществимо для наиболее часто используемых шаровых кранов и клиновых задвижек? Если эти два типа клапанов расположены в полуоткрытом состоянии, как показано на рисунке 2, давление внутри полости будет воздействовать на набивку штока клапана. Набивка штока обычно изготавливается из графита. При испытаниях при давлении 150% от расчетного с использованием низкомолекулярных газов, таких как гелий, обычно необходимо затянуть болты напорного колпака, чтобы получить нормальные результаты испытаний.

Однако проблема этого метода заключается в том, что он может оказывать чрезмерное давление на набивку, тем самым увеличивая силу, необходимую для работы клапана. По мере увеличения трения увеличивается и скорость износа упаковки во время работы.

Серьезный ущерб
Если клапан не расположен напротив верхнего седла уплотнения, затягивание нажимного колпака может привести к наклону штока клапана. Наклонный шток клапана может царапать капот во время работы, что приводит к царапинам.
Если неправильная работа во время первоначального испытания приводит к утечке из уплотнения штока клапана, обычной практикой является дальнейшее затягивание крышки напорного клапана. Однако это может привести к серьезному повреждению крышки напорного клапана и/или болтов сальника. На рисунке 4 показан случай, когда к гайкам/болтам сальника был приложен чрезмерный крутящий момент, в результате чего крышка напорного клапана деформировалась. Если к крышке напорного клапана приложено чрезмерное напряжение, это также может привести к защелкиванию болтов крышки клапана, как показано на рисунке 5.

Рисунок 4: Гайки/болты крышки клапана затянуты с чрезмерным крутящим моментом, в результате чего крышка напорного клапана изгибается и деформируется.

Рисунок 5: Болт крышки клапана сломался.

Рисунок 6: Несоосность штока клапана может привести к царапинам, что приведет к серьезной утечке.

Рисунок 3 иллюстрирует наилучший способ избежать вышеуказанной ситуации. При проведении предварительных испытаний переведите клапан в полностью открытое положение, т.е. в положение, в котором клапан находится в верхнем седле уплотнения.
Затем ослабьте гайки на нажимном колпаке, чтобы сбросить давление, действующее на набивку штока клапана. Проведение предварительных испытаний в этих условиях позволит выявить любые проблемы со штоком клапана и/или уплотнениями капота. Если верхнее седло уплотнения работает плохо, рассмотрите возможность замены клапана. Подводя итог, можно сказать, что верхнее уплотнение должно представлять собой проверенное уплотнение металл-металл.
Два момента, которые стоит отметить
После завершения предварительного испытания необходимо приложить соответствующее сжимающее напряжение к набивке штока, гарантируя при этом, что набивка не будет оказывать чрезмерного напряжения на шток клапана. Это позволит предотвратить чрезмерный износ штока клапана и сохранить нормальный срок службы набивки. Стоит отметить два момента: во-первых, сжатая графитовая набивка не вернется в состояние до сжатия даже при снятии внешнего давления; следовательно, утечка произойдет после снятия сжимающего напряжения. Во-вторых, при затягивании уплотнения штока клапана убедитесь, что клапан расположен в верхнем седле уплотнения. В противном случае сжатие графитовой набивки может быть неравномерным, что приведет к наклону штока клапана, что, в свою очередь, может привести к поверхностному истиранию штока клапана и серьезной утечке из набивки, как показано на рисунке 6. Такие клапаны необходимо заменить.