Tlaková zkouška potrubí

Poté, co je potrubí nainstalováno vyžadují snad všechny světové standardy, aby bylo nějakým způsobem odzkoušeno a tím prokázáno, že vydrží provozní podmínky a že je dobře svařené a namontované, a tím pádem neohrožuje vlastní provoz ani zaměstnance. U nás jsou pravidla pro kontroly potrubí obsažená v normě ČSN EN 13480-5 Kovová průmyslová potrubí - Část 5: Kontrola a zkoušení. Požadavky na tlakovou zkoušku jsou poté v odstavci 9.3. Norma vychází z Pressure equipment directive (PED) 2014/68/EU (původní 97/23/EC), která stanovuje požadavky na návrh a výrobu tlakových zařízení, mezi která patří i potrubí. Obecně je tlakové zařízení jakákoliv komponenta o objemu větším než 1 litr a přetlaku větším než 0,5 baru. Všechny tyto komponenty se poté řídí směrnicí PED.

V praxi je potřeba vypsat si všechny potrubní větve s jejich DN a maximálním provozním tlakem a poté jejich násobkem DN*PS zjistit, do jaké skupiny potrubí dle PEDu patří, jestli náhodou nebude potřeba dělat kromě tlakové zkoušky třeba i rentgen nebo jinou nedestruktivní zkoušku.

Povinnost provedení tlakové zkoušky je zmíněna právě v normě 13480-5, čl. 9.3.1, který zkráceně říká: "Všechno potrubí, jež je zkonstruováno v souladu s touto normou musí být podrobeno zkoušce integrity a to takovým způsobem, aby bylo možné provést následnou inspekci všech komponent a spojů. Pokud je hydrostatická tlaková zkouška z nějakého důvodu nevhodná, použije se pneumatický test nebo jiná vhodná zkouška." Pro svou nezávadnost a dostupnost se nejčastěji používá voda, ale jsou provozy, kde to nejde a použije se jiné médium.

PŘÍPRAVA NA TLAKOVOU ZKOUŠKU

Dokumentace

Předtím, než proběhne vlastní tlaková zkouška, se nejdříve kontrolují všechny náležitosti. Je potřeba zkontrolovat potrubní schéma (P&ID), ve kterém by mělo být vyznačeno odkud kam se bude úsek testovat, jakým tlakem, které jsou hraniční blindy a armatury. Mělo by se vyznačit, které armatury zůstanou otevřené a které zavřené. Měl by být zhotoven seznam potrubních větví a jednotlivé izometrie. Měla by být zkontrolována průvodně technická dokumentace - převážně materiálové listy potrubí, certifikace svářečů a způsoby provedení svarů (WPS, WPQR). 

Vizuální inspekce připravenosti

Pokud je všechna dokumentace kompletní, je potřeba zkontrolovat potrubí fyzicky na místě. 

• Potrubí není zaizolované a není ani jinak zabráněno vizuální kontrole všech svarů a komponent
• Příruby jsou kompletní, mají těsnění a všechny šrouby
• Svary jsou úplné, žádný se nezapomněl jen nastehovaný, nedovařený zespoda apod.
• Jsou nainstalovány podpěry, někdy je nutné nainstalovat i provizorní jen na tlakovou zkoušku pro udržení tíhy kapaliny, pokud potrubí poté slouží pro plyn
• Potrubí je dobře vedeno, nemá kapsy, kde by se nahromadila voda bez možnosti vypuštění
• Každý tlakovaný úsek má vypouštěcí armaturu v nejnižším bodě a odvzdušňovací v nejvyšším
• Všechny komponenty, které se nebudou testovat jsou oddělené armaturou nebo blindou
• Všechny nehraniční armatury jsou otevřené
• Kompenzátory, pokud potřeba, jsou zafixovány
• Pojišťovací armatury jsou odpojeny, doporučuje se na test nainstalovat provizorní pojišťovací ventil s otevíracím tlakem 1,1 krát zkušební tlak

VLASTNÍ ZKOUŠKA

Průběh testu je specifikován v odstavci 9.3.2. Tlaková zkouška se obvykle provádí běžnou pitnou vodou z vodovodního řadu a potrubí se tlakuje na tlak p_test = 1,43 PS, kde PS značí návrhový tlak (tlak vyšší než nejvyšší možný provozní tlak). Tomuto tlaku musí být podrobeny nejvýše položené komponenty, takže je potřeba dávat pozor, aby tlak vodního sloupce nezpůsobil nepřípustné napětí v níže položených komponentech a případně úseky tlakovat zvlášť.

Tlakovaný úsek se naplní, dokud se nevytlačí všechen vzduch. Poté se natlakuje na cca 50% zkušebního tlaku a následně se po krocích zvyšuje, dokud nedosáhne velikosti zkušebního tlaku a na tom se systém drží minimálně 30 min. Poté se sníží na návrhový tlak PS a systém se za tohoto stavu vizuálně kontroluje.

Komponenty provozované při tlaku menším než 0,5 bar nespadají do kategorie tlakových zařízení a nemusí být testovány.

PO ZKOUŠCE

Pokud nejsou viditelné žádné úniky, pokles tlaku a všechny komponenty jsou neporušené, zkouška byla úspěšná a vystaví se protokol o tlakové zkoušce.

Pokud některá komponenta tlakovou zkoušku nevydrží, musí být opravena a znovu odzkoušena.

Před vypuštěním je potřeba nejdříve otevřít všechny odvětrávací armatury.

OSTATNÍ INFO

• Pozor na vzduchové kapsy při testu ze tří důvodů. Natlakovaný vzduch uvolní při porušení komponenty mnohem více energie najednou, a tím hrozí větší nebezpečí úrazu. Za druhé, pokud špatně dotaženou přírubou bude unikat vzduch, nic nepoznáme. A za třetí bude natlakování trvat o dost déle...což je zároveň dobrý indikátor přítomnosti vzduchu. (Pokud by někoho zajímala fyzika, která za tím stojí, tak práce W=p.dV ... zatímco voda je nestlačitelná, tlak se v uzavřeném prostoru zvýší rychle a hodně při vynaložení menší práce a energie při uvolnění bude rovněž malá; vzduch na druhou stranu je stlačitelný a původní uvězněný objem se několikanásobně zmenší...a tato energie se při poruše uvolní najednou)
• Zkouška se dá provádět i jiným médiem než vodou, pokud se voda z nějakého důvodu nehodí. Obecné požadavky jsou, aby médium bylo netoxické a nevařilo se za teploty zkoušky. Dá se tlakovat i plynem, ale z důvodu uvedeného výše je větší riziko úrazu.
• Teplota média a potrubí by měla být přibližně stejná. Pozor na teplotní expanzi vody v uzavřeném systému, která bývá o řád vyšší než expanze kovu...tlak rychle vzroste a hrozí poškození. Pozor na křehký lom při nízkých teplotách.
• Při pneumatickém testu je potřeba použít na spoje např. mýdlovou vodu případně ultrazvukový či jiný detektor netěsností.

Zajímavost - Mrazová záslepka (freeze plug)

V určitých speciálních případech, kdy je potřeba testovat potrubí po částech a jedná se např. o dlouhé rovné úseky, kam nejde umístit blindu, může se použít mrazová záslepka...je to vlastně špunt zmrzlé vody odolávající zkušebnímu tlaku, který se vytvoří uvnitř potrubí. Používá se při opravách potrubí, výměnách armatur, tlakové zkoušce a speciální využití má při údržbě v sekundárních jaderných okruzích. Dělá se tak, že se potrubí napustí vodou a z vnějšku potrubí se umístí chladicí aparatura, která funguje na principu mrazáku a tím vytvoří špunt.

Zdroje: PIPING HANDBOOK. Mohinder L. Nayyar, P.E.. ASME Fellow 

EN 13480-5 Kovová průmyslová potrubí - Část 5: Kontrola a zkoušení