ГОСТ Р 58424-2019. Национальный стандарт Российской Федерации. Предохранительные устройства для станций и установок регулирования давления газа. Устройства защитного отключения газа для давления на входе до 10 МПа

7 Методы испытаний и проверки

7.1 Проверка размеров и визуальный осмотр

Действия по оценке:

- соответствия размеров частей, содержащих давление, с применимыми чертежами;

- соответствия конструкции ПУ сборочному чертежу и конструкции требований настоящего стандарта.

7.2 Проверка материалов

Действия при оценке соответствия материалов, используемых или предписанных требованиям раздела 4.2:

- проверку использованных материалов следует проводить путем рассмотрения сертификатов на материалы;

- проверку предписанных материалов следует проводить путем просмотра ведомости деталей.

7.3 Проверка прочности деталей, содержащих давление, и внутренних металлических перегородок

7.3.1 Метод расчета прочности

Проверку проводят путем проверки соответствия фактических факторов безопасности факторам, которые указаны в 4.3.7, и соответствия минимально допустимых толщин, показанных на чертежах, со значениями, указанными в прочностных расчетах.

Расчет на прочность может быть выполнен с учетом [2] и [3].

7.3.2 Метод экспериментального проектирования

Проверку производят путем проверки соответствия фактических факторов безопасности тем, которые указаны в 4.3.7 с учетом минимально допустимых толщин, показанных на чертежах, и минимального испытательного напряжения для выбранного материала.

Фактические факторы безопасности получают одним из двух способов:

а) проверкой предельного давления p_l, при котором становится очевидным первый признак выхода из строя или отказа ПУ, повышают давление при гидравлических испытаниях до тех пор, пока не станут очевидными первые признаки выхода из строя или отказа в одном из компонентов:

1) только для корпусов:

ГОСТ Р 58424-2019. Национальный стандарт Российской Федерации. Предохранительные устройства для станций и установок регулирования давления газа. Устройства защитного отключения газа для давления на входе до 10 МПа (11)

2) для других компонентов:

б) проводят гидравлические испытания давлением и проверяют, что постоянные деформации не превышают значений, указанных в 5.2.1, при следующих испытательных давлениях:

1) только для корпусов:

2) для других компонентов:

где s_min - минимальная расчетная толщина стенки в точке появления первого признака текучести, мм;

s_ry - измеренная толщина стенки испытуемого образца в точке появления первого признака текучести, мм;

|R_p_0,2|_min - минимальное контрольное напряжение (предел текучести) для выбранного материала согласно соответствующему документу, Н/мм²;

|R_p_0,2|_r - измеренное испытательное напряжение (предел текучести) для материала испытуемого образца согласно соответствующему документу, Н/мм²;

s_w - минимальная проектная толщина стенки для самой слабой точки, мм;

s_rw - измеренная толщина стенки испытуемого образца для самой слабой точки, мм.

Самая слабая точка может быть определена по технической оценке или посредством измерений (тензодатчик и т.д.).

Испытание проводят таким образом, что возможны деформации испытательного образца во всех направлениях. Не должно быть никаких дополнительных напряжений из-за изгиба, крутящего момента или натяжения.

Силы с крепежных систем должны быть такими же, как при обычных условиях установки.

Корпусы ПУ и детали, содержащие давление и изготовленные из разных материалов, могут подвергаться испытанию давлением отдельно.

Для гидравлических испытаний могут использоваться специальные высокопрочные зажимные болты, гайки и прокладки (между отдельными частями, содержащими давление).

Для компонента с конкретным максимально допустимым давлением PSD в формулах (13) и (14) обозначение "PS" следует заменить на "PSD".

Диафрагмы, используемые в качестве элементов, выдерживающих давление в камерах, которые подвергаются или которые могут быть подвергнуты максимальному перепаду , должны выдерживать испытательное давление, по меньшей мере:

- 0,3 кгс/см², если ;

- , если ;

- , но не менее 10 кгс/см², если .

7.4 Проверка прочности частей, передающих приводные силы

Проверку проводят путем проверки соответствия фактических факторов безопасности тем, которые указаны в 4.1.10, и соответствия размеров, показанных на чертежах, значениями, указанными в расчетах прочности.

В качестве альтернативы, проверка может быть выполнена с помощью фактического испытания.

7.5 Испытание на прочность стенок и внутренних металлических перегородок

Компоненты, содержащие давление, детали, на которые воздействует давление или перепад давления, в случае выхода из строя диафрагмы или уплотнения и внутренние металлические перегородки должны подвергаться испытанию давлением.

Испытание проводят с использованием воды при температуре окружающей среды под давлением в соответствии со значениями таблицы 12 в течение 3 мин (см. 5.2.1).

Таблица 12

Значения давления для испытания корпуса на прочность

Камеры с максимально допустимым давлением PS	Камеры с определенным максимально допустимым давлением PSD
Давление для испытания
1,5PS, но не менее PS + 2 кгс/см²	1,5PSD, но не менее PSD + 2 кгс/см²

Испытание проводят таким образом, чтобы деформация ПУ была возможна во всех направлениях. При этом не должно быть дополнительных напряжений из-за изгиба, крутящего момента или натяжения.

Силы с крепежных систем должны быть такими же, как и при обычных условиях установки по меньшей мере во время испытания типового образца.

Испытание может проводиться без отделения внутренних частей, по которым проходит газ.

Испытание также допускается проводить с воздухом или азотом, если во время проведения испытаний будут приняты необходимые меры безопасности.

Камеры, разделенные диафрагмами, должны находиться под давлением с обеих сторон диафрагмы при одинаковом давлении.

7.6 Альтернативные испытания на прочность внутренних металлических стенок

Гидравлические испытания давлением, как описано в 7.5, могут быть заменены другими испытаниями (например, пневматическим испытанием), надежность которых должна быть продемонстрирована. Для испытаний, отличных от гидравлических испытаний давлением, перед проведением этих испытаний должны применяться дополнительные меры безопасности, в случае необходимости, такие как неразрушающие испытания или другие методы эквивалентной действительности.

7.7 Испытание на внешнюю герметичность

7.7.1 Испытание на внешнюю герметичность металлического корпуса

Собранный ПУ и его приборы пневматически тестируют для оценки соответствия требованиям 5.2.2. Испытание проводят при температуре окружающей среды с воздухом или газом при испытательном давлении, указанном в таблице 13. Это испытание следует проводить на собранном ПУ в течение:

- 15 мин при испытании типового образца;

- 1 мин при обычных испытаниях и при надзоре за производством.

Таблица 13

Значения давления для испытаний на внешнюю герметичность

Камеры с максимально допустимым давлением PS		Камеры с определенным максимальным допустимым давлением PSD
Камеры регулятора	Другие камеры
Давление для испытания
1,2p_dso,max, но не менее 0,5PS	1,1PS	1,1PSD

Результат испытаний считают удовлетворительным, если выполнено одно из следующих условий:

- во время проведения испытаний наблюдались пузырьки в течение 5 с.

Примечание - Это испытание может быть выполнено путем покрытия ПУ вспенивающей жидкостью путем погружения ПУ в резервуар с водой или другими эквивалентными методами;

- внешняя утечка не выше значений, указанных в таблице 14, только для отсечных устройств.

Таблица 14

Максимальные значения внешней и внутренней скорости утечки

Номинальный размер DN	Скорость утечки воздуха в см³/ч <1>
Номинальный размер DN	Внешняя	Внутренняя <2>
25	40	15
От 40 до 80	60	25
От 100 до 150	100	40
От 200 до 250	150	60
От 300 до 350	200	100
400	400	300
<1> При нормальных условиях. <2> В случае особых требований, обозначенных в спецификации заказа, приложение К (применимо только к отсечным устройствам).

Испытательные давления в таблице 13 не применяют к камерам, ограниченным по меньшей мере с одной стороны диафрагмой, даже если они подвергаются воздействию давления газа при нормальных рабочих условиях.

Силы с крепежных систем должны быть такими же, как и при обычных условиях установки, по крайней мере, во время типового испытания.

Признанные альтернативные методы обнаружения утечки могут быть использованы для проверки утечки (например, электронные устройства). Для таких методов должна быть продемонстрирована эквивалентность вышеприведенных требований.

7.7.2 Испытание внешней герметичности камер, ограниченных по меньшей мере с одной стороны диафрагмой

Такие камеры должны подвергаться пневматическому испытанию при испытательном давлении (в кгс/см²), равном по меньшей мере:

- 0,2 кгс/см², если ;

- , если ;

- , но не менее 6,65 кгс/см², если .

Метод испытания и критерии приемки в соответствии с 7.7.1.

7.8 Испытание внутренней герметичности

Испытание на внутреннюю герметичность проводят при температуре окружающей среды с двумя различными испытательными давлениями 0,1 кгс/см² и 1,1PS перед закрывающим элементом и атмосферное давление на выходе собранного ПУ и его приборов для оценки соответствия требованиям 5.2.3. Этот тест может быть проведен до или после функциональных тестов, указанных в 7.9.2.

ПУ, встроенные в регуляторы, испытываются с регулятором в открытом положении.

Метод испытания для измерения класса утечки, если это применимо, в соответствии с ГОСТ 33257.

7.9 Группа точности

7.9.1 Общие условия

Испытания допускается проводить с использованием воздуха или газа. Если необходимые измеренные скорости потока преобразуются в значения, связанные с воздухом при нормальных условиях. Устройства измерения давления должны иметь точность не менее 0,25AG. Испытания следует проводить при температуре окружающей среды. ПУ должны быть испытаны в монтажном положении, указанном изготовителем.

Напорные линии внешней нагрузки и зондирования должны быть расположены на трубопроводе в соответствии с рекомендациями изготовителя. Испытание проводят на испытательной установке (см. рисунок 5) при следующих условиях эксплуатации:

- корпус ПУ должен находиться под давлением с обоих концов;

- регулятор ПУ должен находиться под переменным давлением, представляющим контролируемое давление.

1 - ПУ (в схеме, включающей сосуд за ПУ по ходу трубопровода

внутри шкафа); 2 - микровыключатель или аналогичное

устройство; 3 - прибор для фиксации значений;

4 - преобразователь давления; 5 - экологический шкаф;

6 - сосуд высокого давления (в схеме, которая должна быть

включена в шкаф); 7 - клапан контроля утечки;

8 - изолирующий или игольчатый клапан; 9 - регулятор

давления; 10 - индикатор давления; A - регулятор управляет

рабочим давлением ПУ; B - регулирует контролируемое давление

Рисунок 5 - Конфигурация испытательной установки для ПУ

Скорость изменения давления поддерживают постоянной, если весь блок установлен в камере с регулируемой температурой между минус 10 °C (или минус 20 °C) и плюс 60 °C для испытаний при предельных температурах и определены группы точности для защиты от избыточного давления и защиты от пониженного давления, если это применимо в отдельности.

7.9.2 Испытание при температуре окружающей среды

Метод испытания: для каждой указанной группы точности AG и релевантной максимальному давлению на входе p_emax или установленному диапазону необходимо:

а) обеспечить, чтобы корпус находился под атмосферным давлением;

б) отрегулировать давление срабатывания до нижнего предела заданного диапазона;

в) с ПУ в открытом положении, начиная с примерно 80% выбранного давления срабатывания, увеличить контролируемое давление с изменением давления не более 1,5% от выбранного давления срабатывания в секунду до закрытия ПУ;

г) повторить испытание, указанное в перечислении в), пять раз.

Установленное значение - среднеарифметическое шести действительных значений. Обычные тесты повторяются не более одного раза, а установленное значение является среднеарифметическим двух фактических значений;

д) без дополнительной регулировки повторяют испытания в) и г) с корпусом, находящимся под давлением до максимального давления на входе p_umax;

е) точка настройки представляет собой среднее арифметическое двух заданных значений, вычисленных в перечислениях г) и д).

Метод испытания для защиты от пониженного давления аналогичен указанному выше; начальное давление для перечисления в) должно составлять 120% от выбранного давления срабатывания.

Требования к испытаниям удовлетворяют, если все значения давления срабатывания в перечислениях в), г) и д) находятся в пределах:

(15)

7.9.3 Испытание при предельных температурах минус 40 °C, минус 20 °C или минус 10 °C и плюс 60 °C

Испытания проводят в камерах с контролируемой температурой в самых низких пределах минус (40 +/- 2) °C, минус (20 +/- 2) °C или минус (10 +/- 2) °C с сухой испытательной средой (точка росы не более минус 25 °C включительно) и при (60 +/- 2) °C.

Не следует регулировать давление срабатывания между испытанием при температуре окружающей среды (см. 7.9.2) и данным испытанием.

Испытание проводят в следующем порядке:

а) подают давление на корпус ПУ, находящийся в открытом положении и поддерживают давление на входе 0,1 кгс/см²;

б) регулируют температуру испытательной камеры до предельного значения, испытания начинают тогда, когда температура становится однородной во всех частях ПУ с допуском +/- 2 °C;

в) начиная с приблизительно 80% выбранного давления срабатывания, увеличивают контролируемое давление со скоростью изменения не более 1,5% в секунду от выбранного давления срабатывания до закрытия ПУ;

г) проверяют внутреннее уплотнение;

д) метод испытаний для защиты от пониженного давления аналогичен указанному выше; начальное давление, указанное в перечислении в) должно составлять 120% от выбранного давления срабатывания.

Результаты испытаний считают успешными, если внутреннее уплотнение соответствует требованию 5.2.3, а значение давления срабатывания в перечислении в) соответствует заданной группе точности.

Для испытаний только при минус 20 °C и при минус 10 °C результаты могут соответствовать группам точности при температуре окружающей среды, умноженным на 2, за исключением случаев, когда при температуре окружающей среды AG = 30. В этом случае если AG = 30, то результаты испытаний могут быть умножены на 1,5.

Пример - При температуре окружающей среды AG 5 может изменяться до AG 10 как при минус 20 °C, так и при минус 10 °C.

При температуре окружающей среды AG 30 может изменяться до AG 45 как при минус 20 °C, так и при минус 10 °C.

7.9.4 Проверка верхнего предела максимального диапазона для контроля избыточного давления

Проверку верхнего предела максимального диапазона проводят в следующем порядке:

а) проверяют, находится ли корпус под атмосферным давлением;

б) регулируют давление срабатывания до верхнего предела самого высокого заданного диапазона;

в) начиная с примерно 80% выбранного давления срабатывания увеличивают контролируемое давление со скоростью изменения не более 1,5% в секунду от выбранного давления срабатывания до тех пор, пока не произойдет замыкание ПУ;

г) повторяют процедуру, указанную в перечислении в), пять раз;

д) вычисляют среднеарифметическое значение всех полученных действительных значений.

Результаты испытаний считают успешными, если рассчитанное среднеарифметическое значение соответствует заданной группе точности.

7.9.5 Определение коэффициента расхода

Для автономного ПУ конкретное определение должно быть выполнено путем испытания ПУ с его закрывающим элементом в полностью открытом положении, на испытательном стенде в соответствии с ГОСТ Р 58423 (подпункт 7.7.7.4.7).

Можно использовать следующие формулы коэффициента потока:

- те, которые приведены в 6.2 стандарта ГОСТ Р 58423;

- коэффициент C_v, как описано ниже.

Коэффициент C_v должен определяться по меньшей мере в трех разных условиях работы с:

где C_vi - коэффициент расхода для испытания;

Q - расход при нормальных условиях, м³/ч;

- падение давления на ПУ в Па;

p_u - входное давление, кгс/см²;

t_u - температура на входе, °C;

p_b - абсолютное атмосферное давление, кгс/см²;

d - относительная плотность воздуха, равная 1 (безразмерное значение).

Коэффициент расхода C_v следует считать равным среднеарифметическому трех значений. Для значений C_v допускается отклонение +/- 10% от заявленного значения.

7.10 Время срабатывания

Время срабатывания для давления срабатывания для контроля избыточного давления определяют при окружающей температуре. Испытание на время срабатывания начинают с закрывающего элемента в открытом положении и с корпусом ПУ с максимальным рабочим давлением. Если время срабатывания больше для более низких рабочих давлений, испытание также будет проведено при минимальном рабочем давлении. Контролируемое давление устанавливают приблизительно на величину 50% от установленного значения.

Давление в регуляторе повышают таким образом, чтобы давление срабатывания и максимальное значение отклонения достигались в пределах 0,2 с (см. рисунок 6). Время срабатывания должно быть определено с точностью не более 0,1 с.

1 - установленное значение давления срабатывания;

2 - контролируемое давление; 3 - AG; 4 - T <= 0,2 с;

5 - время срабатывания t_a; 6 - характеристики закрытия;

7 - открыто; 8 - закрыто

Рисунок 6 - Измерение времени отклика

Время срабатывания измеряется от момента, когда контролируемое давление достигает наивысшего предельного значения AG, пока закрывающий элемент не достигнет своего закрытого положения. Испытание состоит из трех последовательных операций, а время срабатывания - среднеарифметическое значение трех измеренных значений. Время срабатывания должно быть указано в отчете о типе и надзоре за производственным надзором (с особой записью, если время срабатывания больше 2 с) вместе с описанием условий испытаний.

7.11 Разграничение и разблокировка

7.11.1 Давление срабатывания для контроля избыточного давления

Испытания проводят при температуре окружающей среды с закрывающим элементом в закрытом положении, контролируемом давлении с максимальным давлением срабатывания для контроля избыточного давления и с корпусом ПУ при максимальном рабочем давлении.

Испытание начинают с контролируемого давления, превышающего установленное значение по 7.9.4. Давление медленно понижают до минимального значения по группе точности, после чего не должно быть возможности повторно закрыть закрывающий элемент.

После этой операции контролируемое давление регулируют на значение разности повторного включения, указанное изготовителем. В этом состоянии устройство должно быть зафиксировано, а для устройств номинальным диаметром DN не более 150 включительно проводят ударные испытания согласно рисунку 7 и таблице 15 (или эквивалентной схеме).

1 - жесткий зажим; 2 - испытуемый образец;

3 - ударопоглощающая пластина; 4 - жесткий зажим;

5 - ударный молоток M

Рисунок 7 - Ударная испытательная установка

Таблица 15

Ударные нагрузки

Номинальный диаметр	Масса ударного молотка M, кг
Номинальный диаметр	PS <= 16	PS > 16
DN <= 50	0,2	0,3
65 <= DN <= 150	0,4	0,6

Ударные нагрузки, указанные в таблице 15, или другие нагрузки с эквивалентными энергиями наносят десять раз непосредственно к выходу соединения ПУ с использованием ударного молотка.

Результаты испытания считают успешными, если не происходит разблокировка отключающего устройства.

Установленная разность срабатываний и условия испытаний должны быть указаны в отчете об испытаниях.

7.11.2 Нижнее давление срабатывания

Испытание на низкое давление срабатывания выполняется аналогично испытанию по 7.11.1.

7.12 Закрывающая сила

Значения, указанные производителем для всех соответствующих нагрузок, проверяют путем испытания ПУ во время эксплуатации при температуре окружающей среды. Испытание следует проводить при самых неблагоприятных условиях эксплуатации, которые будут указаны производителем.

Для этой цели закрывающая сила F_S для начального и конечного положения закрывающего элемента равна и определяется как среднеарифметическое значение для трех испытаний соответственно, так же определяется сила трения R. Трение, которое следует учитывать, измеряют при движении (не статическое трение).

Результирующие нагрузки S и W являются рассчитываемыми.

Динамическую силу D необходимо учитывать только в том случае, если в полностью открытом положении она противодействует закрытию закрывающего элемента. Ее необходимо измерять либо в самых неблагоприятных условиях, либо рассчитать по формуле

(17)

где C_r - динамический фактор (см. приложение Г, Г.2);

A - площадь замыкающего элемента, контактирующего с жидкостью (см. приложение Г, Г.1), м²;

- плотность жидкости с потоком Q_ul (см. 7.15), кг/м³;

c_ul - скорость газа на входном фланце при объемном расходе Q_ul (см. 7.15), м/с.

Результаты испытаний системы считают успешными, если выполнены требования 5.6.

Для ПУ с разными монтажными положениями (см. 5.1.2) следует учитывать наиболее неблагоприятный случай.

7.13 Длительные и ускоренные испытания

Испытание проводят в следующем порядке:

- устанавливают ПУ с элементом настройки избыточного давления на самый низкий диапазон заданных значений и устанавливают его на среднюю точку;

- выполняют в общей сложности 100 циклов закрытия ПУ (которые могут включать ранее завершенные циклы закрытия);

- подвергают ПУ испытанию на внутреннюю герметичность в соответствии с 7.8 и испытанию группы точности в соответствии с 7.9.2;

- выполнить еще 50 циклов закрытия ПУ с понижением температуры до нижнего предельного значения;

- после того, как температура вернется к температуре окружающей среды, проверяют внутреннее уплотнение ПУ в соответствии с 7.8 и 7.9.2 соответственно.

7.14 Устойчивость к газу неметаллических деталей

Это испытание следует проводить только на неметаллических деталях, которые влияют на работу устройства. Проверку проводят в соответствии с требованием 4.2.3.

7.15 Проверка прочности механизма отключения, седла клапана и закрывающего элемента от динамического воздействия потока газа

Эти испытания следует проводить только на ПУ, где существует динамическое воздействие на закрывающий элемент в полностью открытом положении.

Испытание следует проводить с закрывающим элементом, находящимся в полностью открытом положении на испытательной установке в соответствии с ГОСТ Р 58423 (подпункт 7.7.7.4.7).

Условия потока должны быть такими, чтобы рассчитанный ниже проток был максимальным:

(18)

где Q_ul - объемный расход во впускном фланце при рабочих условиях (не в нормальных условиях), м³/ч;

- плотность газообразной среды с Q_ul на входном фланце, кг/м³.

Как значения Q_ul, так и значения следует выбирать из значений, указанных изготовителем.

Условия испытаний должны быть такими, чтобы:

(19)

где испытания проводят в следующем порядке:

а) устанавливают ПУ с установочным элементом избыточного давления для самого низкого диапазона заданных значений и устанавливают его на среднюю точку;

б) регулируют входное давление так, чтобы плотность на входе равнялась ;

в) увеличивают объемный поток до Q_ul;

г) закрывают ПУ, увеличив контролируемое давление в контроллере;

д) уменьшают контролируемое давление в контроллере и снова открывают ПУ;

е) закрывают ПУ, увеличив контролируемое давление в контроллере;

ж) дважды повторить действия, указанные в перечислениях д) и е);

и) проверяют внутреннее уплотнение и группу точности в соответствии с 7.8 и 7.9.2 соответственно;

к) повторяют испытание, как указано выше, с ПУ, оснащенным блоком контроля давления.

Эти испытания должны быть проведены там, где это технически возможно и экономически оправданно. Если проведение данных испытаний невозможно, то могут быть использованы альтернативные методы испытаний (см. приложение Г).

7.16 Окончательный визуальный осмотр

7.16.1 После испытания типа

После завершения испытания по 7.5 - 7.15, испытаний по 7.4 и приложению А (когда применимы), испытательные образцы должны быть демонтированы и проверены на соответствие требованиям, подробно изложенным в 5.10.

7.16.2 После обычных испытаний и надзора за производством

После завершения обычных испытаний ПУ должен быть осмотрен снаружи. Не должно быть видимых доказательств повреждений, маркировка должна соответствовать технической документации.