Как провести испытания на герметичность технологического трубопровода: 7 шагов

Две ошибки встречаются чаще остальных. Первая: подрядчик отчитывается гидравлическим испытанием на прочность и считает вопрос герметичности закрытым — а для трубопровода с токсичной средой или горючим газом требуется отдельное дополнительное испытание на герметичность, и без него приёмка недействительна. Вторая: опрессовку воздухом проводят «как обычно», не рассчитав опасную зону и не оформив программу, — и это уже не нарушение формальности, а прямая угроза жизни, потому что энергия сжатого газа в трубопроводе на порядки больше энергии воды.

Разбираем порядок по действующим требованиям: что и чем испытывают, семь шагов процедуры, нормы допустимого падения давления и правила безопасности.

Прочность и герметичность — это разные испытания

Требования установлены ФНП «Правила безопасной эксплуатации технологических трубопроводов», утверждёнными приказом Ростехнадзора от 21.12.2021 № 444 (зарегистрирован в Минюсте России 01.06.2022, рег. № 68666). Правила разводят три вещи.

Испытание	Что проверяет	Давление
На прочность и плотность (гидравлическое)	Несущую способность металла и сварных соединений, отсутствие видимых течей и остаточных деформаций	Пробное, выше рабочего
На прочность и плотность (пневматическое)	То же, но воздухом или инертным газом — только когда гидравлика невозможна	Пробное, выше рабочего
Дополнительное на герметичность	Отсутствие утечек, не видимых глазом, по скорости падения давления	Равное рабочему

Дополнительное испытание на герметичность правила требуют для трубопроводов, транспортирующих токсичные вещества 1–3 классов опасности, горючие газы и легковоспламеняющиеся жидкости, а также для вакуумных трубопроводов (для вакуумных испытательное давление принимается 0,1 МПа). Проводится оно давлением, равным рабочему, после успешного испытания на прочность — а не вместо него.

Что подготовить до начала работ

• Проектную и исполнительную документацию: схему трубопровода с указанием среды, класса опасности вещества, рабочих параметров, материалов, арматуры, условных диаметров и протяжённости участков.
• Результаты предшествующего контроля: ВИК, контроль сварных соединений неразрушающими методами, толщинометрия. Испытание не заменяет их и проводится после.
• Средства измерений с действующей поверкой: манометры нужного класса точности и диапазона (рабочее давление должно попадать примерно в среднюю треть шкалы), термометры, при течеискании — течеискатель и контрольные течи.
• Средства нагружения: опрессовочный агрегат или компрессор, источник инертного газа, предохранительный клапан, отрегулированный на давление не выше пробного, дренаж и линия сброса.
• Заглушки и разделительные средства: расчётные заглушки с хвостовиками, а не самодельные пластины, и схема отключения от действующих систем.
• Организационные документы: программа испытаний, наряд-допуск, приказ о составе бригады, схема опасной зоны, средства оповещения и ограждения.

Семь шагов испытаний на герметичность

1. Выберите метод под задачу. Общие требования к выбору метода испытаний на герметичность устанавливает ГОСТ 24054-80 «Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытаний на герметичность. Общие требования»: выбор метода и требования к подготовке изделия определяются ещё при разработке конструкции и технологии изготовления, а не импровизируются на площадке. Порядок и критерии выбора конкретных методов и средств детализирует ГОСТ Р 51780-2001 «Контроль неразрушающий. Методы и средства испытаний на герметичность. Порядок и критерии выбора». Рабочая логика такая: манометрический метод (по падению давления) — для протяжённых систем и для приёмки по нормам ФНП; пузырьковый и обмыливание — для локализации течи на доступных соединениях; галогенный и гелиевый масс-спектрометрический течеискатель — когда нужна высокая чувствительность и требуется найти микротечь, которую падение давления на большом объёме не покажет; акустический метод — для поиска утечек на работающей системе. Чувствительность метода должна быть не хуже нормы герметичности, иначе испытание бессмысленно.
2. Разработайте и согласуйте программу испытаний. Программа составляется до начала работ и согласуется с владельцем объекта. В неё входят: границы испытываемого участка и схема его отключения, вид и последовательность испытаний, испытательное давление и порядок его подъёма, время выдержки, критерии оценки результата, применяемые средства измерений, расчёт и схема опасной зоны, порядок действий при обнаружении утечки и при аварийном сбросе, состав бригады и распределение обязанностей. Величина испытательного давления при пневматическом испытании определяется по формуле правил, при этом максимальное напряжение в стенке не должно превышать 90 % предела текучести материала при температуре испытания.
3. Решите вопрос «вода или газ». По умолчанию испытание гидравлическое. Пневматическое правила допускают в ограниченных случаях: если несущие строительные конструкции или опоры не рассчитаны на заполнение трубопровода водой; при температуре окружающего воздуха ниже 5 °C и обоснованной невозможности применения низкозамерзающих жидкостей; в иных случаях, исключающих возможность проведения гидравлического испытания. Отдельное ограничение: для трубопроводов с условным давлением свыше 10 МПа пневматическое испытание допускается только при одновременном контроле методом акустической эмиссии. Требования безопасности при испытаниях на герметичность устанавливает ГОСТ 30703-2001 «Контроль неразрушающий. Безопасность испытаний на герметичность. Общие требования».
4. Подготовьте и заглушите систему. Испытываемый участок отключают от действующих трубопроводов заглушками с выступающими хвостовиками — так, чтобы установленную заглушку было видно снаружи. Арматуру, приборы и предохранительные устройства, не рассчитанные на пробное давление, демонтируют или отключают. Систему продувают, при гидравлике заполняют с полным удалением воздуха через верхние точки — оставшаяся воздушная подушка искажает результат и опасна при разрыве. Устанавливают два манометра: рабочий и контрольный. Опасную зону ограждают и обозначают флажками: правила задают её размер не менее 25 м при надземной прокладке трубопровода и не менее 10 м при подземной.
5. Поднимите давление ступенями. Подъём ведут плавно, со скоростью не более 5 % от пробного давления в минуту и не более 0,2 МПа в минуту. Осмотры проводят на промежуточных ступенях: при рабочем давлении до 0,2 МПа включительно — на 0,6 пробного и на рабочем давлении; при рабочем давлении свыше 0,2 МПа — на 0,3 пробного, 0,6 пробного и на рабочем. Пребывание людей в опасной зоне во время подъёма давления и при достижении пробного давления запрещено. Осмотр трубопровода разрешается не сразу после сброса: правила требуют выждать 10 минут после снижения давления до расчётного.
6. Выдержите систему и зафиксируйте падение давления. Для дополнительного испытания на герметичность давление принимают равным рабочему, а продолжительность выдержки правила устанавливают не менее 24 часов для вновь смонтированных трубопроводов и не менее 4 часов — после ремонта с применением сварки. Скорость падения давления нормируется в процентах в час и зависит от опасности среды и диаметра: для трубопроводов с условным диаметром до 250 мм — не более 0,1 % в час для наиболее опасных сред (вещества 1 и 2 классов опасности) и не более 0,2 % в час для остальных; при диаметре свыше 250 мм эти нормы пересчитываются пропорционально отношению 250 к фактическому диаметру, то есть для больших труб допуск жёстче. Показания манометра и температуру фиксируют в начале и в конце выдержки: без поправки на изменение температуры результат некорректен — суточный перепад легко даёт «утечку», которой нет, или маскирует реальную.
7. Обработайте результаты и оформите акт и протокол. Результат считается положительным, если нет видимых течей, разрывов, остаточных деформаций, а падение давления не превышает нормы. Оформляются акт испытания (подписывается комиссией с участием представителя владельца) и протокол с полными данными: объект и границы участка, среда и класс опасности, вид испытания, испытательное и рабочее давление, средства измерений с номерами и данными о поверке, фактический график подъёма давления, показания и температура в начале и в конце выдержки, расчёт скорости падения давления, выявленные дефекты и принятые меры, вывод. Акт входит в состав приёмо-сдаточной документации и в материалы экспертизы промышленной безопасности.

Сроки и что влияет на стоимость

Государственной пошлины нет — работы выполняются по договору. По срокам решающий фактор очевиден: одна только выдержка при дополнительном испытании на герметичность вновь смонтированного трубопровода занимает не менее суток, и это время нельзя сократить ничем. Дополнительно на сроки и стоимость влияют протяжённость и диаметр участка, число заглушек и точек отключения, необходимость демонтажа арматуры, вид испытания (пневматика требует больше подготовки и организации безопасности), требования к чувствительности метода течеискания, время года и доступность воды, а также необходимость параллельного акустико-эмиссионного контроля для трубопроводов высокого давления.

Типичные причины, по которым результат не принимают

• Программа испытаний не разработана или не согласована до начала работ.
• Проведено только испытание на прочность, а дополнительное испытание на герметичность для токсичной или горючей среды не выполнялось.
• Выдержка меньше нормативной: несколько часов вместо 24 для нового трубопровода.
• Не зафиксирована температура в начале и в конце выдержки — падение давления невозможно скорректировать и проверить.
• Манометры без поверки, либо рабочее давление попадает в начало шкалы, где погрешность отсчёта слишком велика.
• Пневматическое испытание выбрано без обоснования, при технической возможности гидравлики.
• Опасная зона не рассчитана и не обозначена, люди находились в зоне при подъёме давления.
• Выбранный метод течеискания по чувствительности хуже требуемой нормы герметичности.

Что сделать заказчику до выхода бригады

Возьмите схему трубопровода и ответьте на четыре вопроса: какая среда и какого класса опасности (отсюда — нужно ли дополнительное испытание на герметичность), какое рабочее и условное давление (отсюда — нужен ли АЭ-контроль при пневматике), выдерживают ли опоры и строительные конструкции заполнение водой (отсюда — вода или газ), какие соседние системы придётся отключить и сколько потребуется заглушек. Эти четыре ответа определяют и программу, и сроки, и стоимость. Если хоть один ответ неизвестен — начинайте с восстановления исполнительной документации, иначе испытание придётся переделывать.

Научно-испытательная лаборатория НПИ «Недра» разрабатывает программы испытаний технологических трубопроводов, проводит гидравлические и пневматические испытания на прочность и плотность, дополнительные испытания на герметичность и течеискание, выполняет визуально-измерительный и ультразвуковой контроль сварных соединений и толщинометрию, при необходимости обеспечивает акустико-эмиссионный контроль при пневматических испытаниях трубопроводов высокого давления и оформляет акты и протоколы для приёмки и для экспертизы промышленной безопасности по требованиям ФНП, утверждённых приказом Ростехнадзора № 444. Выезжаем на объекты по Сибири и другим регионам. Опишите ваш трубопровод — среду, давление, диаметр и протяжённость участка, вновь смонтирован он или после ремонта — в форме заявки ниже, и инженер лаборатории предложит программу испытаний с методом, давлением и сроками.

Фото: SuSanA Secretariat, Wikimedia Commons, CC BY 2.0