Thử áp van bi trước khi đưa vào vận hành: Các kiểm tra chất lượng quan trọng

Van bi trông có vẻ bình thường trong quá trình lắp đặt vẫn có thể hỏng khi chạy thử, vì thử áp làm lộ ra những điều kiện mà việc thao tác thông thường không phát hiện được: khuyết tật đúc, vòng đệm ghế van bị hư hỏng, lắp ráp không đúng, mặt bích lệch tâm, rò rỉ tại trục van hoặc bố trí thử nghiệm làm tải van theo cách ngoài dự kiến. Biện pháp kiểm soát cốt yếu không chỉ là đạt được áp suất quy định. Cần chứng minh rằng thân van, ranh giới chịu áp, cơ cấu đóng và các kết nối đã lắp đặt hoạt động theo yêu cầu của tiêu chuẩn van áp dụng và quy trình thử nghiệm hệ thống đường ống.

Tiêu chí chấp nhận phải được thiết lập trước khi bắt đầu thử nghiệm. API 598 và ISO 5208 thường được viện dẫn cho việc kiểm tra và thử áp van, trong khi ASME B16.34 có thể quy định các yêu cầu thiết kế áp suất-nhiệt độ đối với nhiều loại van thép. Quy cách kỹ thuật dự án áp dụng, quy chuẩn đường ống, bảng dữ liệu van và hướng dẫn của nhà sản xuất sẽ xác định môi chất thử, áp suất, thời gian giữ áp, mức rò rỉ cho phép và trình tự thử nghiệm thực tế. Các tài liệu này cần được đối chiếu thay vì coi là có thể thay thế lẫn nhau: yêu cầu thử vỏ không giống yêu cầu rò rỉ qua ghế van, và thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy không tự động xác nhận van đã lắp đặt cùng các mối nối hiện trường của van đó.

Phân biệt tính toàn vẹn của ranh giới chịu áp với hiệu suất đóng kín

Thử nghiệm chạy thử cần phân biệt hai chức năng khác nhau. Thử vỏ hoặc thân van xác minh tính toàn vẹn của lớp bao chịu áp: thân đúc hoặc rèn, kết nối đầu van, khu vực làm kín nắp van hoặc trục van và các mối nối lắp ráp. Thử ghế van xác minh liệu van bi khi đóng có thể cô lập áp suất qua các ghế van hay không. Gộp hai chức năng này vào một thử nghiệm không có hồ sơ thường khiến nguồn gốc hư hỏng không rõ ràng.

Đối với thử vỏ, van thường được đặt ở vị trí theo quy trình đã phê duyệt, được nạp đầy hoàn toàn khi dùng nước và tăng áp một cách có kiểm soát. Nhân viên kiểm tra cần xem xét bề mặt thân van, cổ bích, đầu ren hoặc đầu hàn, khu vực chèn kín trục van, các mối ghép thân van, nút xả hoặc thông hơi và mọi phụ kiện xả áp khoang. Hiện tượng rịn thấy rõ, giọt nước, suy giảm áp suất không do ổn định nhiệt độ hoặc biến dạng đều cần được điều tra. Bôi chất bịt kín để che giấu khuyết tật không phải là hành động khắc phục; nguyên nhân phải được xác định, lập hồ sơ và đánh giá theo tiêu chuẩn chấp nhận liên quan.

Thử ghế van yêu cầu van phải đóng hoàn toàn và áp suất được tác dụng vào phía quy định của bộ phận đóng. Van bi nổi thông thường có thể có hướng áp suất ưu tiên để tải ghế van tối ưu, trong khi các thiết kế van bi gắn trunnion và van chặn kép có xả áp có bố trí làm kín bên trong khác nhau. Không bao giờ được giả định khả năng làm việc hai chiều chỉ dựa trên hình thức bên ngoài của van bi. Ký hiệu trên van, bảng dữ liệu và mũi tên lắp đặt, nếu có, phải quyết định hướng thử nghiệm.

Cấu hình thử nghiệm có thể gây ra lỗi giả hoặc che giấu lỗi thực

Nhiều hư hỏng van biểu kiến bắt nguồn từ thiết lập thử nghiệm. Mặt bích bịt, đoạn ống tạm, ống góp thử, ống mềm, đồng hồ đo và thiết bị cô lập đều phải được định mức phù hợp với áp suất thử dự kiến. Một kết nối tạm thời bị rò rỉ có thể bị nhầm là rò rỉ qua ghế van; ngược lại, một van cô lập thứ hai bị để ở trạng thái đóng có thể ngăn áp suất đến van đang được kiểm tra.

Vị trí của van cũng quan trọng. Không được để van bi mở một phần trừ khi quy trình yêu cầu cụ thể. Ở vị trí mở một phần, việc nạp hoặc xả tốc độ cao có thể làm hỏng ghế mềm, và áp suất bị giữ trong khoang thân van có thể tạo ra các quan sát gây hiểu nhầm. Trong quá trình thử thủy lực, không khí phải được xả khỏi van và đoạn thử. Không khí bị kẹt làm giảm độ tin cậy của thử nghiệm và tích trữ năng lượng lớn hơn đáng kể so với nước nếu một bộ phận bị hỏng.

Thử khí nén đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ hơn nhiều vì khí nén giải phóng nhanh năng lượng tích trữ. Chỉ nên sử dụng khi thử thủy lực không khả thi hoặc bị cấm do điều kiện vận hành của hệ thống, vật liệu, yêu cầu độ sạch hoặc nguy cơ đóng băng, và chỉ theo quy trình đã được phê duyệt. Khu vực cách ly, tăng áp từng bước, thiết bị đo đã hiệu chuẩn, thiết bị tạm thời được cố định và kế hoạch ứng phó khẩn cấp có hồ sơ là các biện pháp kiểm soát cốt lõi, không phải thủ tục hành chính hình thức.

Kiểm tra van trước khi tăng áp

Thử áp không thể bù đắp cho việc kiểm tra đầu vào hoặc kiểm tra lắp đặt không đầy đủ. Nhận dạng van phải phù hợp với danh mục tuyến ống và bản vẽ isometric đường ống: kích thước danh nghĩa, cấp áp suất hoặc định mức PN, vật liệu thân và bộ phận bên trong, kết nối đầu, loại lỗ thông, phương thức truyền động và ký hiệu dịch vụ. Van lỗ giảm có thể chấp nhận được về mặt kỹ thuật cho mục đích cô lập, nhưng có thể ảnh hưởng đến việc chạy pig, súc rửa, khả năng lưu lượng và tính toán tổn thất áp suất. Đây là những vấn đề thiết kế cần được giải quyết trước khi thử nghiệm, không phải sau khi đường ống đi vào vận hành.

Kiểm tra bi, ghế van và lỗ thông tại các vị trí có thể tiếp cận. Mảnh vụn thi công, xỉ hàn, sơn phun quá mức, cát, vật liệu chèn kín hoặc nắp bảo vệ hư hỏng có thể làm xước ghế mềm ngay trong lần vận hành đầu tiên. Van cần được vận hành hết hành trình trước khi thử, đồng thời theo dõi mô-men xoắn và hành trình để phát hiện lực cản bất thường. Tay gạt thủ công phải được cố định chắc chắn và đánh dấu vị trí chính xác. Bộ truyền động bánh răng và cơ cấu chấp hành cần được xác minh các điểm dừng mở và đóng, chỉ thị vị trí tại chỗ, vị trí an toàn khi cần áp dụng, cùng mọi khóa liên động hoặc điều kiện cho phép liên quan đến hệ thống.

Làm kín trục van cần được chú ý đặc biệt. Van có thể vượt qua thử ghế ở trạng thái đóng nhưng lại rò qua bộ chèn kín trong khi vận hành hoặc sau khi áp suất ổn định. Kiểm tra việc điều chỉnh ép chèn kín theo hướng dẫn của nhà sản xuất; siết quá chặt có thể làm tăng mô-men vận hành và rút ngắn tuổi thọ chèn kín, trong khi lực ép không đủ có thể gây rò rỉ tại trục van. Đối với van được trang bị chèn kín kiểm soát phát thải hoặc kết cấu chống cháy đặc biệt, các yêu cầu về chứng nhận và lắp ráp liên quan phải được duy trì khả năng truy xuất trong hồ sơ chất lượng.

Các mối nối bích đã lắp đặt cần có logic kiểm tra riêng

Trong hệ thống ống gang dẻo, van bi thường được kết nối thông qua bộ chuyển đổi mặt bích, mối nối chống kéo hoặc phụ kiện có mặt bích thay vì được hàn trực tiếp vào tuyến ống thép. Điều này khiến việc kiểm soát giao diện quan trọng không kém kiểm tra van. Xác nhận sự tương thích của mặt bích, loại và kích thước gioăng, cấp bu lông, chiều dài bu lông, việc sử dụng vòng đệm khi được quy định và trình tự siết. Tải bu lông không đều hoặc gioăng được chọn sai biên dạng mặt bích có thể gây rò rỉ bị quy nhầm cho thân van.

Cần kiểm tra độ thẳng hàng của ống trước khi siết bu lông cuối cùng. Không được dùng van để kéo các đầu ống lệch tâm vào đúng vị trí. Ống gang dẻo, phụ kiện và van có hình dạng, khối lượng và yêu cầu đỡ khác nhau; tải uốn bên ngoài truyền qua van bi mặt bích có thể làm biến dạng mối nối hoặc ảnh hưởng đến mô-men vận hành. Cần lắp đặt gối đỡ phù hợp trước khi thử, đặc biệt quanh các van có cơ cấu chấp hành nặng và buồng van, nơi chuyển động của ống không được đỡ có thể tác động tải lên cụm lắp ráp.

Thử áp cũng không chứng minh khả năng chống chịu với mọi quá độ vận hành. Búa nước, chu kỳ khởi động-dừng bơm, đóng van nhanh và hành vi xả khí có thể tạo ra điều kiện áp suất trong thời gian ngắn khác với thử tĩnh. Khi điều kiện làm việc có chu kỳ thường xuyên hoặc chịu xung áp, cần xác minh rằng định mức áp suất của van, vật liệu ghế van, thời gian đóng của cơ cấu chấp hành và phân tích xung áp hệ thống tương thích với vận hành dự kiến.

Kiểm soát thiết bị đo và hồ sơ thử nghiệm quyết định tính có thể bảo vệ của kết quả

Kết quả thử nghiệm chỉ có ý nghĩa nếu số đọc áp suất đáng tin cậy. Đồng hồ đo hoặc bộ truyền tín hiệu phải có trạng thái hiệu chuẩn còn hiệu lực, dải đo phù hợp và độ phân giải đủ để nhận biết thay đổi áp suất có ý nghĩa. Đồng hồ có dải toàn thang quá cao có thể che khuất tổn thất nhỏ nhưng quan trọng; đồng hồ vận hành gần giới hạn dễ bị hư hỏng và có độ chính xác kém. Phải có ít nhất một chỉ thị có thể đọc được tại điểm thử, và quy trình có thể yêu cầu thêm thiết bị tại các đoạn xa hoặc cao để tính đến cột áp thủy tĩnh.

Trước khi kết luận có tổn thất áp suất, hãy chờ ổn định. Thay đổi nhiệt độ nước, giãn nở đàn hồi của ống mềm, gioăng ổn định vị trí và việc loại bỏ không khí còn lại có thể làm thay đổi số đọc mà không biểu thị rò rỉ. Hồ sơ kiểm tra cần ghi nhận mã van, nhà sản xuất và kiểu máy khi có sẵn, kích thước và định mức, môi chất thử, áp suất thử, thời gian bắt đầu và kết thúc, điều kiện môi trường nếu liên quan, mã nhận dạng thiết bị đo, vị trí van, hướng thử được áp dụng, rò rỉ quan sát được và quyết định xử lý.

Khi van bi là một phần của bố trí kiểm soát áp suất tự động, ranh giới thử nghiệm phải được xác định cẩn thận. Một Van điều khiển thủy lực liền kề, van an toàn, đường bypass hoặc mạch pilot có thể thay đổi phân bố áp suất hoặc vô tình vượt qua van cô lập đang được đánh giá. Cô lập tạm thời phải duy trì bảo vệ an toàn khi cần thiết và chỉ được tháo bỏ theo quy trình khôi phục có kiểm soát.

Các lỗi chấp nhận thường gặp

• Coi việc không có rò rỉ bên ngoài nhìn thấy được là đạt hoàn toàn. Van có thể khô bên ngoài nhưng vẫn để rò rỉ không chấp nhận được qua các ghế van đã đóng.
• Chỉ thử một hướng dòng chảy. Điều này có thể bỏ sót vấn đề ghế van có hướng hoặc hướng lắp đặt không chính xác.
• Sử dụng áp suất thử hệ thống mà không xác nhận giới hạn của van. Cần kiểm tra định mức áp suất-nhiệt độ áp dụng và cơ sở thử nghiệm đã phê duyệt cho van đã lắp đặt cũng như bộ phận kết nối yếu nhất của nó.
• Để không khí trong đoạn thử thủy lực. Kết quả sẽ kém tin cậy hơn và nguy cơ do năng lượng tích trữ tăng lên.
• Bỏ qua kiểm tra chức năng sau thử nghiệm. Van có thể làm kín trong quá trình thử nhưng bị kẹt sau khi xả áp, đặc biệt khi điều chỉnh chèn kín, ứng suất mặt bích hoặc điểm dừng cơ cấu chấp hành không chính xác.

Sau khi xả áp, hãy xả nước và thông hơi đoạn thử một cách an toàn, kiểm tra lại để phát hiện rò rỉ chậm và vận hành van bi để xác nhận hoạt động trơn tru. Mọi khoang nhạy cảm với nước, vỏ cơ cấu chấp hành hoặc kết nối thiết bị đo phải được khôi phục về tình trạng vận hành. Việc cho phép chạy thử phải dựa trên bằng chứng có thể truy xuất rằng các kiểm tra vỏ, ghế van, vận hành và lắp đặt theo quy định đã đạt yêu cầu, không phải dựa vào một số đọc áp suất đơn lẻ hoặc kiểm tra trực quan không chính thức.