Presión de prueba hidrostática de tuberías de acero inoxidable: fórmula, duración y criterios de aceptación

La prueba hidrostática responde a dos preguntas a la vez: ¿tiene fugas esta línea de acero inoxidable y es lo suficientemente resistente? Las fórmulas son simples - P=2St/D en la fábrica y PT=1.5 x P x (ST/S) en el sitio - pero las dos pruebas se rigen por documentos diferentes, se llevan a cabo en diferentes momentos y se juzgan según diferentes criterios de aceptación.

Esta guía los separa, le brinda los números resueltos y explica el único modo de falla exclusivo del acero inoxidable: el daño causado por el agua de prueba, no por la presión de prueba.

¿Qué es una prueba hidrostática en tuberías de acero inoxidable?

Una prueba hidrostática llena la tubería con agua, eleva la presión por encima de la presión de diseño y la mantiene durante un tiempo fijo. Esto demuestra dos cosas a la vez: nada gotea y nada cede.

La física es deliberadamente aburrida. El agua es casi incompresible, por lo que una bomba puede aumentar la presión con muy poca energía destinada al líquido. Si una soldadura tiene falta de fusión, si una pared es más delgada de lo que dice el programa, o si una junta está mal-asentada, el defecto se manifiesta como llanto o como una presión que no se mantiene. Debido a que se almacena tan poca energía, una falla durante una prueba de agua es un derrame en lugar de una explosión.

Lo que confunde a los compradores es que la frase abarca dos operaciones completamente diferentes. La prueba hidrostática en molino es una prueba de prueba realizada en cada tramo individual de tubería en fábrica según la especificación del producto - para tuberías de acero inoxidable que normalmente es ASTM A312 junto con los requisitos generales de ASTM A999/A999M.

La prueba hidrostática del sistema es una prueba de fugas realizada en la línea instalada según el código de construcción - generalmente ASME B31.3 para tuberías de proceso o ASME B31.1 para tuberías de energía. Usan diferentes fórmulas, diferentes tiempos de espera y diferentes lenguajes de aceptación, y ninguno sustituye al otro.

Prueba de fábrica versus prueba de fugas del sistema - las dos operaciones detrás de una palabra

si comprastubo de acero inoxidableaASTM A312, la prueba del molino ya está incluida. El certificado que reciba debe indicar qué prueba se aplicó, porque la especificación permite una prueba eléctrica no destructiva en lugar de la hidrostática.

¿Por qué se utiliza agua en lugar de aire o gas para la prueba de presión?

Debido a que el gas comprimido almacena aproximadamente dos o tres órdenes de magnitud más de energía que el agua a la misma presión, una falla neumática es un evento de fragmentación, mientras que una falla hidrostática es un piso mojado.

La diferencia es aritmética que puedes hacer en una servilleta. El agua tiene un módulo volumétrico cercano a 2,2 GPa, por lo que la energía elástica almacenada en el agua a 40 bar es sólo de aproximadamente 3,6 kJ por metro cúbico. El nitrógeno en 40 bares almacena alrededor de 6 a 15 MJ por metro cúbico, dependiendo de si la expansión es más cercana a isotérmica o adiabática - llámelo de 2000 a 4000 veces más. Es por eso que cada código de tuberías hace que la prueba de líquido sea la predeterminada y trata la prueba de gas como una excepción que requiere la aprobación del propietario.

Pruebas hidrostáticas versus neumáticas - lo que realmente cambia

De todos modos, existe una razón genuinamente específica-para el acero inoxidable para preferir el agua: una prueba de líquido a 1,5 veces la presión de diseño también proporciona una señal de fuga lenta y visible en las caras de las bridas y las raíces de las soldaduras. Una prueba de gas a 1,1 x presión de diseño le proporciona una fuerza impulsora menor y una burbuja más pequeña y más difícil-de-encontrar.

¿Qué fórmula establece la presión de prueba hidrostática del molino para tuberías de acero inoxidable?

P=2St/D. La tensión S se establece en el 50% del límite elástico mínimo especificado para tuberías de acero inoxidable austenítico y dúplex, y en el 60% para tuberías de acero inoxidable ferrítico y de aleación ferrítica.

Ésa es la relación de Barlow reordenada. ASTM A999/A999M establece el requisito directamente: el fabricante prueba cada tramo de tubería a una presión hidrostática que producirá en la pared de la tubería una tensión de no menos del 60% del límite elástico mínimo especificado para acero de aleación ferrítica y tubería de acero inoxidable, o el 50% del límite elástico mínimo especificado para aleación austenítica y tubería de acero inoxidable y para tubería de acero inoxidable ferrítico/austenítico. La presión de prueba es entonces P=2St/D o, equivalentemente, S=PD/2t.

Dos detalles deciden si su número coincide con el del molino. Primero,tes el espesor de pared especificado, la pared nominal del programa ANSI o 1,143 veces la pared mínima especificada - no la pared medida en una muestra. Segundo,Des el diámetro exterior especificado. Luego, el estándar redondea el resultado: al 50 psi (0,5 MPa) más cercano por debajo de 1000 psi (7 MPa) y al 100 psi (1 MPa) más cercano a 1000 psi y más. Obtenga el muro de ASME B36.19M, no de un gráfico de cronogramas de acero al carbono-- ASME B36.10M utiliza un conjunto diferente de cronogramas.

Fracción de tensión utilizada para la prueba de molino, por familia de materiales (ASTM A999/A999M)

La cifra del 50% es la razón por la que una prueba hidrostática en un molino no es una prueba de resistencia en el sentido de diseño. Es una prueba de prueba: demuestra que la pared y la costura de la tubería sobrevivieron a una tensión hasta la mitad del camino para ceder sin fugas. No dice nada sobre la presión que la tubería puede soportar en servicio - que proviene de la tensión permitida por el código y el espesor de la pared, que es un cálculo separado.

¿Qué es el límite de 2500 psi y cuándo se aplica?

La presión de prueba del molino nunca tiene que exceder 2500 psi (17,0 MPa) en un diámetro exterior de 3,5 pulgadas (88,9 mm) e inferior, o 2800 psi (19,0 MPa) por encima de ese tamaño - por lo que las tuberías dúplex y súper dúplex de alta- resistencia se prueban rutinariamente a mucho menos del 50 % de su límite elástico.

ASTM A999/A999M es explícito: independientemente del nivel de tensión de la pared de la tubería-dado por la ecuación, la presión de prueba hidrostática mínima no necesita exceder 2500 psi (17,0 MPa) para diámetros exteriores de 3,5 pulgadas (88,9 mm) o menos, o 2800 psi (19,0 MPa) para diámetros exteriores más grandes. La cláusula también dice que esto no impide que un fabricante realice pruebas más altas y que un comprador puede, con el consentimiento del fabricante, especificar un mínimo más alto en la orden de compra.

Para 304L y 316L, la tapa casi nunca muerde, porque el 50% de un límite elástico de 170 MPa solo requiere entre 7 y 16 MPa en tamaños comunes. Para dúplex y superdúplex muerde constantemente. NPS 6 Sch 40S en S32750 necesitaría 23,2 MPa para alcanzar el 50 % de su límite elástico de 550 MPa, pero el límite mantiene la prueba a 19,0 MPa - solo alrededor del 41 % del rendimiento. Empuje a Sch 80S y la misma tubería se prueba a 19,0 MPa frente a un requisito sin tapar de 35,9 MPa, aproximadamente el 26 % del rendimiento.

Donde la tapa de presión ASTM A999 limita la prueba - NPS 6 (OD 168,28 mm), S32205 y S32750

Esto no es un defecto en la norma y no es motivo para rechazar el material. Una vez que la pared es gruesa y la aleación es fuerte, la propiedad limitante ya no es la pared de la tubería - sino la costura, el cierre del extremo y la bomba. Si su servicio realmente necesita una prueba más alta, la ruta es una-cláusula de orden de compra acordada con la fábrica, no una discusión con el certificado. Consulte los grados dúplex y súper dúplex y la tubería dúplex ASTM A790 para conocer los espesores de pared involucrados.

¿Cómo se calcula la presión de prueba del molino para tamaños comunes de tuberías de acero inoxidable?

Tome el 50 % del límite elástico mínimo, multiplíquelo por 2 t/D, redondee según ASTM A999 y aplique la tapa. Para NPS 6 Sch 40S TP316L, eso da aproximadamente 7,0 MPa - 70 bar, o aproximadamente 1000 psi.

La siguiente tabla utiliza las paredes ASME B36.19M y el límite elástico mínimo de 170 MPa (25 ksi) de TP316L y TP304L, por lo que S=85 MPa. Los valores se redondean según lo exige la norma: 0,5 MPa más cercano por debajo de 7 MPa, 1,0 MPa más cercano a 7 MPa y más. La columna de tensión circular muestra lo que realmente ve la pared de la tubería a esa presión redondeada.

Presión de prueba hidrostática del molino para TP316L / TP304L - ASTM A999, S=85 MPa (50% de 170 MPa)

Ninguno de estos se acerca al límite de 17,0 o 19,0 MPa, que es la situación normal para las tuberías austeníticas. Compárelos con las presiones que debe soportar un sistema fabricado y el patrón es claro: en una línea de 316L de presión modesta-, la tubería salió del molino después de haber sido sometida a pruebas de prueba a aproximadamente el doble de la presión que aplicará el sitio.

Lo que realmente analiza la prueba en el sitio es todo lo agregado desde - las soldaduras, las bridas, los cuerpos de las válvulas y las juntas. Puede comparar las paredes con las dimensiones de las tuberías de acero inoxidable y el cuadro de cronograma, y ​​ver cómo los dos cronogramas comunes difieren en el Cronograma 40 versus el Cronograma 80.

¿Qué fórmula establece la presión de prueba hidrostática del sistema en ASME B31.3?

PT=1.5 x P x (ST/S). El factor 1,5 es un suelo, la relación de tensión se corrige para probar en frío una línea que funciona en caliente y la relación tiene un límite de 6,5.

Cada término tiene un significado específico y una fuente específica. P es la presión manométrica de diseño interno del sistema de tuberías. ST es la tensión permitida a la temperatura de prueba, leída de ASME B31.3 Tabla A-1. S es la tensión permitida a la temperatura de diseño del componente, también de la Tabla A-1. El código también ofrece una segunda definición de la relación para componentes con clasificaciones establecidas: la relación entre la clasificación de presión del componente a la temperatura de prueba y la clasificación de presión del componente a la temperatura de diseño. Cualquiera que sea la definición que utilice, la relación no debe exceder 6,5, y la mayor de las presiones limitadas por la tubería y por los componentes rige el paquete de prueba.

Hay una tercera cláusula que los ingenieros olvidan hasta que detiene una prueba. Si la presión calculada produciría una tensión de presión nominal o una tensión longitudinal superior al límite elástico a la temperatura de prueba, o una presión superior a 1,5 veces las clasificaciones del componente a la temperatura de prueba, la presión de prueba se puede reducir a la presión máxima que no excederá el menor de esos dos límites. En la práctica, esta es la cláusula que guarda la brida establecida en una línea de clase-baja.

Ejemplo resuelto - NPS 6 Sch 40S ASTM A312 TP316L, diseño 20 bar a 200 C

Observe lo que muestra el ejemplo. La fábrica ya probó esta tubería a 7,0 MPa. La prueba del sitio solicita 3,6 MPa. Por lo tanto, la prueba del sitio no prueba la tubería -, sino las juntas. Las dos presiones sólo se cruzan a una presión de diseño de aproximadamente 40 bar para este tamaño y calidad; por encima de eso, la prueba del sistema se vuelve la más exigente de las dos y las verificaciones de rendimiento y calificación de los componentes-comienzan a importar.

¿Qué es la relación de tensión ST/S y por qué el límite es 6,5?

ST/S aumenta la presión de prueba para que una línea probada en frío alcance la misma fracción de su tensión permitida que vería a su temperatura de diseño. El tapón de 6,5 impide que el multiplicador produzca una presión imposible en líneas muy calientes.

La tensión permisible disminuye a medida que aumenta la temperatura. Una línea 316L diseñada para 200 C tiene una tensión permitida de aproximadamente 97 MPa allí, pero alrededor de 115 MPa a temperatura ambiente. Si lo probara a solo 1,5 x presión de diseño con agua ambiente, lo estaría probando en una fracción más pequeña de su capacidad ambiental que la prevista por el diseño, y el margen incorporado en el código no se verificaría. Multiplicar por ST/S - 115/97, aproximadamente 1,19 en este caso - restablece ese margen.

El límite existe porque la relación crece sin límite a medida que aumenta la temperatura de diseño. En una línea ferrítica muy caliente, la relación puede alcanzar dos dígitos, y 1,5 x P x 10 haría estallar la tubería en lugar de demostrarlo. Limitar a 6,5 ​​mantiene la prueba como una prueba de fugas. Cuando la relación todavía produce una presión que excedería el rendimiento, la cláusula de reducción en el mismo párrafo se hace cargo y la presión de prueba se reduce al valor limitado de rendimiento-.

¿Cuándo se debe reducir la presión de prueba en lugar de aumentarla?

Siempre que la presión calculada empuje la tensión circular o longitudinal más allá del límite elástico a la temperatura de prueba, o más allá de 1,5 veces la clasificación de cualquier componente en el límite. Luego, la presión de prueba cae al menor de esos dos límites, o se elimina el componente débil.

En las líneas de acero inoxidable, la tubería rara vez es el elemento determinante - llegó del molino y ya se probó con un rendimiento cercano al 50 %. Lo que rige suele ser una clase de brida, un cuerpo de válvula, una junta de expansión, un instrumento que no estaba aislado o una sección revestida de plástico-o de vidrio-dentro del mismo límite. Por eso el dibujo del paquete de prueba es más importante que el cálculo.

Qué suele limitar la presión de prueba hidrostática y qué hacer al respecto

Los límites de las bridas merecen una nota porque sorprenden a la gente en acero inoxidable. Un juego de bridas austeníticas Clase 150 tiene una clasificación ambiental modesta, y 1,5 veces esa clasificación suele estar por debajo de lo que la tubería aceptaría felizmente - por lo que en líneas de clase baja-la brida gobierna y la presión de prueba tiene que bajar.

Lea la clasificación de las tablas ASME B16.5 para conocer el grupo de materiales y la edición reales; no tomes prestado un número de acero al carbono-. El mismo razonamiento se aplica cuando elige una brida con cuello de soldadura para un límite de prueba que se borrará repetidamente - use una persiana para gafas o una pala del tamaño de la presión de prueba, no de la presión de operación.

¿Cuánto tiempo se debe mantener la presión de prueba hidrostática?

Cinco segundos mínimo en el molino. Diez minutos como mínimo a la presión de prueba total en el sistema instalado, luego el tiempo que sea necesario para examinar cada junta - normalmente a la presión de diseño, no a la presión de prueba.

ASTM A999/A999M establece la retención del molino en un mínimo de 5 s, con el requisito adicional de que la tubería soldada se mantenga lo suficientemente larga como para inspeccionar toda la longitud de la costura soldada. Cinco segundos suena poco, y son -, pero la tubería es de un solo tramo recto con dos cierres en los extremos en una bahía de pruebas y el inspector está parado junto a ella. No hay ningún lugar donde esconderse una fuga.

En el sitio, el número es de 10 minutos y los dos códigos principales de tuberías coinciden. ASME B31.3 requiere que la presión se mantenga durante al menos 10 minutos y luego se reduzca a la presión de diseño, manteniéndose durante el tiempo necesario para examinar cada junta y conexión en busca de fugas. ASME B31.1 párrafo 137.4.5 dice lo mismo: la presión se mantendrá continuamente durante un mínimo de 10 minutos y luego se podrá reducir a la presión de diseño y mantener durante el tiempo que sea necesario para realizar los exámenes. El reloj comienza cuando el sistema tiene presión y es estable - no cuando arranca la bomba.

La retención de la prueba hidrostática multiplica por - lo que realmente requiere cada etapa

¿Por qué diez minutos y no cinco? Tres razones prácticas. El agua y el metal necesitan tiempo para alcanzar la misma temperatura, y un sistema que aún se está calentando mostrará una deriva de presión que parece una fuga. Una fuga a través de una junta o de una raíz de soldadura apretada tarda un tiempo en hacerse visible. Y en un paquete de prueba real, diez minutos es aproximadamente lo que se necesita para recorrer la línea de un extremo al otro.

¿En qué se diferencian los códigos B31.3, B31.1, ASME VIII y de tuberías en la presión de prueba?

El multiplicador no es universal: B31.3 usa 1,5 x diseño x relación de tensión, B31.1 usa un diseño plano de 1,5 x, ASME VIII-1 usa 1,3 x MAWP x relación de tensión y los códigos de tuberías usan aproximadamente 1,25 x MAOP con retenciones medidas en horas.

Llevar el multiplicador incorrecto desde el código incorrecto es uno de los errores más comunes en la preparación de paquetes de prueba-. B31.1 deliberadamente no tiene ningún término de relación de estrés-; la forma 1,5 x P x ST/S pertenece a B31.3. ASME VIII-1 redujo su factor hidrostático de 1,5 a 1,3 en el Addenda de 1999, por lo que es posible que una placa de identificación de embarcación más antigua haya sido probada con una regla diferente a la de una nueva. Indique siempre la edición en la que está trabajando en el registro de prueba.

Presión de prueba hidrostática según el código aplicable

Para tuberías de acero inoxidable en una planta de proceso, B31.3 es el documento que realmente abrirá. Si la misma línea contiene un recipiente, la presión de prueba del recipiente se convierte en un techo duro y la tubería generalmente está aislada en la boquilla. Aquí es también donde la elección del material interactúa con la prueba: la aleación de níquel y las líneas súper austeníticas tienen tensiones permitidas mucho más altas que el 316L, por lo que el mismo multiplicador de 1,5 produce una presión absoluta mucho más alta. Compare Inconel 625 con 316L y la guía de selección súper austenítica antes de establecer una presión de prueba en una clase de línea mixta.

¿Cuáles son los criterios de aceptación para una prueba hidrostática de tubería de acero inoxidable?

No hay fugas o llantos visibles en ninguna junta, soldadura o conexión; sin pérdida de presión más allá de lo que explica el cambio de temperatura; sin deformación permanente; y un acta completa firmada.

Los códigos lo expresan de una manera que vale la pena citar en lugar de parafrasear. ASME B31.1 párrafo 137.4.5 dice que el sistema de tuberías, excluyendo posibles casos localizados en la bomba o el empaque de la válvula, no debe mostrar evidencia visual de llanto o fugas. Esa exclusión es limitada - cubre un drenaje en un prensaestopas, no un goteo en una brida. ASME B31.3 requiere que el examen cubra todas las juntas y conexiones, y requiere que las juntas se dejen sin aislar y desenmascarar para que realmente puedan verse.

Criterios de aceptación y qué hacer cuando uno no se cumple

Un matiz ahorra muchos argumentos: una caída de presión durante la espera no es automáticamente un fallo. El agua en una tubería que aún se está calentando enfría el metal y se contrae; el agua en una línea calentada por el sol expande la presión hacia arriba. Registre la temperatura del agua y del metal al inicio y al final de la bodega para que la deriva pueda explicarse en el registro en lugar de discutir sobre ella después.

¿Por qué la calidad del agua de prueba es el mayor riesgo específico-del acero inoxidable?

Porque una línea de acero inoxidable casi nunca falla durante la prueba. Falla semanas o meses después, cuando el cloruro que deja el agua de prueba pica la pared o la agrieta bajo tensión residual.

El acero inoxidable está protegido por una fina película de óxido de cromo. Los iones de cloruro rompen esa película localmente y, en presencia de tensión de tracción y temperatura, el resultado es un agrietamiento por corrosión bajo tensión de cloruro -, un mecanismo que no necesita corrosión general para continuar y puede perforar una línea que parece nueva. Una prueba hidrostática es la manera perfecta de administrar cloruro exactamente en el lugar correcto: moja toda la superficie interna, coloca la pared por debajo de aproximadamente la mitad del rendimiento y luego generalmente se deja evaporar en los tramos muertos y en los puntos bajos donde el cloruro se concentra a medida que se seca el agua.

Ningún código de tubería establece un número de cloruro. ASME B31.1 párrafo 137.4.3 requiere que el agua de prueba esté limpia y de una calidad que minimice la corrosión, y señala el Apéndice IV, párrafo IV-3.4 para las precauciones recomendadas en aceros inoxidables austeníticos (serie 300) y ferríticos (serie 400). Las conocidas cifras de 50 ppm y 25 ppm son valores de especificación del propietario y EPC. Esa distinción es importante: si la especificación de su proyecto no dice nada, no tiene un límite y debe solicitar uno antes de completarlo.

Pruebe la calidad del agua por familia de aleaciones - valores típicos de especificación del proyecto

Vale la pena decir claramente que el dúplex y el súper dúplex son más resistentes al ataque de cloruro que el 316L, no menos. Los límites más estrictos que se les aplican reflejan el servicio que se les compra para - trabajo en caliente, con contenido de cloruro-y altas-consecuencias - y el hecho de que una vez que el ataque localizado comienza en la fase ferrítica es difícil de detener.

Si su especificación aplica un número más estricto a una aleación más resistente, eso es conservadurismo sobre el servicio, no una declaración sobre el metal. Para conocer los antecedentes de la aleación, consulte dúplex y superdúplex, qué es el superdúplex S32750 y acero inoxidable 904L; Para la comparación en la parte superior de la gama, Inconel 625 versus 316L muestra hasta qué punto las aleaciones de níquel mueven los postes de la portería.

¿Cómo se debe drenar, secar y colocar la línea después de la prueba?

Drene tan pronto como se apruebe el examen, séquelo con aire seco-libre de aceite o nitrógeno y nunca deje agua en una tubería de acero inoxidable. El agua residual es una célula de corrosión, no un residuo neutro.

Drenar es el paso que se omite cuando el cronograma es apretado, y es el paso que causa el daño. El agua estancada hace tres cosas. Concentra el cloruro a medida que se evapora en puntos bajos, tramos muertos y grifos de instrumentos. Es compatible con las bacterias reductoras de sulfato-, que provocan corrosión influenciada microbiológicamente y comienzan a picar debajo de los depósitos. Y en los sistemas mixtos, acopla el acero inoxidable a cualquier acero al carbono que quede en el límite, de modo que el acero inoxidable se convierte en el cátodo y el acero al carbono se corroe - o, si la relación de área es incorrecta, el acero inoxidable se hunde.

El drenaje de cada punto bajo, no solo del drenaje principal. - los grifos de los instrumentos, las cavidades de las válvulas y los tramos muertos retienen el agua mucho después de que el tramo principal esté vacío.

Seque con secador-aire comprimido seco y sin aceite o nitrógeno. El aire utilizado en acero inoxidable debe estar libre de aceite y, idealmente, seco hasta un punto de rocío muy por debajo del ambiente.

Tape o tape cada abertura tan pronto como la línea esté seca, para que el aire húmedo no pueda volver a-mojar la superficie interna.

Si la línea debe colocarse húmeda, trate el agua con un biocida y un eliminador de oxígeno, haga circularla periódicamente y tape la retención en días en lugar de semanas -, luego vuelva a-limpiar e inspeccionar antes de la puesta-en marcha.

Para un almacenamiento-a largo plazo-, séquelo por debajo del umbral de corrosión y cúbralo con nitrógeno seco. Esto es lo que conserva una superficie interna limpia y pasivada durante meses.

Cuando se sospeche de contaminación - herramientas de acero al carbono, manchas de óxido o una excursión de cloruro - limpie y pasivate según ASTM A380 o verifique según ASTM A967 antes de la entrega.

Este es el mismo problema que aparece en otras partes del ciclo de vida del acero inoxidable, y vale la pena tratar la prueba hidráulica como la primera decisión de control de la corrosión-en el proyecto, en lugar de como la última actividad de construcción. Las líneas que transportan medios agresivos - consulte la guía Hastelloy C276 para el extremo severo del rango - generalmente se especifican con requisitos explícitos de secado y depósito-exactamente por esta razón.

¿Qué límites de temperatura se aplican durante una prueba hidrostática?

Mantenga las piezas de acero ferrítico y{0}}de acero al carbono por encima de su temperatura mínima de diseño del metal más el margen que exige el código aplicable, mantenga el agua lo suficientemente fría para manipularla de manera segura y recuerde que el acero inoxidable austenítico no tiene una transición dúctil-a-frágil -, por lo que, para este caso, la prueba de agua fría es una cuestión de corrosión, no de fractura.

La regla de la fractura-frágil existe porque una falla presurizada en un acero ferrítico a baja temperatura puede propagarse sin deformación plástica y sin previo aviso. Por lo tanto, las especificaciones de prueba establecen una temperatura mínima del metal, comúnmente expresada como la temperatura mínima de diseño del metal más un margen - cifras en la región de 10 C a 17 C por encima de MDMT. Se utilizan ampliamente, y el número exacto proviene del código aplicable y del propietario, no de este artículo. Mida el metal, no el agua: una brida gruesa o una pared pesada va por horas por detrás de la temperatura del agua.

Reglas de temperatura que se aplican durante una prueba hidrostática

La temperatura y el riesgo de cloruro apuntan en direcciones opuestas para el acero inoxidable. El agua de prueba tibia acelera el ataque de cloruro, y una línea que se somete a una prueba hidrostática tibia y luego se deja húmeda es la configuración clásica-para el agrietamiento por corrosión bajo tensión antes de la puesta en marcha-. Pruebe enfriar, escurrir rápido y secar bien.

¿Qué equipo e instrumentación requiere una prueba conforme?

Dos manómetros calibrados con la presión de prueba en el medio del dial, un dispositivo de alivio colocado justo encima de la presión de prueba, respiraderos en cada punto alto, un drenaje en cada punto bajo, persianas de prueba clasificadas para la presión de prueba y un certificado de análisis de agua.

La regla del medidor existe porque un medidor leído en la parte inferior de su rango tiene una resolución deficiente y uno leído en la parte superior se opera cerca de su sobrecarga. Dos medidores independientes también detectan un medidor que se ha descalibrado - una causa muy común de que una prueba se repita sin motivo alguno. ASME B31.1 párrafo 137.2 va más allá y recomienda un dispositivo de alivio de presión durante la prueba, configurado en aproximadamente 1-1/3 veces la presión de prueba, porque el agua en un sistema cerrado que se calienta con el sol generará presión por sí sola.

Lista de verificación de equipos e instrumentación para una prueba hidrostática.

Peso lleno de agua-contra peso de tubería vacía - TP316L, Sch 40S

La columna de agua es una carga estructural real y un aporte de presión real. En un tubo ascendente alto, la carga estática añade aproximadamente 0,098 bar por metro de agua, por lo que la parte inferior de una columna de 30 m ve aproximadamente 2,9 bar más que el manómetro en la parte superior -, por lo que el manómetro se coloca donde se produce la presión más alta o la presión de prueba se corrige según la elevación. Si tiene dudas sobre la capacidad de soporte,-verifique lo que una tubería cédula 80 puede soportar antes de llenarla.

¿Puede una prueba hidrostática reemplazar la radiografía u otras ECM?

No. Una prueba hidrostática demuestra la estanqueidad-en un momento dado; no localiza, dimensiona ni caracteriza defectos, y un defecto que no traspasa el muro lo traspasará.

Esta es también la razón por la que las especificaciones del producto permiten elegir a la fábrica. ASTM A999/A999M permite una prueba eléctrica no destructiva - de corrientes parásitas o ultrasónica, según las Prácticas E213, E309, E426 o E570 - en lugar de la prueba hidrostática, y la selección es a opción del fabricante a menos que el comprador lo indique. Cada método tiene un punto ciego: la sensibilidad a las corrientes parásitas disminuye en las paredes gruesas y el examen ultrasónico puede pasar por alto imperfecciones cortas y profundas. Si le importa cuál se utilizó, indíquelo en la orden de compra.

Lo que cada método te dice y lo que no te dice

¿Cuándo se permite una prueba neumática en lugar de una prueba hidrostática?

Sólo cuando el sistema no pueda llenarse con agua o no pueda tolerar rastros de ella, y sólo con la aprobación del propietario y una evaluación de riesgos por escrito. ASME B31.3 establece 1,1 x presión de diseño; ASME B31.1 establece de 1,2 a 1,5 x.

Ambos códigos lo restringen por la misma razón - energía almacenada - y ambos requieren un enfoque por etapas. B31.3 primero eleva la presión a la mitad de la presión de prueba o 25 psi (170 kPa), lo que sea menor, para una verificación preliminar, luego aumenta en pasos, manteniendo en cada paso el tiempo suficiente para igualar las tensiones de las tuberías, antes de mantener la presión de prueba durante 10 minutos. B31.1 permite una prueba neumática preliminar que no exceda los 25 psig para encontrar fugas importantes, luego aumenta a no más de la mitad de la presión de prueba y aumenta en décimas.

Requisitos de prueba neumática - B31.3 versus B31.1

Para el acero inoxidable específicamente, hay un argumento a favor de una prueba de gas: el vapor farmacéutico limpio, el agua de alta-pureza y algunos circuitos sensibles a los catalizadores-realmente no pueden tolerar el agua residual, y secar un sistema de acero inoxidable de-diámetro largo y pequeño es más difícil de lo que parece. Esa es una razón válida - pero aún requiere la evaluación de riesgos, la zona de exclusión y la firma del propietario.

¿Qué contiene un registro de prueba hidrostática conforme?

Identidad del paquete de prueba, medio y su análisis, presiones de diseño y prueba, temperaturas, identidades de calibre y fechas de calibración, horas de inicio y finalización, resultado y firmas. Sin ellos, a efectos prácticos la prueba no se realizó.

La prueba hidrostática registra - qué entra y por qué

¿Cómo se realiza una prueba hidrostática compatible en una línea de acero inoxidable?

Trabaje en nueve pasos: defina el límite, elija la fórmula correcta, calcule y limite la presión, verifique el componente más débil, verifique el agua, llene y presurice en etapas, sostenga y examine, luego drene, seque y firme.

La siguiente secuencia es la que sobrevive a una auditoría. Separa las dos fórmulas, mantiene la verificación de los componentes antes de que arranque la bomba y hace que el análisis del agua y el secado sean parte de la prueba en lugar de una ocurrencia tardía.

Paso 1. Defina el límite de la prueba:Marque el paquete de prueba en los P&ID y los isométricos y enumere los números de línea. Aislar o retirar instrumentos, válvulas de control, válvulas de alivio, juntas de expansión y cualquier otra cosa que no esté clasificada para la presión de prueba. Coloque persianas o tapones en cada extremo abierto - aciego de anteojoso pala es la forma normal de entrar y salir del límite de prueba.

Paso 2. Decide qué fórmula rige:Una prueba de prueba de fábrica (ASTM A999, P=2St/D al 50% del límite elástico mínimo especificado) y una prueba de fuga del sistema (ASME B31.3, PT=1.5 x P x ST/S) son animales diferentes. La prueba del molino prueba la pared de la tubería; La prueba del sistema prueba las juntas, bridas y accesorios. No sustituyas uno por el otro.

Paso 3. Calcule la presión de prueba:Para la prueba de fábrica, utilice P=2St/D con la pared nominal del programa ANSI, luego redondee al 0,5 MPa más cercano por debajo de 7 MPa y al 1 MPa más cercano por encima de él, y aplique el límite de 17,0/19,0 MPa. Para la prueba del sistema, utilice PT=1.5 x P x (ST / S) con S leído en B31.3 Tabla A-1 a la temperatura de diseño.

Paso 4. Verifique el componente más débil:La tubería rara vez es el límite. Compare la presión calculada con 1,5 x la clasificación a la temperatura de prueba de cada brida, válvula, junta de expansión e instrumento en el límite. Si un componente gobierna, reduzca la presión de prueba al máximo que no exceda el rendimiento menor o 1,5 x la clasificación del componente, o apague el componente.

Paso 5. Verificar el agua:Tome muestras y analice el agua de prueba antes de que ingrese a la línea: contenido de cloruro, pH y certificado de fuente. Nunca utilice agua de mar o agua salobre en acero inoxidable. Registre el análisis en el paquete de prueba - es la evidencia de que la prueba no dañó silenciosamente el activo.

Paso 6. Llene, ventile y presurice en pasos:Llene desde el punto más bajo y ventile cada punto alto para que no quede aire atrapado. Aumente la presión en incrementos de aproximadamente el 25% de la presión de prueba, haciendo una pausa en cada paso. Comprueba que los soportes soporten el peso-lleno de agua antes de empezar.

Paso 7. Sostenga y examine:Mantenga la presión de prueba durante al menos 10 minutos, luego reduzca a la presión de diseño y examine cada junta, soldadura y conexión para detectar fugas o fugas. Las juntas deben estar desnudas - sin aislamiento ni pintura.

Paso 8. Escurrir, secar y cerrar sesión:Drene inmediatamente, luego séquelo con aire seco-libre de aceite o nitrógeno y tape o tape la línea. Firme un registro que nombre el paquete de prueba, el medio y el análisis, las presiones de diseño y prueba, los números de serie del medidor y las fechas de calibración, las horas de inicio y finalización, el resultado y la firma del inspector.

Preguntas frecuentes

Hay dos y no son intercambiables. En la planta, ASTM A999/A999M establece P=2St/D con S en 50% del límite elástico mínimo especificado para tuberías de acero inoxidable austenítico y dúplex y 60% para tuberías de acero inoxidable ferrítico. En el sistema instalado, ASME B31.3 párrafo 345.4.2 establece PT=1.5 x P x (ST / S), donde P es la presión manométrica de diseño, ST es la tensión permitida a la temperatura de prueba y S es la tensión permitida a la temperatura de diseño, con la relación limitada a 6,5.

¿Cuánto tiempo se debe realizar una prueba hidrostática?

Cinco segundos como mínimo para la prueba de resistencia al laminado según ASTM A999/A999M - y para tuberías soldadas, tiempo suficiente para inspeccionar toda la costura de soldadura. Diez minutos como mínimo a presión de prueba total para el sistema instalado según ASME B31.3 y ASME B31.1, después de lo cual la presión se reduce a la presión de diseño y se mantiene durante el tiempo necesario para examinar cada junta. Los sistemas grandes o inaccesibles suelen retenerse durante 30 a 60 minutos.

¿Qué cuenta como aprobado en una prueba hidrostática de tubería de acero inoxidable?

No hay fugas o llantos visibles en ninguna junta, soldadura o conexión; sin pérdida de presión más allá de lo que explica el cambio de temperatura; sin deformación permanente; articulaciones dejadas al descubierto y examinadas; y un registro completo firmado con el análisis del agua, números de serie del medidor y tiempos de espera. ASME B31.1 permite solo drenaje localizado en la bomba o en el empaque de la válvula - nada más.

¿1,5 veces la presión de diseño es siempre la presión de prueba?

No. Según ASME B31.3, es 1,5 x la presión de diseño multiplicada por la relación de tensión ST/S cuando la temperatura de diseño está por encima de la temperatura de prueba, por lo que una línea caliente se prueba a más de 1,5 x diseño. También es un piso, no un objetivo: si la presión calculada excede el rendimiento a la temperatura de prueba o 1,5 veces la clasificación de cualquier componente en el límite, la presión de prueba se reduce al menor de esos límites.

¿Por qué la presión de prueba hidrostática del molino tiene un límite de 2500 psi?

Porque ASTM A999/A999M dice que la presión de prueba mínima requerida no necesita exceder 2500 psi (17,0 MPa) en un diámetro exterior de 3,5 pulgadas (88,9 mm) e inferior, o 2800 psi (19,0 MPa) por encima de ese tamaño. La tapa refleja la bomba del molino y la capacidad de cierre-de los extremos en lugar de la resistencia de la tubería. Rara vez afecta a las tuberías austeníticas, pero habitualmente limita las tuberías dúplex y súper dúplex a muy por debajo del 50 % del rendimiento.

Si la fábrica ya realizó la prueba hidráulica de la tubería, ¿todavía es necesario probar el sistema?

Sí. La prueba de fábrica prueba un tramo de tubería a la vez y no dice nada sobre las soldaduras, bridas, juntas, cuerpos de válvulas y accesorios agregados posteriormente. La prueba del sistema bajo ASME B31.3 o B31.1 es lo que prueba la línea fabricada. En una línea típica de 316L, la prueba del molino fue en realidad la presión más alta de las dos, lo que indica lo que realmente se analiza en la prueba del sitio.

¿Qué nivel de cloruro es seguro para la prueba hidráulica del 316L?

Sin código de tubería establece un número. El valor de especificación de proyecto ampliamente utilizado es 50 ppm de cloruro o menos, con pH entre 6,0 y 8,0, utilizando agua potable o desmineralizada con un análisis certificado. Algunos propietarios especifican 25 o 30 ppm para un servicio de alta-pureza o alta-temperatura. Siempre solicite el límite por escrito si su especificación no dice nada.

¿Puedo utilizar agua de mar, agua de río o agua de pozo para la prueba?

No en acero inoxidable. El agua de mar contiene aproximadamente 19 000 ppm de cloruro y es la causa clásica de picaduras posteriores a las pruebas y de grietas por corrosión bajo tensión por cloruro. El agua salobre, de río y de pozo sin tratar tiene un contenido de cloruro variable y desconocido. Utilice agua potable o desmineralizada con un certificado de análisis en el paquete de prueba.

¿Qué pasa si dejo el agua de prueba en una línea de acero inoxidable?

Tres cosas, ninguna buena. El cloruro se concentra a medida que el agua se evapora desde puntos bajos y tramos muertos; el agua estancada favorece las bacterias reductoras de sulfato- y la corrosión influenciada microbiológicamente; y cualquier acero al carbono en el límite se acopla galvánicamente con el acero inoxidable. Drene tan pronto como se apruebe el examen, luego séquelo con aire seco sin aceite-o nitrógeno y tape las aberturas.

¿Puede una prueba hidrostática dañar una tubería de acero inoxidable?

No si se calcula correctamente. La presión de prueba se limita de modo que la tensión circular se mantenga por debajo del rendimiento a la temperatura de prueba. - ASME B31.1 para 102.3.3(B) establece ese límite en el 90% del rendimiento. El daño ocurre cuando la presión se establece demasiado alta, cuando un componente en el límite no está clasificado para ello, o - mucho más a menudo en acero inoxidable - cuando el agua está contaminada y la línea se deja mojada.

¿Tengo que retirar o aislar los instrumentos antes de la prueba?

Sí. Los instrumentos, válvulas de control, válvulas de alivio, juntas de expansión y cualquier otra cosa que no esté clasificada para la presión de prueba deben aislarse con persianas o retirarse y reemplazarse con un carrete. ASME B31.3 limita la presión de prueba a 1,5 x la clasificación de cualquier componente en el límite, y ASME B31.1 la limita a la presión de prueba máxima permitida de cualquier componente no-aislado.

¿Puedo realizar una hidroprueba a través de una válvula de control?

Generalmente no. Los cuerpos de las válvulas de control rara vez están clasificados para 1,5 x la presión de diseño de la línea y los internos pueden dañarse con los desechos de prueba. Retire la válvula o ciérrela y enrolle el espacio. Una válvula que se deja en su lugar se convierte en el componente más débil del límite y establecerá el techo de presión de prueba para todo el paquete.

¿Qué rango de manómetro debo usar para una prueba hidrostática?

Dos manómetros calibrados, cada uno con un rango que coloca la presión de prueba en el medio del dial - comúnmente expresado como el tercio medio. Una lectura del medidor cerca del final de su rango tiene una resolución deficiente y una lectura cercana a la escala completa está funcionando cerca de su sobrecarga. Registre los números de serie y las fechas de calibración en el registro de prueba.

La presión cayó durante la espera. ¿Ha fallado la prueba?

No necesariamente. El agua y el metal tardan en alcanzar la misma temperatura, y un sistema que aún se está calentando mostrará una caída de presión que no tiene nada que ver con una fuga. Registre la temperatura del agua y del metal al inicio y al final de la bodega para poder explicar la deriva. Una caída que no puede explicarse por la temperatura o por un llanto visible es un fracaso.

¿Cuándo se puede utilizar una prueba neumática en lugar de una prueba hidrostática?

Sólo cuando el sistema no pueda llenarse con agua o no pueda tolerar rastros de ella, y sólo con la aprobación del propietario y una evaluación de riesgos por escrito. ASME B31.3 establece 1,1 x la presión de diseño con una verificación preliminar a la mitad de la presión de prueba o 25 psi, lo que sea menor, y luego aumenta por etapas. ASME B31.1 establece de 1,2 a 1,5 x la presión de diseño. El gas comprimido almacena miles de veces más energía que el agua a la misma presión.

¿La presión de prueba depende del horario de la tubería?

Sí para la prueba del molino, debido a que el espesor de la pared t aparece directamente en P=2St/D -, se prueba un programa más grueso a una presión más alta para alcanzar la misma tensión de la pared. Para la prueba del sistema, el cronograma importa indirectamente: la presión de diseño se establece primero y el cronograma solo entra cuando se verifica que la tensión circular a la presión de prueba se mantiene por debajo del límite elástico.

¿Se prueban de la misma manera las tuberías soldadas y sin costura?

La fórmula es la misma, pero la sujeción no. ASTM A999/A999M requiere que la presión de prueba se mantenga durante un mínimo de 5 s y, para tuberías soldadas, durante un tiempo suficiente para permitir que se inspeccione toda la longitud de la costura soldada. La tubería soldada también puede suministrarse con una prueba eléctrica no destructiva en lugar de la prueba hidrostática, a opción del fabricante, a menos que el comprador especifique lo contrario.

¿Qué es la relación ST/S y por qué tiene un límite de 6,5?

ST/S es la relación entre la tensión permitida a la temperatura de prueba y la tensión permitida a la temperatura de diseño. Aumenta la presión de prueba para que una línea probada en frío alcance la misma fracción de su tensión permitida que ve cuando está caliente. El límite de 6,5 evita que el multiplicador produzca una presión poco realista en líneas de muy alta-temperatura, donde la tensión permitida cae abruptamente.

¿Es obligatoria la prueba hidrostática según ASME B31.3?

Una prueba de fugas es obligatoria para prácticamente todos los sistemas B31.3, y la prueba hidrostática es el método predeterminado. Las pruebas neumáticas requieren la aprobación y justificación del propietario, la prueba de fugas de servicio inicial se limita al servicio de fluidos de Categoría D y se requiere una prueba de fugas sensible además de - no en lugar de - la prueba hidrostática o neumática para el servicio de fluidos de Categoría M.

¿Pasar una prueba hidrostática significa que no hay defectos de soldadura?

No. Una prueba hidrostática sólo detecta defectos que tienen fugas. Una soldadura que contiene escoria, falta de fusión o una grieta que no atraviesa la pared mantendrá la presión y aun así no pasará la radiografía o el examen ultrasónico. Es por eso que el código de construcción especifica la NDE por separado de la prueba de fugas, y la prueba debe realizarse después de que todas las NDE requeridas estén completas y aceptadas.

¿Puedo utilizar el certificado de prueba hidrostática del molino como registro de prueba del sistema?

No. El certificado de fábrica cubre longitudes de tubería individuales probadas en fábrica según ASTM A999/A999M. El registro de pruebas del sistema cubre un paquete de pruebas definido en el sitio, según ASME B31.3 o B31.1, con sus propias presiones, tiempos de retención, registros de calibre, análisis de agua y firmas. Conserve ambos - el certificado de fábrica es un documento de trazabilidad del material, el registro del sistema es un registro de calidad de la construcción.

¿Qué debe mostrar el certificado de prueba hidrostática?

El número del paquete de prueba y los números de línea, el medio de prueba y su análisis, la presión de diseño y la temperatura de diseño, la presión de prueba calculada y lograda, las temperaturas del agua y del metal, los números de serie del medidor y las fechas de calibración, las horas de inicio y finalización de la retención, el resultado y las firmas del contratista, cliente e inspector. Sin esos campos, el registro no sobrevivirá a una auditoría.

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