RU2455557C1 - Method of control of metal cylinders use and device for its implementation - Google Patents
Method of control of metal cylinders use and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455557C1 RU2455557C1 RU2010153049/06A RU2010153049A RU2455557C1 RU 2455557 C1 RU2455557 C1 RU 2455557C1 RU 2010153049/06 A RU2010153049/06 A RU 2010153049/06A RU 2010153049 A RU2010153049 A RU 2010153049A RU 2455557 C1 RU2455557 C1 RU 2455557C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- cylinder
- metal
- plastic
- controlled
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области газовой аппаратуры, а именно к способам и устройствам контроля работоспособности металлопластиковых баллонов высокого давления (ВД), и может быть использовано в процессе изготовления и эксплуатации металлопластиковых баллонов. Преимущественно предлагаемое изобретение относится к металлопластиковым баллонам, в которых внешняя пластиковая оболочка является основным несущим элементом корпуса баллона, а металлический лейнер служит герметичной оболочкой и имеет толщину стенок, при которой материал лейнера может находиться в области упругопластического деформирования или близкой к ней при рабочем давлении.The invention relates to the field of gas equipment, and in particular to methods and devices for monitoring the health of metal-plastic high-pressure cylinders (HP), and can be used in the manufacturing and operation of metal-plastic cylinders. Advantageously, the present invention relates to metal-plastic cylinders, in which the outer plastic shell is the main supporting element of the cylinder body, and the metal liner serves as a hermetic shell and has a wall thickness at which the liner material can be in the region of elastoplastic deformation or close to it at operating pressure.
Следует отметить, что для металлических (стальных) баллонов данный способ маловероятно практически реализуем, так как при рабочем и пробном давлении пластические деформации не допустимы, а величина упругого деформирования очень мала (менее 0,18-0,2%, т.е. для 10-литрового баллона это 18 грамм), что делает фиксацию и регистрирование таких величин технически сложно реализуемой и дорогой операцией.It should be noted that for metal (steel) cylinders this method is unlikely to be practically feasible, since at working and test pressure plastic deformations are not permissible, and the value of elastic deformation is very small (less than 0.18-0.2%, i.e., for A 10-liter cylinder is 18 grams), which makes fixing and recording such quantities technically difficult and costly.
Согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)», утвержденным постановлением Госгортехнадзора России от 11.06.2003 N 91 (далее Правила), вновь изготовленные металлопластиковые баллоны, как и стальные, подлежат обязательным приемо-сдаточным испытаниям, включающим испытания пробным гидравлическим давлением, целью которых является проверка прочности пластиковой оболочки и плотности металлического лейнера баллона, которые характеризуют работоспособность баллона. В процессе эксплуатации, раз в три года, металлопластиковые баллоны подлежат техническому освидетельствованию, которое включает гидравлические испытания, аналогичные гидравлическим приемо-сдаточным испытаниям.According to the "Rules for the design and safe operation of vessels operating under pressure (PB 03-576-03)", approved by the resolution of the Gosgortekhnadzor of Russia dated 11.06.2003 N 91 (hereinafter the Rules), newly manufactured metal-plastic cylinders, like steel ones, are subject to mandatory acceptance acceptance tests, including trial hydraulic pressure tests, the purpose of which is to check the strength of the plastic shell and the density of the metal liner of the balloon, which characterize the performance of the balloon. During operation, once every three years, metal-plastic cylinders are subject to a technical examination, which includes hydraulic tests similar to hydraulic acceptance tests.
Вновь изготовленные баллоны проходят гидравлические испытания партиями, в которые входит определенное количество контролируемых металлопластиковых баллонов, изготовленных из материалов одной партии (с одинаковыми свойствами) по одной и той же технологии. Обычно в партию объединяют 100-500 однотипных металлопластиковых баллонов. При этом для 1-2 металлопластиковых баллонов гидравлические испытания проводят при давлении, равном расчетному давлению разрушения. Характеристики баллона, измеренные в процессе такого испытания (испытание на разрушение), распространяют на всю партию однотипных металлопластиковых баллонов. Характеристики каждого баллона, измеренные при приемосдаточных испытаниях, заносят в технический паспорт баллона и далее их принимают за допустимые при освидетельствовании металлопластикового баллона в процессе его эксплуатации.Newly manufactured cylinders undergo hydraulic tests in batches, which include a certain number of controlled metal-plastic cylinders made from materials of the same batch (with the same properties) using the same technology. Usually 100-500 metal-plastic cylinders of the same type are combined in a batch. Moreover, for 1-2 metal-plastic cylinders, hydraulic tests are carried out at a pressure equal to the calculated fracture pressure. The characteristics of the cylinder, measured during this test (fracture test), apply to the entire batch of the same type of metal-plastic cylinders. The characteristics of each cylinder, measured during the acceptance tests, are entered in the technical passport of the cylinder and then they are taken as permissible during the examination of the metal-plastic cylinder during its operation.
Сосуды, работающие под давлением, представляют собой объекты повышенной опасности, разрушение которых в эксплуатации может привести к тяжелым последствиям, вызвать большой материальный ущерб. Поэтому выбор методов контроля работоспособности металлопластиковых баллонов, а именно достоверность характеризующих их работоспособность параметров, измеренных при приемо-сдаточных гидравлических испытаниях и принятых за базовые для дальнейшего контроля работоспособности металлопластикового баллона в процессе его эксплуатации, является одной из существенных задач безопасной эксплуатации металлопластиковых баллонов ВД.Vessels operating under pressure are objects of increased danger, the destruction of which in operation can lead to serious consequences, causing great material damage. Therefore, the choice of methods for monitoring the operability of metal-plastic cylinders, namely the reliability of the parameters characterizing their operability, measured during hydraulic acceptance tests and adopted as the basis for further monitoring the operability of a metal-plastic cylinder during its operation, is one of the essential tasks of the safe operation of VD metal-plastic cylinders.
Известен способ контроля работоспособности металлопластиковых баллонов по патенту RU 2210697. Согласно известному способу о работоспособности металлопластикового баллона судят по величине радиального перемещения точки цилиндрической поверхности баллона (приращение внешнего диаметра цилиндрической части металлопластикового баллона) в процессе нагружения баллона внутренним давлением. Величина приращения внешнего диаметра (величины поперечного расширения) цилиндрической части металлопластикового баллона под действием заданного внутреннего давления характеризует деформацию силовой пластиковой оболочки от воздействия внутреннего давления. При приемо-сдаточных гидравлических испытаниях работоспособность металлопластикового баллона определяют путем сравнения расчетных данных о радиальном перемещении точки цилиндрической поверхности баллона (приращении внешнего диаметра цилиндрической части) от действия определенного давления с измеренными данными в процессе нагружения баллона внутренним давлением.A known method of monitoring the health of metal-plastic cylinders according to patent RU 2210697. According to the known method, the health of a metal-plastic cylinder is judged by the radial displacement of the point of the cylindrical surface of the cylinder (increment of the outer diameter of the cylindrical part of the metal-plastic cylinder) during loading of the cylinder with internal pressure. The increment of the outer diameter (lateral expansion) of the cylindrical part of the metal-plastic cylinder under the action of a given internal pressure characterizes the deformation of the power plastic shell from the action of internal pressure. During hydraulic acceptance tests, the performance of a metal-plastic cylinder is determined by comparing the calculated data on the radial displacement of a point on the cylindrical surface of the cylinder (increment of the outer diameter of the cylindrical part) from the action of a certain pressure with the measured data during the loading of the cylinder by internal pressure.
Для металлопластикового баллона, прошедшего приемо-сдаточные испытания, измеренное в процессе указанных испытаний для заданного внутреннего давления, например для максимального рабочего давления, значение приращения внешнего диаметра цилиндрической части металлопластикового баллона принимают в качестве базового (допустимого) значения, с которым сравниваются значения, измеряемые при том же внутреннем давлении при контроле работоспособности баллона в процессе эксплуатации. Результаты сравнений являются показателями, характеризующими работоспособность металлопластикового баллона в период его эксплуатации. Учитывая возможные погрешности (до 10%) измерений внешнего диаметра цилиндрической части баллона, связанные со смещением корпуса баллона в процессе измерений, точностью и сбоем измерительных датчиков и пр., а также особенностями технологии изготовления пластиковой оболочки, измеренная величина приращения внешнего диаметра цилиндрической части баллона не должна превосходить допустимую более чем на 10%.For a metal-plastic cylinder that has passed acceptance tests, measured during these tests for a given internal pressure, for example, for the maximum working pressure, the increment value of the outer diameter of the cylindrical part of the metal-plastic container is taken as the base (allowable) value with which the values measured at the same internal pressure when monitoring the operability of the cylinder during operation. The results of comparisons are indicators characterizing the performance of a metal-plastic balloon during its operation. Given the possible errors (up to 10%) of the measurements of the outer diameter of the cylindrical part of the cylinder, related to the displacement of the cylinder body during the measurement, the accuracy and failure of the measuring sensors, etc., as well as the features of the manufacturing technology of the plastic shell, the measured increment of the outer diameter of the cylindrical part of the cylinder must exceed the allowable by more than 10%.
Преимущественно, данный способ предназначен для контроля работоспособности крупногабаритных металлопластиковых баллонов. Такое назначение способа связано с тем, что крупногабаритные металлопластиковые баллоны сложно и дорого демонтировать и доставлять на освидетельствование в специализированные организации, да и сам стандартный процесс технического освидетельствования таких баллонов сложный и трудоемкий.Advantageously, this method is intended to control the operability of large metal-plastic cylinders. This purpose of the method is due to the fact that large-sized metal-plastic cylinders are difficult and expensive to dismantle and deliver for examination to specialized organizations, and the standard process for the technical examination of such cylinders is complex and time-consuming.
Для небольших металлопластовых баллонов применять известный способ нерационально и дорого, поскольку для осуществления данного способа требуется отдельная для каждого баллона дорогостоящая и сложная система диагностики.For small metal-plastic cylinders, applying the known method is irrational and expensive, since the implementation of this method requires a separate, expensive and complex diagnostic system for each cylinder.
Кроме того, в известном способе допустимую величину радиального перемещения точки цилиндрической поверхности баллона (приращения внешнего диаметра цилиндрической части), с которой проводят сравнение измеренных величин, определяют расчетным путем по расчетным деформациям баллона от действия внутреннего давления. При этом практически проверить правильность этой величины очень сложно, что снижает достоверность данного способа,In addition, in the known method, the allowable value of the radial displacement of the point of the cylindrical surface of the container (increment of the outer diameter of the cylindrical part), with which the comparison of the measured values is carried out, is determined by calculation from the calculated deformations of the container from the action of internal pressure. At the same time, it is very difficult to verify the correctness of this value, which reduces the reliability of this method,
Известна установка для испытаний металлопластиковых баллонов на разрушение, принятая за ближайший аналог предлагаемого устройства (Международный стандарт ИСО 4705 «Баллоны стальные бесшовные для газов. Приложение С»). Известная установка включает резервуар для воды, емкость для измерения количества жидкости, необходимой для испытаний, насос высокого давления, манометр, записывающее устройство, систему трубопроводов с клапанами (вентилями), соединяющих указанные устройства.A known installation for testing metal-plastic cylinders for destruction, adopted for the closest analogue of the proposed device (International Standard ISO 4705 "Steel seamless cylinders for gases. Appendix C"). A known installation includes a water tank, a container for measuring the amount of liquid required for testing, a high pressure pump, a pressure gauge, a recording device, a piping system with valves (valves) connecting these devices.
Кроме того, установка содержит ограждение для размещения контролируемых металлопластиковых баллонов и узел, обеспечивающий возможность подключения этих металлопластиковых баллонов к системе (в частности к трубопроводу).In addition, the installation includes a fence to accommodate controlled metal-plastic cylinders and a node that provides the ability to connect these metal-plastic cylinders to the system (in particular to the pipeline).
Однако известная установка имеет одно определенное назначение - испытание на разрушение 1-2 металлопластиковых баллонов из партии, согласно Правилам ПБ-03-576-03, п.10.2.5.However, the known installation has one specific purpose - the test for the destruction of 1-2 metal-plastic cylinders from the party, according to the Rules PB-03-576-03, p.10.2.5.
В результате таких испытаний определяют, выдерживают ли отобранные из партии металлопластиковые баллоны нагружение давлением, равным минимально допустимому давлению разрушения (давление с необходимым коэффициентом запаса по отношению к рабочему). По Российским Правилам ПБ-03-576-03 это 2,4 рабочего давления. В зарубежной практике - от 2,2 до 3,5 рабочего давления, иногда даже больше. При проектировании баллонов их прочность, как правило, рассчитывают с определенным коэффициентом запаса от 5 до 10% по отношению минимально к допустимому давлению разрушения, для того чтобы баллон гарантировано выдерживал контрольные испытания до разрушения.As a result of such tests, it is determined whether the metal-plastic balloons selected from the batch can withstand pressure equal to the minimum allowable fracture pressure (pressure with the required safety factor in relation to the worker). According to Russian Rules ПБ-03-576-03, this is 2.4 working pressures. In foreign practice - from 2.2 to 3.5 working pressure, sometimes even more. When designing cylinders, their strength, as a rule, is calculated with a certain safety factor of 5 to 10% in relation to the minimum allowable fracture pressure, so that the cylinder is able to withstand control tests before fracture.
Если, по крайней мере, первый испытуемый металлопластиковый баллон выдерживает указанное минимальное давление разрушения, то вся партия, в том числе второй баллон, отобранный для испытаний на разрушение, допускается в эксплуатацию.If at least the first test metal-plastic cylinder withstands the indicated minimum fracture pressure, then the entire batch, including the second cylinder selected for fracture tests, is allowed to operate.
Однако известная установка предназначена для контроля 1-2 металлопластиковых баллонов из партии и только для проведения их испытаний до разрушения, что является недостаточным для достоверного контроля всех металлопластиковых баллонов партии. В ООО «НПО «ПОИСК» проведены приемо-сдаточные испытания более 30-ти тысяч малолитражных металлопластиковых баллонов. Как показывает статистика таких испытаний и выборочных испытаний до разрушения далеко не всегда баллоны, отобранные по геометрическим размерам и массе, являлись наиболее «слабыми». Существующие современные технологические процессы намотки обеспечивают нужное количество армирующего материала (минеральные или органические волокна), определяющего прочность баллона. Однако текстильные характеристики армирующего материала, технология нанесения клеевых составов (смачивание, адгезия и т.п.), технология укладки лент волокон на лейнер (натяжение, ширина и толщина ленты, «рисунок» укладки спиральных витков ленты и т.п.) влияют на фактические значения массы и габаритные характеристики баллонов, практически без влияния на их прочность.However, the known installation is designed to control 1-2 metal-plastic cylinders from the party and only for testing them to failure, which is insufficient for reliable control of all metal-plastic balloons of the party. Acceptance tests of more than 30 thousand small-capacity metal-plastic cylinders were carried out at NPO SEARCH LLC. As the statistics of such tests and spot tests show before destruction, the cylinders selected by geometric dimensions and mass were far from always the “weakest” ones. Existing modern winding processes provide the right amount of reinforcing material (mineral or organic fibers) that determines the strength of the balloon. However, the textile characteristics of the reinforcing material, the technology of applying adhesive compositions (wetting, adhesion, etc.), the technology of laying the fiber tapes on the liner (tension, width and thickness of the tape, the “pattern” of laying the spiral turns of the tape, etc.) affect actual mass values and overall characteristics of the cylinders, with virtually no effect on their strength.
В основу настоящего изобретения положена задача создать способ и установку контроля технического состояния металлопластикового баллона при гидравлических испытаниях, которые обеспечивают высокую достоверность контроля и простоту его осуществления как для одного, так и для всей партии баллонов (для каждого баллона данной партии).The basis of the present invention is to create a method and installation for monitoring the technical condition of a metal-plastic cylinder during hydraulic tests, which provide high reliability of control and ease of implementation for both one and the entire batch of cylinders (for each cylinder of this batch).
Поставленная задача решается тем, что в способе контроля технического состояния металлопластикового баллона, включающем сравнение измеренного и допустимого значений параметра, характеризующего техническое состояние баллона, согласно предлагаемому изобретению указанным параметром является приращение вместимости металлопластикового баллона под воздействием увеличивающегося внутреннего давления, которое измеряют по объему жидкости, закачиваемому в металлопластиковый баллон в процессе повышения внутреннего давления.The problem is solved in that in a method for monitoring the technical condition of a metal-plastic cylinder, which includes comparing the measured and acceptable values of a parameter characterizing the technical condition of the cylinder, according to the invention, this parameter is an increase in the capacity of a metal-plastic cylinder under the influence of increasing internal pressure, which is measured by the volume of fluid injected in a metal-plastic cylinder in the process of increasing internal pressure.
По объему жидкости, закачиваемой в металлопластиковый баллон в процессе увеличения внутреннего давления, определяют величину изменения вместимости (приращение вместимости) металлопластикового баллона при его нагружении. Указанная величина является характеристикой прочности (податливости) силовой оболочки, которая характеризует техническое состояние металлопластикового баллона, а именно состояние силовой (несущей) пластиковой оболочки.The volume of fluid pumped into the metal-plastic container during the increase in internal pressure determines the change in capacity (increment in capacity) of the metal-plastic container when it is loaded. The specified value is a characteristic of the strength (ductility) of the power shell, which characterizes the technical condition of the metal-plastic cylinder, namely the state of the power (bearing) plastic shell.
Благодаря тому что величину изменения вместимости (приращение вместимости) металлопластикового баллона при его нагружении определяют по объему жидкости, закачиваемой в металлопластиковый баллон в процессе увеличения внутреннего давления, измерение данного параметра может быть осуществлено как при любом промежуточном давлении в процессе нагружения баллона внутренним давлением, так и при допустимом минимальном давлении разрушения, с тем чтобы далее использовать полученные данные.Due to the fact that the magnitude of the change in capacity (increment in capacity) of a metal-plastic cylinder when it is loaded is determined by the volume of liquid pumped into the metal-plastic cylinder in the process of increasing internal pressure, this parameter can be measured at any intermediate pressure in the process of loading the cylinder with internal pressure, and at an acceptable minimum fracture pressure in order to further use the data obtained.
При этом измерение объема жидкости, закачиваемой в металлопластиковый баллон при его нагружении, производят на установке, которая может быть использована как при приемо-сдаточных испытаниях каждого вновь изготовленного баллона партии, так и для отобранных баллонов для испытания на разрушение, а также для отдельных баллонов при их освидетельствовании в период эксплуатации, то есть дополнительных затрат на отдельные приспособления для каждого баллона не требуется.In this case, the measurement of the volume of liquid pumped into the metal-plastic container when it is loaded is carried out in a facility that can be used both for acceptance tests of each newly manufactured batch container and for selected cylinders for fracture testing, as well as for individual cylinders with their examination during operation, that is, additional costs for individual devices for each cylinder is not required.
Целесообразно измерять объем закачиваемой в металлопластиковый баллон жидкости, по крайней мере, для четырех значений повышающегося внутреннего давления.It is advisable to measure the volume of fluid injected into the metal-plastic container for at least four values of increasing internal pressure.
При этом может быть построен график зависимости значения приращения вместимости от значения давления, что повышает достоверность измерений, исключая ошибки за счет случайных сбоев в измерениях.In this case, a graph of the dependence of the value of the increment of capacity on the pressure value can be constructed, which increases the reliability of measurements, eliminating errors due to random measurement errors.
Целесообразно измерять объем закачиваемой жидкости, по крайней мере, для следующих значений внутреннего давления: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении.It is advisable to measure the volume of injected fluid, at least for the following values of internal pressure: 0.1 test pressure, 0.5 test pressure, at operating pressure, at test pressure.
Известно, что при нагружении внутренним давлением технически годного к эксплуатации металлопластикового баллона пластиковая оболочка деформируется упруго вплоть до разрушения, при этом зависимость «приращение вместимости - давление нагружения» отображается в виде практически прямой наклонной линии, идущей из пересечения координат до точки разрушения. При этом влиянием «ползучести» материала силовой оболочки при нагрузках, близких к разрушающим, можно пренебречь из-за их кратковременного воздействия. На линейность графика может оказать влияние только лейнер из высокопрочных материалов для баллонов, у которых обматывается только цилиндрическая часть лейнера - так называемые баллоны второго типа (ГОСТ 51752-2001). Автором обнаружено, что для построения наиболее достоверного графика предпочтительно измерять величину приращения вместимости для указанных четырех точек, разнесенных примерно на равные интервалы друг от друга (пробное давление составляет 1,3-1,5 рабочего давления).It is known that when loading a technically usable metal-plastic cylinder with internal pressure, the plastic shell deforms elastically until fracture, and the dependence "capacity increment - loading pressure" is displayed as an almost straight oblique line from the coordinate intersection to the fracture point. In this case, the influence of the “creep” of the material of the power shell under loads close to destructive can be neglected due to their short-term impact. Only the liner made of high-strength materials for cylinders, in which only the cylindrical part of the liner, the so-called second type cylinders (GOST 51752-2001), can affect the linearity of the graph. The author found that in order to build the most reliable schedule, it is preferable to measure the value of the increment of capacity for these four points, spaced at approximately equal intervals from each other (test pressure is 1.3-1.5 working pressure).
При построении графика учитывают пятую точку с координатами: расчетное давление разрушения и расчетное приращение вместимости при этом давлении. Координаты этой точки уточняют при испытании до разрушения баллонов, которые отобраны для гидравлических испытаний на разрушение в защиту партии.When constructing the graph, the fifth point with the coordinates is taken into account: the calculated fracture pressure and the calculated capacity increment at this pressure. The coordinates of this point are specified in the test before the destruction of the cylinders, which are selected for hydraulic tests for destruction in defense of the party.
Если вновь изготовленный баллон прошел приемо-сдаточные и гидравлические испытания и допущен к эксплуатации, измеренные значения приращения вместимости при 4 точках внутреннего давления и полученный график зависимости «приращение вместимости - давление нагружения» далее принимают за допустимые при освидетельствовании баллона в процессе его эксплуатации, что также обеспечивает достоверный контроль.If the newly manufactured cylinder has passed acceptance and hydraulic tests and is approved for use, the measured values of the capacity increment at 4 points of internal pressure and the resulting graph of the dependence “capacity increment - loading pressure” are then taken as permissible during the inspection of the cylinder during operation, which also provides reliable control.
На этапе изготовления металлопластиковых баллонов, при гидравлических испытаниях, целесообразно, по крайней мере, для одного баллона из контролируемой партии измерять объем закачиваемой жидкости для 5 точек внутреннего давления: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении, при давлении с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему (при расчетном давление разрушения). При этом, если указанный металлопластиковый баллон не разрушился до достижения указанного минимального допустимого давления разрушения, то график зависимости измеренных значений приращения вместимости для указанных 5 точек давления принимают за максимально допустимый, с которыми сравнивают графики зависимостей измеренных значений приращений вместимости каждого изготовленного баллона данной партии. Пятой точкой на графике для каждого изготовленного баллона данной партии, как указывалось ранее, является точка с координатами: расчетное давление разрушения и расчетное приращение вместимости при этом давлении. Координаты данной точки уточняются по результатам испытаний до разрушения или до достижения минимально допустимого давления разрушения в отобранном в защиту партии баллоне.At the stage of manufacturing metal-plastic cylinders, during hydraulic tests, it is advisable, at least for one cylinder from a controlled batch, to measure the volume of injected liquid for 5 points of internal pressure: 0.1 test pressure, 0.5 test pressure, at operating pressure, at test pressure pressure, at a pressure with a predetermined safety factor in relation to the worker (at the calculated fracture pressure). Moreover, if the specified metal-plastic container did not collapse before reaching the specified minimum allowable fracture pressure, then the graph of the dependence of the measured values of the capacity increment for the indicated 5 pressure points is taken as the maximum allowable, with which the graphs of the dependences of the measured values of the capacity increment of each manufactured cylinder of this batch are compared. The fifth point on the graph for each manufactured cylinder of a given batch, as indicated earlier, is the point with the coordinates: calculated fracture pressure and calculated capacity increment at this pressure. The coordinates of this point are specified according to the test results before fracture or until the minimum permissible fracture pressure is reached in the cylinder selected in defense of the batch.
Как указывалось выше, гидравлические испытания вновь изготовленных металлопластиковых баллонов (в частности, при приемо-сдаточных испытаниях) проводят партиями, в которые отбирают определенное количество баллонов, изготовленных по одной технологии, из материалов одной партии за определенный период времени.As mentioned above, hydraulic tests of newly manufactured metal-plastic cylinders (in particular, during acceptance tests) are carried out in batches in which a certain number of cylinders made using the same technology are selected from the materials of one batch for a certain period of time.
При этом для подтверждения прочности (требуемого минимального давления разрушения) каждого баллона из партии от нее отбирают 1-2 металлопластиковых баллона для гидравлических испытаний на разрушение, при которых их нагружают давлением, величина которого равна минимально допустимому давлению разрушения или расчетному давлению разрушения. Если данные баллоны успешно выдержали испытания при нагружении давлением с необходимым коэффициентом запаса по отношению к рабочему давлению, то измеренные значения приращения вместимости у отобранных металлопластиковых баллонов при нескольких повышающихся значениях внутреннего давления, в том числе при минимально допустимом давлении разрушения, позволяют построить график зависимости значений приращения вместимости от внутреннего давления, который достоверно характеризует техническое состояние металлопластикового баллона, а также состояние несущей пластиковой оболочки. Для построения графика берутся максимальные полученные значения приращения вместимости при испытании этих двух баллонов. Благодаря тому что полученный при таком испытании график (зависимость значений приращений вместимости от значений внутреннего давления) принимается в качестве допустимого для контроля работоспособности всех металлопластиковых баллонов, входящих в исследуемую партию, можно говорить о высокой достоверности контроля всех баллонов данной партии.At the same time, to confirm the strength (required minimum fracture pressure) of each cylinder, 1-2 metal-plastic cylinders are taken from the batch for hydraulic fracture tests, at which they are loaded with a pressure equal to the minimum allowable fracture pressure or the design fracture pressure. If these cylinders have successfully passed tests under pressure loading with the necessary safety factor in relation to the working pressure, then the measured values of the capacity increment for the selected metal-plastic cylinders at several increasing internal pressure values, including the minimum allowable fracture pressure, make it possible to plot the dependence of the increment values capacity from internal pressure, which reliably characterizes the technical condition of the metal-plastic cylinder, and that also the state of the carrier plastic shell. To construct the graph, the maximum obtained values of the increment of capacity are taken when testing these two cylinders. Due to the fact that the graph obtained during such a test (the dependence of the values of capacity increments on the values of internal pressure) is accepted as acceptable for monitoring the operability of all metal-plastic cylinders included in the test batch, we can talk about the high reliability of the control of all cylinders of this batch.
Целесообразно определять изменение вместимости контролируемого металлопластикового баллона после снятия нагрузки пробным давлением, путем сравнении веса контролируемого металлопластикового баллона до нагружения до пробного давления и после снятия этой нагрузки.It is advisable to determine the change in the capacity of the controlled metal-plastic cylinder after unloading the test pressure by comparing the weight of the controlled metal-plastic cylinder before loading to the test pressure and after removing this load.
По разнице в весе испытуемого баллона до его нагружения до пробного давления и после снятия указанной нагрузки (взвешивают контролируемый баллон, заполненный водой, до подключения к установке и после отключения) судят о состояние лейнера (металлической оболочки) баллона, а именно, насколько лейнер сопротивляется обжатию со стороны пластиковой оболочки при понижении внутреннего давления в баллоне. Для баллонов с толстьм (несущим) лейнером, таким образом, определяют величину его сопротивления обжатию силовой оболочкой и оценивают возможную потерю устойчивости лейнера при сбросе давления и какую долю нагрузки он воспринимает при нагружении баллона (оценивают влияние лейнера на линейность графика давление-приращение вместимости).By the difference in the weight of the test cylinder before it is loaded to the test pressure and after removing the indicated load (a controlled cylinder filled with water is weighed before connecting to the installation and after disconnection), the condition of the cylinder liner (metal shell) is judged, namely, how much the liner resists compression from the side of the plastic shell while lowering the internal pressure in the cylinder. For cylinders with a thick (carrying) liner, in this way, the value of its resistance to compression by the power shell is determined and the possible loss of stability of the liner when depressurizing and what proportion of the load it perceives when loading the cylinder is evaluated (assess the effect of the liner on the linearity of the pressure-increment graph).
Целесообразно при снятии нагрузки измерять объем вытесненной из контролируемого металлопластикового баллона жидкости при снижении давления для следующих значений давления: 0,5, 0,4; 0,3; 0,1 рабочего и 0.When removing the load, it is advisable to measure the volume of the liquid displaced from the controlled metal-plastic cylinder with a decrease in pressure for the following pressure values: 0.5, 0.4; 0.3; 0.1 working and 0.
По графику «значение понижающегося внутреннего давления - изменение вместимости баллона» определяют момент потери устойчивости лейнера металлопластикового баллона (наличие потери устойчивости) по нелинейному характеру графика в этом месте.According to the schedule "the value of the decreasing internal pressure - the change in the capacity of the cylinder" determine the moment of loss of stability of the liner of the metal-plastic cylinder (the presence of loss of stability) by the nonlinear nature of the graph in this place.
Поставленная задача решается тем, что в установке для контроля технического состояния металлопластикового баллона, включающей резервуар для воды, мерную емкость для измерения объема жидкости, гидравлический насос, манометры, систему трубопроводов с вентилями, соединяющими указанные устройства и средство соединения трубопровода с металлопластиковым баллоном, согласно предлагаемому изобретению мерная емкость снабжена градуированной шкалой, система трубопроводов содержит первый трубопровод, соединяющий последовательно гидравлический насос, средство соединения с металлопластиковым баллоном, манометр и окружающую среду, при этом после гидравлического насоса и манометра на первом трубопроводе установлены запорные вентили, и второй трубопровод соединяющий резервуар, гидравлический насос, мерную емкость, окружающую среду, при этом на трубопроводе между резервуаром, гидравлическим насосом и мерной емкостью установлен трехходовой вентиль, а после резервуара и мерной емкости - запорные вентили.The problem is solved in that in the installation for monitoring the technical condition of the metal-plastic cylinder, including a water tank, a measuring tank for measuring the volume of liquid, a hydraulic pump, manometers, a piping system with valves connecting these devices and means for connecting the pipeline to a metal-plastic cylinder, according to the proposed According to the invention, the measuring tank is equipped with a graduated scale, the piping system comprises a first pipeline connecting in series hydraulically a pump, a means of connecting with a metal-plastic cylinder, a pressure gauge and the environment, while after the hydraulic pump and pressure gauge, shut-off valves are installed on the first pipeline, and a second pipe connecting the tank, hydraulic pump, measuring tank, and the environment, while on the pipeline between the tank, a three-way valve is installed in the hydraulic pump and the measuring tank, and shut-off valves are installed after the tank and the measuring tank.
Предлагаемая установка может быть использована при гидравлических испытаниях, проводимых как при производстве, так и в процессе эксплуатации металлопластиковых баллонов.The proposed installation can be used in hydraulic tests carried out both during production and in the operation of metal-plastic cylinders.
При этом она обеспечивает возможность измерять объем закачиваемой в металлопластиковый баллон жидкости при любых значениях внутреннего давления в процессе его нагружения. В частности, объем закачиваемой жидкости определяют по меткам градуированной шкалы емкости визуально, либо с помощью регистрирующих приборов контроля уровня жидкости. В последнем случае, используя электронные датчики давления, график давление-приращение вместимости можно создавать автоматически с помощью простейших компьютерных программ.At the same time, it provides the opportunity to measure the volume of fluid injected into the plastic-plastic cylinder at any internal pressure during its loading. In particular, the volume of injected liquid is determined by the marks of the graduated scale of the tank visually, or using recording instruments to control the liquid level. In the latter case, using electronic pressure sensors, a pressure-increment graph of capacity can be created automatically using simple computer programs.
Целесообразно, чтобы на выходе второго трубопровода была установлена весовая емкость со средством ее взвешивания. Наличие такой емкости позволяет измерять изменение вместимости металлопластикового баллона по объему вытесненной из баллона жидкости при снятии давления и таким образом получить дополнительный контроль за качеством (достоверностью) измерений и над состоянием баллона.It is advisable that at the outlet of the second pipeline a weight container with a means of weighing it be installed. The presence of such a capacity makes it possible to measure the change in the capacity of a metal-plastic cylinder by the volume of liquid displaced from the cylinder when pressure is removed and thus obtain additional control over the quality (reliability) of measurements and the condition of the cylinder.
В дальнейшем предлагаемое изобретение будет более подробно раскрыто на конкретных примерах его выполнения со ссылками на рисунок, на котором схематично изображена установка контроля технического состояния (работоспособности) металлопластиковых баллонов при гидравлических испытаниях. Далее по тексту, наряду с термином «металлопластиковый баллон», в том же значении будет использован сокращенный термин «баллон».In the future, the invention will be described in more detail with specific examples of its implementation with reference to the figure, which schematically shows the installation of the control of the technical condition (performance) of metal-plastic cylinders during hydraulic tests. Hereinafter, along with the term "metal-plastic balloon", the abbreviated term "balloon" will be used in the same meaning.
Установка для контроля технического состояния (работоспособности) металлопластиковых баллонов включает закрытый резервуар 1 с водой, снабженный патрубком 2 для соединения его полости с окружающей атмосферой (для обеспечения свободного слива воды из резервуара), открытую сверху прозрачную мерную емкость 3, весовую емкость 4, гидравлический насос 5, систему трубопроводов 6 и 7, соединяющих указанные устройства, снабженную вентилями.The installation for monitoring the technical condition (operability) of metal-plastic cylinders includes a closed tank 1 with water, equipped with a pipe 2 for connecting its cavity with the surrounding atmosphere (to ensure free drainage of water from the tank), a transparent transparent measuring tank 3 open, a weighing tank 4, a hydraulic pump 5, the piping system 6 and 7 connecting these devices, equipped with valves.
Мерная емкость 3 снабжена градуированной шкалой 31, нулевая отметка (деление) 32 которой соответствует верхнему уровню, до которого ее заполняют жидкостью. Размеры мерной емкости до нулевой отметки зависят от размеров баллона. Известно, что при гидравлических испытаниях металлопластиковые баллоны, имеющие коэффициент запаса по прочности Кз=2,4, как правило, увеличиваются по вместимости от действия пробного давления (1,3-1,5 рабочего давления) в пределах 3-5%. Соответственно, размер мерной емкости до нулевой отметки должен составлять не менее 5% от вместимости испытываемого металлопластикового баллона. Например, если металлопластиковый баллон имеет вместимость четыре литра, то объем емкости до нулевой отметки должен быть не менее 200 миллилитров плюс небольшой запас (для определения изменения вместимости "слабых" баллонов).The measuring tank 3 is equipped with a graduated scale 31, the zero mark (division) 32 of which corresponds to the upper level to which it is filled with liquid. The dimensions of the measuring tank to the zero mark depend on the size of the cylinder. It is known that during hydraulic tests, metal-plastic cylinders having a safety factor of strength K s = 2.4, as a rule, increase in capacity from the action of the test pressure (1.3-1.5 working pressure) in the range of 3-5%. Accordingly, the size of the measured capacity to the zero mark should be at least 5% of the capacity of the tested metal-plastic container. For example, if a metal-plastic cylinder has a capacity of four liters, then the volume of the tank to the zero mark should be at least 200 milliliters plus a small margin (to determine the change in the capacity of "weak" cylinders).
Интервалы между делениями шкалы 31 определяют исходя из следующего расчета. По требованиям Правил, при проведении гидравлических испытаний, точность манометров для измерения величины внутреннего давления в баллонах должна быть 1,5%. Для соблюдения такой же точности при измерении приращения вместимости каждое деление градуированной шкалы будет составлять 1,5% от 200 миллилитров, т.е. 3 грамма. Таким образом, обе координаты графика будут измеряться с одинаковой точностью (погрешностью).The intervals between the divisions of the scale 31 are determined based on the following calculation. According to the requirements of the Rules, during hydraulic tests, the accuracy of pressure gauges for measuring the internal pressure in cylinders should be 1.5%. To maintain the same accuracy when measuring the increment of capacity, each division of the graduated scale will be 1.5% of 200 milliliters, i.e. 3 grams. Thus, both coordinates of the graph will be measured with the same accuracy (error).
Выполнение мерной емкости 3, прозрачной и с градуированной шкалой 31, позволяет достаточно просто измерять объем жидкости, забираемой металлопластиковым баллоном в процессе его нагружения по соответствию делений шкалы 31 и верхним уровнем жидкости в ней. При этом замер объема забираемой жидкости можно производить практически непрерывно в процессе нагружения баллона вплоть до разрушения.The implementation of the measuring tank 3, transparent and with a graduated scale 31, makes it quite simple to measure the volume of fluid taken by a metal-plastic cylinder during loading according to the divisions of the scale 31 and the upper liquid level in it. At the same time, the volume of liquid taken can be measured almost continuously during the loading of the balloon until destruction.
Возможно иное выполнение средств измерения объема жидкости, закачиваемой в металлопластиковый баллон в процессе увеличения внутреннего давления, в частности вместо градуировочной шкалы мерная емкость может быть снабжена известным датчиком уровня жидкости либо иными регистрирующими приборами контроля уровня жидкости. В последнем случае, используя электронные датчики давления, график давление-приращение вместимости можно создавать автоматически с помощью простейших компьютерных программ.It is possible that other means of measuring the volume of liquid pumped into the metal-plastic container during an increase in internal pressure are possible, in particular, instead of a calibration scale, the measuring tank can be equipped with a known liquid level sensor or other recording devices for monitoring the liquid level. In the latter case, using electronic pressure sensors, a pressure-increment graph of capacity can be created automatically using simple computer programs.
Размеры закрытого резервуара 1 и объем воды в нем определяют известным образом в зависимости от размеров и количества контролируемых баллонов, например, как при гидравлических испытаниях металлопластиковых баллонов до разрушения. Резервуар может быть снабжен любым известным датчиком уровня жидкости, чтобы контролировать фактический запас воды при проведении испытаний.The dimensions of the closed tank 1 and the volume of water in it are determined in a known manner depending on the size and number of cylinders to be monitored, for example, as in hydraulic tests of metal-plastic cylinders to failure. The tank may be equipped with any known liquid level sensor to monitor the actual water supply during testing.
В качестве гидравлического насоса 5 может быть использованы известные гидравлические насосы поршневого типа или мембранные, аналогичные используемым в установках для гидравлических испытаний металлопластиковых баллонов до разрушения.As the hydraulic pump 5, known piston type hydraulic pumps or diaphragm pumps similar to those used in installations for hydraulic testing of plastic-plastic cylinders prior to failure can be used.
Весовая емкость 4 преимущественно имеет те же размеры, что и мерная емкость. Установка может быть снабжена весами (не показаны) для взвешивания мерной емкости и контролируемых металлопластиковых баллонов.The weight tank 4 preferably has the same dimensions as the measured tank. The installation can be equipped with scales (not shown) for weighing the measured capacity and controlled metal-plastic cylinders.
Система трубопроводов включает первый трубопровод 6 и второй трубопровод 7. Первый трубопровод 6 имеет соединенные между собой первую ветвь 61 и вторую ветвь 62. Первая ветвь 61 содержит патрубок 611, соединяющий первую ветвь 61 с резервуаром 1 с водой, патрубок 612, соединяющий первую ветвь 61 с мерной емкостью 3, третий патрубок 613, соединяющий первую ветвь 61 с окружающей атмосферой. Вторая ветвь 62 разветвленного трубопровода 6 соединена с гидравлическим насосом 5 и с первой ветвью 61. На соединении первой 61 и второй 62 ветвей установлен трехходовой вентиль 8, имеющий три положения: (1) - все элементы 1, 3, 5 установки, подключенные к первой ветви 61 трубопровода 6, соединены между собой, (2) - соединены резервуар 1 и гидравлический насос 5, (3) - соединены мерная емкость 3 и гидравлический насос 5. На патрубке 611, соединяющем первую ветвь 61 трубопровода с резервуаром 1 установлен вентиль 9, а на первой ветви 61 между патрубком 612 и патрубком 613 установлен сливной кран 10.The piping system includes a first pipe 6 and a second pipe 7. The first pipe 6 has a first branch 61 and a second branch 62 connected to one another. The first branch 61 comprises a pipe 611 connecting the first branch 61 to the tank 1 with water, a pipe 612 connecting the first branch 61 with measuring capacity 3, the third pipe 613 connecting the first branch 61 with the surrounding atmosphere. The second branch 62 of the branched pipeline 6 is connected to the hydraulic pump 5 and to the first branch 61. Three-way valve 8 is installed at the connection of the first 61 and second 62 branches, having three positions: (1) - all elements 1, 3, 5 of the installation connected to the first branches 61 of the pipeline 6 are interconnected, (2) the tank 1 and the hydraulic pump 5 are connected, (3) the measuring tank 3 and the hydraulic pump 5 are connected. A valve 9 is installed on the pipe 611 connecting the first branch of the pipeline 61 to the tank 1, and on the first branch 61 between the pipe 612 and the pipe 613 installed drain valve 10.
Второй трубопровод 7 содержит патрубок 71, соединяющий указанный трубопровод 7 с гидравлическим насосом 5, патрубок 72, содержащий средство 73 соединения с контролируемым металлопластиковым баллоном 11, два патрубка 74, соединенных с манометрами 12 и патрубок 75, соединяющий второй трубопровод 7 с весовой емкостью 4, которая установлена на выходе второго трубопровода. Между патрубками 71 и 72 на втором трубопроводе 7 установлен запорный вентиль. Также запорный вентиль 14 установлен на трубопроводе 7 между манометром 12 и весовой емкостью 4. Средство 73 соединения с контролируемым металлопластиковым баллоном 11 может быть выполнено, например, в виде специального переходника (адаптера), закрепленного на патрубке 72.The second pipe 7 contains a pipe 71 connecting the specified pipe 7 to a hydraulic pump 5, a pipe 72 containing a means 73 for connecting to a controlled metal-plastic cylinder 11, two pipes 74 connected to the pressure gauges 12 and a pipe 75 connecting the second pipe 7 with a weighing capacity of 4, which is installed at the outlet of the second pipeline. Between the nozzles 71 and 72 on the second pipe 7 has a shut-off valve. Also, the shut-off valve 14 is installed on the pipeline 7 between the pressure gauge 12 and the weight tank 4. The means 73 for connecting with a controlled metal-plastic cylinder 11 can be performed, for example, in the form of a special adapter (adapter), mounted on the pipe 72.
В качестве сливного крана, вентилей, манометров, могут быть использованы известные конструкции, аналогичные используем в установках для гидравлических испытаний металлопластиковых баллонов, например при испытаниях на разрушение.As a drain valve, valves, pressure gauges, well-known designs can be used, similar to those used in installations for hydraulic testing of metal-plastic cylinders, for example, during fracture tests.
Описанная установка может быть использована для контроля технического состояния (работоспособности) металлопластикового баллона как на этапе изготовления баллонов (при приемо-сдаточных гидравлических испытаниях), так и при освидетельствовании баллонов в процессе их эксплуатации практически по одной и той же нижеописанной схеме.The described installation can be used to control the technical condition (operability) of a metal-plastic cylinder both at the stage of manufacturing the cylinders (during acceptance hydraulic tests) and during the examination of the cylinders during their operation practically according to the same scheme described below.
Начальное положение системы - все вентили закрыты. На первом этапе устанавливают трехходовой вентиль 8 в положение 2 - «соединение резервуара 1 и гидравлического насоса 5». При этом резервуар 1 заполнен водой до заданного уровня, достаточного для проведения испытаний заданного количества баллонов, в частности для заполнения мерной емкости 3 заданное количество раз (по количеству контролируемых баллонов). Уровень воды в резервуаре 1 можно определить, например, исходя из количества баллонов, которое нужно испытать в течение рабочей смены. Например, для испытаний за смену 20 четырехлитровых баллонов - минимум 80 литров, плюс вместимость трубопроводов и расход воды для удаления пузырьков воздуха из системы при подсоединении каждого баллона - еще около 20 литров, плюс увеличение вместимости (раздувание) каждого баллона 5% - это 0,2 литра на 20 баллонов - 4 литра, плюс резерв литров 10, всего 114 литров. При этом используют резервуар, например, на 120 литров.The initial position of the system is that all valves are closed. At the first stage, the three-way valve 8 is set to position 2 - “connection of the tank 1 and the hydraulic pump 5”. In this case, the tank 1 is filled with water to a predetermined level sufficient to test a given number of cylinders, in particular to fill a measuring tank 3 a predetermined number of times (by the number of cylinders monitored). The water level in the tank 1 can be determined, for example, based on the number of cylinders that need to be tested during the shift. For example, for testing for a change of 20 four-liter cylinders - at least 80 liters, plus the capacity of pipelines and water flow to remove air bubbles from the system when each cylinder is connected - about another 20 liters, plus an increase in capacity (inflation) of each cylinder 5% is 0, 2 liters per 20 cylinders - 4 liters, plus a reserve of 10 liters, a total of 114 liters. In this case, use a tank, for example, 120 liters.
Контролируемый баллон 11 полностью заполняют водой и взвешивают с целью определения его вместимости. Далее заполненный водой баллон 11 подсоединяют к средству 73 соединения на патрубке 72. То есть накидную гайку (не показана) указанного средства 73 до конца не затягивают.The controlled cylinder 11 is completely filled with water and weighed in order to determine its capacity. Further, the cylinder 11 filled with water is connected to the connection means 73 on the nozzle 72. That is, the union nut (not shown) of said means 73 is not completely tightened.
Открывают вентили 9, 13 и 14 и полностью заполняют трубопроводы водой до прекращения выхода пузырьков воздуха из патрубка 75, включив на нужный промежуток времени гидравлический насос 5, которым создают давление в трубопроводе 7 и в баллоне 11 (давление не повышают в трубопроводе 6, ведущем от трехходового вентиля 8 к мерной емкости 3). При этом насос 5 засасывает воду из системы трубопроводов (кроме трубопровода от трехходового вентиля 8 к прозрачной мерной емкости 3) и воздух, если он в этой системе присутствует. Закрывают вентиль 14 при включенном гидравлическом насосе 5 и контролируют отсутствие выхода пузырьков воздуха из-под накидной гайки баллона 11. При этом включенный насос 5 прокачивает воду по трубопроводу 7 и вытесняет воздух при его наличии. Выключают насос 5 и затягивают накидную гайку на баллоне 11, то есть герметично соединяют металлопластиковый баллон 11 с установкой. Трехходовой вентиль 8 переключают в положение 1 - «все трубопроводы соединены друг с другом», и мерная емкость 3 от резервуара 1 заполняется водой «самотеком», т.к. резервуар 1 расположен выше мерной емкости 3. При достижении уровня воды в мерной емкости 3 выше нулевой отметки переключают трехходовой вентиль 8 в положение 3 - «соединение мерной емкости 3 и гидравлического насоса 5».Open the valves 9, 13 and 14 and completely fill the pipelines with water until the air bubbles cease to exit the nozzle 75, turning on the hydraulic pump 5 for the required period of time, which creates pressure in the pipeline 7 and in the cylinder 11 (the pressure is not increased in the pipeline 6 leading from three-way valve 8 to the measured capacity 3). In this case, the pump 5 sucks in water from the piping system (except for the pipeline from the three-way valve 8 to the transparent measuring tank 3) and air, if it is present in this system. Close the valve 14 with the hydraulic pump 5 turned on and check for the absence of air bubbles coming out from under the union nut of the cylinder 11. In this case, the turned-on pump 5 pumps water through the pipe 7 and displaces the air, if any. Turn off the pump 5 and tighten the union nut on the cylinder 11, that is, tightly connect the metal-plastic cylinder 11 with the installation. The three-way valve 8 is switched to position 1 - “all pipelines are connected to each other”, and the measuring tank 3 from the tank 1 is filled with gravity water, because the reservoir 1 is located above the measuring tank 3. When the water level in the measuring tank 3 is reached above the zero mark, the three-way valve 8 is switched to position 3 - “connection of the measuring tank 3 and the hydraulic pump 5”.
Медленно открывая сливной кран 10, устанавливают уровень воды в мерной емкости 3 точно на нулевой отметке 32 шкалы 31. Закрывают сливной кран 10. Если не удалось с достаточной степенью точности установить уровень воды в мерной емкости 3 точно на нулевой отметке 32, повторяют операции по заполнению мерной емкости 3 и установке в ней заданного уровня воды (на нулевой отметке). Включают гидравлический насос 5, который закачивает воду из мерной емкости 3 в баллон 11. Давление в баллоне 11 контролируют по двум манометрам 12. Количество закачанной в баллон 11 воды для разных заданных значений давления в баллоне контролируют по градуировочной шкале 31 на мерной емкости 3. При этом фиксируют значения величин давления погружения и значения объема жидкости, закачанного в баллон 11 при указанных давлениях. Достигнув уровня заданного максимального давления, выдерживают баллон 11 определенный промежуток времени при заданном максимальном давлении. Для этого, при достижении указанного уровня давления, выключают насос 5 и закрывают вентиль 13, чтобы избежать возможных утечек воды через клапанную группу насоса в резервуар 1 с водой или обратно в мерную емкость 3 (клапаны в насосе могут быть не абсолютно герметичными, и через них вода может вытесняться в трубопровод 6, ведущий к резервуару 1 с водой). Выдерживают баллон под этим давлением определенный промежуток времени, контролируя значение давления в баллоне 11 по двум манометрам (падение давления во время выдержки не допускается) и производят его наружный осмотр на предмет отсутствия течей и отпотеваний по каплям, сырости на поверхности баллона и в местах соединений. При нагружении баллона до давления, близкого к давлению разрушения, контроль баллона проводят только по манометрам 12 на отсутствие падения давления и с помощью видеокамеры. Если нет возможности использования видеокамер, то для проведения визуального наружного осмотра понижают давление до рабочего.Slowly opening the drain valve 10, set the water level in the measuring tank 3 exactly at the zero mark 32 of the scale 31. Close the drain valve 10. If it was not possible to establish the water level in the measuring tank 3 exactly at the zero mark 32 with a sufficient degree of accuracy, repeat the filling operations measuring tank 3 and the installation in it of a given water level (at zero). Turn on the hydraulic pump 5, which pumps water from the measuring tank 3 into the cylinder 11. The pressure in the cylinder 11 is controlled by two pressure gauges 12. The amount of water pumped into the cylinder 11 for different pressure values in the cylinder is controlled by a calibration scale 31 on the measuring tank 3. When this fixes the values of the pressure of immersion and the value of the volume of fluid pumped into the cylinder 11 at the indicated pressures. Having reached the level of the specified maximum pressure, the cylinder 11 is held for a certain period of time at a given maximum pressure. To do this, when the specified pressure level is reached, turn off the pump 5 and close the valve 13 to avoid possible leakage of water through the valve group of the pump into the tank 1 with water or back to the measuring tank 3 (valves in the pump may not be completely tight, and through them water can be forced into the pipe 6 leading to the tank 1 with water). The cylinder is kept under this pressure for a certain period of time, controlling the pressure in the cylinder 11 by two gauges (pressure drop during aging is not allowed) and its external inspection is made for absence of leaks and fogging drop by drop, moisture on the surface of the cylinder and at the joints. When loading the cylinder to a pressure close to the pressure of destruction, the control of the cylinder is carried out only by manometers 12 for the absence of pressure drop and using a video camera. If it is not possible to use video cameras, then to conduct a visual external inspection, lower the pressure to working.
В зависимости от типа контролируемого баллона 11 и его конструкции время выдержки баллона под давлением равно от 5 до 60 минут. Время выдержки задают в зависимости от конструкции контролируемого металлопластикового баллона и величины пробного давления. В частности, у металлопластиковых баллонов больших размеров промежуток выдержки больше.Depending on the type of cylinder 11 being monitored and its design, the holding time of the cylinder under pressure is 5 to 60 minutes. The exposure time is set depending on the design of the controlled metal-plastic cylinder and the magnitude of the test pressure. In particular, large metal-plastic cylinders have a longer holding time.
Также можно выдерживать (короткий промежуток времени) контролируемый металлопластиковый баллон на промежуточных точках измерения с тем, чтобы четко зафиксировать количество закачанной в баллон 11 воды при данном внутреннем давлении.It is also possible to withstand (a short period of time) a controlled metal-plastic cylinder at intermediate measurement points in order to clearly record the amount of water pumped into the cylinder 11 at a given internal pressure.
По окончании выдержки контролируемого баллона под заданным давлением открывают вентиль 14 и сливают вытесняемую из баллона и трубопроводов воду в весовую емкость 4. Вентиль 13 целесообразно располагать максимально ближе к насосу 5, чтобы максимально избежать влияния эффекта сжимаемости воды на результаты измерений.At the end of holding the controlled cylinder under a given pressure, open the valve 14 and pour the water displaced from the cylinder and pipelines into the weight container 4. It is advisable to place the valve 13 as close to pump 5 as possible to avoid the effect of water compressibility on the measurement results.
Указанную весовую емкость 4 взвешивают пустой и после заполнения ее вытесненной из баллона 11 водой. Возможно также измерение веса весовой емкости 4 на нескольких точках давления в процессе его снижения, то есть измерение объема вытесненной воды при снижении внутреннего давления. При этом уровень давления контролируют по манометрам 12, а объем вытесненной воды - по весу весовой емкости 4.The specified weight capacity 4 is weighed empty and after filling it with water displaced from the cylinder 11. It is also possible to measure the weight of the weighing container 4 at several pressure points during its reduction, that is, the measurement of the volume of displaced water with a decrease in internal pressure. In this case, the pressure level is controlled by pressure gauges 12, and the volume of displaced water - by weight of the weighing container 4.
Также после снятия нагрузки (снижение внутреннего давления до нуля) взвешивают металлопластиковый баллон и сравнивают полученный показатель с измеренным ранее весом баллона до подключения к трубопроводам. По полученным сравнительным показателям судят о состоянии металлического лейнера металлопластикового баллона.Also, after removing the load (lowering the internal pressure to zero), the metal-plastic cylinder is weighed and the resultant is compared with the previously measured cylinder weight before connecting to the pipelines. Based on the obtained comparative indicators, the state of the metal liner of the metal-plastic container is judged.
При контроле работоспособности металлопластикового баллона возможно проведение всех описанных измерений, либо только части из них, при этом по измеренным параметрам возможно получение как описанных выше характеристик пластиковой оболочки и лейнера контролируемого металлопластикового баллона, так и дополнительных характеристик. Получать обобщающие результаты и рекомендации можно с помощью простейших компьютерных программ в режиме реального времени.When monitoring the operability of a metal-plastic container, it is possible to carry out all the measurements described, or only part of them, while according to the measured parameters, it is possible to obtain both the characteristics of the plastic shell and the liner of the controlled metal-plastic container described above, and additional characteristics. You can get generalized results and recommendations using the simplest computer programs in real time.
Способы контроля технического состояния вновь изготовленных баллонов и баллонов в процессе эксплуатации немного отличаются друг от друга.Ways to control the technical condition of newly manufactured cylinders and cylinders during operation are slightly different from each other.
Известно, что все вновь изготовленные металлопластиковые баллоны должны проходить приемо-сдаточные испытания, которые включают гидравлические испытания, целью которых является определение технического состояния баллона, в частности его внешней пластиковой оболочки и внутренней металлической оболочки (лейнера). При этом гидравлические приемо-сдаточные испытания баллонов осуществляют партиями. Обычно в партию объединяют определенное количество баллонов, изготовленных из материалов одной партии (с одинаковьми свойствами) по одной и той же технологии. Как правило, партия содержит 100-500 однотипных баллонов. Иногда в партию объединяют баллоны, изготовленные за какой-то период времени (несколько месяцев). При этом 1-2 баллона из партии подвергают гидравлическим испытаниям на разрушение. Для этого в контролируемом баллоне создают давление, равное давлению с необходимым коэффициентом запаса по отношению к рабочему (минимально допустимое давление разрушения). По Российским Правилам ПБ-03-576-03 это 2,4 рабочего давления. В зарубежной практике - от 2,2 до 3,5 рабочего давления, иногда даже больше. Этот коэффициент еще называют коэффициентом безопасности.It is known that all newly manufactured metal-plastic cylinders must undergo acceptance tests, which include hydraulic tests, the purpose of which is to determine the technical condition of the cylinder, in particular its outer plastic shell and inner metal shell (liner). At the same time, hydraulic acceptance tests of the cylinders are carried out in batches. Usually, a certain number of cylinders made of materials from the same batch (with the same properties) using the same technology are combined into a batch. As a rule, a batch contains 100-500 containers of the same type. Sometimes, cylinders made for a certain period of time (several months) are combined into a batch. In this case, 1-2 cylinders from the party are subjected to hydraulic fracture tests. To do this, in a controlled cylinder create a pressure equal to the pressure with the required safety factor in relation to the worker (the minimum allowable fracture pressure). According to Russian Rules ПБ-03-576-03, this is 2.4 working pressures. In foreign practice - from 2.2 to 3.5 working pressure, sometimes even more. This coefficient is also called the safety coefficient.
При этом предполагается, что все баллоны в партии одинаковые и что, если испытания на разрушение 1-2 баллонов, отобранных от этой партии, будут положительными (баллоны не разрушились до достижения указанного минимально допустимого давления разрушения), то эти результаты можно распространить на всю партию баллонов.It is assumed that all cylinders in the batch are the same and that if the destruction tests of 1-2 cylinders selected from this batch are positive (the cylinders did not collapse before reaching the specified minimum allowable fracture pressure), then these results can be extended to the entire batch cylinders.
Согласно предлагаемому изобретению контроль технического состояния вновь изготовленных металлопластиковых баллонов осуществляют следующим образом.According to the invention, the technical condition of the newly manufactured metal-plastic cylinders is monitored as follows.
По общепринятым правилам формируют партию баллонов и производят подготовку баллонов партии к гидравлическим испытаниям, в частности осуществляют проверку внешнего вида, геометрических размеров, массы и вместимости каждого контролируемого баллона партии, маркируют баллоны. Если при подготовительной проверке у контролируемого баллона есть несоответствия, то баллон, как правило, бракуют. Если результаты этих проверок соответствуют требованиям КД (чертежам), то каждый баллон партии по очереди подвергают гидравлическим испытаниям.According to generally accepted rules, a batch of cylinders is formed and batch cylinders are prepared for hydraulic tests, in particular, they check the appearance, geometric dimensions, weight and capacity of each controlled batch cylinder, mark the cylinders. If during the preparatory inspection the controlled cylinder has inconsistencies, then the cylinder is usually rejected. If the results of these checks meet the requirements of the design documentation (drawings), then each cylinder of the batch is subjected to hydraulic tests in turn.
Контролируемый металлопластиковый баллон 11 партии (далее контролируемый баллон) заполняют полностью водой и взвешивают для определения вместимости баллона до гидравлических испытаний. Далее, заполненный водой баллон 11 подключают к описанной выше установке, и по описанной выше схеме производят испытания. При этом в баллон 11 насосом 5 закачивают воду, повышая давление в нем до пробного давления. В процессе создания указанного давления (нагружения баллона) по градуировочной шкале 31 фиксируют объем жидкости, закачиваемой из мерной емкости 3 для четырех значений давления, а именно: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении. Значение давлений фиксируют по показаниям манометров 12. Строят график зависимости объема закачанной жидкости от внутреннего давления нагружения. При этом пятой точкой на графике для каждого вновь изготовленного баллона является точка с координатами: расчетное давление разрушения и расчетное приращение вместимости при этом давлении.The controlled metal-plastic cylinder of the 11th batch (hereinafter referred to as the controlled cylinder) is completely filled with water and weighed to determine the capacity of the cylinder before hydraulic testing. Next, the cylinder 11 filled with water is connected to the installation described above, and tests are performed according to the scheme described above. At the same time, water is pumped into the cylinder 11 by the pump 5, increasing the pressure therein to the test pressure. In the process of creating the specified pressure (cylinder loading) on a calibration scale 31, the volume of liquid pumped from the measuring tank 3 is fixed for four pressure values, namely: 0.1 test pressure, 0.5 test pressure, at operating pressure, at test pressure. The pressure value is fixed according to the readings of pressure gauges 12. A graph of the dependence of the volume of the injected liquid on the internal loading pressure is built. In this case, the fifth point on the graph for each newly manufactured cylinder is the point with the coordinates: calculated fracture pressure and calculated capacity increment at this pressure.
При достижении пробного давления выключают насос 5, закрывают вентиль 13 и фиксируют величину установившегося давления, а также количество жидкости, закачанной в баллон при данном давлении. Выдерживают баллон от 5 до 60 минут (в зависимости от конструкции баллона) и по показаниям манометров 12 контролируют давление в баллоне 11 в процессе выдержки, то есть контролируют отсутствие дальнейшего расширения баллона по отсутствию падения значений давления на манометрах 12 (при условии полной герметичности всей системы).When the test pressure is reached, turn off the pump 5, close the valve 13 and fix the value of the steady-state pressure, as well as the amount of liquid pumped into the cylinder at a given pressure. The cylinder is kept for 5 to 60 minutes (depending on the design of the cylinder) and, according to the pressure gauges 12, the pressure in the cylinder 11 is monitored during aging, that is, the absence of further expansion of the cylinder is monitored by the absence of pressure drop on the pressure gauges 12 (provided that the entire system is completely tight )
Внутреннее давление технически годного к эксплуатации металлопластикового баллона в процессе выдержки на пробном давлении должны оставаться постоянным, то есть показания манометров в процессе выдержки должно оставаться неизменными.The internal pressure of a technically usable metal-plastic container during exposure to test pressure should remain constant, that is, the readings of the pressure gauges during the exposure should remain unchanged.
При условии, что вся система установки герметична (т.е. нет утечек воды из трубопроводов), причиной падения давления в баллоне 11 будет только увеличение внутреннего объема баллона (его вместимости).Provided that the entire installation system is tight (i.e., there are no water leaks from the pipelines), the cause of the pressure drop in the cylinder 11 will only be an increase in the internal volume of the cylinder (its capacity).
Если при выдержке на пробном давлении наблюдается увеличение вместимости баллона, продолжают испытания этого баллона на разрушение, с целью определения фактического давления разрушения и выявления причины, если это давление окажется ниже расчетного давления разрушения.If during holding at the test pressure an increase in the capacity of the cylinder is observed, they continue to test the destruction of the cylinder in order to determine the actual pressure of the destruction and identify the reasons if this pressure is lower than the estimated pressure of the destruction.
Если при выдержке на пробном давлении у баллона 11 увеличение его вместимости не наблюдается, снимают давление: открывают вентиль 14 и сливают вытесняемую из баллона и трубопроводов воду в весовую емкость 5.If during holding at the test pressure of the cylinder 11 an increase in its capacity is not observed, relieve pressure: open valve 14 and drain the water displaced from the cylinder and pipelines into a weight container 5.
В процессе снижения давления внутри контролируемого баллона 11 измеряют объем вытесненной из него жидкости для разных точек понижающегося внутреннего давления, путем взвешивания весовой емкости 5 с фиксацией понижающегося внутреннего давления манометрами 12. При этом строят график зависимости «объем вытесненной жидкости» - «понижающееся давление».In the process of reducing the pressure inside the controlled cylinder 11, the volume of the liquid displaced from it is measured for different points of the decreasing internal pressure, by weighing the weighing vessel 5 with fixing the decreasing internal pressure with pressure gauges 12. At the same time, a graph of the "volume of the displaced liquid" - "lowering pressure" is plotted.
По данной зависимости определяют состояние лейнера (металлической оболочки) металлопластикового баллона после снятия нагрузки, то есть насколько лейнер сопротивляется обжатию внешней пластиковой оболочкой при снятии давления.According to this dependence, the state of the liner (metal shell) of the metal-plastic cylinder after the load is relieved is determined, that is, how much the liner resists compression by the outer plastic shell when the pressure is relieved.
Например, взвешивают весовую емкость 5 для следующих значений понижающегося внутреннего давления: 0,5 рабочего; 0,4; 0,3; 0,1 и 0. Вероятность того, что лейнер потеряет устойчивость при более высоком давлении, равна нулю, лейнеру помогает сопротивляться обжатию силовой оболочкой внутреннее давление в баллоне.For example, weigh the weight capacity 5 for the following values of decreasing internal pressure: 0.5 working; 0.4; 0.3; 0.1 and 0. The likelihood that the liner will lose stability at a higher pressure is zero; the liner helps to resist the compression of the inner shell in the cylinder by the force shell.
В случае, когда начиная с определенного давления, кривая зависимости приобретает нелинейный характер, то предполагают, что на этом давлении лейнер потерял устойчивость. Если для данной конструкции контролируемого металлопластикового баллона такая потеря устойчивости недопустима и у других баллонов партии аналогичной потери устойчивости не наблюдалось, то баллон бракуют, так как он не выдержит требуемое количество заправок. Хотя практически такое явление может означать, что силовая оболочка слишком прочная и сильно обжимает лейнер. С другой стороны, это может означать, что лейнер имеет какое-то несовершенство и из-за этого потерял устойчивость. Как правило, такой металлопластиковый баллон бракуют.In the case when, starting from a certain pressure, the dependence curve becomes non-linear, it is assumed that the liner has lost stability at this pressure. If for this design of a controlled metal-plastic cylinder such a loss of stability is unacceptable and other batch cylinders did not have a similar loss of stability, then the cylinder is rejected, since it will not withstand the required number of gas stations. Although practically such a phenomenon may mean that the power shell is too strong and strongly compresses the liner. On the other hand, this may mean that the liner has some imperfection and because of this has lost stability. As a rule, such a metal-plastic cylinder is rejected.
Когда вода прекратит вытекать из штуцера баллона 11, измеряют объем всей вытесненной из баллона жидкости (по разности веса весовой емкости пустой и с вытесненной жидкостью), который сравнивают с замеренным объемом закачанной в баллон жидкости при нагрузке пробным давлением. Если из баллона вытекло больше воды, чем было закачено в него при повышении давления (при условии полной герметичности системы и с учетом сжимаемости воды и ее количества), - это свидетельствует о том, что лейнер потерял устойчивость, и, как правило, такой баллон бракуют. Если меньше - значит, силовая оболочка не вернулась в исходное состояние из-за сопротивления лейнера обжатию силовой оболочкой, т.е. лейнер претерпел пластические деформации растяжения. Если количество воды, закачанной в баллон, равно количеству воды, вытесненной из баллона, - значит, лейнер деформировался упруго.When water stops flowing out of the nozzle of the cylinder 11, the volume of the entire liquid displaced from the cylinder is measured (by the difference in the weight of the weighing capacity empty and with the displaced liquid), which is compared with the measured volume of liquid pumped into the cylinder under load with test pressure. If more water has flowed out of the cylinder than was pumped into it with increasing pressure (provided the system is completely tight and taking into account the compressibility of the water and its quantity), this indicates that the liner has lost stability, and, as a rule, such a cylinder is rejected . If it is less, it means that the power shell has not returned to its original state due to the liner's resistance to compression by the power shell, i.e. The liner underwent plastic tensile strain. If the amount of water pumped into the balloon is equal to the amount of water displaced from the balloon, then the liner is deformed elastically.
Отключают баллон 11 от установки и взвешивают его. По разнице в весе контролируемого баллона, заполненного водой, до подключения к установке и после отключения также судят о состоянии лейнера (металлической оболочки) металлопластикового баллона, а именно насколько лейнер сопротивляется обжатию со стороны пластиковой оболочки при понижении внутреннего давления в баллоне. Для баллонов с толстым (несущим) лейнером, таким образом, определяют величину его сопротивления обжатию силовой оболочкой и оценивают возможную потерю устойчивости лейнера при сбросе давления, и какую долю нагрузки он воспринимает при нагружении баллона. Больший вес металлопластикового баллона после снятия нагрузки (после гидравлических испытаний) по сравнению с его весом до гидравлических испытаний означает, что баллон после испытаний увеличился в размерах, то есть увеличилась его вместимость. Указанную характеристику можно выразить, как ΔVост.>0, где ΔVост. - разница вместимости баллона после гидравлических испытаний и до гидравлических испытаний. Такая характеристика металлопластикового баллона указывает на пластическую деформацию лейнера при гидравлических испытаниях, лейнер хорошо сопротивляется обжатию внешней пластиковой оболочкой при снятии давления.Disconnect the cylinder 11 from the installation and weigh it. By the difference in weight of the controlled cylinder filled with water, before connecting to the installation and after disconnecting, the status of the liner (metal shell) of the metal-plastic cylinder is also judged, namely, how much the liner resists compression from the side of the plastic shell when the internal pressure in the cylinder decreases. For cylinders with a thick (bearing) liner, in this way, the value of its resistance to compression by the power shell is determined and the possible loss of stability of the liner when depressurizing is estimated, and what proportion of the load it perceives when loading the cylinder. The greater weight of the metal-plastic cylinder after unloading (after hydraulic testing) compared with its weight before hydraulic testing means that the cylinder after testing has increased in size, that is, its capacity has increased. The specified characteristic can be expressed as ΔVost.> 0, where ΔVost. - difference in cylinder capacity after hydraulic tests and before hydraulic tests. Such a characteristic of a metal-plastic cylinder indicates plastic deformation of the liner during hydraulic tests, the liner is well resistant to compression by the outer plastic shell when relieving pressure.
В том случае, когда ΔVост. <0 - пластическая деформация лейнера при гидравлических испытаниях, сопровождающаяся потерей устойчивости; при ΔVост.=0 - упругая деформация лейнера при гидравлических испытаниях, либо увеличение вместимости баллона от пластической деформации лейнера, равна величине уменьшения вместимости баллона от потери устойчивости лейнера.In the case when ΔVost. <0 - plastic deformation of the liner during hydraulic tests, accompanied by a loss of stability; when ΔVost. = 0 - the elastic deformation of the liner during hydraulic tests, or an increase in the capacity of the cylinder from plastic deformation of the liner, is equal to the value of the decrease in the capacity of the cylinder from the loss of stability of the liner.
Сочетание пластической деформации лейнера и потери устойчивости характерно для металлопластиковых баллонов с тонким ненесущим лейнером. Для металлопластиковых баллонов с толстым несущим лейнером потеря устойчивости маловероятна и практически при проведении испытаний не наблюдалась.The combination of plastic deformation of the liner and loss of stability is characteristic of metal-plastic cylinders with a thin non-carrying liner. For metal-plastic cylinders with a thick carrier liner, loss of stability is unlikely and was practically not observed during testing.
Если у какого-нибудь контролируемого баллона из принимаемой партии после снятия нагрузки пробным давлением ΔVост. меньше или равна нулю, то для этих баллонов делают внутренний осмотр с помощью эндоскопа и устанавливают причину таких результатов. Если была потеря устойчивости лейнера, то ее можно просто определить с помощью визуального внутреннего осмотра.If any controlled cylinder from the batch received after removing the load with test pressure ΔVost. less than or equal to zero, then for these cylinders do an internal examination using an endoscope and establish the cause of such results. If there was a loss of stability of the liner, then it can simply be determined using visual internal inspection.
Более точную оценку поведения (состояния) лейнера контролируемого металлопластикового баллона можно дать с помощью сравнения проведенных измерений изменения вместимости баллона при его нагружении и снятии внутреннего давления. В частности, принимая ΔVc пр. - изменение вместимости при снятии нагрузки пробным давлением (измеряется путем взвешивания весовой емкости после снятия нагрузки пробным давлением), ΔVн пр. - изменение вместимости контролируемого баллона при нагружении пробным давлением (измеряется по объему закачанной в контролируемый баллон жидкости при достижении пробного давления), ΔVост. - разница вместимости баллона после гидравлических испытаний и до гидравлических испытаний, можно определить следующие характеристики лейнера контролируемого металлопластикового баллона.A more accurate assessment of the behavior (state) of the liner of a controlled metal-plastic cylinder can be given by comparing the measurements of changes in cylinder capacity when it is loaded and relieving internal pressure. In particular, taking ΔVc ave. - change in capacity when removing the load with test pressure (measured by weighing the weight capacity after removing the load with test pressure), ΔVn ave - change in the capacity of the controlled balloon under loading with test pressure (measured by the volume of liquid pumped into the controlled cylinder at achievement of test pressure), ΔVost. - the difference in cylinder capacity after hydraulic testing and before hydraulic testing, you can determine the following characteristics of the liner of a controlled metal-plastic cylinder.
Если ΔVн пр.=ΔVc пр.+ΔVост - значит лейнер (баллон) контролируемого металлопластикового баллона деформировался пластически, но не терял устойчивость, т.е. контролируемый металлопластиковый баллон может выдержать большое количество циклов нагружения рабочим давлением; Если ΔVнпр.>ΔVcпр.+ΔVост - значит система не герметична. Если ΔVн пр.<ΔVc пр.+ΔVост - значит лейнер металлопластикового баллона деформировался пластически, потерял устойчивость и выдержит небольшое количество циклов нагружения рабочим давлением.If ΔVn ave = ΔVc ave + ΔVost - then the liner (cylinder) of the controlled metal-plastic cylinder was deformed plastically, but did not lose stability, i.e. controlled metal-plastic cylinder can withstand a large number of loading cycles by working pressure; If ΔVnr.> ΔVcrn + ΔVost - then the system is not tight. If ΔVn ave <ΔVc ave + ΔVost - it means that the liner of a metal-plastic cylinder was deformed plastically, lost stability and can withstand a small number of loading cycles by working pressure.
По измеренным параметрам возможно получение дополнительных характеристик как пластиковой оболочки, так и лейнера контролируемого металлопластикового баллона. Получать обобщающие результаты и рекомендации можно с помощью простейших компьютерных программ в режиме реального времени.According to the measured parameters, it is possible to obtain additional characteristics of both a plastic shell and a liner of a controlled metal-plastic balloon. You can get generalized results and recommendations using the simplest computer programs in real time.
Проведя по вышеуказанной схеме гидравлические испытания всех металлопластиковых баллонов партии, отбирают из данной партии металлопластиковый баллон для гидравлических испытаний на разрушение. При этом предпочтительно отобрать самый «слабый» баллон, считая, что если он выдержит испытание указанным минимально допустимым давлением разрушения, то все остальные баллоны в партии также выдержат нагружение указанным давлением. Самый слабый баллон определяют по результатам визуально-измерительного контроля, обмеров, взвешивания баллонов, а также на основании полученных измерений при гидравлических испытаниях.Having carried out hydraulic tests of all metal-plastic cylinders of the batch according to the above scheme, a metal-plastic cylinder for hydraulic fracture testing is selected from this batch. In this case, it is preferable to select the “weakest” cylinder, considering that if it withstands the test with the indicated minimum allowable fracture pressure, then all other cylinders in the batch will also withstand the loading with the indicated pressure. The weakest cylinder is determined by the results of visual measurement control, measurements, weighing of the cylinders, as well as on the basis of the measurements obtained during hydraulic tests.
Отобранный металлопластиковый баллон подвергают гидравлическим испытаниям на разрушение. Для этого заполненный водой отобранный заполненный водой металлопластиковый баллон 11 повторно подключают к установке и насосом 5 закачивают воду, повышая давление в нем до минимально допустимого давления разрушения, равного давлению с необходимым коэффициентом запаса по отношению к рабочему.The selected metal-plastic cylinder is subjected to hydraulic fracture tests. To do this, the selected plastic-filled water cylinder 11 filled with water is reconnected to the installation and pump 5 is pumped with water, increasing the pressure in it to the minimum allowable fracture pressure equal to the pressure with the required safety factor in relation to the worker.
В процессе создания указанного давления (нагружения баллона) фиксируют объем жидкости, закачиваемой из мерной емкости 3 для 5 значений давления, а именно: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении, при давлении с заданным коэффициентом запаса по отношению к рабочему.In the process of creating the specified pressure (cylinder loading), the volume of liquid pumped from the measuring tank 3 is fixed for 5 pressure values, namely: 0.1 test pressure, 0.5 test pressure, at operating pressure, at test pressure, at a pressure with a given safety factor in relation to the worker.
Строят график зависимости объема закачанной жидкости от внутреннего давления нагружения.Build a graph of the dependence of the volume of injected fluid from the internal loading pressure.
При достижении минимально допустимого давления разрушения (например, не менее 2,4 рабочего давления согласно Правилам) выключают насос 5, фиксируют величину установившегося давления, а также количество жидкости, закачанной в баллон при данном давлении. Выдерживают баллон при указанном максимальном давлении от 0,5 до 5 минут (в зависимости от конструкции баллона) и по показаниям манометров 12 фиксируют изменение давления в баллоне в процессе выдержки, то есть контролируют дальнейшее расширение баллона по падению значений давления на манометрах.Upon reaching the minimum allowable fracture pressure (for example, at least 2.4 operating pressures according to the Rules), turn off pump 5, fix the value of the steady-state pressure, as well as the amount of fluid pumped into the cylinder at a given pressure. The cylinder is kept at the indicated maximum pressure from 0.5 to 5 minutes (depending on the design of the cylinder) and, according to the pressure gauges 12, the pressure changes in the cylinder are recorded during the aging process, that is, further expansion of the cylinder is controlled by the pressure drop on the pressure gauges.
Если во время выдержки баллона давление в баллоне падает (при условии полной герметичности установки), это значит, что баллон скоро разрушится, если давление в нем поддерживать постоянным с помощью периодического включения насоса. Если же падения давления не наблюдается во время выдержки - баллон еще имеет дополнительный запас прочности, по отношению к минимально допустимому давлению разрушения (2,4 от рабочего давления по Правилам).If the pressure in the cylinder drops during holding the cylinder (provided the unit is completely tight), this means that the cylinder will soon collapse if the pressure in it is kept constant by periodically turning on the pump. If the pressure drop is not observed during aging, the cylinder still has an additional margin of safety, in relation to the minimum allowable fracture pressure (2.4 of the operating pressure according to the Rules).
При выдержке баллона при минимально допустимом давлении разрушения, возможно увеличение объема баллона вследствие явления ползучести материала пластиковой оболочки, т.е. какой-то период времени баллон увеличивается в объеме без увеличения нагрузки (внутреннего давления), а затем уже разрушается. Ползучесть, в отличие от упругого деформирования, имеет необратимый характер и зависит не только от уровня нагрузки (уровня давления), а также от времени воздействия этой нагрузки. Это явление (ползучесть и накопление повреждений) можно наблюдать за короткий промежуток времени при нагрузках, близких к разрушающим. Поэтому, чтобы исключить влияние ползучести на увеличение вместимости, целесообразно определять расчетное давление разрушения с запасом не менее 5% по отношению к минимально допустимому давлению разрушения, величина которого определяется нормативно коэффициентом безопасности (запасом прочности).When holding the cylinder at the minimum allowable fracture pressure, it is possible to increase the volume of the cylinder due to the creep phenomenon of the plastic shell material, i.e. for a certain period of time, the cylinder increases in volume without increasing the load (internal pressure), and then it is destroyed. Creep, unlike elastic deformation, is irreversible and depends not only on the load level (pressure level), but also on the time of exposure to this load. This phenomenon (creep and damage accumulation) can be observed for a short period of time under loads close to destructive. Therefore, in order to exclude the effect of creep on the increase in capacity, it is advisable to determine the estimated fracture pressure with a margin of at least 5% with respect to the minimum allowable fracture pressure, the value of which is determined by the normative safety factor (safety factor).
Если баллон не разрушился во время выдержки при минимально допустимом давлении разрушения, близком к расчетному давлению разрушения, снимают давление и сливают воду из баллона.If the cylinder has not collapsed during exposure at the minimum allowable fracture pressure close to the design fracture pressure, relieve pressure and drain the water from the cylinder.
Возможно измерение объема вытесненной из баллона жидкости (по разности веса весовой емкости 4 пустой и с вытесненной жидкостью) как для промежуточных точек понижающегося давления (0,5 рабочего; 0,4; 0,3; 0,1 и 0), так и после снятия нагрузки. А также возможно взвешивание баллона 11 до и после нагрузки минимально допустимым давлением разрушения.It is possible to measure the volume of liquid displaced from the cylinder (by the difference in weight of the weighing container 4 empty and with the displaced liquid) both for intermediate points of decreasing pressure (0.5 working; 0.4; 0.3; 0.1 and 0), and after load relief. It is also possible to weigh the cylinder 11 before and after the load with the minimum allowable fracture pressure.
При необходимости определения (осколочный, безосколочный) характера и места разрушения баллона можно снова нагрузить баллон внутренним давлением до разрушения, контролируя уровень давления по манометрам (без промежуточных остановок и без ограничения скорости нагружения).If it is necessary to determine (fragmentation, non-fragmentation) the nature and place of destruction of the cylinder, it is possible to load the cylinder again with internal pressure until it is destroyed, controlling the pressure level according to manometers (without intermediate stops and without limiting the loading speed).
Если баллон не разрушился при достижении минимально допустимого давления разрушения, то его принимают за эталонный и считают, что он и вся партия успешно прошли испытания на разрушение, и что величина давления фактического разрушения и величина требуемого Правилами давления разрушения близки (5-10%), и баллоны контролируемой партии спроектированы и изготовлены практически оптимально, без значительного излишнего запаса, влекущего за собой увеличение массы и стоимости баллона.If the cylinder did not collapse upon reaching the minimum allowable fracture pressure, then it is taken as the reference one and it is believed that it and the entire batch have successfully passed the fracture tests, and that the actual fracture pressure and the value of the fracture pressure required by the Rules are close (5-10%), and cylinders of a controlled batch are designed and manufactured almost optimally, without a significant excess stock, entailing an increase in the mass and cost of the cylinder.
Полученные при испытаниях на разрушение измерения на эталонном баллоне, в частности график зависимости «приращение вместимости от внутреннего давления нагружения», принимают в качестве допустимых для принятия решения о работоспособности (о допуске в эксплуатацию) всех остальных баллонов партии.The measurements obtained on failure tests on a reference cylinder, in particular, the graph of the dependence “capacity increment on the internal loading pressure”, are taken as acceptable for making a decision on the operability (access to operation) of all other batch cylinders.
Сравнивают график каждого контролируемого металлопластикового баллона партии с допустимым, полученным на эталонном баллоне.The schedule of each controlled metal-plastic batch cylinder is compared with the acceptable one obtained on a reference cylinder.
Если у какого-то контролируемого баллона партии график приращения вместимости ΔVн имеет отклонение в большую сторону (приращение вместимости более интенсивное), то делают вывод, что технические параметры контролируемого металлопластикового баллона хуже, чем у эталонного, который подвергался испытанию на разрушение. Т.е. такой баллон может не иметь необходимый запас по прочности 2,4 рабочего давления и подлежит выбраковке или дальнейшим испытаниям и исследованиям по специальной программе, либо может быть допущен к эксплуатации с меньшим рабочим давлением.If a schedule of capacity increment ΔVн has a deviation upward for some controlled party balloon (capacity increment is more intense), then we conclude that the technical parameters of the controlled metal-plastic balloon are worse than the reference one, which was tested for destruction. Those. such a cylinder may not have the required safety margin of 2.4 working pressure and is subject to rejection or further testing and research according to a special program, or may be allowed to operate with a lower working pressure.
Если у контролируемого баллона партии приращение вместимости такое же или менее интенсивное, чем у эталонного, то делают вывод о возможности допуска контролируемого металлопластикового баллона к эксплуатации.If the controlled batch balloon has a capacity increment that is the same or less intense than the reference one, then they conclude that the controlled metal-plastic cylinder is allowed to operate.
Благодаря тому что о приращении вместимости баллона при его нагружении судят по нескольким измеренным точкам на графике, уменьшается риск случайных показаний, и тем самым обеспечивается высокая достоверность информации о техническом состоянии баллона, и уменьшается риск случайных показаний.Due to the fact that the increment of the cylinder capacity during its loading is judged by several measured points on the graph, the risk of random readings is reduced, and thereby the high reliability of information about the technical condition of the cylinder is ensured, and the risk of random readings is reduced.
При этом допустимым превышением приращения вместимости считается превышение в пределах точности измерения. Для гидравлических испытаний по Правилам применяют манометры с точностью 1,5. Т.е. погрешность измерений не должна превышать 1,5%. К примеру, для металлопластиковых малолитражных баллонов БК-32 допустимое приращение вместимости при пробном давлении не должно превышать 5% от вместимости баллона до гидравлических испытаний. Если баллон имеет вместимость до гидроиспытаний 4,0 литра, то допустимое приращение вместимости при пробном давлении не должно превышать 200 миллилитров +1,5% или 3 миллилитра.In this case, an excess in the range of measurement accuracy is considered a permissible excess of the capacity increment. For hydraulic tests, according to the Rules, manometers with an accuracy of 1.5 are used. Those. measurement error should not exceed 1.5%. For example, for BK-32 metal-plastic small-capacity cylinders, the allowable capacity increment at test pressure should not exceed 5% of the cylinder capacity before hydraulic tests. If the cylinder has a capacity before hydrotesting of 4.0 liters, then the allowable increment in capacity at test pressure shall not exceed 200 milliliters + 1.5% or 3 milliliters.
Если первый отобранный баллон не выдержал испытания минимально допустимым давлением разрушения, то есть разрушился при этом или меньшем давлении, то отбирают второй баллон и повторяют на нем гидравлические испытания на разрушение. Если второй отобранный баллон выдерживает нужное минимальное давление разрушения, то его принимают в качестве эталонного, а измеренные для него параметры - в качестве допустимых для всех остальных контролируемых баллонов партии.If the first selected cylinder did not pass the test with the minimum allowable fracture pressure, that is, collapsed at this or lower pressure, then the second cylinder is selected and the hydraulic fracture tests are repeated on it. If the second selected cylinder withstands the required minimum fracture pressure, then it is accepted as a reference, and the parameters measured for it are acceptable for all other controlled batch cylinders.
В случае, если и второй баллон не выдерживает нужное минимальное давление разрушения - то всю партию баллонов бракуют (или переводят на пониженное рабочее давление) и дальнейшую приемку вновь изготавливаемых баллонов приостанавливают до выяснения и устранения причин брака.In the event that the second cylinder also does not withstand the required minimum fracture pressure, then the entire batch of cylinders is rejected (or transferred to a reduced working pressure) and the further acceptance of newly manufactured cylinders is suspended until the causes of marriage are clarified and eliminated.
Измерения, полученные для каждого баллона при приемо-сдаточных гидравлических испытаниях и данные повторного нагружения пробным давлением эталонного баллона, заносят в сопроводительную документацию вновь изготовленного контролируемого баллона, и их принимают за допустимые при освидетельствовании этого баллона в процессе его эксплуатации.The measurements obtained for each cylinder during hydraulic acceptance tests and the data of re-loading with the test pressure of the reference cylinder are recorded in the accompanying documentation of the newly manufactured controlled cylinder, and they are taken as permissible during the examination of this cylinder during its operation.
В сопроводительную документацию каждого контролируемого баллона записывают два графика: первый, это график, полученный при нагружении данного баллона до пробного давления при гидравлических испытаниях, второй - график, построенный по результатам измерений на эталонном баллоне партии при испытаниях на разрушение.Two graphs are recorded in the accompanying documentation of each monitored cylinder: the first is the graph obtained by loading this cylinder to the test pressure during hydraulic tests, the second is the graph based on the results of measurements on the reference batch cylinder during fracture tests.
Второй график показывает влияние (либо отсутствие влияния) повторного нагружения баллона пробным давлением, другими словами, является имитацией технического освидетельствования.The second graph shows the effect (or lack of effect) of re-loading the cylinder with test pressure, in other words, it is an imitation of a technical survey.
При этом измеренный график зависимости объема закачанной жидкости от внутреннего давления нагружения для 4 значений давления, а именно: 0,1 пробного давления, 0,5 пробного давления, при рабочем давлении, при пробном давлении, является определяющим для окончательной оценки результатов очередного технического освидетельствования баллонов в период эксплуатации, так как он может незначительно отличаться от первого нагружения пробным давлением из-за влияния пластического деформирования лейнера при первом нагружении. Т.е. при повторных (последующих) нагружениях баллона рабочим, а иногда даже пробным давлением, пластические деформации в лейнере уже могут и не происходить, а в некоторых конструкциях практически исключены.At the same time, the measured graph of the dependence of the volume of the injected liquid on the internal loading pressure for 4 pressure values, namely: 0.1 test pressure, 0.5 test pressure, at operating pressure, at test pressure, is crucial for the final assessment of the results of the next technical inspection of cylinders during operation, since it may slightly differ from the first loading with test pressure due to the influence of plastic deformation of the liner during the first loading. Those. with repeated (subsequent) loading of the cylinder with a working, and sometimes even test pressure, plastic deformations in the liner may not even occur, and in some constructions they are practically excluded.
При освидетельствовании металлопластиковых баллонов проводят гидравлические испытания по описанной выше схеме, нагружая металлопластиковый баллон до пробного давления.When examining metal-plastic cylinders, hydraulic tests are carried out according to the scheme described above, loading the metal-plastic cylinder to test pressure.
Если измеренные при освидетельствовании параметры баллона меняются в худшую сторону по сравнению с допустимыми (измеренными при приемо-сдаточных гидравлических испытаниях и записанными в сопроводительную документацию баллона), то баллоны бракуют. Можно определить критерии перевода баллонов на более низкое давление. Но для этого нужно изготовить баллоны-эталоны на более низкое рабочее давление (например, не на 300, а на 250 кгс/см2) и нагружать нагрузками из расчета, что рабочее давление не уменьшилось (300 кгс/см2 - рабочее, 450 - пробное и т.д.). Тогда получим набор более высоких VΔ, и, если у баллона, находящегося в эксплуатации и поступившего для освидетельствования, полученные ΔV не будут больше, чем у баллона, рассчитанного на 250 кгс/см2, то можно будет разрешить заправлять их на 250 кгс/см2.If the cylinder parameters measured during the survey change for the worse compared to the acceptable values (measured during hydraulic acceptance tests and recorded in the accompanying documentation for the cylinder), then the cylinders will be rejected. You can define the criteria for transferring cylinders to lower pressure. But for this it is necessary to produce standard cylinders for lower working pressure (for example, not at 300, but at 250 kgf / cm 2 ) and load with the assumption that the working pressure has not decreased (300 kgf / cm 2 - working, 450 - trial, etc.). Then we get a set of higher VΔ, and if the cylinder in operation and received for examination, the obtained ΔV will not be greater than that of the cylinder rated at 250 kgf / cm 2 , then it will be possible to allow them to refuel at 250 kgf / cm 2 .
Если данные, полученные при приемо-сдаточных испытаниях, записать на микрокассету (электронный чип) или, например, наносить как штрихкод на товарах и крепить ее на баллоне, то при техническом освидетельствовании можно сразу вводить всю необходимую информацию в специальную компьютерную программу. Полученные результаты технического освидетельствования автоматически сравниваются с данными приемосдаточных испытаний, и, если все в порядке, компьютер распечатывает новый чип с новыми данными. Если нет - то новый чип не распечатывается, и баллон будет считаться не пригодным для дальнейшей эксплуатации.If the data obtained during the acceptance tests are recorded on a microcassette (electronic chip) or, for example, applied as a barcode on the goods and mounted on a cylinder, then during the technical examination all necessary information can be immediately entered into a special computer program. The results of the technical examination are automatically compared with the acceptance test data, and if everything is in order, the computer prints a new chip with the new data. If not, then the new chip will not be printed, and the cylinder will be considered unsuitable for further operation.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010153049/06A RU2455557C1 (en) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Method of control of metal cylinders use and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010153049/06A RU2455557C1 (en) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Method of control of metal cylinders use and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2455557C1 true RU2455557C1 (en) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010153049/06A RU2455557C1 (en) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Method of control of metal cylinders use and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2455557C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU926548A1 (en) * | 1980-06-30 | 1982-05-07 | Предприятие П/Я А-7755 | Device for dynamic testing of vessels |
| SU1364826A1 (en) * | 1986-02-26 | 1988-01-07 | Институт Проблем Прочности Ан Усср | Method of testing vessels for strength at low temperatures |
| US4836013A (en) * | 1986-10-31 | 1989-06-06 | L'oreal | Device intended for testing the mechanical strength of pressurized containers in a hot condition |
| DE19808636A1 (en) * | 1997-03-06 | 1998-09-10 | Alexander Dr Dipl Ing Hintaye | Pressure testing method of liquid gas or liquid petroleum gas container |
| RU2210697C2 (en) * | 2001-06-05 | 2003-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью НПО "ПОИСК" | High-pressure metal-plastic cylinder, method of and device for checking serviceability of metal-plastic cylinder |
-
2010
- 2010-12-23 RU RU2010153049/06A patent/RU2455557C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU926548A1 (en) * | 1980-06-30 | 1982-05-07 | Предприятие П/Я А-7755 | Device for dynamic testing of vessels |
| SU1364826A1 (en) * | 1986-02-26 | 1988-01-07 | Институт Проблем Прочности Ан Усср | Method of testing vessels for strength at low temperatures |
| US4836013A (en) * | 1986-10-31 | 1989-06-06 | L'oreal | Device intended for testing the mechanical strength of pressurized containers in a hot condition |
| DE19808636A1 (en) * | 1997-03-06 | 1998-09-10 | Alexander Dr Dipl Ing Hintaye | Pressure testing method of liquid gas or liquid petroleum gas container |
| RU2210697C2 (en) * | 2001-06-05 | 2003-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью НПО "ПОИСК" | High-pressure metal-plastic cylinder, method of and device for checking serviceability of metal-plastic cylinder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20180091901A (en) | Leakage test apparatus and method | |
| US5571955A (en) | Monitoring of stress corrosion cracking | |
| US4590793A (en) | Pressure pump with volumetric leak rate detector | |
| US7461541B2 (en) | Leak detection method for a primary containment system | |
| RU2455557C1 (en) | Method of control of metal cylinders use and device for its implementation | |
| RU2324160C1 (en) | Method of rehabilitation and determination of operational resources of trunk pipeline during pressure overloads at fields conditions | |
| CN108195527A (en) | Used in nuclear power station high density polyethylene pipe tightness is tested and evaluation method | |
| US11402292B1 (en) | System and method for leak detection using a manifold assembly and model monitor cylinder | |
| AU2016308603A1 (en) | A method of assessing the condition of a tubular member | |
| KR200494817Y1 (en) | Leak test device for thermowell of temperature sensor | |
| Islamovic et al. | Determination of stress-strain state on elements of cylindrical tank structure | |
| WO2017031820A1 (en) | Testing method for determining short-time hydraulic failure pressure of bamboo composite pressure pipe | |
| CN109489776B (en) | Nuclear power station PTR pool liquid level meter calibration test device and test method thereof | |
| JP2004012350A (en) | Pressure testing device and test method of compressed-gas cylinder | |
| KR101111607B1 (en) | Measuring and sensing device for detection leakage on oil supply pipe | |
| CN213275166U (en) | Gas cylinder internal measurement method hydrostatic test device | |
| JP5645018B2 (en) | Injection pipe leak detection method and leak detection system | |
| CN211122255U (en) | Testing device for large gas cylinder by using external measurement method | |
| KR20180010473A (en) | measurment method of pressing water without pressure container for pressure inspection of non-water jacket type for pressure container | |
| JP2005226996A (en) | Pressure test method for pipeline | |
| CN110514433A (en) | A kind of automatic control test bed equipment detecting the full performance of valve | |
| JP4312032B2 (en) | Water pressure inspection method for soft tubes | |
| RU2814296C1 (en) | Kit for protecting surface of vertical tanks and method of determining integrity of polymer inserts | |
| CN218239642U (en) | Flexible riser annulus gas suppressing test device | |
| JP3883471B2 (en) | Water pressure inspection method for soft tubes |