Остаточное расширение баллонов (краткий обзор)

Представлен краткий обзор метода испытания поверочным гидравлическим давлением баллонов с определением ко- эффициента остаточного расширения. Показано, что существующий в Украине регламент переосвидетельствования баллонов высокого давления, находящихся в эксплуатации, не может гарантировать необхо...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2014
Main Authors:	Дмитриенко, Р.И., Гарф, Э.Ф., Чижиченко, В.П.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2014
Series:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Subjects:	Научно-технический раздел
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102015
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Остаточное расширение баллонов (краткий обзор) / Р. И. Дмитриенко, Э. Ф. Гарф, В. П. Чижиченко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2014. — № 1. — С. 23-28. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102015
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1020152025-02-23T18:12:14Z Остаточное расширение баллонов (краткий обзор) Residual expansion of cylinders (Brief review) Дмитриенко, Р.И. Гарф, Э.Ф. Чижиченко, В.П. Научно-технический раздел Представлен краткий обзор метода испытания поверочным гидравлическим давлением баллонов с определением ко- эффициента остаточного расширения. Показано, что существующий в Украине регламент переосвидетельствования баллонов высокого давления, находящихся в эксплуатации, не может гарантировать необходимый запас прочности. Для повышения надежности вновь изготавливаемых, и, особенно, длительное время пребывающих в эксплуатации баллонов в последние годы в ряде стран в регламент испытаний баллонов включается методика, предусматриваю- щая определение коэффициента остаточного расширения. Этот коэффициент является интегральной характеристикой технического состояния баллона. Его использование особенно важно для баллонов, изготовленных и эксплуатируе- мых в Украине, поскольку, как известно, в силу особенностей технологии производства эти баллоны характеризуются значительной разнотолщинностью, большим рассеянием механических свойств и отношением предела текучести к временному сопротивлению, незначительно превышающим 0,5. Вместе с тем в последние годы на рынке Украины все большее распространение получают баллоны зарубежного производства. Технология их производства такова, что при этом практически исключается разнотолщинность, а используемые для изготовления баллонов стали имеют высокие механические свойства. В этой ситуации контроль за надежностью баллонов как при их поставке, так и в процессе эксплуатации необходим. При этом важным показателем является предельно допустимое значение коэффициента оста- точного расширения при испытании пробным давлением. A brief review is given of the method of bottle testing by reference hydraulic pressure with determination of residual expansion coefficient. It is shown that re-examination procedure of high-pressure bottles in service, applied in Ukraine, cannot guarantee the required strength margin. To increase the reliability of new bottles, and, particularly, bottles in long-term service, over the recent years in a number of countries bottle testing procedure has included a procedure, envisaging determination of residual expansion coefficient. This coefficient is an integral characteristic of bottle technical condition. Its application is particularly important for bottles, made and operating in Ukraine, as in view of a number of features of manufacturing technology these bottles are known to be characterized by considerable difference in thickness, large scatter of mechanical properties and ratio of yield point to tensile strength slightly higher than 0.5. On the other hand, over the recent years foreign-made bottles are becoming ever wider accepted in the Ukrainian market. Their manufacturing technology is such that difference in thickness is practically eliminated, and steels used for bottle manufacturing have high mechanical properties. In such a situation monitoring bottle reliability is required, both at their delivery and in service. Here an important parameter is limit admissible value of the coefficient of residual expansion at trial pressure. 2014 Article Остаточное расширение баллонов (краткий обзор) / Р. И. Дмитриенко, Э. Ф. Гарф, В. П. Чижиченко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2014. — № 1. — С. 23-28. — Бібліогр.: 25 назв. — рос. 0235-3474 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102015 620.19.30 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Дмитриенко, Р.И. Гарф, Э.Ф. Чижиченко, В.П. Остаточное расширение баллонов (краткий обзор) Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Представлен краткий обзор метода испытания поверочным гидравлическим давлением баллонов с определением ко- эффициента остаточного расширения. Показано, что существующий в Украине регламент переосвидетельствования баллонов высокого давления, находящихся в эксплуатации, не может гарантировать необходимый запас прочности. Для повышения надежности вновь изготавливаемых, и, особенно, длительное время пребывающих в эксплуатации баллонов в последние годы в ряде стран в регламент испытаний баллонов включается методика, предусматриваю- щая определение коэффициента остаточного расширения. Этот коэффициент является интегральной характеристикой технического состояния баллона. Его использование особенно важно для баллонов, изготовленных и эксплуатируе- мых в Украине, поскольку, как известно, в силу особенностей технологии производства эти баллоны характеризуются значительной разнотолщинностью, большим рассеянием механических свойств и отношением предела текучести к временному сопротивлению, незначительно превышающим 0,5. Вместе с тем в последние годы на рынке Украины все большее распространение получают баллоны зарубежного производства. Технология их производства такова, что при этом практически исключается разнотолщинность, а используемые для изготовления баллонов стали имеют высокие механические свойства. В этой ситуации контроль за надежностью баллонов как при их поставке, так и в процессе эксплуатации необходим. При этом важным показателем является предельно допустимое значение коэффициента оста- точного расширения при испытании пробным давлением.
format	Article
author	Дмитриенко, Р.И. Гарф, Э.Ф. Чижиченко, В.П.
author_facet	Дмитриенко, Р.И. Гарф, Э.Ф. Чижиченко, В.П.
author_sort	Дмитриенко, Р.И.
title	Остаточное расширение баллонов (краткий обзор)
title_short	Остаточное расширение баллонов (краткий обзор)
title_full	Остаточное расширение баллонов (краткий обзор)
title_fullStr	Остаточное расширение баллонов (краткий обзор)
title_full_unstemmed	Остаточное расширение баллонов (краткий обзор)
title_sort	остаточное расширение баллонов (краткий обзор)
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102015
citation_txt	Остаточное расширение баллонов (краткий обзор) / Р. И. Дмитриенко, Э. Ф. Гарф, В. П. Чижиченко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2014. — № 1. — С. 23-28. — Бібліогр.: 25 назв. — рос.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT dmitrienkori ostatočnoerasširenieballonovkratkijobzor AT garféf ostatočnoerasširenieballonovkratkijobzor AT čižičenkovp ostatočnoerasširenieballonovkratkijobzor AT dmitrienkori residualexpansionofcylindersbriefreview AT garféf residualexpansionofcylindersbriefreview AT čižičenkovp residualexpansionofcylindersbriefreview
first_indexed	2025-11-24T06:04:48Z
last_indexed	2025-11-24T06:04:48Z
_version_	1849650617378668544
fulltext	23ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1, 2014 УДК 620.19.30 ОсТАТОчНОЕ РАсшИРЕНИЕ БАллОНОВ (краткий обзор) Р. И. ДмИТРИЕНКО, Э. Ф. ГАРФ ИЭс им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua В. П. ЧИжИЧЕНКО ООО «Кислород сервис». 01103, г. Киев, ул. Киквидзе, 18, а. E-mail: 4288648@ukr.net Представлен краткий обзор метода испытания поверочным гидравлическим давлением баллонов с определением ко- эффициента остаточного расширения. Показано, что существующий в Украине регламент переосвидетельствования баллонов высокого давления, находящихся в эксплуатации, не может гарантировать необходимый запас прочности. Для повышения надежности вновь изготавливаемых, и, особенно, длительное время пребывающих в эксплуатации баллонов в последние годы в ряде стран в регламент испытаний баллонов включается методика, предусматриваю- щая определение коэффициента остаточного расширения. Этот коэффициент является интегральной характеристикой технического состояния баллона. Его использование особенно важно для баллонов, изготовленных и эксплуатируе- мых в Украине, поскольку, как известно, в силу особенностей технологии производства эти баллоны характеризуются значительной разнотолщинностью, большим рассеянием механических свойств и отношением предела текучести к временному сопротивлению, незначительно превышающим 0,5. Вместе с тем в последние годы на рынке Украины все большее распространение получают баллоны зарубежного производства. Технология их производства такова, что при этом практически исключается разнотолщинность, а используемые для изготовления баллонов стали имеют высокие механические свойства. В этой ситуации контроль за надежностью баллонов как при их поставке, так и в процессе эксплуатации необходим. При этом важным показателем является предельно допустимое значение коэффициента оста- точного расширения при испытании пробным давлением. Библиогр. 27, рис. 2. К л ю ч е в ы е с л о в а : баллоны, освидетельствование, коэффициент запаса, остаточное расширение, водяная ру- башка, деформация, внутреннее давление, изменение объема, испытания баллонов При освидетельствовании баллонов после их производства, а также при периодическом осви- детельствовании в процессе эксплуатации их на- гружают поверочным давлением Рп, которое пре- вышает рабочее Рр в 1,5 раза, а при отношении временного сопротивления к пределу текучести стали, из которой изготовлен баллон, более двух, может быть снижено до 1,25 раза [1]. В ряде стран для некоторых алюминиевых дыхательных балло- нов для дайвинга используют коэффициент 5/3. После такого испытания можно однозначно ска- зать, что коэффициент запаса прочности баллона не ниже коэффициента превышения поверочного давления над рабочим, а каким будет действитель- ный коэффициент запаса прочности баллона сказать невозможно. Также невозможно оценить и коэффи- циент запаса по текучести. Такие испытания не по- зволяют обнаружить изменение геометрии баллона и оценить его остаточную деформацию, если она имела место. А, как известно, чем больше остаточ- ная деформация, тем меньше запас пластичности, большая склонность к хрупкому разрушению, бли- же предельное состояние и т. п. При испытании баллонов поверочным дав- лением никаких пластических деформаций в их стенках не должно быть, так как баллоны про- ектируются таким образом, чтобы напряжения в их стенках при таких испытаниях не превышали 85…90 % предела текучести для данной марки стали [2]. Иногда задаются и коэффициентом за- паса по пределу текучести для случая гидравличе- ских испытаний, например, 1,1 [3]. Теоретически правильно сконструированный сосуд никогда не будет демонстрировать остаточного расширения после нагружения поверочным давлением, однако в силу различных отклонений геометрии и меха- нических свойств возможны некоторые незначи- тельные, но измеримые деформации, которые, как считается, не влияют на безопасность [4]. Предельное состояние баллона связывают с давлением, при котором происходит разгерметиза- ция его корпуса – давлением разрушения баллона Рв. Отношение давления разрушения к рабочему является коэффициентом запаса прочности балло- на nв и оно должно быть не ниже установленного соответствующими НД [3, 5–8]. В некоторых слу- чаях задаются коэффициентом запаса по отноше- нию к поверочному давлению, например 1, 6 [9]. В последние годы в ряде стран для вновь произ- водимых баллонов, в частности, газовых, с целью повышения надежности такие испытания прово- дятся с определением коэффициента остаточно- го расширения Кор. По некоторым НД определе- ние этого коэффициента является обязательным [4, 5], по другим, альтернативным [9, 10]. Также устанавливается предельно-допустимое значение коэффициента остаточного расширения [Кор], при превышении которого баллон не допускается к эксплуатации. Обычно Кор равен 0,1 (10 %) и 0,05 © Р. И. Дмитриенко, Э. ф. гарф, В. П. чижиченко, 2014 24 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1, 2014 (5 %) – в России [5]. согласно требованиям Евро- пейских норм [9], для вновь произведенных бал- лонов, прошедших окончательную термическую обработку, общее и остаточное расширение, если такие определяются, должны быть выбиты вместе с серийным номером баллона. В сшА и Беларуси для дыхательных алюмини- евых баллонов марки 3АL производства «Luxfer» и «Catalina», используемых для дайвинга, коэф- фициент остаточного расширения в обязательном порядке определяют и при переосвидетельство- вании баллонов. Поверочное давлением при этом равно 5/3 рабочего, а [Кор] < 10 %. При периоди- ческой поверке бесшовных стальных газовых бал- лонов Кор, согласно [11], предлагается определять в альтернативном порядке. В северной Америке и Европе для композиционных газовых баллонов с алюминиевым, стальным или неметаллическим лейнером при переосвидетельствовании [Кор] < < 5 % [12, 13]. согласно Австралийскому стандарту [14], ме- тод остаточного расширения используется и в по- левых условиях для диагностики сомнительных участков газо- и нефтепроводов. При назначении времени следующего пере- освидетельствования баллонов с пропаном, со- гласно параграфов 173 и 180 раздела 49 Кодекса федеральных правил Департамента сшА (DOT CFR 49 173, и DOT CFR 49 180), используют дифференцированный подход. При поверочных испытаниях давлением срок проведения следу- ющих испытаний через 7 лет. Если замеряется коэффициент остаточного расширения и при этом он оказывается меньше предельно допу- стимого – допускается эксплуатация до 12 лет. Если баллон осмотрен только визуально, без проведения гидроиспытаний, допустимый срок эксплуатации не более 5 лет. Для некоторых типов баллонов, в частности, для дайвинга, на баллоне выбивается его макси- мально допустимое упругое расширение при по- верочном давлении «REE» в миллилитрах. Если при поверке баллона его Кор < 10 %, то баллон про- ходит гидроиспытания. И если при этом упругое расширение меньше максимально допустимого значения, то на баллоне после даты тестирования ставится знак «+», согласно требованиям и проце- дурам для тиснения знаков «+» и «*», приведен- ным в работе [15] § 180.209 и § 173.34. Расчет и назначение максимально допустимых значений для упругого расширения бесшовных баллонов приведен в рекомендациях Ассоциации сжатого газа [16], которые заключаются в том, чтобы при поверочном давлении не были превы- шены допускаемые напряжения в стенке баллона. Максимально допускаемые напряжения приведе- ны в работе [15] § 173,302. согласно DOT CFR 49 173,302 баллоны, у ко- торых Кор после гидроиспытаний меньше 0,1 и упругое расширение меньше предельно допусти- мого, могут заправляться давлением на 10 % боль- ше рабочего. Коэффициент остаточного расширения Кор определяется как отношение остаточного изме- нения объема баллона ΔWост к полному его из- менению под давлением ΔWполн (рис. 1) — он ха- рактеризует степень пластических деформаций в стенке баллона и является интегральным критери- ем надежности, часто выражается в процентах. Преимущество метода испытаний на объемное расширение баллонов (ОРБ) перед методом про- стого нагружения поверочным давлением заклю- чается в том, что он включает в себя выполнение всех требований, касающихся простого нагруже- ния, и в отличие от него дает интегральную ха- рактеристику баллону как конструкции в целом. Иными словами он связывает геометрические характеристики баллона, включающие процент овальности, разнотолщинность и т. д. с пределом текучести материала и внутренним давлением в единое целое. Весьма незначительные дефор- мации невозможно обнаружить визуально при простом нагружении поверочным давлением. чем больше отклонение баллона от идеальной формы, тем большим будет коэффициент оста- точного расширения при поверочном давлении. Можно предполагать, что для вновь произво- димых баллонов процент остаточной объемной деформации будет тем больше, чем больше откло- нение баллона от идеальной формы (овальность по наружному диаметру, разнотолщинность, изогну- тость для цилиндрических баллонов и т. д.) и чем больше у него допускаемых нормативной докумен- тацией дефектов. Если эксплуатируемый баллон не претерпевает никаких изменений, то при последую- щей плановой поверке его остаточная объемная де- формация должна равняться нулю. Рис. 1. Определение коэффициента остаточного расширения: Рр, Рп – рабочее и поверочное внутреннее давление; ΔWполн – полное изменение объема баллона, находящегося под по- верочным давлением; ΔWост – остаточное изменение объема баллона после сброса поверочного давления до нуля; ΔWупр – упругое изменение объема баллона при нагружении его по- верочным давлением 25ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1, 2014 Каких-либо данных о теоретическом расче- те коэффициента остаточного расширения, о выборе предельнодопустимого его значения и его связи с другими параметрами, характери- зующими геометрию, работоспособность и на- дежность баллонов, а также его механические свойства не имеется. Не оговариваются разли- чия между допускаемым коэффициентом оста- точного расширения для случая производства и для случая периодической поверки баллонов в процессе их эксплуатации. Также не удалось найти информацию, связанную с процессом на- копления остаточного расширения при последу- ющих периодических поверках. существует несколько альтернативных схем, по которым можно определять коэффициент оста- точного расширения баллонов: – схема водяной рубашки (используется для баллонов объемом до 260 л). Реализация этой схе- мы осуществляется погружением баллона в гер- метически закрываемую емкость, заполненную водой (водяную рубашку), и определением объ- ема воды, вытесненной из водяной рубашки при расширении баллона под действием поверочного давления (полное изменение объема баллона) и объема воды, который не возвратился в водяную рубашку после снятия давления (остаточное из- менение объема). Данная схема по сравнению с остальными отличается наибольшей точностью; – схема прямого расширения (для больших со- судов). Определяется объем воды, закачанной в баллон для достижения поверочного давления, и объем воды, вытесненной из баллона при сниже- нии давления до атмосферного. Остаточную объ- емную деформацию сосуда определяют по разно- сти объемов воды с учетом ее сжимаемости при температуре окружающей среды; – с использованием высокоточных весов (для баллонов малого объема). Определяется масса за- качанной в баллон воды для достижения повероч- ного давления и масса воды, вытесненной из баллона при снижении давления до атмосферного. Остаточ- ную объемную деформацию баллона определяют по разности массы воды с учетом ее сжимаемости при температуре окружающей среды. следует полагать, что самая высокая точность будет у первой схемы. Ею может быть охвачена и наиболее широкая номенклатура изделий. При испытаниях по остальным двум рассмотренным схемам используются коэффициенты поджатия воды и также возможны ее утечки внутри самого насоса. Разрешается использовать и другие мето- ды, если они отработаны и дают приемлемую точ- ность. Например, в последнее время практикуется схема замены бюретки на специально сконструи- рованную чашу «Bowl» [17], которая устанавлива- ется на весах. Проведение испытаний по каждой схеме ого- вариваются специальными процедурами. На- пример, требования к испытаниям давлением по схемам водяной рубашки и прямого расширения содержатся в работе [15] § 180 и материалах Ассо- циации сжатого газа [18]. Процедуры испытаний также оговариваются и в тех НД, где выдвигаются требования к оборудованию. Первыми нормативными документами с ис- пользованием схем водяной рубашки и прямого расширения с указанием требований к оборудо- ванию и методам испытаний являются [19, 20]. В этих документах также приведены и коэффициен- ты поджатия воды. Приведенные выше схемы реализуются с по- мощью соответствующих установок, к которым выдвигаются определенные требования, касаю- щиеся их конструкторского исполнения и точ- ности [11, 20]. На мировом рынке представлены различные специализированные и универсальные стенды, позволяющие определять полную и оста- точную объемную деформацию баллонов, неко- торые стенды изготавливаются в промышленных масштабах. На некоторых стендах имеется воз- можность подключения и помещения в водяную рубашку одновременно нескольких баллонов, причем испытываются они последовательно. При проведении испытаний на остаточное рас- ширение оговариваются скорость нагружения, на- пример, не более 1,0 МПа/с [5] и время выдерж- ки под поверочным давлением (обычно 0,5 мин [9, 20] или 1 мин [5]. При определении полного и остаточного изменения объема баллона без ис- пользования водяной рубашки используют мето- дики, описанные в работах [11, 13, 19–21], учиты- вающие эффект поджатия воды. Компания «Hydro-Test Products, Inc» (сшА) промышленно производит широкий спектр обо- рудования, более 50 предложений, связанного с испытаниями на остаточное расширение раз- личных типов баллонов (www.hydro-test.com). Эта компания занимается и подготовкой кадров по проведению испытаний на остаточное рас- ширение баллонов. Для поверки различных установок выпуска- ются калибровочные баллоны, которые должны давать четко определенные расширения при опре- деленных давлениях (как правило, ряд точек с линейной зависимостью) и возвращаться в нуль. Погрешность определения изменения объема должна быть менее 1 % «Hydro-Test Products, Inc». На рис. 2 приведены несколько установок для испытаний баллонов на остаточное расширение. Например, установка (рис. 2, в) оснащена ком- плексным программным обеспечением с графи- ческим отображением давления и расширения. Используется для баллонов длиной от 900 до 26 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1, 2014 2000 мм и диаметром от 110 до 410 мм. Произво- дительность 40 баллонов за 8 ч. Доставка из Китая — 100 комплектов в месяц в течение 30 дней. Име- ется и аналогичная установка SY-05 на 50 МПа. Ориентировочный расчет времени, необходимый для выполнения всех операций двумя рабочими по освидетельствованию на установке (рис. 2, г) и окраске одного 40-литрового баллона – 4 ч 10 мин. Рис. 2. Установки для гидравлических испытаний баллонов на остаточное расширение: а – установка серии 500-НР («Hy- dro-Test», сшА); б – широкопрофильный стенд для испытаний на ОРБ с водяной рубашкой («Haskel Energy Systems Limit- ed», Великобритания); в – двухкамерная установка «водяная рубашка» SHINEEAST SY-04 на 70 МПа ( г. шаньдун, Китай); г – установка для проверки и опрессовки сосудов высокого давления УПОс-1 (Кизлярский электромеханический завод); д – гидравлическая испытательная установка «циклон 450» для испытаний баллонов от 2 до 10 л давлением до 45 МПа (ОАО «ПТс2» – объединение «Пожтехсервис», Москва) 27ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1, 2014 следует отметить гидравлическую испыта- тельную установку «HTG 500» (ОАО «ПТс» – объединение «Пожтехсервис», Москва) для ис- пытания стальных баллонов высокого давления до 50 МПа, с точностью определения объёмного расширения до 1 мл, а также стенд сТ-1 (ООО «Криокомплект», Москва) для освидетельствова- ния и ремонта баллонов вместимостью 40 и 50 л с рабочим давлением до19,6 МПа. Метод ОРБ используется для огнетушителей и баллонов для технических газов: кислород, ар- гон, углекислота, ацетилен, азот и др. объемом 2…50 и более литров. В частности, используется для бесшовных стальных газовых баллонов [9, 11], бесшовных газовых баллонов из алюминие- вых сплавов [10, 19, 22], стальных бесшовных и композиционных со стальным лейнером баллонов высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Также его можно использовать для баллонов, состоящих из неметаллического лейнера, оболочки из компо- зиционного материала на всей поверхности лей- нера и металлических закладных элементов, при этом Кор назначает разработчик [5]. Этот метод ис- пользуется также для композитных газовых бал- лонов с алюминиевым, стальным или неметал- лическим корпусом [12, 13]. Имеются сведения о проведении в сшА испытаний в водяной рубашке малолитражных пропановых баллонов, имеющих один кольцевой сварной шов [Discovery canal]. В целях защиты населения и снижениия риска при эксплуатации баллонов высокого давления Департамент транспорта сшА (DOT) разработал федеральные правила CFR, раздел 49, для про- изводства, поверки и транспортировки сосудов высокого давления [23]. В них указывается, что несоблюдение требований к гидравлическому оборудованию и методам испытаний влечет за собой крупные штрафы и тюремное заключение. лица, фальсифицирующие проведение испыта- ний, в частности, баллонов для дайвинга, а также лица, проводящие необъективное тиснение кодов на баллонах, могут получить до пяти лет лишения свободы и/или штраф в размере $ 25000, так как это является федеральным преступлением и пред- ставляет опасность для общества. Испытательные станции, которые не имеют точного оборудова- ния, либо персонал которых не имеет соответству- ющих квалификационных удостоверений, могут быть оштрафованы на сумму от $ 500 до $ 11000 за каждое нарушение. Разработкой руководящих принципов поверки баллонов для промышленных и медицинских газов, а также обеспечением без- опасности их эксплуатации с 1913 г. занимается Ассоциации сжатого газа (CGA). После производства баллонов, согласно дан- ным [21], при испытании контрольного баллона до разрушения определяют отношение прираще- ния объема баллона в момент разрушения к перво- начальному его объему, характеризующему неким образом запас пластичности. Наряду с указанными выше названиями со- ставляющих Кор, в НД также употребляются и другие: – полное изменение объема (полная объемная деформация, полное объемное расширение, англ. TE - total expansion (общее расширение)); – остаточное изменение объема (остаточная объемная деформация, остаточное объемное рас- ширение, PE – permanent expansion (постоянное расширение)); – упругое изменение объема (EE – elastic expansion (упругое расширение)); – максимально допустимое упругое расшире- ние (REE – rejection elastic expansion). Все указанные характеристики измеряются в миллилитрах. Выводы Из изложенного выше становится понятным, что в отличие от подходов, принятых в Украине, за рубежом используют еще и более информаци- онные критерии к оценке безопасности эксплуа- тации баллонов высокого давления. И эти допол- нительные критерии незначительно усложняют процедуру освидетельствования. целесообраз- ность использования метода ОРБ к баллонам, эксплуатируемым в Украине, не должно вызывать сомнения по нескольким причинам. В Украине эксплуатируется большой парк баллонов высокого давления и не секрет, что эти баллоны изготавливались по технологиям, усту- пающим европейским и американским по многим характеристикам [24, 25]. Многие баллоны эксплуатируются более 30 лет. В ряде случаев они находятся в нормальном состоянии и выдерживают поверочное давление. При более жесткой процедуре переосвидетель- ствования многие из них могут эксплуатироваться еще значительный срок. Рассмотренные подходы к оценке надежно- сти баллонов должны использоваться при допу- ске на рынки Украины баллонов, изготовленных за рубежом. Испытание баллонов с определением Кор от- крывает дополнительные возможности по оценке их запаса прочности, о чем подробно будет изло- жено в последующих публикациях. 1. ПБ 03-576-03. Правила устройства и безопасной эксплу- атации сосудов, работающих под давлением. 2. Полтев М. К. Охрана труда в машиностроении: Уч. – М.: Высш. шк. 1980. – 294 с. 28 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1, 2014 3. ГОСТ Р 52857.1-2007. сосуды и аппараты. Нормы и ме- тоды расчета на прочность. 4. ECE/TRANS/WP.15/AC.1/2010/15. совместное совещание Комиссии экспертов МПОг и рабочей группы по пере- возкам опасных грузов. Предложения о внесении попра- вок в МПОг/ДОПОг/ВОПОг (сМгс) в пункте 6.2.3.4.1. - Берн, 22-26 марта 2010 г. (Изменения, касающиеся [2]). 5. ГОСТ Р 51753-2001. Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве мо- торного топлива на автомобильных транспортных сред- ствах. 6. НПБ 190-2000. Техника пожарная. Баллоны для дыха- тельных аппаратов со сжатым воздухом для пожарных. Общие технические требования. Методы испытаний. 7. ГОСТ Р 53258-2009 Техника пожарная. Баллоны малоли- тражные для аппаратов дыхательных и самоспасателей со сжатым воздухом. Общие технические требования. Методы испытаний. 8. ГОСТ Р ИСО 11439, ISO 11439:2000. газовые баллоны. Баллоны высокого давления для хранения на транспорт- ном средстве природного газа как топлива. Технические условия. 9. ISO 9809-1:2010(E). Gas cylinders – Refillable seamless steel gas cylinders – Design, construction and testing – Part 1: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength less than 1 100 MPa. (газовые баллоны – Бесшов- ные стальные газовые баллоны многоразового исполь- зования – Проектирование, изготовление и испытания. часть 1: Баллоны из закаленной и отпущенной стали с прочностью на растяжение менее 1100 МПа). 10. ISO 7866:1999. Gas cylinders – Refillable seamless alumin- ium alloy gas cylinders – Design, construction and testing. (This standard has been revised by: ISO 7866:2012). (га- зовые баллоны – Бесшовные газовые баллоны из алю- миниевого сплава многоразового использования. – Про- ектирование, изготовление и испытания. (Пересмотрен ISO 7866:2012)). 11. ISO 6406:2005(Е). Gas cylinders. Seamless steel gas cylinders. Periodic inspection and testing. (газовые балло- ны. Бесшовные стальные газовые баллоны. Периодиче- ская инспекция и испытание). 12. Guidance for the use, inspection, care and periodic Testing of sci composite cylinders. Issue 5, July 2010. (Руководство по использованию, проверке, уходу и периодических ис- пытаний баллонов из композитных материалов. Выпуск 5, июль 2010 г.). 13. ISO 11623.2002. Transportable gas cylinders – Periodic inspection and testing of composite gas cylinders. (Перенос- ные газовые баллоны. – Периодические проверки и ис- пытания композитных газовых баллонов). 14. Australian standard AS/NZS 2885.5.2002 Pipelines – Gas and liquid petroleum: Part 5: Field pressure testing. (Австра- лийский стандарт. Трубопроводы – газа и жидких нефте- продуктов: ч. 5. Полевые испытания под давлением). 15. DOT CFR 49 – U.S. Department of Transportation, Code of Federal Regulations. (Департамент транспорта сшА (DOT), кодекс федеральных правил (CFR), раздел 49, для производства, поверки и транспортировки сосудов высо- кого давления). 16. CGA C-5: Cylinder Service Life-Seamless Steel High Pressure Cylinders. (Compressed Gas Association, pamphlet C-5). (Ассоциация сжатого газа, брошюра C-5: Баллоны. срок службы бесшовных стальных баллонов высокого давления). 17. FSS Fire System Services SA Pty Ltd. National Hydro Cylinder Testing Services (Австралия). 18. CGA pamphlet C-1-2009. Methods for pressure testing compressed gas cylinders. (Методы испытания под давле- нием баллонов со сжатым газом). 19. BS 5430-3:1990. Periodic inspection, testing and maintenance of transportable gas containers (excluding dissolved acetylene containers). – Part 3: Specification for seamless aluminium alloy containers of water capacity 0.5 litres and above. (Периодическая проверка, испытания и обслуживание переносных газовых баллонов (за исклю- чением баллонов растворенного ацетилена). ч. 3. спец- ификация для бесшовных баллонов из алюминиевых сплавов вместимостью 0,5 л и выше). Заменен на BS EN 1802:2002. 20. GB 9251-88, GB/Т 9251–1997 и GB/T 9251–2011. Балло- ны. Методы гидростатических испытаний газовых бал- лонов (Китай). (Относятся к бесшовным стальным и из алюминиевых сплавов газовым баллонам). 21. GB 15385–94. Баллоны. Методы испытания гидравличе- ским давлением до разрушения (Китай). 22. BS EN 1802:2002. Transportable gas cylinders. Periodic inspection and testing of seamless aluminium alloy gas cylinders. (Переносные газовые баллоны. Периодические проверки и испытания бесшовных газовых баллонов из алюминиевых сплавов). 23. Bob Sheridan President of UDT International. Hydrostatic Cylinder Testing 101. 24. ГОСТ 949–73. Баллоны стальные малого и среднего объ- ема для газов на Рр ≤ 19,6 МПа (200 кгс/см2). 25. Надежность и экономичность производимых в Украи- не баллонов высокого давления для технических газов / Э. ф. гарф, Р. И. Дмитриенко, А. А. Перепечай и др. // Техн. диагностика и неразруш. контроль. – 2012. – № 12. – с. 36–41. A brief review is given of the method of bottle testing by reference hydraulic pressure with determination of residual expansion coefficient. It is shown that re-examination procedure of high-pressure bottles in service, applied in Ukraine, cannot guarantee the required strength margin. To increase the reliability of new bottles, and, particularly, bottles in long-term service, over the recent years in a number of countries bottle testing procedure has included a procedure, envisaging determination of residual expansion coefficient. This coefficient is an integral characteristic of bottle technical condition. Its application is particularly important for bottles, made and operating in Ukraine, as in view of a number of features of manufacturing technology these bottles are known to be characterized by considerable difference in thickness, large scatter of mechanical properties and ratio of yield point to tensile strength slightly higher than 0.5. On the other hand, over the recent years foreign-made bottles are becoming ever wider accepted in the Ukrainian market. Their manufacturing technology is such that difference in thickness is practically eliminated, and steels used for bottle manufacturing have high mechanical properties. In such a situation monitoring bottle reliability is required, both at their delivery and in service. Here an important parameter is limit admissible value of the coefficient of residual expansion at trial pressure. References 27, Figures 2. K e y w o r d s : bottles, examination, strength margin, residual expansion, water jacket, deformation, inner pressure, volume change, testing Поступила в редакцию 07.10.2013

Остаточное расширение баллонов (краткий обзор)

Institution

Similar Items