Манометрический контроль и организация лаборатории герметичности

Манометрический метод контроля герметичности

Проведение контроля манометрическим методом включает измерение изменения давления в объекте контроля, вызванного утечками пробного газа через возможные сквозные дефекты в течение определенного времени. В процессе этого метода оценивается общее количество проникающего пробного газа через все обнаруженные утечки в объекте контроля.

Для осуществления манометрического контроля объект контроля наполняют воздухом или другим пробным газом с предписанным проектной документацией давлением и выдерживают на этом давлении в течение установленного времени.

Количественная оценка общей негерметичности производится с использованием формулы:

,

где: Q — величина общей негерметичности, м³·Па/с; V — внутренний объем объекта контроля и элементов системы контроля герметичности, м³; P1, P2 — давление, установленное конструкторской документацией, в объекте контроля в начале и в конце выдержки соответственно, Па; τ — время выдержки, с.

При учете изменения температуры объекта контроля за время выдержки формула принимает вид:

,

где: T1, T2 — абсолютная температура пробного газа в начале и конце выдержки соответственно, К.

Для обеспечения высокой герметичности при контроле по падению давления необходимо уделять внимание запорной арматуре, технологической оснастке, средствам измерения и их соединениям, подключенным к контролируемому объему. Также важно минимизировать объем присоединенных магистралей и систем, что помогает уменьшить контролируемый объем, а также стабилизировать температуру контрольного газа в объекте контроля перед началом процедуры контроля.

Длительность выдержки определяется проектной документацией, учитывая давление, объем и конструкцию объекта контроля, и может быть уточнена путем практических испытаний.

Для повышения чувствительности манометрического метода может применяться дифференциальный контроль, основанный на измерении разницы между давлением в объекте контроля и в герметичной эталонной емкости, эталонном объекте.

Оценка качества и регистрация результатов контроля

Для подтверждения годности объекта контроля необходимо убедиться, что он соответствует требованиям, изложенным в нормативных документах, включая конструкторскую документацию. В контексте контроля герметичности при взаимодействии с пробными веществами — жидкими или газообразными — объект считается пригодным, если отсутствуют следующие признаки:

- превышение установленного порога браковки;

- образование пузырьков контрольного газа в индикаторной жидкости;

- обнаружение индикаторных следов на покрытии, включая люминесцентные, цветные или ахроматические;

- превышение допустимого изменения давления в полостях объекта контроля.

Определение годности проводится на основе оценки размера обнаруженной утечки, который должен находиться в пределах верхнего уровня для соответствующего класса герметичности. Важно понимать, что абсолютно герметичных изделий не существует, и наличие утечки является нормальным для любого контролируемого объекта. Точные измерения утечки подтверждают надежность контроля и применяемых приборов.

Зафиксированные результаты контроля должны быть оформлены в рабочем журнале в течение рабочей смены, в которую проводился контроль герметичности. Формат журнала исключает возможность замены или удаления записей, а также предусматривает следующие разделы:

- дата выполнения контроля;

- ссылки на нормативные, конструкторские и методические документы, руководствующие проведением контроля герметичности;

- номер и дата составленного заключения или протокола;

- оценка качества или состояния объекта контроля;

- перечень используемого оборудования и средств измерения, с указанием их моделей и заводских номеров;

- идентификация исполнителей и их подписи, с расшифровкой подписей и номерами соответствующих квалификационных документов;

- возможность внесения дополнительных данных в журнал.

На основе записей в рабочем журнале формируются заключения по результатам контроля герметичности, которые включают:

– наименование организации, ответственной за проведение контроля;

– номер и дата составленного заключения или протокола;

– ссылки на чертежи и объемы проведенного контроля;

– информацию о проконтролированных участках и схему контроля;

– номер технологической карты контроля;

– названия и типы используемого оборудования;

– подробности подготовки поверхности объекта к контролю;

– спецификацию метода контроля, его чувствительность и примененные средства измерения;

– условия проведения контроля, включая параметры окружающей среды;

– полученные результаты, включая информацию о выявленных утечках;

– даты проведения и завершения контроля;

– идентификацию и подписи специалистов, ответственных за проведение контроля, с указанием уровня их квалификации и соответствующих документов.

Заключения могут дополняться дополнительными данными или техническими записями в зависимости от внутренних требований предприятия, проводящего контроль герметичности.

Причины нарушения герметичности изделий

Нарушения герметичности изделий и объектов часто происходят из-за наличия сквозных дефектов в отдельных узлах или при их соединении. Эти дефекты могут возникать на различных этапах: от производства конструкционных материалов до изготовления отдельных деталей и сборки изделия, а также в процессе его эксплуатации.

Дефекты, которые приводят к утечкам газовых или жидких сред (течам), обычно классифицируются в четыре основные группы:

1. Дефекты, возникающие на этапе первичного производства сырья и материалов, такие как шлаки, газовые пузыри, усадочные раковины, поры и трещины, образующиеся в процессе металлургических операций.

2. Дефекты, вносимые при обработке материалов и изготовлении деталей, в основном при сборке с использованием сварки и пайки.

3. Дефекты, связанные с соединениями, возникающие в процессе сборки изделий, где часто возникают проблемы с недостаточной герметичностью.

4. Эксплуатационные дефекты, проявляющиеся в процессе использования изделий, такие как износ, коррозия и механические повреждения.

Наиболее частой причиной негерметичности являются сквозные дефекты в соединениях при обработке материалов, особенно при сварке. Дефекты сварных швов могут включать пористость, оксидные пленки, газовые включения, трещины из-за термических напряжений и другие.

Характеристики дефектов могут значительно варьироваться в зависимости от материала и методов сборки. Особое внимание уделяется дефектам, возникающим в многослойных силовых и герметизирующих швах, где могут образовываться внутренние и сквозные течи, что представляет серьезную проблему для герметичности изделий.

Основной причиной дефектов при пайке является неполное проплавление, вызванное недостаточной очисткой соединяемых поверхностей.

К дефектам второй группы относятся деформационные дефекты, которые часто возникают при штамповке различных деталей. Возникновение течей в таких случаях может быть обусловлено несколькими причинами, такими как несоответствие исходного материала техническим требованиям по физико-механическим свойствам, некачественное изготовление и ремонт, а также отклонения от установленной технологии.

Характерные дефекты для штампованных изделий включают неровности, трещины, обрывы, складки, царапины и другие. Например, трещины и разрывы могут появляться из-за высокой твердости металла с крупнозернистой структурой. В процессе штамповки сквозные дефекты могут возникать при неправильной технологической последовательности производства изделия.

Для высоковакуумных установок, таких как вакуумные аппараты, критически важно обеспечить высокую вакуумную герметичность и низкое газоотделение. Конструкционные материалы для таких установок должны обладать высокой коррозионной стойкостью и химической устойчивостью, а также способностью создавать надежные вакуумно-герметичные соединения при пайке и сварке.

Помимо вышеуказанных причин дефектов, нарушение герметичности изделий и объектов может быть вызвано проницаемостью материалов, из которых они изготовлены. Проницаемость означает способность материала пропускать через себя газы или жидкости путем растворения и диффузии в материале.

Проницаемость материалов сильно зависит от их химической природы и структуры. Например, стекла могут иметь высокую проницаемость для гелия из-за своей неупорядоченной структуры, каналов и пор, через которые газы могут проникать.

Контроль качества изделий направлен на обнаружение течей, учитывая проницаемость материалов при выборе конструкционных материалов. Перед использованием новых материалов важно провести специальные исследования для оценки их уровня проницаемости.

Четыре основы организации лаборатории контроля герметичности

Для выполнения работ по контролю герметичности требуется четыре фактора, которые организация должна соблюдать. Первый – это квалифицированный и аттестованный персонал. Не допускается выполнять работы по контролю герметичности сотруднику без аттестации, имеющему доступ к течеискателю. Контроль герметичности является ответственной операцией, и выдача заключения по результатам контроля может быть выполнена только квалифицированным персоналом.

Второй фактор – это корректно выбранное оборудование и инструменты для проведения контроля герметичности. Необходимо иметь доступ к современным поверенным или калиброванным приборам, которые позволят точно измерить течи газа или жидкости. Использование устаревшего или неисправного оборудования может привести к неправильным результатам и ошибочным заключениям.

Третий фактор – аттестация лаборатории в системе неразрушающего контроля, соответствующей области работ. Аттестация лаборатории выполняется независимыми органами по аттестации на базе единой системы оценки соответствия в области промышленной, экологической безопасности, безопасности в энергетике и строительстве. Требование об аттестации лаборатории неразрушающего контроля установлены в содержании федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Основные требования к проведению неразрушающего контроля технических устройств, зданий и сооружений на опасных производственных объектах», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Необходимо строгое соблюдение стандартов и регламентов, касающихся контроля герметичности. Важно следовать установленным процедурам и методикам, чтобы обеспечить надежность и точность результатов. Нарушение стандартов может привести к неправильным выводам и негативно повлиять на репутацию компании и работоспособность изделий.

Аттестация лаборатории представляет собой процедуру, проводимую отраслевыми или ведомственными структурами (например, Ростехнадзор) для подтверждения соответствия лаборатории требованиям отраслевых нормативных документов. Основное внимание уделяется квалификации персонала, наличию методик неразрушающего контроля, средств измерений, прошедших поверку, и соблюдению условий проведения испытаний. Аттестация является обязательным требованием для допуска к работам на опасных производственных объектах, атомных станциях, в оборонной промышленности и оформляется протоколом или свидетельством установленного образца, действительным в пределах данной отрасли.

Четвертая основа – это аккредитация лаборатории в соответствии с ГОСТ ISO/IEC 17025-2019.

Аккредитация лаборатории проводится национальной системой аккредитации в соответствии с ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. Эта процедура направлена на официальное признание технической компетентности лаборатории и её системы менеджмента качества на международном уровне. При аккредитации проверяется не только техническая база и квалификация персонала, но и система управления качеством, прослеживаемость измерений, участие в межлабораторных сличительных испытаниях, выполнение требований ISO/IEC 17025. Результаты испытаний аккредитованной лаборатории признаются на территории России и за рубежом в рамках международных соглашений ILAC MRA.

Для каждой из отраслей промышленности существуют особые группы объектов контроля и группы аттестаций персонала.

Специалист, сертифицированный на первый уровень квалификации, выполняет работы по неразрушающему контролю в соответствии с письменными инструкциями и под руководством специалистов более высоких уровней. В рамках своей аттестации он может настраивать оборудование, проводить контроль, записывать и классифицировать результаты согласно установленным нормам и критериям, а также представлять результаты контроля. Специалист начального уровня не несет ответственность за выбор метода контроля или оценку результатов.

Специалист, сертифицированный на второй уровень, выполняет работы по неразрушающему контролю согласно разработанным методикам. В рамках своей аттестации он может выбирать способ контроля, определять ограничения применения метода, адаптировать правила, стандарты и методики под текущие рабочие условия, настраивать и проверять оборудование, проводить контроль и руководить им. Кроме того, он интерпретирует и оценивает результаты контроля согласно стандартам и методикам, выполняет и руководит работами специалистов начального и среднего уровней, а также оформляет результаты контроля.

Специалист, сертифицированный на третий уровень, выполняет работы и руководит операциями по неразрушающему контролю в рамках своей аттестации. Он самостоятельно выбирает методы и способы контроля, оборудование и назначает персонал, выполняет и руководит любыми задачами для всех уровней персонала, руководит персоналом всех уровней.

Также он разрабатывает, редактирует и утверждает инструкции и методики, интерпретирует стандарты, правила и методики, оценивает и интерпретирует результаты контроля. Специалист третьего уровня участвует в приеме квалификационных экзаменов, если уполномочен Независимым органом аттестации персонала, и определяет конкретные методы и инструкции для их применения.

Для того, чтобы специалист мог квалифицированно выполнять работу по контролю герметичности, он должен быть обучен работе с течеискателем, особенностями его применения, а также организацией процесса контроля герметичности и аттестован согласно требованиям той отрасли, в которой он работает.

Следующий аспект – это оборудование. Оборудование должно быть поверено, если оно внесено в реестр средств измерений, или калибровано. Как правило, в области применения приборов контроля герметичности требуется использование поверенных, внесенных в реестр средств измерений, гелиевых течеискателей, а также вакуумметров и манометров. При поставке течеискатель проходит первичную поверку органами метрологического контроля. Это внешняя оценка прибора, его состояния и оценка точности измерения. Погрешность течеискателя, в случае оптимальной настройки, составляет 15%.

Если прибор не внесен в реестр средств измерений, то он может быть калиброван, а не поверен, что также является метрологической процедурой, подтверждающей его точность и работоспособность.

Проведение ежегодной поверки позволяет предприятию оценивать состояние течеискателя и не допускать к использованию приборы, вышедшие из строя и не подтверждающие свои метрологические характеристики на практике. Данные о поверке заносятся в единый портал системы Аршин, что позволяет узнать историю поверки прибора и отследить время необходимой поверки.

Стандартом проведения высокочувствительных и достоверных испытаний является использование поверенных гелиевых течеискателей в совокупности с эталонными мерами потока. Меры потока – это источники газа, располагаемые в наиболее удаленном месте измерительной установки, которые прибор контроля герметичности должен достоверно и повторяемо фиксировать перед началом испытаний и в конце рабочего дня испытаний.

Для решения специальных технологических задач применяются портативные течеискатели, не внесенные в реестр средств измерений, которые работают в качестве индикаторных приборов из группы специального технологического оборудования. Для подтверждения достоверности измерений необходимо проводить настройку по эталонным мерам потока, калибруемым и имеющим соответствующий сертификат калибровки, выдаваемый специализированными лабораториями.

Контрольные течи утвержденных типов, которые являются мерами потоков, должны быть поверены и снабжаться действующим свидетельством о поверке. Контрольные течи, не являющиеся мерами потока, могут использоваться после прохождения калибровки. Периодичность калибровки устанавливается при первичной калибровке.

Обязательным аспектом организации процесса контроля герметичности является аттестация лаборатории в определенной области объектов контроля. Аттестация предполагает наличие архива заключений, системы менеджмента качества предприятия, а также графика поверки и калибровки средств измерений, графика повышения квалификации сотрудников и других требований, которые позволяют поддерживать в порядке лабораторию при выполнении контроля и при хранении результатов измерения.

Данная процедура выполняется посредством внешней проверки аттестационными центрами. Специалист проводит внешнюю оценку лаборатории, указывает на слабые места в организации лаборатории и отклонения от норм соответствующей области аттестации.

После устранения замечаний выдается свидетельство об аттестации или аккредитации для выполнения контроля герметичности в заявленной отрасли промышленности. Исполнение данных трех аспектов подготовки лаборатории позволит получать достоверные, повторяемые результаты течеискания и быть уверенным в качестве изделий.