Normalmente, as válvulas são testadas sob pressão pela fábrica para verificar se há vazamentos antes de serem enviadas. O tipo e método de teste estão em conformidade com um ou mais de muitos padrões diferentes. O objetivo desses testes e os resultados esperados geralmente são mal compreendidos e mal aplicados, resultando em atrasos desnecessários e custos imprevistos.
Este artigo identifica os erros mais comuns. Seu principal objetivo deste poste e identificar alguns dos erros mais comuns que identificamos ao realizar especificações de alguns tipos de válvulas, e assim com o conhecimento desses desvios comuns ajudar os engenheiros e técnicos a evitar esses possíveis erros.
NORMAS / PADRÕES
Numerosos são os padrões utilizados para definir os requisitos de testes de vazamentos de válvulas. Muitas vezes, a diferença entre eles não é clara, o que leva à confusão sobre qual e por quê usa-las. Entendo essa grande dificuldade entendo que o ponto de partida é compreender que as válvulas apresentam basicamente duas formas de vazamento que podem ser submetidos a testes:
- Interno é um vazamento que acontecem no interior da válvula através da sede da válvula ou através do elemento de fechamento quando a válvula é fechada. O vazamento interno normalmente está relacionado ao fluxo através da tubulação. Esse vazamento pode ser externo quando uma válvula é usada para um tubo aberto ou seja ou seja o elemento final na tubulação. O vazamento interno é verificado com surge um vazamento do assento ou teste de fechamento. A taxa de vazamento permissível depende do padrão de teste da válvula em específico.
- Externo é o vazamento da pressão da parte interna da válvula para a atmosfera. Isso é verificado pelo teste da carcaça, não sendo permitido nenhum vazamento é permitido com pressão igual ou superior à classificação da válvula.
Muitos são os métodos de testes utilizados para identificar os vazamentos interno e externo esses testes são definidos nos mais variados padrões ficando assim muito difícil aborda-los todos em um única postagem. No entanto estarei abaixo tentando abordar com breves explicações alguns dos padrões mais comuns a serem utilizados nos testes.
- (API) 598 American Petroleum Institute = Instituto Americano de Petroleo , Inspeção e teste de válvulas: Este é padrão que define as especificação de teste mais usada no mundo. Abrangendo os muitos tipos de válvulas, mas foi desenvolvido principalmente para diligenciar os testes nas válvulas de bloqueio. O padrão inclui taxas de vazamento e critérios de teste para válvulas com sede em metal e com sede em resiliência.
- ISO – 5208 (International Organization for Standardization = Organização Internacional de Padrões ), Válvulas Industriais, Teste de Pressão de Válvulas: Este é o padrão de teste de válvula principal da ISO e abrange muitos tipos de válvulas. Possui 10 níveis de vazamento interno permitido, e os critérios de aceitação devem ser negociados entre o comprador e o fabricante.
- (ISA) S75 – International Society of Automation = Sociedade Internacional de Automação, Teste Hidrostático de Válvulas de Controle: Isso fornece um procedimento para testes externos de válvulas de controle. Os critérios de teste de fechamento e aceitação estão fora do escopo deste documento e geralmente são cobertos pela referência à ANSI FCI 70-2.
- ASME B16.34 (American Society of Mechanical Engineers = Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos, Válvulas – Extremidade flangeada, roscada e soldada:
Este é o padrão de projeto de válvula mais amplamente utilizado. Ele contém gráficos que identificam as pressões de trabalho usadas em conjunto com outros padrões de teste, como a API 598. O ASME B16.34 contém métodos de teste, mas não define vazamento permissível da sede. - MSS SP61 (Manufacturers Standardization Society = Sociedade de Normalização de Fabricantes). Teste Hidrostático de Válvulas de Aço:
É semelhante ao API 598, mas possui sutis diferenças nos tempos de espera do teste e nas taxas de vazamento. Foi um dos primeiros padrões de teste de válvulas, mas não é mais amplamente utilizado. No entanto, também foi a base para os padrões mais recentes. - American National Standards Institute (ASNI) FCI 70-2, Vazamento do assento da válvula de controle:
contém procedimentos de teste detalhados e classes de taxa de vazamento para válvulas de controle. As classes de vazamento também são ocasionalmente referenciadas por outros documentos e usadas como critério de aceitação. Possui seis níveis diferentes de vazamento, da classe I à classe VI. Uma observação importante aqui é que o ANSI FCI 70-2 é apenas para testes internos. Ele não define testes externos e refere os usuários à API-598 para testar válvulas de bloqueio.
TESTE DE CORPO
Na maioria das vezes o primeiro teste realizado em uma válvula de controle depois de montada e o teste hidrostático que é um dos mais importantes testes na válvula é o seu teste externo esse teste busca identificar se o corpo está integro. Este teste valida as características do corpo da válvula como estrutura, resistência a pressão, etc. Pré-tensionado o corpo da válvula, o que ajuda a evitar fadiga com pressão cíclica. Por segurança, este teste é normalmente realizado com água uma vez e meia a taxa de pressão corporal da válvula. Normalmente, isso também é feito com a válvula totalmente montada e na posição parcialmente aberta. O teste do corpo utiliza a, API-598 refere-se à ASME B16.34 para classificação da pressão corporal, que varia de acordo com o material da corpo.
Para entender melhor vamos olhar o seguinte exemplo: Para uma válvula de com as seguintes características
Classe 150 em aço carbono (por exemplo, WCB) a pressão de teste é 31 BAR, considerando a mesma válvula com o material em aço inox (CF8N) deve ser testada com pressão de 29 BAR
As normas DIN (Instituto Alemão de Padronização) e EN (Comitê Europeu de Padronização) consideram apenas a classificação da pressão corporal. Para todos os materiais do corpo, uma válvula PN (Pressão Nominal) PN10 é testada em 15 bar e uma PN40 é testada em 60 bar. Não é incomum para clientes que realizam negócios internacionalmente e costumam trabalhar com os padrões EN e DIN questionar que a pressão de teste errada foi aplicada quando uma válvula é testada em carcaça por API ou ASME.
Além disso, mesmo um teste tão simples quanto o tese de corpo apresenta problemas, incluindo:
- Torque de fixação:
As válvulas Bipartidas ou corpo dividido são normalmente compactadas em uma prensa hidráulica para vedar as extremidades para testes de pressão. Se não for cuidadosamente controlado, o aperto realizado pode exceder a força necessária de fechamento da válvula podendo exceder ao torque correto requerido para teste podendo facilmente exceder a carga da junta do corpo causando vazamento externos através desta. - Sensibilidade: Em alguns casos, as peças vazadas do corpo da válvula têm porosidade muito pequena para que a água vaze, o que geralmente é chamado de microporosidade. É mais provável que isso ocorra nas peças fundidas Monel e bronze. Para detectar esse tipo de defeito de fundição, a válvula deve ser testada primeiro com ar e imersa em água ou no exterior coberto com solução de sabão. Essa porosidade pode ser bloqueada, caso em que não será detectada se a válvula for pressurizada com água primeiro, pois a água é suficiente para bloquear o caminho do vazamento. Os padrões das válvulas não mencionam esse teste adicional, mas é aconselhável usá-los com materiais fundidos de alto risco que entram em serviço de gás perigoso e letal.
- Corrosão: a água residual dentro das válvulas de aço carbono pode levar à corrosão das fendas, um tipo de corrosão particularmente agressivo que pode danificar as superfícies críticas da vedação e resultar em vazamento interno e externo. Tentativas de remover a água através do cozimento ou aquecimento da válvula a temperaturas elevadas são geralmente ineficazes.
- Válvulas limpas especiais:
As válvulas para uso em serviços como oxigênio, cloro e peróxido de hidrogênio exigem um nível extra de limpeza e inspeção para garantir seu uso seguro. A água dentro da válvula totalmente montada pode introduzir contaminantes indesejáveis e inseguros, e qualquer água residual remanescente após o teste pode ser perigosa quando instalada em serviço. Por exemplo, a água residual restante nas válvulas para serviço criogênico pode congelar e impedir a operação da válvula. Nesses casos, é melhor testar o corpo da válvula antes da montagem da válvula. - Teor de cloreto:
As preocupações com a trinca por corrosão sob tensão do aço inoxidável resultaram em restrições no teor de cloreto da água de teste, definida em várias normas. Normalmente, o limite é de cerca de 50 partes por milhão (ppm) e alguns padrões chegam a 30 ppm ou menos. Níveis baixos de cloreto são particularmente difíceis de alcançar consistentemente se a fábrica estiver usando um abastecimento de água público ou municipal. - Segurança:
Ao considerar os problemas de teste com água em válvulas limpas especiais, bem como o risco de corrosão, é tentador acreditar que testar com ar é uma escolha melhor. Às vezes isso é verdade. No entanto, como o ar é compressível, o volume de ar contido que é comprimido dentro da válvula de teste pode ser muito perigoso se algo se romper e a energia for liberada repentinamente. De acordo com o Manual de testes não destrutivos da Sociedade Americana para Testes Não Destrutivos, a exposição a uma onda de choque relativamente pequena da pressão do ar pode levar aos seguintes ferimentos:
Reparos de serviço:
Existe uma questão de saber se, após o reparo de uma válvula, o teste de revestimento deve ser repetido. Se a carcaça contendo pressão original não tiver sido alterada durante a manutenção, não é necessário repetir o teste da carcaça, pois a firmeza e a força do corpo da válvula permanecem inalteradas. Estes já foram verificados no teste original de fábrica. No entanto, se ocorrer corrosão severa ou se forem realizados reparos de solda, é necessário um teste de revestimento.
TESTE INTERNO
Embora os argumentos sobre vazamentos externos ou testes de corpo pareçam significativos, eles são menos complexos do que as discussões sobre vazamentos internos. Com o vazamento interno, é imperativo entender que termos como vazamento “zero” e estanqueidade às bolhas são frequentemente mal interpretados – criando um erro comum As expressões “estanqueidade à bolha” e “vazamento zero” devem ser examinadas ainda mais. A Tabela 2 define taxas de vazamento mensuráveis e as explica em termos cotidianos.
A maioria dos testes de vazamento interno da válvula é feita com ar por um período relativamente curto, de alguns segundos a alguns minutos. Isso é tempo suficiente para permitir uma rápida observação visual de um vazamento significativo sem ser excessivamente oneroso e prejudicar a capacidade da fábrica de construir e enviar válvulas.
Embora seja possível observar bolhas subindo na água com uma taxa de vazamento de 1 x 10–4 centímetros cúbicos padrão (cc) por segundo, os testes de fábrica são de curta duração, portanto a sensibilidade dos testes de vazamento de fábrica típicos é de cerca de 1 x 10–3 cc padrão por segundo. Isso equivale aproximadamente a quatro cc (quatro bolhas ) de vazamento por hora. Geralmente, essa quantidade de vazamento é insignificante porque levaria anos para o gás simplesmente encher o volume do tubo a jusante da válvula.
Estender a duração de alguns minutos para uma hora traz a sensibilidade do teste para o intervalo padrão de 1 x 10–4 cc por segundo. Isso é equivalente a um dado de jogo ou volume de mármore de vazamento em três horas, o que não representa uma diminuição significativa do vazamento, considerando o tempo adicional necessário para testar a válvula.
Freqüentemente, um técnico inexperiente aplica uma solução de sabão ao elemento de vedação e espera uma hora ou mais antes de observar o desenvolvimento de espuma. Este método de teste está atingindo 1 x 10-5 nível de sensibilidade, . Considerando que alguns dos gases perigosos que a válvula pode precisar conter, é razoável esperar que as juntas do corpo e outras vedações estáticas na válvula estejam livres de vazamentos quando testadas usando esse método. No entanto, não é razoável esperar que os elementos de fechamento, que são vedações dinâmicas, atinjam esse nível de estanqueidade.
A placa de controle nesta imagem é usada para operar o suporte de teste.
A falha em ler e entender o raciocínio por trás dos métodos de teste leva ao segundo erro mais comum, que é acreditar que o teste de fábrica é feito para provar que a válvula funcionará em sua pressão nominal. Os padrões API e ISO fazem um trabalho completo na identificação do risco dessa maneira de pensar. Cada uma contém uma observação importante, advertindo que o teste de alta pressão de válvulas de sede resilientes pode prejudicar o desempenho em serviços de baixa pressão. O objetivo real do teste de vazamento interno da fábrica é verificar a qualidade do produto(Válvula) ; não é para validar a robustes do desenho da válvula. O teste de vazamento interno deve ser apropriado para o tipo de válvula e deve ser o teste mais exigente e difícil que a válvula deve passar. As válvulas com sede resiliente podem ter vedações com pressão de energia, o que significa pressão mais alta aumentando as forças de vedação, potencialmente mascarando falhas de acabamento dimensional ou de superfície. Para esses tipos de válvulas, é mais difícil passar em um teste de baixa pressão e é uma melhor indicação da qualidade da construção.
Para válvulas de bloqueiro , os padrões ASME, API e ISO são os mais adequados quando as válvulas são usadas no serviço On/Off. Eles também podem ser a escolha apropriada para válvulas de controle que devem fornecer fechamento durante a operação normal . Por exemplo, válvulas esfera em V são freqüentemente usadas para controle e isolamento. Se o teste de fábrica padrão for baseado em API ou ISO, não há necessidade de realizar um teste adicional conforme ANSI FCI 70-2, porque a qualidade do conjunto da válvula já foi verificada.
NO CAMPO
Uma válvula de esfera sendo testada. Observe o vazamento off-line na parte superior da válvula, que é usada para medir a taxa de vazamento durante o teste interno. O cronômetro é usado para medir o tempo do teste.
O terceiro erro comum é acreditar que o teste de produção da fábrica é uma indicação de como a válvula funcionará em serviço. Frequentemente, os usuários finais especificam que a válvula deve ser testada sob as pressões e temperaturas do projeto do processo. Embora isso não seja um problema em um laboratório equipado para realizar esses testes, não é prático fazer isso em um ambiente típico de fábrica. Esses testes são uma validação do projeto da válvula, não da qualidade da construção.
A vida seria simples se todas as válvulas estivessem limitadas a nenhum vazamento durante a duração de um teste. Mas isso não é tecnicamente possível. Para teste de pressão de válvula, é aconselhável usar a prática padrão empregada pelo fabricante. O fabricante não deseja enviar o produto com defeito e está naturalmente motivado para usar os métodos de teste mais exigentes com o menor risco de danos à válvula.
https://www.hse.gov.uk/comah/sragtech/techmeasndt.htm