Yêu cầu thử áp lực đối với hệ thống đường ống được quy định trong mục 345.4, chương VI Inspection, Examination, Testing tiêu chuẩn ASME B31.3. Theo ASME B31.3, giai đoạn sau khi hoàn thành các công việc xả sạch (flushing) và kiểm tra tiền thử áp lực (pre-test inspection) quy định trong mục 341 ASME B31.3 và trước khi vận hành lần đầu tiên, mỗi hệ thống đường ống phải được thử áp lực thủy tĩnh để đảm bảo hệ thống đường ống không bị rò rỉ.
Trong một số trường hợp, thử áp lực thủy tĩnh không thể thực hiện được, thì có thể thay thế thử nghiệm khí nén hoặc thử áp lực thủy tĩnh - khí nén kết hợp.
1.Lưu chất sử dụng trong hydrotest
Lưu chất sử dụng trong hydrotest mặc định trong hầu hết các trường hợp là nước. Nước được sử dụng khi thực hiện hydrotest đường ống phải là nước sạch, không có chất rắn và các tạp chất lạ khác. Nước có thể không được sử dụng để thực hiện hdyrotest trong các trường hợp sau:
- Sự hiện diện của nước trong hệ thống đường ống gây sự bất lợi hoặc các tác động xấu trong quá trình khởi động và vận hành hệ thống đường ống.
- Vật liệu của hệ thống đường ống thiết kế chỉ định không sử dụng với lưu chất là chất lỏng.
- Tiềm ẩn nguy cơ nước sử dụng trong hydrotest bị ô nhiễm bởi các tạp chất nguy hại (quá trình flushing giai đoạn pre-test inspection chưa sạch) và điều này dẫn đến nguy cơ ô nhiễm môi trường sau khi nước thải ra.
- Nhiệt độ môi trường xung quanh thấp có thể làm cho nước đóng băng trong quá trình thử nghiệm, gây tắc nghẽn hệ thống đường ống
- Hệ thống đường ống thiếu Vent & Drain nên không thể dùng nước để Test.
Nếu nhiệt độ lưu chất hydrotest gây ra sự ngưng tụ trên bề mặt bên ngoài của đường ống, nước trước khi thực hiện hydrotest phải được làm nóng đến nhiệt độ trên điểm sương hoặc công tác hydrotest phải được trì hoãn cho đến khi sự ngưng tụ không xảy ra trên bề mặt bên ngoài của hệ thống đường ống, đảm bảo an tính bền vững của hệ thống.
Thông thường khi sử dụng nước để thực hiện hdyrotest hệ thống đường ống thép không gỉ (stainless steel), hàm lượng clorua (Cl) trong nước không được vượt quá 30ppm. Tùy theo đặc thù của mỗi dự án, một số chủ đầu tư cho phép hàm lượng clorua lên đến 30ppm, tuy nhiên một số chủ đầu tư lại giới hạn hàm lượng tối đa là 15ppm clorua. Clorua làm tăng độ dẫn điện trong nước và do đó tăng khả năng ăn mòn của nước đối với các thiết bị kim loại, đặc biệt là thép không gỉ.
Nước sau khi sử dụng hydrotest có thể được xử lý bằng các chất phụ gia như chất khử oxy, chất diệt khuẩn và chất ức chế ăn mòn. Do đó, xử lý nước sau khi hydrotest phải được thực hiện theo các quy định hiện hành về môi trường.
2.Công tác xả sạch hệ thống (flusing)
Trước khi thực hiện hydrotest, hệ thống đường ống phải được xả sạch bằng dung dịch chuyên dụng để loại bỏ tất cả bụi bẩn và tạp chất lạ.
Việc xả nước phải được tiến hành không liên tục để có thời gian giữa các lần xả để các mảnh vụn được quét sạch khỏi dòng. Tiếp tục xả nước trong thời gian đủ để đảm bảo rằng quá trình flusing đạt được yêu cầu quy định trong tiêu chuẩn dự án.
3.Kiểm tra trước khi hydrotest (pre-test inspection)
- Kiểm tra các pipe support trên tuyến ống đã được thi công đầy đủ hay chưa, nếu chưa thì cẩn phải bổ sung các support hỗ trợ tạm thời cho mục đích hydrotest.
- Các support tạm thời phải được thiết kế (đặc biệt cho đường ống có kích thước lớn) đảm bảo chúng có thể chịu được tải trọng thủy tĩnh. Việc tháo giá đỡ tạm thời chỉ nên được thực hiện sau khi hydrotest xong và các đường ống đã được rút hết nước.
- Tất cả các đường ống phải được kiểm tra để đảm bảo toàn bộ hệ thống có thể được xả hoàn toàn sau khi test.
- Các lỗ thoát khí (vent) hoặc các điểm thiết kế cao khác (high point) phải được mở để đẩy không khí ra khỏi đường ống khi bắt đầu bơm nước trong quá trình hydrotest.
- Tất cả các thiết bị không phục vụ quá trình hydrotest phải được ngắt kết nối khỏi hệ thống hoặc được cách ly bằng cách sử dụng spectacle blind hoặc bích mù (blind).
- Các mối nối giãn nở (expansion joint) và support dạng lò xo (spring support) phải được trang bị các thanh chắn cố định vị trí các support đó hoặc dừng hoạt động tạm thời để ngăn chặn sự di chuyển hoặc biến dạng quá mức ngoài mong muốn khi thực hiện hydrotest.
- Các van trên đường ống phải ở vị trí mở hoàn toàn trong quá trình hdyrotest. Một dự án yêu cầu van bi (ball valve) phải ở vị trí mở một phần (half open) vì điều này cho phép thân van chịu một phần áp suất test, giúp kiểm nghiệm độ kín của thân van.
- Các đĩa giảm áp (orifice plate), vòi phun (nozzle) và các thiết bị hạn chế dòng chảy khác được lắp đặt sau khi hoàn thành hydrotest.
- Khi cần thiết thực hiện hydrotest lại, có thể sử dụng gasket ít tốn kém chi phí hơn nhưng vẫn phù hợp với áp suất test. Sau khi hoàn thành hydrotest, gasket lắp đặt phải đúng theo yêu cầu theo thông số kỹ thuật của đường ống.
4.Áp suất hydrotest
Áp suất hdyrotest tại bất kỳ điểm nào trong hệ thống không nhỏ hơn 1,5 lần áp suất thiết kế, ngoại trừ quy định trong đoạn dưới đây:
Đối với nhiệt độ thiết kế cao hơn nhiệt độ thử nghiệm, áp suất thử nghiệm tối thiểu phải được tính theo phương trình sau, ngoại trừ tỷ lệ St / S không được vượt quá 6,5.
Pt = 1.5 x P x St / S
Trong đó:
Pt = Áp suất đo thủy tĩnh tối thiểu (Minimum Hydrostatic Gauge Pressure)
P = Áp suất thiết kế lưu chất
St = Ứng suất cho phép ở nhiệt độ kiểm tra
S = Ứng suất cho phép ở nhiệt độ thiết kế
(Xem Bảng I, Phụ lục A trong ASME B31.3 để biết các giá trị của S và St)
Trong trường hợp áp suất hydrotest như được xác định ở trên sẽ tạo ra ứng suất vượt quá 95% ứng suất chảy dẻo (yield strength) ở nhiệt độ test, áp suất test sẽ được giảm xuống áp suất lớn nhất mà tại đó ứng suất sẽ không vượt quá 95% ứng suất chảy dẻo tại nhiệt độ test.
Áp suất lớn nhất mà tại đó ứng suất sẽ không vượt quá 95% ứng suất chảy dẻo tại nhiệt độ test sẽ được tính bằng phương trình áp suất nội tại tính bằng công thức ở mục 304.1.2 ASME B31.3.
Khi xác định áp suất hydrotest, cần chú ý áp suất test phải lấy dựa trên điểm chịu áp suất thấp nhất trong hệ thống. Nếu lấy áp suất hydrotest ở điểm có áp suất cao nhất thì rủi ro cao xảy ra hiện tượng rò rỉ (leakgage) ở điểm chịu được áp suất thấp nhất.
5.Thời gian thực hiện hydrotest (duration)
Hệ thống đường ống thực hiện hydrostatic test được kiểm tra / kiểm định trên toàn bộ chiều dài của hệ thống đường ống đó bởi đại diện chủ đầu tư / khách hàng có thẩm quyền. Thực tế, thời gian thực hiện hydrotest thường kéo dài tối thiểu 30 phút từ lúc bắt đầu bơm ép lưu chất vào hệ thống cho tới lúc xả ra, hoàn thành hydrotest. Tuy nhiên, tùy tiêu chuẩn của mỗi dự án, con số này có thể nhiều hơn 30 phút.
Trong trường hợp hệ thống đường ống dài, không hoặc khó thực hiện kiểm định bắt mắt thường (visual inspection), công tác hydrotest phải kéo dài 24 giờ. Áp suất test sau khi gia áp cho hệ thống đường ống phải giữ không đổi trong 24 giờ thì quá trình hydrotest mới được xác định đạt yêu cầu.
Như vậy, Chúng ta đã cùng tìm hiểu đôi chút về thử áp lực thủy tĩnh, một công tác vô cùng quan trọng trong thi công hệ thống đường ống trong bất kỳ các dự án dầu khí nào. Hãy theo dõi website pipingdesigners.vn để cập nhật những kiến thức mới về Hydrostatic test nhé.