24.07.2026
Испытание ПЭ-трубопроводов сжатым воздухом
За многие годы работы с ПЭ-трубами автору статьи неоднократно приходилось сталкиваться с повреждениями трубопроводов, обусловленными ошибками, допущенными во время пневмоиспытаний. С увеличением размеров труб масштабы таких аварий приобретают катастрофический характер. Эксперт журнала «Пластикс» предлагает ряд рекомендаций, которые помогут предотвратить такие случаи и защитить престиж ПЭ-трубопроводов.
Побочным результатом интенсивного применения ПЭ-труб становятся отдельные негативные отклонения, часто обусловленные недостатком компетенций у участников этого процесса [1]. К девиациям контроля можно отнести ошибки при пневмоиспытаниях водохозяйственных и других инженерных ПЭ-трубопроводов. Порой такие ошибки становятся причинами негативных результатов испытаний и даже человеческих жертв. При этом народному хозяйству наносится значительный материальный ущерб, а также подвергается сомнениям репутация ПЭ труб.
Опытным специалистам известно, что параметры пневмоиспытаний газопроводов недопустимо механически применять к опрессовке водопроводных и канализационных систем по целому ряду объективных причин. Вместе с тем недостаточно квалифицированные супервайзеры (ИТР по надзору) некорректно
проводят эти испытания, опираясь на несовершенную научно-техническую документацию (НТД).
В этой связи высокую степень актуальности приобретают адекватные спецификации (проекты производства работ — ППР) на монтаж, которые должны содержать разделы испытаний, учитывающие российский и мировой опыт испытаний ПЭ-трубопроводов сжатым воздухом.
Настоящая работа призвана помочь специалистам в разработке корректных спецификаций.
Комплексный и систематический подход
Испытания готовых систем иногда называют контролем герметичности, прочности стыков и надежности трубопроводов. Последние два параметра не вполне корректно оценивать по результатам подобных испытаний.
Действительно, прочность, надежность и долговечность соединений ПЭ-трубопроводов обеспечиваются комплексным и систематическим объемным контролем макромолекулярной и надмолекулярной структур ПЭ, анализом состава композиций и технологии переработки, включая последнюю стадию — сплавление (сварку) труб и фитингов. Система визуально-измерительного контроля и механических испытаний соединений ПЭ-труб хорошо известна и позволяет снизить вероятность брака сварных соединений.
Таким образом, попытки закрыть все проблемы контроля соединений испытаниями трубопроводов в максимально жестком режиме и в сжатые сроки являются ошибочными.
Требования к квалификации испытателей
Принято считать, что супервайзеры, руководящие испытаниями, должны обладать навыками профессионального инженера. Они должны взаимодействовать с проектировщиками трубопровода, а также с заказчиками и, опираясь на спецификации, согласовывать ход проведения испытаний. Специалисты должны учитывать опыт и навыки техников, фактически проводящих испытания.
Гидравлические и пневматические испытания
Гидравлические испытания ПЭ-трубопроводов водохозяйственного назначения (опрессовка) являются вполне традиционной практикой. Они сравнительно безопасны и должны применяться всегда, когда в распоряжении испытателей имеется достаточный объем воды. При этом если из-за изгибов ПЭ-трубопровода в вертикальной плоскости воздух может скапливается в наиболее высоких точках, то его непременно нужно удалять в период испытаний и последующей эксплуатации [2, 3]. Для этого при проектировании трубопровода должны предусматриваться спускные краны.
В процессе опрессовки вода должна подаваться с нижних точек трубопроводов и вытеснять воздух. Воздушные мешки способны играть роль аккумуляторов давления. При появлении протечек в заполненных водой трубопроводах во время гидроиспытаний внутреннее давление очень быстро падает. Воздушные аккумуляторы давления разряжаются значительно медленнее, поэтому возрастает вероятность значительных разрушений, инициированных протечками.
Вместе с тем в некоторых случаях осуществление опрессовки водой вызывает затруднения, обусловленные дефицитом или отсутствием испытательной жидкости. Порой проблемой становится температура воздуха ниже 0°С.
На рис. 1 показано, какие последствия может иметь во время пневматических испытаний неверный выбор уровня давления. Объективной причиной аварий является релаксационная природа прочности полимеров, то есть зависимость характера разрушения от длительности действия нагрузки. Субъективной — разнообразные нарушения технологии сварочно-монтажных работ.
Пневматические испытания являются естественным способом испытаний ПЭ-газопроводов на прочность и герметичность. При выборе испытательного давления, естественно, учитывается очень значительный коэффициент запаса прочности, принятый для ПЭ-газопроводов, который в глобальной практике достигает 4. В России традиционно принимается меньший коэффициент, но также имеющий значительный запас прочности — 2,5. Таким образом, величина испытательного давления сравнительно невелика. Несмотря на это, пневмоиспытания газопроводов логично считаются весьма опасными процедурами и поэтому сопровождаются серьезными мерами безопасности. В частности, арматура, не способная выдержать испытательное давление, заменяется заглушками.
Хорошей практикой в Великобритании считают окончательные испытания с обмыливанием стыков при давлении величиной 10% от рабочего показателя.
Гидроиспытания водохозяйственных систем проводятся при высоких давлениях, которые недопустимо применять в процессе пневмоиспытаний.
Выбор условий испытаний
Условия испытаний описываются в проектной докментации на трубопровод и письменно согласуются между подрядчиком и заказчиком в форме спецификации (или ППР). При этом могут уточняться процедуры с учетом погодно-климатических и других объективных причин.
Следует отметить, что с уменьшением температуры соответственно ухудшается вынужденная высокоэластичность ПЭ и растет вероятность хрупких разрушений. Поэтому в европейских источниках указывается минимальная допустимая температура окружающей среды: +5°С.
Высокая температура окружающей среды (выше +25°С) также требует корректировки режима испытаний [3]. Испытываемые трубопроводы орошают холодной водой и защищают присыпкой, оставляя незакрытыми только стыки для последующего обмыливания.
Директива DVS [3] ограничивает давление контрольной газообразной среды при проверке на герметичность величиной 0,5 бар. Если осуществляется испытание более высоким давлением, то должен быть задействован специально обученный высококвалифицированный персонал.
Попытки применить пневмоиспытания при давлении, указанном для гидроиспытаний, приводят к серьезным авариям. Согласно немецким указаниям DVS (например, DVS 2207, DVS 2210-1, DVGW W 400-2), для полиэтиленовых (ПЭ) трубопроводов пневматические испытания допускаются только в исключительных случаях, когда гидравлическое испытание невозможно (например, зимой или при отсутствии воды на объекте). Нужно помнить, что пневматические испытания всегда связаны с повышенной опасностью и требуют особых мер безопасности.
Обычно испытательное давление для ПЭ-труб не должно превышать 0,5 бар (50 кПа) при проверке на герметичность воздухом. Для проверки прочности допускается давление до 1 бар (100 кПа), но только при строгом соблюдении мер безопасности.
Порядок испытания включает следующие этапы:
— внешний осмотр трубопровода;
— медленный подъем давления до испытательного значения;
— выдержка под давлением (обычно 30-60 мин);
— контроль герметичности (визуально, с помощью мыльного раствора или электронных приборов).
Категорически запрещено проводить пневматические испытания сжатым воздухом или инертным газом при давлении выше 1 бар для трубопроводов из ПЭ, предназначенных для подачи воды и газа, для канализации и других инженерных сетей.
DVS 2207 и DVS 2210-1 рекомендуют использовать пневматические испытания только как исключение и с письменным разрешением заказчика и проектировщика. Отметим, что в немецкой практике предусмотрены судебные репрессии по отношению к создателям ошибочных директив.
Меры повышения безопасности
В спецификациях на строительно-монтажные работы по организации водохозяйственных трубопроводов, которые планируется испытывать сжатым воздухом, следует предусмотреть следующие мероприятия, проверенные практикой:
— ужесточить контроль качества материалов, труб и фитингов. Не допускается использование вторичного сырья и устаревших марок, например ПЭ-80, склонных к растрескиванию под напряжением;
— дополнительно проверить квалификацию супервайзеров;
— в несколько раз увеличить процент контрольных соединений, подвергающихся текущим разрушающим испытаниям, например до 2% от общего числа стыков, как это регламентируется для газопроводов;
— визуально-измерительный контроль 100% стыков и испытания контрольных соединений должны быть завершены, а их результаты должны быть оформлены в виде актов до начала пневмоиспытаний трубопроводов. В случае негативных результатов контроля или при отсутствии данных о контроле пневмоиспытания ПЭ-трубопроводов не допускаются;
— сварные фитинги (отводы и тройники) до испытаний должны быть усилены, например путем замоноличивания в железобетонных блоках.
Подводя итоги, следует отметить следующее:
— статус опрессовки ориентирует строителей на применение данного метода контроля для проверки герметичности готовых трубопроводных систем, а не качества соединений труб;
— могочисленные тесты прочности соединений ПЭ-труб и фитингов должны проводиться соединением сплавлением (сваркой) при монтажных работах. Описания этих испытаний выходят за рамки настоящей статьи — они приведены в соответствующей НТД. Попытка обобщения этой информации сделана, в частности, в монографии [4];
— пневмоиспытания — потенциально опасный метод контроля. Регламентированное давление воздуха должно быть значительно ниже давления воды при опрессовке и эксплуатации, а также строго соответствовать корректной спе-цификации на трубопровод. Испытания должны контролироваться компетентными супервайзерами, имеющими базовое образование в области переработки полимеров и/или надлежащий опыт работы с полимерными трубопроводами;
— в спецификации на строительство трубопроводов следует предусматривать дополнительные мероприятия, повышающие безопасность испытаний.
Автор благодарит Эдуарда Краузе (SKZ, Германия) за помощь при подготовке статьи
Посмотреть в журнале
Владимир КИМЕЛЬБЛАТ,
д.т.н., профессор
Побочным результатом интенсивного применения ПЭ-труб становятся отдельные негативные отклонения, часто обусловленные недостатком компетенций у участников этого процесса [1]. К девиациям контроля можно отнести ошибки при пневмоиспытаниях водохозяйственных и других инженерных ПЭ-трубопроводов. Порой такие ошибки становятся причинами негативных результатов испытаний и даже человеческих жертв. При этом народному хозяйству наносится значительный материальный ущерб, а также подвергается сомнениям репутация ПЭ труб.
Опытным специалистам известно, что параметры пневмоиспытаний газопроводов недопустимо механически применять к опрессовке водопроводных и канализационных систем по целому ряду объективных причин. Вместе с тем недостаточно квалифицированные супервайзеры (ИТР по надзору) некорректно
проводят эти испытания, опираясь на несовершенную научно-техническую документацию (НТД).
В этой связи высокую степень актуальности приобретают адекватные спецификации (проекты производства работ — ППР) на монтаж, которые должны содержать разделы испытаний, учитывающие российский и мировой опыт испытаний ПЭ-трубопроводов сжатым воздухом.
Настоящая работа призвана помочь специалистам в разработке корректных спецификаций.
Комплексный и систематический подход
Испытания готовых систем иногда называют контролем герметичности, прочности стыков и надежности трубопроводов. Последние два параметра не вполне корректно оценивать по результатам подобных испытаний.
Действительно, прочность, надежность и долговечность соединений ПЭ-трубопроводов обеспечиваются комплексным и систематическим объемным контролем макромолекулярной и надмолекулярной структур ПЭ, анализом состава композиций и технологии переработки, включая последнюю стадию — сплавление (сварку) труб и фитингов. Система визуально-измерительного контроля и механических испытаний соединений ПЭ-труб хорошо известна и позволяет снизить вероятность брака сварных соединений.
Таким образом, попытки закрыть все проблемы контроля соединений испытаниями трубопроводов в максимально жестком режиме и в сжатые сроки являются ошибочными.
Требования к квалификации испытателей
Принято считать, что супервайзеры, руководящие испытаниями, должны обладать навыками профессионального инженера. Они должны взаимодействовать с проектировщиками трубопровода, а также с заказчиками и, опираясь на спецификации, согласовывать ход проведения испытаний. Специалисты должны учитывать опыт и навыки техников, фактически проводящих испытания.
Гидравлические и пневматические испытания
Гидравлические испытания ПЭ-трубопроводов водохозяйственного назначения (опрессовка) являются вполне традиционной практикой. Они сравнительно безопасны и должны применяться всегда, когда в распоряжении испытателей имеется достаточный объем воды. При этом если из-за изгибов ПЭ-трубопровода в вертикальной плоскости воздух может скапливается в наиболее высоких точках, то его непременно нужно удалять в период испытаний и последующей эксплуатации [2, 3]. Для этого при проектировании трубопровода должны предусматриваться спускные краны.
В процессе опрессовки вода должна подаваться с нижних точек трубопроводов и вытеснять воздух. Воздушные мешки способны играть роль аккумуляторов давления. При появлении протечек в заполненных водой трубопроводах во время гидроиспытаний внутреннее давление очень быстро падает. Воздушные аккумуляторы давления разряжаются значительно медленнее, поэтому возрастает вероятность значительных разрушений, инициированных протечками.
Вместе с тем в некоторых случаях осуществление опрессовки водой вызывает затруднения, обусловленные дефицитом или отсутствием испытательной жидкости. Порой проблемой становится температура воздуха ниже 0°С.
На рис. 1 показано, какие последствия может иметь во время пневматических испытаний неверный выбор уровня давления. Объективной причиной аварий является релаксационная природа прочности полимеров, то есть зависимость характера разрушения от длительности действия нагрузки. Субъективной — разнообразные нарушения технологии сварочно-монтажных работ.
Пневматические испытания являются естественным способом испытаний ПЭ-газопроводов на прочность и герметичность. При выборе испытательного давления, естественно, учитывается очень значительный коэффициент запаса прочности, принятый для ПЭ-газопроводов, который в глобальной практике достигает 4. В России традиционно принимается меньший коэффициент, но также имеющий значительный запас прочности — 2,5. Таким образом, величина испытательного давления сравнительно невелика. Несмотря на это, пневмоиспытания газопроводов логично считаются весьма опасными процедурами и поэтому сопровождаются серьезными мерами безопасности. В частности, арматура, не способная выдержать испытательное давление, заменяется заглушками.
Хорошей практикой в Великобритании считают окончательные испытания с обмыливанием стыков при давлении величиной 10% от рабочего показателя.
Гидроиспытания водохозяйственных систем проводятся при высоких давлениях, которые недопустимо применять в процессе пневмоиспытаний.
Выбор условий испытаний
Условия испытаний описываются в проектной докментации на трубопровод и письменно согласуются между подрядчиком и заказчиком в форме спецификации (или ППР). При этом могут уточняться процедуры с учетом погодно-климатических и других объективных причин.
Следует отметить, что с уменьшением температуры соответственно ухудшается вынужденная высокоэластичность ПЭ и растет вероятность хрупких разрушений. Поэтому в европейских источниках указывается минимальная допустимая температура окружающей среды: +5°С.
Высокая температура окружающей среды (выше +25°С) также требует корректировки режима испытаний [3]. Испытываемые трубопроводы орошают холодной водой и защищают присыпкой, оставляя незакрытыми только стыки для последующего обмыливания.
Директива DVS [3] ограничивает давление контрольной газообразной среды при проверке на герметичность величиной 0,5 бар. Если осуществляется испытание более высоким давлением, то должен быть задействован специально обученный высококвалифицированный персонал.
Попытки применить пневмоиспытания при давлении, указанном для гидроиспытаний, приводят к серьезным авариям. Согласно немецким указаниям DVS (например, DVS 2207, DVS 2210-1, DVGW W 400-2), для полиэтиленовых (ПЭ) трубопроводов пневматические испытания допускаются только в исключительных случаях, когда гидравлическое испытание невозможно (например, зимой или при отсутствии воды на объекте). Нужно помнить, что пневматические испытания всегда связаны с повышенной опасностью и требуют особых мер безопасности.
Обычно испытательное давление для ПЭ-труб не должно превышать 0,5 бар (50 кПа) при проверке на герметичность воздухом. Для проверки прочности допускается давление до 1 бар (100 кПа), но только при строгом соблюдении мер безопасности.
Порядок испытания включает следующие этапы:
— внешний осмотр трубопровода;
— медленный подъем давления до испытательного значения;
— выдержка под давлением (обычно 30-60 мин);
— контроль герметичности (визуально, с помощью мыльного раствора или электронных приборов).
Категорически запрещено проводить пневматические испытания сжатым воздухом или инертным газом при давлении выше 1 бар для трубопроводов из ПЭ, предназначенных для подачи воды и газа, для канализации и других инженерных сетей.
DVS 2207 и DVS 2210-1 рекомендуют использовать пневматические испытания только как исключение и с письменным разрешением заказчика и проектировщика. Отметим, что в немецкой практике предусмотрены судебные репрессии по отношению к создателям ошибочных директив.
Меры повышения безопасности
В спецификациях на строительно-монтажные работы по организации водохозяйственных трубопроводов, которые планируется испытывать сжатым воздухом, следует предусмотреть следующие мероприятия, проверенные практикой:
— ужесточить контроль качества материалов, труб и фитингов. Не допускается использование вторичного сырья и устаревших марок, например ПЭ-80, склонных к растрескиванию под напряжением;
— дополнительно проверить квалификацию супервайзеров;
— в несколько раз увеличить процент контрольных соединений, подвергающихся текущим разрушающим испытаниям, например до 2% от общего числа стыков, как это регламентируется для газопроводов;
— визуально-измерительный контроль 100% стыков и испытания контрольных соединений должны быть завершены, а их результаты должны быть оформлены в виде актов до начала пневмоиспытаний трубопроводов. В случае негативных результатов контроля или при отсутствии данных о контроле пневмоиспытания ПЭ-трубопроводов не допускаются;
— сварные фитинги (отводы и тройники) до испытаний должны быть усилены, например путем замоноличивания в железобетонных блоках.
Подводя итоги, следует отметить следующее:
— статус опрессовки ориентирует строителей на применение данного метода контроля для проверки герметичности готовых трубопроводных систем, а не качества соединений труб;
— могочисленные тесты прочности соединений ПЭ-труб и фитингов должны проводиться соединением сплавлением (сваркой) при монтажных работах. Описания этих испытаний выходят за рамки настоящей статьи — они приведены в соответствующей НТД. Попытка обобщения этой информации сделана, в частности, в монографии [4];
— пневмоиспытания — потенциально опасный метод контроля. Регламентированное давление воздуха должно быть значительно ниже давления воды при опрессовке и эксплуатации, а также строго соответствовать корректной спе-цификации на трубопровод. Испытания должны контролироваться компетентными супервайзерами, имеющими базовое образование в области переработки полимеров и/или надлежащий опыт работы с полимерными трубопроводами;
— в спецификации на строительство трубопроводов следует предусматривать дополнительные мероприятия, повышающие безопасность испытаний.
Автор благодарит Эдуарда Краузе (SKZ, Германия) за помощь при подготовке статьи
Посмотреть в журнале