Μέθοδοι δοκιμής διαρροής: Επισκόπηση

 

Τι είναι ο έλεγχος διαρροής;

Δοκιμή διαρροής, μια διαδεδομένη τεχνική NDT, εντοπίζει ελαττώματα στα υλικά που προκαλούν διαρροές. Η διαδικασία εκμεταλλεύεται την κίνηση των στοιχείων από υψηλή σε χαμηλή πίεση, χρησιμοποιώντας την πίεση για την πρόκληση ροής προς τις πιθανές διαρροές, ενώ παρακολουθείται στενά η ροή αυτή. Ο έλεγχος διαρροών δεν είναι μια διαδικασία που ταιριάζει σε όλους- οι εφαρμογές της ποικίλλουν σε διάφορες βιομηχανίες. Ο τομέας της αυτοκινητοβιομηχανίας μπορεί να εστιάζει στον έλεγχο διαρροών για τα συστήματα καυσίμων, ενώ η βιομηχανία ιατρικών συσκευών δίνει ιδιαίτερη έμφαση στη διασφάλιση της απουσίας διαρροών σε κρίσιμο για τη ζωή εξοπλισμό.

Η αποτελεσματικότητα μιας δοκιμής στεγανότητας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα και την καταλληλότητα των χρησιμοποιούμενων σφραγίδων. Η επιλογή των σωστών υλικών για τις στεγανοποιήσεις είναι υψίστης σημασίας για μια επιτυχημένη δοκιμή. Η δοκιμή διαρροής είναι επιβεβλημένη κατά την εξέταση κλειστών συστημάτων- η επιτυχία της εξαρτάται από το αντικείμενο που εξετάζεται. Τα διαφορετικά υλικά ανταποκρίνονται με διαφορετικό τρόπο στις υψηλές πιέσεις που ασκούνται, οδηγώντας τους επιθεωρητές να εξετάζουν διεξοδικά για θέματα όπως τρύπες, αδύναμες σφραγίδες, ρωγμές ή άλλες ατέλειες. Οι βιομηχανίες που καλύπτουν τη συσκευασία, τα καταναλωτικά αγαθά, τα ηλεκτρονικά, την αυτοκινητοβιομηχανία και τις ιατρικές συσκευές συνήθως ενσωματώνουν τον έλεγχο διαρροών στα πρωτόκολλα συντήρησής τους.

Ποιες είναι οι μέθοδοι δοκιμής διαρροής;

Οι δοκιμές διαρροής είναι μια κρίσιμη πτυχή της διαδικασίας εξέτασης, ιδίως σε βιομηχανίες όπου η ακεραιότητα των σφραγίδων, των συσκευών ή των συσκευασιών είναι υψίστης σημασίας. Η διαδικασία αυτή συμβάλλει στη διασφάλιση ότι τα προϊόντα πληρούν τα πρότυπα ποιότητας και είναι ασφαλή για χρήση από τους καταναλωτές. Βοηθά επίσης στον εντοπισμό πιθανών ελαττωμάτων ή ζητημάτων που θα μπορούσαν να θέσουν σε κίνδυνο τη λειτουργικότητα του προϊόντος.

Περιλαμβάνει μια ποικιλία μεθόδων που εμπίπτουν στην κατηγορία των μη καταστροφικών δοκιμών. Ακολουθούν ορισμένες από τις συνήθεις μεθόδους:

Δοκιμή έκρηξης

Δοκιμή ρωγμών πίεσης

Δοκιμές θαλάμου

Δοκιμή αποσύνθεσης πίεσης

Δοκιμές πίεσης/υδρατμών

Δοκιμή απόφραξης

Δοκιμή αποσύνθεσης κενού

1. Δοκιμή διάρρηξης

Η δοκιμή διάρρηξης είναι μια μέθοδος κατά την οποία η πίεση εφαρμόζεται σταδιακά σε μια συσκευή μέχρι να διαρραγεί. Η δοκιμή αυτή μπορεί να διεξαχθεί με τη χρήση τεχνικών NDT ή, εάν είναι απαραίτητο, με καταστροφικά μέσα για την κατανόηση των ορίων της ακεραιότητας μιας συσκευής.

2. Δοκιμή ρωγμών πίεσης

Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει την προσεκτική παρατήρηση των βαλβίδων για σημάδια “διαρροής”, τα οποία υποδηλώνουν μικροσκοπικές ρωγμές ή διαρροές. Η χρήση μιας παρακολούθησης με αισθητήρα κατάντη ενισχύει την ακρίβεια της ανίχνευσης τέτοιων μικροσκοπικών διαρροών, εξασφαλίζοντας τον έγκαιρο εντοπισμό και τον μετριασμό.

3. Δοκιμή θαλάμου

Στις δοκιμές θαλάμου, σφραγισμένα περιβάλλοντα, όπως συσκευασίες ή συσκευές, τοποθετούνται μέσα σε έναν ελεγχόμενο θάλαμο. Με την παρακολούθηση των διαφορών πίεσης εντός και εκτός αυτών των σφραγισμένων μονάδων, μπορούν να εντοπιστούν με ακρίβεια τα ελαττώματα που οδηγούν σε διαρροές.

4. Δοκιμή αποσύνθεσης πίεσης

Η τεχνική αυτή επικεντρώνεται στην παρακολούθηση των μεταβολών της πίεσης εντός ενός κλειστού συστήματος υπό συνθήκες θετικής πίεσης. Οποιαδήποτε απόκλιση στην πίεση με την πάροδο του χρόνου υποδεικνύει πιθανές διαρροές, επιτρέποντας την έγκαιρη παρέμβαση.

5. Δοκιμές πίεσης/υδρατμών

Η συμπίεση ενός υλικού δοκιμής και ενός όγκου αναφοράς και η σύγκριση της διαφοράς πίεσης είναι μια ιδιαίτερα αποτελεσματική μέθοδος. Τα αυτοματοποιημένα συστήματα καθιστούν τη διαδικασία αυτή αποτελεσματική και αξιόπιστη, ενώ οποιαδήποτε απόκλιση υποδεικνύει την παρουσία διαρροών.

6. Δοκιμή απόφραξης

Η δοκιμή απόφραξης χρησιμοποιείται για την ανίχνευση εμποδίων στη διαδρομή ροής αερίου που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε διαρροές. Με την ανάλυση των χαρακτηριστικών ροής, μπορούν να εντοπιστούν και να διορθωθούν τυχόν ανωμαλίες που υποδηλώνουν ελαττώματα.

7. Δοκιμή αποσύνθεσης κενού

Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιεί μεταβολές πίεσης υπό συνθήκες αρνητικής πίεσης για την ανίχνευση διαρροών. Υποβάλλοντας το σύστημα σε κενό, οποιαδήποτε αύξηση της πίεσης υποδηλώνει την παρουσία διαρροών, επιτρέποντας τον ακριβή εντοπισμό και την αποκατάσταση.

Κάθε μία από αυτές τις μεθόδους προσφέρει ξεχωριστά πλεονεκτήματα και μπορεί να προτιμηθεί, ανάλογα με τις ειδικές απαιτήσεις της εφαρμογής. Χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό αυτών των τεχνικών, οι βιομηχανίες μπορούν να διασφαλίσουν την αξιοπιστία και την ασφάλεια των προϊόντων και των διαδικασιών τους.

 

Βασικές εκτιμήσεις στον έλεγχο διαρροών

Οι επιθεωρήσεις διαρροής απαιτούν την εισαγωγή πίεσης σε ένα αντικείμενο για τον εντοπισμό διαρροών, γεγονός που απαιτεί μοναδικές εκτιμήσεις σχετικά με τις δοκιμές διαρροής για αυτή τη μέθοδο μη καταστροφικών δοκιμών:

Αποδεκτό ποσοστό διαρροής

Οι επιθεωρητές πρέπει να κατανοούν το αποδεκτό ποσοστό διαρροής για ένα υλικό ή σύστημα. Ενώ όλες οι διαρροές απαιτούν προσοχή, ορισμένες μπορεί να απαιτούν ενισχυμένη παρακολούθηση ή άμεση δράση. Διάφοροι κλάδοι καθορίζουν κατευθυντήριες γραμμές για τα αποδεκτά ποσοστά διαρροής.

Σκέψεις για το υλικό

Η σύνθεση του υλικού μιας οντότητας επηρεάζει τη δοκιμή διαρροής. Εάν μια ουσία είναι υπερβολικά εύθραυστη ή εύπλαστη, η εισαγωγή πίεσης μπορεί να μεταβάλει το σχήμα της, γεγονός που απαιτεί προσεκτική εξέταση κατά τον προγραμματισμό.

Σκέψεις σχετικά με την κατασκευή

Η προβλεπόμενη λειτουργία ενός εξαρτήματος, συστήματος ή υλικού επηρεάζει τη δοκιμή διαρροής. Τα υλικά μπορεί να είναι σχεδιασμένα ώστε να επιτρέπουν ή να εμποδίζουν τη διέλευση υγρών, παράγοντας κρίσιμος για τη δοκιμή διαρροής.

Μεσαίες εκτιμήσεις

Η ουσία που συγκρατεί ένα αντικείμενο επηρεάζει τη δοκιμή διαρροής. Πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα διαφορετικά μεγέθη των μορίων και οι αντιδράσεις στην πίεση. Τα ακραία εύρη πίεσης μπορούν να προκαλέσουν ζημιά στο αντικείμενο, ενώ τα χαμηλά εύρη μπορεί να δώσουν ασαφή αποτελέσματα.

 

Μέθοδοι δοκιμής διαρροής

Ακολουθούν μερικές από τις πιο συνηθισμένες μεθόδους δοκιμής διαρροής:

Έκρηξη. Αυτή η μέθοδος δοκιμής διαρροής χρησιμοποιεί είτε μια καταστροφική είτε μια μη καταστροφική δοκιμή που αυξάνει την πίεση προκειμένου να βρεθεί το σημείο στο οποίο η συσκευή θα ανοίξει (δηλαδή θα σπάσει).

Επιμελητήριο. Αυτή η μέθοδος δοκιμής διαρροής χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό ελαττωμάτων που προκαλούν διαρροές σε ένα σφραγισμένο περιβάλλον, όπως μια συσκευή ή μια συσκευασία, που δεν έχει κατασκευαστεί με άνοιγμα για να επιτρέπει την εισαγωγή πίεσης για δοκιμή διαρροής.

Ρωγμή πίεσης. Αυτή η μέθοδος δοκιμής διαρροής χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό της “διαρροής” σε βαλβίδες με οθόνη αισθητήρα κατάντη.

Πίεση / κενό. Αυτή η μέθοδος δοκιμής διαρροής χρησιμοποιεί την πίεση ενός αντικειμένου δοκιμής και ενός όγκου αναφοράς. Εάν υπάρχει διαρροή, η διαφορά μεταξύ των δύο θα μειωθεί. (Η διαδικασία αυτή είναι πλήρως αυτόματη).

Παρακμή πίεσης. Αυτή η μέθοδος δοκιμής διαρροών χρησιμοποιεί την αλλαγή πίεσης ενός αντικειμένου ή συστήματος υπό θετική πίεση για τον εντοπισμό ελαττωμάτων που προκαλούν διαρροές.

Διάσπαση κενού. Αυτή η μέθοδος δοκιμής διαρροών χρησιμοποιεί την αλλαγή πίεσης ενός αντικειμένου ή συστήματος υπό αρνητική πίεση για τον εντοπισμό ελαττωμάτων που προκαλούν διαρροές.

Απόκρυψη. Αυτή η μέθοδος δοκιμής διαρροών εντοπίζει εμπόδια στη διαδρομή ροής ενός αερίου για τον εντοπισμό ελαττωμάτων που προκαλούν διαρροές.

Το όριο πίεσης δοκιμής διαρροής για τις δοκιμές διαρροής χρησιμοποιεί συνήθως χαμηλή πίεση. Οι περισσότεροι κώδικες για τα όρια πίεσης δοκιμής διαρροής απαιτούν η πίεση να είναι τουλάχιστον 15 psi ή 25% της πίεσης σχεδιασμού (όποια πίεση είναι μικρότερη).

 

Πρότυπα και κώδικες δοκιμών διαρροής

Οι δοκιμές στεγανότητας χρησιμοποιούνται συνήθως για επιθεωρήσεις βάσει κώδικα, και θα υπάρχει ένα πρότυπο (ή πρότυπα) δοκιμών στεγανότητας στις περισσότερες χώρες που χρησιμοποιούν τέτοιου είδους δοκιμές για επιθεωρήσεις.

Ακολουθούν ορισμένοι από τους πιο διαδεδομένους κώδικες δοκιμών διαρροής:

ASME (ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΉ ΚΟΙΝΩΝΊΑ ΜΗΧΑΝΟΛΌΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΏΝ)

ASTM (Αμερικανική Εταιρεία Δοκιμών και Υλικών)

ISO (Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης)

 

Πώς λειτουργεί ο έλεγχος διαρροής

Ο όρος δοκιμή διαρροής είναι ευρύς και περιλαμβάνει ένα πλήθος τεχνολογιών. Για τους σκοπούς αυτού του άρθρου, θα αναφερθούν διάφορες μέθοδοι δοκιμής διαρροής, αλλά δεν θα περιγραφούν με πλήρη λεπτομέρεια. Το παρόν άρθρο ορίζει τον ευρύ όρο δοκιμή διαρροής και εξετάζει αναλυτικότερα τη μέθοδο δοκιμής διαρροής με αποσύνθεση πίεσης. Επιπλέον, το παρόν άρθρο θα περιγράψει τον τρόπο λειτουργίας μιας δοκιμής αποσύνθεσης πίεσης, τις εκτιμήσεις για τη μέθοδο αποσύνθεσης πίεσης και τον τρόπο με τον οποίο οι πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις έχουν επηρεάσει τα περιβάλλοντα κατασκευής.

 

Συχνές ερωτήσεις

1. Ποια είναι η καλύτερη μέθοδος ελέγχου διαρροών;

A: Ο προσδιορισμός της καλύτερης μεθόδου εξαρτάται από παράγοντες όπως το αντικείμενο υπό εξέταση και η φύση των πιθανών διαρροών. Κάθε μέθοδος έχει τα δυνατά της σημεία. Για παράδειγμα, η δοκιμή αποσύνθεσης υπό πίεση είναι αποτελεσματική για τον εντοπισμό ελαττωμάτων που προκαλούν διαρροές υπό θετική πίεση, ενώ η δοκιμή αποσύνθεσης υπό κενό υπερέχει υπό αρνητική πίεση.

2. Ποιοι είναι οι διάφοροι τύποι διαρροών;

A: Οι τύποι διαρροών ποικίλλουν ανάλογα με τη φύση του ελαττώματος. Οι συνήθεις τύποι περιλαμβάνουν:

Τρύπες

Αδύναμες σφραγίδες

Ρωγμές

Άλλες ατέλειες

Η κατανόηση του συγκεκριμένου ελαττώματος είναι ζωτικής σημασίας για την επιλογή της κατάλληλης μεθόδου δοκιμής διαρροής.

3. Πώς μετράτε τις διαρροές;

A. Η μέτρηση διαρροών περιλαμβάνει την εκτίμηση του ρυθμού με τον οποίο διαφεύγει μια ουσία. Οι επιθεωρητές NDT χρησιμοποιούν εργαλεία και όργανα όπως μετρητές ροής για να ποσοτικοποιήσουν τις διαρροές. Ο αποδεκτός ρυθμός διαρροής ποικίλλει ανάλογα με το υλικό ή το σύστημα που ελέγχεται.

4. Ποιο εργαλείο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο διαρροών;

A. Για τον έλεγχο διαρροών χρησιμοποιούνται διάφορα εργαλεία, με την επιλογή να εξαρτάται από τη μέθοδο δοκιμής και την ουσία που εμπλέκεται. Τα συνήθη εργαλεία περιλαμβάνουν:

Ανιχνευτής διαρροής φασματομέτρου μάζας

Μετρητές ροής

Συσκευές οπτικής επιθεώρησης

Μετρητές πίεσης και κενού

Η επιλογή του εργαλείου είναι αναπόσπαστο μέρος της ακρίβειας και της αποτελεσματικότητας της διαδικασίας δοκιμής στεγανότητας.