Detector de scurgeri

Un detector de scurgeri  este un dispozitiv conceput pentru a detecta, localiza și cuantifica dimensiunea unei scurgeri . Lucrarea detectorilor de scurgeri se poate baza pe diverse principii fizice, concentrate atât pe măsurători directe, cât și indirecte ale parametrilor.

Terminologie:

• O scurgere  este o scurgere, capacitatea unui obstacol (cel mai adesea limitând un volum închis) de a trece (în cazul presiunii crescute în interiorul cavității) sau în interiorul (în cazul presiunii reduse sau al vidului) substanțe gazoase sau lichide nedorite. .

• Detectarea scurgerilor  - tehnici, metode de detectare, localizare si cuantificare a scurgerilor.

• Substanță de testat la căutarea unei scurgeri  - o substanță utilizată la căutarea unei scurgeri într-un perete care limitează un anumit volum izolat de lucru. Acolo unde este posibil, se folosește apă ca substanță de testat. În unitățile frigorifice , fluidul de lucru al mașinii de mers în sine, freonul , poate fi utilizat ca substanță de testare . În multe gaze combustibile (gaz natural, amestec propan-butan pentru butelii de gaz), se adaugă special o substanță de testat, care are un „miros de gaz” caracteristic. În antigel, unii freoni moderni adaugă în mod specific componente care oferă o luminiscență vizibilă în lumina ultravioletă . Detectoarele de scurgeri de freon pot folosi, de asemenea, vapori de diverși compuși volatili de fluor și clorocarbon, alcool ca substanță de testare . Datorită rarității sale în natură, luminozității, volatilității, permeabilității ridicate și ușurinței relative de detectare într-un spectrometru de masă și preciziei determinării concentrației, heliul gazos este un gaz de testare universal .

• Răspunsul detectorului de scurgeri  - timpul dintre alimentarea cu gaz de testare și apariția unei alarme de scurgere pe dispozitiv;

• Relaxarea scurgerilor sau relaxarea detectorului de scurgeri  este timpul necesar pentru ca sistemul de vid de gaz al obiectului testat și detectorul de scurgeri să elimine gazul de testare și să scadă semnalul la nivelul de fundal.

Istorie

De la crearea de către omenire a recipientelor pentru apă și alimente și apoi primele conducte pentru apă, oamenii s-au confruntat cu probleme cu scurgerile. La acel moment, detectarea scurgerilor era ușor de realizat prin inspecție vizuală și principala problemă era asigurarea etanșeității rezervorului, dar nu detectarea scurgerilor.

Experimentele chimice și alchimice ale oamenilor de știință antici și medievali nu au necesitat, de asemenea, o întreținere atentă a etanșeității și, în consecință, problemele de găsire și localizare a scurgerilor, în special a celor ultra-mici, nu erau relevante la acel moment.

Începutul dezvoltării tehnologiei cu abur a făcut ca dezvoltarea unor metode standard de masă pentru căutarea și localizarea scurgerilor să fie relevantă. În primul rând, acest lucru s-a datorat necesității de a asigura siguranța vaselor sub presiune, deoarece scurgerile în cusăturile lipite și sudate , zonele defecte din metal însuși sunt puncte slabe prin care se poate produce o distrugere accidentală a unui vas cu imprevizibile (uneori catastrofale). ) consecințe.

Dezvoltarea ulterioară a tehnologiei de detectare a scurgerilor este asociată cu utilizarea pe scară largă a gazului natural și a aerului comprimat în viața de zi cu zi și în industrie. Pentru produsele care au în mod normal o presiune crescută în cavitățile interne (de exemplu, camere și anvelope fără cameră), detectarea cu localizarea simultană a scurgerilor se realizează prin scufundarea obiectului de testat care conține gaz comprimat în apă și observarea curgerii bulelor care apar. Pentru obiecte mari și conducte lungi, se folosește săpunarea - în locurile cu scurgeri, pelicula de săpun formează bule de săpun, indicând locul scurgerii. Metoda este extrem de clară și ușor de utilizat, cu toate acestea, se caracterizează printr-o sensibilitate scăzută, care, totuși, este destul de suficientă pentru conductele de gaz, dispozitivele pneumatice industriale și de uz casnic. O altă modalitate simplă de a detecta scurgerile a fost adăugarea de odoranți (compuși mirositori) la gazele de hidrocarburi explozive și inflamabile. Deci, în Rusia, „mirosul de gaz” caracteristic este de fapt cel mai adesea mirosul de etil mercaptan . Alți compuși care conțin sulf pot fi, de asemenea, utilizați pentru odorizarea gazelor, cum ar fi tioli ( mercaptani ), metan și etantioli , pentalarm (un amestec de etan și pentantioli ); sulfuri  - captan (N-triclormetil-tio-1,2,3,6-tetrahidroftalimidă), sulfuri de dimetil și dietil, disulfură de dimetil , tetrahidrotiofen și alți compuși.

Apariția echipamentelor sofisticate de vid și refrigerare a dus la apariția unor metode instrumentale precise pentru detectarea scurgerilor folosind o substanță de testat. Până în prezent, s-au conturat două tipuri principale de dispozitive:

• Detectoare de scurgeri de freon pentru verificarea instalațiilor de lucru care conțin freon (adesea de refrigerare) sau a vaselor și conductelor în care freonul, tetraclorura de carbon sau altă substanță marker similară este presurizat.
• Detectoare de scurgeri de heliu pentru testarea echipamentelor de vid oprite folosind heliu ca gaz de testare.

În Rusia modernă, începând cu 2011, testele de scurgere sunt reglementate de Regulile pentru proiectarea și funcționarea în siguranță a recipientelor sub presiune. De asemenea, stabilesc regulile și frecvența de testare a vaselor și conductelor cu o presiune de încercare a gazelor de 1,5 ori mai mare decât încercările de lucru și lichide, care constau în menținerea unui vas cu apă la o presiune care depășește presiunea de lucru pentru un timp determinat. Rezultatele testelor sunt evaluate prin scăderea presiunii din vas și prin inspecție vizuală pentru prezența picăturilor de lichid pe suprafața vasului. Strict vorbind, metodele descrise pentru detectarea și localizarea scurgerilor ar trebui atribuite mai degrabă detectării defectelor , dar nu detectării scurgerilor, deoarece căutarea scurgerilor în acest caz este doar un instrument auxiliar intermediar pentru testarea nedistructivă a unui obiect cu pericol crescut. înainte de admiterea sa în exploatare. Dezvoltarea ulterioară a metodelor de detectare a defectelor sudurilor pe vase și conducte a dus mai întâi la apariția detectorilor de defecte cu ultrasunete, iar la începutul secolului al XXI-lea, la apariția detectorilor de scurgeri cu ultrasunete, care, totuși, nu au fost utilizate pe scară largă datorită cerințe excesive pentru calificarea operatorului, mediul de lucru și ambiguitatea rezultatelor testării.

Unități de măsură

Scurgerile sunt de obicei cuantificate folosind un gaz de testare. Pentru cuantificarea scurgerilor se folosește produsul dintre valoarea volumului de testare și căderea de presiune din acesta, raportat la o unitate de timp.

unde Q  este mărimea (intensitatea) scurgerii

Notă. Rata de scurgere Q conform acestei formule are o valoare negativă pentru sistemele sub presiune și o valoare pozitivă pentru sistemele de vid.

Intensitatea scurgerii are dimensiunea [m 3 ]·[Pa]/[s] = [H]·[m]/[s] = [J]/[s] = [W].

După cum se poate observa din formulă, în termeni de dimensiune, mărimea scurgerii este echivalentă cu puterea sau rata de modificare a energiei gazului într-un volum constant dat pe unitatea de timp.

Clasificarea scurgerilor

Orice barieră într-un grad sau altul poate avea scurgeri: deci hidrogenul poate difuza chiar și prin metal. Permeabilitatea la vapori a polietilenei nu este zero. Multe materiale tehnologice se sublimă cu viteze diferite în vid sau cu o creștere a temperaturii. Întotdeauna și toate suprafețele deschise sunt acoperite cu un strat de molecule adsorbite, care asigură o scurgere relativ mare pe termen lung cu desorbția lor treptată. Astfel, ar trebui recunoscut ca o axiomă că etanșeitatea absolută este imposibilă în principiu. Din acest motiv, toate scurgerile sunt clasificate în primul rând în funcție de gradul de influență asupra procesului tehnologic efectuat pe echipamentul testat:

• scurgeri nedetectate de echipamentele existente;
• scurgeri care nu sunt critice pentru procesul tehnologic - de cele mai multe ori aceleași scurgeri sunt nedetectabile, deoarece nu este fezabil din punct de vedere economic să se utilizeze dispozitive mult mai scumpe și mai sensibile pentru detectarea în intervale necritice;
• scurgerile care sunt moderat critice pentru procesul tehnologic sunt scurgeri care, folosind anumite metode tehnologice, pot fi eliminate sau influența lor poate fi redusă la non-critice;
• scurgeri critice care fac imposibilă finalizarea procesului tehnologic fără a obține o căsătorie sau a dezvolta un accident;

Toate scurgerile identificate în timpul testării, dacă este posibil, trebuie eliminate, deoarece o creștere treptată a scurgerilor detectate sau totalul cumulativ al mai multor scurgeri vechi și noi poate depăși cu ușurință pragul critic.

Clasificarea scurgerilor în echipamentele de vid

Clasificarea scurgerilor pe echipamentele de vid este legată în primul rând de elementele structurale ale instalațiilor, care determină comportamentul dispozitivului de testare în timpul detectării scurgerilor, în raport cu testarea cu gaz de testare:

• scurgeri la etanșările flanșei - scurgerile sunt ușor de detectat și localizat, deoarece accesul la ele este deschis, răspunsul dispozitivului la fluxul de gaz de testare este rapid și relaxarea are loc, de asemenea, rapid.
• scurgeri pe garniturile buzelor - scurgerile sunt cu greu detectate, dar sunt localizate destul de bine, deoarece ele apar cel mai adesea doar în anumite poziții ale arborelui comprimate de guler, au un timp de răspuns lung și un timp mare de relaxare datorită gazului acumulat în cavitățile gulerului;
• scurgeri la suduri - scurgerile sunt relativ ușor de detectat, dar foarte slab localizate din cauza lungimii zonelor defecte.
• scurgeri din cavitate — scurgeri ale elementelor instrumentului situate într-o carcasă închisă — un răspuns la o scurgere are loc numai după ce carcasa este suficient de umplută cu gaz de testare sau este distribuită peste carcasă — scurgerile sunt slab detectate și localizate datorită unui răspuns ultra-lung și relaxare super-lungă;
• scurgeri în conducte - scurgerile sunt relativ bine detectate, dar slab localizate din cauza unei întârzieri puternice în răspuns, în special la conductele cu diametru mic;
• scurgeri in pompele de vid - scurgerile sunt foarte bine detectate si localizate, cu conditia ca sistemul de pompe de vid al detectorului de scurgeri sa asigure un vid mai profund decat pompele testate; în prezența unei evacuari deschise a pompelor testate, un semnal de scurgere apare întotdeauna prin fluxul de gaz de retur.
• scurgerile rătăcitoare sunt cele mai dificile tipuri de manifestări ale scurgerilor de tipurile descrise mai sus pentru detectare și localizare; apar din cauza transferului de gaz de testare prin fluxuri de aer de diferite origini; poate apărea un semnal de rătăcire din cauza gazului de testare care intră în evacuarea pompei frontale a detectorului de scurgeri în sine.

Tehnici de diagnosticare a scurgerilor

Detectarea scurgerilor poate fi direcționată către:

1. detectarea scurgerilor;
2. localizarea scurgerilor;
3. estimarea cantității de scurgere;

În funcție de scopul detectării scurgerilor, se utilizează un design hardware diferit, scheme diferite pentru furnizarea substanței de testat și conectarea echipamentului de detectare.

Detectarea scurgerilor

Cea mai simplă tehnică este efectuată înainte de a trece la alte metode de testare: toate intrările și ieșirile unui obiect cu presiune crescută sau redusă sunt blocate și după o anumită expunere se estimează modificarea presiunii în obiectul testat, după care gradul de scurgere. este calculată. Dacă gradul de scurgere este critic, atunci se trece la alte metode de localizare a scurgerilor.

Metoda de tăiere este destul de simplă și nu necesită proiectare hardware, atunci când, dacă există volume izolate tehnic pe obiectul de testat, după verificarea scurgerii pe întregul obiect în ansamblu, se decupează secțiuni separate și, prin urmare, un fragmentul scurs al obiectului de testat este localizat.

Săpunând

Pentru a testa vase, conducte și alte obiecte, la care presiunea depășește presiunea atmosferică, se poate folosi săpunul.

Pentru săpunere, se folosește o soluție de săpun lichid sau o soluție dintr-un alt surfactant capabil să formeze spumă de săpun sau bule de săpun . În timpul testării, toate zonele suspecte ale obiectului testat sunt șterse cu un burete înmuiat în apă cu săpun. Soluția trebuie aplicată într-un film subțire continuu. Scurgerile apar vizual sub formă de bule de săpun care se umflă la scurgere.

Recepția vă permite să detectați în mod fiabil scurgerile cu o intensitate de peste 10 -3 W.

Deși metoda de săpunare permite o anumită calibrare cantitativă în funcție de gradul de scurgere, este folosită cel mai adesea ca tehnică pur calitativă în zonele care nu necesită evaluare cantitativă: verificarea etanșeității produselor gonflabile, controlul primar al calității instalării fitingurilor de gaz. .

Testare hidrostatică

Pentru testarea recipientelor sub presiune sunt stabilite legal regulile de testare hidrostatică.

În timpul testelor hidrostatice, se creează presiunea apei în cavitățile obiectului testat, care depășește presiunea de lucru cu o valoare stabilită. Sub această presiune, obiectul trebuie ținut pentru un timp specificat. Succesul testului hidrostatic este evaluat în primul rând prin absența urmelor de distrugere a obiectului. Și numai în al doilea rând, în timpul testelor hidrostatice, scurgerile sunt detectate și localizate prin inspecție vizuală.

Pragul de sensibilitate al acestei metode este comparabil cu sensibilitatea metodei de sapunare. Principala problemă a metodei este vizibilitatea picăturilor emergente la rate scăzute de scurgere. Pentru a crește sensibilitatea și vizibilitatea picăturilor , un marker fluorescent poate fi adăugat în apă, dar acest lucru face posibilă creșterea sensibilității la cel mult 10 -5 W.

Ca una dintre variantele metodei, se poate lua în considerare următoarea metodă: se creează un flux de apă sub presiune în mantaua de răcire a obiectului; in interiorul obiectului este inclus un incalzitor. Locația scurgerii poate fi determinată de urme de depuneri de săruri dure în punctul de ieșire a picăturii sau de pete de substanțe care reacţionează cu apa pe pereţii obiectului, dar sensibilitatea metodei din acest proiect, ca un regula, este inferioară metodei de săpunere, deși în cazul localizării fisurilor care se deschid numai la încălzirea zonei defectuoase, este aplicabilă și.

Tehnici de diagnosticare folosind gaz de testare

Multe tipuri de detectoare de scurgeri sunt analizoare de gaz . În principiu, fiecare analizor de gaz poate servi ca detector de scurgeri dar nu orice detector de scurgeri este un analizor de gaz . Deci, analizoarele de gaz nu sunt folosite pentru a căuta scurgeri în conductele de apă subterane, deoarece vaporii de apă nu trec prin sol în cantități suficiente pentru a le detecta pe fondul concentrației naturale de vapori de apă din atmosferă, ceea ce nici măcar nu permite pentru a stabili în mod fiabil faptul unei scurgeri.

În funcție de intensitatea fluxului de gaz de testare, tehnicile pot fi împărțite în:

• Detectarea la debit mare se realizează de obicei ca procedură de pornire; permite, prin creșterea debitului de gaz, reducerea timpului procesului de testare, detectarea scurgerilor de putere mai mică; în acest caz, există posibilitatea manifestării unor scurgeri rătăcitoare, care în cea mai mare parte sunt parțial localizate în același stadiu; la detectarea la debit mare, gazul este direcționat într-un con larg de la o distanță de până la 10 centimetri pentru a capta cea mai mare zonă a obiectului de testat. acul de alimentare cu gaz cu o secțiune transversală a duzei de aproximativ 0,6 mm se mișcă rapid de la 2-3 cm pe secundă, accelerând procesul de testare, duza de alimentare cu gaz nu atinge niciun obiect, ceea ce împiedică înfundarea duzei; un flux puternic este considerat a fi resimțit la o distanță de 3-5 centimetri de zonele cele mai sensibile ale pielii mâinii; sub influența unui flux puternic, o oglindă de ulei sau apă de la aceeași distanță ar trebui să se îndoaie cu 2-3 mm .
• Detectarea debitului scăzut permite localizarea mai precisă a scurgerii și estimarea puterii acesteia; se folosește de obicei după detectarea primară a scurgerilor într-un flux puternic; la localizarea scurgerilor la un debit redus, duza de alimentare cu gaz se tine cat mai aproape de obiect si foarte incet, pana la 5 mm pe secunda; în timpul detectării primare la un debit scăzut, este nevoie de un ordin de mărime mai mult decât în ​​timpul detectării la un debit mare, iar unele scurgeri mici pot fi omise; un debit mic nu este detectat prin senzații tactile, dar poate fi determinat prin bule care ies dintr-o duză scufundată în apă sau ulei.

În funcție de direcția de mișcare de-a lungul instalației, tehnicile pot fi împărțite în mișcare în direcția de dispersie a gazului de testare și împotriva acestuia. Deci, de exemplu, la utilizarea heliului care se ridică în sus, la detectarea la un debit puternic și la deplasarea de jos în sus, pot apărea răspunsuri rătăcitoare, care sunt ușor de determinat prin natura lor instabilă, facilitează detectarea, dar complică oarecum localizarea scurgerilor. Pe de altă parte, mișcarea în jos din cauza absenței acelorași răspunsuri de rătăcire face dificilă detectarea primară, ceea ce poate duce la scurgeri ratate de către operatori.

Tipuri de detectoare de scurgeri

În funcție de echipamentul în care sunt detectate scurgeri, căutarea scurgerilor poate fi efectuată prin inspecție vizuală; săpuneală; dispozitive care reacţionează la substanţa de lucru a echipamentului testat; dispozitive care reacţionează la substanţa de testat

Detectoare de scurgeri spectrometrice de masă cu heliu