Нормы герметичности арматуры

Герметичность трубопроводной арматуры является одним из основных показателей, определяющих её качество и срок службы. В современной промышленности, где безопасность играет ключевую роль, требования к герметичности становятся всё более строгими. Контроль утечек через запорные устройства арматуры стал стандартом как для производителей, так и для потребителей. Однако путь к созданию современных норм герметичности был долгим и сложным.

Данная статья посвящена рассмотрению этапов эволюции стандарта ГОСТ 9544, который на протяжении более полувека устанавливает нормы герметичности для трубопроводной арматуры. Анализ его различных редакций позволяет отследить изменения в подходах к герметичности и выявить актуальные проблемы, с которыми сталкивается современная отрасль.

Первая версия стандарта — ГОСТ 9544-60

Основные принципы

Первая версия ГОСТа, разработанная в 60 году прошлого века, была сосредоточена на удовлетворении эксплуатационных требований. Особый упор был сделан на обеспечение безопасной транспортировки опасных веществ. Впервые были введены нормы допустимых утечек, которые зависели от диаметра трубопровода и свойств транспортируемой среды, будь то жидкость или газ.

Классы герметичности

Стандарт ввёл три уровня герметичности:

• Первый класс — для систем с особо опасными средами.
• Второй класс — для систем с повышенными требованиями.
• Третий класс — для менее опасных сред.

Международное сравнение

ГОСТ 9544-60 превосходил международные стандарты того времени, например, американский MSS-SP-61.

Рис. 1. Влияние диаметра условного прохода на изменение герметичности согласно ГОСТ 9544-60 и MSS-SP-61:

Вторая версия стандарта — ГОСТ 9544-75

Технологический подход

В 1975 году стандарт был обновлён с учётом как эксплуатационных, так и технологических факторов. Введены новые требования к геометрическим параметрам затворов, которые оказывают прямое влияние на уровень герметичности. В частности, были уточнены такие показатели, как шероховатость поверхностей и точность размеров.

Методика расчёта утечек

Разработаны формулы для расчёта допустимой утечки в зависимости от диаметра трубопровода и давления:

Q=k×Du^1.5Q

Для газообразных сред:

Q=k×Du^1.5×(Pu+2)

где:

• Q — величина утечки,
• Du ​ — диаметр условного прохода в мм,
• Pu— условное давление среды в кгс/см²,
• k— коэффициент, зависящий от вида арматуры и класса герметичности.

Коэффициент k определяется по формуле:

k = n×a

где:

В процессе разработки норм герметичности затворов была установлена зависимость коэффициента n от вида арматуры и свойств транспортируемой среды. Значения коэффициента n для различных типов арматуры и сред следующие:

1. Клапаны (вентили):
   • Для воды: коэффициент n=5×10^5n
   • Для воздуха: коэффициент n=7,5×10^4n
2. Запорная арматура:
   • Для воды: коэффициент n=16×10^5n
   • Для воздуха: коэффициент n=26×10^4n

Выделение клапанов (вентилей)

Исследования продемонстрировали, что клапаны (вентили) должны быть выделены в отдельную категорию. Это обусловлено их уникальной конструкцией, которая минимизирует трение между уплотнительными поверхностями, что способствует повышению герметичности и долговечности арматуры. Благодаря этим особенностям клапаны способны создавать высокие контактные давления, снижая при этом риск преждевременного износа, что положительно сказывается на их долговечности и надёжности.

Третья редакция — ГОСТ 9544-93

Стандарт ввёл четыре класса герметичности: A, B, C и D. Это вызвало сложности в выборе нужного класса для разных условий эксплуатации.

Проблемы с нулевыми нормами

Нулевые нормы утечек для класса A оказались сложно реализуемыми, поскольку существующие методы контроля не всегда могли обнаружить даже минимальные утечки, что усложняло выполнение требований.

Стандарт перестал учитывать воздействие давления среды на объём утечек, что противоречило научным доказательствам. Это вызвало неоднозначность в нормировании и усложнило контроль качества арматуры при различных уровнях условного давления.

Четвертая Редакция — ГОСТ Р 9544–2005

В 2005 году была выпущена новая редакция стандарта ГОСТ Р 9544–2005, которая внесла существенные изменения в нормирование герметичности трубопроводной арматуры. Одним из ключевых обновлений стало введение дополнительных классов герметичности: B1, C1 и D1. Эти новые классы были разработаны для более точного соответствия разнообразным техническим требованиям и условиям эксплуатации.

Кроме того, существующие классы герметичности — A, B, C и D — были пересмотрены и приведены в соответствие с международным стандартом ISO 5208-82, известным как "Промышленная арматура. Испытания под давлением". Эта гармонизация позволила унифицировать отечественные нормы с мировыми практиками, что облегчило процесс международного сотрудничества и торговли в области арматуростроения.

Обновлённый стандарт предоставляет подробные данные о допустимых значениях утечек для каждого класса герметичности. Эти значения можно найти в Таблице 1, которая служит важным инструментом для инженеров и специалистов по качеству.

Таблица 1. Допустимые нормы утечек для запорной арматуры с диаметром DN 50–800 мм согласно ГОСТ Р 9544–2005

С каждым обновлением стандарта количество классов герметичности продолжало расти, что усложняло его практическое использование и затрудняло контроль качества. Для эффективного применения стандарта требуется разработка чётких методик нормирования утечек с учётом характеристик транспортируемых сред.
Предстоящая редакция стандарта

В предстоящей версии стандарта будут охвачены все типы трубопроводной арматуры, с диаметрами от DN 3 до DN 2000 и номинальными давлениями в диапазоне от PN 1 до PN 320. Новая редакция предусматривает введение дополнительных классов герметичности, таких как AA, CC, E, EE, F и G, что увеличит общее количество классов до десяти. Подробные допустимые значения утечек для этих классов представлены в Таблице 2.

Таблица 2. Нормы допустимых утечек для запорной арматуры с диаметром DN 50–800 мм согласно по новой редакции

Сравнение данных из Таблиц 1 и 2 показывает необоснованную тенденцию к увеличению числа классов герметичности, что сопровождается снижением показателей качества. Отсутствие чётких объяснений и методик для определения норм утечек усложняет практическое использование стандарта. Это может негативно сказаться на надёжности и безопасности эксплуатации арматуры в промышленных системах.

Заключение

Эволюция ГОСТ 9544 продемонстрировала, что первоначальные принципы нормирования герметичности со временем утратили свою силу. Увеличение числа классов без должных обоснований усложняет использование стандарта и может негативно повлиять на безопасность. Для решения этой проблемы необходимо восстановить баланс между эксплуатационными требованиями и технологическими возможностями, что позволит сделать нормы более эффективными и практичными.

• Возвращение к функционально-технологическому принципу

Для эффективного нормирования герметичности арматуры необходимо вновь объединить эксплуатационные требования с технологическими возможностями производства. Такой синергетический подход позволит устанавливать обоснованные нормы, которые соответствуют реальным условиям эксплуатации и отражают технический потенциал производителей.

• Точная классификация уровней герметичности

Для устранения неопределённости при оценке и классификации уровней герметичности следует установить индивидуальные верхние и нижние пределы допустимых отклонений для каждого класса. Это позволит точно разграничить различные уровни герметичности и обеспечить их однозначную идентификацию. Этот методический подход позволит сформировать специализированные технологические процессы, ориентированные на достижение требуемого уровня герметичности для каждого отдельного класса.

Структура полей допусков в текущем стандарте представлена на рисунке 2а, а на рисунке 2б показана предложенная схема с индивидуальными предельными отклонениями для каждого класса герметичности.

Необходимо создать новые методические подходы, которые помогут устанавливать числовые значения допусков, принимая во внимание типы транспортируемых сред и их физико-химические характеристики. Такой метод обеспечит обоснованное установление норм и упростит процесс контроля качества.

Для устранения противоречий и приведения стандарта в соответствие с современными требованиями важно привлечь к обсуждению новую редакцию стандарта широкое научно-техническое сообщество. Учет мнений экспертов и потребителей повысит практическую ценность и применимость стандарта в отрасли.

Заключительные мысли: Герметичность трубопроводной арматуры является важнейшим условием для безопасной и надёжной работы промышленных систем. Стандарты, регулирующие нормы герметичности, должны быть обоснованными, понятными и пригодными для практического применения. Возврат к функционально-технологическим принципам и активное участие специалистов в разработке и улучшении этих стандартов помогут достичь поставленных целей. Это позволит повысить качество отечественной арматуры и обеспечить безопасность промышленных процессов на высоком уровне.