ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

Письмом организации от «12» ноября 1981 г.

№ 11-10-4/1440.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону.

Настоящий стандарт распространяется на ресурсные испытания: определительные, оценочные, в том числе исследовательские, периодические и типовые по ГОСТ 16504-81 трубопроводной арматуры (номенклатура по кл. 37 ОКП), её узлов, элементов, отказ которых обуславливается постепенным развитием процесса разрушения (износа, усталости, коррозии, старения и др.).

Настоящий стандарт устанавливает основные требования к построению и содержанию методик ускоренных испытаний трубопроводной арматуры и её узлов, сокращённых или форсированных, позволяющих оценить ресурс изделия в условиях и режимах эксплуатации.

На основе настоящего стандарта должны разрабатываться программы и методики ускоренных испытаний для конкретных видов арматуры и её элементов.

1. Содержание методики ускоренных испытаний

1.1. Методика ускоренных испытаний конкретного вида арматуры, узла, элемента должна состоять из разделов, располагаемых в следующей последовательности:

общие положения;

исходные данные;

испытательное оборудование, стенды;

измерение основного параметра (параметров), характеризующего развитие процесса разрушения;

планирование испытаний;

содержание испытаний;

обработка и анализ результатов испытаний.

2. Характеристика основных разделов методики ускоренных испытаний.

2.1. В разделе «Общие положения» следует указать:

2.1.1. Вид разрушения, определяющий ресурс арматуры данного типа, отдельного изделия, узла, элемента (изнашивание, усталость, старение, коррозия и пр.) в соответствии с рекомендуемым приложением 1.

2.1.2. Цель проведения ускоренных испытаний в соответствии с действующей нормативно-технической документацией (оценка безотказности при заданной наработке, оценка ресурса при заданной доверительной вероятности).

2.1.3. Область применения - номенклатура изделий, которые могут испытываться по разрабатываемой методике.

2.2. В разделе «Исходные данные» следует указать:

2.2.1. Объект испытаний - изделие, узел, элемент, его назначение, номер чертежа, технические характеристики, разработчик.

2.2.2. Критический для данного изделия узел (элемент), ограничивающий показатели надёжности конструкции, установленный на основе анализа статистических данных или результатов НИР.

2.2.3. Перечень нормативно-технической документации, являющейся исходной при разработке методики ускоренных испытаний, приведён в рекомендуемом приложении 2.

2.2.4. Показатели долговечности - исходные данные для установления режимов ускоренных испытаний (средний и назначенный ресурс изделия и его узлов).

2.2.5. Критерии предельного состояния, установленные экспериментально или по функционально-критическим критериям работоспособности, указанным в технической документации. Критериями предельного состояния могут быть выбраны признаки, приведённые в рекомендуемом приложении 3.

2.2.6. Характеристика режима эксплуатации:

параметры стационарного и нестационарного режимов эксплуатации;

давление;

температура;

скорость срабатывания;

частота срабатывания;

общее число срабатываний за период эксплуатации;

возможные изменения нагрузок во времени и другая информация, необходимая для выбора коэффициента ускорения и режимов ускоренных испытаний.

2.3. В разделе «Испытательное оборудование, стенды» следует указать:

2.3.1. Требования к испытательному оборудованию по кинематике движения, по созданию необходимого диапазона нагрузок, параметров испытаний, а также по обеспечению надежности и долговечности.

В разделе могут быть приведены принципиальные схемы, чертежи и пр.

2.4. В разделе «Измерение основного параметра (параметров), характеризующего развитие процесса разрушения» следует указать:

2.4.1. Описание метода и средств измерения параметра (параметров) процесса разрушения, влияющего на исчерпание ресурса.

Для случая изнашивания это могут быть параметры, приведённые в ОСТ 26-07-2021-79.

При испытании на усталость информативными параметрами о процессе разрушения являются напряжения, деформации, различные акустические характеристики.

При ускоренных коррозионных испытаниях такими параметрами могут быть весовые, геометрические, характеризующие состояние поверхности, составляющие среды и пр.

2.4.2. Схемы приспособлений для измерения выбранного параметра.

2.5. В разделе «Планирование испытаний» следует указать:

2.5.1. Модель разрушения и соответствующий ей принцип ускорения испытаний (сокращение, форсирование).

2.5.2. Продолжительность и объём испытаний, которые определяются в соответствии с выбранной моделью процесса и принципом ускорения, в том числе:

характеристики режимов испытаний трубопроводной арматуры;

количество ступеней на нормальном и форсированном режимах, обеспечивающих минимальную продолжительность испытаний;

общий план и принятие решений в ходе испытаний.

2.6. В разделе «Содержание испытаний» следует указать:

2.6.1. Порядок подготовки и проведения ускоренных испытаний: порядок предварительных осмотров, обмеров, проверки соответствия изделия технической документации, комплектности, наличия смазки, качества уплотнений, техники безопасности и пр., оформления документов технической экспертизы.

2.6.2. Численные значения параметров режимов испытаний.

2.6.3. Периодичность контроля.

2.6.4. Порядок оформления результатов и форму журнала испытаний; включающую:

сведения об объёме испытаний;

карты технической экспертизы (первичной и окончательной);

режимы испытаний;

отказы;

замеры информативного параметра;

перечень операций технического обслуживания;

режимы приработки;

порядок испытаний;

результаты контрольных проверок.

2.7. В разделе «Обработка и анализ результатов испытаний» следует указать:

2.7.1. Способ обработки экспериментальных данных:

метод выравнивания эмпирических данных к теоретическому виду;

составление математической модели;

определение управляющей функции и коэффициента пересчёта.

2.7.2. Порядок проведения анализа результатов с целью оценки:

точности измерений рабочих параметров;

точности измерений информативного параметра надежности изделия.

2.7.3. Пример составления программы и методики ускоренных испытаний приведен в рекомендуемом приложении 4.

Руководитель предприятия

п/я Г-4745                                                                        С.И. Косых

Главный инженер предприятия

п/я Г-4745                                                                        М.Г. Сараилов

Главный инженер предприятия

п/я А-7899                                                                        О.Н. Шпаков

Зам. главного инженера                                                 Ю.И. Тарасьев

Зав. отделом № 161                                                         М.И. Власов

Зав. отделом № 159                                                         В.К. Полюков

Руководитель темы                                                         Р.А. Колядина

Исполнитель                                                                    В.И. Калинина

СОГЛАСОВАНО

Приложение 1

Рекомендуемое

Процессы разрушения, определяющие ресурс трубопроводной арматуры

Исчерпание ресурса арматуры и её узлов является следствием развития основных процессов разрушения, таких как изнашивание, усталость, старение, коррозия и др.

Составление методики ускоренных ресурсных испытаний базируется на анализе функционирования арматуры с целью определения возможности ускорения указанных процессов.

Целью изучения процесса разрушения является также выявление ускоряющих факторов, методов их измерения, выбора испытательного оборудования и пр.

Круг вопросов, подлежащих рассмотрению при анализе функционирования арматуры, приведён на рисунках 1, 2, 3.

Рис. 1 основные вопросы методики ускоренных испытаний
при доминирующем влиянии процессов изнашивания.

 

Рис. 2 Основные вопросы методики ускоренных испытаний
при доминирующем влиянии усталостных процессов.

Рис. 3 Основные вопросы методики ускоренных испытаний
при доминирующем влиянии процессов коррозии.

Приложение 2

Рекомендуемое

Перечень нормативно-технической документации для использования
при разработке методик ускоренных испытаний

1. ГОСТ 9.904-82 «ЕСЗКС. Сплавы алюминиевые. Метод ускоренных испытаний на расслаивающую коррозию».

2. ГОСТ 9.019-74 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сплавы алюминиевые и магниевые. Методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание».

3. ГОСТ 9.026-74 «Единая система защиты от коррозии и старения. Резины. Методы ускоренного испытания на стойкость к озонному старению».

4. ГОСТ 9.020-74 «Единая система защиты от коррозии и старения. Магний и сплавы магниевые. Метод ускоренных испытаний на общую коррозию».

5. ГОСТ 23.205-79 «Ускоренные ресурсные испытания с периодическим форсированием режима».

6. ГОСТ 10519-76 «Провода эмалированные. Метод ускоренного определения нагревостойкости».

7. ГОСТ 21126-75 «Изделия электротехнические. Материалы, покрытия, узлы и детали. Методы ускоренных испытаний на долговечность и сохраняемость в агрессивных средах. Общие положения».

8. ГОСТ 23605-79 «Статистическая оценка нагруженности машин и механизмов. Методы типизации режимов нагружения».

9. ГОСТ 23603-79 «Статистическая оценка нагруженности машин и механизмов. Методы выбора условий проведения испытаний».

10. ГОСТ 9.064-76 «Единая система защиты от коррозии и старения. Резины. Метод ускоренных испытаний на стойкость к термосветоозонному старению».

11. ГОСТ 9.021-74 «Единая система защиты от коррозии и старения. Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на межкристаллитную коррозию».

12. ГОСТ 9.061-75 «Единая система защиты от коррозии и старения. Резины. Метод ускоренных испытаний на стойкость к воздействию жидких агрессивных сред при вращательном движении в режиме трения».

13. ГОСТ 9.017-74 «Единая система защиты от коррозии и старения. Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на общую коррозию».

14. Методика обработки результатов испытаний по малой выборке при стационарном изнашивании с использованием информации о динамике процесса накопления износа.

(Горьковский филиал ВНИИНМАШ, 1975 г.)

15. ОСТ 26-07-2021-79 «Испытания ускоренные ресурсные трубопроводной арматуры на износостойкость. Основные принципы ускорения».

16. РТМ 26.07-222-78 «Испытания ускоренные ресурсные специальной судовой трубопроводной арматуры».

Приложение 3

Рекомендуемое

Признаки изменения технического состояния трубопроводной арматуры, её узлов, элементов.

1. Появление или увеличение протечек в плотных соединениях. (Некоторые предельные количественные характеристики приведены в ГОСТ 9544-79).

2. Появление и увеличение продуктов износа в смазочных материалах.^*

3. Изменение состава смазочных материалов вследствие воздействия температуры и других факторов. (Некоторые предельные количественные характеристики приведены в ГОСТ 19782-74, ГОСТ 94332-80, ОСТ 26-07-2007-78).

4. Появление и увеличение люфтов.^*

5. Изменение параметров вибрации и шума.^*

6. Изменение сигналов непрерывной акустической эмиссии.^*

7. Изменение усилий на маховике вследствие изменения коэффициентов трения трущихся сопряжений. (Некоторые предельные количественные характеристики приведены в ОСТ 26-07-2007-78).

8. Изменение первоначального состояния поверхностей деталей (царапины, выкрашивание и пр.).^*

9. Изменение микрогеометрии поверхностей деталей.^*

10. Изменение размеров деталей.^*

11. Изменение веса деталей.^*

12. Снижение точности регулирования.^**

13. Изменение микроструктуры материалов деталей.^*

14. Изменение напряжённого состояния в материалах.^**

15. Изменение температуры в сопряжении.^*

Примечания:

^* - количественное предельное значение параметра определяется экспериментально для конкретного изделия, узла, вида арматуры.

^** - количественные предельные значения параметра приводятся в технической документации.

Приложение 4

Рекомендуемое

Пример составления программы и методики ускоренных испытаний

КРАНЫ ПРОБКОВЫЕ ЛАТУННЫЕ

черт. Л 38061.020

Р_р = 10, t до 50 °С

Программа и методика ускоренных испытаний

Л 38061.020 ПМ

 

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящая программа и методика определяет объем ускоренных ресурсных испытаний пробковых кранов при проведении периодических и типовых испытаний.

1.2. Цель испытаний - ускоренная оценка ресурса серийных или модифицированных изделий.

1.3. Настоящие методика и программа устанавливают необходимый порядок проведения испытаний и методические требования к их проведению и оценке результатов.

1.4. В соответствии с требованиями ОСТ 26-07-2040-81 (разрабатываемый, приложение рекомендуемое 1) в результате теоретических и экспериментальных исследований (отчёт по теме 07.81-77/647) установлено:

1.4.1. Исчерпание ресурса для данного изделия является следствием развития процесса изнашивания узла затвора.

1.4.2. Ведущий вид изнашивания - механическое изнашивание.

1.4.3. Наиболее информативными параметрами о величине механического изнашивания и скорости протекания процесса являются:

а) микрогеометрия поверхности пробки затвора;

б) изменение геометрических размеров конической пробки затвора.

1.4.4. Эффективными методами измерения износа являются:

а) метод профилографирования;

б) метод искусственных баз.

1.4.5. Процесс изнашивания является стационарным, т.е. условия изнашивания затвора по мере увеличения износа не меняются, и характеризуется постоянными скоростью и дисперсией изнашивания.

1.4.6. Процесс может быть представлен линейной функцией на всём интервале от начала установившегося процесса после приработки до достижения предельного износа.

1.4.7. Величина предельного износа h_пр = 130 мк.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2.1. Объект испытаний - кран пробковый латунный черт. Л39061.020 (ГОСТ 16155-70).

2.2. Критический узел, ограничивающий ресурс изделия - трущееся сопряжение коническая пробка - корпус.

2.3. Исходными НТД при разработке настоящей программы и методики являются: ОСТ 26-07-818-80, ОСТ 26-07-2021-79, ГОСТ 16155-70, ГОСТ 2999-59, ГОСТ 17534-72, ОСТ 26-07-820-80. «Методика обработки результатов испытаний по малой выборке при стационарном изнашивании с использованием информации о динамике процесса накопления износа» (ГФ ВНИИНМАШ, г. Горький).

2.4. Критерий предельного состояния - увеличение усилия на маховике более 5 кг вследствие возрастания коэффициента трения и достижения предельного износа.

2.5. Характеристика режима эксплуатации:

- режим эксплуатации стационарный;

- средняя частота срабатывания w_э ≈ 0,1 ц/час;

- давление Р_р = 0,1 кгс/см²;

- температура t £ 50 °С;

- скорость срабатывания - 1 цикл за сек.,

- рабочая среда - топливный газ;

- герметичность затвора - по 1 классу герметичности (ГОСТ 9544-75).

2.6. Показатели долговечности.

Изделия относятся к классу невосстанавливаемых изделий. Назначенный срок службы до списания Т_в не менее 10 лет. Назначенный ресурс до списания Т_н не менее 10000 циклов. Вероятность безотказной работы - 0,8

3. Испытательное оборудование, стенды.

Испытание крана проводится на стенде «Фреон-12», обеспечивающим нагружение крана рабочими нагрузками. Испытательная среда - воздух. Р = 0,1 кгс/см², t = 20 °С

Срабатывание затвора осуществляется вручную (возможно применение приводных устройств).

Условия техники безопасности - в соответствии с «Инструкцией по технике безопасности сосудов под давлением», утвержденном главным инженером. Принципиальная схема стенда приведена на рис. 1.

4. Измерение износа.

В процессе испытаний кранов периодическое измерение механического износа в соответствии с п.п. 1.4.3, 1.4.4 конической пробки затвора проводится методом искусственных баз по ГОСТ 2999-59, ГОСТ 17534-72.

5. Планирование испытаний.

5.1. В соответствии с п.п. 1.4.5, 1.4.6 моделью процесса разрушения можно считать функции вида:

Принципиальная схема стенда

Общая сеть

1 - манометр; 2 - коллектор; 3 - шланг; 4 - испытываемое изделие

Рис. 1

                                                                (1)

                                                             (2)

где:

h(N) - износ, D{h(N)} - дисперсия износа, N - наработка

a - коэффициент, характеризующий начальное качество сопряжения, в предположении постоянства условий испытаний.

5.2. Ускорение испытаний данного изделия может быть достигнуто как за счёт форсирования режима, так и за счёт проведения испытаний на сокращённом участке зависимости «наработка-износ». Форсирование - повышение интенсивности изнашивания в затворе, достигается за счёт учащения циклов «открыто-закрыто».

Сокращение общего времени испытаний достигается за счёт использования одного из принципов ускорения (ОСТ 26-07-2021-73) - принципа экстраполяции по времени.

5.3. Общая продолжительность испытаний определяется как:

w_ф - средняя частота срабатывания при форсированных испытаниях, определена экспериментально и составляет 30 цикл./час.

q - коэффициент, характеризующий величину исследуемого начального участка установившегося процесса изнашивания для принципа экстраполяции по времени в соответствии с ОСТ 26-07-2021-79 составляет 40 %.

Коэффициент ускорения от форсирования режима

Общий коэффициент ускорения испытаний

5.4. В соответствии с выбранной моделью и принципом ускоренных испытаний испытания проводятся на начальных этапах установившегося (после приработки) процесса в интервале 0 - 0,4Т_н. Испытания проводятся в форсированном режиме при w = 30 циклов в час. По результатам испытаний оцениваются параметры функции (1), (2). Для этого через каждые 1000 циклов производится измерение износа.

Для оперативной оценки используется графическая экстраполяция полученной зависимости и оценка ресурса до пересечения кривой зависимости с уровнем, отражающим предельный износ (рис. 2). Объём испытаний определяется по ОСТ 26-07-818-80.

6. СОДЕРЖАНИЕ ИСПЫТАНИЙ

6.1. Перед началом испытаний кран подвергается первичной технической экспертизе на соответствие конструкторской документации.

С этой целью производится его разборка, проверка основных размеров, проведение микрометража пробки по п. 4, проверяется комплектность, наличие смазки, качество уплотнительных поверхностей.

6.2. При несоответствии отдельных деталей требованиям конструкторской документации изделие заменяется с составлением соответствующего акта.

6.3. После технической экспертизы и микрометража производится сборка крана, установка на стенд.

6.4. Испытываемый кран подвергается приработке в продолжении 100 циклов.

6.5. При переходе на стационарный режим и затем через каждые 1000 циклов наработки измеряется износ по п. 4.

6.6. Результаты испытаний и измерений заносятся в журнал по форме:

6.7. Результаты измерения износа в 6 сечениях конической пробки затвора рис. 3 методом искусственных баз по ГОСТ 2999-59, ГОСТ 17534-72 и первичной обработки заносятся в таблицу формы 3.

Схема экстраполяции по времени

(для случая оценки среднего ресурса и его предельных значений)

1 - изученный участок зависимости наработки от износа, 2 - участок экстраполирования зависимости, 3 - границы доверительных интервалов наработки, h₀ - начальное (на момент завершения приработки) и h_пр - предельное значение износа (предельный износ),  - продолжительность приработки, продолжительность испытаний и оценка ресурса, соответственно (средние значения)

Рис. 2

Схема расположения отпечатков

риска

1, 2, ..., 42 - номера точек

I - IV - номера горизонтальных сечений

а, в, ... - обозначение вертикальных сечений

Рис. 3

6.8. После завершения испытаний проводят экспертизу, аналогичную первой по п. 6.1.

7. ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

7.1. В процессе испытаний проводится оперативный анализ и первичная оценка зависимостей (1) и (2) п. 5.1, величины износа h по п. 5.4, п. 6.7.

7.2. По ОСТ 26-07-818-80 определяются коэффициенты a и b зависимостей (1), (2), значение наработок N_и и h_и - величины достигнутого износа.

7.3. Наработка, соответствующая предельному износу h_пр пересчитывается по формуле

где N_и - достигнутая наработка

h_и - достигнутый суммарный износ

h₀ - износ в результате приработки

7.4. Сопоставляется значение полученной наработки N_пр с заданным значением ресурса, делается заключение о результате периодических испытаний данного крана.

 

СОДЕРЖАНИЕ