Контроль Испытания качества монтажа системы должны проводиться тремя способами: 1. В идеальном случае должен быть проведен рентгеновский контроль всех сварных швов, чтобы подтвердить соответствие качества работ техническим требованиям на установку. Если 100%-ный контроль не осуществляется (возможно, по финансовым причинам), то, вероятно, самым эффективным способом является контроль 10% швов. В случае обнаружения дефектного шва должна быть проверена документация для всех швов, чтобы определить, имеется ли какой-либо общий фактор в найденных дефектных швах. Дефекты могут быть следствием плохого соблюдения протокола чистоты при сборке или могут быть связаны с тем, что сварку проводили в месте, где соблюдение требований чистоты было трудно контролировать. Возможной причиной могут быть сбои в подаче жидкого аргона в определенном промежутке времени, неудовлетворительная работа сварочной машины или даже индивидуальное мастерство сварщика. Эти отклонения, в определенной степени, могут быть сведены к минимуму путем проведения контрольных сварок через определенные, строго соблюдаемые промежутки времени (как минимум в начале и в конце выполнения каждой стадии работ) с проведением проверки до дальнейшего продолжения работы. Любые подозрительные сварные швы должны быть удалены и заменены. Договор на выполнение работ должен быть составлен так, чтобы отражать это требование и, соответственно, гарантировать, что финансовую ответственность за издержки вследствие таких ошибок несет монтажная организация.
2. Система должна быть испытана на герметичность компонентов и сварных швов путем заполнения системы аргоном под давлением, в 1,5 раза превышающем рабочее, и наблюдения за падением гермошмпенсированного давления в течение более 24 часов. Если это испытание прошло успешно, систему проверяют на утечки в каждом сварном шве с помощью гелиевого течеискателя.
3. Третий вид испытаний позволяет подтвердить, что смонтированная система свободна от загрязнений. Это делают после продувки системы (во время которой удаляют оставшиеся мельчайшие загрязнения) путем пропускания через систему инертного газа высокой чистоты с одновременным контролем содержания влаги, кислорода, углеводородов и частиц на входе и выходе из системы, проверяя таким образом целостность системы и качество ее сборки (монтажа).
Posts Tagged ‘монтаж’
Медь Этот материал широко используется в системах водоснабжения. Ей присущи многие свойства углеродистой стали, однако она намного превосходит последнюю по коррозионной стойкости. Тем не менее, несмотря на широкое распространение меди в сфере промышленного и гражданского водоснабжения, из-за присущей ей питтинго-вой (точечной) коррозии, иногда при ее использовании могут возникать проблемы для некоторых типов воды (как горячей, так и холодной).
Питтинговая коррозия медных труб часто связана с наличием пленок или осадков различных веществ в трубопроводных системах. Например, наличие осадков в потоке может ускорять питтинг. Так, было установлено, что в Великобритании в течение 30 последних лет большинство проблем, связанных с питтинговой коррозией, обусловлено наличием на поверхности труб углеродной пленки, оставшейся после процесса их изготовления. В различных обзорах британских геологических служб отмечается корреляция между склонностью к питтингу и некоторыми особенностями химического состава местной воды, которая в последние годы, возможно, и была источником большого числа проблем в Шотландии. Эти проблемы были связаны с точечной коррозией и выходом из строя медных трубопроводов на многих объектах, в частности, в госпиталях и отелях.
Большая скорость водного потока может вызывать и эрозионную коррозию в местах изгибов или других местах с большой турбулентностью, например, в местах скопления осадков или неудачно выполненных соединений. Защита от эрозионной коррозии - это, главным образом, вопрос хорошего конструирования и выполнения монтажа, включая сведение к минимуму мест потенциальной турбулентности в сочетании со всеобъемлющим регулированием скоростей потоков. Если при использовании труб из чистой меди проблемы эрозионной коррозии все же возникают, то возможный подход к их решению может заключаться в замене пораженных участков труб на трубы, изготовленные из более коррозионностойких медных сплавов, например, медно-никелевых, которые дают возможность максимально увеличить скорость воды от примерно 2 м/с для трубопроводов из чистой меди до порядка 4,5 м/с для трубопроводов из сплава 70/30 медь/никель.
Медно-никелевые сплавы Эти сплавы представляют собой материалы, характеризующиеся значительно большей коррозионной стойкостью по сравнению с чистой медью. Некоторые типы таких сплавов, выпускаемые промышленностью, представлены в таблице 13.2; коррозионная стойкость сплава увеличивается по мере увеличения содержания никеля, а при заданном содержании никеля возрастает и с увеличением количества в нем железа.
Как видно из таблицы 13.2, медь и медно-никелевые сплавы имеют значительно меньший предел прочности, чем многие другие металлические сплавы, и это должно найти отражение при проектировании систем трубопроводов, особенно систем транспортировки жидкостей под высоким давлением.
Для воды с большим солесодержанием медно-никелевые сплавы более предпочтительны в применении по сравнению с медью. Сплав 90/10 очень широко используется в системах транспортировки морской воды, но не имеет широкого распространения в системах, предназначенных для рассмотрения в этой главе.
Финишная обработка поверхности нержавеющей стали Как описывалось выше, коррозионная стойкость нержавеющих сталей обусловлена пассивирующим воздействием обогащенной окисью хрома пленки, которая образуется самопроизвольно на воздухе или еще быстрее в воде. Любое повреждение пассивирующей пленки совершенно очевидно приводит к коррозии. Это может проявляться в виде локальных раковин или более обширных пятен (изменений цвета) - часто похожих на продукты коррозии железа (так называемый «феномен крокуса»). В системах чистой воды общие потери металла из-за этого явления фактически не вызывают серьезных проблем, связанных с повреждениями или выходом из строя элементов систем трубопроводов, но процесс такой коррозии может стать недопустимым источником загрязнений конечного фармацевтического продукта или электронного устройства. Производственные процессы могут вносить свой вклад в аналогичные коррозионные проблемы как за счет нарушения или повреждения пассивирующей пленки, так и за счет других поверхностных воздействий и повреждений. К таким проблемам относятся:
• Глубокие царапины, вдоль которых во время эксплуатации может развиваться коррозия;
• Вкрапленные частицы железа, появляющиеся при использовании стальных проволочных щеток. Эти частицы впоследствии сами будут подвергаться коррозии и инициировать коррозию лежащего ниже слоя нержавеющей стали;
• Накопление и пришлифовка (вкрапление в металл) абразивных включений (обломков, осколков);
• Сварка, которая может оставить окалину от электродов, следы воздействия дуги (кратеры), брызги от сварки, цвета побежалости - все это может стать причиной повреждения защитной пленки и возникновения дефектов в виде трещин;
• Наличие органических загрязнений, таких как жир, масло, следы маркировки краской или мелом, а также липкая лента могут способствовать возникновению питтинговой или щелевой коррозии.
Изложенное выше указывает на то, что процедуры послемонтажной очистки должны являться частью надлежащей производственной практики. И в качестве меры предосторожности покупателю следует включать этот пункт в контракт. Возможные методы очистки обсуждаются ниже.
Ниже описываются некоторые полимерные материалы, хорошо зарекомендовавшие себя для изготовления различных изделий и элементов трубопроводов, в том числе и для монтажа трубопроводов воды широкого спектра назначения. Как и некоторые другие полимеры (фторполимеры), они слишком дороги для использования в обычных водопроводных сетях, но привлекательны для применения в целях, рассматриваемых в этой главе.Этот материал очень широко используется в промышленности для систем распределения воды и газов, особенно там, где не требуются высокие нагрузки, т. е. отсутствуют высокие давления и/или не используются трубы большого диаметра.
Контролируя условия процесса полимеризации, можно получать ПЭ с различной плотностью - в интервале от 0,91 г/см3 (полиэтилен низкой плотности - low density polyethylene) до 0,96 г/см3 (полиэтилен высокой плотности - high density polyethylene). По мере увеличения плотности увеличиваются такие показатели, как точка размягчения, прочность при разрыве, абразивная стойкость и общая стойкость к химическим реагентам при комнатных температурах, при этом уменьшается водопроницаемость.
Соединения полиэтиленовых труб между собой и труб с фитингами можно выполнять путем термического сплавления, в процессе которого концы труб и/или патрубки фитингов, предварительно нагретые, с усилием соединяются вместе.
Особым типом ПЭ является ПЭ сверхвысокомолекулярный (ultra-high-molecular-weight polyethylene). Он имеет очень длинные молекулярные цепи и молекулярную массу свыше трех миллионов (по сравнению с молекулярной массой порядка 500 ООО для марок обычного ПЭ, описанного выше). Такая структура экстремально длинных цепей придает материалу очень высокую химическую инертность, включая чрезвычайную устойчивость к растрескиванию под нагрузкой, и значительно улучшенные механические свойства материала (например, большую ударную прочность). Тем не менее, ПЭ сверхвысокомолекулярный не обладает такими же термопластичными свойствами, как ПЭ обычных марок, и технические изделия из него по свойствам более похожи на изделия из термо-реактопластов, изготовленных методом поршневой экструзии, литьем под давлением и финишной механической обработкой.
Все марки ПЭ чрезвычайно чувствительны к действию ультрафиолетового (УФ) излучения, например, солнечного света, под действием которого происходит деструкция полимера. Поэтому в ПЭ могут вводиться стабилизаторы ультрафиолета (например, углерод); другим вариантом, ограничивающим или исключающим воздействие на полимер УФ-излучения, является его защита покрытиями, поглощающими это излучение. Такие покрытия должны разбавляться водой и не содержать растворителей, поскольку некоторые типы органических растворителей могут разрушать полимер.
Весьма различные механические и физические свойства полимеров (и особенно термопластичных материалов, используемых для трубопроводов) в сравнении с металлами представляют определенные трудности для проектирования систем пластиковых трубопроводов. Двумя такими характерными свойствами, обсуждающимися ниже, являются относительно высокий коэффициент теплового расширения и низкая прочность (особенно жесткость).Как видно из данных, представленных в табл. 13.6, коэффициенты теплового расширения полимеров, рассматриваемых здесь, превышают коэффициенты теплового расширения металлов более чем в пять раз.
Это свойство полимеров при изменении температурных условий может привести к значительно большему растяжению/сжатию изготовленных из них трубопроводов по сравнению с системами трубопроводов из металлов (хотя низкая теплопроводность полимеров может в какой-то мере уменьшить эффект при увеличении температуры внешней среды или жидкости внутри трубопровода). Вероятно, лучшим способом компенсации влияния эффектов расширения/сжатия трубопроводов из полимерных материалов является проектирование линий с регулярной сменой направлений (т. е. с изгибами). Если это условие не соблюдается, то на длинных участках трубопроводов можно использовать петлевые трубные компенсаторы, а в качестве крайнего средства -расширительные сильфоны.Следствием низкой прочности полимеров является то, что пластиковые трубы требуют более частой установки опор. Во время проведения монтажа при расстановке опор для тонкостенных труб из ПВХ, акрилонитрилбутадиенстирола и ПВДФ, заполненных водой, следует руководствоваться данными, представленными в табл. 13.7.
Подвесные опоры не могут ограничить поперечное перемещение полимерных труб, поэтому трубопроводы склонны к тренцеванию (перемещению). Более подходящий тип крепления показан на рис. 13.2. Для предотвращения деформации труб устанавливаемые на них тяжелые клапаны, измерительное оборудование и т. п. должны иметь свои собственные элементы поддержки. Металлические зажимы, хомуты, кронштейны, опоры и пр. должны иметь закругленные края во избежание повреждений пластиковых трубопроводов.
Полимерные трубопроводы должны быть расположены таким образом, чтобы свести к минимуму их возможные механические повреждения или неблагоприятные температурные воздействия на них, которые могут возникать, например, в местах непосредственной близости к паропроводам. С этой точки зрения, существенная особенность термопластичных полимеров заключается в том, что их прочность уменьшается с увеличением температуры, а это означает, что, например, допустимые или номинальные значения давления в трубопроводах из таких материалов должны быть снижены для условий эксплуатации при повышенных температурах.
Другой характерной особенностью проявления механических свойств полимеров является так называемая ползучесть. Это свойство не является критичным для трубопроводов из металлов, обсуждаемых здесь, разве только за исключением случаев, когда они эксплуатируются при температурах в несколько сотен градусов по Цельсию (что маловероятно в рассматриваемых целях). Однако полимерные материалы, благодаря свойственным им низким температурам плавления, склонны к ползучести, т. е. деформации под нагрузкой при изменении температурных условий их эксплуатации. Поэтому проблемы, связанные с этим явлением, не только возрастают с увеличением температуры эксплуатации трубопроводов, но могут усугубиться и влиянием химической агрессивности среды.
Несмотря на множество применений, в которых полимеры прекрасно себя зарекомендовали, при неправильной эксплуатации они часто более уязвимы, чем металлы.В особенности это относится к монтажу труб и фитингов, во время которого полимерные элементы могут получить повреждения даже в тех случаях, когда полимер изначально обладает хорошей механической и химической стойкостью и подходит для применения в данном случае. Кроме того, полимеры более уязвимы к воздействию пламени, что может создавать серьезные дополнительные проблемы для здоровья персонала во время горения в замкнутом пространстве.
В этом разделе будет обсуждаться выбор материалов для различных типов и частей трубопроводов, которые чаще всего используются при производстве высокочистой воды.
Исходная вода
В большинстве случаев исходной является вода из системы коммунального водоснабжения (реже из реки или скважины), и ее химический состав будет меняться в зависимости от местонахождения. Однако по сравнению с конечным продуктом исходная вода будет иметь относительно высокие показатели содержания растворенных солей (примерно от 50 до нескольких сотен ррт), органических веществ, взвешенных твердых частиц и растворенных газов. Главным критерием выбора системы трубопроводов в этом случае должна быть высокая надежность в сочетании с низкой стоимостью.
В трубопроводах для исходной воды обычно используются углеродистые стали. Чугун также пригоден для этих целей, особенно для труб больших диаметров и для водопроводных систем распределения. Эти материалы являются чрезвычайно уязвимыми к коррозионному воздействию во многих водах, особенно в быстрых потоках или в условиях локальной турбулентности (например в коленах труб). В дополнение к уже отмеченным проблемам технического обслуживания коррозия (вследствие попадания ее продуктов в воду) может усложнить дальнейшие стадии процесса очистки воды. Следовательно, с целью увеличения срока эксплуатации систем эти материалы должны быть защищены покрытиями. Для труб большого диаметра (в коммунальных системах распределения) часто используется внутренняя защита покрытиями или полиэтиленовая футеровка. Для труб малых диаметров, имеющих большее отношение к рассматриваемым проблемам, более дешевым методом защиты является гальванизация, особенно по сравнению с покрытием внутренней поверхности труб защитными красками. Тем не менее, гальванизация не всегда является удовлетворительной мерой при длительном сроке эксплуатации.
Как показано ранее, некоторые полимеры по стоимости могут конкурировать с углеродистой статью с защитными покрытиями, но они являются гораздо менее уязвимыми к разрушению под действием химикатов. Следовательно, чтобы свести к минимуму проблемы, связанные с коррозией, наблюдается все возрастающая тенденция использования в трубопроводах для исходной воды полимерных материалов вместо металлических. Возможными вариантами таких материалов могут быть ПЭ, ПВХ или более дорогие, но более прочные и жесткие акрилонитрилбутадиенсти-рольные пластики.
Материалы и компоненты, используемые при строительстве чистых помещений, не должны поступать на строительную площадку в загрязненном состоянии. Как нельзя допускать внешнего загрязнения компонентов, так и в процессе их изготовления грязь не должна попадать внутрь самих компонентов, поскольку во время эксплуатации загрязнения смогут попасть в чистое помещение. Следовательно, все компоненты и материалы, используемые при строительстве чистого помещения, должны производиться, упаковываться, транспортироваться и храниться в условиях, гарантирующих их чистоту перед использованием в чистом помещении.
В процессе строительства чистого помещения необходимо также обеспечить сбор и удаление загрязнений, которые образуются во время проведения строительных и монтажных работ, чтобы тем самым не допустить неконтролируемого загрязнения зоны, окружающей место проведения работ. Для этих целей можно использовать сооружение временных защитных экранов и стен, создавать в критических для загрязнения зонах избыточное давление, использовать временные «жертвенные» фильтры в системах воздухоподготовки. Такие фильтры устанавливают для защиты среды чистого помещения и системы его воздухоподготовки от поступающих снаружи загрязнений. Они дают возможность задать свой собственный рабочий режим и необходимое избыточное давление и заранее рассчитаны на то, что на стадии пуска (или иной согласованной с заказчиком стадии), т. е. перед вводом чистого помещения в эксплуатацию и началом производства, их заменят на фильтры предусмотренного проектом класса.
Продолжительность и частота уборки строительной и монтажной площадки в процессе производства работ должны быть заранее спланированы, носить обязательный характер и постоянно контролироваться, чтобы избежать накопления недопустимых загрязнений на любом участке монтажа и, тем самым, облегчить трудоемкую окончательную очистку чистого помещения перед его пуском в эксплуатацию.
Материалы, для поверхностей в системах стен и потолка
• Нержавеющая сталь с полированной, шлифованной или электрополированной поверхностью
• Анодированный (толщина анодно-окисной пленки >20 мкм) или покрытый эмалью алюминий
• Тонколистовая сталь, окрашенная эмалью или порошковой краской
• Панели из проводящего пластика
Конструкционные элементы потолочных систем
• Легкий металлический каркас с крепежными деталями для установки светильников и других элементов, имеющий отверстия для кабелей, спринклеров и т. д., а также с герметизацией всех мест соединения
• Потолочные панели, герметично монтируемые на несущий каркас со встроенными светильниками и другими элементами, а также, при необходимости, имеющие слой шумопоглотителя с гладкой поверхностью
Напольные покрытия по стяжке или выравнивающему слою (с определенной адгезионной прочностью между основанием и слоем напольного покрытия)
• Не усаживающиеся полимерные листовые (рулонные или плиточные) материалы с горячей сваркой швов
• Керамическая плитка с расшивкой полимерными композициями
• Не усаживающиеся композиции на основе полимерных смол (например, эпоксидных, полиэфирных или полиуретановых), обеспечивающих герметичность поверхности
Фальшполы
• Фальшполы с покрытием из не усаживающегося полимерного материала, установленные на герметизированное бетонное основание Материалы для поверхностей стеновых ограждений
• Тонколистовой металл, окрашенный порошковой краской
• Оцинкованный тонколистовой металл, покрытый эмалью или порошковой краской
• Пластиковые панели
• Полимерные материалы
Конструктивные элементы потолочных систем
• Каркас с крепежными деталями для монтажа светильников, отверстиями для кабелей, спринклеров и т. п. Корпуса фильтров вставляются снизу, со стороны чистого помещения, и закрепляются, прижимаясь к герметизирующим прокладкам
Напольные покрытия (с заданной величиной адгезионной прочности между основанием пола и верхним отделочным слоем покрытия)
• Полимерный листовой материал (рулонный или плиточный), сваренный методом горячей сварки и приклеенный на основание
• Кафельная плитка, уложенная на стяжку или бетонное основание
• Выравнивающий слой или бетонное основание, выполненное из модифицированных материалов с повышенной прочностью (например, на основе карборунда), затем загрунтованный и полированный
• Выравнивающий слой с полимерным покрытием на бетонном основании.
Стены чистых помещений возводятся либо путем строительства на месте обычными способами {такими же, которые применяют в обычном гражданском или промышленном строительстве), либо путем сборки на месте уже готовых элементов, которые соединяются друг с другом, формируя ограждения чистого помещения.
Строительство на месте При таком методе строительства стены выполняются либо из кирпича или блоков, либо применяется каркасная система. Последняя состоит из металлических стоек, которые закрепляются анкерными болтами к строительным конструкциям, в которых сооружается чистое помещение, а затем уже к ним крепятся сами стеновые ограждения. Поскольку система чистого помещения требует большого числа узлов проходов различных сервисных коммуникаций (в том числе и сквозь стеновые ограждения), последний вариант более предпочтителен. Если стены возводятся из кирпича или блоков, необходимо их окрасить таким образом, чтобы финишное покрытие имело ровную, гладкую, прочную и герметичную поверхность. Для этого поверхности необходимо оштукатурить и окрасить эпоксидными эмалями. Экономически целесообразно при этом выполнить облицовку стен листами сухой штукатурки (гипсокартоном толщиной 12 мм), стыки которых заделываются специальной лентой, а затем поверхность окрашивается эпоксидной эмалью. Оба этих метода приемлемы для чистых помещений низких классов чистоты. Для чистых помещений более высоких классов в подобных случаях лучше применить эпоксидное покрытие, армированное стеклотканью.
Сборка (монтаж) на месте При таком методе строительства стеновые ограждения поступают от изготовителя в готовом виде и монтируются на месте. Стеновые панели должны иметь достаточную толщину и прочность, чтобы их несущие свойства позволяли удерживаться в вертикальном положении в условиях первоначальной, слабой фиксации. Обычно панели скрепляются друг с другом либо с помощью специального Н-профиля из подходящего материала, например, анодированного алюминия или пластика, либо фиксируются какими-либо другими методами, взаимно блокируя друг друга. Стеновые панели типа «сэндвич» обычно имеют толщину 50 мм и наружные стенкн (выступающие в роли поверхностей чистого помещения), между которыми находится внутренний наполнитель. Типичными примерами внутренних наполнителей являются: листы сухой штукатурки (гипсокартона), минераловолокнистый материал, стекловолокно и пенополиуретан, хотя могут быть использованы и другие подходящие материалы. Наружные стенки панелей могут быть выполнены из таких материалов, как углеродистая сталь, окрашенная эпоксидной или порошковой эмалью, алюминий, листы нержавеющей стали или пластика, которыми обрамляется или ламинируется материал внутреннего наполнителя.
На рис. 9.9 - 9.17 показаны типичные конструкции стеновых панелей чистых помещений и их элементы - внутренний наполнитель, стыки, соединения между элементами стен, соединения с потолком и полом и пр. Конструкции трехслойных панелей типа «сэндвич» для помещений с высоким уровнем чистоты представлены на рисунках 9.9 -9.12. Они производятся из высококачественных материалов с чрезвычайно жесткими допустимыми отклонениями. Стыки между элементами составляют менее 0,1 мм и, следовательно, после герметизации и уплотнения силиконовыми материалами практически не заметны.