ГОСТ 9544-2015: нормы герметичности затворов арматуры

Таблица классов от A до G с нормами утечки на единицу DN нужна для выбора буквы, и её разбор есть в справке о классах герметичности запорной арматуры. Конструктору и ОТК завода-изготовителя арматуры стандарт задаёт ещё несколько обязанностей: как оформить требование для разных видов арматуры, с какой точностью мерить, каким воздухом испытывать и как записать допустимое ухудшение после ресурса. От этих же строк зависит заказ сёдел и уплотнений затвора.

Стандарт действует с 2016 года и охватывает семь видов арматуры

ГОСТ 9544-2015 «Арматура трубопроводная. Нормы герметичности затворов» введён приказом Росстандарта от 26.05.2015 № 440-ст с 01.04.2016; текст сверялся по изданию с поправками 2016 и 2022 года на meganorm.ru. Термины стандарт берёт из ГОСТ 24856 и отдельно определяет запорную, запорно-регулирующую, комбинированную, невозвратно-запорную, обратную, предохранительную, регулирующую, распределительно-смесительную и фазоразделительную арматуру.

Для каждого вида правило своё. Запорную, обратную и предохранительную считают по DN и классу (п. 5.1), регулирующую по условной пропускной способности и классам от II до VI (п. 5.2). Распределительно-смесительную по п. 5.3.3 считают как запорную или как регулирующую по назначению, комбинированную по п. 5.3.4 по каждому режиму отдельно, с согласованием с заказчиком.

Запись в КД меняется по виду арматуры

Пункт 6.1 обязывает разработчика указать класс или норму вместе с испытательной средой и давлением испытаний. Пункт 6.3 приводит образцы, которые удобно копировать в ТУ и в заявку на детали затвора:

• запорная и обратная: «Класс герметичности затвора CC по ГОСТ 9544, испытательная среда воздух, давление испытаний 0,6 МПа»;
• регулирующая: «Класс герметичности затвора II по ГОСТ 9544, испытательная среда воздух, абсолютное давление испытаний 0,5 МПа» и перепад давления;
• предохранительная: «Класс герметичности затвора B по ГОСТ 9544, испытательная среда вода, давление испытаний Pн = … МПа»;
• любая арматура через норму: «Утечка в затворе не более 17 мм³/с, испытательная среда вода, давление испытаний … МПа».

Для предохранительной арматуры и регулирующей классов IV-S2, V и VI в КД дополнительно указывают диаметр седла. Для арматуры, у которой DN задан в NPS, а давление в классах ANSI, п. 4.5 требует сначала перевести их в DN и PN по таблицам приложения А.

Испытание воздухом на полное давление разрешено не каждому классу

По п. 5.1.4 испытание затвора воздухом при давлении PN или рабочем проводят только по требованию заказчика, и норму тогда согласуют отдельно. Ограничения жёсткие: до PN 200 такое испытание возможно для классов A, AA, B, C, CC и D, для PN 250 и PN 320 только для A, AA и B, для PN 420 только для класса A. Рекомендуемые утечки для этого случая даны в таблицах Г.1–Г.5.

Для мягкого седла испытание воздухом при полном давлении самое жёсткое: газ проходит по микроканалам, которые вода не заметит. Кольцо из фторопласта или резины нагружено перепадом сильнее, чем при 0,6 МПа. Если заказчик требует такое испытание, это сразу меняет выбор материала и натяга седла, поэтому строку о нём передают изготовителю детали.

В затворе работают кольца, тарелки и мембраны из полимеров

Мягкие элементы затвора встречаются почти во всех типах арматуры: кольца седла в шаровых кранах, резиновые и полиуретановые уплотнения на тарелках клапанов и дисках затворов, гуммированные диски и манжеты дисковых затворов, мембраны мембранных клапанов, кольца обратных клапанов. Через стык этих деталей с металлом и проходит утечка, которую мерит ОТК.

Пример требований из таблицы Ж.1 справочного приложения Ж связывает эластичное седло с отсутствием видимой утечки по ISO 5208, а металлическое с классом D. Значит, когда в КД стоит класс A на кране или задвижке, мягкая деталь затвора и есть то, что держит класс, и её материал, твёрдость и размер нужно фиксировать так же строго, как металл корпуса.

Погрешность замера утечки привязана к её величине

Пункт 7.3 определяет, откуда мерить: со стороны выходного патрубка при атмосферном давлении или из корпуса через специальное отверстие; при пузырьковом методе насадку погружают в воду, при капельном размещают в нижней части патрубка. Пункт 7.5 задаёт точность: при утечках до 1,67 мм³/с включительно погрешность не больше 0,17 мм³/с, при больших утечках не больше 5 % от допустимого значения. Для капельно-пузырькового метода требований к погрешности нет.

Насадку по п. 7.6 выбирают так, чтобы объём одной капли или пузырька был меньше допустимой утечки за минимальное время испытания; для контроля максимально допустимых утечек берут насадки наибольшего диаметра. Пункт 5.1.3 разрешает задавать норму числом капель или пузырьков, деля допустимую утечку на объём одной капли или пузырька по ГОСТ 33257. При инструментальном контроле класса A по п. 7.8 не считаются браковочными утечки до 0,015 мм³/с на воде и до 0,05 мм³/с на воздухе.

Пример, условные данные: допустимая утечка 17 мм³/с из образца записи п. 6.3, время контроля 60 с. За минуту допускается 1 020 мм³, и капля объёмом около 50 мм³ из насадки даёт порог около 20 капель. Насадка с каплей в несколько раз крупнее уже не позволила бы отличить годный затвор от негодного на коротком контроле.

Какая точность замера утечки нужна по ГОСТ 9544?

Точность замера утечки в затворе по п. 7.5 ГОСТ 9544-2015 зависит от величины утечки: до 1,67 мм³/с (0,1 см³/мин) включительно погрешность не должна превышать 0,17 мм³/с, при больших утечках погрешность ограничена 5 % от допустимого значения. Для капельно-пузырькового метода требования к погрешности не предъявляются, зато насадку подбирают так, чтобы одна капля или пузырёк был меньше допустимой утечки за время испытания.

Чистота испытательного воздуха связана с материалом седла

По п. 7.2.2 воздух для испытаний должен соответствовать классу 9 загрязнённости по ГОСТ 17433, допускается воздух класса чистоты не хуже 684 по международному стандарту: 6 по твёрдым частицам, 8 по воде в жидкой фазе, 4 по маслу. Значение этих цифр расшифровано в материале о классах загрязнённости сжатого воздуха.

Пункт 7.2.3 разрешает устанавливать в КД другие требования к чистоте с учётом материалов уплотнительных поверхностей затвора. Твёрдая частица, прошедшая через затвор при испытании, оставляет риску на фторопластовом седле, и следующий замер покажет утечку, которой у нового крана не было. Масло из компрессора опасно для смесей, нестойких к маслу. Если на стенде заказчика воздух грязнее класса 9, это влияет на выбор между чистым и наполненным фторопластом.

Предохранительный клапан проверяют при давлении настройки

Пункт 5.1.5 задаёт для предохранительной арматуры особый порядок. Утечку определяют при давлении настройки, если в КД не указано иное; допускается проверка при 0,9 давления начала открытия по специальной методике. Если конкретное давление настройки при заказе не задано, проверку ведут при минимальном значении диапазона настройки из КД. Норму считают не по DN, а по диаметру седла, промежуточные значения находят интерполяцией.

Для мягкого уплотнения тарелки это значит, что седло проверяют почти на пороге открытия, когда прижатие тарелки минимально. Материал с низкой твёрдостью здесь держит лучше, но быстрее продавливается и теряет форму после срабатываний; это противоречие решают выбором материала и профиля, а подтверждают только испытанием клапана.

Допустимое ухудшение после ресурса записывают в НД

Пункт 6.4 оставляет изменение норм в эксплуатации и при наработке ресурса на согласование с заказчиком. В приложении Ж есть пример формулировки: после наработки полного ресурса утечка арматуры класса A не должна превышать нормы класса B, промежуточные значения определяют линейной интерполяцией, а нормы действуют при обслуживании по РЭ.

Пример расчёта, условные данные: кран DN 50 класса A, ресурс 5 000 циклов, на воде. Норма класса B для DN 50 при 0,01 мм³/с на единицу DN составит 0,5 мм³/с. На 2 500 циклах по интерполяции допускается около 0,25 мм³/с. Если ресурсные испытания показывают, что седло к этой точке уже течёт на 0,5 мм³/с, причина обычно в материале седла или в его натяге, и её ищут до серийного выпуска.

Требование к затвору переносят в заявку на седло

Чтобы изготовитель кольца седла или уплотнения тарелки рассчитал деталь с первого раза, в заявку переносят строки из КД и программы испытаний:

Данные из КД отделяют от предположений: материал старого седла «похоже на фторопласт с углём» записывают как предположение, пока его не подтвердили паспорт или анализ.

Сёдла и уплотнения затворов заказывают по чертежу или образцу

Наша компания производит фторопластовые кольца, сёдла и уплотнения тарелок из фторопласта, полиамида, полиуретана и резины по чертежу, эскизу, фото или образцу. Для ремонтного крана без документации кольцо седла делают по образцу после замеров. Кольца типовых размеров делают по размерному ряду, сёдла нестандартной формы по чертежу заказчика. Можно заказать одно седло; минимальная сумма заказа 9 000 ₽ с НДС.

Расчёт начинают со строки КД о герметичности, программы испытаний и ресурса. Класс собранного затвора подтверждает только стенд изготовителя арматуры, поэтому для новой конструкции сначала делают пробную партию сёдел и проверяют её на ресурсных испытаниях. Когда ресурс подтверждён, материал и чертёж седла фиксируют, а в заявке на выпуск называют число кранов в год и шаг поставок.