اختبار ضغط الصمامات الكروية قبل التشغيل: فحوصات الجودة الرئيسية

يمكن أن يفشل الصمام الكروي الذي يبدو سليماً أثناء التركيب عند بدء التشغيل، لأن اختبار الضغط يكشف ظروفاً لا تظهر في المناولة العادية، مثل عيوب متقطعة في المسبوكات، أو حلقات مقاعد متضررة، أو تجميع غير صحيح، أو عدم محاذاة الفلنجات، أو تسرب من الساق، أو ترتيب اختبار يحمّل الصمام بطريقة غير مقصودة. لا يتمثل التحكم الأساسي في الوصول إلى ضغط محدد فحسب، بل في إثبات أن جسم الصمام، وحدود الضغط، وآلية الإغلاق، والوصلات المركبة تؤدي وظائفها وفقاً لمعيار الصمام الحاكم وإجراء اختبار نظام الأنابيب.

يجب تحديد معايير القبول قبل بدء الاختبار. يُشار عادةً إلى API 598 وISO 5208 لفحص الصمامات واختبار الضغط، بينما قد تحكم ASME B16.34 متطلبات تصميم الضغط ودرجة الحرارة للعديد من الصمامات الفولاذية. تحدد مواصفات المشروع المعمول بها، وكود الأنابيب، وورقة بيانات الصمام، وتعليمات الشركة المصنعة وسيط الاختبار الفعلي والضغط ومدة الثبات ومعدل التسرب المسموح به وتسلسل الاختبار. ينبغي مواءمة هذه الوثائق بدلاً من التعامل معها على أنها قابلة للتبادل: فمتطلب اختبار الغلاف ليس مماثلاً لمتطلب تسرب المقعد، كما أن اختبار القبول في المصنع لا يثبت تلقائياً سلامة الصمام المركب ووصلاته الميدانية.

الفصل بين سلامة حدود الضغط وأداء الإغلاق

ينبغي أن يميز اختبار بدء التشغيل بين وظيفتين مختلفتين. يتحقق اختبار الغلاف أو الجسم من سلامة الغلاف الحابس للضغط: مسبوكات أو مطروقات الجسم، والوصلات الطرفية، ومناطق إحكام الغطاء أو الساق، والوصلات المجمعة. ويتحقق اختبار المقعد مما إذا كان الصمام الكروي المغلق يستطيع عزل الضغط عبر مقاعده. وغالباً ما يؤدي دمج هاتين الوظيفتين في اختبار واحد غير موثق إلى عدم وضوح مصدر العطل.

في اختبار الغلاف، يوضع الصمام عموماً في الوضعية المطلوبة بموجب الإجراء المعتمد، ويُملأ بالكامل عند استخدام الماء، ثم يُضغط بطريقة محكمة. يجب على المفتشين فحص سطح الجسم، وأعناق الفلنجات، والأطراف الملولبة أو الملحومة، ومنطقة حشوة الساق، ووصلات الجسم، وسدادات التصريف أو التهوية، وأي تجهيزات لتخفيف ضغط التجويف. يتطلب ظهور رشح مرئي أو قطرات أو هبوط في الضغط لا يُعزى إلى استقرار درجة الحرارة أو تشوه، إجراء تحقيق. إن وضع مادة مانعة للتسرب لإخفاء عيب ليس إجراءً تصحيحياً؛ بل يجب تحديد السبب وتوثيقه وتقييمه وفق معيار القبول ذي الصلة.

يتطلب اختبار المقعد إغلاق الصمام بالكامل وتطبيق الضغط على الجانب المحدد من الإغلاق. قد يكون للصمام الكروي التقليدي ذي الكرة العائمة اتجاه ضغط مفضل لتحقيق تحميل أمثل للمقعد، بينما تمتلك التصاميم المثبتة على مرتكز وتصاميم العزل المزدوج والتنفيس ترتيبات إحكام داخلية مختلفة. لا ينبغي أبداً افتراض القدرة على الإحكام في الاتجاهين من المظهر الخارجي للصمام الكروي. يجب أن تحدد علامة الصمام وورقة البيانات وسهم التركيب، عند توفره، اتجاه الاختبار.

قد يؤدي إعداد الاختبار إلى أعطال ظاهرية أو إخفاء أعطال حقيقية

تنشأ العديد من أعطال الصمامات الظاهرية من ترتيب الاختبار. يجب أن تكون الفلنجات العمياء، والبكرات المؤقتة، ورؤوس الاختبار، والخراطيم، وأجهزة القياس، وأجهزة العزل جميعها مصنفة لضغط الاختبار المخطط له. فقد يُخطأ في اعتبار تسرب وصلة مؤقتة تسرباً من المقعد؛ وعلى العكس، قد يمنع صمام عزل ثانٍ تُرك مغلقاً وصول الضغط إلى الصمام قيد الفحص.

كما أن وضعية الصمام مهمة. لا ينبغي ترك الصمام الكروي مفتوحاً جزئياً ما لم يتطلب الإجراء ذلك تحديداً. ففي الوضع المفتوح جزئياً، يمكن أن يؤدي الملء أو التصريف عالي السرعة إلى إتلاف المقاعد اللينة، وقد ينتج عن الضغط المحبوس في تجويف الجسم ملاحظات مضللة. أثناء الاختبار الهيدروستاتيكي، يجب تنفيس الهواء من الصمام ومن جزء الاختبار. ويقلل الهواء المحبوس من موثوقية الاختبار ويخزن طاقة أكبر بكثير من الماء في حال تعطل أحد المكونات.

يتطلب الاختبار الهوائي ضوابط أكثر صرامة بكثير لأن الغاز المضغوط يطلق الطاقة المخزنة بسرعة. ولا ينبغي استخدامه إلا عندما يكون الاختبار الهيدروستاتيكي غير عملي أو محظوراً بسبب خدمة النظام أو المواد أو متطلبات النظافة أو خطر التجمد، وفقط بموجب إجراء معتمد. تعد مناطق الاستبعاد، والضغط التدريجي، وأجهزة القياس المعايرة، والمعدات المؤقتة المثبتة، وخطة الطوارئ الموثقة ضوابط أساسية وليست شكليات إدارية.

افحص الصمام قبل تطبيق الضغط عليه

لا يمكن لاختبار الضغط أن يعوض عن فحص الاستلام أو التركيب غير المكتمل. يجب أن تتطابق هوية الصمام مع قائمة الخطوط والرسم المتساوي القياس للأنابيب: المقاس الاسمي، وفئة الضغط أو تصنيف PN، ومواد الجسم والأجزاء الداخلية، والتوصيلة الطرفية، ونوع الممر، وطريقة التشغيل، وتحديد الخدمة. قد يكون الصمام ذو الممر المخفض مقبولاً تقنياً للعزل، لكنه قد يؤثر في تمرير أدوات تنظيف الأنابيب، والتنظيف بالتدفق، وسعة التدفق، وحسابات هبوط الضغط. وهذه مسائل تصميمية ينبغي حلها قبل الاختبار، لا بعد دخول الخط إلى الخدمة.

افحص الكرة والمقاعد والممر حيثما كان الوصول إليها ممكناً. يمكن لمخلفات الإنشاء، أو خبث اللحام، أو رذاذ الطلاء، أو الرمل، أو مواد التغليف، أو أغطية الحماية المتضررة أن تخدش مقعداً ليناً أثناء التشغيل الأول. يجب تدوير الصمام عبر كامل مشواره قبل الاختبار، مع ملاحظة العزم والحركة لرصد أي مقاومة غير طبيعية. يجب أن تكون الروافع اليدوية مثبتة بإحكام ومفهرسة بشكل صحيح. تتطلب مشغلات التروس والمشغلات التحقق من نقاط توقف الفتح والإغلاق، وبيان الوضعية المحلي، ووضع الفشل عند الاقتضاء، وأي تشابكات أو أذونات مرتبطة بالنظام.

يستحق إحكام الساق اهتماماً خاصاً. فقد ينجح الصمام في اختبار المقعد المغلق، لكنه يتسرب عبر الحشوة أثناء التدوير أو بعد استقرار الضغط. افحص ضبط غدة الحشوة وفقاً لتعليمات الشركة المصنعة؛ إذ إن الشد المفرط يمكن أن يزيد عزم التشغيل ويقصر عمر الحشوة، بينما قد يسمح التحميل غير الكافي بالتسرب عند الساق. بالنسبة للصمامات المزودة بحشوات للتحكم في الانبعاثات أو بتصميم خاص مقاوم للحريق، يجب أن تظل متطلبات الشهادة والتجميع ذات الصلة قابلة للتتبع في سجل الجودة.

تحتاج وصلات الفلنجات المركبة إلى منطق فحص خاص بها

في أنظمة أنابيب الحديد المطاوع، يُوصل الصمام الكروي كثيراً عبر محولات فلنجية، أو وصلات مقيدة، أو تجهيزات فلنجية بدلاً من لحمه مباشرة في خط فولاذي. وهذا يجعل التحكم في الواجهة مهماً بقدر أهمية فحص الصمام. تأكد من توافق أسطح الفلنجات، ونوع الحشية وأبعادها، ودرجة البراغي، وطول البراغي، واستخدام الغسالات عند تحديدها، وتسلسل الشد. قد يؤدي التحميل غير المتساوي للبراغي أو اختيار حشية لملف سطح خاطئ إلى تسرب يُنسب خطأً إلى جسم الصمام.

يجب التحقق من محاذاة الأنابيب قبل الربط النهائي بالبراغي. لا يجوز استخدام الصمام لسحب أطراف الأنابيب غير المحاذية إلى موضعها. تختلف أنابيب الحديد المطاوع والتجهيزات والصمامات في الهندسة والكتلة واحتياجات الدعم؛ ويمكن لأحمال الانحناء الخارجية المنقولة عبر صمام كروي بفلنجة أن تشوه الوصلة أو تضعف عزم التشغيل. ينبغي تركيب دعامات كافية قبل الاختبار، ولا سيما حول الصمامات الثقيلة المشغلة وغرف الصمامات حيث يمكن لحركة الأنابيب غير المدعومة أن تحمّل التجميعة.

كما أن اختبار الضغط لا يثبت مقاومة كل حالة عابرة أثناء التشغيل. فقد تؤدي المطرقة المائية، ودورات بدء وإيقاف المضخة، والإغلاق السريع للصمام، وسلوك إطلاق الهواء إلى حالات ضغط قصيرة المدة تختلف عن الاختبار الساكن. وحيث تنطوي الخدمة على دورات متكررة أو التعرض للاندفاعات، تحقق من توافق تصنيف ضغط الصمام ومادة المقعد وزمن إغلاق المشغل وتحليل اندفاعات النظام مع التشغيل المقصود.

يحدد التحكم في الأجهزة وسجلات الاختبار مدى قابلية الدفاع عن النتيجة

لا تكون نتيجة الاختبار ذات معنى إلا إذا كانت قراءة الضغط موثوقة. يجب أن تتمتع أجهزة القياس أو المرسلات بحالة معايرة سارية، ونطاق قياس مناسب، ودقة كافية لتحديد التغيرات المهمة في الضغط. قد يحجب جهاز قياس بنطاق كامل مرتفع بشكل مفرط فقداناً صغيراً لكنه مهم؛ بينما يكون الجهاز الذي يعمل بالقرب من حده عرضة للتلف وضعف الدقة. يجب أن تتوفر إشارة واحدة مقروءة على الأقل عند نقطة الاختبار، وقد يتطلب الإجراء أجهزة إضافية في الأجزاء البعيدة أو المرتفعة لمراعاة الرأس الهيدروستاتيكي.

قبل إعلان فقدان الضغط، اترك وقتاً للاستقرار. إذ يمكن لتغيرات درجة حرارة الماء، والتمدد المرن للخراطيم، واستقرار الحشية، وإزالة الهواء المتبقي أن تغير القراءة من دون أن تشير إلى وجود تسرب. ينبغي أن يسجل تقرير الفحص وسم الصمام، والشركة المصنعة والطراز حيثما توفرا، والمقاس والتصنيف، ووسط الاختبار، وضغط الاختبار، ووقت البدء والانتهاء، والظروف المحيطة عند الاقتضاء، ومعرفات الأجهزة، ووضعية الصمام، واتجاه الاختبار المطبق، والتسرب المرصود، والقرار المتخذ.

عندما يكون الصمام الكروي جزءاً من ترتيب آلي للتحكم بالضغط، يجب تحديد حدود الاختبار بعناية. يمكن أن يؤديصمام التحكم الهيدروليكي مجاور أو صمام تنفيس أو مسار تجاوز أو دائرة تحكم طيار إلى تغيير توزيع الضغط أو تجاوز صمام العزل الجاري تقييمه بشكل غير مقصود. يجب أن يحافظ العزل المؤقت على حماية السلامة عند الحاجة، ولا ينبغي إزالته إلا بموجب إجراءات إعادة تشغيل محكومة.

أخطاء القبول الشائعة

• اعتبار عدم وجود تسرب خارجي مرئي نجاحاً كاملاً. يمكن أن يكون الصمام جافاً من الخارج مع استمرار مرور تسرب غير مقبول عبر المقاعد المغلقة.
• الاختبار في اتجاه تدفق واحد فقط. قد يفوّت ذلك مشكلة في مقعد اتجاهي أو اتجاه تركيب غير صحيح.
• استخدام ضغط اختبار النظام دون تأكيد حدود الصمام. يجب التحقق من تصنيف الضغط ودرجة الحرارة المعمول به وأساس الاختبار المعتمد للصمام المركب ولأضعف مكون متصل به.
• ترك الهواء في جزء الاختبار الهيدروستاتيكي. تصبح النتيجة أقل موثوقية ويزداد خطر الطاقة المخزنة.
• تخطي الفحوصات الوظيفية بعد الاختبار. قد يحكم الصمام أثناء الاختبار ثم ينحشر بعد تحرير الضغط، وخاصةً عندما يكون ضبط الحشوة أو إجهاد الفلنجة أو نقاط توقف المشغل غير صحيح.

بعد خفض الضغط، صرّف ونفّس جزء الاختبار بأمان، وافحصه مرة أخرى للتحقق من التسرب المتأخر، ودوّر الصمام الكروي للتأكد من سلاسة التشغيل. يجب إعادة أي تجويف حساس للماء، أو غلاف مشغل، أو وصلة جهاز إلى حالة الخدمة. ينبغي أن يعتمد الإفراج عن بدء التشغيل على أدلة قابلة للتتبع تثبت نجاح فحوصات الغلاف والمقعد والتشغيل والتركيب المحددة، وليس على قراءة ضغط واحدة أو فحص بصري غير رسمي.