Các Tiêu Chuẩn Mà Thử Nghiệm Áp Lực Phải Đáp Ứng Là Gì?

Các Tiêu Chuẩn Chính Trong Ngành Quản Lý Thử Nghiệm Áp Lực

Tổng quan về Khung quy định cho Kiểm tra áp lực

Các tiêu chuẩn về thử áp lực tạo ra các lớp bảo vệ bao trùm nhiều ngành công nghiệp, kết hợp mọi thứ từ quy định của chính phủ đến các mã quốc tế cùng các hướng dẫn cụ thể cho các lĩnh vực khác nhau. Theo dữ liệu từ Market Research Future năm ngoái, thị trường toàn cầu về thiết bị thử áp lực đã đạt khoảng 14,2 tỷ USD vào năm 2023, chủ yếu do các công ty đang phải đối mặt với các yêu cầu an toàn ngày càng khắt khe hơn. Một số tổ chức tiêu chuẩn lớn nổi bật trong lĩnh vực này bao gồm Bộ quy tắc nồi hơi và bình chịu áp lực ASME, thường được biết đến với tên BPVC, cùng với các tiêu chuẩn kiểm tra của API. Ngoài ra còn có các quy định như Chỉ thị Thiết bị Áp lực (PED) của Liên minh Châu Âu áp dụng theo khu vực. Điểm chung giữa các giao thức khác nhau này là đều yêu cầu theo dõi vật liệu sử dụng, lưu giữ hồ sơ chi tiết về các bài kiểm tra đã thực hiện và tiến hành kiểm tra sau thử nghiệm để đảm bảo các hệ thống có thể chịu được những điều kiện mà chúng sẽ gặp phải trong quá trình vận hành thực tế.

ASME BPVC: Đảm Bảo An Toàn cho Nồi Hơi và Bình Chịu Áp Lực

Theo ASME BPVC Phần VIII Phân Chia 1, các bình chịu áp lực cần phải chịu được khoảng 1,3 đến 1,5 lần áp suất vận hành bình thường khi thực hiện thử nghiệm thủy tĩnh. Khi tiến hành thử nghiệm bằng khí nén, tiêu chuẩn có giảm nhẹ đôi chút nhưng vẫn yêu cầu bình phải chịu được áp suất lên tới khoảng 1,1 đến 1,25 lần áp suất thiết kế. An toàn trở nên quan trọng hơn bao giờ hết trong trường hợp này, do đó các hệ thống giám sát từ xa hiện đã trở thành thực hành tiêu chuẩn. Phiên bản năm 2023 cũng mang lại một số thay đổi khá đáng kể. Sau khi Hội Đồng Kiểm Tra Nồi Hơi Quốc Gia thực hiện nghiên cứu, họ phát hiện ra một điều đáng lo ngại: gần một phần tư số sự cố nồi hơi thực tế bắt nguồn từ những lỗi hàn nhỏ mà không ai phát hiện ra trong các cuộc kiểm tra định kỳ. Chính điều này đã thúc đẩy ngành công nghiệp hướng tới các yêu cầu kiểm tra nghiêm ngặt hơn như chúng ta thấy ngày nay.

ASME B31 Series: Nền Tảng Cho Độ Bền Vững của Hệ Thống Đường Ống

Họ mã B31 quy định các ngưỡng thử áp lực cho mạng đường ống:

Loại hệ thống	Hệ số bội áp lực thử	Thời gian (giờ)
Đường ống dẫn điện (B31.1)	1,5 lần áp lực thiết kế	10
Đường ống công nghệ (B31.3)	1,25 lần áp lực thiết kế	4
Có những ngoại lệ đối với vật liệu giòn và hệ thống nhiệt độ cao, có thể yêu cầu các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) thay thế như siêu âm mảng pha.

API 510 và API 570: Tích hợp vào quy trình kiểm tra và bảo trì

Các tiêu chuẩn của Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API) đóng vai trò là những liên kết quan trọng giữa cách thiết kế thiết bị và mức độ tin cậy của thiết bị trong quá trình vận hành. Ví dụ, theo quy định API 510, các bình chứa đang sử dụng cần phải được kiểm tra áp suất lại sau mười năm. Trong khi đó, API 570 yêu cầu kiểm tra khí nén hàng năm đối với các đường ống hoạt động trong môi trường có hydro sunfua. Theo một nghiên cứu công nghiệp được công bố năm ngoái, các công ty kết hợp các hướng dẫn API này với công nghệ bảo trì dự đoán thông minh đã ghi nhận sự sụt giảm đáng kể các sự cố liên quan đến thất bại về áp suất. Một nghiên cứu của NIST thậm chí đã báo cáo mức giảm khoảng 41% các sự cố như vậy khi các quy trình bảo trì đúng đắn được tuân thủ song song với các yêu cầu tiêu chuẩn.

Ứng dụng ASME B31.1 và B31.3 trong các Hệ thống Đường ống Năng lượng và Công nghệ

ASME B31.1: Yêu cầu Thử nghiệm cho Đường ống Năng lượng tại Các Cơ sở Năng lượng

Tiêu chuẩn ASME B31.1 đặt ra các quy định về thử nghiệm áp lực trong các hệ thống đường ống dẫn năng lượng được sử dụng tại nhiều cơ sở năng lượng khác nhau, bao gồm các nhà máy phát điện và cơ sở hạ tầng sưởi ấm khu vực. Theo tiêu chuẩn này, hầu hết các hệ thống cần phải trải qua thử nghiệm thủy tĩnh, trong đó chúng được đưa lên áp suất bằng 1,5 lần áp suất thiết kế và duy trì ở mức đó ít nhất mười phút trọn vẹn. Tuy nhiên, có một số ngoại lệ. Khi việc giữ nước trong hệ thống có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành, các công ty có thể chọn phương pháp thử nghiệm khí nén thay thế. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi các biện pháp phòng ngừa bổ sung, như bố trí người giám sát từ khoảng cách an toàn và lắp đặt van xả áp suất phù hợp để đề phòng trường hợp có sự cố xảy ra.

Thử nghiệm Thủy tĩnh và Khí nén theo B31.1: Quy trình và Ngoại lệ

Các thử nghiệm thủy tĩnh theo B31.1 yêu cầu độ mở van 90% để đảm bảo loại bỏ hoàn toàn không khí, với các đồng hồ đo áp suất được hiệu chuẩn ở độ chính xác ±1%. Việc thử nghiệm bằng khí nén chỉ được phép thực hiện ở áp suất dưới 15 psi (1,03 bar) hoặc 10% giới hạn chảy của hệ thống, tùy theo giá trị nào thấp hơn. Cả hai phương pháp đều yêu cầu kiểm tra và lập tài liệu về các mối hàn và giá đỡ trước khi tăng áp.

ASME B31.3: Các Quy trình Thử áp trong Nhà máy Hóa chất và Công nghiệp

Tiêu chuẩn ASME B31.3 đưa ra các yêu cầu cụ thể về thử nghiệm áp lực tại những khu vực có nguy cơ cao nơi hệ thống đường ống công nghệ đi qua các nhà máy hóa chất và nhà máy lọc dầu. Mặc dù thử nghiệm thủy lực ở áp suất bằng 1,5 lần áp suất thiết kế vẫn là phương pháp được ưu tiên theo đa số kỹ sư, có những trường hợp thử nghiệm khí nén được chấp thuận nếu thực sự lo ngại về vấn đề nhiễm bẩn do chất lỏng. Khi tiến hành các thử nghiệm này, mọi mối nối đều phải được giữ nguyên trạng và dễ tiếp cận trong suốt quá trình. Cần đặc biệt chú ý đến các vật liệu giòn như thép tráng kính, đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận tốc độ tăng áp suất trong các chu kỳ thử nghiệm. Các tiêu chuẩn này giúp đảm bảo an toàn tổng thể trong các môi trường công nghiệp xử lý các chất potentially nguy hiểm.

Chuẩn bị Hệ thống, Phân đoạn và Tiêu chí Rò rỉ trong Tuân thủ B31.3

B31.3 yêu cầu các hệ thống lớn phải được chia nhỏ bằng cách sử dụng các tấm bịt kính (spectacle blinds) hoặc các đoạn ống nối (spool pieces) để thuận tiện cho việc thử nghiệm. Tỷ lệ rò rỉ chấp nhận được được quy định là “không có giọt nhìn thấy” đối với các thử nghiệm thủy lực, và không mất áp suất (±0,1%) trong thời gian 30 phút đối với các hệ thống khí. Tài liệu sau thử nghiệm phải bao gồm biểu đồ áp suất, hồ sơ hiệu chuẩn thiết bị và chứng nhận của kiểm định viên.

Các lưu ý đặc biệt đối với hệ thống ống dẫn lạnh và điều hòa không khí (ASME B31.5)

Hệ thống áp suất thấp và giới hạn nạp môi chất trong đường ống lạnh

Các hệ thống làm lạnh hoạt động dưới 150 psi thuộc phạm vi điều chỉnh của tiêu chuẩn ASME B31.5 liên quan đến thử nghiệm áp suất. Khi lượng nạp môi chất lạnh không được quản lý đúng cách, các bộ phận thường hay bị hỏng hơn. Theo tiêu chuẩn, hầu hết các hệ thống cần được thử nghiệm thủy lực ở áp suất bằng 1,5 lần áp suất thiết kế. Tuy nhiên, có một số linh hoạt đối với những hệ thống sử dụng môi chất lạnh nhóm A1, miễn là chúng thực hiện kiểm tra áp suất hàng năm để xác nhận mọi thứ vẫn còn nguyên vẹn. Nghiên cứu gần đây từ năm ngoái cũng cho thấy một điều thú vị: các hệ thống có lượng nạp môi chất lạnh vượt quá 25% nhưng không có hệ thống xả áp suất tương ứng đã gặp sự cố nhiều hơn khoảng 42% khi trải qua các thay đổi nhiệt độ. Những phát hiện này được đăng trên Tạp chí An toàn Hệ thống Đường ống.

Hướng dẫn an toàn về thử nghiệm khí nén đường ống dẫn môi chất lạnh

Khi việc thử nghiệm khí nén theo B31.5 là không thể tránh khỏi, tiêu chuẩn yêu cầu:

• Cách ly các bộ phận không thể thử nghiệm như máy nén
• Tăng áp suất từng bậc ±10% so với mục tiêu mỗi 15 phút
• Bắt buộc sử dụng van xả áp được hiệu chuẩn ở mức 110% giới hạn thử nghiệm

Hướng dẫn an toàn HVAC gần đây nhấn mạnh việc sử dụng khí nitơ thay vì hỗn hợp oxy để loại bỏ nguy cơ cháy nổ. Dữ liệu thực tế cho thấy các hệ thống tuân thủ duy trì tỷ lệ rò rỉ tối đa cho phép ở mức 0,5%, so với 2,1% ở các hệ thống không tuân thủ (Báo cáo Độ bền Đường ống 2024).

Thực hành Tốt nhất trong Thử nghiệm Áp suất cho Hệ thống HVAC Thương mại

Đối với hệ thống nước lạnh HVAC, việc thử nghiệm tuân thủ B31.5 bao gồm:

Thông số kỹ thuật	Yêu cầu tối thiểu	Phạm vi tiêu biểu
Thời Gian Thử Nghiệm	30 phút	1–4 giờ
Độ ổn định nhiệt độ	±2°C trong suốt quá trình thử nghiệm	±1°C (hệ thống hiện đại)
Tài liệu	Biểu đồ Áp suất theo Thời gian	Nhật ký điện tử có tích hợp GPS

Kỹ thuật viên đã được đào tạo phải xác minh tất cả các mối nối mặt bích đáp ứng tương đương lớp áp suất ống dẫn theo SMACNA trước khi đưa vào vận hành.

Yêu cầu An toàn Chung trong Các Hoạt động Thử áp lực

Giảm thiểu Nguy cơ trong Môi trường Thử áp lực Cao

Các hoạt động thử áp lực đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình kiểm soát nguy cơ, đặc biệt khi hệ thống vượt quá 15% giới hạn thiết kế. Các tiêu chuẩn ngành yêu cầu:

• Van xả áp được hiệu chuẩn với độ chính xác ±2%
• khu vực cấm 360° kéo dài gấp 1,5 đường kính ống
• Giám sát áp lực theo thời gian thực bằng đồng hồ đo được chứng nhận ASME

Phân tích của OSHA năm 2024 cho thấy 34% sự cố thử nghiệm bắt nguồn từ việc đánh giá nguy cơ không đầy đủ. Hướng dẫn thử thủy lực đường ống hiện nay nhấn mạnh khung quản lý rủi ro API RP 1173, yêu cầu kiểm tra trước thử nghiệm đối với các dấu hiệu mỏi vật liệu, lệch tâm mặt bích và rủi ro giãn nở do nhiệt độ gây ra.

Đào tạo Nhân viên và Ứng phó Khẩn cấp Trong Quá trình Thử áp lực

Yêu cầu năng lực đối với các đội kiểm tra áp lực đã tăng 27% kể từ năm 2020, trong đó chứng chỉ ASME QFO-1 hiện là bắt buộc đối với các giám sát viên quản lý hệ thống trên 300 psig. Các buổi diễn tập khẩn cấp phải mô phỏng các tình huống quan trọng:

Tình huống	Mục tiêu thời gian phản ứng	Yêu cầu về thiết bị bảo hộ cá nhân
Giảm áp suất đột ngột	90 giây	Máy thở cấp độ C
Rò rỉ gioăng	<45 giây	Khiên che mặt toàn phần + quần áo chịu lửa
Xả áp có kiểm soát	<120 giây	Găng tay chống nhiệt

Theo báo cáo của OSHA, 63% sự cố kiểm tra áp lực liên quan đến lỗi truyền đạt thông tin, thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi hơn các hệ thống cảnh báo dự phòng sử dụng tín hiệu hình ảnh và âm thanh.

Cân Bằng Tốc Độ Dự Án và An Toàn trong Các Tình Huống Thử Nghiệm Thực Địa

Các đội thực địa triển khai ASME B31.1 đạt tỷ lệ tuân thủ 89% khi sử dụng phương pháp thử nghiệm theo giai đoạn:

Giai đoạn 1

• Thử nghiệm cách ly từng đoạn ở áp suất 110% áp suất thiết kế
• thời gian ổn định 30 phút

Giai đoạn 2

• Xác nhận hệ thống đầy đủ ở 90% áp suất thử nghiệm
• Quét dò rò rỉ bằng hồng ngoại

Theo các nghiên cứu ngành điện năm 2023, phương pháp này giảm tổng thời gian thử nghiệm 18% trong khi vẫn duy trì hệ số an toàn yêu cầu là 1,5 lần.

Tài liệu hóa, Tuân Thủ và Truy xuất Nguồn Gốc Kỹ Thuật Số trong Quy Trình Thử Nghiệm

Các Hồ Sơ Thử Nghiệm Cần Thiết và Yêu Cầu Pháp Lý cho Kiểm Toán

Khi nói đến việc kiểm tra áp lực tài liệu, chúng cần tuân thủ các tiêu chuẩn ngành như ASME Section V và ISO 9001. Nhật ký kiểm tra nên bao gồm các thông tin như dấu thời gian, dữ liệu đường cong áp suất và các chứng chỉ hiệu chuẩn mà mọi người thường hay quên. Các thanh tra viên rất thích xem các hồ sơ có thể truy xuất được trong quá trình kiểm tra, vì vậy hãy đảm bảo mọi thứ được lưu trữ đầy đủ. Hãy nghĩ đến các yếu tố như tỷ lệ rò rỉ, kiểm tra mối hàn và cách các hệ thống được cô lập trong quá trình thử nghiệm. FDA cũng quy định rất cụ thể. Quy định 21 CFR Part 820 của họ yêu cầu các báo cáo thử nghiệm thủy lực đối với đường ống thiết bị y tế phải được lưu giữ ít nhất hai năm sau khi lắp đặt. Đúng vậy, việc tuân thủ là bắt buộc khi liên quan đến an toàn cho bệnh nhân.

Số hóa Việc Tuân thủ: Xu hướng Giám sát và Báo cáo Tự động

Các nền tảng điện toán đám mây hiện đại hiện đang xử lý khoảng 90% công việc tuân thủ ASME B31.1 nhờ vào việc giám sát áp suất thời gian thực và các hệ thống trí tuệ nhân tạo thông minh phát hiện bất thường trước khi chúng trở thành vấn đề. Công nghệ này hoạt động song song với các thiết bị kiểm tra được kết nối internet để tạo ra những tài liệu kiểm toán quan trọng đáp ứng tiêu chuẩn API 570 cho Phụ lục A. Các nhà máy áp dụng hệ thống này báo cáo đã giảm khoảng ba phần tư số lỗi tuân thủ khi chuyển sang các quy trình số hóa phù hợp với hướng dẫn ISO 17025. Các quy trình làm việc này tự động lưu lại các video độ phân giải cao từ các buổi thử nghiệm khí nén cùng với toàn bộ các điểm dữ liệu hỗ trợ, giúp việc kiểm tra trở nên thuận tiện hơn nhiều cho tất cả các bên liên quan.

Đảm bảo Sẵn sàng Kiểm toán và Khả năng Truy xuất Nguồn gốc Toàn diện trong Thử nghiệm Áp lực

Với công nghệ blockchain bảo mật hồ sơ linh kiện từ khâu đúc đến kiểm tra thủy lực cuối cùng, các nhà sản xuất hiện nay có thể liên kết trực tiếp chứng nhận vật liệu với bản đồ hàn thông qua mã QR. Sự chuyển đổi số trong các quy trình này đã giảm đáng kể các vấn đề liên quan đến việc diễn giải đánh giá phi phá hủy (NDE), vốn thường phát sinh trong các cuộc kiểm toán của OSHA. Một số cơ sở báo cáo đã cắt giảm mạnh khối lượng công việc chuẩn bị kiểm toán – giảm từ khoảng 34 giờ công mỗi hệ thống xuống còn dưới hai giờ. Mặc dù đạt được những lợi ích về hiệu suất này, các công ty vẫn duy trì khả năng giám sát toàn bộ lịch sử sửa chữa trong suốt vòng đời thiết bị, điều này ngày càng trở nên quan trọng khi các yêu cầu pháp lý tiếp tục thay đổi.

Câu hỏi thường gặp

Các tiêu chuẩn chính điều chỉnh việc thử áp lực là gì?

Các tiêu chuẩn chính bao gồm Bộ quy tắc Nồi hơi và Bình chịu áp lực ASME (BPVC), dãy ASME B31, API 510 và API 570. Các tiêu chuẩn này định nghĩa các quy trình kiểm tra áp suất đối với thiết bị và đảm bảo an toàn cũng như sự tuân thủ trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Việc thử áp suất theo ASME BPVC được thực hiện như thế nào?

Theo ASME BPVC, các bình chịu áp lực phải trải qua thử nghiệm thủy tĩnh ở mức 1,3 đến 1,5 lần áp suất vận hành, hoặc thử nghiệm khí nén ở mức 1,1 đến 1,25 lần áp suất thiết kế. Các thử nghiệm này nhằm đảm bảo độ bền vững của các bình chứa.

Vai trò của các mã ASME B31.1 và B31.3 là gì?

ASME B31.1 và B31.3 cung cấp các hướng dẫn về thử nghiệm áp suất trong hệ thống đường ống năng lượng và hệ thống đường ống công nghệ. Chúng quy định các yêu cầu và quy trình thử nghiệm áp suất để đảm bảo độ nguyên vẹn và an toàn của hệ thống trong các cơ sở năng lượng và công nghiệp.

Những yếu tố an toàn cần lưu ý khi thử nghiệm áp suất là gì?

An toàn trong quá trình thử áp lực bao gồm việc tuân thủ các quy trình kiểm soát nguy hiểm, sử dụng van xả áp đã được hiệu chuẩn, thiết lập khu vực cấm tiếp cận và đảm bảo nhân viên đã được đào tạo. Các hướng dẫn của OSHA và khung quản lý rủi ro API RP 1173 là yếu tố quan trọng để giảm thiểu rủi ro.