Процеси старіння в спринклерних системах. Досвід випробувань, проведених VdS протягом більше 10 років

17.05.2011

Наступна доповідь, що обговорювалася на конференції «Системи пожежогасіння» в Кьольні (Німеччина) 08-09.12.2010 р., думаю, буде цікавою як власникам об'єктів, де змонтовані системи водяного пожежогасіння, так і організаціям, що їх обслуговують. Для кращого розуміння читачі повинні знати, що в статті є посилання на два основні нормативні документи щодо проектування і монтажу спринклерного пожежогасіння, які діють у Німеччині:
• DIN EN 12845 (2009-07) – це європейський стандарт EN 12845 «Стаціонарні системи пожежогасіння. Автоматичні спринклерні системи. Проектування, монтаж, технічне обслуговування», над другою редакцією якого йде робота щодо впровадження його в Україні;
• VdS CEA 4001 «Спринклерні системи. Проектування і монтаж» – стандарт Європейських страхових компаній, який прийнято організацією VdS і який має жорсткіші вимоги, ніж стандарт EN.
Володимир Носач, президент УФСБ.

1. Вступ
Внаслідок перебування спринклерних систем протягом багатьох років у різних робочих станах, а також природних процесів старіння та атмосферного впливу, пошкодження їх компонентів стає неминучим.

Після вводу систем в експлуатацію через певний проміжок часу у ході періодичних випробувань і технічного обслуговування виявляють пошкодження, які впливають на механічні властивості компонентів. Це стосується також пошкодження трубопроводів і спринклерів у такій мірі, що вони стають помітними ззовні. Таке пошкодження пов’язане також зі станом, зокрема, сигнальних клапанів, насосів та корозійного руйнування зовнішніх поверхонь трубопроводів.

Разом з тим, серйозною проблемою є пошкодження системи, які не можна побачити ззовні. Ддо них належать пошкодження трубопроводів та/або пошкодження, які погіршують роботу спринклерів.

У зв’язку з цим п. 18.4.6 Настанови VdS стосовно проектування і монтування спринклерних систем VdS CEA 4001:2008-11 (03) вимагають проведення інспекції через 25 років експлуатації водозаповнених систем і через 12,5 років експлуатації сухотрубних систем. Трубопроводи і спринклери перевіряють на підставі результатів випробувань випадково відібраних зразків.

Оскільки відповідно до чинної Настанови VdS не можна оцінити усі спринклерні системи, Настанова VdS 2092, яка діяла раніше, також містила подібні вимоги. Пункт А6.7 цієї Настанови містить усі вимоги, які стосуються випробування.

Додаток К до DIN EN 12845 (2009-07) «Стаціонарні системи пожежогасіння – Автоматичні спринклерні системи – Проектування, монтування і технічне обслуговування» також містить вимогу щодо проведення огляду через 25 років після вводу в експлуатацію.

Поданий нижче матеріал описує процедуру огляду через 25/12,5 років експлуатування з метою виявлення пошкоджень внаслідок перебігу процесів старіння. Крім того, в ньому вказано чинники, які впливають на трубопроводи ззовні.

2. Порівняння результатів, одержаних через 25 років після вводу системи в експлуатацію, з результатами, одержаними через 12,5 років після нього

Докладно процес та обсяги інспекції через 25/12,5 років після вводу в експлуатацію описано в інструкції VdS 209. Залежно від типу і розмірів системи, перевіряють певну кількість спринклерів. Оцінювання стану спринклерної системи в цілому проводять на підставі оцінювання стану випадково відібраних зразків.

2.1. Відбір зразків
Першим критерієм є різниця між водозаповненими і сухотрубними системами. Якщо спринклерна система, яка підлягає інспекції, являє собою водозаповнену систему і складається не більше ніж з 10 секцій, інспекції піддають тільки одну секцію за умови, що всі секції знаходяться в одному будинку та/або приміщенні, а умови навколишнього середовища можна порівняти між собою. Така інспекція обмеженої частини неприпустима для сухотрубних систем.

Другим критерієм щодо відбору зразків є кількість спринклерів в одній секції, яка підлягає інспекції. Викладені нижче в таблиці вказівки визначають величину частини труб.
Таблиця 1.
 Кількість труб, які підлягають інспекції
Тип трубопроводу Мінімальна кількість зразків, які підлягають зовнішньому огляду
Живильний трубопровід 1 труба на 100 спринклерів, але не менше 3 труб
Первинні та вторинні розподільчі трубопроводиНе менше 1 труби трьох різних величин діаметра

Попередньою умовою випадкового відбирання зразків є представницька вибірка. У зв’язку з цим, під час вибирання зразків потрібно брати до уваги такі чинники:
• гідравлічні умови;
• умови експлуатації загалом;
• зовнішній вплив;
• результати одержані під час попередніх оглядів.

2.2. Процедура інспекції
В контексті періодичного огляду спринклерної системи, процес технічної інспекції передбачає, насамперед, визначення компонентів (груп), які підлягають перевірці. Після цього проводять інспекцію трубопроводів, у той час як спринклери знімають з метою проведення їх обстеження в лабораторних умовах. Процедура інспекції існуючої спринклерної системи повинна бути узгоджена між монтажною організацією, яка має ліцензію, і Технічними службами VdS.

2.2.1. Інспекція трубопроводів
Інспекція трубопроводів складається із зовнішньої інспекції та випробування з визначення ступеню корозійного руйнування. Під час візуальної інспекції оцінюють величини відкладень та накипу на ділянках трубопроводів. Під час випробування з визначення ступеню корозійного руйнування визначають загальний вигляд і залишкову товщину стінок ділянок трубопроводів.

Зовнішній інспекції та випробуванню з визначення ступеню корозійного руйнування можуть піддаватися як трубопроводи, які є частиною системи, так і трубопроводи, демонтовані з метою проведення обстеження в лабораторних умовах. Вибирання ділянок трубопроводів для досліджень в лабораторних умовах повинне здійснюватись Технічною службою VdS. Випробування в лабораторних умовах можуть виконуватись монтажною організацією, яка має ліцензію, або лабораторіями VdS. Інспекція змонтованої системи на місці проводиться Технічною службою VdS. Цей метод є найпоширенішим, у той час як проводити випробування в лабораторних умовах має сенс лише у виключних випадках.

Візуальний огляд
Рис.1 VdS Випробування.jpgРис.2 VdS Випробування.jpgПід час інспекції змонтованої системи проводять огляд частин трубопроводу за допомогою ендоскопу, перевіряючи їх на наявність відкладень і корозійного руйнування. З цією метою ендоскоп вводять крізь триходові секції спринклерної системи, промивні патрубки або місця, в яких знято трубопроводи.

Замість інспекції за допомогою ендоскопа, допускається проводити обстеження в лабораторних умовах ділянок трубопроводу довжиною близько 50 см. Демонтовані частини трубопроводів поділяють на дві рівні частини. Інспекція у лабораторних умовах надає інформацію про наявність відкладень і ступінь корозійного руйнування ділянки трубопроводу. Разом із тим, цим методом користуються лише у виняткових випадках, оскільки загалом інспекція за допомогою ендоскопа на місці монтування системи дає змогу оцінити стан усієї системи без виникнення сумнівів.

У випадку, коли обома методами виявлено відкладення прийнятної величини, додаткові заходи, окрім тих, які передбачені Настановами VdS (промивання, видалення під тиском щонайменше 10 бар), не потрібні. У випадку, коли масштаби відкладень можуть вплинути на гідравлічні характеристики та/або ефективність роботи системи пожежогасіння, необхідні додаткові заходи. Залежно від типу і масштабів відкладень, до них можуть належати, наприклад, ретельне промивання, у тому числі відгалужень трубопроводів, або гідравлічне випробування (вимірювання проектної витрати площі для розрахунку).

Рис.3 VdS Випробування.jpgВипробування з визначення ступеню корозійного руйнування
Під час гідравлічного випробування визначають вплив відкладень на робочий об’єм системи.    Під час огляду змонтованої системи визначають залишкову товщину стінки в тих секціях, де ендоскопія показала наявність корозійного руйнування, наприклад, ультразвуковим дослідженням. Якщо ультразвукове дослідження не дає результатів, за якими можна зробити впевнені висновки про стан ділянки трубопроводу, цю ділянку потрібно демонтувати та провести її огляд у лабораторних умовах.

Лабораторним дослідженням (демонтованої ділянки) визначають насамперед дійсний стан труби. Після цього її піддають обробленню (очищенню щіткою, піскоструменевому очищенню) та визначають залишкову товщину стінки інструментальними методами.

Для визначення залишкової товщини стінки вказано граничні значення, яких потрібно дотримуватись. Ці граничні значення грунтуються на DIN 2413 Part 1, їх можна розрахувати за такими формулами:

S = C1 + Sv × 0,7
де Sv– розрахункова товщина стінки, мм;
    S– необхідна товщина стінки, мм;
   C1– зменшення товщини стінки внаслідок корозійного руйнування, мм;

Sv = da × p × 1,7 / 2× K × vn
де p– розрахункова міцність, Н/мм²;
   da– зовнішній діаметр;
   K– дійсна міцність, Н/мм²;
   vn – площа контакту.

У випадку, якщо товщина стінки менша за ці граничні значення, необхідно замінити окремий трубопровід або всю систему трубопроводів (найгірший випадок).

Випробування ділянки трубопроводу в лабораторних умовах може здійснюватись ліцензованою монтажною організацією або лабораторіями VdS.

2.2.2. Інспекція спринклерів
Кількість зразків залежить від розміру системи, яка підлягає огляду, її типу та кількості різних типів спринклерів.

Залежно від кількості спринклерів у системі, кількість зразків, які потрібно відібрати, визначають згідно з таблицею 2.
Таблиця 2.
 Кількість зразків для інспекції спринклерів
Кількість спринклерів у системі Кількість зразків
До 5000 включно 20
До 10000 включно 40
До 20000 включно 60
До 30000 включно 80
До 40000 включно 100
Понад 40000 Залежить від ступеню небезпеки, кількість визначається VdS

Якщо система складається з водозаповнених та сухотрубних секцій, то загальному огляду потрібно піддавати 20 спринклерів з кожної секції. Якщо система захищає декілька будинків, потрібно оглядати один зразок з кожного будинку.

Якщо встановлено сухі підвісні спринклери (СПС), то повторну інспекцію зразків лабораторіями VdS потрібно робити кожні 12,5 років. Кількість зразків залежить від загальної кількості сухих підвісних спринклерів у системі та визначається згідно з таблицею 3.
Таблиця 3.
Кількість зразків у випадку встановлення СПС
Загальна кількість встановлених СПС Кількість зразків
До 100 включно 5
До 200 включно 10
Понад 200 Згідно з таблицею 2

Візуальна інспекція
Спринклери спершу піддають візуальній інспекції з метою вибраковки спринклерів, які мають видимі дефекти; ці спринклери подальший інспекції не піддають.
Прикладами таких спринклерів є такі, що мають деформовані дефлектори (відбивачі), дефлектори яких замащено фарбою або брудом, пошкоджені спринклери, спринклери з порожніми скляними колбами тощо. Для одержання інформації, придатної для цілей статистики, потрібно мати не менше 20 спринклерів, придатних для інспекції. Результати візуальної інспекції документують.

Рис.4 VdS Випробування.jpgВипробування
Функціональним випробуванням піддають 16 спринклерів, підводячи до них тиск 0,35 бар. Тиск поступово підвищують у випадку, якщо спринклери не забезпечують необхідної витрати через 1 хвилину після приведення їх у дію (допускається зниження витрати на 10 %).

Повна витрата повинна досягатися за тиску 1 бар; якщо це не так, то спринклери відносять до дефектної категорії 1 (з обмеженою працездатністю). Аби визначити можливість неспрацьовування спринклера, тиск підвищують до 3,5 бар. Якщо за цього тиску витрата не досягається, спринклер відносять до тих, які не спрацьовують.

Зразки, які не піддавали функціональному випробуванню, піддають випробуванню з визначення температури їх спрацьовування. Під час його проведення спринклери повинні спрацювати у межах максимального значення температури з діапазону, вказаного нормативним документом на метод випробування компонента.

Загалом, інспекція у лабораторних умовах дає змогу визначити два класи дефектів відповідно до такої схеми:
Дефект 1: Непрацездатність спринклера:  Дефект 2: Обмежена працездатність спринклера:
– неспрацьовування за тиску 1 бар;
– заїдання перекривного елемента;
– зниження К-фактора більше, ніж на 30 %;
– від’єднання відбивача;
– температура спрацьовування відрізняється від допустимого значення більше, ніж на 20 °С.

– наявність перепон для розпилювання води;
– зниження К-фактора на 10-30 %;
– температура спрацьовування відрізняється від допустимого значення не більше, ніж на 20 °С.

3. Результати, одержані під час раніше проведених інспекцій
У цьому розділі детальніше розглянуто результати проведених раніше інспекцій та показано різницю між інспекціями спринклерів у лабораторіях VdS та інспекціями трубопроводів проведених технічною службою VdS.

Ці результати одержано під час проведення ряду інспекцій протягом останніх 10 років, у зв’язку з чим вони дуже корисні для підтримання високого рівня вимог стандарту на спринклерні системи і навіть для його удосконалення.

3.1. Результати інспекцій трубопроводів
 Рис.5 VdS Випробування.jpgДосвід, набутий на цей час, показав, що інспекції трубопроводів водозаповнених і сухотрубних систем дають результати, які суттєво відрізняються.

На рисунку 5 показано статистику результатів інспекцій груп сухотрубів і водозаповнених трубопроводів (змонтовані системи), проведених VdS. З метою класифікації дефектів, виявлених під час оглядів, було визначено три різні класи (синій -  водозаповнені системи після 25 років; червоний - сухотрубні системи після 25 років; жовтій - сухотрудні системи після 12,5 років). Кожен із них має певний профіль з більшою або меншою кількістю дефектів. З метою їх усунення запропоновано різні заходи.

На рисунку показано результати інспекцій трубопроводів водозаповнених і сухотрубних систем пожежогасіння, які збігаються з класифікацією, поданою в таблиці 3.
Таблиця 3.
Класифікація дефектів
КласиПрофіль Заходи
Відсутність дефектів (І) Помірні корозійне руйнування та відкладення Промивання і випробування гідравлічним тиском відповідно до вимог нормативного документа
Помірні дефекти (ІІ)
Гранично допустиме корозійне руйнування Повторне випробування через 5 років або поглиблений огляд
Суттєвіше корозійне руйнування окремих труб, наприклад, магістральних трубопроводів Заміна окремих труб
Гранично допустимі відкладення Гідравлічне випробування або промивання усіх труб, включаючи відгалуження трубопроводів
Серйозні дефекти (ІІІ)
Значне корозійне руйнування і суттєві відкладення Заміна усієї системи трубопроводів або окремих її частин

Вплив повітря та присутність залишків води та/або конденсату спричиняє суттєве корозійне руйнування сухотрубних систем. Іншою суттєвою проблемою, яка часто виникає в таких системах, є недостатнє значення мінімального ухилу магістральних і живильних трубопроводів, а також відгалужень трубопроводів. Відповідно до VdS CEA 4001 , з метою ефективного зливання води з системи, відгалуження трубопроводів повинні мати ухил не менше, ніж 0,4 %, а магістральні трубопроводи – не менше, ніж 0,2 %.

Як показали результати обстежень, такі пошкодження у водозаповнених системах зустрічаються рідко. Цей факт можна приписати тому, що вода, наявна у ваодозаповненій системі, містить лише незначну кількість залишкового кисню.

3.2. Результати інспекцій спринклерів
Аналізування частоти появи дефектів свідчить, що близько 95 % усіх дефектів можна поділити на чотири різні типи:
1) зниження К-фактора на 10-30 %;
2) поява перепон для розпилювання, зумовлених накопиченням бруду;
3) зниження К-фактора більше ніж на 30 %;
4) неспрацьовування спринклера.

Майже у половини дефектних спринклерів спостерігається зниження К-фактора на 10-30 %, що зумовлено головним чином появою відкладень на їх насадках. Разом з тим, у деяких спринклерів К-фактор знижується за відсутності видимих відкладень. У цьому випадку причину можна знайти в тому, що точність виготовлення, яка мала місце 30 років тому, не відповідала сучасним стандартам.

Рис.6 VdS Випробування.jpgДефекти 3 і 4 належать до дефектів І класу, тобто частина «непрацездатності» у загальній кількості дефектів становить більше 20 %. 75 % спринклерних систем, змонтованих до 1965 року, не відповідали сучасним вимогам. Висока частота появи дефектів може бути приписана певною мірою особливостям конструкції окремих спринклерів. Спринклерам, які мають дефлектори збільшених розмірів, з точки зору сучасних конструкцій, також властивий високий ризик появи так званих відкладень. До того ж, у частини цих спринклерів, які могли бути виготовлені до 90-х років минулого сторіччя, спостерігається суттєве забруднення ззовні та/або відкладення всередині насадка спринклера. Іншою причиною появи «прикипілих» відкладень усередині насадків більш старих спринклерів є наявність ущільнювального матеріалу, який застосовувався раніше. Ним є воскоподібний в’язкий матеріал, який використовувався для ізолювання насадків спринклерів, текстура якого змінювалася з часом.

Причиною, з якої кількість дефектів почала зменшуватися приблизно з 1970 року, найімовірніше є удосконалення конструкцій спринклерів, впроваджене виробниками.

Відповідно до чинної в теперішній час настанови VdS CEA, старі спринклери потрібно замінювати новими спринклерами дозволених до використання типів не пізніше, ніж через 50 років.

4. Пошкодження внаслідок зовнішніх впливів
Пошкодження компонентів спринклерних систем, зумовлене зовнішніми впливами, часто стає видимим до закінчення проміжку часу 25/12,5 років. До таких впливів належать хімічні, термічні та механічні впливи. Корозійно-активні гази і, особливо, пари, можуть завдати значної шкоди трубопроводам і спринклерам вже через короткий проміжок часу. Корозійне руйнування трубопроводу стає видимим через поступове збільшення інтенсивності появи бульбашок або витоків.

Особливо значним зниження працездатності спринклерної системи буває у випадку, коли її спрацьовуванню заважає перебіг процесів корозійного руйнування, яке призводить, наприклад, до запотівання теплового замка.

Ступінь механічних пошкоджень спринклерної системи, як правило, не залежить від її віку.

5. Висновки
Огляди спринклерних систем, проведені через 25/12,5 років, дали змогу зробити такі висновки.

У загальному випадку трубопроводи водозаповнених систем перебувають у кращому стані, ніж трубопроводи сухотрубних систем.

Як видно з результатів, викладених у попередніх розділах, у водозаповнених системах дефекти виявляються доволі рідко. Більш ніж у половини оглянутих груп не виявлено жодних пошкоджень. Оскільки в процесі корозії кисень, наявний у воді, вичерпується, досягається рівновага, після чого перебіг корозії зупиняється. На цю рівновагу може впливати тільки надходження кисню, наприклад, внаслідок частої заміни води. Як правило, його вплив на водозаповнені системи настілки малий, що проблеми, пов’язані з перебігом процесів корозійного руйнування, виникають у малій кількості випадків. Їх можна виявити, як правило, у приміщенні для розміщення обладнання спринклерної системи, живильних трубопроводах або магістральних трубопроводах після сигнальних клапанів. У випадку багатоповерхових будинків, відкладення суттєвіші у системах на верхніх поверхах. Це можна пояснити захопленням повітря під час заповнення групи трубопроводів. Отже, негативний вплив на ефективність роботи водозаповнених систем може відбуватися, проте дуже рідко.

Як показав огляд статистики, пошкодження трубопроводів частіше можна очікувати у випадку сухотрубних систем, що може призвести до непрацездатності таких систем. Тверді відкладення (зумовлені корозійним руйнуванням) зменшують діаметр труб, що, в свою чергу, заважає проходженню води крізь них. Крім того, під час спрацьовування системи значна частина цих відкладень може зрушити з місця, прилипнути до спринклера та закрити його. До того ж, у випадках сильного пошкодження корозійне руйнування може призвести до витоків і непрацездатності окремих труб.

У багатьох випадках тверді відкладення, виявлені у трубопроводах сухотрубних систем, можна було б легко видалити шляхом ретельного їх промивання.

До причин появи вищевказаних дефектів у сухотрубних системах належать:
• неналежний ухил трубопроводів;
• те, що вода з трубопроводів не видаляється, та/або застосовуються неналежні пристрої для видалення води;
• низька якість труб;
• низька якість води.

Велика кількість інспекцій спринклерів, проведених лабораторіями VdS, показали, що спринклери різних систем знаходяться в непрацездатному стані. Зниження К-фактора, відкладення або неналежне спрацьовування не дають змоги гарантувати працездатність системи пожежогасіння.

Автор:  Йохен Крамб

Возврат к списку







Электропастух купить
электропастух купить
olli-yug.ru
Покраска деревянного дома снаружи
Профессиональная покраска деревянных поверхностей, мебели, изделий, домов
goodpainter.ru
Канат синтетический
Продажа полипропиленовых канатов оптом! Большой выбор! Цены ниже! Доставка
offroadteam.ru