Как испытывают неметаллические трубопроводы систем пожаротушения

Вчера в 19:00

© Фото предоставлены заводом ПОТОК FIREPROFF

Когда посетитель впервые видит огневые испытания трубопровода, происходящее может показаться достаточно простым: трубу помещают над газовыми горелками, включают пламя и засекают время. На практике каждый элемент этой процедуры имеет конкретное назначение, а результат определяется не по внешнему виду трубы после нагрева, а по тому, смогла ли трубопроводная система сохранить герметичность в заданных условиях.

Испытания проводятся по ГОСТ Р 58832 – 2020, устанавливающему методы оценки пожаростойкости неметаллических труб и фитингов, применяемых в автоматических установках водяного и пенного пожаротушения, а также во внутренних противопожарных водопроводах. Под пожаростойкостью стандарт понимает способность трубопроводной сборки сохранять герметичность при установленной температуре и давлении в течение определенного времени. Иными словами, проверяется не отдельное свойство материала, а функциональная устойчивость трубопровода в условиях теплового воздействия.

Испытывается не просто отрезок трубы

Первое, что важно понимать: в огневую камеру помещают не изолированный фрагмент трубы, а трубопроводную сборку. Она включает саму трубу, соединительные муфты, тройник. Сборка закрепляется на штатных хомутах или кронштейнах с соблюдением предусмотренных изготовителем расстояний между опорами.

Такой подход принципиален. В реальной системе герметичность зависит не только от стенки трубы. Необходимо одновременно проверить поведение соединений, фитингов, мест перехода от одного элемента к другому и способа крепления трубопровода. Поэтому результат относится именно к трубопроводной сборке в определенном исполнении и типоразмере, а не абстрактно ко всему классу неметаллических труб.

Сначала испытание давлением без огня 

До помещения образца в огневую камеру его обязательно проверяют на первоначальную герметичность. Сборку заполняют водой, удаляют из нее воздух и постепенно поднимают давление как минимум до 1,2x от максимального рабочего давления, установленного технической документацией производителя. Под этим давлением образец выдерживают не менее пяти минут.

Фото: «Показатели в начале испытаний»

Смысл этапа достаточно простой: перед началом огневого воздействия необходимо убедиться, что трубопровод изначально исправен. Если утечка возникнет еще до включения горелок, такой результат нельзя связывать с воздействием температуры. Предварительное гидравлическое испытание позволяет отделить возможный монтажный или производственный дефект от собственно потери пожаростойкости.

Затем образец устанавливают над горелками

Прошедшую предварительную проверку сборку вводят в испытательную камеру. Ее центральная часть оказывается внутри камеры над двумя рядами газовых горелок, а концы остаются снаружи, чтобы трубопровод можно было подключить к системам подачи воды или воздуха.

Фото: «Испытательная камера»

контролируется не приблизительно и не по температуре пламени, а с помощью трех термопар, размещенных на уровне оси трубы примерно в 15 мм от ее поверхности. Одна термопара находится в центре камеры, две другие ближе к ее краям. Это необходимо, чтобы контролировать равномерность теплового воздействия по всей испытываемой части сборки.

Одновременно контролируется давление внутри трубопровода. Для водозаполненного образца создается максимальное рабочее давление, установленное производителем, но не менее 1 МПа. До начала нагрева специалисты проверяют стабильность показаний манометра и еще раз убеждаются в отсутствии утечек.

Горелки включаются одновременно

После завершения подготовительных операций закрывается дверца камеры, открывается подача газа и производится поджиг горелок. Все горелки должны загореться не более чем за пять секунд. В момент, когда загорелась последняя горелка, запускается секундомер.

Далее расход газа регулируют таким образом, чтобы камера достаточно быстро вышла на заданный температурный режим. Для температур 300 и 400 °С на это отводится примерно одна минута, для режима 500 °С – около полутора минут. После выхода на требуемую температуру она должна оставаться в установленных пределах в течение всего испытания.

Фото: «Испытания трубопровода»

Таким образом, речь идет не о кратковременном контакте трубы с отдельным языком пламени. Образец подвергается продолжительному и контролируемому воздействию высокой температуры по всей испытываемой длине, одновременно оставаясь под внутренним давлением.

Что считается отказом

В ходе испытания наблюдают прежде всего за герметичностью сборки. Само по себе изменение внешнего вида трубы еще не означает отрицательного результата. Под воздействием высокой температуры материал может изменить цвет, а наружные слои и отдельные элементы получить видимые повреждения. Однако решающим критерием является не сохранение первоначального внешнего вида, а отсутствие разрыва и утечки воды или воздуха через трубу, фитинги и соединения.

Это важное различие. Испытание не отвечает на вопрос: «Осталась ли труба совершенно неизменной?» Оно отвечает на другой вопрос: «Сколько времени трубопровод под рабочим давлением продолжал выполнять свою функцию при заданной температуре?».

Почему критическим временем стали именно пять минут

Установленный ГОСТ Р 58832 минимальный критерий пожаростойкости составляет пять минут. Этот предел появился не случайно. Наиболее распространенные спринклерные оросители имеют тепловой замок, который открывается после нагревания до установленной температуры. ГОСТ Р 51043 – 2002, регулирующий требования к оросителям, для спринклеров с номинальной температурой срабатывания 57 и 68 °С устанавливает номинальное время срабатывания не более 300 секунд, то есть пяти минут. 

Поэтому пятиминутный предел можно понятным языком объяснить как временной интервал, связанный с тепловой инерционностью обычного спринклерного оросителя. Трубопровод должен сохранять герметичность как минимум в тот период, пока тепловой замок воспринимает воздействие пожара и ороситель переходит в открытое состояние.

Фото: «Трубопровод»

В условиях реального пожара ороситель может сработать значительно быстрее: время зависит от интенсивности развития пожара, температуры и скорости движения нагретых газов, высоты помещения, расположения оросителя и других факторов. Однако для стандартизованной оценки трубопровода необходим единый воспроизводимый критерий, и таким минимальным критерием приняты пять минут.

Как определяется итоговый результат

В действующей редакции стандарта огневым испытаниям подвергают два рабочих образца одного типоразмера. За итоговую пожаростойкость принимают худший, то есть минимальный результат из двух испытаний. Полученное время округляется вниз до ближайшего значения установленного ряда с шагом в полминуты.

В обозначении результата указываются время сохранения герметичности, температурный режим, внутреннее давление и, при необходимости, среда заполнения. Например, обозначение «ПС 7,5–500–1,0» означает, что водозаполненная трубопроводная сборка сохранила герметичность не менее 7,5 минуты при температурном режиме 500 °С и внутреннем давлении 1,0 МПа. 

Что на самом деле доказывает огневое испытание

Испытание доказывает: конкретная трубопроводная сборка при установленном способе соединения и крепления способна сохранять герметичность под рабочим давлением в течение определенного времени и при определенной температуре.

Именно эта способность имеет практическое значение для системы пожаротушения. Даже подвергаясь интенсивному тепловому воздействию, трубопровод не должен потерять воду до срабатывания оросителя и должен обеспечить ее подачу после перехода системы в рабочий режим.

Поэтому пять минут в испытательной камере – это не условная красивая цифра и не демонстрационный трюк. Это минимальный функциональный рубеж, связанный с логикой работы спринклерной системы: трубопровод должен выдержать наиболее ответственный период между началом теплового воздействия и фактической подачей воды на тушение пожара.

Материал подготовлен экспертами заводка Поток FIREPROFF. 

Читайте также на сайте RUБЕЖ: «Как защитить склады с мезонинами от огня».