تست هیدرواستاتیک کپسول‌ اکسیژن چیست؟

کپسول‌های اکسیژن از جمله تجهیزات حیاتی هستند که در حوزه‌های مختلف از جمله پزشکی، صنعت، و حتی کاربردهای خانگی نقش مهمی ایفا می‌کنند و تست هیدرواستاتیک کپسول‌ اکسیژن، یکی از روش‌های استاندارد و معتبر برای بررسی سلامت ساختاری این تجهیزات است که نه‌تنها از بروز حوادث ناگوار مانند نشتی یا انفجار جلوگیری می‌کند، بلکه اطمینان خاطر کاربران را نیز فراهم می‌سازد.

چرا تست هیدرواستاتیک کپسول اکسیژن ضروری است؟

کپسول‌های اکسیژن به دلیل کارکرد تحت فشار بالا، همیشه در معرض خطرات احتمالی قرار دارند. این خطرات می‌توانند از نشت گاز تا انفجار گسترده متغیر باشند و در محیط‌هایی مانند بیمارستان‌ها، کارگاه‌های صنعتی یا حتی خانه‌ها، عواقب جبران‌ناپذیری به دنبال داشته باشند.

اهمیت بررسی ایمنی و جلوگیری از خطرات احتمالی

ایمنی، اصلی‌ترین دلیلی است که تست هیدرواستاتیک را به یک نیاز ضروری تبدیل کرده است. کپسول‌های اکسیژن در طول زمان و به دلیل استفاده مداوم، ممکن است دچار فرسودگی، خوردگی یا ترک‌های ریز شوند که با چشم غیرمسلح قابل‌تشخیص نیستند. این نقص‌ها در صورت نادیده گرفته شدن، می‌توانند در شرایط فشار بالا منجر به حوادث خطرناکی شوند.

تأثیر فشار بالا بر ساختار کپسول‌های اکسیژن

کپسول‌های اکسیژن معمولاً تحت فشارهایی بین ۱۵۰ تا ۲۰۰ بار عمل می‌کنند. این فشار بالا به‌طور طبیعی بر بدنه فلزی کپسول (که اغلب از فولاد یا آلومینیوم ساخته شده) تأثیر می‌گذارد. با گذشت زمان، تنش‌های مداوم می‌توانند باعث تغییر شکل، کاهش ضخامت دیواره‌ها یا ایجاد ترک‌های میکروسکوپی شوند. تست هیدرواستاتیک با اعمال فشاری بیشتر از حد معمول (تا ۱٫۵ برابر فشار کاری استاندارد)، توانایی کپسول در تحمل این تنش‌ها را می‌سنجد.

مقررات و الزامات قانونی برای انجام تست‌های ایمنی

انجام تست هیدرواستاتیک تنها یک توصیه نیست، بلکه در بسیاری از کشورها یک الزام قانونی است. سازمان‌های بین‌المللی و ملی، استانداردهایی را برای کپسول‌های تحت فشار وضع کرده‌اند که عدم رعایت آن‌ها می‌تواند عواقب جدی به دنبال داشته باشد. به‌عنوان مثال، در آمریکا، وزارت حمل‌ونقل (DOT) انجام تست هیدرواستاتیک را هر ۵ سال یک‌بار اجباری کرده است. در ایران نیز، استانداردهای ملی مانند INSO 6792، انجام این تست را برای کپسول‌های اکسیژن الزامی می‌دانند.

اصول و مبانی تست هیدرواستاتیک کپسول اکسیژن

تست هیدرواستاتیک بر پایه اصول علمی و مهندسی طراحی شده است و هدف آن، ارزیابی دقیق سلامت ساختاری کپسول تحت شرایط فشار بالا است. این فرآیند شامل اندازه‌گیری تغییرات فیزیکی کپسول و تحلیل آن‌ها بر اساس معیارهای استاندارد است. در ادامه، این مبانی را به‌صورت جامع توضیح می‌دهیم:

اندازه‌گیری تغییر حجم کپسول تحت فشار

در تست هیدرواستاتیک، کپسول با آب پر می‌شود و سپس تحت فشار قرار می‌گیرد. دلیل استفاده از آب به‌جای گاز این است که آب غیرقابل‌تراکم است و در صورت بروز مشکل (مثل پارگی کپسول)، خطر انفجار یا پراکندگی شدید ایجاد نمی‌کند. وقتی فشار اعمال می‌شود، بدنه کپسول به‌طور موقت منبسط می‌شود. این انبساط با ابزارهای دقیق مانند سنسورهای جابجایی یا سیستم‌های اندازه‌گیری حجم ثبت می‌شود.

محاسبه انبساط دائمی و انبساط الاستیک

تغییرات حجم کپسول به دو نوع تقسیم می‌شود:

• انبساط الاستیک: این تغییر حجم موقتی است و پس از تخلیه فشار، کپسول به شکل اولیه خود بازمی‌گردد. این پدیده نشان‌دهنده خاصیت ارتجاعی مواد سازنده کپسول است و بخشی طبیعی از رفتار آن محسوب می‌شود.
• انبساط دائمی: این تغییر حجم غیرقابل‌بازگشت است و پس از تخلیه فشار باقی می‌ماند. انبساط دائمی نشان‌دهنده آسیب ساختاری یا خستگی مواد کپسول است و اگر از حد مجاز (معمولاً ۱۰% انبساط کل) بیشتر باشد، کپسول مردود اعلام می‌شود.

روش‌های ارزیابی سلامت کپسول پس از تست

پس از اتمام تست، متخصصان داده‌های به‌دست‌آمده را تحلیل می‌کنند. ابتدا انبساط دائمی با استانداردهای مربوطه مقایسه می‌شود. اگر این مقدار در محدوده مجاز باشد، کپسول برای استفاده تأیید می‌شود. علاوه بر این، بازرسی ظاهری نیز انجام می‌شود تا هرگونه ترک، تغییر شکل یا نشتی احتمالی بررسی شود.

مراحل انجام تست هیدرواستاتیک کپسول اکسیژن

تست هیدرواستاتیک یک فرآیند چندمرحله‌ای است که نیازمند دقت و رعایت استانداردهای ایمنی است. در ادامه، هر مرحله را به‌صورت مفصل توضیح می‌دهیم:

آماده‌سازی کپسول

اولین قدم در تست هیدرواستاتیک، آماده‌سازی کپسول است. ابتدا باید تمام گاز موجود در کپسول تخلیه شود تا هیچ‌گونه فشار باقی‌مانده‌ای وجود نداشته باشد. سپس بدنه کپسول از نظر ظاهری بررسی می‌شود تا علائمی مانند زنگ‌زدگی، فرورفتگی، یا ترک‌های قابل‌مشاهده شناسایی شوند. داخل کپسول نیز با آب یا محلول‌های تمیزکننده شست‌وشو داده می‌شود تا از نبود رسوبات، چربی یا ذرات خارجی اطمینان حاصل شود.

نصب کپسول

پس از آماده‌سازی، کپسول در دستگاه تست هیدرواستاتیک نصب می‌شود. این دستگاه معمولاً شامل یک محفظه یا پایه نگهدارنده است که کپسول را در موقعیت ثابت نگه می‌دارد. اتصالات باید به‌طور کامل آب‌بندی شوند تا هیچ نشتی در سیستم رخ ندهد. جای‌گذاری صحیح کپسول از این جهت اهمیت دارد که هرگونه حرکت یا ناپایداری در حین تست می‌تواند به تجهیزات آسیب برساند یا نتایج را مخدوش کند. اپراتورها معمولاً از ابزارهای مخصوص برای محکم کردن کپسول استفاده می‌کنند تا ایمنی و دقت فرآیند تضمین شود.

پر کردن کپسول با آب و اعمال فشار

در این مرحله، کپسول با آب پر می‌شود و هوای داخل آن به‌طور کامل خارج می‌گردد. سپس پمپ فشار قوی دستگاه فعال شده و فشار به‌تدریج افزایش می‌یابد. معمولاً فشار تست به ۱.۵ برابر فشار کاری کپسول (مثلا ۳۰۰ بار برای کپسولی با فشار کاری ۲۰۰ بار) می‌رسد. این فشار برای مدت مشخصی (اغلب ۳۰ ثانیه تا چند دقیقه) ثابت نگه داشته می‌شود تا کپسول فرصت واکنش به تنش را داشته باشد.

اندازه‌گیری انبساط کپسول در طول تست

در حین اعمال فشار، سنسورهای متصل به دستگاه تغییرات حجم کپسول را ثبت می‌کنند. این سنسورها ممکن است از نوع جابجایی مکانیکی یا سیستم‌های دیجیتال باشند که انبساط را با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کنند. داده‌های به‌دست‌آمده به‌عنوان “انبساط کل” (Total Volumetric Expansion) شناخته می‌شوند و نشان‌دهنده میزان کشش بدنه کپسول تحت فشار است. این اطلاعات در نرم‌افزارهای تحلیل ثبت شده و برای مراحل بعدی تست استفاده می‌شود.

تخلیه فشار و اندازه‌گیری انبساط دائمی

پس از پایان دوره نگهداری فشار، پمپ خاموش شده و فشار به‌آرامی تخلیه می‌شود. سپس حجم کپسول دوباره اندازه‌گیری می‌شود تا انبساط دائمی مشخص شود. این مقدار با کسر حجم اولیه از حجم نهایی پس از تست محاسبه می‌شود. اگر انبساط دائمی در محدوده مجاز باشد (معمولاً کمتر از ۱۰٪ انبساط کل)، کپسول سالم تلقی می‌شود. در غیر این صورت، کپسول از رده خارج شده و برای استفاده مجدد تأیید نمی‌شود.

استانداردهای تست هیدرواستاتیک کپسول اکسیژن

رعایت استانداردهای بین‌المللی و ملی، تضمین‌کننده کیفیت و ایمنی تست است. در این بخش، این استانداردها را به‌صورت مفصل بررسی می‌کنیم:

استانداردهای بین‌المللی

• ANSI (American National Standards Institute):  این استاندارد، الزامات تست کپسول‌های تحت فشار را مشخص می‌کند و بر ایمنی و دقت فرآیند تأکید دارد.
• ISO 6406: استاندارد بین‌المللی برای بازرسی دوره‌ای کپسول‌های گاز است که جزئیات تست هیدرواستاتیک را شرح می‌دهد. این استاندارد در بسیاری از کشورها به‌عنوان مرجع استفاده می‌شود.
• DOT (Department of Transportation):  در آمریکا، این استاندارد تست هیدرواستاتیک را هر ۵ سال یک‌بار اجباری کرده و معیارهای دقیق انبساط دائمی را تعیین کرده است.

مقررات ملی و الزامات قانونی

در ایران، استاندارد ملی INSO 6792 برای کپسول‌های بدون درز فولادی تدوین شده است. این استاندارد، الزامات تست هیدرواستاتیک را مشخص کرده و توصیه می‌کند که کپسول‌های اکسیژن هر ۵ سال یک‌بار مورد آزمایش قرار گیرند اما در استفاده صنعتی سنگین به دلیل فشار بیشتر و فرسودگی سریع‌تر هر ۳ سال یک‌بار، توصیه می‌شود.