Гидроудар — это резкий скачок давления внутри трубопровода, возникающий при внезапной остановке или изменении скорости потока. Когда поток сталкивается с закрытой задвижкой или остановившимся насосом, его кинетическая энергия преобразуется в энергию сдавливания. В результате возникает волна, распространяющаяся со скоростью звука в жидкости (для воды — около 1400 м/с). Локальное давление при этом способно превышать рабочее в 5–10 раз — с 10 бар до 50–100 бар и выше.
Даже один удар способен вызвать: разгерметизацию соединений, повреждение сварных швов, трещины, разрывы.
Особенно уязвимы фланцевые прокладки: они теряют упругость, продавливаются или рвутся. В итоге прочная магистраль может выйти из строя из-за утечки на одном слабом месте.
При быстрой остановке потока, кинетическая энергия движущейся массы жидкости преобразуется в энергию давления. В зоне удара происходит сжатие воды и кратковременное растяжение стенок трубы. Образовавшаяся волна движется по системе, многократно отражается от арматуры и изгибов.
Скорость распространения волны зависит от:
Для примера: при скорости потока воды 2 м/с и закрытии крана менее чем за секунду — скачок достигает 6–8 бар, а в отдельных случаях превышает 100 бар.
Мгновенные перегрузки разрушают металл. Стальные и чугунные трубы, несмотря на высокую прочность, не рассчитаны на многократные ударные нагрузки.
При резком изменении напора:
Особенно уязвимы быстродействующие электромагнитные клапаны, которые закрываются за доли секунды — именно это провоцирует самый опасный тип гидроудара.
После, система может долго находиться в состоянии вибрации. Это ускоряет износ креплений, опор, повреждает изоляцию, создаёт избыточный шум. Для жилых зданий это неприятно, для промышленных объектов — опасно.
Чаще всего страдают фланцы: болты ослабевают, изоляционный слой сдвигается, металл деформируется. Даже небольшая течь превращается в проблему — от аварийного останова до химической утечки.
Это один из наиболее нагруженных элементов трубопровода. Его герметичность обеспечивается за счёт совместной работы трёх компонентов:
Быстрое повышение давления вызывает кратковременное растяжение. Болтовое соединение получает импульсную нагрузку. Деформация плоскостей приводит к их частичному раскрытию. Даже незначительный зазор становится критическим. Прокладка теряет герметичность, материал смещается, продавливается. Особенно, это заметно при использовании жёстких или старых уплотнителей.
Болты подвергаются циклическому растяжению и ослабляются. Через некоторое время они теряют первоначальный момент затяжки.
Вибрация усиливает разрушение: фиксация постепенно разбалтывается, а прокладка перестаёт выполнять функцию.
Недостаточный момент затяжки болтов — соединение изначально работает в «слабом» режиме.
Использование некачественных уплотнений — низкая эластичность и слабая стойкость к деформациям ускоряют повреждения.
Старение материала — со временем теряет упругость, даже без критических воздействий.
Частота гидроударов — при регулярных скачках напора дефект развивается лавинообразно.
Иронично, но факт: часто крупная авария начинается не с разрушения толстостенной трубы, а с утечки через прокладку стоимостью в несколько сотен рублей.
Более подробную информацию можно получить здесь.
