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| 标准编号 | GB/T 40073-2021 (GB/T40073-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | External pressure strength test procedure for metal pressure hull of submersibles | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | U11 | | 字数估计 | 18,163 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 40073-2021
External pressure strength test procedure for metal pressure hull of submersibles
ICS 47.020.10
U11
中华人民共和国国家标准
潜水器金属耐压壳外压强度试验方法
2021-04-30发布
2021-11-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅰ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 试验目的 2
5 试验条件 2
5.1 金属耐压壳(含耐压壳附件)的要求 2
5.2 材料 2
5.3 文件资料 2
5.4 试验设备和仪器仪表 3
5.5 试验介质 3
5.6 试验环境 3
5.7 试验压力 3
6 试验内容和方法 3
6.1 试验前准备 3
6.2 外压强度试验 4
6.3 试验中断与故障处理 8
7 试验结果的分析与评定 9
7.1 试验结论 9
7.2 应变值判断 9
7.3 应力值计算 9
7.4 试验结果评定 10
8 试验报告 10
附录A(规范性附录) 潜水器最大工作压力的计算 12
附录B(规范性附录) 试验记录表 13
附录C(规范性附录) 应变片电阻值、绝缘电阻值检查记录表 14
潜水器金属耐压壳外压强度试验方法
1 范围
本标准规定了潜水器金属耐压壳(含耐压壳附件)进行外压强度试验的试验目的、试验条件、试验内
容和方法以及试验报告。
本标准适用于潜水器金属耐压壳(含耐压壳附件)的短期静水外压试验。其他水下装置及其承压设
备的外压强度试验也可参照本标准执行。
注:短期静水外压试验为不考虑惯性作用和加速度影响、试验介质为水且试验时间较短的外压试验。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 150.1-2011 压力容器 第1部分:通用要求
GB/T 150.4-2011 压力容器 第4部分:制造、检验和验收
GB/T 13407 潜水器与水下装置术语
潜水系统与潜水器入级与建造规范(中国船级社2013)
3 术语和定义
GB/T 150.1-2011、GB/T 13407和《潜水系统与潜水器入级与建造规范》界定的以及下列术语和
定义适用于本文件。
3.1
潜水器 submersible
各种水下运行器具的总称。
注:潜水器包括载人潜水器和无人潜水器,载人潜水器为携带乘员的潜水器,通常包括作业型载人潜水器、深潜救
生艇、水下游览船、潜水钟、救生钟、单人常压潜水服和双功能潜水器等;无人潜水器为不携带乘员的潜水器,通
常包括遥控潜水器、自主式潜水器、水下滑翔器和拖航潜水器等。
3.2
金属耐压壳 pressurehul
潜水器上可以承受外部海水或淡水压力的金属壳体,为乘员或仪器设备等提供一个常压、密封
空间。
3.3
耐压壳附件 pressurehulaccessory
安装在金属耐压壳开孔处的结构件或设备。
注:如电气贯穿件、舱口盖、观察窗等。
3.4
通过对金属耐压壳(含耐压壳附件)施加外部压力,测定其承受力且不发生破坏所进行的试验。
3.5
超差 outoftolerance
实际测量值超出设计允许值。
3.6
最大工作深度 maximumworkingdepth
潜水器能安全使用的最大作业或航行深度。
注:单位为米(m)。
3.7
相对于最大工作深度时的水压力。
注:单位为兆帕(MPa)。
4 试验目的
潜水器金属耐压壳(含耐压壳附件)外压强度试验的目的是通过密封性、应变和变形或位移等检测
试验,验证潜水器金属耐压壳(含耐压壳附件)的设计可靠性和建造质量。试验包括但不限定于以下
内容:
a) 检测潜水器金属耐压壳(含耐压壳附件)的密封性;
b) 测量潜水器金属耐压壳(含耐压壳附件)的应变;
c) 测量潜水器金属耐压壳(含耐压壳附件)的变形或位移。
5 试验条件
5.1 金属耐压壳(含耐压壳附件)的要求
5.1.1 金属耐压壳(含耐压壳附件)应在完成焊接、热处理(如有)和装配等工序后,并按相关质量检验
要求,验收合格后方可进行外压强度试验。
5.1.2 耐压壳附件可以承受的压力不应低于潜水器最大工作压力,且应能确保金属耐压壳开孔处的
密封。
5.1.3 需要时,应提供以下质量证明文件:
a) 金属耐压壳(含耐压壳附件)的结构材料材质证明文件及复验证明记录;
b) 金属耐压壳(含耐压壳附件)的外形检测记录和壁厚检测记录;
c) 金属耐压壳(含耐压壳附件)的焊缝无损检测及返修记录;
d) 金属耐压壳(含耐压壳附件)的超差测量记录及超差加强处理记录;
e) 耐压壳附件的压力试验合格证明。
5.2 材料
需要时,应提供金属耐压壳(含耐压壳附件)的材料力学性能数据和曲线,如弹性模量E、泊松比μ、
抗拉强度Rm、屈服强度Rp0.2和材料的拉伸/压缩曲线等。
5.3 文件资料
试验前,试验委托方应编写试验大纲,其内容应包括金属耐压壳(含耐压壳附件)参数、试验要求、试
验内容、试验程序、试验结果处理方法和试验报告内容要求等。
5.4 试验设备和仪器仪表
5.4.1 试验设备(如压力环境模拟装置、加载系统和测试系统等)应满足试验要求,且处于良好工作状
态,具备为金属耐压壳(含耐压壳附件)提供外压强度试验的条件。
5.4.2 试验所用的测量仪器、仪表应经过计量检定合格,并在有效期内。测试前后仪器、仪表应进行校
验,并在待试期间保持正常状态。
5.4.3 试验所用的测量仪器、仪表应根据测试项目的要求及有关操作规程,安装在合适的位置,并注意
防潮,防止在试验过程中因外界环境等因素影响测试结果。
5.4.4 测量试验压力时,应使用两个量程和精度相同的压力表,也可用压力传感器代替其中一个压力
表。压力表的量程和精度应符合GB/T 150.4-2011中11.2规定的要求。压力传感器的量程与压力表
的量程要求一致,精度不应低于压力表的精度。
5.4.5 测量位移变形时,可采用电测位移传感器或百分表,位移传感器的量程应不小于测量范围的
2倍,在30mm以内精度不应小于0.01mm。
5.4.6 试验时,供电电压及电压偏差应满足试验设备及仪器仪表正常工作的电压输入要求。
5.5 试验介质
试验介质为水。
5.6 试验环境
试验环境要求如下:
a) 试验介质温度为室温,即10℃~30℃;对于安装有有机玻璃观察窗的金属耐压壳,其试验介
质的温度应与有机玻璃观察窗的设计温度相同,温度允许误差和延续时间符合《潜水系统与潜
水器入级与建造规范》5.4.1.3的要求;
b) 大气压力:84kPa~106kPa;
c) 相对湿度要求:30%~95%。
5.7 试验压力
试验压力按如下原则确立:
a) 最大工作深度不大于6000m的潜水器,其金属耐压壳(含耐压壳附件)试验压力取1.25倍的
潜水器最大工作压力。
b) 最大工作深度大于6000m的潜水器,其金属耐压壳(含耐压壳附件)试验压力取1.1倍~
1.25倍的潜水器最大工作压力。设计金属耐压壳(含耐压壳附件)时,如安全系数和材料的许
用应力按照《潜水系统与潜水器入级与建造规范》选取,其试验压力应取1.25倍的潜水器最大
工作压力,如未按照《潜水系统与潜水器入级与建造规范》选取安全系数和材料的许用应力或
所选用材料不在《潜水系统与潜水器入级与建造规范》规定范围内,其试验压力可自行确定,但
不应低于1.1倍的潜水器最大工作压力。
潜水器最大工作压力按附录A进行计算。
6 试验内容和方法
6.1 试验前准备
6.1.1 试验前,应检查金属耐压壳(含耐压壳附件)的完整性,检查内容包括金属耐压壳及其加强结构、
电气贯穿件和辅助工装设备或部件等。用作载人舱的金属耐压壳还应检查舱口盖及舱口盖启闭机构和
观察窗等内容。各连接部位的紧固件应装配齐全,并紧固妥当。为进行外压试验而装配的临时受压元
件,应采取适当的措施,保证其安全性。
6.1.2 试验前,应对金属耐压壳(含耐压壳附件)进行外观检测,要求外观完好,表面应无影响承载能力
的划痕、凹坑等缺陷。如存在缺陷,应重新评估能否进行外压强度试验。
6.1.3 如条件许可,试验前可在金属耐压壳泄漏后易贮水的位置安装具有漏水报警功能的传感器。
6.1.4 试验前密封性检测要求如下:
a) 试验前,应对金属耐压壳(含耐压壳附件)进行密封性检测,金属耐压壳(含耐压壳附件)不应发
生泄漏,可采用静水外压密封性试验或气密性试验进行检测。密封性检测合格后,方可进行外
压强度试验。
b) 静水外压密封性试验,检测压力宜不小于0.3MPa。宜在易产生渗漏区域做好标记,如涂抹白
粉等,以便确定具体渗漏位置。通过目视观察金属耐压壳(含耐压壳附件)或检查漏水报警数
据判断金属耐压壳(含耐压壳附件)是否产生泄漏。
c) 气密性试验检测,试验介质为空气,其试验压力取设计压力,如金属耐压壳内部为常压,则试验
压力宜不大于0.1MPa,保压时间不少于0.5h,应足够对所有焊接接头和连接部位进行渗漏
检查,可通过肥皂水等起泡剂或浸水检测是否存在渗漏。采用起泡剂检测,表面应无气泡产
生;浸水检测,水面应无气泡产生。
d) 若金属耐压壳(含耐压壳附件)无法进行整体密封性检测,可采用辅助试验工装对金属耐压壳
开孔位置的密封性进行检测,试验介质为水。试验时,通过辅助试验工装在开孔位置局部区域
建立一个可承受内压的密闭空腔,对密闭空腔注水、加压,试验压力宜不小于0.3MPa,保压时
间不小于15min,开孔位置不应发生泄漏。
e) 如发生泄漏,修复后重新进行密封性试验,直至合格。
6.2 外压强度试验
6.2.1 一般要求
外压强度试验至少应进行两次加卸载试验。试验时,如试验委托方要求,应进行应变测量和位移或
变形测量。如无需进行应变测量和变形或位移测量,试验加卸载步骤按照应变测量试验时的试验步骤
执行。
试验时,在压力保持过程中金属耐压壳(含耐压壳附件)不应产生蠕变等永久变形。
6.2.2 加卸载要求
试验加载速度不应小于潜水器设计下潜速度,卸载速度不应小于潜水器设计上浮速度。安装有有
机玻璃观察窗的金属耐压壳,卸载速度不应大于4.5MPa/min。
试验时,按附录B中的表B.1记录试验加卸载各阶段压力起始和终止时的压力值和时间。
6.2.3 应变测量
6.2.3.1 一般要求
根据试验目的,确定应变测量部位,对应变片进行统一编号,编制金属耐压壳(含耐压壳附件)应变
片测点布置方案。
6.2.3.2 应变测量部位
金属耐压壳(含耐压壳附件)应变测量部位由试验委托方根据设计结果确定,宜包含以下部位:
a) 典型部位,即壳体典型截面上的壳板和加强肋骨处;
b) 开孔加强区与壳体连接部位;
c) 局部结构应力集中部位,如电气贯穿件开孔位置等,可根据有限元计算结果确定;
d) 建造工艺因素影响强度的部位,如焊缝位置;
e) 工艺缺陷部位,如外形超差、壁厚超差、强制装配、多次补焊处等;
f) 焊接在壳体上、用于连接固定的构件处;
g) 其他试验委托方认为需要测量的部位。
6.2.3.3 应变片粘贴要求
应变片粘贴时,按照以下要求进行:
a) 应变片贴片部位应进行打磨,直接受水压的结构表面,每一个测点打磨面积一般不小于50mm×
50mm(补偿应变片要求相同),不受水压的结构表面测点打磨面积不小于30mm×30mm(补偿
应变片要求相同),打磨后表面粗糙度Ra不应大于3.2μm,应采用贴片胶水粘贴应变片。在应
变片粘贴至少24h后,对粘贴质量进行检查:
1) 应变片的粘贴位置与划线方向无明显偏离,应变片无翘曲,无脱胶,且与壳体表面之间无
气泡;
2) 应变片的电阻值在出厂标称值±0.5Ω范围内,测量数值记入附录C的表C.1中;
3) 应变片的绝缘电阻值不应低于100MΩ,测量数值记入表C.1中。
b) 应变片粘贴质量符合要求后,按各自编号与连接导线焊接,检查电阻值与绝缘电阻值,测量数
值记入表C.1中,合格条件按a)中2)和3),其中电阻值应附加导线电阻值。所有应变片的连
接导线应为同一规格。
c) 用硫化硅橡胶或其他密封胶逐层封盖应变片和应变片与导线的焊接点,应确保全部覆盖,对直
接受水压的表面测点覆盖面积不小于30mm×30mm,对非直接受水压的表面测点覆盖面积
不小于20mm×20mm,胶层中避免有气泡,涂层要均匀过渡到壳体表面,待密封胶固......
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