《潜水器金属耐压壳外压强度试验方法GBT 40073-2021》详细解读

《潜水器金属耐压壳外压强度试验方法GB/T40073-2021》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4试验目的5试验条件5.1金属耐压壳(含耐压壳附件)的要求contents目录5.2材料5.3文件资料5.4试验设备和仪器仪表5.5试验介质5.6试验环境5.7试验压力6试验内容和方法contents目录6.1试验前准备6.2外压强度试验6.3试验中断与故障处理7试验结果的分析与评定7.1试验结论contents目录7.2应变值判断7.3应力值计算7.4试验结果评定8试验报告附录A(规范性附录)潜水器最大工作压力的计算contents目录附录B(规范性附录)试验记录表附录C(规范性附录)应变片电阻值、绝缘电阻值检查记录表011范围适用范围本标准规定了潜水器金属耐压壳外压强度的试验方法。适用于以金属为主要材料构成的潜水器耐压壳的外压强度试验。不适用范围非金属耐压壳或其他非金属材料为主要构成的潜水器。仅限于外压强度试验，不涉及其他性能测试。深海探测潜水器、水下机器人等深海设备的耐压壳外压强度测试。验证新型金属材料或结构设计的耐压性能。特定应用022规范性引用文件GB/T7735-2016钢管环缝熔化焊对接接头射线透照工艺和质量分级GB/T12241安全阀一般要求GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法国家标准GB/T150.1压力容器第1部分通用要求GB/T150.2压力容器第2部分材料国家标准设计GB/T150.3压力容器第3部分制造、检验和验收GB/T150.4压力容器第4部分国家标准GB/T20801.1压力管道规范工业管道第1部分总则GB/T20801.2压力管道规范工业管道第2部分GB/T20801.3压力管道规范工业管道第3部分国家标准材料设计和计算制作与安装GB/T20801.4压力管道规范工业管道第4部分检验与试验GB/T20801.5压力管道规范工业管道第5部分安全防护GB/T20801.6压力管道规范工业管道第6部分国家标准CB/T4000船舶建造质量标准非金属管材的制造和安装SY/T0450-2012输油（气）钢质管道抗震设计规范CB/T3790船舶管子加工技术条件行业标准010203《特种设备安全监察条例》TSGR0004固定式压力容器安全技术监察规程TSGD0001压力管道安全技术监察规程—工业管道其他相关引用文件033术语和定义指潜水器上用于承受外部水压的金属结构壳体。定义保护潜水器内部设备和人员安全，确保潜水任务顺利完成。作用通常采用高强度金属材料制成，如钛合金、高强度钢等。构成材料3.1潜水器金属耐压壳指潜水器金属耐压壳在外部水压作用下所能承受的最大压力值。定义外压强度是评价潜水器金属耐压壳性能的重要指标，直接关系到潜水器的安全性和可靠性。重要性外压强度受材料性能、结构设计、制造工艺等多种因素影响。影响因素3.2外压强度0102033.3试验方法定义指对潜水器金属耐压壳进行外压强度试验的方法和程序。目的通过试验方法验证潜水器金属耐压壳的外压强度是否满足设计要求，为潜水器的安全使用提供依据。分类试验方法包括静水外压试验、爆破试验等。静水外压试验主要用于模拟潜水器实际工作环境中的水压作用；爆破试验则用于确定潜水器金属耐压壳的极限承载能力。044试验目的确定耐压壳的极限承载能力和破坏模式。为潜水器的设计和制造提供重要依据，确保其在实际使用中的可靠性。评估耐压壳结构在外部压力作用下的稳定性和安全性。验证潜水器金属耐压壳的外压承载能力010203验证所选材料是否满足潜水器耐压壳的强度要求。考核制造工艺对耐压壳性能的影响，包括焊接、热处理等关键环节。通过试验结果反馈，优化材料和制造工艺的选择，提高耐压壳的性能和质量。考核材料和制造工艺的合理性制定详细的试验步骤和操作要求，确保试验过程的准确性和可重复性。提供外压强度试验的规范操作方法规定试验所需的设备、仪器和测量工具，以及相应的校准和检定方法。为试验人员提供明确的操作指导，降低试验过程中的误差和风险。055试验条件试验应在室温下进行，除非另有规定，室温应保持在20°C至25°C之间。温度试验环境的相对湿度应控制在45%至75%之间，以避免金属耐压壳因湿度变化而产生形变。湿度5.1试验环境压力机应选用能产生稳定、可控外压的压力机，其精度应满足试验要求。测量设备用于测量耐压壳形变的测量设备应具有足够的精度和稳定性，以确保测量结果的准确性。5.2试验设备5.3试验样品样品数量为确保试验结果的可靠性，应准备足够数量的样品进行重复试验。样品准备金属耐压壳样品应按照规定尺寸和形状进行加工，确保其表面质量、尺寸精度和材料性能符合试验要求。人员防护试验人员应穿戴好防护用品，如安全帽、防护眼镜、手套等，以确保人身安全。设备检查5.4安全措施试验前应仔细检查试验设备和测量设备是否完好无损，确保其处于良好的工作状态。同时，应准备好应急处理措施，以应对可能出现的意外情况。0102065.1金属耐压壳(含耐压壳附件)的要求010203金属材料应符合相关标准规定，具有足够的强度和韧性。耐压壳材料应进行无损检测，确保无裂纹、夹渣等缺陷。附件材料应与耐压壳材料相匹配，确保连接强度和密封性能。5.1.1材料要求5.1.2设计与制造要求耐压壳设计应满足强度、稳定性、密封性等方面的要求。01制造工艺应合理，确保耐压壳的几何尺寸和形状精度。02耐压壳内部应光滑，无尖锐凸起，以减少应力集中现象。035.1.3试验前准备耐压壳应按设计要求进行装配，确保各附件安装正确、牢固。01试验前应检查耐压壳的密封性能，确保无泄漏现象。02应制定详细的试验方案和安全措施，确保试验过程的安全性和可靠性。03123试验过程中应实时监测耐压壳的变形和应力情况，记录相关数据。试验压力应逐步升高，避免压力突变对耐压壳造成损伤。如发现耐压壳出现异常情况，应立即停止试验并查明原因。5.1.4试验过程与要求075.2材料金属材料潜水器耐压壳常采用高强度金属材料，如钛合金、铝合金和钢材等，以确保在外压作用下具有足够的强度和稳定性。非金属材料部分潜水器耐压壳可能采用非金属材料进行辅助构造，如密封件、绝缘材料和涂层等，以提高整体性能和耐腐蚀性。5.2.1材料选择耐腐蚀性要求金属材料和非金属材料均需具备良好的耐腐蚀性，以应对潜水器在海洋环境中的长期使用。强度要求金属材料需具备较高的屈服强度和抗拉强度，以承受外压作用下的变形和破坏。韧性要求金属材料应具有良好的冲击韧性和断裂韧性，以防止在外压试验过程中发生脆性断裂。5.2.2材料性能要求VS对采购的金属材料和非金属材料进行严格的入库检验，确保其性能符合设计要求和相关标准。材料认证对关键材料实施第三方认证制度，确保其来源可靠、质量稳定，并满足相关法规和标准要求。材料检验5.2.3材料检验与认证085.3文件资料潜水器金属耐压壳设计图纸及相关技术文件包括耐压壳的几何尺寸、材料性能、制造工艺等详细信息，是进行外压强度试验的基础。试验前文件准备试验大纲及试验程序明确试验目的、要求、步骤和评判标准，确保试验过程规范、结果可靠。参试人员职责与分工明确试验过程中各参试人员的职责和分工，确保试验顺利进行。异常情况记录记录试验过程中出现的异常情况，如设备故障、操作失误等，为后续改进提供参考。影像资料拍摄试验过程的照片和视频，以便更直观地了解试验情况，并为后续分析提供有力支持。试验数据记录表详细记录试验过程中的各项数据，如压力值、时间、温度等，以便后续分析和处理。试验过程文件记录试验结果分析报告根据试验数据，分析耐压壳的外压强度性能，评估其是否满足设计要求和使用需求。问题及改进建议报告针对试验过程中发现的问题，提出具体的改进建议，为后续优化提供参考。试验文件归档将试验过程中的所有文件资料进行整理、归档，以便后续查询和使用。试验后文件整理095.4试验设备和仪器仪表010203压力舱应能够容纳被试潜水器金属耐压壳，并提供均匀的外压环境。压力舱应具有足够的安全裕量，以承受试验过程中的高压环境。压力舱应配备观察窗或摄像头，以便观察试验过程中的情况。5.4.1压力舱加压系统应能够平稳、连续地调节压力舱内的压力，并保持恒定的压力值。5.4.2加压系统加压系统应具有足够的流量和压力范围，以满足试验要求。加压系统应配备压力传感器和控制系统，以确保试验过程中的安全性和准确性。5.4.3测量仪器仪表应使用高精度的压力传感器来测量压力舱内的压力值，并确保其准确性和稳定性。01应使用位移传感器或应变计来测量潜水器金属耐压壳在试验过程中的变形情况。02所有测量仪器仪表应定期进行校准和检定，以确保其准确性和可靠性。035.4.4安全保护装置试验现场应配备相应的消防设备和急救器材，以应对可能发生的紧急情况。加压系统应设置过压保护和紧急停机装置，以防止意外情况的发生。压力舱应配备安全阀和爆破片等安全保护装置，以确保在超压情况下能够及时泄压并保护试验人员和设备的安全。010203105.5试验介质5.5.1可用介质油在某些特定情况下，如需要避免水对试验件的腐蚀，可以使用油作为试验介质。常用的油类介质包括液压油、变压器油等。水通常使用淡水或盐水作为试验介质，因其易于获取且成本较低。同时，水的压缩性小，能够提供稳定的压力环境。清洁度试验介质应保持清洁，无杂质和颗粒物，以避免对试验件造成损伤或堵塞。01.5.5.2介质要求温度稳定性试验过程中，介质的温度应保持稳定，以确保试验结果的准确性。通常需要对介质进行预热或预冷处理。02.腐蚀性试验介质不应对试验件产生腐蚀作用，以免影响试验结果。如使用盐水作为介质时，应注意其浓度和pH值对试验件的影响。03.处理在试验前，需要对介质进行处理，如过滤、除气等，以确保其满足试验要求。同时，需要定期检查介质的清洁度和性能指标。回收出于环保和节约成本的考虑，试验后的介质应进行回收处理。回收过程中需要注意安全和环保问题，避免对环境造成污染。5.5.3介质处理与回收5.5.4安全防护在使用试验介质时，需要采取相应的安全防护措施，如佩戴防护眼镜、手套等，以避免介质对人体造成伤害。对于有毒或易燃的介质，需要特别注意其储存和使用安全，避免发生泄漏、燃烧等事故。同时，应制定应急预案，以便在发生事故时能够及时应对。115.6试验环境试验环境温度应保持稳定，以确保试验结果的准确性。温度控制在进行外压强度试验时，应记录试验环境的温度，并在试验报告中注明。若试验环境温度变化较大，可能对潜水器金属耐压壳的材料性能产生影响，因此需严格控制温度波动范围。试验环境的湿度也应对潜水器金属耐压壳的性能产生影响，因此需进行湿度控制。若试验环境湿度过高，可能导致潜水器金属耐压壳表面产生锈蚀等问题，因此需采取相应的除湿措施。相对湿度应保持在一定范围内，以避免对试验结果产生不利影响。湿度控制010203试验前应确保潜水器金属耐压壳的表面清洁，无油污、灰尘等杂质。试验过程中应避免杂质进入试验系统，以免影响试验结果的准确性。试验结束后，应对试验系统进行清洗和保养，以确保下次试验的准确性。清洁度要求试验人员应穿戴相应的安全防护装备，如安全帽、防护服等，以确保安全。试验过程中应采取必要的安全防护措施，确保试验人员的人身安全。应设置安全警示标识，并在试验区域设置安全隔离带，防止非试验人员进入试验区域。安全防护措施010203125.7试验压力试验压力的定义试验压力是指在潜水器金属耐压壳外压强度试验中，施加在耐压壳外部的压力值。该压力值用于模拟潜水器在实际使用中所承受的水压环境，以验证其耐压性能。““试验压力应根据潜水器的设计水深、安全系数以及材料的许用应力等因素进行计算。具体的计算方法可参照相关的潜水器设计规范和标准。试验压力的计算方法试验压力的施加方式0302试验压力可通过专门的压力试验装置进行施加。01试验压力的施加应缓慢且均匀，以避免对耐压壳造成冲击和破坏。在施加试验压力前，应对耐压壳进行全面的检查，确保其完好无损且符合试验要求。在试验过程中，应对试验压力进行实时监测和记录。试验压力的监测与记录监测设备应具有足够的精度和稳定性，以确保试验数据的准确性和可靠性。试验结束后，应对监测数据进行整理和分析，以评估潜水器金属耐压壳的外压强度性能。136试验内容和方法确定试验样品根据潜水器金属耐压壳的设计图纸和制造要求，选取符合试验要求的样品。检查试验设备确保外压试验机、测量仪表等试验设备处于良好状态，满足试验精度要求。准备试验环境提供适宜的试验场地，确保试验过程中不受外界干扰，保证试验安全。0302016.1试验前准备6.2试验步骤安装样品将潜水器金属耐压壳样品正确安装在外压试验机上，确保密封性能良好。施加外压载荷按照规定的加载速率，逐步对样品施加外压载荷，直至达到预定的试验压力。保压与观测在达到试验压力后，保持一定时间，并观察样品是否有变形、泄漏等异常情况。卸载与拆卸试验结束后，逐步卸载外压载荷，并拆卸样品进行检查。6.3试验结果评定010203数据记录详细记录试验过程中的各项数据，包括加载压力、保压时间、样品变形量等。结果分析对试验数据进行整理和分析，评估潜水器金属耐压壳的外压强度性能。判定准则根据国家标准规定的判定准则，对试验结果进行合格与否的判定。避免在试验过程中对样品造成不必要的损伤，影响试验结果。样品保护确保试验数据的真实性和准确性，严禁弄虚作假。数据真实性试验过程中应严格遵守安全操作规程，确保人员和设备安全。安全防护6.4试验注意事项146.1试验前准备确定试验压力根据潜水器金属耐压壳的设计工作压力，确定合理的试验压力范围。确保试验压力能够充分验证耐压壳的外压强度，同时避免过高的压力造成不必要的损坏。准备试验设备选用符合国家标准要求的压力试验机或相应设备。01确保试验设备的量程、精度和稳定性满足试验要求。02对试验设备进行必要的校准和调试，确保其处于良好的工作状态。03按照试验要求，正确安装潜水器金属耐压壳于试验设备上。确保耐压壳的安装牢固可靠，避免在试验过程中出现松动或脱落现象。检查耐压壳的密封性能，确保其能够承受试验压力而不发生泄漏。安装潜水器金属耐压壳010203编写试验方案0302根据国家标准和实际情况，编写详细的试验方案。01确保试验方案的科学性和可行性，为试验的顺利进行提供指导。试验方案应包括试验目的、试验原理、试验步骤、数据记录等内容。156.2外压强度试验试验目的010203验证潜水器金属耐压壳在外压作用下的结构强度。评估耐压壳的承载能力和安全性能。为潜水器的设计、制造和使用提供重要依据。用于对耐压壳施加外压，应能够控制压力大小和加压速率。加压装置包括压力表、位移计等，用于监测试验过程中的压力和变形情况。测量仪器如防爆膜、安全阀等，确保试验过程的安全性。安全防护设备试验设备准备工作检查耐压壳的完整性，安装测量仪器和安全防护设备。加压过程按照规定的加压速率对耐压壳施加外压，直至达到预定的试验压力。保压时间在达到试验压力后，保持一定时间以观察耐压壳的稳定性。卸压与检查缓慢卸除压力，检查耐压壳是否有变形、裂纹等异常情况。试验步骤数据记录详细记录试验过程中的压力、变形等数据。报告编制撰写试验报告，包括试验目的、设备、步骤、结果等内容，为后续工作提供参考。结果分析根据试验数据，分析耐压壳的外压强度性能，判断是否符合设计要求。结果评估166.3试验中断与故障处理试验中断01在试验过程中，如遇到设备故障、安全问题或其他需要中断试验的情况，应立即中断试验。在中断试验时，应首先停止加压，然后缓慢地降低压力至常压，最后关闭所有相关的试验设备。试验中断后，应对潜水器金属耐压壳进行检查，确认无损坏或异常情况后方可继续进行试验。如有必要，应重新进行预备性试验。0203中断条件中断操作中断后的处理故障识别在试验过程中，应密切关注各项参数的变化，一旦发现异常情况，应立即识别并判断是否为故障。故障排除根据故障的性质和严重程度，采取相应的措施进行排除。如无法立即排除，应中止试验，待故障完全排除后再继续进行。故障记录确认为故障后，应详细记录故障现象、时间、原因等信息，以便后续分析和处理。故障后的检查故障排除后，应对潜水器金属耐压壳和相关试验设备进行全面检查，确保无损坏或异常情况后方可继续进行试验。故障处理01020304177试验结果的分析与评定7.1试验数据记录详细记录试验过程中的各项数据，包括压力、时间、变形量等关键参数。01对数据进行整理和分析，确保数据的准确性和可靠性。02绘制相关曲线图，直观展示试验过程中各参数的变化趋势。03根据试验数据，对潜水器金属耐压壳的外压强度进行评定。对比试验数据与设计要求，判断耐压壳是否满足预定的强度标准。分析可能存在的强度不足或过剩情况，提出改进建议。7.2强度评定0102037.3变形与稳定性分析0302分析在不同压力下耐压壳的变形情况，包括局部变形和整体变形。01根据分析结果，对耐压壳的结构设计进行优化建议。评估耐压壳在极限压力下的稳定性，判断其是否会发生失稳现象。撰写详细的试验报告，包括试验目的、方法、过程、结果及结论等部分。报告需经审核和批准后方可发布，确保报告的准确性和权威性。报告中应客观描述试验现象和数据，避免个人主观意见的插入。7.4试验报告撰写187.1试验结论经过外压强度试验后，潜水器金属耐压壳未出现破裂、变形等异常情况，证明其结构在设计压力下具有足够的强度和稳定性。耐压壳结构完整性通过对比试验数据与设计要求，可以确认耐压壳的实际承载能力远高于设计压力，确保了潜水器在实际使用中的安全性。安全系数达标安全性评估性能表现分析变形量控制在试验过程中，耐压壳的变形量被严格控制在允许范围内，表明其具有良好的刚性和稳定性，能够满足潜水器在深海环境中的作业需求。密封性能良好经过试验验证，耐压壳的密封结构未出现泄漏现象，确保了潜水器内部设备和人员的安全。通过对比试验数据与潜水器的设计要求，可以确认耐压壳的外压强度完全符合设计预期，为潜水器的安全使用提供了有力保障。满足设计要求本次试验的结论不仅验证了耐压壳的性能，还为后续的产品优化和设计改进提供了宝贵的实际数据和经验支持。为后续优化提供依据与设计要求的符合性197.2应变值判断利用金属电阻丝的电阻值随机械变形而变化的原理，通过测量电阻值的变化来推算出潜水器金属耐压壳的应变值。电阻应变片法基于偏振光通过受力模型时产生的光程差与主应力差成正比、并与模型厚度成反比的原理，结合光学干涉技术测量潜水器金属耐压壳的应变分布。光测弹性力学法应变测量原理数据处理与分析对采集到的应变数据进行处理和分析，绘制应变-时间曲线、应变-压力曲线等图表，结合潜水器金属耐压壳的结构特点和使用环境进行综合评价。准备阶段选定合适的应变测量方法和仪器，对潜水器金属耐压壳进行清洁和表面处理，确保测量准确。贴片与接线按照规范要求在潜水器金属耐压壳上粘贴电阻应变片，并连接测量导线，确保贴片位置准确、导线连接可靠。加载与卸载对潜水器金属耐压壳进行外压加载，同时记录应变值变化；达到预定压力后保持一段时间，然后逐步卸载，并记录应变恢复情况。应变测量步骤残余应变卸载后，观察潜水器金属耐压壳的残余应变情况。若残余应变较大且无法恢复，则表明其发生了塑性变形，可能影响后续使用性能。允许应变范围根据潜水器金属耐压壳的材料特性和设计要求，确定其在外压作用下的允许应变范围。若实际测量值超出该范围，则判定为不合格。应变均匀性检查潜水器金属耐压壳在外压作用下的应变分布情况，若存在明显的应变集中或不均匀现象，则可能影响其整体强度和稳定性。应变值判断标准207.3应力值计算解析法通过材料力学、弹性力学等理论公式，直接计算出潜水器金属耐压壳在外压作用下的应力分布和大小。数值法采用有限元等数值分析方法，建立潜水器金属耐压壳的数值模型，通过施加外压载荷并求解，得到应力分布和大小。应力计算基本方法金属材料的弹性模量、泊松比、屈服强度等特性对潜水器耐压壳的应力计算具有重要影响。材料特性不同形状的耐压壳在外压作用下的应力分布和大小会有所不同，因此需考虑耐压壳的几何形状。耐压壳几何形状耐压壳在实际使用过程中会受到各种边界条件的约束，如固定支撑、连接部位等，这些边界条件会对应力计算产生影响。边界条件应力计算考虑因素应力计算步骤确定计算模型根据潜水器金属耐压壳的实际结构和形状，选择合适的计算模型。施加外压载荷在计算模型上施加与实际情况相符的外压载荷。求解应力分布采用适当的计算方法，求解出潜水器金属耐压壳在外压作用下的应力分布和大小。结果分析与评估对计算结果进行分析和评估，判断潜水器金属耐压壳的应力水平是否满足设计要求和使用安全要求。217.4试验结果评定潜水器金属耐压壳的变形情况是否有渗漏或破裂等现象评定依据压力-时间曲线分析对比试验前后的潜水器金属耐压壳状态根据预定的评定标准，对试验结果进行综合分析收集试验过程中的所有数据，包括压力、时间、变形量等评定流程评定标准010203潜水器金属耐压壳在试验压力下是否出现明显的塑性变形是否出现渗漏或破裂等失效模式根据压力-时间曲线判断潜水器金属耐压壳的承压能力和稳定性结果处理若潜水器金属耐压壳通过试验，则记录其外压强度值，并出具试验报告若未通过试验，则分析原因，提出改进措施，并重新进行试验228试验报告8试验报告数据记录与分析报告中应包含试验过程中收集的所有数据，如压力值、应变值、位移或变形量等，并应对这些数据进行详细的分析，以评估金属耐压壳的外压强度性能。结果判定根据试验数据和分析结果，对金属耐压壳的外压强度进行判定。如果金属耐压壳在试验过程中未发生破坏且满足相关性能指标，则可认为其外压强度符合要求。报告内容要求试验报告应详细记录试验的全过程，包括试验准备、试验步骤、试验数据以及试验结果。所有重要的观测和测量结果都应在报告中明确记录，以便于后续的数据分析和比对。0302018试验报告建议与改进：报告中还可以包含对试验过程中发现的问题以及可能的改进建议，以便于后续对金属耐压壳的设计和制造进行优化。此外，试验报告还应遵循相关的标准和规范进行编写，确保报告的准确性和可靠性。同时，报告的格式和排版也应清晰、整洁，以便于阅读和理解。请注意，以上内容仅为对《潜水器金属耐压壳外压强度试验方法GB/T40073-2021》中关于试验报告部分的解读，具体内容和要求可能因实际情况而有所不同。因此，在进行具体试验和编写试验报告时，还应参考相关标准和规范进行具体操作。23附录A(规范性附录)潜水器最大工作压力的计算潜水器最大工作压力的定义最大工作压力是指在潜水器使用过程中，耐压壳能够承受的最大外部压力，是潜水器设计和使用中的重要参数。该压力值通常由设计部门根据潜水器的使用环境和任务需求进行计算和确定。潜水器最大工作压力的计算方法计算方法通常基于潜水器耐压壳的材料性能、结构设计、制造工艺和使用环境等多个因素。常用的计算方法包括有限元分析、理论计算和试验验证等，以确保耐压壳在最大工作压力下能够安全可靠地工作