一种船用水密风管的外压试验方法及装置与流程

1.本发明涉及船舶技术领域，具体的，涉及一种船用水密风管的外压试验方法及装置。


背景技术：

2.当船舶由于某种原因导致船体结构破损、发生进水事故后，外界的海水会通过船体破口进入舱内，为了避免风管结构破损导致水密舱壁失效，就要求水密风管应能够承受破损进水工况下的海水压力，包括内部海水压力和外部海水压力，且其承压能力需与水密舱壁的承压能力相同。现有技术中为了满足水密要求，水密风管通常参照其它液态流体管路方法进行承压能力试验，参照其它液态流体管路方法对水密风管进行承压能力试验时，通常只进行内压试验来测试水密风管内部的承压能力，而忽略了对水密风管外部承压能力的测试；另外，参照其它液态流体管路方法对水密风管进行承压能力试验还要求将水密风管的横截面做成圆形，并采用标准无缝钢管和标准法兰。然而在实际应用中，采用标准无缝钢管和标准法兰的圆形水密风管存在对布置空间要求高、制造成本高、重量大、施工工序复杂等问题。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种船用水密风管的外压试验方法及装置，弥补了现有技术中缺少水密风管外压试验方法的不足，通过外压试验来检验水密风管对外部压力的承受能力，保证水流不会从水密风管的外部流入其内部，更能验证水密风管的可靠性；另外，试验选用横截面为矩形的水密风管，能够在保证使用性能的基础上，控制水密风管的制作成本和重量，降低施工难度，提高工作效率。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种船用水密风管的外压试验方法，包括如下步骤：
5.s1：选取横截面形状为矩形的管体作为水密风管，并根据水密舱壁的承压要求利用模拟软件对所述水密风管的受力面、与所述水密风管连接的法兰及紧固件进行应力分析，确定出与承压要求匹配的水密风管、法兰和紧固件的制作参数；
6.s2：按照所述水密风管、法兰和紧固件的制作参数制作水密风管、法兰和紧固件；
7.s3：将所述制作完毕的法兰焊接在所述水密风管的两端，并在所述水密风管的两端安装第一闷板，使所述水密风管密封；
8.s4：将密封后的水密风管放置于一外压试验工装中，所述外压试验工装两端具有开口的第一端和第二端，在所述第一端安装具有进水口的第一组件，在所述第二端安装具有出水口的第二组件；
9.s5：由所述进水口向所述外压试验工装中注满水，保压一段时间后排尽所述外压试验工装中的水，取出所述水密风管观察其是否进水，并观察所述水密风管的外形状态。
10.可选的，步骤s3中，利用所述紧固件将所述法兰与所述第一闷板连接。
11.可选的，步骤s3还包括在所述法兰朝向所述第一闷板的一面涂覆干粉。
12.可选的，步骤s4中，在所述第一端和所述第一组件之间安装第二闷板，使所述外压试验工装与所述第一组件连接；在所述第二端和所述第二组件之间安装第三闷板，使所述外压试验工装与所述第二组件连接。
13.可选的，步骤s5中，保压时间至少为6h。
14.可选的，步骤s5中，去除所述第一闷板，通过观察所述干粉的状态判断所述水密风管是否进水。
15.可选的，步骤s5中，观察所述水密风管在30min内的外形状态变化。
16.本发明还提供一种船用水密风管的外压试验装置，包括：
17.水密风管，所述水密风管的横截面为矩形，所述水密风管被密封放置于所述外压试验工装的内部，所述水密风管的受力面所能承受的应力与水密舱壁的承压要求对应；
18.外压试验工装，所述外压试验工装为空腔结构，其管体的两端为第一端和第二端；
19.第一组件和第二组件，所述第一组件与所述第一端连接，所述第二组件与所述第二端连接，用于关闭所述外压试验工装的第一端和第二端，以使所述外压试验工装在一段时间内保压。
20.可选的，所述第一组件包括通过管道依次相连通的水泵、球阀和第一配对螺纹接头。
21.可选的，所述第二组件包括第二配对螺纹接头、压力表、第一截止阀、鹅颈管和第二截止阀，其中，所述第二配对螺纹接头、压力表、第一截止阀和鹅颈管通过管道依次相连通。
22.可选的，所述水密风管的两端还固定有法兰。
23.可选的，所述法兰的两端设置有第一闷板，所述第一闷板用于所述水密风管的密封，所述法兰与所述第一闷板通过紧固件连接。
24.可选的，所述外压试验工装与所述第一组件通过第二闷板连接，所述第二闷板表面具有开口的第一螺纹接头，所述第一配对螺纹接头与所述第一螺纹接头相连通。
25.可选的，所述外压试验工装与所述第二组件通过第三闷板连接，所述第三闷板表面具有开口的第二螺纹接头和第三螺纹接头，其中，所述第二配对螺纹接头与所述第二螺纹接头相连通，所述第三螺纹接头与所述第二截止阀相连通。
26.可选的，所述第一闷板与所述法兰之间、所述第二闷板与所述第一组件之间，以及所述第三闷板与所述第二组件之间均设置有垫片。
27.可选的，所述水密风管的横截面为矩形，所述矩形的四个角为倒圆角，所述倒圆角的半径r1大于等于30mm。
28.可选的，所述水密风管的壁厚d1≥2mm，所述法兰的厚度d2＝k
×
d1，且2≤k≤3。
29.本发明提供的船用水密风管的外压试验方法及装置，具有以下有益效果：
30.本发明提供一种船用水密风管的外压试验方法及装置，弥补了现有技术中缺少水密风管外压试验方法的不足，通过外压试验来检验水密风管对外部压力的承受能力，保证水流不会从水密风管的外部流入其内部，更能验证水密风管的可靠性；另外，试验选用横截面为矩形的水密风管，能够在保证使用性能的基础上，控制水密风管的制作成本和重量，降低施工难度，提高工作效率。
附图说明
31.图1a～1b显示为具有法兰的水密风管的结构示意图。
32.图2显示为外压试验装置结构示意图。
33.图3显示为水密风管的横截面示意图。
34.图4a显示为第二闷板的结构示意图。
35.图4b显示为第三闷板的结构示意图。
36.元件标号说明
37.10水密风管61第一端
38.21第一法兰62第二端
39.22第二法兰71第一组件
40.200螺栓孔710进水口
41.31第一闷板711水泵
42.32第二闷板712球阀
43.321第一螺纹接头713第一配对螺纹接头
44.33第三闷板72第二组件
45.331第二螺纹接头721第二配对螺纹接头
46.332第三螺纹接头722压力表
47.41第一紧固件723第一截止阀
48.42第二紧固件724鹅颈管
49.50垫片725第二截止阀
50.60外压试验工装
具体实施方式
51.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
52.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量、位置关系及比例可在实现本方技术方案的前提下随意改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
53.实施例一
54.本实施例提供一种船用水密风管的外压试验方法，包括如下步骤：
55.s1：选取横截面形状为矩形的管体作为水密风管，并根据水密舱壁的承压要求利用模拟软件对所述水密风管的受力面、与所述水密风管连接的法兰及紧固件进行应力分析，确定出与承压要求匹配的水密风管、法兰和紧固件的制作参数；
56.作为示例，与横截面为圆形的水密风管相比，选用横截面为矩形的水密风管，能够在保证使用性能的基础上，控制水密风管的制作成本和重量，降低施工难度，提高工作效率。
57.s2：按照所述水密风管、法兰和紧固件的制作参数制作水密风管、法兰和紧固件；
58.作为示例，采用有限元分析软件，对水密风管的各面、与水密风管连接的法兰及紧固件进行应力分析，确定出与承压要求匹配的水密风管、法兰和紧固件的制作参数，并按照制作参数制作制作水密风管、法兰和紧固件。
59.s3：将所述制作完毕的法兰焊接在所述水密风管的两端，并在所述水密风管的两端安装第一闷板，使所述水密风管密封；
60.如图1a～1b所示，将制作完毕的第一法兰21焊接在水密风管10的两端，并在第一法兰21的外端面及水密风管的焊缝处(未在图中示出)涂覆干粉。作为示例，第一法兰边缘具有多个螺栓孔200，用于后续与第一闷板31进行装配。
61.接着，如图2所示，在水密风管10的两端安装第一闷板31，以实现对水密风管10的密封。作为示例，第一闷板31的边缘同样设置有多个螺栓孔，其位置与法兰边缘多个螺栓孔200的位置一一对应，使得第一闷板31与第一法兰21能够通过第一紧固件41连接，且第一闷板31与第一法兰21之间还设置有垫片50。
62.s4：将密封后的水密风管放置于一外压试验工装中，所述外压试验工装两端具有开口的第一端和第二端，在所述第一端安装具有进水口的第一组件，在所述第二端安装具有出水口的第二组件；
63.如图2所示，外压试验工装60两端为第一端61和第二端62，且外压试验工装60的两端具有第二法兰22，在第一端61安装具有进水口710的第一组件71，在第二端62安装具有出水口的第二组件72。作为示例，在现有技术中已有的法兰型号中选取与外压试验工装60匹配的法兰作为第二法兰22即可，而无需同第一法兰21一样单独设计制作。
64.作为示例，首先在外压试验工装的第一端61安装第二闷板32，第二闷板32与第二法兰22通过第二紧固件42连接，且第二闷板32与第二法兰22之间还设置有垫片50。第二紧固件42可以在现有技术中已有的紧固件型号中选取，而无需同第一紧固件41一样单独设计制作。
65.作为示例，第二闷板32的表面具有开口的第一螺纹接头321，第一组件71通过第一螺纹接头321与外压试验工装60相连通。在本实施例中，第一组件71包括水泵711、球阀712和第一配对螺纹接头713，其中，第一配对螺纹接头713与第一螺纹接头321相连接。
66.作为示例，在外压试验工装的第二端62安装第三闷板33，第三闷板33与第二法兰22通过第二紧固件42连接，第三闷板33与第二法兰22之间同样设置有垫片50。第三闷板33的表面具有开口的第二螺纹接头331和第三螺纹接头332。在本实施例中，第二组件72包括第二配对螺纹接头721、压力表722、第一截止阀723、鹅颈管724及第二截止阀725，其中，第二配对螺纹接头721与第二螺纹接头331相连接，第二截止阀725与第三螺纹接头332相连通。
67.s5：由所述进水口向所述外压试验工装中注满水，保压一段时间后排尽所述外压试验工装中的水，取出所述水密风管观察其是否进水，并观察所述水密风管的外形状态。
68.作为示例，打开球阀712和第一截止阀723，关闭第二截止阀725，启动水泵711，使得水流经过第一组件71流至外压试验工装60中，当鹅颈管724末端持续有水排出时，说明外压试验工装60中已经注满了水，关闭第一截止阀723、水泵711和球阀712，对外压试验工装60进行保压处理至少6h后，排尽外压试验工装60中的水。
69.最后，取出水密风管10观察其是否进水，并观察水密风管10的外形状态。作为示例，取出水密风管10后，通过观察涂覆干粉的状态判断水密风管10是否进水，若水密风管10内无水渍，则说明未进水，接着将其静置于枕木垫块上，观察水密风管10在30min内的外形变化，若水密风管的外形复原，且无明显形变，则说明水密风管的外压试验成功。
70.本实施例提供一种船用水密风管的外压试验方法，弥补了现有技术中缺少水密风管外压试验方法的不足，通过外压试验来检验水密风管对外部压力的承受能力，保证水流不会从水密风管的外部流入其内部，更能验证水密风管的可靠性；另外，试验选用横截面为矩形的水密风管，能够在保证使用性能的基础上，控制水密风管的制作成本和重量，降低施工难度，提高工作效率。
71.实施例二
72.本实施例提供一种船用水密风管的外压试验装置，如图2所示，包括水密风管10、外压试验工装60、第一组件71和第二组件72。
73.如图3所示，水密风管10的横截面为矩形，且所述矩形的四个角为倒圆角，所述矩形的长为w1，宽为h1，所述倒圆角的半径r1大于等于30mm。参照图1a～1b所示，水密风管10的两端固定有第一法兰21，第一法兰21的外径长为w2，宽为h2，第一法兰21的内径长为w3，宽为h3，其倒圆角半径为r2，其边缘还具有多个螺栓孔200，作为示例，w2＝w1 30mm，h2＝h1 30mm，w3＝w1 4mm，h3＝h1 4mm，r2＝r1 2mm。水密风管10的壁厚为d1，第一法兰21的厚度为d2，作为示例，d1≥2mm，d2＝k
×
d1，且2≤k≤3。与现有技术中横截面为圆形的水密风管相比，选用横截面为矩形的水密风管，能够在保证使用性能的基础上，控制水密风管的制作成本和重量，降低施工难度，提高工作效率。
74.如图3所示，外压试验工装60为空腔结构，水密风管10开口的两端被密封放置于外压试验工装60的内部。作为示例，水密风管10的两端安装有第一闷板31，以实现对水密风管10的密封，且第一闷板31与第一法兰21之间设置有垫片50。
75.作为示例，外压试验工装60与第一组件71通过第二闷板32连接，如图4a所示，第二闷板32的边缘设置有螺栓孔200，使得第二闷板32与第一端61的第二法兰22通过第二紧固件42连接，且第二闷板32与第二法兰22之间还设置有垫片50。作为示例，在现有技术中已有的法兰型号中选取与外压试验工装60匹配的法兰作为第二法兰22即可，而无需同第一法兰21一样单独设计制作；同样，第二紧固件42可以在现有技术中已有的紧固件型号中选取，而无需同第一紧固件41一样单独设计制作。
76.作为示例，第二闷板32的表面具有开口的第一螺纹接头321，第一组件71通过第一螺纹接头321与外压试验工装60相连通。在本实施例中，第一组件71相同包括水泵711、球阀712和第一配对螺纹接头713，其中，第一配对螺纹接头713与第一螺纹接头321相连接。
77.作为示例，外压试验工装60与第二组件72通过第三闷板33连接，如图4b所示，第三闷板33的边缘设置有螺栓孔200，使得第三闷板33与第二端62的第二法兰22通过第二紧固件42连接，第三闷板33与第二法兰22之间同样设置有垫片50。第三闷板33的表面具有开口的第二螺纹接头331和第三螺纹接头332。在本实施例中，第二组件72包括第二配对螺纹接头721、压力表722、第一截止阀723、鹅颈管724及第二截止阀725，其中，第二配对螺纹接头721与第二螺纹接头331相连接，第二截止阀725与第三螺纹接头332相连通。
78.本发明提供一种船用水密风管的外压试验方法及装置，弥补了现有技术中缺少水
密风管外压试验方法的不足，通过外压试验来检验水密风管对外部压力的承受能力，保证水流不会从水密风管的外部流入其内部，更能验证水密风管的可靠性；另外，试验选用横截面为矩形的水密风管，能够在保证使用性能的基础上，控制水密风管的制作成本和重量，降低施工难度，提高工作效率。
79.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。