Испытание корпуса судна на непроницаемость наддувом, наливом и другими методами

Обязательным технологическим процессом при постройке любого судна является испытание его корпуса на непроницаемость и герметичность. Под непроницаемостью в судостроении принято понимать способность конструкций не пропускать воду и другие жидкости, под герметичностью — способность не пропускать газы и аэрозоли. Требо­вания непроницаемости и герметичности предъявляют как к судовым отсекам и помещениям, так и к отдельным конструкциям и их соеди­нениям. Трудоемкость работ этих испытаний составляет 8-10 % от тру­доемкости корпусных работ на построечном месте.

Испытания на непроницаемость и герметичность производят соглас­но специальным чертежам, в которых указывают перечень и расположение всех испытываемых цистерн, отсеков, помещений и отдельных конструкций, а также очередность, методы и нормы их испытаний. Раз­рабатывает такие чертежи проектант судна.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации все отсеки и корпусные конструкции, к которым предъявляют требования непроницаемости, подразделяют на две группы:

1. Группа — отсеки и цистерны, в которых при эксплуатации судна временно или постоянно находится жидкость, а также форпики, ахтерпики, кингстонные ящики и т. п. На головных судах отсеки этой группы испытывают наливом воды под напором, а на серийных — на­ливом воды под напором или наддувом воздуха, на танкерах все отсеки и конструкции 1-й группы независимо от номера судна в серии испы­тывают только наливом воды под напором;
2. Группа — все прочие отсеки и конструкции, которые по усло­виям эксплуатации должны быть непроницаемыми. Такие конструк­ции в зависимости от назначения могут испытывать наливом воды без напора, поливанием струей воды под напором или рассеянной струей, смачиванием керосином, обдувом струей сжатого воздуха.

Испытания на непроницаемость подразделяют на предварительные, основные (конструктивные) и контрольные. Предварительные испытания проводят, как правило, смачиванием керосином отдельных сварных со­единений при изготовлении узловИзготовление узлов и монтаж систем на судне и секций корпуса. Такие испытания способствуют сокращению работ при последующих основных испытани­ях данной конструкции. Если методы предварительных и основных ис­пытаний совпадают, то предварительные испытания могут рассматривать­ся как основные.

Рекомендуется к прочтению: Сварка корпуса судна на построечном месте

Основные испытания выполняют после окончания всех сборочно-сварочных работ в данном отсеке, цистерне или по данной конструкции. Метод испытания предопределяется принадлежностью конст­рукций к 1-й или 2-й группе. Контрольным испытаниям подвергают только отсеки и цистерны 1-й группы наддувом сжатым воздухом.

Рис. 1 Схемы испытаний цистерны 2-го дна на непроницаемость:
а — наливом воды под напором; б — наддувом воздуха под давлением;
1 — ци­стерна; 2 — воздушная труба; 3 — воздушный гусек; 4 — горловина; 5 — за­глушка; 6 — магистраль сжатого воздуха; 7 — рабочий манометр; 8 — контроль­ный манометр; 9 — предохранительный клапан

Подготовка отсеков и конструкций к испытаниям наливом воды под напором включает установку временных заглушек на отверстия, высвер­ливание воздушных отверстий диаметром 8-10 мм в настилах верхних перекрытий для выпуска воздуха из отсека в ходе его заполнения водой высверливание сливных отверстий диаметром до 20 мм в самых ниж­них участках отсека для слива воды после окончания испытаний (воз­душные и сливные отверстия по завершении испытаний заваривают).

Для создания в отсеке гидростатического напора на палубе, платформе или втором дне (конструкции, ограничивающие отсек сверху) устанавливают напорную трубу диаметром не менее 25 мм или резиновый шланг того же диаметра и достаточной жесткости. Допускается создание гидростатического напора с помощью механического или ручного насосов. В этих случаях необходима установка манометров. Продолжительность нахождения отсека под давлением определяется вре­менем, необходимым для его осмотра, но должна быть не менее 1 ч. При наличии воздушных труб вода заливается до верха трубы. Для некото­рых конструкций требуется напор не менее 2,4 м от палубы, ограничи­вающей отсек сверху. Возможны и гидропневматические испытания — сочетание гидростатических испытаний и испытаний наддувом возду­ха, при которых танк или цистерну доверху заполняют водой, а затем создается дополнительное давление воздуха. На рис. 1 показана схе­ма испытаний цистерны 2-го дна.

При отрицательных значениях температуры окружающего воздуха испытания разрешается проводить только подогретой водой. Температуру воды устанавливают с таким расчетом, чтобы в течение всего вре­мени испытаний наружные поверхности испытываемых конструкций имели положительную температуру, не отпотевали, а вода, проникающая через неплотности, не замерзала.

При испытании наливом воды без напора отсек заполняют водой до определенного уровня и на установленное время выдержки.

Испытания соединений поливом воды под напором проводят с при­менением пожарного ствола, диаметр выходного отверстия насадки которого не менее 16 мм. Напор воды в шланге должен быть таким, что­бы высота струи, выбрасываемой вверх из ствола у места испытания, была не менее 10 м. Струю воды направляют перпендикулярно поверх­ности сварного шва с расстояния от ствола до испытываемого участка не более 3 м. При испытании рассеянной струей ее подают на испытываемую конструкцию сверху.

При использовании всех методов гидравлических испытании кон­струкции считаются непроницаемыми, если на контролируемой повер­хности не будет наблюдаться течи в виде струй, потеков или капель.

Гидравлические испытания конструкций 1-й группы просты и позво­ляют выявить возможные неплотности. Недостатки испытании в том, что они проводятся до погрузки в соответствующие отсеки судна механиз­мов, оборудования, приборов, в результате чего задерживается начало монтажных работ, налив воды в большие отсеки приводит к значитель­ным нагрузкам на корпус и стапель, а потому требует установки времен­ных подкреплений; испытания способствуют коррозии конструкции.

Отмеченных недостатков лишены испытания с использованием га­зообразных пробных сред и, в частности, сжатого воздуха. Их применение потребовало создания методики назначения параметров испы­таний и, в первую очередь, определения величины испытательного (избыточного) давления. Согласно Правилам Регистра испытатель­ное давление сжатого воздуха принимают равным 20 кПа. Для измерении давления воздуха во время испытаний применяют манометры, чаще всего пружинные. Распределение давления воздуха и воды по высоте испытываемых конструкций имеет различные закономернос­ти.

Давление воды возрастает сверху вниз по закону треугольника, а воздух равномерно давит во все стороны и верхние конструкции отсеков могут испытывать нагрузки, недопустимые по прочности. По­этому при назначении воздушных испытаний нужна расчетная проверка прочности испытываемых конструкций. При проведении самих испытаний в целях исключения непредвиденного повышения давления воздуха сверх испытательного требуется установка предохрани­тельной аппаратуры, чаще всего предохранительных клапанов различ­ной конструкции.

Рис. 2 Типы временных заглушек:
а — заглушки на наварыш; б, в — заглушки на переборочные стаканы; г — приварная заглушка; д — деревянная пробка

Вторым параметром испытаний с применением сжатого воздуха в качестве газообразной пробной среды является допускаемая за время испытаний норма падения давления воздуха в испытываемой конст­рукции. Такую норму устанавливают, исходя из назначения конструкуций, а также из условий проведения испытаний. В большинстве случа­ев она не должна быть более 1 % от испытательного избыточного давления, действующего в течение одного часа.

Для выявления неплотностей при испытании сжатым воздухом контролируемую сторону испытуемых соединений покрывают пенообразующим раствором. Обычно это водный мыльный раствор. При отрицатель­ной температуре наружного воздуха пенообразующий раствор приготовляют на незамерзающем и незагустевающем растворителе. К на­иболее распространенным незамерзающим растворам относятся водные растворы хлористого натрия или кальция с добавлением обычного хозяйственного мыла. Созданы высокоэффективные полимерные пенообразу­ющие составы, которые могут наносить вручную или механизированно при положительных и отрицательных температурах наружного воздуха.

При испытании наддувом сжатым воздухом конструкции считают непроницаемыми, если на нанесенном на поверхность проверяемого соединения пенообразующем растворе не будет наблюдаться образо­вания воздушных пузырей, а падение давления воздуха за один час не превысит допускаемого.

Важным направлением совершенствования испытаний с примене­нием газообразных пробных сред является создание специальных приборов-течеискателей. Применение течеискателей способствует повышению эффективности испытаний и упрощению процесса обнаружения мест расположения неплотностей. Весьма перспективны ультразвуко­вые течеискатели, основанные на использовании сжатого воздуха в качестве пробной среды. Их действие основано на улавливании чув­ствительным микрофоном прибора ультразвуковых колебаний, вызы­ваемых струей воздуха, вытекающего из неплотности.

Среди методов испытания конструкций 2-й группы наибольшее рас­пространение имеют испытания смачиванием керосином. Метод применяют только для проверки соединений сварных конструкций. Ис­пытания базируются на высокой проникающей способности керосина особенно при прохождении через мельчайшие неплотности, где разви­вается большое капиллярное давление. Керосин наносят на поверхность испытываемого соединения и осматривают его противоположную (кон­тролируемую) поверхность через установленный промежуток времени.

Будет интересно: Проверочные работы на построечном месте

Время зависит от толщины листов соединения, его пространствен­ного положения, температуры окружающего воздуха и находится в пределах 40-120 мин. Для лучшего выявления неплотностей контро­лируемую поверхность соединения покрывают раствором мела в воде Соединение считается непроницаемым, если за время выдержки на на­меленной поверхности не появятся пятна керосина.

Испытания на герметичность помещений и отсеков проводят после окончания в них всех работ, включая монтаж изоляции, установку всего оборудования и отделку. Испытания осуществляют наддувом сжатым воздухом. Величина испытательного давления воздуха принимается рав­ной 2 кПа. Допускаемая норма падения давления для помещений, гра­ничащих с наружным воздухом, равна 50 % от первоначального избы­точного давления через 15 мин и через 5 мин для остальных помещений.