航天金属压力容器的详细要求之具有非危险LBB失效模式:
1、LBB验证
含有非危险流体且具有LBB失效模式的金属压力容器视为不存在断裂临界值。依据规定的要求进行的分析或测试,应验证LBB失效模式。
2、设计安全系数
可以按常规设计符合非危险LBB失效模式标准要求的金属压力容器,其中基于成功的经验选择安全和压力试验中的设计安全系数,需满足以下要求。
a)除非另有规定,最小爆破系数应为 1.5。
b)外部(支撑)载荷的安全系数应与压力容器结构分配的安全系数相同。对于无人系统,施加载荷的最小极限安全系数为 1.25;对于载人系统,施加载荷的最小极限安全系数为 1.4。
3、疲劳寿命验证
通过规定的分析或试验验证非危险LBB失效模式下金属压力容器的疲劳寿命。
4、合格性试验
4.1 一般要求
合格性试验应满足以下要求:
a)对于非承力金属压力容器应进行合格性试验,以验证设计的充分性;
b)试验装置、支撑结构和环境应用方法应与产品一致;
c)合格性试验中的测试参数和测点位置应基于应力分析结果去确定;
d)测量数据要充分,以保证能够应用在测试之前制定的接收和拒收标准;
e)载荷、压力和环境的顺序、组合、水平和持续时间应验证符合设计要求,合格性试验应至少包括振动、压力和泄漏测试。
4.2 振动测试
应进行振动合格性试验;当其他合格性试验包括振动载荷,且经客户批准时,不需要进行振动试验。
4.3 压力测试
合格性压力测试见表 1,并满足以下要求:
a)考虑施加载荷对应力和失稳作用的影响和综合作用;
b)如测试压力下的应力水平达到了极限组合拉应力的情况,则不需要重复施加载荷;
c)需施加载荷,荷载应为实际使用工况的循环极限下的循环次数的4倍,循环极限是最恶劣的设计条件,如:恒定最小内部压力的失稳荷载、或恒定最大使用载荷的最大附加荷载。
表 1 合格性压力测试要求
测试项目 | 试验后不发生屈服 | 不破裂 a |
容器(编号:1 b) | — | 爆破系数×最大使用载荷 |
容器(编号:2) | 压力:1.5×最大使用载荷 循环:2×预期次数;或者 压力:1.0×最大使用载荷 循环:4×预期次数 | 爆破系数×最大使用载荷 |
a 除非另有说明,在验证设计爆破压力测试水平不发生破裂之后,将压力增加到实际容器爆破压力。 b 由客户决定测试。 |
4.4 泄漏测试
在压力循环试验后进行泄漏试验,泄漏测试应满足以下要求:
a)试验程序应由客户批准;
b)在改变制造条件的情况下,应重复进行合格性试验,除非客户另有规定。
5、验收测试
5.1 一般要求
验收测试应满足以下要求:
a)在计划飞行之前,应对每个金属压力容器进行验收试验;
b)在测试之前制定接收和拒收标准;
c)应设计试验工装和支撑结构,以便允许施加所有测试载荷后,不会影响产品的服役。
5.2 无损检测
在压力测试之前应依据所选的无损检测技术进行全面检查,以确定结构的初始条件;在压力测试之前的无损检测可以代替制造过程的无损检测。
5.3 压力测试
压力测试要求满足以下要求:
a)金属压力容器应进行压力测试,以验证材料、制造过程和工艺是否符合设计规范要求,以及结构是否适合飞行要求;
b)压力测试的最长持续时间不得超过实际使用的时间,以避免由于应力腐蚀裂纹引起的潜在裂纹扩展;
c)最低压力承载水平的指导原则见表 2。
表 2 最低耐压压力水平的指导原则
爆破系数 | 压力承载 |
<2.0 | (1+爆破系数)/2×(最大使用载荷) |
≥2.0 | 1.5×(最大使用载荷) |
5.4 泄漏测试
在耐压试验之后应进行泄漏测试。
6、重新证测试
重新认证测试需要满足以下要求:
a)修复的金属压力容器应进行与新制压力容器相同规定的验收测试,以验证其结构完整性,且确定其在计划飞行之前是否适合继续使用;
b)只有能够验证的金属压力容器的维修部件不受测试影响的情况下,才允许进行重新认证;
c)超过规定的贮存环境(温度、湿度、时间等)的金属压力容器还应依据新结构的验收测试要求进行重新认证。
7、特别规定
用于一次飞行的结构产品,根据要求进行每个飞行时序的压力测试(1.5×最大使用载荷)和常规疲劳分析(至少 10 个设计使用期)可以替代压力测试,且在实施前经客户批准。