CN111562179A - 一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，特点是按顺序对橡胶膨胀节进行如下试验，水压试验、真空试验、γ射线辐照剂量试验、热空气加速老化试验、水锤脉冲冲击疲劳试验、剪切疲劳试验、模拟工况试验、静态位移或动态位移、抗震试验、抗压力测试以及爆破试验；其中水压试验、真空试验、水锤脉冲冲击疲劳试验使用同一套工装。优点是采用本发明的试验顺序，能够有效节约试验时间，提高试验的工作效率，降低工人的劳动强度；经过本发明的试验项目的橡胶膨胀节，质量更稳定，可靠性更高；同时提高了膨胀节使用过程中的安全性能。

Description

一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法

技术领域

本发明涉及橡胶膨胀节的领域，尤其涉及一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法。

背景技术

橡胶膨胀节作为吸收振动和噪音、削减系统应力、补偿系统各向位移的一种弹性连接管道运行元件，在各行各业中得到了广泛运用。在现有的标准体系中，如国家标准GB/T26121《可曲挠橡胶接头》、原化工部行业标准HG/T2289《可曲挠橡胶接头》、建设部行业标准CJ/T208《可曲挠橡胶接头》，以及国际其他标准中，如美国流体协会FSA管道系统非金属膨胀节、ASTM F1123-1987(2010)非金属膨胀节的标准规范等均只对水压试验、真空试验、位移性能试验、爆破压力试验四个试验项目进行了明确规定，只是简单地对橡胶膨胀节的球体抗压强度和位移补偿性能进行了比较简单的验证或型式试验，试验条件通常为室温生活水，试验手段比较单一，与实际运行工况条件相差较大，验证效果甚微，使设计与实际使用效果产生的偏离较大，使工程产品产生的质量离散性较大，运行安全性和可靠性得不到保证

因此，在许多重要的应用场合，如核电厂核岛及其关键领域，潜艇、航母等海工领域、大型化工、医药，海上运输和输送领域等安全性和可靠性较高的领域目前存在无法国产化或不敢国产化的奇特现象，随着中国工业化门类和制造能力的日益提升，在这些领域中由于我们没有实际工程运用经验，无法参与到进口橡胶膨胀节的竞争，因此发明一种鉴定试验方法能够模拟现场使用工况条件，通过试验室加速疲劳、老化、冲击、动态运动等多种类型试验方法的叠加试验以达到对工况条件使用验证和设计验证，对客户提供有说服力的证据，从而能够缩短高可靠性橡胶膨胀节的国产化进程。

发明内容

本发明目的是提供一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，通过这种试验方法能够实现产品对比见证试验、设计快速验证试验、现场工况条件模拟试验以达到产品快速验证的目的；解决了以上技术问题。

为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，其特征在于：按顺序对橡胶膨胀节进行如下试验，水压试验、真空试验、γ射线辐照剂量试验、热空气加速老化试验、水锤脉冲冲击疲劳试验、剪切疲劳试验、模拟工况试验、静态位移或动态位移、抗震试验、抗压力测试以及爆破试验；其中水压试验、真空试验、水锤脉冲冲击疲劳试验使用同一套工装。

优选的：所述的水压试验的条件为1.5倍设计压力，常温；所述的真空试验的条件为-0.10MPa，室温。

优选的：所述的模拟工况试验的试验温度为80~110°C、1.5倍设计压力、1000小时。

优选的：所述的静态位移或动态位移的试验条件为室温110°C、1.0~1.5倍设计压力；试验参数包括上述条件下的最大设计轴向压缩/伸长量、最大横向位移、最大角向位移。

优选的：所述的抗震试验的试验条件为温度80°C、设计压力、最大设计横向位移下1~10Hz运动频率波。

优选的：所述的抗压力测试的测试条件为1倍设计压力下80°C~110°C保压48小时，2倍设计压力下80°C~110°C保压24小时。

优选的：所述的加速老化试验的试验条件为80~110°C，1000小时成品热空气循坏。

优选的：所述的剪切疲劳试验的试验条件为1.5倍设计压力，试验参数为测试20万次最大设计横向位移。

本发明的有益效果；一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，按照顺序进行十一项试验，采用本发明的试验顺序，能够有效节约试验时间，提高试验的工作效率，降低工人的劳动强度；经过本发明的试验项目的橡胶膨胀节，质量更稳定，可靠性更高；同时提高了膨胀节使用过程中的安全性能。

附图说明

图1为本发明水压试验结构示意图；

图2为本发明真空试验结构示意图；

图3为本发明水锤脉冲冲击疲劳试验结构示意图；

图4为本发明模拟工况试验结构示意图；

图5为本发明静态或动态位移试验结构示意图；

图6为本发明抗震试验结构示意图；

图7为本发明抗震试验机结构示意图；

在图中：1. 限位拉杆锁紧螺母；2.限位拉杆球形调节螺母；3.限位拉杆球形调节垫片；4. 限位拉杆；5. 压力表；6. 排气口；7. 试验介质进口；8. 限位耳板；9.螺栓；10.垫片；11.螺母；12.排污口或排放口；13.试验堵板；14.试验橡胶膨胀节；15.水压试验高压连接管；16.水压试验机；17.真空试验连接管；18.真空试验泵；19.真空表；20.水锤脉冲高压连接管；21. 水压试验机；21-1.水箱；21-2.气液增压泵；21-5.压缩空气调节阀；21-6.压缩空气压力表；21-10.计算机；22.水锤脉冲泄压管；30.液压顶柱尾固定销；31.液压顶柱支撑架；34.抗震试验机主机；56.试验中板；57.试验配对橡胶膨胀节；58.试验介质进口阀；59.试验介质出口阀；63.试验中板滑块；64.抗震试验机固定台架；65.中板连接销；67.液压顶柱调整杆；68.液压控制阀；69.抗震试验机液压顶杆；71.试验平台；73.试验介质控制阀；74.进口连接管；75.变频增压泵；76.热水加热箱；77.试验介质循环回水管；81.立柱；82.底支撑板；83.角向活动板；84.径向活动板a；85.径向活动板b；91.轴向活动板；92.轴向位移主液压顶杆；93.轴向位移辅助平衡液压顶杆；95.径向位移液压顶杆a；96.径向位移液压顶杆b；97.液压工作站；98.液压分配阀；99.角向位移液压顶杆。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明；

一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，其特征在于：按顺序对橡胶膨胀节进行如下试验，水压试验、真空试验、γ射线辐照剂量试验、热空气加速老化试验、水锤脉冲冲击疲劳试验、剪切疲劳试验、模拟工况试验、静态位移或动态位移试验、抗震试验、抗压力测试以及爆破试验；其中水压试验、真空试验、水锤脉冲冲击疲劳试验使用同一套工装；所述的水压试验的条件为1.5倍设计压力，常温；所述的真空试验的条件为-0.10MPa，室温；所述的模拟工况试验的试验温度为80~110°C、1.5倍设计压力、1000小时；所述的静态位移或动态位移的试验条件为室温110°C、1.0~1.5倍设计压力；试验参数包括上述条件下的最大设计轴向压缩/伸长量、最大横向位移、最大角向位移；所述的抗震试验的试验条件为温度80°C、设计压力、最大设计横向位移下1~10Hz运动频率波；所述的抗压力测试的测试条件为1倍设计压力下80°C~110°C保压48小时，2倍设计压力下80°C~110°C保压24小时；所述的加速老化试验的试验条件为80~110°C，1000小时成品热空气循坏；所述的剪切疲劳试验的试验条件为1.5倍设计压力，试验参数为测试20万次最大设计横向位移。

本发明的具体实施：

步骤一、水压试验

将试验橡胶膨胀节14两端与试验堵板13分别用相应规格的螺栓9穿过连接孔与垫片10、螺母11连接紧固，螺栓紧固均匀，紧固力矩要求使橡胶密封面压缩5~20%；

将限位拉杆4分别套入限位拉杆锁紧螺母1、限位拉杆球形调节螺母2、限位拉杆球形调节垫片3后分别将两端穿过试验橡胶膨胀节14两端法兰上的限位耳板8的螺孔分别在相应的两端套入限位拉杆球形调节垫片3、限位拉杆球形调节螺母2、限位拉杆锁紧螺母1，在试验橡胶膨胀节14两法兰之间施加机械外力使试验橡胶膨胀节14轴向拉伸至设计位移量，分别调整限位拉杆4上限位耳板8两侧限位拉杆锁紧螺母1、限位拉杆球形调节螺母2、限位拉杆球形调节垫片3并进行锁紧固定和位置限制保护；

安装压力表5，用水压试验高压连接管15分别连接水压试验机16（或者电动试压泵）的出口和试验堵板13上的试验介质进口7，保证连接处不泄漏，打开试验堵板13上的排气口6（排气口置于最顶端），启动水压试验机16或电动试压泵，待排气口气体全部排出开始有水排出时关闭排气口阀门，保证阀门处无泄漏；

继续启动水压试验机16或电动试压泵，按照设定的升压速率向试验橡胶膨胀节14内部注水加压，直至压力表指示压力为1.5倍设计压力，关闭试验介质进口7的阀门和水压试验机16或电动试压泵，考虑到橡胶是弹性体，允许产生一定的膨胀和变形，5~15分钟内压力表指示稍有下降，继续打开试验介质进口7的阀门和水压试验机或电动试压泵向试验橡胶膨胀节14内部补压至1.5倍设计压力的试验压力，此时关闭试验介质进口的阀门和水压试验机或电动试压泵，开始30min保压计时，期间测量橡胶膨胀节球体周长并计算其变化率，压力表指示值不允许出现下降，橡胶膨胀节无异常变形、无破口、无裂纹；密封面不允许出现泄漏或渗漏；

试验结束后，打开水压试验机16或电动试压泵上的泄压手柄，待压力表5指针归零后，打开试验堵板13上的排气口6和排污口或排放口12的阀门将试验橡胶膨胀节内部试验介质彻底排净，拆除试验堵板13，观察测量并记录橡胶膨胀节的橡胶回弹变化值。

步骤二、真空试验

试验橡胶膨胀节的安装方式同步骤2，在试验堵板13外侧施加机械外力使试验橡胶膨胀14节轴向压缩至设计位移量，分别调整限位拉杆4上限位耳板8两侧限位拉杆锁紧螺母1、限位拉杆球形调节螺母2、限位拉杆球形调节垫片3并进行锁紧固定和位置限制保护；

安装真空表19，将试验介质进口7与真空试验泵18吸气口用硬性真空试验连接管17连接（防止吸真空过程中使连接管吸瘪），保证连接处无泄漏，关闭排污口或排放口12和排气口6阀门，保证阀门不泄漏；启动真空试验泵18，打开试验介质进口7的阀门，真空试验泵18以设定的吸气速率将试验橡胶膨胀节14内部空气吸出形成负压，待真空表19指示试验橡胶膨胀节14内部负压值达到规定的试验真空值（最大-0.10MPa），关闭试验介质进口7的阀门，停止真空试验泵18运转，考虑到橡胶是弹性体，允许产生一定的收缩和变形，5~15分钟内真空表19指示稍有下降，继续打开试验介质进口7的阀门和真空试验泵18吸出试验橡胶膨胀节14内部空气；直至真空表19指示值达到规定的试验真空度，此时关闭试验介质进口7的阀门和真空试验泵18，开始30min真空保持计时，期间测量橡胶膨胀节球体周长并计算其变化率，真空表指示值不允许出现上升，橡胶膨胀节无吸瘪或内凹以及其他异常变形、无破口、无裂纹；密封面不允许出现泄漏或渗漏。

试验结束后，缓慢打开试验堵板13上的排气口6的阀门使真空表19表指针归零后，拆除试验堵板13，观察测量并记录橡胶膨胀节的橡胶回弹变化值。

步骤三、γ射线辐照试验

将完成上述试验合格的膨胀节，根据试验橡胶膨胀节设计使用环境条件和设计技术条件委托有辐照资质且具有满足要求的试验设备和环境条件的第三方试验机构按照试验橡胶膨胀节设计的辐照试验条件：试验环境条件限制下以设计要求的剂量率和靶心距离，完成累计辐照剂量后经符合标准要求试验环境调节（一般要求为72小时以上）后，橡胶膨胀节内外表面无任何异常变形、无破口、无裂纹，无任何明显变硬或软化现象，并且能完成余下项目或步骤的叠加试验合格后方能判定橡胶膨胀节γ射线辐照试验合格。

对于无辐照使用环境要求的橡胶膨胀节可以不进行该步骤验证试验。

步骤四、热空气加速老化试验

将完成上述步骤1~步骤3试验合格的橡胶膨胀节整体置于密闭的热空气加热循环老化箱内，老化箱要求内部热空气循坏以保持温度均匀，箱内平均温度误差不超过±3°C，按照设定的升温曲线将箱内温度由室温加热到要求的试验温度（根据不同的橡胶胶种和补强织物纤维材料等确定试验温度）后，此时开始试验时间计时，期间老化箱保持试验温度恒温，试验恒温温度误差不超过±3°C，达到规定试验时间后，关闭热空气加速老化箱电源，打开箱门，与箱外室温空气自然交换静止6小时以上后，转移至试验环境下至少静止调节24小时以上，试验橡胶膨胀节表面应无异常变形、无破口、无裂纹；并且能完成余下项目或步骤的叠加试验合格后方能判定橡胶膨胀节热空气加速老化试验合格。

如果热空气加速老化试验的试验温度、试验时间与下述步骤7模拟工况试验的试验温度、试验时间相同，可以选择只进行步骤7模拟工况试验（因为模拟工况试验条件在最大设计位移量下更为苛刻）；也可选择分别进行；（因为两种试验介质毕竟不同，热空气加速老化试验介质为热空气，更接近试验室条件；模拟工况试验的试验介质为循环高压高温热水，且在最大设计位移量下，更接近现场实际使用工况要求）

如果热空气加速老化试验的试验温度、试验时间与下述步骤7模拟工况试验的试验温度、试验时间不同，可以选择试验要求更为苛刻的试验项目进行鉴定验证；也可分别选择进行两个试验项目的全部验证

步骤五、水锤脉冲冲击疲劳试验

按照上述步骤1的安装方式安装试验橡胶膨胀节14、试验堵板13以及限位拉杆4及其配件，试验橡胶膨胀节14在不施加任何外力条件的自由状态（试验橡胶膨胀节各项位移量为“零”位）下，调整限位拉杆4上限位耳板8两侧限位拉杆锁紧螺母1、限位拉杆球形调节螺母2、限位拉杆球形调节垫片3并进行锁紧固定和位置限制保护

安装压力表5，用于试验过程的直观显示，将试验介质进口7与水压试验机21上的水锤测试出口使用水锤脉冲高压连接管20连接；将排气口6与水压试验机21上的水锤测试泄压回水口用水锤脉冲泄压管22连接，保证接头处无泄漏。

具体试验实施方式及系统工作原理：

试验前，打开空气压缩机给贮气罐充气至所需的压力，连通贮气罐气源出口至水压试验机21的水压试验机之压缩空气调节阀21-5入口，通过水压试验机之压缩空气调节阀21-5调节保证试验过程中所需的气源压力和流量，压缩空气实时压力通过水压试验机之压缩空气压力表21-6实时显示观察；

启动水压试验机之计算机21-10，点击“水锤/水压测试程序”界面选择“水锤测试”后进行系统参数设定，输入水锤压力脉冲峰值、输入水锤波形（方波、正弦波、锯齿波、三角波等）、设定波形上沿时间、下沿时间、峰值保持时间，泄压时间、脉冲下限谷值、泄压控制位置角度、设定需要完成的冲击水锤次数，设定操作完成后点击“保存”后返回开机界面，点击“水锤预测试”进入预测试调整，水压试验机之水箱21-1试验用水经过水压试验机之气液增压泵21-2的低压增压后进入水压试验机之气液高压泵进一步高压增压以达到规定的试验水锤压力脉冲峰值，通过计算机21-10程序控制电磁阀动作，实现对压缩空气的开关控制达到对气液泵（高压增压、低压增压）的控制，使水压试验机21的水锤测试出口输出的水锤脉冲波形、压力脉冲峰值、频次等符合设定的试验脉冲波形要求，通过水锤测试出口压力变送传感器实时检测波形反馈给水压试验机之计算机21-10进行PID调整控制，以保持实际输出波形与试验设定的波形要求曲线相吻合；通过水压试验机21的水锤测试泄压回水口压力变送传感器实时检测水锤脉冲下限谷值及下限波形反馈给水压试验机之计算机21-10对泄压时间、泄压控制位置角度的调整使水锤脉冲下限波形与设定的试验波形相吻合，水压试验机之计算机21-10通过控制压缩空气流量、压力、电磁阀的开关以达到水锤脉冲频次符合设定的试验频次要求，通过“水锤预测试”输出的波形曲线比对和参数微调，实际输出水锤脉冲波形曲线与设定的试验要求波形曲线基本吻合，保存所有调整的参数和设定。

点击“水锤测试”系统进入自动测试模式，此时水锤脉冲冲击疲劳试验自动开始计数，按照设定的试验水锤脉冲波形进行测试，自动采集数据，实时显示并保存波形曲线，达到规定的冲击次数，系统自动泄压停机，打印输出实时水锤测试曲线

试验结束后，打开排污口或排放口12的阀门，将水锤试验用水排净，拆除试验装置，用干净的干布擦拭干净试验橡胶膨胀节内部，检查膨胀节不应出现任何异常永久变形，内外表面无破口、无裂纹、无明显凹凸不平，密封面不应出现泄漏或渗漏，检测橡胶膨胀节球体圆周变化率和密封面橡胶回弹率。

步骤6、剪切疲劳试验

橡胶膨胀节的疲劳破坏试验，包括轴向的伸长或压缩、角向的偏转以及径向的剪切；轴向的伸长或压缩、角向的偏转均是利用橡胶空心球体的空间尺寸变化来完成的，对橡胶膨胀节材料的破坏作用力并不显著，因此疲劳试验一般不进行该项目试验

径向剪切试验主要是通过将试验橡胶膨胀节或试验配对橡胶膨胀节的一端固定，另一端按照设定要求的径向位移量（通常为设计最大径向位移量）作径向剪切位移运动，使橡胶膨胀节材料产生剪切生热破坏以验证材料承受规定次数的破怀作用仍然保持其完好性

为达到最恶劣情况下的验证效果，通常情况下同步会在试验橡胶膨胀节内部进行110°C以及1.5倍设计压力的高温高压负载模拟

疲劳试验的工作原理：设定需要试验的径向位移值、运动频率要求值、需要试验的疲劳次数，通过将试验橡胶膨胀节的一端固定，另一端按照设定的试验要求做规定的径向循环运动，达到规定的试验运动次数，将试验橡胶膨胀节内部试验用水全部排除后，拆除试验装置，用干净的布擦拭橡胶膨胀节内部，仔细检查不应出现任何永久变形，要求无破口、无裂纹、无明显凹凸不平、表面无破损、密封无泄漏；检查橡胶膨胀节球体圆周变化率和密封面橡胶回弹率，检查橡胶与金属有无分层、剥离、脱壳等现象

疲劳试验实施方式：

实施方式一为步骤8：动态位移试验实施方式中，保持轴向位移主液压顶杆92、轴向位移辅助平衡液压顶杆93以及角向位移液压顶杆99初始位置固定不动，设定径向位移液压顶杆a95和（或）径向位移液压顶杆b96的试验径向位移量（实际最大径向位移量），将试验橡胶膨胀节充注110°C的试验用水并保持试验压力为1.5倍设计压力的试验压力，设定试验运动频率和疲劳试验次数（实施例中为20万次），试验时可以选择径向位移液压顶杆a95和（或）径向位移液压顶杆b96同时径向位移动作试验，也可只进行其中一个方向的试验；

实施方式二为步骤9：抗震试验实施方式，采用“单频扫频输出”测试模式，设定单个运动频率及需要试验的运动次数，设定需要试验的径向位移量（最大设计径向位移量），点击“开始”进行单一频率的自动测试模式。

步骤7、模拟工况试验

将试验橡胶膨胀节14两端分别与试验堵板13用螺栓穿过螺孔后套入垫片和螺母后对称依次紧固，保证密封面不泄漏，装配时保证试验堵板13的底平面位于同一平面内，将安装后的一端试验堵板13用固定螺栓规定于试验平台71上，将限位拉杆4两端分别套入限位拉杆螺母和限位拉杆垫片后穿过两端的试验堵板13上的限位孔后，套入限位拉杆垫片和限位拉杆螺母，在试验橡胶膨胀节14的法兰端之间施加机械力使另一端拉伸至试验要求的轴向拉伸位移量（通常为最大设计轴向拉伸位移值）后，调整试验堵板13限位孔两端限位拉杆上4的限位拉杆螺母和限位拉杆垫片并锁定紧固，以进行轴向位置限制；在活动的一端试验堵板13垂直于轴向的方向（即径向或横向）施加机械力使其沿径向偏移至设计最大径向位移量后，将活动的一端试验堵板13底部用螺栓固定于试验平台71上。

将试验介质控制阀73与变频增压泵75的出口通过试验介质进口连接管74连接，变频增压泵75的入口与热水加热箱76的热水出口连接；将试验介质出口控制阀热水加热箱的循环回水口用试验介质循环回水管77连接，并在试验橡胶膨胀节的试验介质出口安装压力表和温度表

试验开始前将热水加热箱76中的试验用水加热至试验所要求的温度（实施例要求110°C）后转入“自动恒温”控制，启动15-变频增压泵以最高运行频率将试验橡胶膨胀节14内部充满试验用水，保持试验介质进口控制阀73全开，此时将变频增压泵75的运行控制由“手动”转入“自动”，调节试验介质出口的阀门循坏出口流量，使出口上的压力表指示为试验要求的压力值（通常为设计压力的1.5倍）、温度表指示为试验要求的温度值（实施例要求110°C），此时系统开始自动计时，达到规定的试验时间后（实施例中要求不间断试验时间1000小时），将试验介质出口的阀门全开，系统自动泄压降温；此时打开热水加热箱76上的热水排放阀，同时开启冷水进水阀，使热水加热箱76中试验用水快速冷水，同时将变频增压泵75转为“手动”控制，使其以最高频率运行将试验橡胶膨胀节内的热态试验水快速循坏交换冷却。

待试验橡胶膨胀节内的出口温度表指示值小于35°C以下时，停止变频增压泵75运行，关闭管路和设备所有阀门，拆除所有连接管道，将试验橡胶膨胀节内部试验用水全部排除后，拆除试验堵板和限位拉杆装置，用干净的布擦拭橡胶膨胀节内部，仔细检查不应出现任何永久变形，要求无破口、无裂纹、无明显凹凸不平、表面无破损、密封无泄漏；检查橡胶膨胀节球体圆周变化率和密封面橡胶回弹率，检查橡胶与金属有无分层、剥离、脱壳等现象。

步骤8、静态位移或动态位移试验

由立柱81、底支撑板82和上支撑板94组成静态或动态位移试验机固定支撑台架，角向活动板83用活动铰链与底支撑板82连接，布置于角向活动板83底面的导向凹槽与布置于底支撑板82上部的凸出导轨实现角向活动板83角向偏转活动时位置导正。

将径向活动板a84导向滑轨安装于角向活动板83上，将径向活动板a84导向槽与径向活动板a84导向滑轨装配连接，以实现径向活动板a84在径向位移液压顶杆a95的顶出或缩回作用下沿垂直于轴向方向的径向往复活动；将径向活动板b85导向滑轨安装于径向活动板a84上，将径向活动板b85导向槽与径向活动板b85导向滑轨装配连接，以实现径向活动板b85在径向位移液压顶杆96的顶出或缩回作用下沿垂直于轴向方向的径向往复活动，径向活动板84和径向活动板b85的运动方向均垂直于轴向，他们之间相互成90度角的不同方向分别运动，相互之间不产生干涉和阻碍。

将膨胀节试验堵板分别用试验堵板固定螺栓安装固定在轴向活动板91上和径向活动板b85上，调节轴向位移主液压顶杆92和轴向位移辅助平衡液压顶杆93使膨胀节试验堵板之间间距符合试验橡胶膨胀节安装间距要求，用安装螺栓穿过试验橡胶膨胀节法兰螺孔与膨胀节试验堵板上的螺纹孔紧固固定，保证密封面不泄漏。

分别将变频增压泵75出口与下端膨胀节试验堵板上的试验介质入口用连接管连接，将上端膨胀节试验堵板上的试验介质循环出口与热水加热箱76的循环回水口用连接管连接，并在循坏回水出口安装压力表和温度表，保证连接无泄漏。

分别将液压工作站97上的液压分配阀98出口与轴向位移主液压顶杆92、轴向位移辅助平衡液压顶杆93、径向位移液压顶杆a95、径向位移液压顶杆b96、角向位移液压顶杆99用高压橡胶管进行连接；分别将轴向、径向1、径向2和角向位置的光电测距传感器接入液压PLC控制系统进行PID调节控制液压输出力实现各个方向液压顶杆行程和输出力控制，使试验橡胶膨胀节各个方向运动位移量实时输出值满足试验要求值。（试验通常为最大设计位移量）

试验分为空载和负载以及过载三种方式，空载即为试验橡胶膨胀节内部不加注任何试验液体；负载即为试验橡胶膨胀节内部通过变频增压泵75和热水加热箱76加注设计温度和设计压力的试验用水，且在试验期间保持设计温度和设计压力的恒温恒压状态；过载即为试验橡胶膨胀节内部通过变频增压泵75和热水加热箱76加注超过设计温度和设计压力等的试验用水，且在试验期间保持试验设定温度和试验设定压力（通常为设计温度和设计压力的1.5倍）的恒温恒压状态。

所谓静态位移试验即为设定输入各个方向试验位移量（最大设计位移量）和位移保持时间，启动液压PLC控制系统，可以分别进行轴向伸长、轴向压缩、径向1和径向2以及角向位移试验或者轴向、径向以及角向的同时位移试验，且保持设定的试验时间，试验期间保持在最大设计位移量下保持不动（称为静态位移试验）

所谓动态位移试验即为设定输入各个方向试验位移量（最大设计位移量）、位移运动频次、位移运动次数（或设定位移运动试验时间），在整个时间期间，液压PLC控制系统按照设定的频次、运动方向、运动位移量要求，可以分别进行轴向伸长、轴向压缩、径向1和径向2以及角向或者轴向、径向以及角向的同时周而复始的连续运动，直至达到设定的位移运动次数或设定的试验时间。

试验结束后，拆除试验装置，检查橡胶膨胀节内外表面不应出现任何永久变形，要求无破口、无裂纹、无明显凹凸不平、表面无破损、密封无泄漏；检查橡胶膨胀节球体圆周变化率和密封面橡胶回弹率，检查橡胶与金属有无分层、剥离、脱壳等现象。

步骤9、抗震试验

将试验橡胶膨胀节和试验配对橡胶膨胀节57各一端中间安放试验中板56，用双头螺栓穿过试验橡胶膨胀节法兰螺孔、试验中板螺孔、试验配对橡胶膨胀节法兰螺孔后两端分别套入双头螺栓垫片、双头螺栓螺母后按圆周对称紧固，保证密封可靠无泄漏

将试验橡胶膨胀节14和试验配对橡胶膨胀节57的另一端与试验堵板用膨胀节堵板安装螺栓穿过试验堵板螺孔和相连接的膨胀节法兰螺孔后套入膨胀节堵板调整垫片和膨胀节堵板安装螺母并紧固， 安装时需保证两端试验堵板底平面位于同一平面，且平行于中板连接销65中心，安装时在抗震试验机固定台架64上合适位置固定试验中板滑块底固定，将试验中板滑块63沿径向方向插入试验中板滑块底固定上滑轨后，将上述安装的试验橡胶膨胀节14和试验配对橡胶膨胀节57移到合适位置，使试验中板56的底部与试验中板滑块位置吻合后将其连接固定，以使抗震试验机液压顶杆a动抗震试验机液压顶杆调整杆67通过中板连接销65连接的试验中板56作径向运动时，与试验中板56连接的试验中板滑块63沿试验中板滑块底固定上的滑轨平行于抗震试验机固定台架64作径向往复运动；将两端试验堵板与抗震试验机固定台架64接合部位按图示方向用试验堵板垫片和试验堵板紧固螺栓连接固定，以使抗震试验机液压顶杆推动抗震试验机液压顶杆调整杆67通过中板连接销65连接的试验中板56作径向运动时，其两端保持固定不动。

将限位拉杆端套入限位拉杆螺母和限位拉杆垫片后，另一端穿过试验中板56调整孔后套入限位拉杆螺母和限位拉杆垫片，再将两端分别穿过试验堵板上的限位孔后，从试验堵板外侧端套入限位拉杆垫片和限位拉杆螺母后分别旋紧螺母紧固，以进行试验时的位置保护和限制（轴向方向）。

在抗震试验机固定台架64合适位置用液压顶柱支撑架31紧固垫片和液压顶柱支撑架31紧固螺栓将液压顶柱支撑架31底部连接固定于抗震试验机固定台架64上，使中板连接销中心线、抗震试验机液压顶柱尾固定销30中心线与试验中板56径向中心线位于同一平面，使其运动时不会产生输出力削减或运动干涉，安装抗震试验机液压顶柱尾固定销30穿过液压顶柱支撑架边销孔a、抗震试验机液压顶柱69尾销孔、液压顶柱支撑架边销孔b后锁住，安装抗震试验机液压顶柱调整杆67使其与中板连接销65与抗震试验机液压顶柱间距适宜，紧固锁紧调整杆锁定螺母，用中板连接销穿过试验中板56连接端销孔和抗震试验机液压顶柱调整杆67销孔后锁住，将抗震试验机主机34高压泵输出端与液压控制阀68液压入口通过进油管连接，液压控制阀68溢流口通过回油管连接到抗震试验机主机34储油箱内，将试验中板56处位移传感器回路信号接入抗震试验机34主机计算机控制系统。

将一端试验堵板上试验介质进口阀58与变频增压泵出口连接，将另一端的试验堵板上的试验介质出口阀59用连接管接到热水加热箱76循环回水口，并在出口安装压力表和温度表。

抗震试验工作原理：

根据对橡胶膨胀节使用环境的地震频率频谱和作用力破坏分析，对橡胶膨胀节作用力破坏显著的是径向剪切产生的疲劳破坏，在1~10Hz的振动频率下其加速度达到最大峰值，因此整个抗震测试主要是通过抗震试验机主机34控制高压油泵和液压控制阀68输出液压作用于抗震试验机液压顶柱, 抗震试验机液压顶柱调整杆67，通过其顶出或缩回使其与试验中板56连接的试验橡胶膨胀节和试验配对橡胶膨胀节57作径向剪切循环运动。

试验前，先将热水加热箱76试验用水加热至所需的试验温度（一般要求为80°C左右），转入“恒温自动”控制模式，打开试验介质进口阀58（全开），启动变频增压泵75使试验橡胶膨胀节14和试验配对橡胶膨胀节57充注试验热水，待试验介质出口上温度表指示为所需的试验温度，调节变频控制泵的运行频率和试验介质出口阀59控制位置使试验介质出口上的压力表指示为所需的试验压力（一般为设计压力的1.5倍），此时将变频增压泵转为自动恒压控制。

打开抗震试验机主机34上计算机系统，点击进入“橡胶膨胀节抗震试验测试程序”进入“参数设定”模式，设定测试输出波形、设定需要测试的膨胀节径向位移量（通常为最大设计径向位移量）、需要测试的频率、以及每个频率下需要试验的次数，设定试验起始频率、试验终止频率、将试验输出设定为“定制输出”模式，启动抗震试验机34主机液压运行泵，调节系统液压工作压力，点击“开始”系统进行自动测试模式，将实时采集的径向位移值、实时输出的波形曲线与设定的径向位移值及设定的输出波形曲线进行比对，通过自动调整液压输出压力、液压控制阀的动作频率，使实时输出波形与设定波形始终吻合，使橡胶膨胀节抗震试验按照设定的径向位移量要求和设定的频率和次数的组合（实施例中要求的1Hz/10次、2Hz/40次、5Hz/50次、8Hz/100~1000次的频率组合测试方式），通过驱动抗震试验机液压顶柱和抗震试验机液压顶调整杆67使试验中板56作周而复始的径向循环动作，由于试验橡胶膨胀节和试验配对橡胶膨胀节57的各一端连接的试验堵板是固定的，因此与试验中板56连接的一端随试验中板的径向动作而使试验橡胶膨胀节和试验配对橡胶膨胀节产生径向剪切循环运动，达到在地震频率加速度最大的频率（一般抗震使用环境下为8Hz）下的抗震动试验以验证其抗震性能，试验结束后，系统自动保存并打印输出曲线频谱图。

试验完成后打开排水阀排除试验用水，拆除试验装置，将试验橡胶膨胀节和试验配对橡胶膨胀节的内部擦拭干净，目视检查已检测的膨胀节不应出现任何永久变形，要求无破口、无裂纹、无明显凹凸不平、表面无破损、密封无泄漏即为合格，检查橡胶膨胀节球体圆周变化率和密封面橡胶回弹率，检查橡胶与金属有无分层、剥离、脱壳等现象。

步骤10、抗压力测试

抗压力测试是对完成上述所有叠加试验项目并保持完好的合格试验橡胶膨胀节的爆破前抗压完好性的验证试验；具体实施方式如下：

采用步骤7：模拟工况试验安装连接方式，保持轴向拉伸至试验要求的位移量（最大设计轴向伸长位移量）并用限位拉杆进行位置限制和固定；将试验橡胶膨胀节内部加注符合试验要求温度（实施例通常为试验温度110°C）的试验介质，且保持温度恒定，调节变频增压泵75和试验介质出口阀使试验橡胶膨胀节内部试验介质压力分别为1倍设计压力下，保压恒温运行试验48小时；2倍设计压力下，保压恒温运行试验24小时；泄压用室温水循环冷却降温至室温，检查试验橡胶膨胀节不应出现任何永久变形，要求无破口、无裂纹、无明显凹凸不平、表面无破损、密封无泄漏即为合格，检查橡胶膨胀节球体圆周变化率和密封面橡胶回弹率。

步骤11、爆破试验

将完成上述所有叠加试验项目并保持完好的合格试验橡胶膨胀节的最终抗压完好性的验证试验，为保持试验的安全性，该项试验使用室温试验用水，实施步骤：水压试验安装实施方式，将试验橡胶膨胀节内部加压至3倍设计压力下，保压规定的试验时间（实施例通常为5min以上），泄压至1.5倍设计压力目视检查试验橡胶膨胀节外表不应出现任何永久变形，要求无破口、无裂纹、无明显凹凸不平、表面无破损、密封无泄漏即为合格，检查橡胶膨胀节球体圆周变化率；此时可判定爆破试验合格并可终止试验，排除试验用水，拆除试验工装，擦拭试验橡胶膨胀节内部不应出现任何永久变形，要求无破口、无裂纹、无明显凹凸不平、表面无破损；检查密封面橡胶回弹率，检查橡胶与金属有无分层、剥离、脱壳等现象。

如果需要继续进行爆破压力的取值试验，上述检查步骤完成后，继续对试验橡胶膨胀节内部加压直至出现密封面泄漏或试验橡胶膨胀节任意部位产生破口或爆破为止，记录最终试验压力值为试验橡胶膨胀节的爆破压力试验值。

橡胶膨胀节以上验证试验项目不仅仅是试验项目数量上的增加，而是根据高可靠性橡胶膨胀节使用环境条件设计并经过实施验证的一套完全可行的完整的试验验证方法，它强调的不是单一项目的独立试验，而是按照上述步骤按顺序完成的顺序叠加试验，其中某一项目顺序进行过程中的失败，视为验证试验失败，必须重新更新设计或选材进行全部项目叠加试验；按照上述步骤进行的顺序叠加试验全部合格，方能判定试验验证合格。

以上顺序叠加试验已经完成合作研发的中国核电工程有限公司核岛橡胶膨胀节的试验验证测试，该项目已经通过国防科学技术成果鉴定，经该项目实施试验验证的产品已经成功应用于巴基斯坦K2/K3核电厂核岛橡胶膨胀节；以上顺序叠加试验已经完成合作研发的中广核核电运营有限公司重要厂用水系统橡胶膨胀节的试验验证测试，该项目已经通过中国核能行业协会组织的产品鉴定并获推广使用，目前已经进入工程使用阶段。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，其特征在于：按顺序对橡胶膨胀节进行如下试验，水压试验、真空试验、γ射线辐照剂量试验、热空气加速老化试验、水锤脉冲冲击疲劳试验、剪切疲劳试验、模拟工况试验、静态位移或动态位移试验、抗震试验、抗压力测试以及爆破试验；其中水压试验、真空试验、水锤脉冲冲击疲劳试验使用同一套工装。

2.根据权利要求1所述的一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，其特征在于：所述的水压试验的条件为1.5倍设计压力，常温；所述的真空试验的条件为-0.10MPa，室温。

3.根据权利要求1所述的一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，其特征在于：所述的模拟工况试验的试验温度为80~110°C、1.5倍设计压力、1000小时。

4.根据权利要求1所述的一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，其特征在于：所述的静态位移或动态位移的试验条件为试验温度110°C、1.0~1.5倍设计压力，试验参数包括上述条件下的最大设计轴向压缩/伸长量、最大横向位移、最大角向位移。

5.根据权利要求1所述的一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，其特征在于：所述的抗震试验的试验条件为温度80°C、设计压力、最大设计横向位移下1~10Hz运动频率波。

6.根据权利要求1所述的一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，其特征在于：所述的抗压力测试的测试条件为1倍设计压力下80°C~110°C保压48小时，2倍设计压力下80°C~110°C保压24小时。

7.根据权利要求1所述的一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，其特征在于：所述的加速老化试验的试验条件为80~110°C，1000小时成品热空气循坏。

8.根据权利要求1所述的一种高可靠性橡胶膨胀节的性能鉴定试验方法，其特征在于：所述的剪切疲劳试验的试验条件为1.5倍设计压力，试验参数为测试20万次最大设计横向位移。

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