《深海金属充油水密连接器规范》

1深海金属充油水密连接器通用规范本文件规定了深海金属充油充油连接器的通用技术要求、质量保证规定、交货准备和说明事项。本文件适用于深海金属充油连接器(以下简称充油连接器)，其他类型的水密接插件也可参照使2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本（包括所有的修改单）适用GB/T13407-1992潜水器与水下装置术语GB/T40073-2021潜水器金属耐压壳外压强度试验方法GJB150A-2009军用装备实验室环境试验方法GJB360B-2009电子及电气元件试验方法GJB1217A-2009充油连接器试验方法3术语和定义GB/T13407-1992、GB/T40073-2021、GJB1217A-2009、GJB150A-2009、GJB360B-2009界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1充油连接器watertightconnector用于水下环境中信号和能量连接的密封元器件，一般由插头和插座两部分组成，使用时，将插头与插座插合即可实现密封，完成信号和能量传输，一般也称为水密接插件。3.2插座socket安装在舱壁上，通过法兰或者螺纹进行连接的部件。3.3插头plug和插座连接的可脱离部件。3.4充油管oilfilledpipe两个充油插头连接的管子，内部有导线和光缆，内部充有绝缘油。23.5充油缆oilfilledcable两个插头之间连接一根充油管和内部导线的缆线。3.6背压backpressure充油连接器插座尾部的压力值，一般用于充油接线箱的情况下，插座背部压力接近环境压力。3.7光损耗opticalloss光通路经过充油连接器后功率衰减。4技术要求4.1总则深海金属充油充油连接器，分为电气类型、光纤类型和光电复合型。主要包括如下四个部件：插座，插头，充油管，导线。其中插座是耐腐蚀耐压结构形式，插头是耐腐蚀非耐压结构形式，充油管有一定的耐油性能和耐水解能力，导线一般具有耐油和耐高温性能。4.2材料4.2.1通则材料应符合本文件的规定，且应与所处工作环境的物质相容，例如淡水、海水、液压油、硅油等。不应使用与工作环境不相容的各类润滑剂、保护剂、油漆等有机物和溶剂。当未明确规定材料时，应使用能使充油连接器满足本文件规定的性能要求的材料。4.2.2金属材料接触环境介质的壳体采用的金属材料应是耐海水腐蚀的，或经过表面处理后能耐腐蚀的材料，一般建议采用AL6061，镍-铝青铜（NAB）,316L，双相不锈钢，钛合金等耐海水腐蚀材料。弹性插孔接触件材料应选用耐高温蠕变，插拔力稳定的材料，一般建议黄铜、青铜、可伐合金材料。内部绝缘油内使用材料为铜合金、铝合金或者普通不锈钢等材料。在同一环境介质下，金属外壳材料应尽量使用同一材料牌号，或者电位相差非常小的金属4.2.3非金属材料采用的非金属材料主用在密封圈，绝缘子，充油管和抱箍等部位。其中密封圈采用的材质，应具有耐油性能，一般采用丁晴橡胶，氟橡胶等，特殊情况下，采用聚其中绝缘子材料，除具有符合预订用途的电性能和机械性能外，还应具有耐油性能、温度适应性，能保证在低温下不脆化、高温下不软化。一般采用环氧树脂、POM、PEEK、玻璃、陶瓷等绝缘耐油其中充油管材料，应具有耐油，耐水解性能和柔软性。一般采用聚酯塑料TPU、TPEE、铁氟龙FEP和聚四氟乙烯PFA等绝缘耐油透明材料。34.2.4镀层除另有规定外，弹性插孔接触件应在合适的铜或镍底镀层上镀金。接触部位金镀层的厚度应至少为1.27μm,镍底镀层的厚度应为1.3μm~3.81μm。4.3设计结构4.3.1通则插座采用耐压结构，插头采用透油的非耐压结构。插头插座之间必须有两道密封圈，一道端面密封，一道径向密封。插头插座装配后，绝缘子之间的间隙在0.1~0.5mm之间，用于绝缘油流动空间。插头插座之间应具有一道以上的导向槽，以实现插针插孔互插前，插头导向销必须进入插座导向槽。4.3.2插座插座材料应符合4.2.2的要求。插座与耐压罐体之间采用一道或者两道密封圈进行密封。插座上至少有一处导向槽，4.3.3插头插头材料应符合4.2.2的要求。插头采用透油的非耐压结构，一般安装一个以上的单向阀，插头插座插到位后，单向阀处于导通状态，绝缘油能够畅通的进入到插合面。插头插座脱离后，插头的单向阀处于关闭状态，保护绝缘油4.3.4充油管充油管材料应符合4.2.3的要求。充油管的壁厚应大于2毫米，保证充油电缆的结构强度，内径应略小于插头的宝塔头直径，保证密封性能和连接可靠性。充油管的硬度一般应低于85ShoreA。4.3.5绝缘油充油管内应灌注液压油、低粘度硅油、白矿油、氟化液等低腐蚀、高绝缘介质，不建议使用汽油、柴油、10#航空液压油等有一定的腐蚀性液体。光纤充油连接器一般充低粘度硅油，并保持清洁。充油前、后应采用绝缘测试仪测试1000V档检测插头各电气针芯之间，以及与金属外壳之间绝缘电阻，绝缘电阻应≥1000MΩ。4.3.6外形及安装尺寸充油连接器外形及安装尺寸应符合相应产品标准的规定。4.4互换性按5.3的规定进行试验时，同一种规格的充油连接器，其插头和插座应具有互换性。4.5插头通油能力和截止性按5.2.3的规定进行试验时，插头插座插合后，插头单向阀的通油性能≥10滴油/分钟。插头插座分离后，插头单向阀截止性能≤1滴/分钟。44.6绝缘电阻按5.4.1的规定进行试验时，空气中常温绝缘电阻应不小于500MΩ。浸入水中的绝缘电阻应不小4.7耐电压按5.4.2的规定进行试验时，充油连接器的耐电压指标不小于3倍标称电压。4.8耐压力按5.6的规定进行试验，满足标称的工作压力和深度。4.9耐高温高压按5.7的规定进行试验时，最高工作温度不低于180℃,压力为工作压力的1.25倍。4.10耐低温高压按5.8的规定进行试验时，最低测试温度不高于-35℃,压力为工作压力的1.25倍。4.11机械寿命按5.9的规定进行试验时，充油连接器在无电负荷条件下，插合寿命不低于500次。4.12标志4.12.1充油连接器标志每个充油连接器的外壳或者连接环上应永久性地打印上充油连接器产品型号、生产批次等内容。标志内容应在允许处打印。4.12.2接触件位置识别号接触件位置应按有关标准的规定予以识别。除因空间限制不能标志外，所有位置号应标志在绝缘体的前面和后面。接触件识别字符的位置应靠近孔眼，但具体位置可酌情处理。字符应采取机械刻蚀方法并易于识别。4.13环境检测试验4.13.1低温贮存试验要求在-10℃低温环境下保温24h，试验前后试验样品满足：a）外观结构：表面涂层不应出现裂纹、起泡、起皱和脱落，非金属材料不应有明显泛白、膨胀、起泡、皱裂、脱落现象。b）接触电阻：水密连接器每根芯线绝缘电阻值不大于0.1Ω/m（电缆线径不小于0.1mm2）。c）绝缘电阻：水密连接器芯线之间阻抗不小于100MΩ（500VDC电压）。4.13.2高温贮存试验要求在55℃低温环境下保温48h，试验前后试验样品满足：a）外观结构：表面涂层不应出现裂纹、起泡、起皱和脱落，非金属材料不应有明显泛白、膨胀、起泡、皱裂、脱落现象。5b）接触电阻：水密连接器每根芯线绝缘电阻值不大于0.1Ω/m（电缆线径不小于0.1mm2）。c）绝缘电阻：水密连接器芯线之间阻抗不小于100MΩ（500VDC电压）。4.13.3振动试验按照频率1~16Hz,位移幅值1㎜；频率16~60Hz,加速度10m/s2要求进行振动试验，试验前后试验样品满足：a）外观结构：表面涂层不应出现裂纹、起泡、起皱和脱落，非金属材料不应有明显泛白、膨胀、起泡、皱裂、脱落现象。b）接触电阻：水密连接器每根芯线绝缘电阻值不大于0.1Ω/m（电缆线径不小于0.1mm2）。c）绝缘电阻：水密连接器芯线之间阻抗不小于100MΩ（500VDC电压）。4.14外观质量充油连接器的外观质量应符合下列规定：a）充油连接器的产品型号、生产批次等标记应正确、清晰、牢固。b）充油连接器金属零件表面应无裂纹、气孔、砂眼、毛刺、锈蚀和其他机械损伤。c）充油连接器非金属零件表面应光洁平整，无裂纹、疏松等缺陷。d）充油连接器金镀层应色泽均匀、平滑、致密，不露基体或中间镀层，无起皮、起泡、凹坑、e）充油连接器的接触件位置识别代码应符合4.12.1和4.12.2的规定。f）充油连接器接触件的接触部位及压接端不应有污迹、残留余物。g）充油连接器的针孔接触件头部高低差不应大于0.5mm。5检验方法5.1总则5.1.1试验前注意事项试验前，充油管内充满实际使用的绝缘油，插头插座对插后，应用力挤压充油管，将插头插座结合面的空气排出到管子内。光纤充油连接器要确保绝缘油干净透光，陶瓷插芯用酒精进行清洁。5.1.2试验的标准大气条件试验的标准大气条件如下：a）温度：15℃~35℃;b）气压：86kPa~106kPa。当不能在上述条件下测量和试验时，应把实际条件记录在试验报告中。5.1.3温度温度试验箱内任一测量点的温度与设定的温度误差保持在±2℃之内；5.1.4试验顺序试验样品建议按照下列顺序，本要求为非强制规定：a）常规外观检测（所有试验样品）；b）电性能检测试验（所有试验样品）；6c）环境检测试验（部分试验样品）；d）最大压力检测试验（所有试验样品）；e）循环压力检测试验（所有试验样品）。5.2外观与机械性能检查5.2.1外观检查检验时用肉眼法观察，必要时用放大镜进行检查，按照4.12的要求进行检测。5.2.2型号和长度检查充油连接器型号与技术规格书要求型号一致。充油电缆长度不包括两端插头的长度，与技术规格书要求长度进行对比，要求实际长度不低要求长度，最长不超过5%。5.2.3插头通油能力和截止性检查5.2.3.1绝缘油截止性能检查充油插头内部充满绝缘油，插头一端向下，充油管高度不小于0.5米，查看滴油的速度。5.2.3.2绝缘油通过特性检查用手挤压充油管，顶开单向阀，查看插头单向阀处通油的速度。5.3互换性同一型号的连接器，抽样一只插头和三只插座或一只插座和三只插头进行插合和分离，当样品数少于三只时，所有的插头和插座互换。5.4电性能检测试验5.4.1绝缘电阻插合或分离的充油连接器使用绝缘表测试芯线之间阻抗不小于500MΩ（标称电压下）。5.4.2耐电压充油连接器所有芯线之间，以及芯线与外壳之间的试验电压满足不小于3倍标称电压的要求，试验时间（60±5）s，实验时应无击穿或飞弧现象，且漏电流应不大于5mA。5.5环境检测试验5.5.1低温贮存试验a）按照GJB150.4A-2009中“程序I”进行试验；b）试验温度：-10℃;c）试验时间：被试品温度稳定后（2h）保温24h；d）温度变化速率：≤3℃/min。a)预处理：被试品在试验标准大气条件下达到温度稳定；7b)试验前检测：在标准大气条件下对被试品进行外观和电性能检测，记录检测结果；c)试验：将被试品放入试验箱，以不超过3℃/min的速率将箱内空气温度调节至-10℃,保持2h使被试品温度稳定，然后继续保持24h；d)恢复：保温结束后，使试验箱恢复至标准大气条件，升温速率不超过3℃/min，被试品在标准大气条件下恢复2h；e)试验后检测：对被试品进行外观和电性能检测，记录检查结果。5.5.2高温贮存试验a）按照GJB150.3A-2009中“程序I”-恒温贮存进行试验；b）试验温度：55℃;c）试验时间：被试品温度稳定后（2h）保温48h；d）温度变化速率：≤3℃/min。a)预处理：被试品在试验标准大气条件下达到温度稳定；b)试验前检测：在标准大气条件下对被试品进行外观和电性能检测，记录检测结果；c)试验：将被试品放入试验箱，以不超过3℃/min的速率将箱内空气温度调节至55℃,保持2h使被试品温度稳定，然后继续保持24h；d)恢复：保温结束后，使试验箱恢复至标准大气条件，升温速率不超过3℃/min，被试品在标准大气条件下恢复2h；e)试验后检测：对被试品进行外观和电性能检测，记录检查结果。5.5.3振动试验试验条件依据GJB150.16A-2009中的要求进行振动试验，试验条件见表1。表1正弦振动应力条件试验参数试验时间备注频率位移加速度（m/s2）1～161功能振动：以1oct/min的速率进行耐振试验：在危险频率，若没有危险频率则在上限频率上，每个轴向2h3个轴向16~60/试验方法对被试品的X（纵向）、Y（横向）、Z（垂向）三轴向分别施加振动，具体试验步骤如下：a)安装：被试品安装应与实际安装状态保持一致。b)试验前检测：在标准大气条件下对被试品进行外观和电性能检测，记录检测结果。c)试验：对被试品每轴向依次施加以下振动：8d）试验后检测：对被试品进行外观和电性能检测，记录检查结果。5.6常温外压检验5.6.1总则外压检验要求充油连接器组件在压力环境下满足工作要求。充油连接器一般只对插座进行压力试验。可以使用油介质压力筒，插座尾部处于常压环境。也可使用水介质压力筒，需要插头插座插合后，并且内部充满油。插座尾部处于常压环境。5.6.2最大压力检验最大试验压力建议采用最大工作压力的1.25倍。另外，考虑安全需求，充油连接器组件应进行≥2倍于常规加泄压速度的静水外压试验，试验时间≥12小时。要求试验后试验样品满足：a）外观结构：插座无漏油、破损，非金属材料不应有明显泛白、膨胀、起泡、皱裂、脱落现b）绝缘电阻：满足5.4.1的测试要求。c）耐电压：满足5.4.2的测试要求。5.6.3循环压力检验循环压力测试采用工作压力。另外，考虑安全需求，充油连接器组件应进行≥2倍于常规加泄压速度的静水外压试验，产品研制阶段寿命测试，循环周期为500次；产品出厂前，100%进行10次循环压力测试。要求试验后试验样品满足：a）外观结构：插座无漏油、破损，非金属材料不应有明显泛白、膨胀、起泡、皱裂、脱落现b）绝缘电阻：满足5.4.1的测试要求。c）耐电压：满足5.4.2的测试要求。5.7高温外压检验高温外压检验要求充油连接器组件在高温的压力环境下满足工作要求。高温外压检验只对插座进行压力试验。使用油介质压力工装，插座尾部处于常压环境。试验压力建议采用最大工作压力的1.25倍。试验温度为最大工作温度的1.1倍。试验工装应先进行加温，直至达到试验温度，然后保温2个小时。在开始加压，试验采用的加卸压速度≥2倍于正常工作的加泄压速度，然后保压≥12小时。然后进行泄压，关闭高低温试验机自然降温。要求试验后试a）外观结构：插座无漏油、破损，非金属材料不应有明显泛白、膨胀、起泡、皱裂、脱落现b）绝缘电阻：满足5.4.1的测试要求。c）耐电压：满足5.4.2的测试要求。5.8低温外压检验低温外压检验要求充油连接器组件在低温的压力环境下满足工作要求。低温外压检验只对插座进行压力试验。使用油介质压力工装，插座尾部处于常压环境。9试验压力建议采用最大工作压力的1.25倍。试验温度为最低工作温度的1.1倍。试验工装应先进行降温，直至达到试验温度，然后保温2个小时。在开始加压，试验采用的加卸压速度≥2倍于正常工作的加泄压速度，然后保压≥12小时。然后进行泄压，关闭高低温试验机自然升温。要求试验后试a）外观结构：插座无漏油、破损，非金属材料不应有明显泛白、膨胀、起泡、皱裂、脱落现b）绝缘电阻：满足5.4.1的测试要求。c）耐电压：满足5.4.2的测试要求。5.9机械寿命检验充油连接器插头插座，按照插入-进入导向槽-旋紧螺母-分离插头插座的试验流程，完成一次寿命试验。通过反复插合测试，试验后充油连接器的外观应符合下列要求：a）接触件零件允许有轻微的磨损，镀层不应有大块剥落及基体金属外露；b）金属零件允许有轻微的磨损，但不应有松动或碎裂；c）锁紧装置和分离机构允许有磨损，但仍能锁紧，分离可靠；d）绝缘体表面允许有轻微的划伤、磨损，但不应碎裂。6检验规则6.1检验类型检验项目分为下列两类：b）质量一致性检验。6.2鉴定检验6.2.1通则有下列情况之一时，应进行鉴定检验：a）新产品试制完成时；b）产品的结构、工艺或材料的变更影响到产品的某些特性或参数变化时；c）连续生产的定型产品每满4年时；d）转厂生产或停产2年及以上重新生产时。鉴定检验应采用正常生产使用的设备和加工工艺生产出来的样品。6.2.2鉴定检验样品鉴定检验的样品应在提交的检验批中每种型号随机抽取6套，均分3组。3组充油连接器分别经受表2中1、2、3组的全部试验项目，并按表2中的试验顺序依次进行。应从进行鉴定检验的样品中抽取每种规格接触件各80对分别进行温度应力及压接端抗张强度试验，即温度冲击、高温、超低温和压接端抗张强度每项试验每种规格各取20对接触件样品进行。6.2.3定检验项目鉴定检验项目如表2所示。表2鉴定检验项目序号检验项目要求章条号试验方法章号试验组别1外观检测4.145.2.1√√√2互换性检测4.45.3√√√3插头通油能力和截止性4.55.2.3√√√4绝缘电阻检测4.65.4.1√√√5耐电压检测4.75.4.2√√√6低温贮存试验4.13.15.5.1√——7高温贮存检测4.13.25.5.2√——8振动检测4.13.35.5.3√——9最大压力测试4.85.6.2√√√循环压力测试4.85.6.3√——高温高压检测4.95.7—√—低温高压检测4.105.8——√机械寿命测试4.115.9—√—注：“√”表示为必做的检验项目，“—”表示不做的检验项目。6.3质量一致性检验6.3.1逐批检测6.3.1.1抽样方案产品的逐批检验采取100%检验。6.3.1.2检验内容产品检验内容主要指外观检测、互换性检测、绝缘电阻检测、耐电压检测、最大压力测试，具体检验项目见表3。表3产品检验项目序号检验项目要求章条号试验方法章号试验组别1外观检测4.135.2.1√√√2互换性检测4.45.3√√√3绝缘电阻检测4.65.4.1√√√4耐电压检测4.75.4.2√√√5最大压力测试4.85.6.1√√√注：“√”表示为必做的检验项