高清可复制 HB 8421-2014(2017) 航空用铠装热电偶电缆规范

　　ICS 49.025.99 V 11

　　HB 8421-2014

　　航空用铠装热电偶电缆规范

　　Specification for sheathed thermocouple cable for aviation

　　2014-05-19 发布 2014-10-01 实施

　　中华人民共和国工业和信息化部 发 布

　　前 言

　　本规范按照 GB/T 1. 1-2009 给出的规则起草。

　　本规范由中国航空综合技术研究所归口。

　　本规范起草单位：中航(苏州)雷达与电子技术有限公司、重庆材料研究院、绍兴春晖自动化仪表有限公司、中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所、中国航空动力机械研究所、中国航空工业集团公司航空动力控制系统研究所、中国燃气涡轮研究院。

　　本规范主要起草人：李 伟、唐青松、陈思娟、傅海波、张立新、邹 华、王纯江、吴 虹、韩淑艳、朱 燕。

　　航空用铠装热电偶电缆规范

　　1 范围

　　本规范规定了航空产品或装置用铠装热电偶电缆的要求、质量保证规定及交货准备等。

　　本规范适用于航空用产品或装置用铠装热电偶电缆(以下简称航空铠缆)。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 226 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法

　　GB/T 228.1 金属材料拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法

　　GB/T 1527 铜及铜合金拉制管

　　GB/T 2614 镍铬-镍硅热电偶丝

　　GB/T 2903 铜-铜镍(康铜)热电偶丝

　　GB/T 4993 镍铬-铜镍(康铜)热电偶丝

　　GB/T 4994 铁-铜镍(康铜)热电偶丝

　　GB/T 6394 金属平均晶粒度测定方法

　　GB/T 16839.1 热电偶第 1 部分：分度表

　　GB/T 17615 镍铬硅-镍硅镁热电偶丝

　　GB/T 18404-2001 铠装热电偶电缆航铠装热电偶

　　GB/T 25475-2010 工业自动化仪表 术语 温度仪表

　　GJB 2296 航空用不锈钢无缝钢管规范

　　GJB 2297 航空用高温合金冷拔(轧)无缝管规范

　　JJG 351 工作用廉金属热电偶检定规程

　　HB/Z 61 渗透检验

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本规范。

　　3.1

　　热电偶 thermocouple

　　由一对不同的导电材料构成，其一端相互连接，感受被测温度，另一端与测量仪表相连，利用塞贝克效应实现温度测量的一种温度检测器。

　　[GB/T 25475-2010，定义 2.5.51]

　　3.2

　　铠装热电偶 sheathed thermocouple

　　由铠装热电偶电缆制成的热电偶。

　　[GB/T 18404-2001，定义 3.2]

　　3.3

　　铠装热电偶电缆 sheathed thermocouple cable

　　用氧化物将热电偶丝绝缘，置于金属套管内经压实制成的可挠的坚实组合体。

　　[GB/T 18404-2001，定义 3. 1]

　　3.4

　　热电偶丝 thermocouple wire

　　构成热电偶两热电极的金属丝或合金丝，简称偶丝。

　　3.5

　　金属套管 metal sheath

　　用以保护偶丝使其不与被测物或周围气氛等直接接触的金属管，简称外套管。

　　3.6

　　绝缘物 insulation material

　　使外套管与热电极之间以及热电极与热电极之间绝缘的粉状无机物，如氧化镁粉等。

　　4 要求

　　4.1 状态特征

　　4.1.1 名称、代号、分度号

　　航空铠缆的名称、代号、分度号、偶丝材料标准见表 1。

　　表 1 航空铠缆的名称、代号与分度号

　　4.1.2 标记

　　航空铠缆的标记内容包含航空铠缆代号、航空专用标记、电缆芯数、外套管材料、外径、偶丝直径、允差等级和标准编号。

　　示例：K 型、4 芯、外径为 3mm、偶丝直径为 0.4mm、允差等级为Ⅱ级的航空铠缆标记如下：

　　KK H-4 -B - φ3.0 - 0. 4 - II HB ××××-××××

　　标准编号;

　　航空铠缆允差等级：I 、II，按偶丝材料标准，见表 1;航空铠缆偶丝直径，无特殊要求的不注;

　　航空铠缆外径;

　　外套管材料，见表 2;

　　电缆芯数;

　　航空专用;

　　航空铠缆代号，见表 1。

　　4.1.3 组成

　　航空铠缆由如下部分组成：

　　a) 偶丝;

　　b) 外套管;

　　c) 绝缘物。

　　4.1.4 结构

　　航空铠缆结构以双芯和四芯为主，外径小于 2.0mm 时一般为双芯结构，外径不小于 2.0mm 时为双芯或四芯结构，双芯结构示意见图 1，四芯结构示意见图 2，具体尺寸见表 3。

　　D ——外径;

　　C ——偶丝直径;

　　S ——外套管管壁厚度;

　　I ——绝缘层厚度最小值。

　　图 1 双芯航空铠缆结构示意图

　　D ——外径;

　　C ——偶丝直径;

　　S ——外套管管壁厚度;

　　I ——绝缘层厚度最小值。

　　图 2 四芯航空铠缆结构示意图

　　4.1.5 材料

　　4.1.5.1 偶丝

　　航空铠缆的偶丝材料一般应是符合 GB/T 16839. 1 规定的 K、N 、E 、J 、T 型热电偶丝。

　　4.1.5.2 外套管

　　航空铠缆的外套管常用材料见表 2，也可采用供需双方协商确定的其他材料。

　　4.1.5.3 绝缘物

　　航空铠缆的绝缘物材料为纯度不小于 99.4%的电熔氧化镁粉，经压实而构成。杂质中的硫的含量应小于 0.005%，碳的含量应小于 0.03%。

　　表 2 常用外套管材料

　　4.1.6 供应状态

　　航空铠缆以退火状态交货。每卷长度不少于 10m，直料供货长度由供需双方协商确定。每卷(根)两端各露出大于 10mm 长的偶丝，用密封胶(剂)进行密封。

　　4.2 外观

　　航空铠缆表面，目视检查应光亮、均匀、平整、光滑， 无折痕、毛刺、裂缝、气孔以及目视可见的伤痕，渗透检查应无可见的裂纹、伤痕、气孔或其他表面缺陷。

　　4.3 尺寸

　　除特殊要求外，航空铠缆外径 D 及其允许偏差、偶丝直径 C 的标称值及最小值、外套管壁厚 S 的标称值及最小值、绝缘层厚度最小值 I 应符合表 3 的规定。

　　表 3 尺寸及其最小值

　　单位为毫米

　　表 3 尺寸及其最小值(续)

　　单位为毫米

　　4.4 外套管完整性

　　将航空铠缆两端各剥出约 15mm 长的偶丝，然后用绝缘密封胶(剂)密封防止吸潮，再将整根(整卷)航空铠缆浸入水中 60mm 深，两端外露不得超过 300mm，浸水 60min 后，绝缘电阻不应出现下降。

　　4.5 电气特性

　　4.5.1 热电特性

　　航空铠缆的热电动势应满足 GB/T 16839. 1 的要求，允差值应分别满足 GB/T 2614、GB/T 17615、 GB/T 4993、GB/T 4994、GB/T 2903 中Ⅰ或Ⅱ级的要求。

　　必要时，航空铠缆的偶丝材料分别与铂丝配对的热电动势还应符合上述标准中Ⅰ或Ⅱ级的要求。

　　4.5.2 绝缘电阻

　　航空铠缆的室温绝缘电阻和高温绝缘电阻应符合表 4 的规定，绝缘电阻应在偶丝与偶丝、偶丝与外套管之间测量。外径小于 1.5mm 的航空铠缆，绝缘电阻测量电压为 100V±25V(DC);外径不小于 1.5mm的航空铠缆，测量电压为 500V±50V(DC)。

　　表 4 绝缘电阻

　　4.5.3 每米电阻值及允许偏差

　　航空铠缆的偶丝正负极回路的每米电阻值按公式(1)进行计算，用偶丝标称直径计算出其理论值，再测量实际值，按公式(2)计算每米电阻值偏差，允许偏差不应超过±10%。

　　式中：

　　R——电阻值(20℃±3℃)，单位为微欧姆(μΩ)。

　　L——偶丝长度，单位为厘米(cm)。

　　ρ——20℃时的电阻率，单位为微欧姆厘米(μΩ ·cm)。各种材料的电阻率参见附录 A。

　　S——偶丝截面积，单位为平方厘米(cm2)。

　　Δ = R实测-R理论 ×100%…………………………………………(2)

　　R理论

　　式中：

　　Δ——每米电阻值偏差，%;

　　R 实测——实际测量值，单位为微欧姆(μΩ);

　　R 理论——理论电阻值，单位为微欧姆(μΩ)。

　　4.5.4 绝缘强度

　　对于外径不小于 2.0mm 的航空铠缆，在偶丝与外套管之间以及偶丝与偶丝之间，通以有效电压从0V～500V(频率为 50Hz～60Hz，速度变化率不大于 500V/s)逐步递增的交流电并维持 1min，然后递减，应不会改变绝缘性能;再将电压升到 600V 的最大有效电压，并维持 5s～10s，变化条件同上，无击穿和闪络现象，绝缘电阻仍符合表 4 的要求。

　　4.6 偶丝力学性能

　　航空铠缆偶丝的抗拉强度和伸长率应符合表 5 的规定。

　　表 5 力学性能

　　4.7 可挠度

　　航空铠缆经过可挠度试验后，应满足下列要求：

　　a) 表面无裂纹及损伤;

　　b) 偶丝无断路，偶丝之间、偶丝与外套管之间无短路;

　　c) 室温绝缘电阻应满足表 4 的规定。

　　4.8 稳定性

　　4.8.1 长期稳定性

　　除有特殊要求外，直径不小于 2.5mm 的航空铠缆，经表 6 规定条件的稳定性试验后，热电势漂移值换算为温度应满足表 6 的要求。

　　表 6 航空铠缆的稳定性

　　4.8.2 最高长期工作温度及稳定性

　　除非另有规定，各种航空铠缆的推荐最高长期工作温度见表 7。在空气中按表 7 规定的温度连续加热 200h，其加热后应满足该温度点的分度表允差要求。

　　表 7 推荐的最高长期工作温度

　　表 7 推荐的最高长期工作温度(续)

　　4.9 低倍组织

　　航空铠缆任一截面的外壳及偶丝材料低倍组织应均匀一致，不应有气孔、夹杂、裂纹或其他缺陷。

　　4.10 高倍组织

　　航空铠缆的外套管晶粒度应均匀一致，且未见晶间析出物，晶粒度应达到 GB/T 6394 中规定的 4.0级或更细。

　　4.11 压实密度

　　航空铠缆绝缘物电熔氧化镁粉的压实密度应不小于 2506mg/cm3。

　　5 质量保证规定

　　5.1 检验分类

　　本规范规定的检验分为：

　　a) 鉴定检验;

　　b) 质量一致性检验。

　　5.2 检验条件

　　除另有规定外，应在下列环境条件下进行检验：

　　a) 温度：15℃~35℃;

　　b) 相对湿度：20%～80%。

　　5.3 鉴定检验

　　5.3.1 检验时机

　　航空铠缆在下列情况之一时，应进行鉴定检验：

　　a) 产品定型;

　　b) 原材料、制造工艺改变;

　　c) 连续生产两年或累计生产 5000m;

　　d) 停产两年以上恢复生产;

　　e) 转厂生产。

　　5.3.2 受检样品数

　　鉴定检验的试样应不少于三卷，其中一卷在头、中、尾各截取 1.1m，其余两卷在头、尾各截取 1.1m。对于直料供货的航空铠缆，应不少于 7 根。

　　5.3.3 检验项目

　　鉴定检验的检验项目见表 8。

　　表 8 检验项目表

　　5.3.4 合格判据

　　检验结果符合本规范要求为合格。

　　5.4 质量一致性检验

　　5.4.1 检验项目

　　检验项目按表 8 的规定进行。

　　5.4.2 组批规则

　　以相同原材料、一次投料、按相同工艺生产的累计长度不超过 1000m 的同一规格的航空铠缆为一批。

　　5.4.3 抽样方案

　　外观、尺寸、绝缘电阻、外套管完整性、每米电阻值及允许偏差应逐卷(根)检验。

　　热电特性每卷取头、尾试样各一，以直料状态供货的航空铠缆，在校直前按卷料方法取样。

　　5.4.4 合格判据

　　检验结果符合本规范要求，则该批为合格。

　　当检验结果有不符合本规范要求的项目时，允许取双倍数量的试样对不合格项目进行复验，复验结果合格，则该批为合格。

　　5.5 检验方法

　　5.5.1 外观

　　首先用目视法检查外观质量，然后按 HB/Z 61 用渗透检测方法检查外套管表面缺陷。

　　5.5.2 尺寸

　　5.5.2.1 外径及热电偶丝直径：采用适宜精度的千分尺或其他检测仪器，在同一截面两个相互垂直的方向进行测量，每卷(根)至少测量两个部位，且测量结果均应合格。

　　5.5.2.2 外套管壁厚：外套管壁厚可在读数显微镜下测量，也可在除去绝缘物和偶丝后用适宜精度的千分尺或其他检测仪器进行测量。

　　5.5.3 外套管完整性

　　5.5.3.1 试样制备：将航空铠缆两端剥掉约 15mm 外套管，并清除掉偶丝周围的绝缘物，使偶丝之间、偶丝与外套管之间彼此分开，置于 200℃~250℃恒温箱内烘 24h 排除水分，然后取出迅速用环氧树脂密封，固化后备用。

　　5.5.3.2 按 5.5.4.2.3 规定的方法测量试样的绝缘电阻。

　　5.5.3.3 将试样浸入水中 60mm 深，两端露出水面不得超过 300mm。

　　5.5.3.4 水浸 60min 后再次测量绝缘电阻值。

　　5.5.4 电气特性

　　5.5.4.1 热电特性

　　按 JJG 351 规定的方法进行。

　　5.5.4.2 绝缘电阻

　　5.5.4.2.1 试样制备

　　按 5.5.3. 1 进行试样制备。

　　5.5.4.2.2 测量仪器

　　测量绝缘电阻的仪器为：

　　a) 100V±25VDC、准确度不低于 10%、量程为 0MΩ~1000MΩ 的兆欧表;

　　b) 500V±50VDC、准确度不低于 10%、量程为 0MΩ~2000MΩ 的兆欧表。

　　5.5.4.2.3 室温绝缘电阻

　　根据不同外径的航空铠缆按 4.5.2 的要求选用不同测量电压和量程的兆欧表在航空铠缆偶丝与偶丝之间、偶丝与外套管之间进行测量， 加压 1min 后记录指示值，改变外加电压极性重新测量，记录下两次测试值，再分别按试样长度换算成 MΩ ·m。两次测试值应同时满足表 4 的要求。

　　5.5.4.2.4 高温绝缘电阻

　　将 1.1m 长试样的一部分(约 500mm 长)绕成三圈，放入表 4 规定温度的加热炉中，两端外露约300mm，保温 15min，再根据不同外径的航空铠缆按 4.5.2 的要求选用不同测量电压和量程的兆欧表在航空铠缆偶丝与偶丝之间、偶丝与外套管之间进行测量， 加压 1min 后记录指示值，然后改变外加电压极性重新测量，记录下两次测试值，再分别按试样长度换算成 MΩ ·m。两次测试值应同时满足表 4 的要求。

　　5.5.4.2.5 每米电阻值及允许偏差

　　用 0.05 级的电阻测量仪器(或其他适宜的仪器)测量试样正、负极偶丝的电阻值，按试样长度换算成 Ω/m。

　　5.5.4.2.6 绝缘强度

　　将试样放在频率为 50Hz、功率不小于 0.5kW 的抗电箱内，在偶丝和外套管之间通以试验电压，首先将试验电压以 500V/s 的速率升到 500V，保持 1min，然后将电压降至最低，断开电路。再将试验电压升到 600V，保持 5s～10s，然后把电压降至最低，断开电路。

　　5.5.5 偶丝力学性能

　　取约 300mm 长的航空铠缆试样，去除外套管及绝缘物，按 GB/T 228. 1 进行抗拉强度和伸长率试验。

　　5.5.6 可挠度

　　5.5.6.1 将航空铠缆在直径为 2 倍其外径的圆柱体上排绕 5 圈。

　　5.5.6.2 用 5 倍放大镜观察表面是否有裂纹。

　　5.5.6.3 用万用表测量偶丝之间、偶丝与外套管之间是否短路或断路。

　　4.5.6.4 用兆欧表或绝缘电阻仪测量其绝缘电阻。

　　5.5.7 稳定性

　　5.5.7.1 长期稳定性

　　5.5.7.1.1 将航空铠缆头、尾试样，制成绝缘型铠装热电偶。

　　5.5.7.1.2 与一等标准铂铑 10-铂热电偶捆扎在一起(标准热电偶的测量端应套上一段封闭的高温氧化铝管)，装入热电偶检定炉内，试样插入深度不小于 300mm。

　　5.5.7.1.3 将炉温升至表 6 中规定的温度。

　　5.5.7.1.4 测量其热电动势，且每小时测量 1 次。

　　5.5.7.1.5 当其热电动势值的变化稳定在表 9 规定的范围内时，所测的热电动势作为第 1 次测量值 E0，同时记录时间，作为稳定性试验的起始时间。

　　5.5.7.1.6 连续保温并每隔 24h 对热电动势进行测量 1 次，将 1000h 内所测热电动势 E 与 E0 最大差值

　　换算成温度值后为其温度漂移值。

　　表 9 稳定性试验起始点的热电动势值范围

　　5.5.7.2 最高长期工作温度及稳定性

　　5.5.7.2.1 将航空铠缆头、尾试样，制成绝缘型铠装热电偶。

　　5.5.7.2.2 在表 7 规定的最高长期工作温度(但最高不超过 900℃)下退火 2h。

　　5.5.7.2.3 与一等标准铂铑 10-铂热电偶一起装入检定炉中，炉温升至最高长期工作温度。

　　5.5.7.2.4 测量其热电势值，每小时测量 1 次。

　　5.5.7.2.5 当热电势稳定在表 10 规定的范围内时，所测得的值作为第 1 次测量值，同时记录时间作为稳定性试验起始时间。

　　5.5.7.2.6 连续保温并每隔 8h 对热电动势进行测量 1 次，直至试验时间达到 200h。

　　表 10 最高长期工作温度稳定性试验起始点的热电动势值范围

　　5.5.8 低倍组织

　　按 GB/T 226 进行低倍组织检验。

　　5.5.9 高倍组织

　　按 GB/T 6394 进行平均晶粒的测定。

　　5.5.10 压实密度

　　5.5.10.1 取约 25mm 长航空铠缆制作试样，用天平测量其质量，准确至 1mg。

　　5.5.10.2 将试样浸入吸收液(煤油)中，浸泡 24h 以上。

　　5.5.10.3 从吸收液中取出试样，并及时用吸水性好的纸按压吸附，使试样外套管表面干燥，称量准确至 1mg。

　　5.5.10.4 用工具使试样外管变形，去除电熔氧化镁粉，称量外套管和偶丝。

　　5.5.10.5 按公式(3)计算电熔氧化镁粉压实密度：

　　式中：

　　D ——压实密度，单位为毫克每立方厘米(mg/cm3);

　　W16 ——试样质量量，单位为毫克(mg);

　　W38 ——套管与偶丝质量，单位为毫克(mg);

　　W27 ——试样与吸收液质量量，单位为毫克(mg);

　　D23 ——吸收液(煤油)密度，870mg/cm3;

　　D24 ——电熔氧化镁理论压实密度，3580mg/cm3。

　　6 交货准备

　　6.1 防护包装

　　包装前应清除外套管上的油脂、脏物和附着物， 将航空铠缆盘绕成卷状，其直径不小于 500mm 或为产品外径的 100 倍，每卷至少捆扎 3 处，再进行防潮包装。直料应单根包装再成捆包装， 每捆至少捆扎 2 处。

　　6.2 标志

　　每卷(捆)航空铠缆上应有如下标志：

　　a) 制造厂名称;

　　b) 铠缆名称、代号;

　　c) 铠缆编号或批号;

　　d) 长度和重量;

　　e) 出厂日期。

　　6.3 质量证明文件

　　质量证明文件的内容一般包括：

　　a) 制造厂名称;

　　b) 铠缆名称、代号、编号或批号;

　　c) 长度和数量;

　　d) 本标规范号;

　　e) 质量一致性检验结果;

　　f) 出厂日期;

　　g) 检验印章。

　　7 说明事项

　　7.1 预定用途

　　本标准规定的航空铠缆用于制造航空用铠装热电偶及其附件。

　　7.2 订购文件中应明确的内容

　　订购文件中应明确如下内容：

　　a) 航空铠缆代号;

　　b) 长度、数量;

　　c) 本规范号;

　　d) 其他要求。

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　热电偶丝材料电阻率

　　热电偶丝材料在 20℃时电阻率见表 A. 1。

　　表 A.1 热电偶丝材料电阻