QJ 3203-2005 小推力液体推进系统表面张力贮箱通用规范.pdf

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1、Q.J 中华人民共和国航天行业标准FL2845 QJ 3203-2005 小推力液体推进系统表面张力贮箱通用规范General spec诅cationfor surface tension tank 。flow-thrust liquid propulsion system 2005-04-11发布2005-07一01实施国防科学技术工业委员会发布060508000051 本规范由中国航天科技集团公司提出。本规范由中国航天标准化研究所归口。剧昌本规范起草单位:中国航天科技集团公司第八0一研究所。本规范主要起草人:陈志坚、钱强华、王智敏、史发香。QJ 3203-2005 QJ 320子-2005

2、小推力液体推进系统表面张力贮箱通用规范I 范围本规范规定了小推力液体推进系统表面张力贮箱的技术要求、质量保证规定和交货准备。本规范适用于航天器用小推力推进系统表面张力贮箱(以下简称贮箱的研制、生产、试验和验收。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。GB厅678化学试剂乙醇(无水乙醇)GB厅5193-1985铁及铁合金加工产品超声波探伤方法GJB 1027一1990

3、卫星环境试验要求GJB 2044一1994铁合金压力容器声发射检测方法GJB 3387一1998火箭发动机术语GJB 3403 氮气和被氮规范QJ 19A一1995产品证明书的编写规定。972电子束焊接技术条件QJ 977A一1995非金属材料复验规定QJ 1386A一1995金属材料复验规定。1572铁合金化学酸洗技术条件QJ 1654-1989 铁合金球形气瓶设计准则QJ 1666 铁及铁合金熔焊技术条件QJ 2205 铝合金电阻点、缝焊技术条件。2206铝合金电阻，但、缝焊工艺QJ 2630.1 卫星组件空间环境试验方法热真空试验。2695钦及铁合金电阻点、缝焊技术条件QJ 2698 铝

4、及铝合金熔焊通用技术条件QJ 2850-1996 航天产品多余物预防和控制。2864铝及铝合金熔焊工艺规范QJ 2865 导管焊接技术条件QJ 2999 产品质量履历书的编写规定3 要求3.1 总则贮箱应符合本规范和相应详细规范规定的所有要求。本规范的要求与详细规范不一致时，应以详细规范为准。QJ 3203-2005 3.2 尺寸贮箱的外廓尺寸、安装尺寸、壳体壁厚应符合详细规范的规定。3.3 容积3.3.1 贮箱的总容积和有效容积由系统总体或订购方确定，设计值的偏差应在0-3%范围内，最大偏差应限制在5X 1O-Jm3以内。3.3.2 系统总体或订购方对膨胀空间未作特殊规定时，则膨胀空间以20

5、C为基准，温升至60C时的膨胀值计算。当由气动加热等因素引起推进剂体积膨胀量超过上述规定值时，应根据要求按极限值计算校核。3.4 重量贮箱重量应不超过规定的最大值，其偏差应在设计值的:t:3%以内。3.5 外观质量贮箱外表面的压坑、压伤、碰伤及划伤等缺陷按下列方法排除后，应不超过壁厚的下偏差:a) 压坑、压伤处应打磨至圆滑过渡:b) 碰伤和划伤处应将其锐边和毛刺打磨至圆滑过援。3.6标志和代号3.6.1 对于完全对称的贮箱外表面，当其内部结构或功能需要分辨时，应在贮箱外表面规定位置处进行标记。如气口、液口、外壳、法兰、安装裙与内部管理装置的相对位置等。3.6.2贮箱外表面应有工作状态下介质流动

6、方向的标志。3.6.3贮箱应有吊装部位、支撑部位的标志。3.6.4贮箱上标志的位置和形式应在详细规范中明确规定。标志的主要内容如下:a)贮箱名称:b)贮箱代号、批序号:c)贮箱工作压力、工作温度:d)贮箱制造日期。3.6.5标志和代号的要求如下:a)标志和代号应醒目、清晰，贮箱安装后便于查看:b) 标志和代号的位置和形式应不影响贮箱强度和性能:c)标志和代号所用涂(颜)料应与贮箱的材料和工作介质相容:d) 标志和代号的有效期与贮箱的寿命一样持久。3.7接口贮箱的内部接口与外部接口应符合详细规范的规定。3.8 材料3.8.1 贮箱所用材料的力学性能、物理性能及贮存期等应满足贮箱工作条件的要求，应

7、尽可能采用国家标准、国家军用标准和行业标准及相应技术条件的材料，且具有合格证:材料供方应为合格供方。3.8.2若采用非标准的新材料，在初样生产之前应进行可行性试验，并由总师系统组织评审，批准后方可使用。3.8.3 制造贮箱的全部材料，均应能抵抗大气及其所贮存推进剂和试验介质的腐蚀，或经过专门的钝化和镀涂工艺，能有效避免腐蚀。贮箱使用的各种材料应与介质相容，一般应为一级相容，可根据任务性2 QJ 3203-2005 质使用二级相容的材料，3.8.4 与推进剂接触处应尽量避免使用不同材料的金属，必须使用不同材料的金属时，应采用电位差最小的金属。若采取了某些防止电化学腐蚀的适当措施，与推进剂不接触处

8、可采用不同材料的金属。3.8.5贮箱使用的各种材料应按规定进行复验，合格后方可投料生产。金属材料接QJ1386A一1995的规定复验，非金属材料按QJ977A一1995的规定复验。3.8.6贮箱毛细元件的材料应选用可焊性好的金属丝网或其它多孔金属材料。金属丝网的化学成分应符合相应标准的规定，网孔孔径的检查采用测泡破点值的方法，其泡破点值应符合详细规范的规定。3川用于贮箱试验和清洗的介质(氮气、氮气、高纯水、芳乙醇等不应有大于10m的颗粒和其它杂质，与有机玻璃材料接触的无水乙醇等有机溶剂在试验中应限制使用次数。3.8.8钦及铁合金壳体材料接GB/T5193-1985中第4章的规定进行超声波探伤检

9、查，一般选择AA级，对于锻造前的毛坯可以使用Al级材料。铝及铝合金、奥氏体不锈钢等其它材料按相关标准进行超声波检查。3.8.9管材应100%进行液压强度试验及无损探伤检查，并应符合详细规范的规定。3.9 设计和结构3止1贮箱设计方案及参数的选择应满足设计任务书的要求。设计任务书中应包括下列内容:a) 工作压力:b) 工作温度范围、环境温度:c) 工作介质:d) 流量:e) 贮箱寿命末期最大流量:f) 结构重量:g) 容积或推进剂加注量:h) 排出效率:i)外廓尺寸:j)漏率:k) 安装形式:1) 其它相关的机械接口;m) 贮箱工作过程中加速度的状况。3.9.2 贮箱工作压力一般小于2MPa，工

10、作温度范围一般为10C-60C。当有特殊要求时须在设计任务书中特别指明。3.9.3 强度计算时应考虑压力波动、温度变化、材料、工艺状况等因素的影响，贮箱安全系数一般为2。3且4安装形式一般为法兰或支撑裙与承力筒或机架安装，具体安装结构可根据系统总体与订购方的要求确定。3.9.5 螺纹连接件均应可靠防松，防松方法应符合详细规范的规定。3.9.6 管路接头一般为焊接接头，为试验方便，贮箱设计时应有可拆卸的试验接头。3且7贮箱壳体设计的基本原则和要求参考QJ1654-1989中的第4-6章。壳体尽可能减少焊缝，圆柱形筒体上一般不宜布置纵向焊缝，壳体上应避免焊接耳片、凸台及接头。当不可避免时应采取局部

11、补强措施。，、3 Q1 3203-2005 3.9.8推进剂管理装置分全管理和局部管理两种。选择哪种管理装置应根据综合性能参数确定。3.9.9 推进剂管理装置在其强度、刚度满足工作环境对它的要求时，应尽可能使结构简单，重量轻、工艺性好。3.10耐压压力贮箱的耐压压力为设计压力的1.5倍。3.11 环境适应性3.11.1 加速度加速度试验要求按详细规范的规定。3.11.2 随机振动随机振动试验要求按详细规范的规定。3.11.3 正弦报动正弦振动试验要求按详细规范的规定。3.1 1.4 热真空热真空试验要求按详细规范的规定。3.12密封性密封险要求如下ta) 在设计压力下，贮箱壳体的外泄漏率应不大

12、于5X1O-7Pa m3/s; b) 毛细元件组焊后，应进行试验介质的泡破点压力值的检查，其值应不低于设计值。3.13 内部管理装置泡破点内部管理装置泡破点压力值应大子设计规定的泡破点压力值的最小，值。3.14流量贮箱的流量应满足设计要求的最大流量值。3.15排出效率20L以下贮箱排出效率应不低于97%，总容积20L及大于20L贮箱排出效率一般应不低于98%。3.16 寿命3.16.1 压力循环寿命贮箱的压力循环寿命为20-50次。3.16.2 工作寿命工作寿命主要由材料与推进剂的相容性等因素决定，至少应有3a以上，一般可达10a或更长。3.17洁净度进人贮箱的气体和液体的洁净度应符合尘控污染

13、等级10级的要求，见表10贮箱在最后一次清洗中，其清洗液的洁净度应符合尘控污染等级50级的要求，见表l。3.18 干燥性贮箱内腔应干燥。3.19爆破压力贮箱的爆破压力应不小于设计压力的2倍。3.20 制造与工艺3.20.1 工艺文件应通过一个周期的生产过程，确认其可行有效，经工艺评审后不应随意更改。4 QJ 3203-2005 表1贮箱洁净度等级尘桂污染等级流体中的尘粒尺寸尘控个数1 -5 3 10 一10 5 23 25 15 3 25 5 165 15 25 50 25 7 一50 3.20.2 承制方应经军工产品资格审查合格并通过ISO，9000认证，协作单位应进行质量管理体系认证合格。

14、3.20.3 装配环境应满足下列要求:a) 洁净度为100000级:b) 温度为20C士5C;c)相对湿度为40%-60%; d) 照度不低于400Lx;e) 供电、供水、排水设施齐全，具有消防、防爆和通风设施;f) 无酸、碱和其它有害物质。3.20.4 壳体成形可采用模锻、热冲压、旋压及超塑等工艺方法，通常宜采用模锻。3.20.5 铁合金零件的酸洗按QJ1572的规定进行，其它材料接相应工艺标准执行。3.20.6 与介质接触的零件表面，在装配前应按详细规范的要求进行钝化处理。3.20.7 零、部、组件在组装、焊接及贮箱总装和试验中应按QJ2850-1996中第6、7章的规定严格控制多余物。3

15、.20.8 零、部、组件在组装焊接前应进行净化处理，贮箱总装前壳体内表面及内芯组件用GB/T678规定的无水乙醇清洗，清洗液的洁净度应符合尘粒污染等级25级的要求，见表10 3.20.9 金属丝网或多孔金属材料等毛细元件，应经过泡破点检查，符合要求后方可使用。3.20.10 组件的焊接一般采用氢弧焊或真空电子束焊，也可采用等离子焊、激光焊及电阻焊等方法。铁及铁合金零件的氧弧焊、等离子焊参照QJ1666的规定:真空电子柬焊参照QJ972的规定，电阻，在、缝焊参照QJ2695的规定:铝及铝合金零件的露弧焊、等离子焊参照QJ2864、QJ2698的规定，电阻，在、缝焊参照QJ2205、QJ2206的

16、规定:导管对接焊参照QJ2865的规定。3.20.11 推选剂管理装置的组焊过程应有防氧化的保护措施，焊接后应在压力小于2X10Pa的真空炉中进行热定型处理。加热温度应低于材料的相变点。3.20.12 焊缝应进行真空退火、去氢和消除焊接应力，要求如下:3 QJ320予一2005a) 铁合金退火温度范围为550.C-650.C，保温2h2.5h;b) 铝合金退火温度范围为250.C-300.C，保温拙，但一般不作退火处理:c) 奥氏体不锈钢不需做退火处理，但为改善晶间腐蚀能力，可采用固潜处理。3.20.13 焊缝焊后应进行100%的X射线检查。当受结构和尺寸限制，无法进行X射线检查时，可以对焊接

17、试件进行相关力学试验，并剖切焊接试件检查熔深、金相组织等方法证明焊缝质量达到设计要求时，可采用工艺参数控制焊缝质量。4 质量保证规定4.1 检验分类本规范规定的检验分类如下za) 鉴定检验:b) 质量一致性检验，4.2 检验条件4.2.1 除另有规定外，应在3.20.3规定的条件下进行检验。4.2.2 检验用的仪器、设备、仪表及量具应符合国家或行业标准的规定，应由二级以上的计量部门检定合格，并在有效期内使用。仪器、设备、仪表及量具的量程和精度应符合使用要求。4.3 鉴定检验出现下列情况之-时，一般应进行鉴定检验:a) 新产品及转厂生产的老产品:b) 产品关键工艺和材料有重大变化时:c) 产品重

18、要组成部分改变时:d) 中断生产超过2a时。4.3.1 检验项目鉴定检验的项目、检验顺序见表2。试验过程中需要调整检验项目时，应经主管设计师同意。4.3.2检验数量至少有一件贮箱用于鉴定检验。4.3.3 合格判据贮箱的鉴定检验按表2的规定进行，以上检验全部通过为合格:任一项不合格时，应查明原因，排除缺陷后重新进行检验，如仍不符合要求，则鉴定检验未通过。4.4 质量一敢性检验4.4.1 检验项目质量一致性检验的项目、检验顺序见表204.4.2 检验数量质量一致性检验中的A组检验为全数检验，0组检验的数量由订购方和承制方协商决定。4.4.3 合格判据贮箱的质量一致性检验按表2的规定进行，以上检验全

19、部通过为合格:任一项不合格时，应查明原因，排除故障，经检验合格后，方可交付。4.5 包装检验4.5.1 检验项目6 贮箱的防护、包装和装箱检验项目及要求按5.1、5.2的规定。表2检验项目、检验顺序表质量一致性检验序号检验项目鉴定检验A组检验D组检验尺寸 -2 容积 -3 重量 -4 外观质量 一3 标志和代号 一6 接口 一7 耐压压力 -8 环加速度。9 境随机振动 适10 应正弦振动 。11 性热真空。一12 密封性 -13 内部管理装置泡破点 -14 流量 一15 排出效率 -16 压力循环寿命 。17 洁净度 一18 干燥性 -19 爆破压力 一。20 包装 一在:.必检项目:0订购

20、方和承制方协商检验项目:一不检项目.4.5.2检验数量全数检验。4.5.3 合格判据符合5.1、5.2的规定为合格，否则为不合格。4.6检验方法4.6.1 尺寸QJ 3203-2005 要求章条号检验方法章条号3.2 4.6.1 3.3 4.6.2 3.4 4.6.3 3.5 4.6.4 3.6 4.6.5 3.7 4.6.6 3.10 4.6.7 3.1 1. 1 4.6.8.1 3.1 1.2 4.6.8.2 3.1 1.3 4.6.8.3 3.1 1.4 4.6.8.4 3.12 4.6.9 3.13 4.6.10 3.14 4.6.11 3.15 4.6.12 3.16.1 4.6.1

21、3 3.17 4.6.14 3.18 4.6.15 3.19 4.6.16 5.1、5.24.6.17 壳体壁厚用精度不低于0.02mm的超声波测厚仪测量，其它尺寸用普通量具或专用量具测量。4.6.2 窑积用液体加注称重法度量容积。7 QJ 3203-一20054.6.3重量用精度优于1%，。的衡器称量胜箱重量。4.6.4外观质量目视或用5倍放大镜进行外观质量检查。4.6.5标志和代号目视检查贮箱的标志和代号，并与产品证明书一致。4.6.6接口用通用或专用量具检查接口尺寸及其装配位置。4.6.7耐压压力试验贮箱注满试验介质，将压力逐级缓慢增加，一般分510级，直至达到设计压力的1.5倍时，保持

22、压力10min.然后将压力降到零。在增压和保压期间，用声发射检测系统接收并分析贮箱壳体和焊缝潜在缺陷的信号扩展，声发射的检测方法参照GJB2044一1994中第5章的规定。耐压压力试验后，应检查贮箱的残余变形。4.6.8环境适应性4.6.8.1 加速度试验加速度试验按GJB1027一1990中6.3.3的规定。4.6.8.2 随机振动试验随机振动试验按GJB1027一1990中6.3.4的规定。4.6.8.3 正弦振动试验正弦振动试验按GJB1027一1990中6.3.5的规定。4.6.8.4 热真空试验热真空试验按QJ2630.1的规定。4.6.9密封性4.6.9.1 贮箱壳体在设计压力下，

23、采用氮质谱仪检漏，漏率应符合3.12a)的要求。4.6.9.2 毛细组件将毛细组件浸入GB/T678规定的无水乙醇槽中，浸泡时间不少于15min.使金属丝网面比无水乙醇液面低10mm -30mm.毛细组件进气口的一端通过软管与增压系统相连，向被测毛细组件缓慢增压直到第一个气泡穿出金属丝网孔时，记下相应的表面张力压力值。4.6.10 内部管理装置泡破点将整个内部管理装置浸人洁净的试验介质中，待完全浸润后测其泡破点值。4.6.11 流量贮箱可以相对于水平面以各种角度放置，测量贮箱在某压差下的流量值。必要时可以给出贮箱流量与压差的关系曲线。4.6.12 排出效率用试验介质注满贮箱，在规定的流量下贮箱

24、元气泡排出试验介质，测定排出量。按公式(I )计算排出效率:8 =主主xl0/0.(1) Wl 式中zn一一排出效率:的一-排出的介质重量，单位为千克(kg);Wl一一满箱时的介质重量，单位为千克(kg)。4.6.13 压力循环寿命QJ 3203-2005 贮箱内注满液体试验介质，进行从常压(当地大气压力)到设计压力再到常压的循环试验;在常压和设计压力下分别保压1min。试验后对贮箱按4.6.9.1、4.6.9.2、4.6.12的规定进行检漏和排出效率试验。4而.14洁净度用无水乙醇冲洗贮箱内部，从排出的冲洗液中取样，每次取样不少于100mL。通过粒子判读仪检查。取样检查至少重复三次，取最大值

25、，若不合格继续冲洗。4.6.15 干燥性贮箱先用700C800C的氮气吹除，用易吸湿的纸在出口连续检查5min.无湿气显示，然后将贮箱置于真空炉内，对真空炉抽气，随炉内压力从当地大气压降低至10年a.温度逐步从室温增至150C，一般抽气时间应不少于20h。4.6.16 爆破压力试验经过耐压压力试验的贮箱注满试验介质，将压力逐级缓慢增加，一般分5-10级，每级保持压力105，逐渐加压至爆破压力值，保持压力1min后不破坏认为合格，然后逐渐加压直到贮箱破裂为止，并记录爆破时的压力值。检查破裂源部位的断口特征，断口不准与焊缝平行。4.6.17 包装用目视法对贮箱的防护、包装和装箱进行检验。5 交货准

26、备5.1 防护5.1.1 贮箱上各外露管接头，应采用经过洁净处理的密封堵头，封堵接头管口，再用铝制或不锈钢制红色保护帽封堵保护。条件允许时，应有正压保护措施，贮箱内充1X 1 03Pa- 1 X 104pa压力的氮气，氮气的质量按GJB3403的规定。5.1.2 安装用的耳片、凸台、法兰及接头等凸出部位均应有防碰撞保护措施。5.2 包装和装箱5.2.1 贮箱装人清洁的塑料袋中并扎口，然后放人包装箱内，包装箱内应有干燥剂。5.2.2 包装箱应有防振、防晃、防潮、防雨、防污染等措施。5.2.3 包装箱应标明贮箱的名称、代号、批序号、毛重、净重、出厂日期、承制厂名称、箱体尺寸(长宽高)等。5口.2.

27、4包装箱侧面应有小心轻放P，、向上5.2.5包装箱的起吊部位，应标明起吊字样5幻.2.6随箱文件应包捂装箱清单，、叫产品证明书装。产品证明书按QJ19钊A一l忡99何5的规定，产品质量履历书按QJ2999的规定。5.3 运输和贮存5.3.1 运输9 Q1 3203-2005 5.3.1.1 贮箱安装在系统上之前，应放在包装箱内运输，搬运时应小心轻放，不得倒置，不得与有腐蚀危害的物品一起混运。5.3.1.2 贮箱安装在系统上之后，随系统的运输条件进行。5.3;2 贮存5.3.2.1 贮箱应置于包装箱中存放。5.3.2.2 贮箱的贮存环境应符合3却.3a)、b)、c)、的规定。6 说明事项6.1

28、预定用途贮箱用于小推力液体撞进系统、姿态控制系统中，也可用于运载火箭上面级轨控系统中。对于微重力环境中的液体管理贮存系统均可使用。6.2 术语和定义GJB 3387一1998确立的以及下列术语和定义适用于本规范。6.2.1 毛细元件capillary element 金属丝网、多孔金属材料、金属孔板及一定间隙的鳞状叠加板等利用液体表面张力原理在一定的气体压力下能使气、液分离的元件。6.2.2 毛细组件capillary unit 由毛细元件与金属骨架焊接而成的，具有对特定液体实现管理能力的组件。6.2.3 泡破点bubble point 多孔毛细零、部、组件能够维持的最大液体静压头。GJB 3

29、387-1998的3.4.246.2.4 贮箱总容积total volume of surface tension tank 贮箱内部的净容积。6.2.5 贮箱有效窑积effective volume of surface tension tank 在规定的工作条件下发动机可用的贮箱所贮推进剂的最大体积。6.2.6 膨胀空间expansion space 在最高温度和压力时，相对常温、常压所贮介质的体积膨胀量。6.2.7 贮箱加注量charging quantity of surface tension tank 贮箱内加注的推进剂量。6.2.8 工作寿命service Iife 贮箱在规定的条件下能够完成其功能所经历的时间。10 QJ 3203-2005 6.2.9 贮箱寿命末期end term for service life of surface tension tank 在飞行过程中，推进剂已接近贮箱规定的剩余量，并能保证最小流量的时刻。JJ mweemhlgNmu10中华人民共和国航天行业标准小推力液体推进系统表面张力贮箱通用规范QJ 3203 -2005 中国航天标准化研究所出版北京西城区月坛北小街2号邮政编码:100830 北京航标印务中心印刷中国航天标准化研究所发行版权专有不得翻印2005年7月出版定价:13.00元