額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜電線和軟線固定布線用電纜電線失重試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究

摘要
失重試驗(yàn)是評(píng)估額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯（PVC）絕緣電纜電線和軟線在高溫環(huán)境下絕緣材料老化性能的關(guān)鍵檢測(cè)項(xiàng)目。該試驗(yàn)通過模擬材料在長(zhǎng)期熱作用下?lián)]發(fā)性物質(zhì)的損失，定量評(píng)價(jià)聚氯乙烯絕緣的熱穩(wěn)定性，對(duì)于保障電纜電線在固定布線應(yīng)用中的長(zhǎng)期安全運(yùn)行至關(guān)重要。

1. 檢測(cè)項(xiàng)目：詳細(xì)說明各種檢測(cè)方法及其原理

失重試驗(yàn)，核心是檢測(cè)聚氯乙烯絕緣材料在經(jīng)受特定高溫環(huán)境后的質(zhì)量損失。其本質(zhì)是評(píng)估材料的熱老化性能。

1.1 檢測(cè)原理
聚氯乙烯絕緣材料在加工和使用過程中，會(huì)添加增塑劑、穩(wěn)定劑等多種助劑。當(dāng)材料長(zhǎng)期暴露于較高溫度環(huán)境下，這些助劑（尤其是增塑劑）以及材料本身降解產(chǎn)生的小分子物質(zhì)會(huì)逐漸揮發(fā)和遷移，導(dǎo)致材料質(zhì)量減輕、發(fā)硬變脆，電絕緣性能和機(jī)械性能劣化。失重試驗(yàn)即通過將試樣在強(qiáng)制通風(fēng)的烘箱中經(jīng)受規(guī)定溫度和時(shí)間的老化后，精確測(cè)量其質(zhì)量變化，以質(zhì)量損失的百分比來(lái)量化材料的熱穩(wěn)定性。

1.2 檢測(cè)方法詳述

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

1. 試樣制備：從成品電纜上小心剝?nèi)〗^緣層，將其制成碎片或細(xì)條。試樣質(zhì)量通常為1~3g，精確至0.0001g。同時(shí)制備兩個(gè)試樣。

2. 預(yù)處理：將試樣置于（80±2）℃的烘箱中預(yù)處理1小時(shí)，以去除表面吸附的水分。隨后在環(huán)境溫度下的干燥器中冷卻至室溫。

3. 初始稱量：用精度為0.1mg的分析天平稱量每個(gè)試樣的初始質(zhì)量（m?）。

4. 熱老化處理：將試樣懸掛于已預(yù)熱至規(guī)定溫度（如100℃、113℃、120℃、136℃等，具體取決于電纜型號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)要求）的強(qiáng)制通風(fēng)老化烘箱中。試樣放置位置應(yīng)保證空氣自由流通，且彼此不接觸。老化時(shí)間通常為168小時(shí)（7天）或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的其他時(shí)長(zhǎng)。

5. 冷卻與終稱量：老化結(jié)束后，迅速將試樣移至干燥器中冷卻至室溫，避免吸收空氣中的水分。再次稱量每個(gè)試樣的質(zhì)量（m?）。

6. 結(jié)果計(jì)算：失重率（Δm）按以下公式計(jì)算：
   Δm = [(m? - m?) / m?] × 100%
   結(jié)果取兩個(gè)試樣計(jì)算值的算術(shù)平均值。若兩個(gè)試樣結(jié)果偏差過大，則試驗(yàn)無(wú)效，需重新取樣測(cè)試。

1.2.2 方法變體與關(guān)聯(lián)試驗(yàn)

• 熱穩(wěn)定性試驗(yàn)：與失重試驗(yàn)相關(guān)，它通過測(cè)量PVC在高溫下分解出氯化氫導(dǎo)致pH值變化或指示劑變色所需的時(shí)間來(lái)評(píng)估其熱分解性能，是評(píng)估材料短期熱穩(wěn)定性的方法。

• 不同溫度點(diǎn)測(cè)試：為更全面評(píng)估材料性能，可在多個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行失重試驗(yàn)，通過阿倫尼烏斯方程推算出材料在更低工作溫度下的長(zhǎng)期使用壽命。

2. 檢測(cè)范圍：列舉不同應(yīng)用領(lǐng)域的檢測(cè)需求

額定電壓450/750V及以下的PVC絕緣電纜電線廣泛應(yīng)用于各種固定布線場(chǎng)合，其失重試驗(yàn)的需求貫穿于多個(gè)領(lǐng)域：

• 建筑工程：用于建筑物內(nèi)電力分配系統(tǒng)的固定敷設(shè)電纜，如BV線、BVR線等。失重試驗(yàn)確保其在封閉管道、墻體內(nèi)長(zhǎng)期承受可能的溫升時(shí)，絕緣性能不顯著劣化。

• 家電內(nèi)部配線：冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等家電產(chǎn)品的內(nèi)部固定連接線。工作環(huán)境可能存在局部高溫，需通過失重試驗(yàn)驗(yàn)證其絕緣材料的耐久性。

• 照明線路：固定安裝的燈具和照明系統(tǒng)的布線。燈具附近會(huì)產(chǎn)生熱量，電纜需具備良好的抗熱老化能力。

• 控制與信號(hào)系統(tǒng)：用于樓宇自動(dòng)化、消防報(bào)警等系統(tǒng)的控制電纜。失重試驗(yàn)保證其在長(zhǎng)期運(yùn)行中絕緣電阻的穩(wěn)定性。

• 軌道交通車輛：雖然車輛用電線標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，但部分固定布線的低壓電纜仍需進(jìn)行失重試驗(yàn)，以滿足振動(dòng)和一定溫度波動(dòng)環(huán)境下的可靠性要求。

• 電力安裝與配電箱：配電箱內(nèi)的二次回路接線、計(jì)量裝置連接線等，其工作環(huán)境溫度可能較高。

3. 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：引用國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

失重試驗(yàn)嚴(yán)格遵循國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，確保檢測(cè)結(jié)果的性和可比性。

• 標(biāo)準(zhǔn)：

  • IEC 60227-1：《額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜 第1部分：一般要求》

  • IEC 60245-1：《額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜 第1部分：一般要求》（對(duì)于PVC護(hù)套組件）

  • IEC 60811-501：《電纜和光纜的非金屬材料試驗(yàn)方法 第501部分：機(jī)械性能試驗(yàn) 絕緣和護(hù)套通用試驗(yàn)方法 熱老化試驗(yàn)》詳細(xì)規(guī)定了包括失重試驗(yàn)在內(nèi)的熱老化程序。

• 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）：

  • GB/T 5023.1：《額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜 第1部分：一般要求》（等同采用IEC 60227-1）

  • GB/T 5013.1：《額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜 第1部分：一般要求》（等同采用IEC 60245-1）

  • GB/T 2951.41：《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第41部分：聚氯乙烯混合料專用試驗(yàn)方法 熱老化試驗(yàn) 失重試驗(yàn)》（等同采用IEC 60811-501），這是執(zhí)行失重試驗(yàn)直接和詳細(xì)的方法標(biāo)準(zhǔn)。

• 其他地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)：

  • EN 50525系列（歐洲電纜標(biāo)準(zhǔn)）

  • UL 62、《UL 1581》（美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電線電纜有詳細(xì)的熱老化與失重要求）

4. 檢測(cè)儀器：介紹主要檢測(cè)設(shè)備及其功能

完成失重試驗(yàn)需要一套精密的檢測(cè)設(shè)備。

• 1. 強(qiáng)制通風(fēng)老化烘箱

  • 功能：提供持續(xù)、穩(wěn)定且均勻的高溫環(huán)境。

  • 技術(shù)要求：

    • 溫度控制精度高，通常波動(dòng)范圍不大于±2℃。

    • 具備強(qiáng)制空氣循環(huán)系統(tǒng)，確保箱內(nèi)溫度均勻性（一般要求溫差≤2℃）。

    • 具有超溫保護(hù)裝置和實(shí)時(shí)溫度記錄功能。

    • 內(nèi)壁和樣品架由耐腐蝕、不釋放污染物的材料制成。

• 2. 分析天平

  • 功能：精確稱量試樣在老化前后的質(zhì)量。

  • 技術(shù)要求：

    • 精度至少為0.1mg（萬(wàn)分之一克）。

    • 具備防風(fēng)罩，以避免氣流和空氣濕度對(duì)稱量的影響。

    • 定期經(jīng)法定計(jì)量機(jī)構(gòu)檢定校準(zhǔn)，確保量值準(zhǔn)確。

• 3. 試樣制備工具

  • 功能：用于從電纜上剝?nèi)〗^緣層并制備成規(guī)定形狀的碎片或細(xì)條。

  • 組成：包括鋒利的刀片、剪刀、沖片機(jī)（用于制取標(biāo)準(zhǔn)啞鈴片，雖失重不常用此形狀，但關(guān)聯(lián)試驗(yàn)需要）等。

• 4. 干燥器

  • 功能：用于冷卻老化后的試樣，并防止其吸收空氣中的水分，從而影響終質(zhì)量的準(zhǔn)確性。

  • 技術(shù)要求：內(nèi)置有效的干燥劑，如藍(lán)色硅膠或分子篩，并定期更換或再生。

• 5. 溫度校準(zhǔn)系統(tǒng)

  • 功能：定期對(duì)老化烘箱的溫度均勻性和準(zhǔn)確性進(jìn)行校準(zhǔn)。

  • 組成：通常包括多個(gè)經(jīng)過校準(zhǔn)的精密熱電偶和數(shù)據(jù)記錄儀。

通過上述儀器設(shè)備的協(xié)同工作，并嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)化的檢測(cè)流程，可以準(zhǔn)確、可靠地完成對(duì)額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜電線的失重試驗(yàn)，為評(píng)價(jià)其長(zhǎng)期使用可靠性提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支撐。