額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜耐熱乙烯-乙酸乙烯酯橡皮絕緣電纜絕緣老化后抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率檢測

一、檢測原理

絕緣材料在熱、氧、時間等多因素作用下發(fā)生不可逆的化學(xué)變化，導(dǎo)致聚合物分子鏈斷裂、交聯(lián)或氧化，宏觀表現(xiàn)為力學(xué)性能劣化。檢測其老化后抗張強(qiáng)度與斷裂伸長率，旨在模擬并評估材料在長期服役條件下的耐久性。

抗張強(qiáng)度檢測原理：對標(biāo)準(zhǔn)試樣施加單向拉伸載荷，直至斷裂。記錄大拉力，除以試樣原始截面積，即為抗張強(qiáng)度。其科學(xué)依據(jù)是胡克定律及材料力學(xué)強(qiáng)度理論，反映材料抵抗拉伸破壞的能力。

斷裂伸長率檢測原理：測量試樣在拉伸斷裂時標(biāo)距的增量，計算其與原始標(biāo)距的百分比。該指標(biāo)表征材料的韌性、柔順性及其在形變下吸收能量的能力，反映分子鏈的柔性和可伸展性。

熱老化試驗(yàn)原理：依據(jù)阿倫尼烏斯方程，通過提高環(huán)境溫度加速材料內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的速率，在短時間內(nèi)模擬長期使用過程中的熱氧化老化效應(yīng)。老化前后性能的變化率是評價材料耐熱壽命的關(guān)鍵。

二、檢測項目

檢測項目系統(tǒng)分為兩大類：

1. 原始性能檢測：

   • 抗張強(qiáng)度：試樣在未經(jīng)過老化處理時，單位面積所能承受的大拉伸應(yīng)力。

   • 斷裂伸長率：試樣在未經(jīng)過老化處理時，拉斷瞬間的伸長量與原始標(biāo)距的百分比。

2. 老化后性能檢測：

   • 熱空氣老化后抗張強(qiáng)度：試樣在規(guī)定溫度和時間的熱空氣老化箱中暴露后，測得的抗張強(qiáng)度。

   • 熱空氣老化后斷裂伸長率：試樣在規(guī)定溫度和時間的熱空氣老化箱中暴露后，測得的斷裂伸長率。

   • 老化前后性能變化率：計算抗張強(qiáng)度變化率和斷裂伸長率變化率，是評判耐熱性的核心指標(biāo)。計算公式為：[（老化后值 - 老化前值）/ 老化前值] × 。

三、檢測范圍

此檢測適用于所有使用額定電壓450/750V及以下耐熱乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）橡皮絕緣電纜的領(lǐng)域，其絕緣層需具備良好的耐熱性和長期機(jī)械穩(wěn)定性。

• 電力系統(tǒng)：建筑物內(nèi)固定敷設(shè)的電力分配線路，特別是環(huán)境溫度較高的場所，如電廠、變電站的輔助線路。

• 工業(yè)裝備：冶金、化工、礦山等高溫環(huán)境下設(shè)備的內(nèi)部配線和控制電纜，如電爐、烘干設(shè)備的連接線。

• 軌道交通：機(jī)車車輛、地鐵、高鐵中耐熱要求的布線系統(tǒng)，尤其是靠近熱源或發(fā)動機(jī)艙的線路。

• 船舶制造：船用電纜中要求耐熱、耐老化的部分，保障在海洋濕熱環(huán)境下的長期可靠性。

• 新能源領(lǐng)域：光伏發(fā)電系統(tǒng)中直流側(cè)電纜，需耐受戶外日曬及較高工作溫度。

四、檢測標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對EVA橡皮絕緣電纜的耐熱性能提出了明確要求。

• 標(biāo)準(zhǔn)：

  • IEC 60245：系列標(biāo)準(zhǔn)對橡皮絕緣電纜的通用要求進(jìn)行了規(guī)定，其中包含絕緣和護(hù)套材料的試驗(yàn)方法。老化試驗(yàn)通常參照IEC 60811-501（熱老化試驗(yàn)方法）。

  • EN 50525：系列標(biāo)準(zhǔn)適用于額定電壓450/750V及以下的電力電纜，詳細(xì)規(guī)定了電纜結(jié)構(gòu)、材料及檢測要求。

• 中國標(biāo)準(zhǔn)：

  • GB/T 5013：系列標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC 60245，是國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)。對于耐熱EVA絕緣電纜，具體要求通常在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 5013.3等）中明確。

  • JB/T 10491：《額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)亦提供補(bǔ)充規(guī)定。

• 標(biāo)準(zhǔn)對比分析：

  • 一致性：GB/T 5013與IEC 60245在核心技術(shù)要求上高度一致，老化試驗(yàn)條件（如溫度、時間）和性能指標(biāo)要求通常相同或等效，利于貿(mào)易。

  • 差異性：部分標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可能包含更具體的應(yīng)用場景補(bǔ)充要求或更嚴(yán)格的驗(yàn)收準(zhǔn)則。檢測時需明確產(chǎn)品遵循的具體標(biāo)準(zhǔn)版本。

五、檢測方法

1. 試樣制備：從成品電纜上小心剝離絕緣層，用啞鈴狀裁刀沖裁成標(biāo)準(zhǔn)試樣（如IEC 60811-501中規(guī)定的I型或II型啞鈴片）。試樣厚度均勻，邊緣光滑無瑕疵。

2. 老化前試驗(yàn)：

   • 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（如23±2°C，50±5%濕度）下狀態(tài)調(diào)節(jié)試樣。

   • 使用拉力試驗(yàn)機(jī)，測量試樣的原始橫截面積（精確測量寬度和厚度）。

   • 以恒定速度（如250±50 mm/min）拉伸試樣至斷裂，記錄大力值和斷裂時標(biāo)距長度。

3. 熱空氣老化試驗(yàn)：

   • 將一組試樣懸掛于熱空氣老化箱內(nèi)，試樣間保持適當(dāng)間距以確保空氣流通。

   • 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（如EVA常用溫度為135±2°C或根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)7x24=168小時），設(shè)置老化溫度和時間。

   • 老化結(jié)束后，取出試樣在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下冷卻并狀態(tài)調(diào)節(jié)16至24小時。

4. 老化后試驗(yàn)：方法與“老化前試驗(yàn)”完全相同，對經(jīng)過熱老化的試樣進(jìn)行拉伸測試。

5. 操作要點(diǎn)：

   • 裁制試樣時避免損傷或扭曲。

   • 老化箱溫度均勻性需定期校準(zhǔn)，確保溫差不大于標(biāo)準(zhǔn)要求（如±2°C）。

   • 拉伸速度必須嚴(yán)格控制，保證結(jié)果可比性。

   • 老化后試樣處理需輕柔，避免人為損傷影響結(jié)果。

六、檢測儀器

1. 拉力試驗(yàn)機(jī)：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：具備足夠的載荷量程和精度（通常不低于1級）；橫梁移動速度可精確控制且平穩(wěn)；配備能自動記錄大力值和斷裂伸長量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；夾具應(yīng)能有效夾持試樣且防止滑脫或夾傷。

2. 熱空氣老化試驗(yàn)箱：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：采用強(qiáng)制空氣循環(huán)系統(tǒng)，確保工作室內(nèi)部溫度均勻穩(wěn)定；控溫精度高，波動??；升溫速度快；具備超溫保護(hù)功能；內(nèi)膽通常由耐腐蝕、不易污染試樣的材料（如不銹鋼）制成。

3. 測厚儀與測寬儀：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：用于精確測量啞鈴試樣的厚度和寬度。測厚儀分辨率至少達(dá)到0.01mm，測量壓力符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，避免壓縮試樣。

4. 啞鈴狀裁刀：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：刀口鋒利、無缺口，尺寸精度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 60811-201），確保沖裁出的試樣尺寸一致、邊緣整齊。

七、結(jié)果分析

1. 計算：

   • 抗張強(qiáng)度 = 大拉力 (N) / 原始截面積 (mm²)

   • 斷裂伸長率 = [(斷裂時標(biāo)距 - 原始標(biāo)距) / 原始標(biāo)距] ×

   • 抗張強(qiáng)度變化率 = [(老化后抗張強(qiáng)度中值 - 老化前抗張強(qiáng)度中值) / 老化前抗張強(qiáng)度中值] ×

   • 斷裂伸長率變化率 = [(老化后斷裂伸長率中值 - 老化前斷裂伸長率中值) / 老化前斷裂伸長率中值] ×

2. 評判標(biāo)準(zhǔn)：

   • 依據(jù)產(chǎn)品遵循的標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 5013中的具體型號電纜要求）進(jìn)行判定。通常要求：

     • 老化后抗張強(qiáng)度：變化率的絕對值不大于某一限值（例如 ±25%）。

     • 老化后斷裂伸長率：變化率的絕對值不大于某一限值（例如 ±40%），并且老化后的斷裂伸長率絕對值不應(yīng)低于某一小值（例如 150%）。

   • 中值的使用：性能變化率的計算基于老化前后各組試樣測試結(jié)果的中位數(shù)，以減少個別異常值的影響。

   • 綜合分析：若抗張強(qiáng)度顯著下降，表明分子鏈發(fā)生降解；若顯著上升，可能發(fā)生過度交聯(lián)。斷裂伸長率大幅下降是材料脆化的直接證據(jù)。兩項指標(biāo)需結(jié)合評判，以全面評估材料耐熱老化性能。不合格結(jié)果表明絕緣材料配方或生產(chǎn)工藝存在缺陷，無法保證電纜在預(yù)期壽命內(nèi)的機(jī)械完整性。