額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜二芯或多芯屏蔽和非屏蔽軟電纜浸礦物油試驗檢測技術(shù)研究

一、檢測原理
浸礦物油試驗旨在評估聚氯乙烯（PVC）絕緣和護套材料在特定溫度下抵抗礦物油滲透和劣化的能力。其科學(xué)依據(jù)在于模擬電纜在工業(yè)環(huán)境中可能接觸潤滑油、液壓油等礦物油類物質(zhì)的工況。
技術(shù)原理核心為：將電纜試樣浸入規(guī)定類型和溫度的礦物油中，持續(xù)特定時間后，檢測其力學(xué)性能（抗張強度和斷裂伸長率）的變化。礦物油作為有機溶劑，其非極性分子會向PVC等高分子材料內(nèi)部擴散，導(dǎo)致兩方面的劣化效應(yīng)：一是增塑劑被油分子萃取溶解，造成聚合物分子鏈間作用力減弱，材料硬化變脆；二是油分子滲透溶脹，可能破壞材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低其機械強度。通過對比浸泡前后的性能參數(shù)，可量化評估材料的耐油性等級。

二、檢測項目

1. 物理性能變化檢測

   • 抗張強度變化率：測定浸泡后試樣抗張強度的大力值與浸泡前的差異。

   • 斷裂伸長率變化率：測定浸泡后試樣拉斷時的伸長率與浸泡前的差異。

   • 外觀變化評估：觀察試樣表面是否出現(xiàn)龜裂、發(fā)粘、腫脹、褪色等物理缺陷。

2. 材料兼容性檢測

   • 油質(zhì)污染評估：檢測浸泡用礦物油是否因電纜材料析出物而發(fā)生顏色、粘度等性質(zhì)變化。

   • 質(zhì)量變化率：精確測量試樣浸泡前后的質(zhì)量變化，評估材料被萃取或吸收的程度。

三、檢測范圍
此檢測對應(yīng)用于存在礦物油暴露風(fēng)險的各行業(yè)領(lǐng)域至關(guān)重要：

• 工業(yè)自動化與裝備制造：機床、生產(chǎn)線、機器人等設(shè)備的內(nèi)部布線及控制電纜，常接觸潤滑油和液壓油。

• 汽車制造與軌道交通：車輛控制柜、動力系統(tǒng)、車門系統(tǒng)等區(qū)域的電纜，可能接觸發(fā)動機油、變速箱油。

• 能源與重型機械：礦山機械、工程機械、石油鉆采設(shè)備的電纜，工作環(huán)境富含各類礦物油脂。

• 家電與電動工具：部分電機引線或內(nèi)部連接線，存在接觸潤滑油脂的可能。

• 特定場所布線：如加油站、維修車間等地面可能接觸油污的場合用電纜。

四、檢測標(biāo)準(zhǔn)對比分析

• 標(biāo)準(zhǔn)：

  • IEC 60227-1 & IEC 60245-1：系列標(biāo)準(zhǔn)中對PVC絕緣電纜的耐油試驗提出了通用要求，通常引用IEC 60811-501（電纜絕緣和護套材料通用試驗方法 - 機械性能試驗 - 對油和脂的穩(wěn)定性試驗）等具體方法標(biāo)準(zhǔn)。試驗條件（油溫、時間）根據(jù)電纜預(yù)期使用條件分級設(shè)定。

  • EN 50363-4：歐洲標(biāo)準(zhǔn)對低壓電纜用護套材料的耐油試驗有更細致的規(guī)定。

• 中國標(biāo)準(zhǔn)：

  • GB/T 5023（對應(yīng)IEC 60227） 與 GB/T 5013（對應(yīng)IEC 60245）：系列標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了PVC絕緣軟電纜的耐油試驗要求，方法基本與IEC標(biāo)準(zhǔn)等效。例如，標(biāo)準(zhǔn)通常規(guī)定試驗條件為（100±2）℃的1號油（通常為ISO VG 15或類似低粘度礦物油）中浸泡24小時（具體時間依型號而定）。

  • GB/T 2951.21（對應(yīng)IEC 60811-501）：詳細規(guī)定了試驗方法，包括試樣制備、老化、機械性能測試及結(jié)果計算。

• 標(biāo)準(zhǔn)對比：中國標(biāo)準(zhǔn)與IEC標(biāo)準(zhǔn)在核心技術(shù)上高度協(xié)調(diào)一致，確保了檢測結(jié)果的可比性。主要差異可能體現(xiàn)在部分產(chǎn)品的附加要求或標(biāo)記上。不同標(biāo)準(zhǔn)體系對試驗的嚴酷等級（如油溫選擇、浸泡時間）劃分可能存在細微差別，需根據(jù)目標(biāo)市場或客戶要求選擇適用標(biāo)準(zhǔn)。

五、檢測方法

1. 試樣制備：從成品電纜上截取足夠長度的絕緣和護套材料，或直接制備啞鈴狀試片。試片厚度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2. 預(yù)處理：試樣在試驗前需在（23±2）℃、相對濕度（50±5）%的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下放置至少16小時。

3. 初始性能測定：對預(yù)處理后的部分試樣進行抗張強度和斷裂伸長率的初始值測量。

4. 浸油試驗：

   • 將試樣完全浸沒于盛有規(guī)定型號（如1號油）礦物油的密閉容器中。

   • 將容器置于（100±2）℃（或其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定溫度）的烘箱或油浴中，保持規(guī)定時間（如24小時）。

   • 確保試樣間及與容器壁不接觸。

5. 后處理：到達規(guī)定時間后，取出試樣，用不起毛的布擦去表面多余油跡，在室溫下冷卻短暫時間（如不超過3分鐘）。

6. 終性能測定：迅速對浸泡后的試樣進行抗張強度和斷裂伸長率的測量。

7. 結(jié)果計算：

   • 抗張強度變化率 = [(σ? - σ?) / σ?] ×

   • 斷裂伸長率變化率 = [(ε? - ε?) / ε?] ×
     (其中σ?、ε?為初始值，σ?、ε?為浸泡后值)

六、檢測儀器

1. 材料拉力試驗機：用于測量抗張強度和斷裂伸長率。需具備高精度力值傳感器和位移測量系統(tǒng)，量程和精度需匹配軟電纜材料的測試要求，通常力值精度應(yīng)優(yōu)于±1%，位移分辨率高。夾具應(yīng)能有效夾持試片防止滑脫。

2. 恒溫油浴箱或高溫烘箱：用于提供并維持穩(wěn)定的浸油溫度。要求溫度控制精度高（如±1℃），箱體內(nèi)溫度均勻性好，并具備超溫保護功能。若使用油浴，需確保加熱介質(zhì)（油）的穩(wěn)定性。

3. 密閉浸油容器：通常為不銹鋼或玻璃材質(zhì)，耐高溫、耐油腐蝕，密封性好以防止油品揮發(fā)和氧化。

4. 厚度測量儀：用于精確測量試片厚度，以確保性能測試的準(zhǔn)確性?？刹捎脭?shù)字式千分尺或光學(xué)測厚儀。

5. 標(biāo)準(zhǔn)礦物油：嚴格使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的型號和粘度的礦物油，如ISO VG 15或ASTM 1號油，其理化性質(zhì)直接影響試驗結(jié)果的再現(xiàn)性。

七、結(jié)果分析與評判標(biāo)準(zhǔn)

1. 數(shù)據(jù)分析方法：

   • 計算每組試樣（通常至少5個有效試樣）性能變化率的算術(shù)平均值。

   • 觀察性能變化率的分散性，標(biāo)準(zhǔn)通常允許有大和小值的要求。

   • 結(jié)合外觀檢查結(jié)果進行綜合判斷。

2. 評判標(biāo)準(zhǔn)：

   • 核心指標(biāo)：抗張強度變化率和斷裂伸長率變化率是主要評判依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 5023.1）通常規(guī)定，浸泡后抗張強度和斷裂伸長率的中間值（或平均值）相對于初始值的變化率不應(yīng)超過某個限值（例如，對于某些型號的耐油電纜，斷裂伸長率大變化率不超過±40%）。具體限值因電纜標(biāo)準(zhǔn)型號和適用標(biāo)準(zhǔn)的不同而異。

   • 外觀要求：浸泡后試樣不應(yīng)出現(xiàn)肉眼可見的裂紋、發(fā)粘等劣化現(xiàn)象。

   • 結(jié)論判定：只有當(dāng)力學(xué)性能變化率和外觀檢查均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時，方可判定該批次電纜的耐礦物油性能合格。任一指標(biāo)超出限值或出現(xiàn)不允許的外觀缺陷，則判定為不合格。結(jié)果的精確分析需考慮試驗不確定度，并與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接收準(zhǔn)則嚴格對比。