一、檢測原理

絕緣材料的老化前力學性能，特別是抗張強度和斷裂伸長率，是評價其內(nèi)在質(zhì)量、加工工藝水平及預期使用壽命的關(guān)鍵指標。

• 抗張強度：指單位截面積的絕緣材料在拉伸試驗中被拉斷時所能承受的大應(yīng)力。其原理是，通過拉伸試驗機對標準試樣施加軸向拉伸載荷，載荷均勻增加直至試樣斷裂。記錄過程中的大力值，并除以試樣的原始截面積，即為抗張強度。該指標直接反映了材料抵抗機械外力破壞的能力，強度不足易導致電纜在安裝、使用過程中因擠壓、拉伸而絕緣層破損。

• 斷裂伸長率：指試樣在拉斷時，標線間的伸長量與原始標距的百分比。其原理是，在拉伸過程中同步測量試樣上特定標記段（標距）的長度變化。該指標表征了材料的柔韌性和塑性變形能力。高伸長率意味著材料韌性好，在發(fā)生形變時不易脆裂，對于需要頻繁彎曲、移動或承受振動場合的電纜至關(guān)重要。

硅橡膠因其分子主鏈為柔性的硅氧鍵（Si-O-Si）結(jié)構(gòu)，賦予了其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和彈性。老化前的力學性能是其分子鏈結(jié)構(gòu)完整性、交聯(lián)密度均勻性的直接體現(xiàn)，是后續(xù)評估熱老化、耐候性等性能變化的基準。

二、檢測項目

針對額定電壓450/750V及以下耐熱硅橡膠絕緣電纜，其絕緣層老化前的力學性能檢測項目主要包括：

1. 抗張強度測定：測量絕緣材料斷裂前單位面積所能承受的大拉力。

2. 斷裂伸長率測定：測量絕緣材料在斷裂時的永久變形能力。

3. 試樣制備驗證：確保從絕緣芯線上制備的啞鈴狀試樣或管狀試樣的尺寸（寬度、厚度）精確符合標準要求，因為截面積計算的準確性直接影響抗張強度結(jié)果。

這些項目通常作為一個整體，在一次拉伸試驗中同步完成。

三、檢測范圍

耐熱硅橡膠電纜因其卓越的耐高低溫性能（通常-60℃至+180℃）、優(yōu)良的電氣絕緣性和柔韌性，廣泛應(yīng)用于：

• 電力行業(yè)：發(fā)電廠、變電站的高溫環(huán)境敷設(shè)，鍋爐、烘房等熱源附近的電力傳輸。

• 冶金行業(yè)：煉鋼、鑄造、軋鋼等高溫生產(chǎn)設(shè)備的內(nèi)部布線及移動電源。

• 航空航天：飛機、航天器的內(nèi)部布線，要求重量輕、耐高溫、阻燃。

• 軌道交通：高鐵、地鐵車輛的車廂內(nèi)布線及機車頭內(nèi)部高溫區(qū)電纜。

• 家用電器：電熨斗、烤箱、微波爐等發(fā)熱器具的內(nèi)部連接線。

• 建筑布線：要求高耐火等級的場所，如消防系統(tǒng)、應(yīng)急照明線路。

• 化工行業(yè)：具有一定耐腐蝕和耐熱要求的場合。

對這些應(yīng)用領(lǐng)域的電纜進行絕緣老化前力學性能檢測，是確保其在安裝、運行及長期熱作用下保持結(jié)構(gòu)完整性和功能安全性的前提。

四、檢測標準

國內(nèi)外標準對橡皮絕緣電纜，特別是硅橡膠絕緣的力學性能有明確規(guī)定。

• 標準：

  • IEC 60811-501：電纜和光纜絕緣和護套材料的通用試驗方法 - 第501部分：機械性能試驗 - 拉伸強度和斷裂伸長率試驗。

  • IEC 60684-2：絕緣軟管系列標準，其中涉及硅橡膠軟管的性能要求。

  • ASTM D412：橡膠性能的標準試驗方法 - 拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能。

• 中國標準：

  • GB/T 2951.11：電纜和光纜絕緣和護套材料通用試驗方法 第11部分：通用試驗方法—厚度和外形尺寸測量—機械性能試驗。該標準與IEC 60811系列標準等效，是國內(nèi)核心的檢測依據(jù)。

  • GB/T 5013：額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜。該系列標準中對不同型號的硅橡膠電纜（如YSF、YGCP等）的絕緣老化前抗張強度和斷裂伸長率給出了具體的低要求值。例如，對于IE4型硅橡膠絕緣，老化前抗張強度通常要求不低于5.0 MPa，斷裂伸長率不低于200%。

• 標準對比分析：

  • 原理一致性：IEC、GB/T和ASTM在核心的測試原理上高度一致，均采用恒速拉伸的方法。

  • 具體要求差異：不同標準或同一標準下的不同電纜型號，對硅橡膠絕緣的抗張強度和斷裂伸長率的具體低要求值可能存在差異。GB/T 5013直接引用了GB/T 2951.11的試驗方法，并對各類橡皮絕緣（包括硅橡膠）的性能指標做出了具體規(guī)定，更具產(chǎn)品針對性。檢測時需嚴格依據(jù)產(chǎn)品宣稱執(zhí)行的標準進行判定。

五、檢測方法

1. 試樣制備：

   • 從成品電纜上小心剝離絕緣層，確保不損傷。

   • 使用標準啞鈴刀裁切出I型或II型啞鈴試片，或小心制備管狀試樣。

   • 用厚度計在試片標距內(nèi)均勻測量多點厚度和寬度，計算平均截面積。

2. 試驗條件：

   • 試驗通常在標準實驗室環(huán)境（如23±2℃，50±10%相對濕度）下進行。

   • 拉伸速度是關(guān)鍵參數(shù)，對于橡膠類材料，通常選擇500 mm/min ± 50 mm/min，以確保試樣在30秒至5分鐘內(nèi)斷裂。

3. 操作要點：

   • 試樣應(yīng)無可見缺陷，標距標記清晰、不易脫落。

   • 將試樣對稱、垂直地夾持在拉力試驗機的上下夾具中，確保受力軸線與試樣中心線一致。

   • 啟動試驗機，平穩(wěn)施加載荷，直至試樣斷裂。

   • 記錄斷裂時的大力值（F）和斷裂時標距的長度（L）。

4. 計算：

   • 抗張強度 TS = F / A (其中A為試樣原始平均截面積)

   • 斷裂伸長率 E = [(L - L?) / L?] × (其中L?為試樣原始標距)

六、檢測儀器

核心檢測設(shè)備為電子拉力試驗機，其技術(shù)特點包括：

• 負荷框架：高剛性結(jié)構(gòu)，確保加載過程平穩(wěn)、無振動。

• 力值傳感器：高精度、寬量程，能準確捕獲斷裂瞬間的大力值。

• 位移測量系統(tǒng)：采用光電編碼器或更先進的非接觸式引伸計，精確測量橫梁位移或試樣的真實變形，后者對于軟質(zhì)材料更為準確。

• 控制系統(tǒng)：微機控制，可實現(xiàn)恒速拉伸、應(yīng)力應(yīng)變等多種控制模式，并能實時顯示力-位移/變形曲線。

• 夾具：氣動平口夾具或線纜專用夾具，能牢固夾持試樣防止打滑，且不對試樣造成剪切損傷。

• 數(shù)據(jù)采集與處理軟件：自動采集力與變形數(shù)據(jù)，計算并輸出抗張強度、斷裂伸長率等結(jié)果，并可進行統(tǒng)計分析。

輔助設(shè)備包括啞鈴制樣機、測厚儀（百分表或激光測厚儀）和標距打標器。

七、結(jié)果分析

1. 數(shù)據(jù)分析方法：

   • 單值計算：對每個有效試樣分別計算其抗張強度和斷裂伸長率。

   • 中間值確定：根據(jù)標準要求（如GB/T 2951.11），對同一電纜樣品上制備的所有有效試樣的計算結(jié)果，取其中間值（中位數(shù)）作為該次試驗的終結(jié)果。

   • 數(shù)據(jù)一致性檢查：觀察各單值之間的離散程度。若個別值異常偏離，應(yīng)檢查試樣是否存在缺陷或試驗過程是否失誤。

2. 評判標準：

   • 符合性判定：將計算得到的抗張強度中間值和斷裂伸長率中間值，與產(chǎn)品標準（如GB/T 5013中對應(yīng)型號的規(guī)定）要求的低值進行比對。兩項指標均不低于規(guī)定值，則判定為合格。

   • 結(jié)果解讀：

     • 抗張強度過低：可能源于原材料質(zhì)量不佳、混煉不均、硫化不足（交聯(lián)密度低）或生產(chǎn)工藝（如擠出）控制不當。

     • 斷裂伸長率過低：可能表明材料過度硫化（導致變脆）、填料分散不均、存在雜質(zhì)或加工過程中發(fā)生了降解。

     • 性能達標：表明電纜絕緣材料具有基本的機械堅固性和柔韌性，能夠承受預期的安裝應(yīng)力和短期運行中的機械應(yīng)力，為評估其長期耐熱老化性能提供了可靠的初始基準。

檢測結(jié)果的準確性和可靠性，直接關(guān)系到對電纜產(chǎn)品質(zhì)量的客觀評價和安全應(yīng)用的風險評估。