額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜耐熱硅橡膠絕緣電纜絕緣老化后抗張強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率檢測(cè)

檢測(cè)原理
絕緣材料在熱、氧、時(shí)間等因素作用下發(fā)生不可逆的化學(xué)變化，導(dǎo)致分子鏈斷裂、交聯(lián)度改變，宏觀表現(xiàn)為力學(xué)性能劣化?？箯垙?qiáng)度反映材料抵抗拉伸破壞的能力，斷裂伸長(zhǎng)率表征其韌性。老化后測(cè)試旨在模擬長(zhǎng)期熱暴露下材料的性能衰減，評(píng)估其使用壽命。其科學(xué)依據(jù)是阿倫尼烏斯方程，通過提高試驗(yàn)溫度加速老化過程，外推材料在額定溫度下的長(zhǎng)期性能保持率。硅橡膠的耐熱機(jī)理在于其以硅-氧鍵為主鏈，鍵能高，且側(cè)甲基對(duì)主鏈具有保護(hù)作用，使其在高溫下仍能保持分子鏈完整性。

檢測(cè)項(xiàng)目

1. 原始性能檢測(cè)：測(cè)定未老化試樣的抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，作為性能變化的基準(zhǔn)。

2. 熱老化后性能檢測(cè)：核心檢測(cè)項(xiàng)目。將試樣置于規(guī)定溫度和時(shí)間的熱老化箱中處理后，測(cè)定其抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。

3. 熱老化性能變化率計(jì)算：計(jì)算老化后抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率相對(duì)于原始值的變化率（通常為百分比），是評(píng)判耐熱性的關(guān)鍵指標(biāo)。

4. 熱延伸試驗(yàn)（相關(guān)項(xiàng)目）：評(píng)估材料在熱和負(fù)荷下的抗變形能力，雖非直接力學(xué)性能，但同屬耐熱評(píng)價(jià)體系。

檢測(cè)范圍
本檢測(cè)適用于以耐熱硅橡膠為絕緣材料的各類電纜，廣泛應(yīng)用于：

• 新能源領(lǐng)域：光伏發(fā)電系統(tǒng)用電纜、風(fēng)力發(fā)電用電纜，需耐受晝夜溫差、紫外線及高溫。

• 軌道交通領(lǐng)域：機(jī)車車輛用電纜，需滿足阻燃、低煙無鹵及長(zhǎng)期高溫運(yùn)行要求。

• 冶金與鋼鐵行業(yè)：高溫爐窯周邊電纜、煉鋼連鑄區(qū)域用電纜，環(huán)境溫度極高。

• 建筑工程領(lǐng)域：防火電纜、應(yīng)急照明線路用電纜，保證火災(zāi)情況下一定時(shí)間的電路完整性。

• 家用電器領(lǐng)域：電熱器具、微波爐等內(nèi)部布線，需接近熱源工作。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

• 標(biāo)準(zhǔn)：

  • IEC 60811-501：電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料的通用試驗(yàn)方法 - 第501部分：機(jī)械性能試驗(yàn) - 測(cè)定絕緣和護(hù)套的機(jī)械性能（抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率）。

  • IEC 60811-502：電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料的通用試驗(yàn)方法 - 第502部分：物理性能試驗(yàn) - 測(cè)定絕緣和護(hù)套的交聯(lián)度（熱延伸試驗(yàn)）。

  • IEC 60216：電氣絕緣材料耐熱性測(cè)定指南，為老化試驗(yàn)的溫度與時(shí)間設(shè)定提供理論依據(jù)。

• 標(biāo)準(zhǔn)：

  • GB/T 2951.11：電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料的通用試驗(yàn)方法 第11部分：通用試驗(yàn)方法—厚度和外形尺寸測(cè)量—機(jī)械性能試驗(yàn)。等效采用IEC 60811-501。

  • GB/T 2951.12：電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料的通用試驗(yàn)方法 第12部分：通用試驗(yàn)方法—熱老化試驗(yàn)方法。規(guī)定了老化箱條件與老化程序。

  • GB/T 2951.21：電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料的通用試驗(yàn)方法 第21部分：彈性體混合料專用試驗(yàn)方法—耐臭氧試驗(yàn)—熱延伸試驗(yàn)—浸礦物油試驗(yàn)。等效采用IEC 60811-502。

  • 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：如GB/T 5013（額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜）系列標(biāo)準(zhǔn)中的具體型號(hào)電纜（如硅橡膠絕緣的YGCP電纜），對(duì)老化前后的力學(xué)性能指標(biāo)有明確限值。

• 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析：國(guó)標(biāo)GB/T 2951系列與IEC 60811系列基本等效，確保了檢測(cè)方法的接軌。主要差異在于部分產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的具體性能指標(biāo)要求可能根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況有所調(diào)整，但核心的老化試驗(yàn)方法與評(píng)判原則一致。

檢測(cè)方法

1. 制樣：從絕緣層上沿電纜軸向制取啞鈴狀試片或管狀試片，確保標(biāo)距內(nèi)厚度均勻，無缺陷。

2. 厚度測(cè)量：精確測(cè)量試片標(biāo)距內(nèi)的小厚度，用于計(jì)算抗張強(qiáng)度。

3. 原始性能測(cè)試：將未老化試片置于拉力試驗(yàn)機(jī)上，夾持間距固定，以恒定速度（如250±50 mm/min）拉伸至斷裂，記錄大力值和斷裂時(shí)標(biāo)距長(zhǎng)度。

4. 熱老化處理：

   • 條件設(shè)定：根據(jù)電纜標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 5013）規(guī)定，硅橡膠絕緣通常采用（200±2）℃、7 x 24 h（168小時(shí)）或（250±2）℃、7 x 24 h等更嚴(yán)酷條件。

   • 操作要點(diǎn)：老化箱溫度均勻性需符合標(biāo)準(zhǔn)（如±2℃），試樣間、試樣與箱壁間保持適當(dāng)距離確保空氣流通。試樣放入后，應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使箱溫恢復(fù)至穩(wěn)定。老化結(jié)束后，試樣在室溫下冷卻至少16小時(shí)，避免光照，再進(jìn)行測(cè)試。

5. 老化后性能測(cè)試：同步驟3。

6. 計(jì)算：

   • 抗張強(qiáng)度 TS = F / (w * t) （F: 大拉力，w: 狹小平行部分寬度，t: 厚度）

   • 斷裂伸長(zhǎng)率 E = (L - L0) / L0 * （L: 斷裂時(shí)標(biāo)距，L0: 原始標(biāo)距）

   • 老化后抗張強(qiáng)度變化率 = (TS_aged - TS_original) / TS_original *

   • 老化后斷裂伸長(zhǎng)率變化率 = (E_aged - E_original) / E_original *

檢測(cè)儀器

1. 熱空氣老化箱：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：強(qiáng)制空氣循環(huán)，確保溫度均勻性；控溫精度高（±1℃以內(nèi)）；具有超溫保護(hù)功能；內(nèi)壁及樣品架通常由耐腐蝕不銹鋼制成。用于硅橡膠測(cè)試時(shí)，高工作溫度需達(dá)300℃或更高。

2. 電子拉力試驗(yàn)機(jī)：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，速度控制精確；配備高精度力值傳感器和伸長(zhǎng)測(cè)量裝置（如光學(xué)非接觸式引伸計(jì)或接觸式夾持引伸計(jì)）；軟件可自動(dòng)計(jì)算并輸出抗張強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等參數(shù)。量程和夾具需適配所測(cè)硅橡膠試片的力值范圍和形狀。

3. 測(cè)厚儀：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：接觸式測(cè)厚儀，測(cè)量壓力符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（如GB/T 2951.11要求），避免壓損試片；分辨率至少達(dá)到0.01mm。

結(jié)果分析

1. 評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)具體產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 5013.6對(duì)于硅橡膠絕緣電纜的要求）：

   • 抗張強(qiáng)度：老化后變化率的絕對(duì)值通常要求不超過 ±30%。

   • 斷裂伸長(zhǎng)率：老化后變化率的絕對(duì)值通常要求不超過 ±30%，且老化后的絕對(duì)值不應(yīng)低于某一小值（如150%）。

   • 熱延伸試驗(yàn)（若要求）：載荷下的伸長(zhǎng)率通常要求 ≤ 175%，冷卻后永久變形率 ≤ 25%。

2. 結(jié)果解讀：

   • 合格：老化前后性能變化率及絕對(duì)值均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，表明材料耐熱性良好，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

   • 不合格：

     • 若抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均大幅下降（負(fù)變化率超限），表明材料發(fā)生主鏈降解，力學(xué)性能嚴(yán)重?fù)p失。

     • 若抗張強(qiáng)度上升而斷裂伸長(zhǎng)率大幅下降（負(fù)變化率超限），表明材料發(fā)生過度交聯(lián)，導(dǎo)致變硬變脆。

     • 僅斷裂伸長(zhǎng)率不達(dá)標(biāo)，可能預(yù)示材料韌性不足，長(zhǎng)期熱老化后易脆斷。

3. 深度分析：結(jié)合熱延伸試驗(yàn)結(jié)果，可綜合判斷硅橡膠的交聯(lián)狀態(tài)和熱穩(wěn)定性。性能變化率超出標(biāo)準(zhǔn)限值，直接關(guān)聯(lián)到電纜在實(shí)際高溫環(huán)境下的預(yù)期壽命，是判定產(chǎn)品是否符合設(shè)計(jì)耐熱等級(jí)（如180℃, 200℃）的關(guān)鍵依據(jù)。