額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜電線和軟線電梯電纜熱沖擊試驗檢測

熱沖擊試驗是評估額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯（PVC）絕緣電纜電線和軟線，特別是電梯電纜，在其絕緣層和護套材料在高溫條件下抗開裂能力的關鍵檢測項目。該試驗模擬電纜在生產和敷設使用過程中可能遇到的短時高溫環境，檢驗其聚合物材料的熱穩定性與機械耐久性。

1. 檢測項目

熱沖擊試驗的核心是評估電纜絕緣和護套在經過特定高溫和機械應力作用后是否出現開裂或其他不可接受的劣化現象。具體檢測方法及原理如下：

• 試驗原理：
  該試驗基于高分子聚合物的熱膨脹系數差異和熱老化特性。聚氯乙烯材料在高溫下會軟化，同時內部可能因各種添加劑（如增塑劑）的遷移或揮發以及殘余應力的存在而變得脆弱。當電纜樣品在高溫下承受徑向和軸向的機械應力（如繞在試棒上）時，這些應力會加劇材料在高溫下的形變。若材料的熱穩定性不足，在經歷從高溫到冷卻的過程后，其內部會產生微裂紋或可見的開裂。

• 檢測方法：

  1. 樣品制備：從成品電纜上截取適當長度的試樣。對于絕緣線芯，通常需要將導體拆除，制成管狀試樣，以消除導體在試驗過程中的熱傳導影響，更純粹地考核絕緣材料本身。

  2. 預處理：將制備好的試樣在室溫下放置一定時間，以達到溫度穩定。

  3. 施加應力：將試樣緊密地繞在特定直徑的金屬試棒上。試棒的直徑根據電纜樣品的外徑或厚度，按照相關標準的規定選取，以確保施加的彎曲應力是標準化的。纏繞匝數通常為緊密相鄰的5至10匝。

  4. 高溫暴露：將繞有試樣的試棒放入已預熱至規定溫度的空氣烘箱中。試驗溫度和時間嚴格依據產品標準，對于PVC材料的電梯電纜，溫度通常為150±2℃，持續時間通常為1小時。此溫度遠高于電纜的正常工作溫度，旨在進行加速老化測試。

  5. 冷卻與檢查：到達規定時間后，將試棒連同試樣從烘箱中取出，在室溫下自然冷卻。冷卻后，小心地將試樣從試棒上取下，用正常視力或矯正后的視力（不放大）進行目視檢查。

• 結果判定：
  試樣在任何部位（尤其是外側受拉應力大的部分）均不應出現任何肉眼可見的裂紋。允許出現顏色變化，但不允許有材料整體的開裂。任何試樣出現開裂即判定該批次樣品的熱沖擊試驗不合格。

2. 檢測范圍

熱沖擊試驗主要應用于使用聚氯乙烯作為絕緣和/或護套材料的電纜產品，其檢測需求覆蓋以下關鍵領域：

• 電梯電纜與升降設備：這是熱沖擊試驗核心的應用領域。電梯隨行電纜在電梯井道中頻繁彎曲移動，并可能靠近電機、制動電阻等熱源，其PVC護套和絕緣必須能承受安裝和運行過程中橋廂照明、控制線路等產生的熱量以及環境高溫的短期沖擊，防止因材料開裂導致電氣短路或機械故障。

• 建筑布線用固定敷設電纜：用于建筑物內電力分配和照明的聚氯乙烯絕緣電纜（如BV線、BVV線），在夏季屋頂或墻壁內可能積聚高溫，或在安裝過程中靠近熱源（如焊接作業），需要具備一定的抗熱沖擊能力。

• 家用電器連接線與軟線：用于各種家用電器的電源軟線，在使用中可能接觸電器外殼的輻射熱或意外靠近發熱元件，其絕緣層需能承受短時高溫而不開裂。

• 控制電纜與信號電纜：在工業自動化、樓宇自控等系統中使用的控制電纜，敷設環境復雜，可能經過高溫區域，其絕緣完整性對信號傳輸的穩定性至關重要。

3. 檢測標準

國內外標準對聚氯乙烯絕緣電纜電線的熱沖擊試驗均有明確規定，確保了檢測的一致性和可比性。

• 標準：

  • IEC 60227（聚氯乙烯絕緣電纜） 和 IEC 60245（橡皮絕緣電纜） 系列標準中引用的 IEC 60811-509 《電纜和光纜非金屬材料試驗方法 第509部分：機械性能試驗—絕緣和護套熱沖擊試驗》。該標準是上廣泛認可的基準。

• 中國標準（GB/T）：

  • GB/T 5023（額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜） 和 GB/T 5013（額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜） 系列標準。這些標準絕大部分與IEC標準等效或等同。

  • GB/T 13033（額定電壓750V及以下礦物絕緣電纜） 等針對特定電纜的標準中也包含相關熱性能測試。

  • 試驗方法直接引用 GB/T 2951.31 （等同采用IEC 60811-509）《電纜和光纜絕緣和護套材料通用試驗方法 第31部分：聚氯乙烯混合料專用試驗方法—高溫壓力試驗—抗開裂試驗》。

• 行業與特定要求：

  • 針對電梯電纜，GB/T 5013.5 等部分對電纜的結構和試驗條件有更具體的規定。電梯電纜制造商通常還需滿足如EN 50214等歐洲協調標準，以符合CE認證要求。

4. 檢測儀器

完成熱沖擊試驗需要一套專用的檢測設備，主要儀器包括：

• 熱沖擊試驗箱（空氣烘箱）：

  • 功能：提供并維持一個穩定、均勻的高溫環境。

  • 技術要求：

    • 溫度范圍：室溫至300℃以上，確保能覆蓋150℃及更高要求的試驗溫度。

    • 控溫精度：通常要求±2℃或更高，確保試驗條件的重復性。

    • 溫度均勻性：箱內各點溫度與設定溫度的偏差應小于±2℃，防止試樣受熱不均。

    • 應有觀察窗和內部照明，便于在試驗過程中觀察箱內情況而不必開門影響溫度場。

    • 具備超溫保護和安全聯鎖裝置。

• 試棒組：

  • 功能：用于纏繞電纜試樣，以施加標準化的彎曲應力。

  • 技術要求：

    • 由金屬（通常為黃銅或鋼）制成，表面光滑，無毛刺，防止損傷試樣。

    • 擁有一系列不同標準直徑（例如，4mm, 5mm, 6mm, 8mm, 10mm, 13mm, 16mm, 20mm, 25mm等），以匹配不同外徑或厚度的電纜試樣。直徑的選擇依據標準中規定的計算公式（通常與試樣直徑或絕緣厚度成正比關系）。

• 試樣制備工具：

  • 功能：用于精確截取和制備試樣。

  • 組成：包括電纜剪、剝線鉗、用于抽出導體的工具等。

• 計時器：

  • 功能：精確控制試樣在烘箱中的暴露時間。

通過上述儀器設備的協同工作，可以嚴格按照標準流程執行熱沖擊試驗，從而科學、準確地評估額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜，尤其是對動態彎曲和熱環境有嚴苛要求的電梯電纜，其絕緣和護套材料抵抗熱致開裂的能力，為產品的安全性和可靠性提供關鍵的數據支持。