额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电梯电缆和挠性连接用电缆低温试验检测

额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电梯电缆和挠性连接用电缆低温试验检测技术研究

聚氯乙烯（PVC）绝缘电缆在低温环境下的性能至关重要，尤其是电梯电缆和挠性连接用电缆，其在使用过程中常需承受弯曲、扭转等机械应力，若低温性能不佳，易导致绝缘和护套材料脆化、开裂，引发安全隐患。因此，低温试验是评估其耐寒性能的关键检测项目。

1. 检测项目：详细说明各种检测方法及其原理

低温试验主要评估电缆在低温环境下其绝缘和护套材料的物理机械性能变化，核心检测项目包括：

1.1 低温冲击试验

• 原理： 将试样在规定的低温试验箱中冷却至标准要求的温度并保持规定时间，使其达到温度稳定。随后，在低温环境下，使用一个特定质量和半径的落锤冲击试样。试验后，检查试样绝缘和护套表面是否有肉眼可见的裂纹。

• 目的： 模拟电缆在低温环境下受到外部机械冲击时的抗开裂能力。材料的玻璃化转变温度（Tg）若高于试验温度，材料将变脆，冲击下易产生裂纹。

• 关键参数： 试验温度、保温时间、落锤高度、落锤质量与半径。

1.2 低温拉伸试验

• 原理： 将哑铃状或管状试样在规定的低温试验箱中冷却并保温，随后在低温箱内或迅速移至拉伸试验机上进行拉伸测试，测定其断裂伸长率。有时也同时测定拉伸强度。

• 目的： 评估电缆绝缘和护套材料在低温下保持韧性和延展性的能力。低温会抑制聚合物分子链段的运动，导致材料变硬变脆，断裂伸长率显著下降。

• 关键参数： 试验温度、保温时间、拉伸速度。

1.3 低温卷绕试验

• 原理： 将试样在规定的低温下冷却并保温后，迅速将其在特定直径的试棒上紧密卷绕数圈。卷绕过程通常在低温环境中或规定时间内完成。

• 目的： 检验电缆绝缘和护套在低温弯曲时的开裂倾向。此方法特别适用于评估电缆在实际安装或使用中需在低温下弯曲时的性能。

• 关键参数： 试验温度、保温时间、试棒直径、卷绕圈数及速度。

1.4 低温弯曲试验

• 原理： 与卷绕试验类似，但通常采用U形或类似弯曲装置，使试样在低温下承受一次或多次弯曲。

• 目的： 模拟电缆在低温下的弯曲工况，检查其是否开裂。此法对评估挠性连接用电缆的动态弯曲性能尤为重要。

• 关键参数： 试验温度、保温时间、弯曲角度、弯曲半径、弯曲次数。

2. 检测范围：列举不同应用领域的检测需求

不同应用领域的电缆因其使用环境和工作状态的差异，对低温性能的要求各不相同。

• 电梯电缆：

  • 应用场景： 电梯随行电缆，在电梯井道内随轿厢上下移动，长期承受弯曲、悬挂等机械应力。井道内环境温度在寒冷地区或冬季可能降至零下。

  • 检测需求： 重点关注低温下的动态弯曲性能、抗扭转性能以及耐冲击性能。通常要求进行-15℃甚至-25℃或更低的低温冲击、弯曲或卷绕试验，确保电缆在低温移动中绝缘和护套不开裂。

• 挠性连接用电缆：

  • 应用场景： 用于移动设备、机器人、机床拖链等需要频繁弯曲、拖拽的场合。工作环境可能涉及冷冻仓库、户外严寒地区等。

  • 检测需求： 对低温下的柔韧性和耐弯曲疲劳性能要求极高。检测项目以低温弯曲试验和低温拉伸试验（测定断裂伸长率）为主，试验温度可能根据具体应用环境设定为-20℃, -30℃, -40℃等不同等级。

• 固定敷设用PVC电缆（作为对比参考）：

  • 应用场景： 室内固定布线，环境温度相对稳定。

  • 检测需求： 对低温性能的要求通常低于移动使用的电缆，可能仅进行-15℃左右的低温冲击试验，以验证其在运输、储存或偶然低温下的基本耐受力。

3. 检测标准：引用国内外相关标准规范

国内外标准对PVC绝缘电缆的低温试验均有明确规定。

• 标准：

  • IEC 60245（橡皮绝缘电缆）与IEC 60227（聚氯乙烯绝缘电缆）： 这两个基础标准系列中对电缆的低温试验方法（如弯曲、拉伸）有详细规定。

  • IEC 60719： 关于额定电压450/750V及以下电缆低温条件下机械物理性能测试的通用导则。

• 欧洲标准：

  • EN 50396: 关于电梯用无铠装电缆的试验方法，其中包含了低温弯曲试验的具体要求。

  • HD 22 (对应IEC 60227系列): 对PVC绝缘电缆的低温性能（如低温冲击、低温拉伸）做出了规定。

• 中国标准：

  • GB/T 2951.14 (等同采用IEC 60811-504): 《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第14部分：通用试验方法—低温试验》。此标准是中国检测PVC电缆低温性能的核心方法标准，详细规定了低温冲击、低温拉伸、低温卷绕等试验的程序、试样制备和结果评定。

  • GB/T 5013 (等同采用IEC 60245系列) 和 GB/T 5023 (等同采用IEC 60227系列)： 这两个产品标准系列引用了GB/T 2951.14中的低温试验方法，并针对不同型号的电缆规定了具体的试验温度和合格判据。例如，对电梯电缆和重型挠性电缆，其低温试验要求更为严格。

4. 检测仪器：介绍主要检测设备及其功能

完成上述低温试验需要一系列专用检测设备。

• 低温试验箱：

  • 功能： 为核心设备，用于将试样冷却并稳定在标准要求的低温环境（如-40℃至室温范围）。要求箱内温度均匀、控温精确，并能显示和记录实时温度。

  • 关键指标： 温度范围、波动度、均匀性、降温速率。

• 低温冲击试验机：

  • 功能： 集成或配合低温试验箱使用，包含一个可释放的落锤装置和试样夹具。能在低温环境下或快速将试样从低温箱中取出后进行冲击。

  • 关键指标： 落锤质量、冲击高度、冲头半径、低温环境保持能力。

• 电子万能材料试验机（配备低温环境箱）：

  • 功能： 用于低温拉伸试验。试验机本身提供精确的拉伸力和位移控制，配套的低温环境箱确保试样在整个拉伸过程中处于规定低温。

  • 关键指标： 大试验力、力值精度、位移精度、低温箱温度范围及控制精度。

• 低温卷绕/弯曲试验装置：

  • 功能： 通常为专用夹具，可放置于低温试验箱内或与低温箱配合使用。包括一系列规定直径的试棒（用于卷绕试验）或U形弯曲装置。

  • 关键指标： 试棒直径系列、弯曲半径的准确性、驱动方式（手动或电动）。

• 试样制备设备：

  • 功能： 包括哑铃刀、冲片机、厚度计等，用于按标准要求制备尺寸精确的拉伸试样或冲击试样，确保试验结果的可靠性和可比性。

综上所述，对额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电梯电缆和挠性连接用电缆进行系统的低温试验，是保障其在严寒环境下安全可靠运行不可或缺的环节。通过采用标准化的检测方法、依据适用的规范、借助精密的检测仪器，能够科学、准确地评估电缆的耐低温性能，为产品设计、质量控制和选型应用提供关键数据支持。