额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电线和软线电梯电缆热冲击试验检测

额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电线和软线电梯电缆热冲击试验检测

热冲击试验是评估额定电压450/750V及以下聚氯乙烯（PVC）绝缘电缆电线和软线，特别是电梯电缆，在其绝缘层和护套材料在高温条件下抗开裂能力的关键检测项目。该试验模拟电缆在生产和敷设使用过程中可能遇到的短时高温环境，检验其聚合物材料的热稳定性与机械耐久性。

1. 检测项目

热冲击试验的核心是评估电缆绝缘和护套在经过特定高温和机械应力作用后是否出现开裂或其他不可接受的劣化现象。具体检测方法及原理如下：

• 试验原理：
  该试验基于高分子聚合物的热膨胀系数差异和热老化特性。聚氯乙烯材料在高温下会软化，同时内部可能因各种添加剂（如增塑剂）的迁移或挥发以及残余应力的存在而变得脆弱。当电缆样品在高温下承受径向和轴向的机械应力（如绕在试棒上）时，这些应力会加剧材料在高温下的形变。若材料的热稳定性不足，在经历从高温到冷却的过程后，其内部会产生微裂纹或可见的开裂。

• 检测方法：

  1. 样品制备：从成品电缆上截取适当长度的试样。对于绝缘线芯，通常需要将导体拆除，制成管状试样，以消除导体在试验过程中的热传导影响，更纯粹地考核绝缘材料本身。

  2. 预处理：将制备好的试样在室温下放置一定时间，以达到温度稳定。

  3. 施加应力：将试样紧密地绕在特定直径的金属试棒上。试棒的直径根据电缆样品的外径或厚度，按照相关标准的规定选取，以确保施加的弯曲应力是标准化的。缠绕匝数通常为紧密相邻的5至10匝。

  4. 高温暴露：将绕有试样的试棒放入已预热至规定温度的空气烘箱中。试验温度和时间严格依据产品标准，对于PVC材料的电梯电缆，温度通常为150±2℃，持续时间通常为1小时。此温度远高于电缆的正常工作温度，旨在进行加速老化测试。

  5. 冷却与检查：到达规定时间后，将试棒连同试样从烘箱中取出，在室温下自然冷却。冷却后，小心地将试样从试棒上取下，用正常视力或矫正后的视力（不放大）进行目视检查。

• 结果判定：
  试样在任何部位（尤其是外侧受拉应力大的部分）均不应出现任何肉眼可见的裂纹。允许出现颜色变化，但不允许有材料整体的开裂。任何试样出现开裂即判定该批次样品的热冲击试验不合格。

2. 检测范围

热冲击试验主要应用于使用聚氯乙烯作为绝缘和/或护套材料的电缆产品，其检测需求覆盖以下关键领域：

• 电梯电缆与升降设备：这是热冲击试验核心的应用领域。电梯随行电缆在电梯井道中频繁弯曲移动，并可能靠近电机、制动电阻等热源，其PVC护套和绝缘必须能承受安装和运行过程中桥厢照明、控制线路等产生的热量以及环境高温的短期冲击，防止因材料开裂导致电气短路或机械故障。

• 建筑布线用固定敷设电缆：用于建筑物内电力分配和照明的聚氯乙烯绝缘电缆（如BV线、BVV线），在夏季屋顶或墙壁内可能积聚高温，或在安装过程中靠近热源（如焊接作业），需要具备一定的抗热冲击能力。

• 家用电器连接线与软线：用于各种家用电器的电源软线，在使用中可能接触电器外壳的辐射热或意外靠近发热元件，其绝缘层需能承受短时高温而不开裂。

• 控制电缆与信号电缆：在工业自动化、楼宇自控等系统中使用的控制电缆，敷设环境复杂，可能经过高温区域，其绝缘完整性对信号传输的稳定性至关重要。

3. 检测标准

国内外标准对聚氯乙烯绝缘电缆电线的热冲击试验均有明确规定，确保了检测的一致性和可比性。

• 标准：

  • IEC 60227（聚氯乙烯绝缘电缆） 和 IEC 60245（橡皮绝缘电缆） 系列标准中引用的 IEC 60811-509 《电缆和光缆非金属材料试验方法 第509部分：机械性能试验—绝缘和护套热冲击试验》。该标准是上广泛认可的基准。

• 中国标准（GB/T）：

  • GB/T 5023（额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆） 和 GB/T 5013（额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆） 系列标准。这些标准绝大部分与IEC标准等效或等同。

  • GB/T 13033（额定电压750V及以下矿物绝缘电缆） 等针对特定电缆的标准中也包含相关热性能测试。

  • 试验方法直接引用 GB/T 2951.31 （等同采用IEC 60811-509）《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第31部分：聚氯乙烯混合料专用试验方法—高温压力试验—抗开裂试验》。

• 行业与特定要求：

  • 针对电梯电缆，GB/T 5013.5 等部分对电缆的结构和试验条件有更具体的规定。电梯电缆制造商通常还需满足如EN 50214等欧洲协调标准，以符合CE认证要求。

4. 检测仪器

完成热冲击试验需要一套专用的检测设备，主要仪器包括：

• 热冲击试验箱（空气烘箱）：

  • 功能：提供并维持一个稳定、均匀的高温环境。

  • 技术要求：

    • 温度范围：室温至300℃以上，确保能覆盖150℃及更高要求的试验温度。

    • 控温精度：通常要求±2℃或更高，确保试验条件的重复性。

    • 温度均匀性：箱内各点温度与设定温度的偏差应小于±2℃，防止试样受热不均。

    • 应有观察窗和内部照明，便于在试验过程中观察箱内情况而不必开门影响温度场。

    • 具备超温保护和安全联锁装置。

• 试棒组：

  • 功能：用于缠绕电缆试样，以施加标准化的弯曲应力。

  • 技术要求：

    • 由金属（通常为黄铜或钢）制成，表面光滑，无毛刺，防止损伤试样。

    • 拥有一系列不同标准直径（例如，4mm, 5mm, 6mm, 8mm, 10mm, 13mm, 16mm, 20mm, 25mm等），以匹配不同外径或厚度的电缆试样。直径的选择依据标准中规定的计算公式（通常与试样直径或绝缘厚度成正比关系）。

• 试样制备工具：

  • 功能：用于精确截取和制备试样。

  • 组成：包括电缆剪、剥线钳、用于抽出导体的工具等。

• 计时器：

  • 功能：精确控制试样在烘箱中的暴露时间。

通过上述仪器设备的协同工作，可以严格按照标准流程执行热冲击试验，从而科学、准确地评估额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆，尤其是对动态弯曲和热环境有严苛要求的电梯电缆，其绝缘和护套材料抵抗热致开裂的能力，为产品的安全性和可靠性提供关键的数据支持。