灼熱絲試驗(yàn)儀

GB5169電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)

第10部分：灼熱絲/熱絲基本試驗(yàn)方法

灼熱絲裝置和通用試驗(yàn)方法

1、范圍

GB/T 5169的本部分規(guī)范了用灼熱絲裝置和通用試驗(yàn)程序模擬熱源（如灼熱元件或過(guò)載電阻）短期內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力的效應(yīng)，即通過(guò)模擬技術(shù)進(jìn)行著火危險(xiǎn)評(píng)定。

本部分描述的試驗(yàn)程序?yàn)橐粋€(gè)通用試驗(yàn)程序，是以標(biāo)準(zhǔn)電熱絲為起燃源的小規(guī)模試驗(yàn)。

本部分是應(yīng)用于成品和固體電絕緣材料或其他固體可燃材料的一個(gè)通用試驗(yàn)程序。

IEC 60695-2-11、IEC 60695-2-12和IEC 60695-2-13分別描述了特定的試驗(yàn)程序。

本部分旨在供產(chǎn)品標(biāo)委會(huì)根據(jù)IEC指南104：2010和ISO/IEC指南51：1999中規(guī)定的原則編寫標(biāo)準(zhǔn)。

產(chǎn)品標(biāo)委會(huì)的任務(wù)之一就是在編寫自己的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，凡適用之處都要使用本系列標(biāo)準(zhǔn)。除非有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)特別提及或列出，否則本部分的要求、試驗(yàn)方法或試驗(yàn)條件將不適用。

2、規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是*的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

ISO 4046-4：2002紙、紙板、紙漿及相關(guān)術(shù)語(yǔ)  詞匯  第4部分：紙和紙板的等級(jí)和轉(zhuǎn)化產(chǎn)品（Paper, board. pulps and related terms—Vocabulary—Part 4: Paper and board grades and converted products）

ISO 13943：2008  消防安全  詞匯（Fire safety—Vocabulary）

IEC 60584-1  熱電偶  第1部分：分度表（Thermocouples—Part 1：Reference tables）

IEC 60584-2  熱電偶  第2部分：允差（Thermocouples—Part2：Tolerances）

IEC 60695-2-11  著火危險(xiǎn)試驗(yàn)  第2-11部分：灼熱絲/熱絲基本試驗(yàn)方法  成品的灼熱絲可燃性試驗(yàn)方法（GWEPT）[Fire hazard testing—Part2-11：Glowing / hot - wire based test methods—Glowwire flammability test method for end-products（GWEPT）]

IEC 60695-2-12  著火危險(xiǎn)試驗(yàn)  第2-12部分：灼熱絲/熱絲基本試驗(yàn)方法  材料的灼熱絲可燃性指數(shù)（GWFI）試驗(yàn)方法[ Fire hazard testing—Part2-12：Glowing/ hot- wire based test methods—Glowwire flammability index （GWFI） test method for materials]

IEC 60695-2-13  著火危險(xiǎn)試驗(yàn)  第2-13部分：灼熱絲/熱絲基本試驗(yàn)方法  材料的灼熱絲起燃溫度（GWIT）試驗(yàn)方法[Fire hazard testing—Part2-13：Glowing/ hot-wire based test methods—Glowwire ignition temperature（GWIT）test method for materials]

IEC指南104：2010  安全出版物的編寫及基礎(chǔ)安全出版物和多專業(yè)共用安全出版物的應(yīng)用導(dǎo)則（The preparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publications）

ISO/IEC指南51：1999  安全方面  標(biāo)準(zhǔn)中涉及安全內(nèi)容的導(dǎo)則（Safety aspects— Guidelines for their inclusion in standards）

3、術(shù)語(yǔ)和定義

ISO 13943：2008界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復(fù)列出了ISO 13943：2008中的一些術(shù)語(yǔ)和定義。

3.1

燃燒性（形容詞）combustible (adjective)

能夠起燃和燃燒的。

[ISO 13943：2008，定義4.43]

3.2

無(wú)通風(fēng)環(huán)境 draught- free environment

試驗(yàn)結(jié)果不受局部氣流顯著影響的空間環(huán)境。

注：定性示例，如：能使蠟燭火焰保持基本穩(wěn)定的空間環(huán)境。定量示例，如：小規(guī)模著火試驗(yàn)中，有時(shí)的大的空氣流速0.1m/s或0.2m/s。

[ISO 13943：2008，定義4.70]

3.3

著火危險(xiǎn) fire hazard

由著火引起的不期望的潛在性物質(zhì)或條件。

[ISO 13943：2008，定義4.112]

3.4

著火試驗(yàn) fire test

測(cè)定著火性能或?qū)⑽锲繁┞队诨馂?zāi)影響范圍內(nèi)的試驗(yàn)。

注：著火試驗(yàn)的結(jié)果可用于量化試樣著火的嚴(yán)重性或測(cè)定其耐火性或著火反應(yīng)。

[ISO 13943：2008，定義4.132]

3.5

火焰（名詞）flame (noun)

在氣體介質(zhì)中，急速、自發(fā)持續(xù)、次音速傳播的燃燒，通常伴有發(fā)光現(xiàn)象。

[ISO 13943：2008，定義4.133]

3.6

可燃性 flammability

在規(guī)定的條件下，材料或產(chǎn)品伴有火焰燃燒的能力。

[ISO 13943：2008，定義4.151]

3.7

起燃 ignition

（不推薦使用）持續(xù)的燃燒。

<通常>燃燒的開(kāi)始。

[ISO 13943：2008，定義4.187]

3.8

試驗(yàn)溫度 test temperature

灼熱絲被加熱并以穩(wěn)定狀態(tài)接觸試樣時(shí)頂端位置的溫度。

4、試驗(yàn)裝置的描述

4.1  灼熱絲

灼熱絲是用外徑為4.00mm±0.07mm（彎曲前）的鎳/鉻（>77%Ni/20±1%Cr）絲制成的。灼熱絲環(huán)的尺寸如圖1所示。

一個(gè)新的灼熱絲在應(yīng)用于試驗(yàn)之前應(yīng)在至少120A的電流中退火至少10h。總的退火時(shí)間可以是累計(jì)的。為了避免損壞熱電偶，退火期間不應(yīng)安裝熱電偶。在退火的后，熱電偶微孔的深度需要確認(rèn)。

注1：在處于循環(huán)電流的起初幾個(gè)小時(shí)里，沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)退火處理的新灼熱絲的溫度逐漸下降，一段時(shí)間之后溫度達(dá)到平衡。

試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)使灼熱絲保持在一個(gè)水平面上，且使用過(guò)程中灼熱絲應(yīng)對(duì)試樣施加0.95N±0.10N的力。當(dāng)灼熱絲或試樣在水平方向相對(duì)移動(dòng)時(shí)應(yīng)保持此壓力值。灼熱絲的頂端進(jìn)入并穿透試樣的深度應(yīng)限制在7.0mm±0.5mm內(nèi)。

試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)使從試樣上落下的燃燒或灼熱顆粒能夠*地滴落在4.4中描述的鋪底層上。

試驗(yàn)裝置的兩個(gè)典型示例如圖3a）和圖3b）所示。

注2：圖3b）所示的裝置對(duì)重的或形狀不規(guī)則的試樣進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)會(huì)很有用。

4.2  試驗(yàn)電路和連接

圖2所示為一個(gè)灼熱絲加熱的簡(jiǎn)單電路，其沒(méi)有反饋裝置或電路維持溫度。灼熱絲試驗(yàn)裝置的電源應(yīng)為一個(gè)穩(wěn)定的電壓源（±2%rms）。試驗(yàn)電路應(yīng)包含一個(gè)電流測(cè)量裝置，指示真實(shí)有效值的大誤差在1%以內(nèi)。

由于涉及高電流，灼熱絲的所有電連接需具備承載相應(yīng)電流而不影響其性能發(fā)揮或電路長(zhǎng)時(shí)期穩(wěn)定的能力。因?yàn)樽茻峤z鑲在連接點(diǎn)上，足夠的接觸面積（一般每個(gè)末端不小于60mm²）對(duì)于穩(wěn)定的無(wú)損電流及試驗(yàn)本身很有必要。灼熱絲與連接點(diǎn)之間應(yīng)用螺絲擰緊，或采用釬焊或銅焊連接。

注：頂端溫度加熱至960℃需要的典型電流為120A～150A。

4.3  溫度測(cè)量系統(tǒng)

灼熱絲頂端的溫度應(yīng)使用帶有符合1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)IEC 60584-2）的礦物絕緣金屬鎧裝細(xì)絲熱電偶測(cè)量。熱電偶標(biāo)稱直徑應(yīng)為1.0mm。熱電偶絲應(yīng)適合在溫度高達(dá)960℃的條件下連續(xù)運(yùn)行（例如：鎳鉻和鎳鋁合金絲（K型），見(jiàn)IEC60584-1）。焊接點(diǎn)則應(yīng)位于鎧裝套內(nèi)并盡可能地靠近頂端。鎧裝套應(yīng)由金屬制成，確保能在溫度至少為1050℃的條件下連續(xù)工作。

注：由鎳基耐熱合金制成的鎧裝套可以滿足上述要求。

帶有熱電偶的灼熱絲在圖1及其細(xì)節(jié)圖Z中有展示。

熱電偶被安裝在灼熱絲頂端背后已鉆好的小孔里，保持緊密貼合，如圖1的細(xì)節(jié)圖Z。為減少試驗(yàn)過(guò)程中污染的發(fā)生，小孔直徑應(yīng)是剛好能容納熱電偶插入的小值。應(yīng)保持熱電偶頂端和鉆孔底部的熱接觸。注意確保熱電偶能夠隨著灼熱絲頂端因加熱產(chǎn)生的尺寸變化而移動(dòng)。

測(cè)量熱電偶電壓的儀器可由帶有內(nèi)置基準(zhǔn)點(diǎn)的任何一種商用數(shù)字溫度計(jì)構(gòu)成。

可以使用其他的溫度測(cè)量?jī)x器，如有爭(zhēng)議，則必須使用熱電偶方法。

4.4  規(guī)定的鋪底層

為了評(píng)定可能發(fā)生的燃燒蔓延（例如從試樣上落下的燃燒或灼熱顆粒引起的燃燒蔓延），在試樣下邊放置一塊規(guī)定的鋪底層。

除非另有規(guī)定，在一塊木板（平滑且小厚度為10mm）的上表面緊裹一層包裝絹紙，置于灼熱絲施加到試樣的作用點(diǎn)下方200mm±5mm處。如圖3a）和圖3b）所示。

包裝絹紙（按ISO 4046-4：2002中4.215的規(guī)定）是一種柔軟而強(qiáng)韌的輕質(zhì)包裝紙，單位面積質(zhì)量為12g/m²～30g/m²。

4.5  試驗(yàn)箱

試驗(yàn)箱應(yīng)在無(wú)通風(fēng)環(huán)境下運(yùn)行，其容積還應(yīng)滿足以下條件：

——試驗(yàn)期間氧氣損耗不會(huì)明顯影響試驗(yàn)結(jié)果；且

——試樣可安裝在距離試驗(yàn)箱各表面至少100mm處。

注1：容積至少為0.5m³的試驗(yàn)箱被認(rèn)為足夠大。

在試驗(yàn)位置上，試樣受光（不算灼熱絲的）不超過(guò)201x。該數(shù)據(jù)由照度計(jì)在試樣的位置，面對(duì)試驗(yàn)箱后部測(cè)得。

注2：使用深色背景材料可有助于試樣受光不超過(guò)201x。

每次試驗(yàn)之后，應(yīng)將含有試樣分解物的空氣安全排出箱外。

4.6  計(jì)時(shí)裝置

計(jì)時(shí)裝置應(yīng)有≤0.2s的分辨率。

5、試驗(yàn)裝置的校驗(yàn)

5.1  灼熱絲頂部的校驗(yàn)

每一系列試驗(yàn)之前，需通過(guò)測(cè)量和記錄圖1中的細(xì)節(jié)圖Z所示的尺寸“A”來(lái)檢查灼熱絲頂部。當(dāng)該測(cè)量值降低到初試驗(yàn)前讀數(shù)的97.5%時(shí)，則應(yīng)更換灼熱絲。

每次試驗(yàn)完成后，如有必要，應(yīng)清除灼熱絲頂部上所有前次受試材料的殘余物，例如使用鋼絲刷清潔，然后檢查灼熱絲頂部是否有裂紋。如果不破壞灼熱絲就無(wú)法清潔其頂部（例如，當(dāng)灼熱絲上有熔融玻璃纖維殘留物時(shí)），則應(yīng)更換灼熱絲。

5.2  溫度測(cè)量系統(tǒng)的校驗(yàn)

4.3規(guī)定的溫度測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用下述程序進(jìn)行周期性校驗(yàn)：

可將一片純度至少為99.8%，面積約2mm²和厚度約0.06mm的銀箔放置在灼熱絲頂部的上表面來(lái)完成灼熱絲溫度的單點(diǎn)校驗(yàn)。灼熱絲的起始溫度應(yīng)設(shè)定為略低于銀箔熔融點(diǎn)，并使其達(dá)到穩(wěn)定。然后以低加熱速率對(duì)灼熱絲進(jìn)行加熱，以便能準(zhǔn)確地觀察到熔融點(diǎn)。當(dāng)銀箔開(kāi)始熔化時(shí)，溫度計(jì)應(yīng)該顯示960℃±10℃。確認(rèn)程序完成后，應(yīng)立即趁熱清除灼熱絲上的所有銀殘余物，以減少其熔成合金的可能性。如有爭(zhēng)議，都應(yīng)采用銀箔校驗(yàn)法。

注：附錄C提供了一個(gè)通過(guò)確定加熱電流與灼熱絲溫度之間的關(guān)系來(lái)完成灼熱絲溫度測(cè)量系統(tǒng)單點(diǎn)校驗(yàn)的指南。為便于設(shè)定試驗(yàn)溫度，在校驗(yàn)得出每個(gè)溫度對(duì)應(yīng)的電流后，立即繪制參考曲線。每次驗(yàn)證電流-溫度曲線*性，都宜使用該參考曲線。當(dāng)這個(gè)關(guān)系變化超過(guò)2%時(shí)，意味著裝置的部分部件發(fā)生了變化。此時(shí)，宜對(duì)試驗(yàn)裝置進(jìn)行校驗(yàn)并重新校準(zhǔn)。

6、狀態(tài)調(diào)節(jié)

試驗(yàn)前，應(yīng)將木板和包裝絹紙?jiān)跍囟?5℃～35℃、相對(duì)濕度45%～75%的大氣環(huán)境下放置至少24h。

7、通用試驗(yàn)程序

7.1  試樣的支撐

試樣的安裝或夾緊應(yīng)使得：

a）支撐或固定裝置造成的熱損失是可忽略的（見(jiàn)圖4）；

b）表面的平面部分是垂直的；

c）灼熱絲的頂端施加到表面平面部分的中心處。

每一系列試驗(yàn)之前，灼熱絲的施加力應(yīng)使用適當(dāng)?shù)姆绞綑z驗(yàn)。另外，還應(yīng)檢查小車在整個(gè)路徑上是否均能自由移動(dòng)。

7.2  灼熱絲溫度

注意事項(xiàng)：

為保護(hù)操作人員的安全，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采取預(yù)防措施防止發(fā)生以下問(wèn)題：

——爆炸、燃燒或火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)；

——燃燒和電擊的風(fēng)險(xiǎn)；

——煙和/或毒性產(chǎn)物的吸入；以及

——殘余物毒性的風(fēng)險(xiǎn)。

加熱灼熱絲到的溫度，該溫度由校準(zhǔn)過(guò)的溫度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量。在灼熱絲頂端接觸到試樣之前，應(yīng)注意確保：

a）該溫度在至少60s內(nèi)的變化保持在5K以內(nèi)。

b）灼熱絲內(nèi)的熱電偶鉆孔無(wú)污染物，且有合適的熱電偶與灼熱絲連接。合適的連接可通過(guò)輕輕推進(jìn)熱電偶至鉆孔全部深度內(nèi)來(lái)完成。

c）通過(guò)為試樣和灼熱絲之間提供至少5cm的距離或者用適當(dāng)?shù)钠帘挝铮乖嚇釉诖似陂g不受熱輻射的影響。以及

d）試驗(yàn)完成前，不再調(diào)整加熱電流。

7.3  灼熱絲的施加

灼熱絲頂端被平穩(wěn)地帶至接觸試樣并維持30s±1s。合適的接近和撤離速度約為10mm/s～25mm/s。然而，在接觸時(shí)，為避免沖擊力超過(guò)1.05N，接近的速率應(yīng)在接觸時(shí)減至接近0。在材料熔融脫離灼熱絲時(shí)，灼熱絲不應(yīng)與試樣保持接觸。施加時(shí)間到了之后，將灼熱絲和試樣慢慢分開(kāi)，避免試樣進(jìn)一步受熱，也避免受任何空氣流動(dòng)而影響試驗(yàn)的結(jié)果。灼熱絲頂端進(jìn)入并穿透試樣的深度應(yīng)限制在7mm±0.5mm以內(nèi)。

注：按照IEC 60695-2-11、IEC 60695-2-12和IEC60695-2-13操作試驗(yàn)時(shí)，對(duì)起燃和有焰燃燒的觀察導(dǎo)則參見(jiàn)附錄B。

說(shuō)明：

1——灼熱絲；

2——熱電偶；

3——螺栓。

灼熱絲材料：鎳/鉻（＞77%Ni/20±1%Cr）。

直徑：4.0mm±0.07mm（彎曲前）。

尺寸A：（彎曲后）見(jiàn)5.1。

加工灼熱絲時(shí)，注意避免在頂部出現(xiàn)細(xì)小裂紋。

注：退火是適用于防止頂部出現(xiàn)細(xì)小裂紋的工序。

圖1  灼熱絲和熱電偶的位置

圖2  試驗(yàn)電路

說(shuō)明：

1——試樣支架（見(jiàn)圖4）； 8——穿透度測(cè)量尺；

2——小車； 9——灼熱絲；

3——拉緊繩； 10——試樣低落顆粒開(kāi)孔底板；

4——底板； 11——灼熱絲安裝螺栓；

5——砝碼； 12——小阻力滾輪；

6——定位器； 13——規(guī)定的鋪底層。

7——火焰高度測(cè)量尺；

a）試驗(yàn)裝置——灼熱絲靜止，試樣移動(dòng)（示例）

圖3  試驗(yàn)裝置示例

說(shuō)明：

1——試樣支架（見(jiàn)圖4）； 8——穿透度測(cè)量尺；

2——高度調(diào)節(jié)螺栓； 9——灼熱絲；

3——拉緊繩； 10——限位螺栓；

4——底板； 11——灼熱絲安裝螺栓；

5——砝碼； 12——小阻力滾輪；

6——定位器； 13——規(guī)定的鋪底層。

7——火焰高度測(cè)量尺；

b）試驗(yàn)裝置——灼熱絲移動(dòng)，試樣移動(dòng)（示例）

圖3  （續(xù)）

注1：本設(shè)計(jì)是為了保證熱量損失小到可以忽略。

注2：這僅為一個(gè)示例，所以未標(biāo)注公差或尺寸。

圖4  試樣支架[示例——見(jiàn)圖3a）和3b）]

相關(guān)產(chǎn)品：ZRS-2灼熱絲試驗(yàn)儀/電子電工產(chǎn)品灼熱絲試驗(yàn)儀/灼熱絲可燃性試驗(yàn)儀