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护套老化后抗张强度、断裂伸长率检测

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护套老化后抗张强度与断裂伸长率检测技术研究

护套作为电缆抵抗外部机械应力、环境侵蚀的第一道防线，其性能的长期稳定性直接关系到电缆的使用寿命与运行安全。对于额定电压450/750V及以下的聚氯乙烯（PVC）绝缘电缆电线、软线及专用电梯电缆，其护套材料在经过长期热、氧、臭氧等环境因素作用后，会发生高分子链的降解、交联等老化现象，导致力学性能劣化。因此，护套老化后的抗张强度和断裂伸长率是评估其耐老化性能、预测其服役寿命的关键技术指标。本技术文章旨在系统阐述该检测项目的技术细节。

1. 检测项目：方法与原理

本检测项目主要包含两个核心指标：老化后抗张强度和老化后断裂伸长率。检测流程通常分为老化预处理和力学性能测试两个阶段。

1.1 热老化试验

• 方法：将护套试样或从成品电缆上剥离的护套试片置于强制通风的热老化试验箱中，在规定温度和时间下进行加速老化。

• 原理：通过升高温度，加速聚氯乙烯材料内部增塑剂的迁移、挥发以及树脂分子的热氧化反应，模拟长期使用过程中热效应导致的老化过程。老化条件（温度、时间）需根据材料类型和标准规定严格设定，常见条件为（80±2）℃×168h或（100±2）℃×240h等。

1.2 抗张强度与断裂伸长率测试

• 方法：哑铃状试样或管状试样在拉力试验机上进行拉伸，直至断裂。

  • 抗张强度：计算试样断裂时承受的最大拉力与原始最小截面积之比，单位N/mm²。

  • 断裂伸长率：计算试样断裂时标线间的增量与原标距的百分比，单位%。

• 原理：抗张强度反映材料抵抗拉伸破坏的能力，断裂伸长率反映材料的韧性或塑性变形能力。老化后，聚氯乙烯护套通常表现为抗张强度变化率（可能升高或降低）和断裂伸长率大幅下降，脆性增加。

1.3 检测流程
制备试样（I型或II型哑铃片）→ 测量原始厚度、宽度→ 标记标距→ 进行规定条件的热老化→ 将老化后试样在标准实验室环境（如23±2℃）下调节至少16h→ 在拉力试验机上以恒定速度（通常为250±50 mm/min）拉伸至断裂→ 记录最大拉力及断裂时标距→ 计算抗张强度及断裂伸长率→ 计算老化前后性能的变化率。

2. 检测范围：应用领域与检测需求

该检测适用于所有使用PVC护套的450/750V及以下电缆电线，其检测需求广泛分布于：

• 建筑布线：固定敷设用的聚氯乙烯绝缘电缆（如BVV线）、聚氯乙烯绝缘软线（如RVV线），需评估其在建筑物内长期温热环境下的性能保持率。

• 电器连接：家用电器、仪器仪表用的连接软线，需确保在电器发热等因素影响下护套不脆化开裂。

• 电梯与升降设备：电梯电缆是重点检测对象。由于其使用场景特殊（频繁弯曲、随行移动、可能接触油脂、处于井道复杂环境），护套的耐老化性能直接关乎运行安全和可靠性。标准通常对其老化后的机械性能保留率有更严格的要求。

• 控制与信号传输：聚氯乙烯绝缘和护套的控制电缆，需保证在工业环境长期热作用下护套仍具有必要的机械保护功能。

• 质量认证与验收：作为产品型式试验、例行试验以及进出口商品检验的关键项目，是证明产品符合安全规范的必要依据。

3. 检测标准：国内外规范

检测必须依据权威标准进行，确保结果的可比性和公信力。

• 中国国家标准（GB）：

  • GB/T 5023系列《额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆》、GB/T 5013系列《额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆》中相关部分：对电缆软线绝缘和护套的老化后机械性能试验做出了详细规定。

  • GB/T 2951.11-2008/IEC 60811-1-1:2001《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第11部分：通用试验方法—厚度和外形尺寸测量—机械性能试验》：这是核心方法标准，详细规定了热老化方法、哑铃试件制备、抗张强度与断裂伸长率的试验步骤和计算公式。

  • GB/T 31834.2-2015《电梯电缆 第2部分：聚氯乙烯护套电梯电缆》：专门针对电梯电缆，规定了其PVC护套老化后的抗张强度与断裂伸长率的具体要求。

• 国际电工委员会标准（IEC）：

  • IEC 60227（对应GB/T 5023）、IEC 60245（对应GB/T 5013） 系列标准。

  • IEC 60811-501（系列）：与GB/T 2951.11等效，是国际通用的基础试验方法标准。

• 其他标准：

  • EN（欧洲标准）、UL（美国保险商实验室标准）、CSA（加拿大标准协会标准） 等区域性标准中也有相应规定，其原理相似，但具体技术参数和判定要求可能存在差异。

4. 检测仪器：主要设备及其功能

4.1 热老化试验箱

• 功能：提供恒温、强制空气循环的环境，用于试样加速热老化。箱内温度均匀性、换气速率是关键性能指标，需符合标准规定（如换气量每小时8-20次）。

• 要求：配备精密温控系统（通常精度±1℃）、计时装置、强制通风系统和试样架。

4.2 拉力试验机（电子万能材料试验机）

• 功能：对老化前后的试样进行静态拉伸，精确测量拉伸过程中的力值和位移。

• 要求：

  • 力值传感器：量程合适，精度不低于1级。

  • 位移测量系统：包括横梁位移测量和可选的非接触式引伸计，用于精确测量标距内的变形，尤其对断裂伸长率的准确性至关重要。

  • 夹具：配备适用于哑铃试样的平板夹具或自紧式夹具，防止试样打滑或夹伤。

  • 控制系统与软件：可设定恒定拉伸速度，自动记录最大拉力、断裂伸长量，并计算抗张强度、断裂伸长率及变化率。

4.3 制样设备

• 功能：用于制备标准尺寸的哑铃状试样。

• 设备：包括哑铃冲片机（用于从平坦试片上冲裁标准哑铃试条）、切片器（用于从电缆样品上切取薄片）、厚度计（用于精确测量试样最小厚度点，精度0.01mm）、标线器（用于在试样上标记原始标距）。

4.4 环境调节箱

• 功能：在力学测试前，将老化后的试样在标准实验室温度（如23±2℃）下进行状态调节，以消除温度对测试结果的影响。

通过以上系统化的检测方法、严格的标准依据和精密的仪器操作，可以科学、准确地评估额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电线、软线及电梯电缆护套的耐热老化性能，为产品质量控制、材料研发改进和安全使用寿命评估提供至关重要的数据支持。