额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电线和软线连接用软电线和软电缆绝缘老化后抗张强度、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连接用软电线和软电缆绝缘老化后抗张强度与断裂伸长率检测技术

摘要
本文系统阐述了额定电压450/750V及以下聚氯乙烯（PVC）绝缘电缆电线及软电线电缆中，其绝缘材料在经历热老化试验后，抗张强度与断裂伸长率的检测技术。内容涵盖检测项目的原理与方法、不同应用领域的检测范围、依据的国内外标准体系以及核心检测仪器的功能与应用，旨在为电线电缆产品质量控制与寿命评估提供技术参考。

1. 检测项目：方法及原理

本检测项目旨在评估PVC绝缘材料在模拟长期使用或苛刻热环境后的力学性能保持率，直接反映其耐热老化能力和使用寿命。

1.1 热老化试验

• 原理：将绝缘试样置于可控温的烘箱中，在规定的温度和时间下进行加速老化。此过程模拟材料在长期运行温度下发生的氧化、交联或降解等化学变化，导致其力学性能劣化。

• 方法：根据标准规定，制备哑铃状或管状试样，悬挂于空气循环老化箱中，避免相互接触和箱壁直接热辐射。老化条件（温度、时间）根据电缆类型和标准要求确定，常见为（80±2）℃、（100±2）℃、（113±2）℃或（135±2）℃下持续7天、10天或更长时间。

1.2 抗张强度与断裂伸长率测定

• 原理：在材料试验机上对经过老化及未老化的对照试样进行静态拉伸，直至断裂。通过测量试样在断裂过程中承受的最大力值和伸长变形量，计算其抗张强度和断裂伸长率。

  • 抗张强度：试样断裂时承受的最大拉力与原始截面积之比，单位N/mm²或MPa。反映材料抵抗拉伸破坏的能力。

  • 断裂伸长率：试样断裂时标线间的伸长量与原始标距的百分比。反映材料的柔韧性和延展性。

• 方法：

  1. 试样制备：从成品电缆上小心剥取绝缘层，用专用冲片机裁切成标准哑铃试片（如I型或II型），或用适当方法制备管状试样。测量试样最窄处的厚度和宽度，精确计算截面积。

  2. 标距标记：在试样平行部分标记初始标距（通常为20mm或25mm）。

  3. 测试：将试样对称地夹持在拉力试验机的上下夹具中。以恒定速度（通常为250±50 mm/min）进行拉伸，直至试样断裂。记录最大拉力和断裂时标距长度。

  4. 计算：

     • 抗张强度 = 最大拉力 (N) / 试样原始最小截面积 (mm²)

     • 断裂伸长率 = [(断裂时标距 - 原始标距) / 原始标距] × 100%

1.3 性能变化率计算
核心评价指标为老化前后力学性能的变化率（TSR和EBR）：

• 抗张强度变化率 (TSR) = [(老化后抗张强度中值 - 老化前抗张强度中值) / 老化前抗张强度中值] × 100%

• 断裂伸长率变化率 (EBR) = [(老化后断裂伸长率中值 - 老化前断裂伸长率中值) / 老化前断裂伸长率中值] × 100%
  标准通常规定最大允许变化率（例如±20%或±25%），以判定材料耐老化性能是否合格。

2. 检测范围：应用领域与需求

该检测适用于所有额定电压U0/U为450/750V及以下，以聚氯乙烯作为主要绝缘材料的电线电缆产品，具体包括但不限于：

• 建筑布线电缆：固定敷设用聚氯乙烯绝缘电缆（如BV线）、聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆（如VV、RVV系列），用于住宅、商业楼宇的电力分配和电气连接。

• 家用电器连接线：各类家用电器、办公设备内部连接或电源引接用软线，要求具备良好的柔韧性和长期耐热性。

• 工业设备用软电缆：用于中小型移动式电气设备、工具（如电动工具、电焊机）的供电和控制的软电缆，需承受弯曲、扭转及一定温度环境。

• 照明线路用线：灯具内部布线及外部连接线。

• 控制与信号电缆：用于控制系统、信号传输的低压电缆。
  检测需求贯穿产品研发、型式试验、出厂检验、质量抽检及进货验收等环节，是确保电缆在预期寿命内安全可靠运行的关键依据。

3. 检测标准：国内外规范

检测工作严格遵循相关国家、行业及国际标准，确保结果的一致性和可比性。

3.1 中国标准 (GB/T, JB/T)

• GB/T 5023系列《额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆》：全面规定了固定布线用电缆的试验要求，其绝缘老化试验方法主要引用GB/T 2951.11和GB/T 2951.12。

• GB/T 5013系列《额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆》（对于PVC护套或相关组件）。

• GB/T 2951.11《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》：详细规定了抗张强度与断裂伸长率的试验方法。

• GB/T 2951.12《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第12部分：通用试验方法—热老化试验方法》：详细规定了热老化试验的条件和程序。

• JB/T 8734系列《额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电线和软线》：对连接用软电线软电缆有更具体的规定。

3.2 国际标准 (IEC, EN)

• IEC 60227系列：对应GB/T 5023系列的IEC国际标准。

• IEC 60245系列：对应GB/T 5013系列的IEC国际标准。

• IEC 60811系列：对应GB/T 2951系列的IEC标准，其中IEC 60811-1-1和IEC 60811-2-1分别对应机械性能试验和热老化试验。

4. 检测仪器：主要设备及功能

4.1 热老化试验箱

• 功能：提供均匀、稳定、可控的高温环境，进行绝缘试样的加速热老化。

• 关键要求：强制空气循环，温度控制精度高（通常±1℃至±2℃），箱内温度分布均匀（温差≤±2℃），具有超温保护和时间计量功能。内壁及试样架需采用耐腐蚀、不催化材料（如不锈钢）。

4.2 电子万能材料试验机

• 功能：执行拉伸试验，精确测量拉力和位移。

• 关键要求：

  • 力值传感器：量程适配（通常0-500N或0-1kN），精度不低于1级。

  • 位移测量系统：高分辨率编码器或引申计，用于精确测量标距变化。

  • 控制系统：能实现恒速控制，速度可调（如50-500 mm/min）。

  • 夹具：配备适用于薄片或管状试样的气动或机械式平口夹具，防止试样打滑或夹伤。

4.3 哑铃试样冲片机

• 功能：从绝缘片或管上冲裁出标准尺寸的哑铃状试片。

• 关键要求：冲刀硬度高、刃口锋利，符合标准（如GB/T 528中规定的I型或II型哑铃刀尺寸），确保试样边缘光滑无缺陷。

4.4 测厚仪

• 功能：精确测量哑铃试样狭窄平行部分的厚度。

• 关键要求：分辨率至少0.01mm，测量压力符合标准规定（如GB/T 2951.11），可采用千分尺或非接触式光学测厚仪。

4.5 其他辅助设备

• 标距打标器：在试样上精确标记初始标距。

• 宽度测量工具：游标卡尺或投影仪，用于测量试样宽度。

• 试样裁刀：用于初步切割绝缘片。

• 环境温湿度监控设备：确保试验在标准大气条件下（如23±2℃，50±10% RH）进行，尤其是老化后的冷却和测试阶段。

通过上述系统化的检测方法、严格的标准遵循和精密的仪器应用，可以有效评估450/750V及以下PVC绝缘电缆电线及软线的长期热稳定性与力学可靠性，为产品设计改进、质量认证和安全使用提供核心数据支撑。