额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆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及以下橡皮绝缘电缆用电梯电缆护套老化后抗张强度与断裂伸长率检测技术

摘要
橡皮绝缘电梯电缆作为电梯系统的动力与控制核心部件，其护套的耐久性直接关系到电缆在频繁弯曲、摩擦及复杂环境下的使用寿命与安全可靠性。护套材料在热、氧、机械应力等长期作用下会发生老化，导致其力学性能劣化。因此，对护套老化后的抗张强度及断裂伸长率进行检测，是评估电缆长期运行性能与寿命预测的关键环节。本文系统阐述该检测项目的技术原理、方法、标准及仪器。

1. 检测项目：方法及原理
本检测项目旨在评估电梯电缆橡皮护套在模拟长期热老化后的力学性能保留率。检测分为老化前原始状态性能测试与老化后性能测试两部分，通过对比计算变化率来评价材料的耐老化性能。

• 1.1 热空气老化试验

  • 原理：将哑铃状或管状护套试样置于规定温度（通常为80±2℃或根据材料标准）和强制空气循环的老化箱中，持续暴露规定时间（通常为7x24h=168小时）。此过程模拟长期高温环境加速材料内部聚合物链的氧化、交联或断链反应，引发表观力学性能的变化。

  • 方法：依据标准截取试样，精确控制老化箱的温度均匀性和空气置换率。老化结束后，试样需在标准实验室环境下（23±5℃）调节至少16小时，以消除热态影响。

• 1.2 抗张强度测试

  • 原理：抗张强度是指试样在拉伸试验中，拉断时所承受的最大拉伸应力（单位：MPa）。它反映材料抵抗拉伸破坏的能力。老化后抗张强度的变化率是衡量材料耐热老化性能的关键指标，负变化过大表明材料因老化而脆化。

  • 方法：使用拉力试验机，对老化前、后的哑铃试样进行匀速拉伸直至断裂。记录最大拉力值，并根据试样的原始截面积计算抗张强度。计算公式为：抗张强度 = 最大拉力 / (试样宽度 × 试样厚度)。

• 1.3 断裂伸长率测试

  • 原理：断裂伸长率是指试样在拉断时，标线间的伸长量与原始标距的百分比（%）。它表征材料的延展性和韧性。老化后断裂伸长率的下降，直接反映材料因老化而丧失弹性、变脆的程度。

  • 方法：在拉伸试验前，于试样平行部分标记原始标距（通常为20mm或25mm）。拉伸过程中测量断裂时标距间的长度，计算伸长率。计算公式为：断裂伸长率 = [(断裂时标距 - 原始标距) / 原始标距] × 100%。

• 1.4 结果评定

  • 计算老化后抗张强度变化率与断裂伸长率变化率。标准通常要求两者变化率的绝对值不超过某一限值（例如，抗张强度变化率±25%，断裂伸长率变化率-40%），且老化后断裂伸长率绝对值需满足最低要求（例如，不小于150%），以确保老化后材料仍保有足够的机械韧性。

2. 检测范围与应用领域
本检测主要适用于各类电梯、自动扶梯和自动人行道系统用额定电压450/750V及以下的橡皮绝缘橡皮护套（如SE3型、NE5型等）扁平或圆形控制与动力电缆。具体检测需求来源于：

• 电缆制造企业：用于原材料（橡皮混炼胶）的进厂验证、生产工艺稳定性控制及成品电缆的例行试验与型式试验。

• 电梯整机厂商：作为供应链质量控制的一部分，确保所采购电缆满足长期可靠运行要求。

• 第三方检测与认证机构：依据国家标准或国际标准进行产品认证（如CCC认证）及质量仲裁检验。

• 电力工程与维保单位：在重要项目验收或对在役电缆进行寿命评估时，作为关键的性能验证项目。

3. 检测标准与规范
检测工作严格遵循国内外权威标准，确保结果的可比性与公信力。

• 国内核心标准：

  • GB/T 5013.5《额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆 第5部分：电梯电缆》：该部分是产品总规范，规定了电梯电缆的结构、尺寸和通用性能要求。

  • 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样制备、试验步骤和计算方法。

  • 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》：规定了热空气老化试验的详细条件，包括老化箱技术要求、试样布置和温度偏差控制。

• 国际及国外常用标准：

  • IEC 60245-5（国际电工委员会标准）：与GB/T 5013.5等同采用。

  • IEC 60811-501 & IEC 60811-502：分别对应机械性能与热老化试验方法，与GB/T 2951系列标准技术内容协调一致。

  • EN 50525-3-41（欧洲标准）：针对电梯电缆的特定要求。

4. 检测仪器设备

• 4.1 热空气老化试验箱

  • 功能：提供恒温、强制空气循环的老化环境。核心要求是工作室温度均匀性（如±2℃内）、温度控制精度、空气置换率（通常为8-20次/小时）可调。配备超温保护、连续计时功能。试样架应使用低热容量材料，且试样间有适当间距以确保空气流通。

• 4.2 拉力试验机（电子式）

  • 功能：用于执行抗张强度与断裂伸长率测试。关键参数包括：量程（通常0-500N或1kN）、精度不低于1级、位移分辨率高。应配备自动夹紧装置（如气动平口夹具），确保试样在拉伸过程中不打滑且不被夹具夹伤。设备需能实时绘制应力-应变曲线，并自动计算和输出抗张强度、断裂伸长率及断裂点力值。

• 4.3 制样设备

  • 功能：

    • 哑铃冲片机：用于从平整的护套片或管状护套上冲切出标准尺寸的哑铃状试样（如1型或2型哑铃）。

    • 厚度计/测厚仪：用于精确测量哑铃试样标距内的最小厚度及宽度，精度应达到0.01mm，这是计算抗张强度所必需的原始截面积数据。

    • 标线器：用于在哑铃试样平行部分精确标记原始标距。

• 4.4 环境调节箱

  • 功能：在进行正式力学测试前，将试样置于标准实验室环境（如23±2℃，相对湿度50±10%）中进行状态调节，以消除温湿度差异对测试结果的影响。

通过上述系统化的检测方法、严格的标准遵循以及精密仪器的应用，可以科学、准确地评估橡皮绝缘电梯电缆护套的耐热老化性能，为产品的设计改进、质量控制和安全应用提供至关重要的数据支撑。