额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电线和软线屏蔽电线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、软线及屏蔽电线护套老化后抗张强度与断裂伸长率检测技术

护套材料的力学性能，尤其是经老化模拟后的抗张强度和断裂伸长率，是评价额定电压450/750V及以下聚氯乙烯（PVC）绝缘电缆电线、软线及屏蔽电线长期使用可靠性、安全性与寿命的关键指标。这些指标直接反映了材料在长期热、氧等环境应力作用下保持其弹性和强度、抵抗开裂及变形能力的衰减情况。

1. 检测项目：方法及原理

1.1 热老化试验

• 原理：将哑铃状或管状试样置于规定温度的空气烘箱中，经过特定时间的老化。高温加速材料内部聚合物链的氧化、断链及交联等化学反应，模拟长期使用过程中的性能退化。

• 方法：

  • 强制通风老化箱法：将试样悬挂于有强制空气循环的热老化试验箱中，确保温度均匀。此为最常用方法。

  • 试管法：将试样密封于玻璃试管中再放入烘箱，用于特殊研究或标准规定情况。

• 评估：老化结束后，在规定环境条件下调节后，测试其力学性能，并与未老化试样进行对比。

1.2 抗张强度测试

• 原理：在材料试验机上，对标准哑铃试片或从护套上截取的管状试样施加持续增加的拉伸应力，直至试样断裂。抗张强度为断裂时承受的最大拉力除以试样的原始最小横截面积。

• 计算：σ = F / (b × d)，其中σ为抗张强度（单位：MPa或N/mm²），F为最大拉力（N），b为试样狭窄处宽度（mm），d为厚度（mm）。

1.3 断裂伸长率测试

• 原理：在上述拉伸过程中，测量试样断裂时标线间的伸长量相对于原始标距的百分比。它表征材料在断裂前的塑性变形能力。

• 计算：ε = [(L - L₀) / L₀] × 100%，其中ε为断裂伸长率（%），L为断裂时标距（mm），L₀为原始标距（mm）。

1.4 老化后性能变化率计算
老化试验的核心是评估性能的保留程度。分别计算老化后抗张强度变化率（TSR）和断裂伸长率变化率（EBR）：

• 变化率 (%) = [(老化后性能值 - 老化前性能值) / 老化前性能值] × 100%

• 标准通常对变化率的绝对值（即最大允许变化，如±20%或±25%）或保留率最小值做出规定。

2. 检测范围与应用领域

该检测广泛应用于各类使用聚氯乙烯护套的电缆电线产品质量控制、型式试验及准入认证：

• 建筑布电线：用于固定敷设的BV、BVR等型号电线，护套需具备长期耐环境老化能力。

• 家用电器连接线及软线：如RVV系列轻型/普通型护套软线，经常移动、弯曲，要求护套在老化后仍保持一定弹性和韧性，防止开裂。

• 仪器仪表、设备内部安装线：包括AVR等安装线，可能面临设备内部温升带来的热老化。

• 屏蔽电缆电线：如RVVP系列，其外护套老化性能影响整体屏蔽保护效果和机械防护。

• 低压控制电缆：确保在工业环境下长期运行的可靠性。

3. 检测标准

检测严格遵循国内外标准规范，确保结果的可比性和权威性。

• 中国国家标准（GB）：

  • 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》。此标准详细规定了绝缘和护套（包括老化前后）的抗张强度与断裂伸长率的试验方法。

  • GB/T 2951.12-2008/IEC 60811-1-2:1985 《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》。

  • GB/T 5023（系列）、GB/T 5013（系列）等产品标准中引用了上述方法标准，并规定了具体产品（如450/750V PVC绝缘电缆）老化前后的性能要求限值。

• 国际标准：

  • IEC 60811 系列（同上述GB/T 2951等同采用）。

  • IEC 60227（PVC绝缘布电线）、IEC 60245（橡皮电缆） 等产品标准。

• 其他区域标准：如UL（美国）、EN（欧洲）等有相应协调标准，原则上与IEC标准方法趋同，但具体参数和限值可能根据地区使用环境有所差异。

4. 检测仪器

4.1 热老化试验箱

• 功能：提供恒定的高温环境，并具有强制空气循环系统，确保箱内温度均匀（通常要求温差在±2℃或±3℃以内）。配备超温保护、计时及自动排气（排出老化分解产物）装置。

• 关键参数：温度范围（室温~300℃以上）、控温精度、温度波动度、换气率。

4.2 材料试验机（拉力试验机）

• 功能：对试样施加平稳、可控的拉伸负荷，并实时记录力-位移曲线。

• 组成：

  • 负荷框架：提供驱动（通常为伺服电机驱动滚珠丝杠）。

  • 力值传感器：高精度测量拉伸力。

  • 伸长测量装置：非接触式视频引伸计或接触式夹持引伸计，精确测量标距内的变形。

  • 控制系统与软件：控制试验速度（通常夹头移动速度为100±10 mm/min或250±50 mm/min，依据标准），采集数据，并自动计算抗张强度、断裂伸长率等结果。

4.3 制样设备

• 哑铃试片裁刀：符合标准尺寸要求（如Ⅰ型、Ⅱ型哑铃刀），确保试样边缘光滑无缺陷。

• 测厚仪/显微镜：用于精确测量试样狭窄处的厚度（精度至少0.01 mm），该数据用于计算横截面积。

• 标线器：用于在哑铃试片上标记原始标距（通常为20 mm或25 mm）。

4.4 环境调节箱

• 功能：在力学试验前，将老化后及未老化的试样置于标准规定的温湿度环境（如23±2℃, 50±5% RH）中进行调节，消除暂态热应力和湿度影响，确保测试条件一致。

综上，对额定电压450/750V及以下PVC电缆电线护套进行老化后抗张强度与断裂伸长率的检测，是一个系统性的评价过程，需通过标准化的老化模拟、精密的力学测试和严格的数据分析，以科学量化材料耐老化性能，为电线电缆产品的设计选材、质量判定和安全使用寿命评估提供核心依据。