可燃性等級評定試驗方法解析

一、引言

電能是現(xiàn)代文明的基石，是國家體現(xiàn)其現(xiàn)代競爭實力的考察因素，也是影響國家發(fā)展的重要指標，甚至由工業(yè)用電的使用量可以看出一個國家目前所處于的狀態(tài)，是蕭條還是蓬勃發(fā)展，亦或者是處于停滯狀態(tài)。然而有利多有弊端，由電、電器產(chǎn)品所造成的火災已經(jīng)是現(xiàn)代社會火災形成的一個主要組成部分，電氣火災在宿舍、住宅等場所發(fā)生火情較多，占所有火情的比例較高，所以電器產(chǎn)品的質(zhì)量關乎生命財產(chǎn)安全，不容小覷。

二、電器產(chǎn)品防火概論

當下社會家用電器的使用越來越普遍，電子電器產(chǎn)品以多種多樣的形式走進了千家萬戶，產(chǎn)品的安全使用成為整個社會關心的問題。電子產(chǎn)品通電就有著火的危險，著火的原因有：(1)設備電路有一定功率或能量的潛在引燃源充當火源、過載、元件失效、絕緣擊穿、連接電阻變大或連接松動都可能導致著火危險，即設備內(nèi)存在正?；騿我还收蠒r輸出功率大于15VA的電路[1]。(2)空氣中有20.9%的氧氣足以助燃。(3)設備外殼、印制板、步線絕緣、變壓器骨架、線圈繞組等聚合材料，充當助燃物。(4)電壓的起弧所造成的過熱。電子電器產(chǎn)品設計應最大限度地防止起火和火焰蔓延，并且不應該對設備的周圍帶來引燃的危險，為滿足標準的防火要求可以采用下列方法：(1)選擇和使用適當?shù)脑骷筒牧弦詼p少引燃危險，即正確選用元器件和原材料。(2)結構補償，限制火焰不向設備外部蔓延。(3)與潛在引燃源臨近內(nèi)部零部件使用低可燃性的材料。(4)采用防火防護外殼。(5)提供過流保護裝置[1]。(6)限制易燃材料的用量[3]。

三、可燃性等級的評定與試驗方法

（一）針焰試驗及其評定等級

針焰試驗是產(chǎn)生局部起燃后，是否導致火焰擴大或蔓延而發(fā)生電器燃燒、是否波及周圍的零部件，并引起周圍部件起火，是評定家用電器產(chǎn)品是否耐燃的系列方法之一。針焰試驗是利用模擬技術評定設備內(nèi)部由于故障條件所造成小火焰的著火危險性，適用于電工電子設備及其部件和元件，還適用于固體電氣絕緣材料或其他可燃性材料[2]。

1.試驗一般說明

如果可能，試驗樣品應該是完整的設備、部件或元件，必要時，拆掉部分外殼或截取適當?shù)牟糠诌M行試驗，如果試驗樣品是大機件截取的適當部分，必須仔細確保在這種特殊場合下，一定要正確地施加試驗火焰。

由于試驗是評定可能由其他著火元件產(chǎn)生的小火焰對試驗樣品的影響，因此要求有關標準應規(guī)定施加火焰的持續(xù)時間和驗收標準條件。本試驗是用以確保在規(guī)定條件下，試驗火焰不會引起零件起燃或其燃燒持續(xù)時間或長度有限，并且火焰和從試驗樣品上落下的燃燒或灼熱顆粒不會使燃燒蔓延。

2.試驗方法

(1)選取試樣：選取三件整件產(chǎn)品或截取部分樣品三件。

(2)施加火焰與試驗設置：火焰施加點應選擇在試樣易受火焰影響的表面，固定夾持試樣時，應不對試驗火焰或火焰蔓延效應產(chǎn)生影響，在試樣下方200mm±5mm處放置一塊10mm平滑白松木板，并在木板上放置一層絹紙作鋪底層。施加火焰時間優(yōu)選值為5s、10s、20s、等，例如GB8898附錄G中要求施加三次火焰，每次分別為10s、60s、120s[2]。

(3)測量與評判：記錄三次試驗的燃燒數(shù)據(jù)，白松木板與絹紙狀態(tài)。試樣沒有起燃或灼燒現(xiàn)象，鋪底層沒有起燃灼燒；或試驗火焰脫離試樣后，試樣后燃燒時間小于30s。鋪底層在30s內(nèi)不再燃燒或灼燒。則可判定試驗樣品經(jīng)得起針焰試驗[4]。

3.等級評定

在GB/T5169.5-2008中，詳細的描述了針焰試驗方法，但是沒有給出評定等級。如果需要對針焰試驗評定等級，需要結合GB8898附錄G的相關內(nèi)容，可以將其分為FV0、FV1、FV2級，具體相關要求見表1。

表1 針焰試驗附加判定方法

表2 火焰水平試驗方法

表3 HF-1、HF-2、HBF等級判定方法

圖1 火焰水平試驗方法

（二）火焰垂直、水平試驗方法及其判定

1.試驗一般說明

火焰垂直試樣法是采用垂直方式把試樣固定在試驗裝置上，適合于測定試驗火焰熄滅后的燃燒程度。火焰水平試樣法是采用水平方式把試樣固定在試驗裝置上，適用于測定火焰?zhèn)鞑ニ俣萚3]。

試樣樣品按照長度：125±5mm、寬度：13±0.3mm、厚度：3±0.2mm的情況備制，試樣可由壓塑、傳遞模塑、注塑、澆注等方法制成，或由板、管、棒及絕緣件加工而成。所有試樣邊緣和表面應平滑、光滑，沒有毛刺，無明顯可見氣泡。試驗前試樣應在溫度23±2℃、相對濕度為（50±5）%的條件下處理48h。

2.火焰垂直試驗方法（FH法）

（1）將試樣按圖1方式夾在夾具上，使試樣縱向軸線垂直向下。

（2）調(diào)節(jié)火焰高度，調(diào)成20±2mm高的藍色火焰，施加火焰。

（3）移開火焰，使火焰中心對準試樣底面中心相距10mm，施加火焰10s，然后移開火焰，并記錄試樣上火焰持燃時間t1，按照前法再施加火焰，10s后移開火焰，記錄持燃時間t2與余灼時間t3。

值得注意的是，在施加火焰期間，試樣有時會滴落出融熔或著火的物質(zhì)，為了防止滴落物落入燈管，可將施加火焰傾斜不大于45度繼續(xù)試驗，或稍微移動施加火焰至試樣寬的一邊。另外需要注意如果試樣在試驗過程中因燃燒變短，則需要把施加火焰升高，使得距離始終保持10mm。

3.可燃性等級的判定

按照以上步驟分別對5個試樣進行試驗。如一組5個試樣有一個不符合要求，則需要試驗另一組，若另一組仍不是每個試樣都符合要求，則判定取數(shù)字最大一級作為該材料的等級。

4.火焰水平試驗法（FH）

（1）試樣應在寬面上距離準備用作引燃端25mm處，垂直縱軸作第一條標記線，同樣在100mm處，作第二條標記線。將試樣縱軸保持水平，橫軸傾斜45度，以圖1方式夾住，試樣要與隔離網(wǎng)相距10mm。

（2）點燃并將火焰調(diào)成25±2mm高的藍色火焰。

（3）施加火焰于試驗，并與水平成45度，讓試驗自由端6mm長處受火焰，施加火焰30s。

值得注意的是如施加火焰布道30s，火焰就已經(jīng)蔓延到第一條標記線處，則應立即移開火焰，并記錄第一條線到第二條線的燃燒時間t，并用75mm除以時間t，即得出燃燒速率。如試樣上的火焰在燃燒到第二條線之前熄滅了則需要記錄燃燒破壞的長度。

試驗結果的判定。試驗性能可評定為表2的三個等級之一，如果材料的5個試樣具有不同的等級，則取數(shù)字最大的一級作為該材料的等級。

四、可燃性等級其他判定方式

（一）可燃性等級要求總結

對于電器材料的可燃性等級，不同設備、同設備中的不同部位都具有不同的防火要求，詳細參見GB4943-2001中表4C[1]。在IEC60950與GB4943中，對材料的等級劃分為V0、V1、V2、HF-1、HF-2、HBF、HB、5V，不同的設備、設備中的不同部件要求的防火等級都有所不同。劃分的等級與上文所描述的等級試驗方法也略有差異[1]。

表4 HB級判定要求

表5 5V級判定要求

（二）V0、V1、V2等級判定方法

如要符合IEC60950要求的V0、V1、V2等級要求，是與FV試驗法所評定的FV0、FV1、FV2有些許差異[1]。

1)試驗樣條長寬大致為130mm×13mm，厚度為所使用部分的最小厚度。

2)試驗前需要對樣品進行分組，五個樣品為一組，分兩組。一組放置于溫度：70℃±1℃，168h后立即放入氯化鈣干燥器中放置4h，另一組溫度：23℃±2℃，濕度：(45%～55%)RH，放置48h。

3)試驗樣品的夾法、判定等級方法與FV法相同。

4)兩組試驗樣品均要符合判定要求，如任何一組五個樣品中有一個不符合要求則需要重新取一組進行預處理和試驗。

（三）HF-1、HF-2、HBF等級判定方法

對要確定是否符合HF-1、HF-2、HBF判定要求的試樣，應取材料10個樣品，長寬尺寸150mm×50mm，厚度為所使用部分的最小厚度。

試驗步驟：

(1)試驗前需要對樣品進行分組，五個樣品為一組，分為A、B兩組。A組放置于溫度：70℃±1℃，168h后立即放入氯化鈣干燥器中放置4h，B組溫度：23℃±2℃，濕度：(45%～55%)RH，放置48h[1]。(2)本生燈應支撐在鋼絲網(wǎng)下方13mm處，并將火焰高度調(diào)整到38mm的藍色火焰。(3)施加火焰60s，重復超做于10個樣品上。（4）具體的判定條件見表3。

（四）HB級材料的可燃性試驗

如要要確定材料是否屬于HB級，取該材料或組件的3個樣品。

1)試樣長寬尺寸為130mm×13mm，厚度要小于或者等于所使用的最小厚度，厚度大于3mm時，試樣需要減小到3mm。

2)在試樣樣品一端25mm和100mm處劃上標記。

3)試驗前，樣品在23℃±2℃，濕度：(45%～55%)RH，放置48h。

4)按照FH法夾好試樣，調(diào)整火焰為高度25mm的藍色火焰。

5)施加火焰30s，或著燒到25mm標記線為止，記錄燃燒至100mm標記線的時間。

6)具體判據(jù)見表4。

（五）5V級材料的可燃性試驗

如要要確定材料是否屬于5V級，材料厚度不能大于13mm，用長寬尺寸為130mm×13mm的規(guī)格備制10條樣條，或用長寬尺寸150mm×150mm的規(guī)格備制8塊樣板[1]。

(1)分組。一組五個試驗樣條或四個試驗板樣應在23℃±2℃溫度均勻和相對濕度為45%～55%的環(huán)境條件下至少處理48h，另外一組5個試驗樣條或4個試驗板樣應在空氣循環(huán)的溫度均勻的烘箱內(nèi)至少處理7d（168h），70℃，樣品處理后放入氯化鈣干燥器至少4h，使其冷卻到室溫。

(2)施加火焰，火焰總高度130mm，內(nèi)部藍色錐焰40mm。

(3)對于10個試樣條，應施加火焰5s，然后移開火焰停燒5s，對每個試樣重復施加5次。對于8塊樣板，應按照如下A、B、C、D四個位置分別對四塊樣板施加火焰。試驗火焰施加5s，然后移開火焰停燒5s，重復對每塊樣板的一個部位施加5次[1]。

A、每一組中一個試驗板樣處于垂直位置，試驗火焰施加到該試驗板樣的下部棱角上；

B、每一組中一個試驗板樣處于垂直位置，試驗火焰施加到該試驗板樣的下部棱緣上；

C、每一組中一個試驗板樣處于垂直位置，試驗火焰施加到該試驗板樣一側的中央；

D、每一組中一個試驗板樣處于垂直位置，試驗火焰施加到該板樣下表面的中央；

(4)判定條件詳見表5。

五、結語

隨著我國產(chǎn)品認證制度越發(fā)規(guī)范，以經(jīng)驗與實踐為導向性的認證體系逐漸健全，產(chǎn)品的質(zhì)量將成為企業(yè)的第一要素，不合格的產(chǎn)品將很難生存在市場里，特別應該注意一些標準上要求但容易被忽視的細節(jié)問題，對電子元氣件與電器產(chǎn)品的防火性應該符合標準的可燃性要求，對不同標準產(chǎn)品可燃性要求和需要達到的等級都不盡相同，需要全面的關注了解。

[1]中國電子技術標準化研究所.GB4943-2001信息技術設備的安全[S].中國標準出版社,2001.

[2]中國電子技術標準化研究所.GB8898-2001音頻、視頻及類似電子設備安全要求[S].中國標準出版社,2002,04.

[3]國家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心.音頻視頻及類似電子設備安全要求國家標準實施指南[M].中國標準出版社.2004,04.

[4]中國電子技術標準化研究所.GBT 5169.5-2008電工電子產(chǎn)品著火危險試驗(第5部分):試驗火焰、針焰試驗方法、裝置、確認試驗方法和導則[S].中國標準出版社,2009,05.