電線電纜絕緣管狀試樣在拉力試驗(yàn)中數(shù)據(jù)的變化及分析

秦云漢 鄭翔宇

（機(jī)械工業(yè)北京電工技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所）

0 引言

進(jìn)入新時(shí)代之后，我國(guó)建設(shè)的腳步逐漸加快，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)城市規(guī)模也逐步擴(kuò)大。在建設(shè)過程中不管在哪個(gè)領(lǐng)域電線電纜都占有重要地位。所以國(guó)家對(duì)電線電纜產(chǎn)品的質(zhì)量把控尤為嚴(yán)格，根據(jù)我國(guó)國(guó)情修定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5013和GB/T5023系列、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T8734、JB/T8735系列以及試驗(yàn)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2951系列。規(guī)定了部分電線電纜的性能要求及試驗(yàn)方法，以確保線纜的質(zhì)量滿足相應(yīng)的技術(shù)要求。我們?cè)谌粘５碾娋€電纜試驗(yàn)中，特別是進(jìn)行拉力試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)同一樣品在進(jìn)行復(fù)試時(shí)結(jié)果存在些許出入。為了了解、研究管狀試樣在拉力試驗(yàn)中不同條件下的數(shù)據(jù)差異我們進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，本文結(jié)合反復(fù)試驗(yàn)和對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析，探究影響拉力試驗(yàn)的因素并進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

1 檢驗(yàn)依據(jù)

1.1 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)選用式樣為：60227 IEC 01 (BV) 450/750V 1×2.5。產(chǎn)品試驗(yàn)步驟嚴(yán)格按照GB/T 2951.11—2008/IEC60811-1-1:2001《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第11部分：通用試驗(yàn)方法-厚度和外形尺寸測(cè)量-機(jī)械性能試驗(yàn)進(jìn)行》。

1.2 試驗(yàn)步驟

本文的試驗(yàn)主要從兩個(gè)不同方面入手對(duì)數(shù)據(jù)的影響進(jìn)行驗(yàn)證，這兩項(xiàng)分別是夾頭移動(dòng)速度和試驗(yàn)環(huán)境溫度。

試驗(yàn)過程中為了保證數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，分兩組分別進(jìn)行試驗(yàn)。在取樣過程中盡量選擇電纜相鄰位置且絕緣厚度均勻的試樣，保證試樣的均勻性。試驗(yàn)中將試樣切成100mm長(zhǎng)的小段，在不傷及絕緣的情況下，去除導(dǎo)體和所有的外護(hù)層。在進(jìn)行完預(yù)處理之后，開始分組進(jìn)行試驗(yàn)。

夾頭移動(dòng)速度組試驗(yàn)：在環(huán)境溫度（23±5）℃溫度下，由同一位實(shí)驗(yàn)員在同一實(shí)驗(yàn)室用同一臺(tái)設(shè)備，將試樣分別以（250±50）mm/min和（25±5）mm/min進(jìn)行拉力試驗(yàn)。記錄結(jié)果。

環(huán)境溫度組試驗(yàn)：由同一實(shí)驗(yàn)員在同一實(shí)驗(yàn)室用同一臺(tái)設(shè)備，分別將環(huán)境溫度控制在（27±1）℃和（19±1）℃下，以（250±50）mm/min的速度進(jìn)行拉力試驗(yàn)并記錄結(jié)果，兩組試驗(yàn)結(jié)果見表1～表2。

2 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析

根據(jù)拉力試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率?？箯垙?qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率是評(píng)判線纜機(jī)械性能的重要指標(biāo)。因?yàn)檫@兩項(xiàng)指標(biāo)的最終結(jié)果需要通過計(jì)算獲得，與本文的分析內(nèi)容關(guān)系不大，所以在表格中并沒有直接出現(xiàn)，表格中的數(shù)據(jù)是試驗(yàn)中直接獲得的最大拉斷力和斷裂時(shí)兩標(biāo)記線之間的距離。表中的數(shù)據(jù)，基本能夠說明夾頭速度及溫度的影響，可以進(jìn)行初步的分析。

表1 夾頭移動(dòng)速度組試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 環(huán)境溫度組試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.1 夾頭移動(dòng)速度組

通過對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)夾頭移動(dòng)速度為25mm/min和250mm/min時(shí)，數(shù)據(jù)存在一定差異，相同的試樣在夾頭移動(dòng)速度慢時(shí)最大拉斷力明顯小于速度快時(shí)，通過表1可以看出不同速度時(shí)最大拉斷力的差值在9.5～13.6N之間，而相對(duì)于最大拉斷力，伸長(zhǎng)距離在速度的影響下并沒有很明顯的變化。

通過數(shù)據(jù)分析，我們認(rèn)為同一管狀絕緣試樣在拉力試驗(yàn)中，夾頭移動(dòng)速度的快慢對(duì)電線電纜拉力試驗(yàn)的數(shù)據(jù)是有影響的，速度的快慢和最大拉斷力的數(shù)據(jù)成正比。25mm/min時(shí)最大拉斷力的數(shù)值，要小于250mm/min時(shí)的最大拉斷力數(shù)值。

2.2 環(huán)境溫度組

通過對(duì)表2的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在環(huán)境溫度發(fā)生改變時(shí)，測(cè)得的數(shù)據(jù)也發(fā)生了一些變化。在同樣以250mm/min的速度進(jìn)行試驗(yàn)的情況下，環(huán)境溫度較低時(shí)測(cè)得的最大拉斷力要大于環(huán)境溫度較高時(shí)，而相較于最大拉斷力的變化，斷裂伸長(zhǎng)值同夾頭移動(dòng)速度組的數(shù)據(jù)一樣，并沒有產(chǎn)生明顯變化。

綜上所述，在電線電纜的拉力試驗(yàn)中，環(huán)境溫度會(huì)對(duì)線纜拉力試驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，在溫度較低的環(huán)境下以同一速度測(cè)得最大拉斷力會(huì)大于環(huán)境溫度較高時(shí)測(cè)得的數(shù)值。

3 原因分析

3.1 夾頭移動(dòng)速度對(duì)最大拉斷力的影響

雖然通過表1的結(jié)果，可以得出夾頭移動(dòng)速度會(huì)影響最大拉斷力的結(jié)論，但是由于試樣的絕緣材料存在差異和不均勻性，且不能保證式樣是均勻品質(zhì)的模制品，并且在廠家的生產(chǎn)過程中無論是生產(chǎn)工藝、材料配方的選擇還是絕緣層的截面都會(huì)存在不同。在試樣無法保證一致性的情況下，我們的試驗(yàn)結(jié)果只能定性地描述夾頭移動(dòng)速度對(duì)拉力的影響。理想試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)是在保證試樣一致性的前提下，進(jìn)行大量的試驗(yàn)和分析論證，再用定量的方法對(duì)得到的影響參考值進(jìn)行描述，但由于實(shí)施難度很高所以很難實(shí)現(xiàn)。

夾頭移動(dòng)速度對(duì)拉斷力影響的分析：因?yàn)榻^緣材料都存在延展性，在拉力試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，絕緣在外力作用下會(huì)產(chǎn)生無法恢復(fù)的形變以適應(yīng)所受到的拉力，隨著永久形變的產(chǎn)生我們讀取到的力值也會(huì)隨之減小。夾頭移動(dòng)速度越慢時(shí)，試樣產(chǎn)生形變的時(shí)間就越充足，形變?cè)酱笤嚇邮艿降睦涂估驮叫?，最終測(cè)得的拉斷力也就越??；夾頭移動(dòng)速度較快時(shí)，試樣沒有充足的時(shí)間發(fā)生形變，在沒有以形變來適應(yīng)受到的拉力的情況下，試樣受到的拉力和抗拉力也會(huì)變大，最后測(cè)得的拉斷力數(shù)值也會(huì)變大。

考慮形變因素，可認(rèn)為夾頭移動(dòng)速度慢時(shí)測(cè)得的數(shù)值要比夾頭移動(dòng)速度快時(shí)測(cè)得的數(shù)值更加準(zhǔn)確，在GB/T2951.11—2008標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定“有疑問時(shí)，移動(dòng)速度應(yīng)為（25±5）mm/min”。但是在實(shí)際的檢測(cè)工作中，為了提高檢測(cè)效率，一般都不會(huì)選用25mm/min的速度進(jìn)行拉力試驗(yàn)，因?yàn)樾枰脑囼?yàn)時(shí)間往往在30～60min，而使用250mm/min的速度進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)時(shí)間會(huì)大大縮短，在綜合考慮時(shí)間和效率的情況下，會(huì)優(yōu)先選擇250mm/min的拉伸速度，25mm/min主要用于在出現(xiàn)疑問時(shí)，如數(shù)據(jù)處于臨界值、客戶有疑義、仲裁等情況下使用。

3.2 環(huán)境溫度對(duì)最大拉斷力影響

通過對(duì)表2數(shù)據(jù)的分析我們得出結(jié)論，環(huán)境溫度會(huì)對(duì)拉力試驗(yàn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。同樣由于在試樣的生產(chǎn)過程中多方面的因素考量無法保證試樣一致性的情況下，我們的試驗(yàn)結(jié)果只能定性地描述環(huán)境溫度對(duì)拉力試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。

環(huán)境溫度對(duì)拉力試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響的分析：本試驗(yàn)選用試樣為PVC材質(zhì)，PVC材質(zhì)是極具性價(jià)比的高分子材料，廣泛應(yīng)用于線纜行業(yè)中。首先PVC塑料對(duì)于溫度變化很敏感，盡管在試驗(yàn)結(jié)果的示數(shù)上物理性能變化較小，但在兩組環(huán)境溫度下式樣的韌性發(fā)生了變化，溫度低時(shí)分子動(dòng)能較低，分子間活動(dòng)趨緩，受到外界作用后自然不能很快地通過分子運(yùn)動(dòng)使分子鏈拉長(zhǎng)來緩解作用力，所以就容易斷裂，反映出試樣的伸長(zhǎng)值較小，而韌性的變化又在拉力試驗(yàn)的進(jìn)行中，對(duì)試樣的永久形變產(chǎn)生了影響。在環(huán)境溫度較低時(shí)，試樣的韌性較差，致使形變較小更容易斷裂，且此時(shí)試樣受到的拉力和抗拉力會(huì)變大，導(dǎo)致最大拉斷力數(shù)值變大。在溫度較高時(shí)，試樣的韌性較好，致使形變變大，且此時(shí)試樣受到的拉力和抗拉力會(huì)變小，導(dǎo)致最大拉斷力數(shù)值變小。

通過分析我們發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度對(duì)于拉力試驗(yàn)的試數(shù)還是存在一定的影響的，正常情況下，試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)在（23±5）℃的溫度下進(jìn)行，但在此區(qū)間內(nèi)溫度范圍較廣，如若試樣結(jié)果處于臨界值或客戶存疑，應(yīng)當(dāng)按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2951.11—2008中要求的（23±2）℃溫度下進(jìn)行試驗(yàn)。以保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了電線電纜拉力試驗(yàn)中的影響因素以及一些試驗(yàn)中要注意的細(xì)節(jié)，在日常的檢測(cè)工作中，我們應(yīng)當(dāng)尤為注意夾頭移動(dòng)速度和環(huán)境溫度對(duì)結(jié)果造成的影響，以便于將檢測(cè)結(jié)果更加精準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亟桓队诳蛻羰种?。畢竟電線電纜不僅要走進(jìn)平常百姓家中，更是要伴隨著國(guó)家的建設(shè)和發(fā)展。我們只有在檢測(cè)試驗(yàn)中把好關(guān)，才能將更多好的產(chǎn)品送入市場(chǎng)，這不僅是對(duì)人民群眾財(cái)產(chǎn)安全和人身安全的保證，更是對(duì)國(guó)家交給我們的工作負(fù)責(zé)。