電線電纜成束燃燒試驗(yàn)試樣長(zhǎng)度選擇的研究

摘要：電線電纜成束燃燒試驗(yàn)?zāi)軌蚍磻?yīng)電線電纜的阻燃性能，在日常的監(jiān)督抽樣過(guò)程中抽樣人員往往很難確定燃燒試驗(yàn)所需的樣品長(zhǎng)度，文章通過(guò)分析研究找到快速確定試樣長(zhǎng)度的合理方法，以便在日常抽檢工作中快速確定試樣長(zhǎng)度。

關(guān)鍵詞：成束燃燒；電線電纜；分析研究；長(zhǎng)度

Study on the Selection of "Sample Length for Bundled Combustion Test of Wires and Cables

FENG Xiaohua

（ Nanping Institute for Product Quality Inspection， Nanping 353000， Fujian， China ）

Abstract： It is difficult to determine the required length of the sample in the routine supervisory sampling process because the bunched combustion test of wires and cables can reflect their flame retardant performance. However， it is often challenging for samplers to determine the required sample length for the combustion test during routine supervisory sampling. This paper presents a reasonable method ，derived through analysis and research， for rapidly determining the sample length， facilitating efficient sample length determination in routine sampling inspections.

Key Words： Burning combustion; Wires and cables; Analytical studies; Length

0引言

電線電纜成束燃燒試驗(yàn)[1]最新標(biāo)準(zhǔn)刪除了原附錄C中試樣根數(shù)的簡(jiǎn)易計(jì)算方法，僅在GB/T 18380.33-2022 《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗(yàn) 第33部分：垂直安裝的成束電線電纜火焰垂直蔓延試驗(yàn)A類》中得以保留，因此在運(yùn)用GB/T 18380.34-2022、GB/T 18380.35-2022、GB/T 18380.36-2022等標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不能直接使用舊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的簡(jiǎn)易計(jì)算方法。這樣必然會(huì)為日常的監(jiān)督抽樣工作帶來(lái)了不少困擾。文章通過(guò)研究探討簡(jiǎn)易計(jì)算方法與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法之間的關(guān)系[2]，得出一定的規(guī)律來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

1 根據(jù)簡(jiǎn)易計(jì)算方法得出的試樣長(zhǎng)度結(jié)果

根據(jù)GB/T 18380.33-2022附錄C，成束燃燒試樣段數(shù)計(jì)算公式[3]為：

n= " " " ，結(jié)果再乘以每段長(zhǎng)度3.5m即可以得到試樣長(zhǎng)度。式中：

n——試樣根數(shù)（根），取最接近的整數(shù)（0.5及以上進(jìn)位至1）；

V——按試驗(yàn)類別確定的每米非金屬材料的總體積數(shù)，單位為升/米（L/m）；

S——根試樣橫截面的總面積，單位為平方毫米（mm2）；

Sm——根試樣橫截面中金屬材料的總面積，單位為平方毫米（mm2）。

文中選取市場(chǎng)上最為常見(jiàn)的型號(hào)作為研究樣品，通過(guò)簡(jiǎn)易測(cè)量方式計(jì)算得出表1結(jié)果。

通過(guò)表1計(jì)算結(jié)果，可以知道使用附錄C的簡(jiǎn)易計(jì)算方法每種型號(hào)規(guī)格樣品所需要的長(zhǎng)度，以便下文與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法進(jìn)行比較分析。

2 "根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法 [4-6]得出的試樣

長(zhǎng)度結(jié)果

2.1 "電纜試樣段數(shù)的確定步驟

為計(jì)算試樣段的數(shù)量，應(yīng)確定一根試樣段每米所含非金屬材料的體積。仔細(xì)截取一根不小于0.3m的電纜和光纜，其截面與電纜和光纜的軸線成直角，以便能精確測(cè)量其長(zhǎng)度。每種非金屬材料（包括發(fā)泡材料）的密度應(yīng)采用適當(dāng)方法測(cè)量，例如 GB/T 2951.13-2008測(cè)得的數(shù)據(jù)保留到小數(shù)點(diǎn)后第2位。剝下試樣段上的每一種非金屬材料 Ci 并稱重，任何小于非金屬材料總質(zhì)量5%的材料應(yīng)假定其密度為1kg/dm3。如果半導(dǎo)電屏蔽不能從絕緣材料上剝離，可以將兩者視為一體測(cè)量質(zhì)量和密度。每種非金屬材料Ci 的體積V i（ L/ m ）按下式計(jì)算：

V i =

式中：

M i ——材料 Ci 的質(zhì)量，單位為千克（kg）；

ρ i——材料Ci的密度，單位為千克每立方分米（kg/dm3）；

l——電纜和光纜試樣段的長(zhǎng)度，單位為米（m）。

每米電纜和光纜所含非金屬材料的總體積 V 等于各種非金屬材料體積V i的總和。按規(guī)定的每米體積除以每米非金屬材料的總體積V得到需要安裝的電纜和光纜試樣段根數(shù)，取最接近的整數(shù)（0.5及以上進(jìn)位至1），試樣段根數(shù)最少為 2 根。

2.2 密度測(cè)定方法[7]

2.2.1 "懸浮法

1）試驗(yàn)材料和設(shè)備

a）密度小于1g/mL的分析級(jí)乙醇（酒精）或其他合適的試液；

b）密度大于等于1g/mL的氯化鋅溶液；

c）蒸餾水或去離子水；

d）混合量筒；

e）恒溫器；

f）在（23.0±0.1）℃校正過(guò)的比重計(jì)；

g）0.1℃刻度的溫度計(jì)。

2）試驗(yàn)步驟

沿著與導(dǎo)體軸線垂直的方向，在被試絕緣或護(hù)套上切取試樣，并切成邊長(zhǎng)為（1～2）mm的小塊，將試樣放入試液中使其懸浮狀來(lái)測(cè)定其密度。試液與被試材料不應(yīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

合適的試液如下：

密度小于1g/mL的乙醇和水的混合物；

密度大于或等于1g/mL的氯化鋅和水的混合物。

在（23.0士0.5）℃溫度下將3塊試樣放入試液中，避免形成氣泡，然后將蒸餾水或去離子水加到試液中，直到試樣懸浮在試液中，試液混合物應(yīng)均勻并在規(guī)定溫度下保存。

混合試液的密度應(yīng)用比重計(jì)測(cè)定，讀數(shù)到小數(shù)點(diǎn)后三位，測(cè)得的密度即是被測(cè)試樣的密度。

2.3 "標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法，分別測(cè)量得到每一種非金屬材料的密度，然后根據(jù)每一種材料的密度及每米的重量，計(jì)算出每段每米非金屬材料的總體積；然后用所對(duì)應(yīng)的每種阻燃類型的每米體積除以每段每米非金屬材料的總體積。通過(guò)上述測(cè)量和計(jì)算，即可得到表2的計(jì)算結(jié)果。

3 "簡(jiǎn)易方法和標(biāo)準(zhǔn)方法結(jié)果比較分析

3.1 "簡(jiǎn)易法結(jié)果的分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表1中可以看出，B類阻燃電纜所需試樣的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于C類阻燃電纜；在阻燃類型一致的情況下，試樣外徑越小所需的試樣長(zhǎng)度就越長(zhǎng)。

3.2 "標(biāo)準(zhǔn)法結(jié)果的分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表2中可以看出，所需電纜長(zhǎng)度與電纜的每段每米非金屬材料總體積有直接關(guān)系，在阻燃類型一致的情況下，每段每米非金屬材料總體積越大，所需試樣的長(zhǎng)度就越小。

3.3 "結(jié)果的比較

通過(guò)對(duì)表1和表2的結(jié)果進(jìn)行比較分析，可以看出以下四點(diǎn)特征：

1）當(dāng)電纜線型為WDZB-BYJ 2.5這種單芯結(jié)構(gòu)的電纜時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)易方法計(jì)算的試樣長(zhǎng)度要比使用標(biāo)準(zhǔn)方法得出的長(zhǎng)度更長(zhǎng)。以標(biāo)準(zhǔn)方法為基準(zhǔn)，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比可知，使用簡(jiǎn)易方法得出的結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)方法得出的結(jié)果長(zhǎng)15%～22%左右。

2）當(dāng)電纜線型為WDZB-YJY 5×16這種多線芯結(jié)構(gòu)的電纜時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)易方法計(jì)算的試樣長(zhǎng)度要比使用標(biāo)準(zhǔn)方法得出的長(zhǎng)度更短。以標(biāo)準(zhǔn)方法為基準(zhǔn)，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比可知，使用簡(jiǎn)易方法得出的結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)方法得出的結(jié)果短14%～25%左右。

3）當(dāng)電纜線型為WDZB-YJY 5×16這種多線芯結(jié)構(gòu)的電纜時(shí)，線纜的外徑越大，兩種方法計(jì)算的結(jié)果差距越小。

4）同樣型號(hào)的樣品，由于廠家用料的技術(shù)指標(biāo)不同，所需要的試樣長(zhǎng)度也會(huì)有所不同。

3.4 "結(jié)果的分布規(guī)律

1）當(dāng)電纜的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，材料層數(shù)越多時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)方法比簡(jiǎn)易方法所需要的電纜長(zhǎng)度長(zhǎng)。

2）當(dāng)用料越多，所需要的試樣長(zhǎng)度就越短。

3.5 "產(chǎn)生問(wèn)偏差的原因

1）當(dāng)是BYJ等單芯結(jié)構(gòu)的電纜試樣時(shí)，由于試樣外徑、金屬材料截面積等影響試樣計(jì)算長(zhǎng)度的因素，都是按照最為理想的情況帶入計(jì)算的，因此計(jì)算值較為理想化，結(jié)果會(huì)比使用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法更長(zhǎng)。因?yàn)閷?shí)際情況下金屬材料的截面積一般都會(huì)比理論值更小，這就會(huì)造成實(shí)際每米非金屬材料體積比理想的計(jì)算值更多。另外，非金屬材料在擠包成型的過(guò)程中也并不均勻，這也會(huì)使實(shí)際的非金屬材料體積比理想值更多。這些因素就會(huì)導(dǎo)致使用簡(jiǎn)易計(jì)算方法得到的長(zhǎng)度大于實(shí)際的長(zhǎng)度。這些影響因素在單芯小截面的電纜中尤為明顯，在大截面多芯電纜中幾乎可以忽略不計(jì)。

2）當(dāng)是YJY電纜等多芯結(jié)構(gòu)的電纜試樣[8]時(shí)，由于電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，材料組成比較多樣，有大量填充繩、繞包帶等非常松散的材料，材料本身、材料與材料之間存在大量空隙，這時(shí)使用簡(jiǎn)易計(jì)算方法的理想模型，就會(huì)導(dǎo)致電纜中大量空隙的體積被計(jì)算進(jìn)非金屬材料的總體積中去，非金屬材料體積虛高，會(huì)造成用簡(jiǎn)易計(jì)算法計(jì)算出的試樣長(zhǎng)度偏短。

4實(shí)際測(cè)量和計(jì)算過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

1）在用簡(jiǎn)易方法初略估算單芯試樣長(zhǎng)度的過(guò)程中，條件允許的情況下如果能夠準(zhǔn)確測(cè)量金屬部分的實(shí)際截面積，能夠在一定程度提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。

2）在測(cè)量每種材料密度的過(guò)程中要充分考慮到溫度對(duì)溶液密度的影響，保證測(cè)得的材料密度的準(zhǔn)確性。

3）在計(jì)算非金屬材料總體積時(shí)，準(zhǔn)確切取規(guī)定長(zhǎng)度的試樣進(jìn)行稱重對(duì)于計(jì)算結(jié)果有著較大的影響，因此在切取試樣的過(guò)程中必須要仔細(xì)、準(zhǔn)確，盡量減少誤差。

4）在切取規(guī)定長(zhǎng)度試樣稱重的過(guò)程中，規(guī)定長(zhǎng)度必須大于0.3m，這樣做可以保證較大的樣本基數(shù)，減少重量誤差對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。

5）在最終確定燃燒試驗(yàn)所需試樣長(zhǎng)度的計(jì)算中，務(wù)必使用標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算出試樣長(zhǎng)度的準(zhǔn)確結(jié)果，即使是阻燃A類電纜在最終試驗(yàn)中也必須使用標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算。

5 "建議與操作

考慮到使用標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算試樣長(zhǎng)度的復(fù)雜性，此方法只有在實(shí)驗(yàn)室中才能完成，在實(shí)際抽樣工作中沒(méi)有可操作性。因此建議在實(shí)際工作中先利用簡(jiǎn)易計(jì)算方法計(jì)算試樣所需長(zhǎng)度，然后再根據(jù)文中提供的比較分析結(jié)果，結(jié)合以下實(shí)際情況確定試樣長(zhǎng)度。

1）當(dāng)所抽樣品為單芯且只有一層絕緣結(jié)構(gòu)的電纜時(shí)，可以先使用簡(jiǎn)易計(jì)算方法計(jì)算出試樣長(zhǎng)度X米，根據(jù)前文得出的比較結(jié)果可知，使用簡(jiǎn)易計(jì)算法得出的長(zhǎng)度比標(biāo)準(zhǔn)方法要更長(zhǎng)，此時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算的結(jié)果大致范圍為X/（1+22%）～X/（1+15300%），因此抽樣時(shí)為了保證樣品量足夠，至少要抽取長(zhǎng)度為X/（1+15%）米的電纜。

2）當(dāng)所抽樣品為多芯電纜時(shí)，同樣可以先使用簡(jiǎn)易計(jì)算方法計(jì)算出試樣長(zhǎng)度X米，根據(jù)前文得出的比較結(jié)果，使用簡(jiǎn)易計(jì)算法得出的長(zhǎng)度比標(biāo)準(zhǔn)方法要更短，此時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算的結(jié)果的大致范圍為X/（1-14%）～X/（1-25%），因此抽樣時(shí)為了保證足夠樣品量，至少要抽取長(zhǎng)度為X/（1-25%）米的電纜。

6 "結(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)選取日常常見(jiàn)的電纜型號(hào)樣品，通過(guò)簡(jiǎn)易計(jì)算法和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算法分別計(jì)算出這些型號(hào)電纜在進(jìn)行成束燃燒時(shí)所需要的試樣長(zhǎng)度，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較分析得出了一定的規(guī)律，并利用這些規(guī)律指導(dǎo)日常抽樣工作。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算與整理也可以知道簡(jiǎn)易計(jì)算法與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法之間還是存在比較大的偏差，這也是新標(biāo)準(zhǔn)刪除附錄C簡(jiǎn)易計(jì)算方法的原因。

參考文獻(xiàn)

[1]胡林明，馮軍，唐勇．阻燃電纜成束燃燒試驗(yàn)研究[J].

建筑電氣，2019（38）：51-56．

[2]胡昆枝．電線電纜成束燃燒試驗(yàn)方法對(duì)比分析[J].

福建建設(shè)科技，2021（03）：85-87．

[3]全國(guó)電線電纜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).電纜和光纜在火焰條件

下的燃燒試驗(yàn)第33部分：垂直安裝的成束電線電纜火焰

垂直蔓延試驗(yàn) A類： GB/T 18380.33-2022[S].北京：

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2022：3.

[4]全國(guó)電線電纜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).電纜和光纜在火焰條件

下的燃燒試驗(yàn)第34部分：垂直安裝的成束電線電纜火焰

垂直蔓延試驗(yàn) B類： GB/T 18380.34-2022[S].北京：

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2022：3.

[5]全國(guó)電線電纜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).電纜和光纜在火焰條件

下的燃燒試驗(yàn)第35部分：垂直安裝的成束電線電纜火焰

垂直蔓延試驗(yàn) C類： GB/T 18380.35-2022[S].北京：

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2022：3.

[6]全國(guó)電線電纜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).電纜和光纜在火焰條件

下的燃燒試驗(yàn)第36部分：垂直安裝的成束電線電纜火焰

垂直蔓延試驗(yàn) D類： GB/T 18380.36-2022[S].北京：

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2022：3.

[7]全國(guó)電線電纜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).電纜和光纜絕緣和護(hù)套

材料通用試驗(yàn)方法 第13部分： 通用試驗(yàn)方法 密度測(cè)定

方法 吸水試驗(yàn) 收縮試驗(yàn)：GB/T 2951.13-2008[S].北京：

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009：4.

[8]全國(guó)電線電纜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).阻燃和耐火電線電纜

或光纜通則：GB/T 19666-2019[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出

版社，2019：11.