本發(fā)明屬于電纜
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種電纜與保護(hù)套管濕熱環(huán)境耐久性能評價(jià)方法及裝置。
背景技術(shù)：
：濕熱老化檢測適用于可能在溫暖潮濕的環(huán)境中使用的產(chǎn)品，熱帶地區(qū)全年、中緯度地區(qū)一年有長短不等的季節(jié)就是這種溫暖潮濕的環(huán)境。試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)產(chǎn)品對溫暖潮濕的環(huán)境的適應(yīng)能力。塑性材料、多孔性材料或成品等而言,各種不同材料對溫度與濕氣有不同形態(tài)之物理反應(yīng)，溫度所產(chǎn)生效應(yīng)多為塑性變形或產(chǎn)品過溫或低溫啟動(dòng)不良等等,多孔性材料在濕度環(huán)境下會因毛細(xì)孔效應(yīng)而出現(xiàn)表面濕氣吸附,滲入、凝結(jié)等情形，在低濕環(huán)境中會因靜電荷累積效應(yīng)誘發(fā)產(chǎn)品出現(xiàn)失效。常見濕度效應(yīng)有：物理強(qiáng)度的喪失、化學(xué)性能的改變、絕緣材料性能的退化、電性短路、金屬材料氧化腐蝕、塑性的喪失、加速化學(xué)反應(yīng)、電子組件的退化等現(xiàn)象。濕熱試驗(yàn)主要用于儀器儀表材料、電工、電子產(chǎn)品、家用電器、汽摩配件、化工涂料、航空航天產(chǎn)品及其他相關(guān)產(chǎn)品零部件在高低溫濕熱的環(huán)境下貯存、運(yùn)輸、使用時(shí)對溫暖潮濕的環(huán)境的適應(yīng)能力。濕熱老化試驗(yàn)是一種人工模擬環(huán)境試驗(yàn),使用濕熱試驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)生濕熱氣氛模擬產(chǎn)品在儲存、運(yùn)輸和使用過程中可能遇到的濕熱環(huán)境，以考核產(chǎn)品的耐候性。人工加速濕熱老化一般采用恒溫恒濕試驗(yàn)法和交變溫濕度循環(huán)試驗(yàn)法。濕熱老化試驗(yàn)除了人工模擬濕熱環(huán)境外還具有加速作用，可大大縮短試驗(yàn)時(shí)間，且具有與現(xiàn)場暴露試驗(yàn)相似的試驗(yàn)結(jié)果。我國濕熱老化實(shí)驗(yàn)方法有材料暴露于潮濕的熱空氣環(huán)境中，經(jīng)受濕熱作用后會發(fā)生性能變化，通過測定在規(guī)定環(huán)境條件下暴露前后的一些性能或外觀變化，評價(jià)材料的耐濕熱性能。電纜由一根或多根相互絕緣的導(dǎo)體和外包絕緣保護(hù)層制成，將電力或信息從一處傳輸?shù)搅硪惶幍膶?dǎo)線。電纜在使用的過程中，經(jīng)常要跟保護(hù)套管配合使用。電纜在使用的過程中，特別是在濕熱條件下，經(jīng)常會發(fā)生腐蝕，表面產(chǎn)生斑點(diǎn)，造成短路等事故，產(chǎn)生腐蝕的部分原因是：在一定的溫濕度條件下網(wǎng)管中的阻燃劑助劑析出，粘附在電纜表面，水溶、水解生成酸(根)。電纜中填充有大量的氫氧化鎂或氫氧化鋁，氫氧化鎂/鋁難溶于水，但易溶于稀酸，在磷酸根等的催化下，保護(hù)套管吸附的水可將氫氧化鎂/鋁從電纜中溶出，反應(yīng)生成白色的磷酸鹽，從而腐蝕電纜。現(xiàn)有的電纜濕熱環(huán)境測試標(biāo)準(zhǔn)EN60068-2-78，測試條件為溫度90℃，濕度85％，測試時(shí)間為1000小時(shí),但是該標(biāo)準(zhǔn)測試時(shí)間長，且主要目的是比較試驗(yàn)前后抗拉強(qiáng)度變化率和斷裂伸長率的變化率，并且由于測試條件比較溫和，不能模擬測試出電纜和護(hù)套管濕熱環(huán)境下產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，檢驗(yàn)不出電纜和護(hù)套管的匹配穩(wěn)定性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電纜與護(hù)套濕熱環(huán)境耐久性能評價(jià)方法，該方法能夠測試出電纜和護(hù)套管濕熱環(huán)境下產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，檢驗(yàn)出電纜和護(hù)套管的匹配穩(wěn)定性，并且便捷高效，操作員不需要專業(yè)知識或特別培訓(xùn)亦可操作，儀器設(shè)備價(jià)廉易得。本發(fā)明的目的之二在于提供一種評價(jià)電纜與護(hù)套濕熱環(huán)境耐久性能的裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種電纜與護(hù)套濕熱環(huán)境耐久性能評價(jià)方法，包括如下步驟：(1)截取20-30mm長的電纜，用保護(hù)套管包裹電纜，制成試樣,使二者緊密接觸；(2)高壓容器中加入去離子水，試樣放在高于水面的網(wǎng)格上，控制容器內(nèi)溫度為95-125℃，容器內(nèi)壓力為0.10-0.20MPa；(3)試樣在高壓容器中高溫高壓維持40-60小時(shí)后取出測試。所述容器內(nèi)溫度和壓力是指試樣所處的環(huán)境溫度和壓力。其中步驟(2)中的容器內(nèi)溫度過低，不易檢測出電纜和護(hù)套管的匹配穩(wěn)定性；溫度過高，可導(dǎo)致電纜中助劑等正常成分中小分子物質(zhì)的揮發(fā)，使檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。步驟(2)中的容器內(nèi)溫度優(yōu)選110℃-120℃，壓力優(yōu)選0.15MPa。其中步驟(2)中的去離子水應(yīng)滿足如下條件：23℃時(shí)，電阻率應(yīng)不小于0.5MΩ.cm，PH值應(yīng)在6.0～7.2之間。在將水裝入之前，應(yīng)對試驗(yàn)箱內(nèi)部各部分進(jìn)行清洗，清洗導(dǎo)則見GB/T2423.50-2012附錄B.3。其中步驟(3)中的高溫高壓維持時(shí)間過短，試驗(yàn)效果不好，時(shí)間過長，延長了測試周期，高溫高壓維持時(shí)間最好為48小時(shí)。本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案為：(1)截取25mm長的電纜，用保護(hù)套管包裹電纜，制成試樣,使二者緊密接觸；(2)高壓容器中加入去離子水，試樣放在高于水面的網(wǎng)格上，控制容器內(nèi)溫度為110℃-120℃，容器內(nèi)壓力為0.15MPa；(3)試樣在高壓容器中高溫高壓維持48小時(shí)后取出；(4)試樣取出后置于60℃干燥箱中2小時(shí)；(5)然后記錄電纜表面出斑、出霜、顏色變化等現(xiàn)象；(6)利用紅外光譜儀衰減全反射附件(FTIR-ATR)測試試樣中的電纜外表皮，優(yōu)先選擇外觀有變化的位置測試電纜和護(hù)套管的匹配穩(wěn)定性。本發(fā)明電纜與護(hù)套濕熱環(huán)境耐久性能評價(jià)方法，能能夠測試出電纜和護(hù)套管濕熱環(huán)境下產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，檢驗(yàn)出電纜和護(hù)套管的匹配穩(wěn)定性，并且便捷高效，操作員不需要專業(yè)知識或特別培訓(xùn)亦可操作，儀器設(shè)備價(jià)廉易得。本發(fā)明測試方法的測試裝置為高壓容器，該高壓容器內(nèi)放入水，控制溫度和壓力，樣品放置在高壓容器內(nèi)高出水面的網(wǎng)格上，高壓容器的一個(gè)具體例子為高壓罐，包括加熱器、內(nèi)桶、加熱器控溫系統(tǒng)、安全閥、放氣閥、壓力表、外桶、上蓋、緊固栓，能夠控制高壓罐的溫度范圍為室溫-150℃，壓力范圍，0.10-0.20MPa，高壓罐采用自動(dòng)控溫的加熱器加熱，安全閥和放氣閥控制壓力恒定，內(nèi)置金屬網(wǎng)格，用于放置樣品。本發(fā)明高壓容器的參數(shù)應(yīng)滿足下列要求：a)應(yīng)滿足評價(jià)方法步驟(2)中給出的溫度和相對濕度條件，并至少保持168小時(shí)不間斷；b)試驗(yàn)期間，應(yīng)能提供受控的溫濕度條件，并能根據(jù)規(guī)定的條件升溫和降溫；c)容器壁結(jié)構(gòu)材料不應(yīng)引起試驗(yàn)樣品的明顯腐蝕和降低加濕水的質(zhì)量。該高壓容器還可以是高壓蒸汽滅菌器。附圖說明圖1為實(shí)施例1高壓罐示意圖。圖2為實(shí)施例1高壓罐上蓋正視圖。圖3為實(shí)施例1高壓罐上蓋俯視圖。附圖標(biāo)記：1.加熱器2.內(nèi)桶3.加熱器控溫系統(tǒng)4.安全閥5.放氣閥6.壓力表7.外桶8.上蓋9.緊固栓。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。實(shí)施例1本發(fā)明測試方法的測試裝置為高壓罐，包括加熱器1，內(nèi)桶2、加熱器控溫系統(tǒng)3、安全閥4、放氣閥5、壓力表6、外桶7、上蓋8、緊固栓9，能夠控制高壓罐的溫度范圍為室溫-150℃，壓力范圍0.10-0.20MPa，高壓罐采用自動(dòng)控溫的加熱器加熱，安全閥和放氣閥控制壓力恒定，內(nèi)桶內(nèi)置金屬網(wǎng)格，用于放置樣品。實(shí)施例2采用實(shí)施例1高壓罐和本發(fā)明方法對某設(shè)備有限公司使用的電纜和護(hù)套管的匹配穩(wěn)定性進(jìn)行了測試，樣品編號及測試結(jié)果見表1。表1電纜和護(hù)套管的匹配穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果實(shí)施例2的測試方法如下：(1)試樣準(zhǔn)備：按編號截取25mm長電纜數(shù)根，用對應(yīng)的保護(hù)套管包裹，保護(hù)套管繞電纜2圈，并用2～3根尼龍?jiān)鷰гo；(2)高壓罐中加入去離子水，試樣全部放在高于水面的金屬網(wǎng)格上，罐體組裝密封，控制罐內(nèi)溫度120℃，蒸汽壓為0.15MPa，待溫度穩(wěn)定時(shí)開始計(jì)時(shí)；(3)48小時(shí)后關(guān)閉加熱裝置，排氣、打開密封蓋，取出樣品，置于60℃干燥箱中2小時(shí)；(4)從干燥箱中取出樣品，剪開尼龍?jiān)鷰?，展開保護(hù)套，查看電纜皮表面情況，拍照；(5)記錄電纜表面出斑、出霜、顏色變化及勒痕等現(xiàn)象。取試驗(yàn)結(jié)果為可見噴霜和斑點(diǎn)的樣品組合進(jìn)行紅外光譜及元素分析，結(jié)果見表2：表2實(shí)施例2樣品濕熱試驗(yàn)后紅外光譜及元素分析結(jié)果分析結(jié)果顯示噴霜和斑點(diǎn)主要成分均為磷酸氫鎂等磷酸鹽類，部分樣品檢出酰胺類物質(zhì)(加工助劑)。在一定的溫濕度條件下護(hù)套管中的阻燃劑等助劑析出，粘附在電纜表面，水溶、水解生成酸(根)。電纜中填充有大量的氫氧化鎂或氫氧化鋁，氫氧化鎂/鋁難溶于水，但易溶于稀酸，在磷酸根的催化下，保護(hù)套管吸附的水可將氫氧化鎂/鋁從電纜中溶出，反應(yīng)生成白色的磷酸鹽，從而腐蝕電纜。實(shí)施例3選取12種電纜和3種護(hù)套管按實(shí)施例2的方法評價(jià)匹配穩(wěn)定性試驗(yàn)，測試溫度為115±5℃，其他條件不變，試樣結(jié)果見表3：表3實(shí)施例3電纜和護(hù)套管匹配穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)紅外檢測，電纜表面白斑或者噴霜成分主要為磷酸氫鎂和/或磷酸鋁鹽，部分樣品檢出酰胺類物質(zhì)(加工助劑)。該項(xiàng)試驗(yàn)中性能較好的是電纜K，白斑嚴(yán)重的有電纜D、電纜G，變形(勒痕)嚴(yán)重的有電纜A、電纜B、電纜C、電纜G、電纜I、電纜J及電纜L。護(hù)套管O吸水率大、熱穩(wěn)定性差，護(hù)套管N材質(zhì)柔軟，對電纜損傷程度最低，護(hù)套管M次之。從成分分析的結(jié)果判斷，該項(xiàng)性能表現(xiàn)最好的電纜K的交聯(lián)程度較高。電纜成分分析見表4，表4電纜成分分析樣品名稱紅外光譜分析結(jié)果電纜AEVA、氫氧化鎂、氫氧化鋁電纜BEVA、氫氧化鎂電纜CEVA、氫氧化鎂、氫氧化鋁電纜DEVA、氫氧化鎂電纜EEVA、氫氧化鎂、氫氧化鋁電纜FEVA、氫氧化鎂、氫氧化鋁電纜GEVA、氫氧化鋁電纜H聚對苯二甲酸酯、氫氧化鎂電纜IEVA、氫氧化鋁電纜JEVA、氫氧化鋁電纜KEVA、氫氧化鋁電纜LEVA、氫氧化鎂、氫氧化鋁可見，濕熱處理以后，電纜表面白斑或者噴霜成分主要來自于與護(hù)套管的反應(yīng)。為了驗(yàn)證本發(fā)明測試方法的準(zhǔn)確性，從電纜使用廠家提取了使用過的電纜D/護(hù)套管M樣品，當(dāng)時(shí)電纜已因腐蝕短路，不能繼續(xù)使用，腐蝕部分有白斑產(chǎn)生，經(jīng)紅外檢測，白斑的主要成分為磷酸氫鎂?？梢姡景l(fā)明方法能夠快速測試電纜/護(hù)套管的匹配穩(wěn)定性。對比例1將實(shí)施例2和實(shí)施例3的樣品采用EN60068-2-78標(biāo)準(zhǔn)測試，測試條件為溫度90℃，濕度85％，測試時(shí)間為1000小時(shí),樣品表面均看不出變化，經(jīng)紅外檢測試驗(yàn)前后電纜與護(hù)套接觸位置的成分差別不大。將實(shí)施例2和實(shí)施例3的樣品采用GB2423.34標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交變溫濕度循環(huán)試驗(yàn)測試，樣品表面也看不出變化，經(jīng)紅外檢測試驗(yàn)前后電纜與護(hù)套接觸位置的成分差別不大。實(shí)施例4選取6種電纜和7種護(hù)套管按實(shí)施例2的方法評價(jià)匹配穩(wěn)定性試驗(yàn)，試樣結(jié)果見表5：表5實(shí)施例4電纜和護(hù)套管匹配穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果利用紅外光譜軟件對比功能，可以對比樣品初始外表面與匹配試驗(yàn)后外表面紅外光譜，儀器自動(dòng)計(jì)算出匹配度，該匹配度代表樣品主要化學(xué)基團(tuán)的改變程度，可較靈敏、準(zhǔn)確地反映電纜絕緣層外表面的成分及微觀結(jié)構(gòu)的變化情況，匹配度越高，說明電纜絕緣層的變化越小，耐腐蝕性、耐熱氧老化、耐濕熱性能越好。因紅外光譜測試范圍較小(mm級)，故在測試時(shí)，須選擇外觀有變化的地方檢測，結(jié)果取匹配度最低值。表6實(shí)施例4電纜與保護(hù)套耐濕熱性能測試紅外光譜匹配度判定如按照5分制評定外觀和紅外光譜匹配度，評定規(guī)則列于表7中，則各電纜的得分見表8。表7電纜與保護(hù)套耐濕熱性能測試外觀評價(jià)與紅外光譜匹配度打分規(guī)則表8電纜與保護(hù)套耐濕熱性能測試外觀評價(jià)與紅外光譜匹配度平均分從實(shí)施例4可以看出，本發(fā)明的電纜與保護(hù)套管濕熱環(huán)境耐久性能評價(jià)方法可快速地評價(jià)出電纜或保護(hù)套的耐濕熱老化性能；利用試驗(yàn)后外觀檢查及紅外光譜等評定微觀結(jié)構(gòu)變化，對電纜評級，是控制電纜長期使用性能的有效方法。雖然已經(jīng)參照具體地實(shí)施方式詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本申請的范圍不僅限于說明書所描述的裝置、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的裝置、方法和步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在它們的范圍內(nèi)包括這樣的裝置、方法和步驟。當(dāng)前第1頁1 2 3