灼熱絲試驗儀

GB5169電工電子產品著火危險試驗

第10部分：灼熱絲/熱絲基本試驗方法

灼熱絲裝置和通用試驗方法

1、范圍

GB/T 5169的本部分規范了用灼熱絲裝置和通用試驗程序模擬熱源（如灼熱元件或過載電阻）短期內產生熱應力的效應，即通過模擬技術進行著火危險評定。

本部分描述的試驗程序為一個通用試驗程序，是以標準電熱絲為起燃源的小規模試驗。

本部分是應用于成品和固體電絕緣材料或其他固體可燃材料的一個通用試驗程序。

IEC 60695-2-11、IEC 60695-2-12和IEC 60695-2-13分別描述了特定的試驗程序。

本部分旨在供產品標委會根據IEC指南104：2010和ISO/IEC指南51：1999中規定的原則編寫標準。

產品標委會的任務之一就是在編寫自己的標準時，凡適用之處都要使用本系列標準。除非有關標準特別提及或列出，否則本部分的要求、試驗方法或試驗條件將不適用。

2、規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是*的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

ISO 4046-4：2002紙、紙板、紙漿及相關術語  詞匯  第4部分：紙和紙板的等級和轉化產品（Paper, board. pulps and related terms—Vocabulary—Part 4: Paper and board grades and converted products）

ISO 13943：2008  消防安全  詞匯（Fire safety—Vocabulary）

IEC 60584-1  熱電偶  第1部分：分度表（Thermocouples—Part 1：Reference tables）

IEC 60584-2  熱電偶  第2部分：允差（Thermocouples—Part2：Tolerances）

IEC 60695-2-11  著火危險試驗  第2-11部分：灼熱絲/熱絲基本試驗方法  成品的灼熱絲可燃性試驗方法（GWEPT）[Fire hazard testing—Part2-11：Glowing / hot - wire based test methods—Glowwire flammability test method for end-products（GWEPT）]

IEC 60695-2-12  著火危險試驗  第2-12部分：灼熱絲/熱絲基本試驗方法  材料的灼熱絲可燃性指數（GWFI）試驗方法[ Fire hazard testing—Part2-12：Glowing/ hot- wire based test methods—Glowwire flammability index （GWFI） test method for materials]

IEC 60695-2-13  著火危險試驗  第2-13部分：灼熱絲/熱絲基本試驗方法  材料的灼熱絲起燃溫度（GWIT）試驗方法[Fire hazard testing—Part2-13：Glowing/ hot-wire based test methods—Glowwire ignition temperature（GWIT）test method for materials]

IEC指南104：2010  安全出版物的編寫及基礎安全出版物和多專業共用安全出版物的應用導則（The preparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publications）

ISO/IEC指南51：1999  安全方面  標準中涉及安全內容的導則（Safety aspects— Guidelines for their inclusion in standards）

3、術語和定義

ISO 13943：2008界定的以及下列術語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復列出了ISO 13943：2008中的一些術語和定義。

3.1

燃燒性（形容詞）combustible (adjective)

能夠起燃和燃燒的。

[ISO 13943：2008，定義4.43]

3.2

無通風環境 draught- free environment

試驗結果不受局部氣流顯著影響的空間環境。

注：定性示例，如：能使蠟燭火焰保持基本穩定的空間環境。定量示例，如：小規模著火試驗中，有時的大的空氣流速0.1m/s或0.2m/s。

[ISO 13943：2008，定義4.70]

3.3

著火危險 fire hazard

由著火引起的不期望的潛在性物質或條件。

[ISO 13943：2008，定義4.112]

3.4

著火試驗 fire test

測定著火性能或將物品暴露于火災影響范圍內的試驗。

注：著火試驗的結果可用于量化試樣著火的嚴重性或測定其耐火性或著火反應。

[ISO 13943：2008，定義4.132]

3.5

火焰（名詞）flame (noun)

在氣體介質中，急速、自發持續、次音速傳播的燃燒，通常伴有發光現象。

[ISO 13943：2008，定義4.133]

3.6

可燃性 flammability

在規定的條件下，材料或產品伴有火焰燃燒的能力。

[ISO 13943：2008，定義4.151]

3.7

起燃 ignition

（不推薦使用）持續的燃燒。

<通常>燃燒的開始。

[ISO 13943：2008，定義4.187]

3.8

試驗溫度 test temperature

灼熱絲被加熱并以穩定狀態接觸試樣時頂端位置的溫度。

4、試驗裝置的描述

4.1  灼熱絲

灼熱絲是用外徑為4.00mm±0.07mm（彎曲前）的鎳/鉻（>77%Ni/20±1%Cr）絲制成的。灼熱絲環的尺寸如圖1所示。

一個新的灼熱絲在應用于試驗之前應在至少120A的電流中退火至少10h。總的退火時間可以是累計的。為了避免損壞熱電偶，退火期間不應安裝熱電偶。在退火的后，熱電偶微孔的深度需要確認。

注1：在處于循環電流的起初幾個小時里，沒有經歷過退火處理的新灼熱絲的溫度逐漸下降，一段時間之后溫度達到平衡。

試驗裝置的設計應使灼熱絲保持在一個水平面上，且使用過程中灼熱絲應對試樣施加0.95N±0.10N的力。當灼熱絲或試樣在水平方向相對移動時應保持此壓力值。灼熱絲的頂端進入并穿透試樣的深度應限制在7.0mm±0.5mm內。

試驗裝置的設計應使從試樣上落下的燃燒或灼熱顆粒能夠*地滴落在4.4中描述的鋪底層上。

試驗裝置的兩個典型示例如圖3a）和圖3b）所示。

注2：圖3b）所示的裝置對重的或形狀不規則的試樣進行試驗時會很有用。

4.2  試驗電路和連接

圖2所示為一個灼熱絲加熱的簡單電路，其沒有反饋裝置或電路維持溫度。灼熱絲試驗裝置的電源應為一個穩定的電壓源（±2%rms）。試驗電路應包含一個電流測量裝置，指示真實有效值的大誤差在1%以內。

由于涉及高電流，灼熱絲的所有電連接需具備承載相應電流而不影響其性能發揮或電路長時期穩定的能力。因為灼熱絲鑲在連接點上，足夠的接觸面積（一般每個末端不小于60mm²）對于穩定的無損電流及試驗本身很有必要。灼熱絲與連接點之間應用螺絲擰緊，或采用釬焊或銅焊連接。

注：頂端溫度加熱至960℃需要的典型電流為120A～150A。

4.3  溫度測量系統

灼熱絲頂端的溫度應使用帶有符合1級標準（見IEC 60584-2）的礦物絕緣金屬鎧裝細絲熱電偶測量。熱電偶標稱直徑應為1.0mm。熱電偶絲應適合在溫度高達960℃的條件下連續運行（例如：鎳鉻和鎳鋁合金絲（K型），見IEC60584-1）。焊接點則應位于鎧裝套內并盡可能地靠近頂端。鎧裝套應由金屬制成，確保能在溫度至少為1050℃的條件下連續工作。

注：由鎳基耐熱合金制成的鎧裝套可以滿足上述要求。

帶有熱電偶的灼熱絲在圖1及其細節圖Z中有展示。

熱電偶被安裝在灼熱絲頂端背后已鉆好的小孔里，保持緊密貼合，如圖1的細節圖Z。為減少試驗過程中污染的發生，小孔直徑應是剛好能容納熱電偶插入的小值。應保持熱電偶頂端和鉆孔底部的熱接觸。注意確保熱電偶能夠隨著灼熱絲頂端因加熱產生的尺寸變化而移動。

測量熱電偶電壓的儀器可由帶有內置基準點的任何一種商用數字溫度計構成。

可以使用其他的溫度測量儀器，如有爭議，則必須使用熱電偶方法。

4.4  規定的鋪底層

為了評定可能發生的燃燒蔓延（例如從試樣上落下的燃燒或灼熱顆粒引起的燃燒蔓延），在試樣下邊放置一塊規定的鋪底層。

除非另有規定，在一塊木板（平滑且小厚度為10mm）的上表面緊裹一層包裝絹紙，置于灼熱絲施加到試樣的作用點下方200mm±5mm處。如圖3a）和圖3b）所示。

包裝絹紙（按ISO 4046-4：2002中4.215的規定）是一種柔軟而強韌的輕質包裝紙，單位面積質量為12g/m²～30g/m²。

4.5  試驗箱

試驗箱應在無通風環境下運行，其容積還應滿足以下條件：

——試驗期間氧氣損耗不會明顯影響試驗結果；且

——試樣可安裝在距離試驗箱各表面至少100mm處。

注1：容積至少為0.5m³的試驗箱被認為足夠大。

在試驗位置上，試樣受光（不算灼熱絲的）不超過201x。該數據由照度計在試樣的位置，面對試驗箱后部測得。

注2：使用深色背景材料可有助于試樣受光不超過201x。

每次試驗之后，應將含有試樣分解物的空氣安全排出箱外。

4.6  計時裝置

計時裝置應有≤0.2s的分辨率。

5、試驗裝置的校驗

5.1  灼熱絲頂部的校驗

每一系列試驗之前，需通過測量和記錄圖1中的細節圖Z所示的尺寸“A”來檢查灼熱絲頂部。當該測量值降低到初試驗前讀數的97.5%時，則應更換灼熱絲。

每次試驗完成后，如有必要，應清除灼熱絲頂部上所有前次受試材料的殘余物，例如使用鋼絲刷清潔，然后檢查灼熱絲頂部是否有裂紋。如果不破壞灼熱絲就無法清潔其頂部（例如，當灼熱絲上有熔融玻璃纖維殘留物時），則應更換灼熱絲。

5.2  溫度測量系統的校驗

4.3規定的溫度測量系統應用下述程序進行周期性校驗：

可將一片純度至少為99.8%，面積約2mm²和厚度約0.06mm的銀箔放置在灼熱絲頂部的上表面來完成灼熱絲溫度的單點校驗。灼熱絲的起始溫度應設定為略低于銀箔熔融點，并使其達到穩定。然后以低加熱速率對灼熱絲進行加熱，以便能準確地觀察到熔融點。當銀箔開始熔化時，溫度計應該顯示960℃±10℃。確認程序完成后，應立即趁熱清除灼熱絲上的所有銀殘余物，以減少其熔成合金的可能性。如有爭議，都應采用銀箔校驗法。

注：附錄C提供了一個通過確定加熱電流與灼熱絲溫度之間的關系來完成灼熱絲溫度測量系統單點校驗的指南。為便于設定試驗溫度，在校驗得出每個溫度對應的電流后，立即繪制參考曲線。每次驗證電流-溫度曲線*性，都宜使用該參考曲線。當這個關系變化超過2%時，意味著裝置的部分部件發生了變化。此時，宜對試驗裝置進行校驗并重新校準。

6、狀態調節

試驗前，應將木板和包裝絹紙在溫度15℃～35℃、相對濕度45%～75%的大氣環境下放置至少24h。

7、通用試驗程序

7.1  試樣的支撐

試樣的安裝或夾緊應使得：

a）支撐或固定裝置造成的熱損失是可忽略的（見圖4）；

b）表面的平面部分是垂直的；

c）灼熱絲的頂端施加到表面平面部分的中心處。

每一系列試驗之前，灼熱絲的施加力應使用適當的方式檢驗。另外，還應檢查小車在整個路徑上是否均能自由移動。

7.2  灼熱絲溫度

注意事項：

為保護操作人員的安全，試驗時應采取預防措施防止發生以下問題：

——爆炸、燃燒或火災的風險；

——燃燒和電擊的風險；

——煙和/或毒性產物的吸入；以及

——殘余物毒性的風險。

加熱灼熱絲到的溫度，該溫度由校準過的溫度測量系統測量。在灼熱絲頂端接觸到試樣之前，應注意確保：

a）該溫度在至少60s內的變化保持在5K以內。

b）灼熱絲內的熱電偶鉆孔無污染物，且有合適的熱電偶與灼熱絲連接。合適的連接可通過輕輕推進熱電偶至鉆孔全部深度內來完成。

c）通過為試樣和灼熱絲之間提供至少5cm的距離或者用適當的屏蔽物，使試樣在此期間不受熱輻射的影響。以及

d）試驗完成前，不再調整加熱電流。

7.3  灼熱絲的施加

灼熱絲頂端被平穩地帶至接觸試樣并維持30s±1s。合適的接近和撤離速度約為10mm/s～25mm/s。然而，在接觸時，為避免沖擊力超過1.05N，接近的速率應在接觸時減至接近0。在材料熔融脫離灼熱絲時，灼熱絲不應與試樣保持接觸。施加時間到了之后，將灼熱絲和試樣慢慢分開，避免試樣進一步受熱，也避免受任何空氣流動而影響試驗的結果。灼熱絲頂端進入并穿透試樣的深度應限制在7mm±0.5mm以內。

注：按照IEC 60695-2-11、IEC 60695-2-12和IEC60695-2-13操作試驗時，對起燃和有焰燃燒的觀察導則參見附錄B。

說明：

1——灼熱絲；

2——熱電偶；

3——螺栓。

灼熱絲材料：鎳/鉻（＞77%Ni/20±1%Cr）。

直徑：4.0mm±0.07mm（彎曲前）。

尺寸A：（彎曲后）見5.1。

加工灼熱絲時，注意避免在頂部出現細小裂紋。

注：退火是適用于防止頂部出現細小裂紋的工序。

圖1  灼熱絲和熱電偶的位置

圖2  試驗電路

說明：

1——試樣支架（見圖4）； 8——穿透度測量尺；

2——小車； 9——灼熱絲；

3——拉緊繩； 10——試樣低落顆粒開孔底板；

4——底板； 11——灼熱絲安裝螺栓；

5——砝碼； 12——小阻力滾輪；

6——定位器； 13——規定的鋪底層。

7——火焰高度測量尺；

a）試驗裝置——灼熱絲靜止，試樣移動（示例）

圖3  試驗裝置示例

說明：

1——試樣支架（見圖4）； 8——穿透度測量尺；

2——高度調節螺栓； 9——灼熱絲；

3——拉緊繩； 10——限位螺栓；

4——底板； 11——灼熱絲安裝螺栓；

5——砝碼； 12——小阻力滾輪；

6——定位器； 13——規定的鋪底層。

7——火焰高度測量尺；

b）試驗裝置——灼熱絲移動，試樣移動（示例）

圖3  （續）

注1：本設計是為了保證熱量損失小到可以忽略。

注2：這僅為一個示例，所以未標注公差或尺寸。

圖4  試樣支架[示例——見圖3a）和3b）]

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