线缆阻燃试验方法与阻燃特性.pdf

1、线缆阻燃试验方法与阻燃特性吴 长 顺大 家 都 知 道 燃 烧 的 三 要 素 是 可 燃 物 、 氧 气 和 火 源 ， 因 此 我 们 在 评价 一 种 材 料 或 产 品 阻 燃 特 性 时 都 应 该 围 绕 这 三 个 因 素 来 讨 论 ， 可 燃 物及 被 评 价 的 产 品 ， 它 是 否 具 有 阻 燃 特 性 取 决 于 它 的 产 品 结 构 和 可 燃 物材 料 组 份 等 ， 在 燃 烧 过 程 中 试 验 舱 里 氧 气 含 量 及 被 燃 烧 样 品 的 敷 设 方式 与 阻 燃 特 性 有 很 大 的 相 关 性 ， 燃 烧 试 验 用 的 火 源 对 评 价

2、产 品 阻 燃 特性 也 非 常 重 要 。 成 束 燃 烧 试 验 方 法 IEC60332或 GB/T18380规 定 了 阻燃 类 别 ， 分 别 是 A类 、 B类 、 C 类 和 D 类 ， 是 不 是 某 一 产 品 只 要 通 过了 A类 成 束 燃 烧 ， 就 认 为 其 阻 燃 水 平 最 高 呢 ？ 情 况 并 非 如 此 ， 甚 至 市面 出 现 了 具 有 超 A类 阻 燃 性 能 的 电 缆 ， 这 些 提 法 或 想 法 都 不 能 离 开 试验 条 件 ， 因 此 我 们 在 对 电 线 电 缆 产 品 给 出 阻 燃 特 性 类 别 时 应 明 确 在 什么 试

3、 验 条 件 下 （ 电 缆 燃 烧 时 的 样 品 绑 扎 、 排 布 、 喷 灯 数 等 ） 才 具 备 什么 样 的 阻 燃 特 性 类 别 。一 、 阻 燃 类 别 的 含 意 是 什 么成 束 燃 烧 的 类 别 为 AF/R、 A、 B、 C、 D， 分 别 有 不 同 的 试 验 方 法 ，它 是 不 是 代 表 阻 燃 等 级 的 高 低 ？ 现 在 绝 大 多 数 人 认 为 AF/R 或 A类 阻燃 等 级 最 高 ， 其 他 以 此 类 推 ， 我 们 看 看 IEC60332是 怎 么 描 述 的 ？成 束 燃烧 类 别 燃 烧 场 合 评 定 的 描 述 对 应 的

4、试 验 方法 标 准AF/R AF/R不 用 于 普 通 电 缆 IEC60332.32A 用 于 评 定 高 非 金 属 材 料 体 积 含 量 的 场 合 IEC60332.33B 用 于 评 定 中 等 非 金 属 材 料 体 积 含 量 的 场 合 IEC60332.34C 用 于 评 定 低 非 金 属 材 料 体 积 含 量 的 场 合 IEC60332.35D 用 于 评 定 很 低 非 金 属 材 料 体 积 含 量 的 场 合 IEC60332.36从 IEC标 准 对 燃 烧 A、 B、 C、 D类 别 的 描 述 可 以 看 出 ， 类 别 仅 仅是 代 表 了 燃 烧

5、时 非 金 属 材 料 体 积 含 量 高 低 的 场 合 ， 没 有 说 是 阻 燃 等 级的 高 低 。 对 于 某 一 个 具 体 的 产 品 ， 可 能 A 类 或 B 类 成 束 阻 燃 试 验 符 合要 求 ， 但 往 往 D类 不 能 通 过 ， 这 就 很 生 动 的 说 明 了 对 于 具 体 产 品 你 不能 说 它 阻 燃 等 级 高 低 ， 只 能 说 它 符 合 哪 一 类 要 求 ， 即 非 金 属 材 料 体 积含 量 高 低 的 场 合 。 所 以 通 过 A 类 或 B 类 阻 燃 试 验 的 产 品 就 一 定 通 过 C类 或 D 类 ， 不 好 判 定

6、； 通 过 C类 或 D类 阻 燃 试 验 的 产 品 就 一 定 不 通 过A类 或 B类 ， 更 不 好 判 定 。现 在 很 多 企 业 或 销 售 人 员 想 方 设 法 提 高 自 己 产 品 的 阻 燃 等 级 ， 增加 买 点 ， 这 本 身 就 是 一 个 错 误 的 概 念 ， 我 们 从 IEC标 准 中 的 概 念 可 以看 出 ， 产 品 的 阻 燃 类 别 要 于 敷 设 时 的 状 况 相 当 ， 如 果 电 缆 敷 设 比 较 密集 ， 采 用 阻 燃 A类 或 B类 ， 如 果 敷 设 比 较 稀 疏 ， 就 采 用 阻 燃 C 类 或 D类 。 二 、 如 何

7、 评 价 产 品 阻 燃 类 别 （ AF/R、 A、 B、 C、 D）要 回 答 此 问 题 有 人 认 为 很 简 单 ， 将 此 产 品 按 某 一 类 别 进 行 燃 烧 ，符 合 该 类 要 求 的 就 是 该 阻 燃 类 别 ， 其 实 不 是 这 么 简 单 ， IEC标 准 有 明确 规 定 ， 即 产 品 的 型 式 认 可 试 验 问 题 。前 面 已 经 讲 述 了 燃 烧 的 三 要 素 是 可 燃 物 、 氧 气 和 火 源 ， 如 果 不 把此 三 要 素 的 条 件 规 定 好 ， 就 很 难 保 证 试 验 结 果 的 再 现 性 ， 更 谈 不 上 试验 方

8、法 标 准 了 ， 因 此 IEC标 准 明 确 规 定 了 每 一 种 阻 燃 类 别 型 式 认 可 试验 用 电 缆 选 择 导 则 ， 如 果 要 保 证 某 一 型 号 不 同 规 格 的 电 缆 符 合 某 一 阻燃 类 别 的 要 求 ， 应 采 用 代 表 规 格 样 品 来 进 行 型 式 认 可 试 验 ， 不 是 该 型号 内 任 一 规 格 样 品 都 可 用 作 型 式 认 可 试 验 用 的 样 品 。标 准 规 定 “ 阻 燃 类 别 型 式 认 可 试 验 用 电 缆 的 型 号 和 导 体 截 面 的 选择 ， 宜 在 电 缆 规 范 中 规 定 ， 或 由

9、买 卖 双 方 商 定 ” ， 也 就 是 说 确 定 阻 燃类 别 型 式 认 可 试 验 用 电 缆 的 型 号 和 规 格 有 二 个 原 则 中 的 一 个 ， 一 是 依据 IEC60332标 准 中 的 要 求 在 电 缆 规 范 中 规 定 ， 或 者 是 买 卖 双 方 商 定 ，但 应 符 合 IEC的 规 定 ， 否 则 试 验 结 论 不 能 要 IEC规 定 的 要 求 进 行 描 述 。IEC60332标 准 规 定 ： 由 于 钢 梯 容 积 有 限 ， 考 虑 试 验 用 导 体 截 面选 择 时 要 确 保 非 金 属 材 料 体 积 符 合 每 一 个 类 别

10、 试 验 方 法 标 准 中 的 安装 要 求 ， IEC60332.32 36阻 燃 类 别 型 式 认 可 试 验 的 所 有 条 件 概 要 汇总 如 下 ：分 类 及 标 志 AF/R A B C D导 体 截 面 范 围 /mm2 35a 35a 35d 35a 35d 35a 35d De每 米 试 件 非 金 属 材 料 体 积 /L 7 7 7 3.5 3.5 1.5 1.5 0.5采 用 标 准 钢 梯 ， 试 样 最 大 宽度 ： 300mm-层 数-喷 灯 数 2b1 11 11 11 11 11 11 11采 用 宽 型 钢 梯 ， 试 样 最 大 宽度 ： 600mm

11、-层 数-喷 灯 数 N/Ac- 12 N/Ac- N/Ac- N/Ac- N/Ac- N/Ac- N/Ac-电 缆 试 样 段 间 位 置 间 隔 间 隔 紧 密 间 隔 紧 密 间 隔 紧 密 间 隔供 火 时 间 /min. 40 40 40 40 40 20 20 20注 ： a表 示 样 品 中 至 少 一 根 导 体 截 面 大 于 35mm2;b表 示 样 品 二 层 排 列 ， 而 且 分 布 在 钢 梯 的 前 、 后 面 上 ；c 不 适 用 ；d 表 示 样 品 中 任 何 导 体 截 面 不 大 于 35mm2；De 表 示 样 品 外 径 不 允 许 大 于 12.5

12、mm.从 上 表 中 我 们 可 以 看 出 ： 阻 燃 类 别 型 式 认 可 试 验 样 品 的 选 择 、 非金 属 材 料 体 积 含 量 、 钢 梯 的 使 用 、 试 件 安 装 层 数 及 试 件 间 的 距 离 、 喷灯 数 和 燃 烧 时 间 都 有 明 确 规 定 ， 只 要 有 一 个 条 件 不 满 足 IEC标 准 要 求 ，试 验 结 果 都 不 能 用 IEC 的 分 类 进 行 描 述 ， 所 以 就 不 存 在 所 谓 超 A阻 燃电 缆 的 概 念 。AF/R类 燃 烧 试 验 方 法 明 确 规 定 适 用 于 导 体 截 面 大 于 35mm2的 样 品

13、(样 品 中 至 少 要 有 一 根 导 体 截 面 大 于 35mm2)， 而 且 此 方 法 只 适 用 于 非普 通 电 缆 ， 试 件 段 只 能 排 列 在 钢 梯 的 前 面 和 后 面 ， 如 果 样 品 导 体 截 面小 于 35mm2 的 非 普 通 电 缆 不 能 采 用 AF/R的 试 验 方 法 评 定 其 AF/R类 的阻 燃 特 性 ， 例 如 核 电 站 用 电 缆 的 阻 燃 性 能 可 以 用 此 方 法 进 行 评 定 ， 我们 曾 经 反 复 进 行 过 一 根 核 电 站 用 电 缆 的 成 束 燃 烧 试 验 ， 试 件 段 排 在 钢梯 的 前 面

14、成 束 燃 烧 是 通 过 ， 而 排 在 钢 梯 的 前 、 后 面 试 验 没 有 通 过 ， 说明 试 件 段 之 间 的 间 隙 对 试 验 结 果 的 影 响 ， 主 要 是 火 焰 在 燃 烧 过 程 中 通透 性 和 样 品 表 面 氧 浓 度 的 大 小 。对 于 A类 阻 燃 电 缆 ， 如 果 选 择 的 电 缆 样 品 导 体 截 面 大 于 35 mm2，试 件 段 只 能 排 列 在 钢 梯 的 前 面 （ 无 论 标 准 钢 梯 还 是 宽 型 钢 梯 ） ， 而 且试 件 段 间 是 间 隔 排 列 ， 间 隔 距 离 应 为 0.5倍 电 缆 直 径 ， 但 不

15、 超 过 20mm。无 论 采 用 标 准 钢 梯 还 是 宽 型 钢 梯 ， 试 件 边 缘 与 钢 梯 内 侧 垂 面 的 最 小 距离 为 50mm。 如 果 选 择 的 电 缆 样 品 导 体 截 面 不 大 于 35 mm2， 只 能 采 用标 准 钢 梯 ， 而 且 试 件 段 排 列 在 钢 梯 的 前 面 ， 紧 密 排 列 可 以 多 层 。我 们 可 以 根 据 上 表 中 的 规 定 ， 看 出 B、 C、 D类 型 式 认 可 试 验 样 品截 面 与 试 验 条 件 之 间 的 关 系 。这 里 要 特 别 说 明 的 几 点 是 ： 无 论 哪 一 类 阻 燃 类

16、别 ， 在 进 行 燃 烧 评 定 时 ， 参 加 燃 烧 的 试 件 段不 能 小 于 2根 ； A、 B、 C 类 阻 燃 类 别 中 样 品 导 体 截 面 大 于 35 mm2的 样 品 试 件 都是 单 层 间 隔 排 列 ， 不 大 于 35 mm2的 样 品 试 件 都 是 单 层 或 多 层 紧 密 排 列 ； D类 阻 燃 类 别 仅 仅 适 用 于 外 径 不 大 于 12.5mm的 样 品 ； IEC标 准 要 求 ， 当 样 品 至 少 有 一 根 导 体 截 面 大 于 35 mm2， 在 安装 电 缆 试 样 段 时 ， 第 一 个 电 缆 试 样 段 大 致 位

17、于 钢 梯 中 心 ， 其 后 的 电 缆试 样 段 在 两 侧 添 加 ， 以 使 全 部 电 缆 试 样 段 大 致 排 列 在 钢 梯 的 中 心 ； 当样 品 任 何 导 体 截 面 都 小 于 或 等 于 35 mm2， 在 安 装 电 缆 试 样 段 时 ， 第 一个 电 缆 试 样 段 （ 组 ） 大 致 位 于 钢 梯 中 心 ， 其 后 的 电 缆 试 样 段 （ 组 ） 在两 侧 添 加 ， 以 使 全 部 电 缆 试 样 段 大 致 排 列 在 钢 梯 的 中 心 ， 如 果 第 一 （ 或其 后 ） 层 用 完 了 钢 梯 的 全 部 宽 度 ， 还 需 要 使 用 第

18、 二 （ 或 更 多 ） 层 ， 第二 （ 或 其 后 ） 层 的 第 一 个 电 缆 试 样 段 （ 组 ） 应 大 致 位 于 钢 梯 中 心 ， 其后 的 电 缆 试 样 段 （ 组 ） 在 两 侧 添 加 ， 以 使 第 二 （ 或 其 后 ） 层 全 部 电 缆试 样 段 大 致 排 列 在 钢 梯 的 中 心 ， 如 果 试 样 需 要 使 用 大 量 的 电 缆 试 样 段 ，这 时 可 以 采 用 规 定 的 金 属 线 构 成 平 坦 的 电 缆 试 样 段 组 安 装 在 钢 梯 横档 上 ， 每 个 电 缆 试 样 段 组 最 大 宽 度 为 5 个 电 缆 试 样 段

19、， 且 必 须 保 证 电缆 试 样 段 相 互 接 触 ， 而 不 是 大 量 试 样 段 绞 合 或 以 其 他 方 式 捆 绑 在 钢 梯上 ， 试 验 证 明 ， 试 样 组 不 同 的 安 装 方 式 往 往 会 对 试 验 结 果 造 成 较 大 影响 。 如 果 按 上 表 要 求 选 择 的 电 缆 通 过 了 该 类 阻 燃 试 验 ， 就 应 该 认 为 该类 电 缆 （ 同 一 型 号 ， 不 同 规 格 、 结 构 相 同 的 电 缆 ） 其 他 规 格 的 电 缆 也符 合 该 类 阻 燃 试 验 的 要 求 ； 评 价 同 一 类 电 缆 阻 燃 类 别 时 ， 型

20、 式 认 可 试 验 电 缆 样 品 导 体 截 面可 以 选 择 大 于 35 mm2的 样 品 ， 也 可 选 择 不 大 于 35 mm2的 样 品 ， 但 样品 试 件 排 列 不 一 样 ； 同 一 型 号 的 电 缆 不 是 每 一 个 规 格 都 能 作 为 型 式 认 可 试 验 的 样品 ， 例 如 某 一 个 大 于 35 mm2规 格 的 样 品 ， 进 行 A 类 阻 燃 特 性 评 定 ， 根据 样 品 试 件 段 的 计 算 方 法 ， 计 算 的 试 件 根 数 按 照 上 表 进 行 钢 梯 前 面 排列 ， 发 现 前 面 排 不 下 ， 那 么 此 规 格

21、就 不 能 作 为 型 式 认 可 试 验 的 样 品 ，即 使 按 紧 密 排 列 进 行 了 燃 烧 试 验 或 前 后 排 列 ， 试 验 结 论 与 IEC60332标 准 要 求 之 间 也 没 有 关 系 ； 如 果 电 缆 用 户 要 对 第 条 中 提 到 的 规 格 样 品 进 行 燃 烧 试 验 ， 此时 的 燃 烧 结 论 也 不 能 用 IEC的 要 求 进 行 判 定 ； 电 缆 企 业 在 进 行 选 择 型 式 认 可 试 验 样 品 时 应 符 合 上 表 的 要 求 ，否 则 可 能 给 不 出 试 验 结 论 。因 此 一 个 完 整 的 阻 燃 电 缆 型

22、 式 认 可 试 验 报 告 应 包 含 ： 电 缆 结 构 的完 整 描 述 、 电 缆 试 样 段 的 数 量 、 燃 烧 类 别 、 安 装 方 式 （ 间 隔 或 紧 密 ） 、层 数 和 每 层 的 电 缆 样 品 段 数 、 供 火 时 间 、 喷 灯 数 、 损 伤 长 度 和 所 有 燃烧 和 发 光 熄 灭 时 间 。三 、 阻 燃 类 别 与 现 场 火 灾 事 故当 电 缆 产 品 标 以 某 一 阻 燃 类 别 （ AF/R、 A、 B、 C、 D） 后 ， 证 明 其在 标 准 规 定 的 试 验 条 件 下 进 行 试 验 ， 其 阻 燃 性 能 符 合 标 准 规

23、 定 的 要 求 ，即 在 规 定 的 供 火 时 间 结 束 后 熄 灭 火 焰 ， 通 过 试 验 箱 的 空 气 流 量 维 持 到电 缆 停 止 燃 烧 或 发 光 ， 或 者 维 持 到 最 长 1小 时 ， 此 后 应 强 行 熄 灭 电 缆的 燃 烧 或 发 光 ， 冷 却 后 无 论 是 在 钢 梯 前 面 还 是 后 面 ， 测 得 的 试 样 最 大炭 化 范 围 都 应 不 高 于 喷 灯 底 边 2.5m。 在 这 里 我 们 必 须 清 楚 ： 此 结 论是 在 标 准 条 件 下 在 得 出 的 阻 燃 特 性 ， 这 些 条 件 是 燃 烧 期 间 箱 体 内 的

24、 通风 量 恒 定 、 火 焰 强 度 一 定 、 被 燃 烧 样 品 体 积 一 定 、 规 定 燃 烧 时 间 、 样品 试 件 绑 扎 方 法 给 以 规 定 等 等 ， 如 果 上 述 中 有 一 个 试 验 条 件 发 生 变 化 ，阻 燃 特 性 都 会 发 生 改 变 。这 里 需 要 强 调 的 是 ， 阻 燃 试 验 不 能 用 来 评 估 火 灾 的 危 害 性 ， 仅 仅依 靠 阻 燃 试 验 的 结 果 也 不 能 保 证 安 全 性 。 阻 燃 试 验 的 目 的 或 提 供 的 阻燃 型 式 认 可 试 验 报 告 仅 仅 是 提 供 帮 助 评 估 在 特 定 条

25、 件 下 电 缆 是 否 适用 的 信 息 。火 灾 事 故 现 场 中 如 果 涉 及 到 电 缆 ， 要 分 析 现 场 的 具 体 情 况 ， 如 敷设 方 式 :隧 道 里 敷 设 、 桥 架 敷 设 、 电 缆 井 中 敷 设 、 集 束 敷 设 、 稀 疏 敷设 、 水 平 敷 设 、 垂 直 敷 设 ， 多 种 类 型 的 电 缆 混 杂 敷 设 。 通 风 情 况 :水平 通 风 、 垂 直 通 风 、 风 速 大 小 。 火 焰 起 源 ： 外 来 的 火 源 、 电 缆 本 体 击穿 产 生 的 火 源 、 电 缆 发 热 （ 或 端 部 接 触 不 良 发 热 ） 产 生

26、 的 火 源 、 由 于敷 设 原 因 电 缆 局 部 过 热 产 生 的 火 源 等 等 ， 这 些 因 素 （ 或 者 叫 条 件 ） 都与 实 验 室 的 条 件 不 一 致 ， 因 此 不 管 电 缆 产 品 阻 燃 级 别 高 低 ， 在 一 定 的场 合 电 缆 都 会 烧 光 ， 当 然 如 果 是 阻 燃 电 缆 其 烧 光 的 程 度 或 延 燃 程 度 会有 很 大 的 区 别 ， 现 在 出 现 火 灾 事 故 后 对 其 电 缆 进 行 阻 燃 测 试 ， 往 往 是阻 燃 型 号 的 电 缆 而 实 际 是 非 阻 燃 电 缆 ， 所 以 燃 烧 的 程 度 是 相

27、当 严 重 。为 了 减 少 火 灾 中 电 缆 燃 烧 的 程 度 ， 电 缆 设 计 时 应 考 虑 敷 设 的 紧 密 程 度决 定 电 缆 阻 燃 的 类 别 ， 另 外 设 计 隔 断 措 施 也 是 行 之 有 效 的 方 法 ， 例 如在 隧 道 里 或 水 平 井 里 或 竖 井 里 ， 万 一 火 灾 发 生 了 ， 电 缆 燃 烧 是 难 免 的 ，完 全 不 烧 是 不 现 实 的 ， 除 非 是 金 属 护 套 电 缆 。四 、 实 验 室 阻 燃 试 验 的 条 件前 面 已 经 讲 述 了 阻 燃 试 验 时 的 试 验 条 件 是 相 当 重 要 的 ， 在 最

28、新 的IEC60332标 准 中 对 下 列 试 验 条 件 进 行 了 明 确 而 又 严 格 的 规 定 ： 环 境 条 件如 果 实 验 室 的 温 度 低 于 5 或 高 于 40 ， 不 允 许 试 验 ； 如 果 试 验箱 体 顶 部 的 外 部 风 速 大 于 8m/s， 不 应 进 行 试 验 。 但 我 们 有 些 情 况 下不 满 足 此 条 件 情 况 在 继 续 进 行 试 验 ， 试 验 结 果 就 不 具 备 再 现 性 ； 空 气 源标 准 规 定 应 安 装 一 个 能 控 制 空 气 气 流 通 过 箱 体 的 空 气 源 ， 试 验 开始 前 应 恒 定 控

29、 制 温 度 在 （ 20 10） ， 在 进 气 口 测 量 空 气 流 量 ， 并 调节 为 （ 5000 500） L/min.在 试 验 过 程 中 空 气 流 速 应 予 以 维 持 ， 除 非电 缆 停 止 燃 烧 ， 如 果 停 止 供 火 1 小 时 后 试 样 仍 燃 烧 不 止 ， 应 强 行 熄 灭 。这 里 明 确 规 定 试 验 期 间 进 风 风 速 要 维 持 恒 定 ， 测 量 风 速 是 在 进 风口 ， 但 国 内 大 部 分 燃 烧 设 备 达 不 到 此 要 求 ， 所 以 对 试 验 结 果 会 产 生 一定 的 影 响 。 丙 烷 和 空 气 流 量

30、 控 制标 准 规 定 每 个 喷 灯 应 配 备 精 确 装 置 以 控 制 丙 烷 和 空 气 流 入 速 率 ，可 以 采 用 转 子 流 量 计 或 质 量 流 量 计 ， 推 荐 采 用 易 用 的 质 量 流 量 计 。 在这 里 我 们 还 是 要 强 调 应 采 用 质 量 流 量 计 ， 因 为 燃 烧 时 环 境 条 件 很 难 达到 基 准 温 度 （ 20 ） 和 基 准 气 压 (100kPa)， 严 格 意 义 上 讲 ， 如 果 采 用转 子 流 量 计 ， 燃 烧 试 验 时 如 果 环 境 条 件 不 满 足 基 准 条 件 ， 就 必 须 对 转子 流 量

31、计 进 行 校 准 ， 然 后 再 进 行 流 量 设 定 进 行 试 验 ， 而 质 量 流 量 计 就比 较 方 便 了 ， 不 需 要 进 行 校 准 。 出 烟 口标 准 规 定 燃 烧 箱 顶 部 有 出 烟 口 ， 尺 寸 为 （ 300 30） （ 1000100） mm， 在 燃 烧 钢 梯 的 上 方 。 标 准 中 规 定 了 燃 烧 时 的 烟 气 是 直 接 排到 箱 体 的 外 面 ， 此 出 烟 口 是 与 大 气 相 通 的 ， 没 有 管 道 与 燃 烧 箱 体 连 接 ，也 就 是 燃 烧 箱 体 里 的 空 气 流 动 是 箱 体 下 部 的 进 气 和 燃 烧 时 热 空 气 上升 所 组 成 ， 不 存 在 “ 拔 风 ” 现 象 。 而 现 在 大 部 分 燃 烧 设 备 都 是 采 用 上部 抽 风 ， 这 对 试 验 结 果 也 会 产 生 影 响 。