GB5169电工电子产品着火危险试验

第10部分：灼热丝/热丝基本试验方法

灼热丝装置和通用试验方法

1、范围

GB/T 5169的本部分规范了用灼热丝装置和通用试验程序模拟热源（如灼热元件或过载电阻）短期内产生热应力的效应，即通过模拟技术进行着火危险评定。

本部分描述的试验程序为一个通用试验程序，是以标准电热丝为起燃源的小规模试验。

本部分是应用于成品和固体电绝缘材料或其他固体可燃材料的一个通用试验程序。

IEC 60695-2-11、IEC 60695-2-12和IEC 60695-2-13分别描述了特定的试验程序。

本部分旨在供产品标委会根据IEC指南104：2010和ISO/IEC指南51：1999中规定的原则编写标准。

产品标委会的任务之一就是在编写自己的标准时，凡适用之处都要使用本系列标准。除非有关标准特别提及或列出，否则本部分的要求、试验方法或试验条件将不适用。

2、规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是*的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

ISO 4046-4：2002纸、纸板、纸浆及相关术语  词汇  第4部分：纸和纸板的等级和转化产品（Paper, board. pulps and related terms—Vocabulary—Part 4: Paper and board grades and converted products）

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

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

IEC 60584-2  热电偶  第2部分：允差（Thermocouples—Part2：Tolerances）

IEC 60695-2-11  着火危险试验  第2-11部分：灼热丝/热丝基本试验方法  成品的灼热丝可燃性试验方法（GWEPT）[Fire hazard testing—Part2-11：Glowing / hot - wire based test methods—Glowwire flammability test method for end-products（GWEPT）]

IEC 60695-2-12  着火危险试验  第2-12部分：灼热丝/热丝基本试验方法  材料的灼热丝可燃性指数（GWFI）试验方法[ Fire hazard testing—Part2-12：Glowing/ hot- wire based test methods—Glowwire flammability index （GWFI） test method for materials]

IEC 60695-2-13  着火危险试验  第2-13部分：灼热丝/热丝基本试验方法  材料的灼热丝起燃温度（GWIT）试验方法[Fire hazard testing—Part2-13：Glowing/ hot-wire based test methods—Glowwire ignition temperature（GWIT）test method for materials]

IEC指南104：2010  安全出版物的编写及基础安全出版物和多专业共用安全出版物的应用导则（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  标准中涉及安全内容的导则（Safety aspects— Guidelines for their inclusion in standards）

3、术语和定义

ISO 13943：2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了ISO 13943：2008中的一些术语和定义。

3.1

燃烧性（形容词）combustible (adjective)

能够起燃和燃烧的。

[ISO 13943：2008，定义4.43]

3.2

无通风环境 draught- free environment

试验结果不受局部气流显著影响的空间环境。

注：定性示例，如：能使蜡烛火焰保持基本稳定的空间环境。定量示例，如：小规模着火试验中，有时的大的空气流速0.1m/s或0.2m/s。

[ISO 13943：2008，定义4.70]

3.3

着火危险 fire hazard

由着火引起的不期望的潜在性物质或条件。

[ISO 13943：2008，定义4.112]

3.4

着火试验 fire test

测定着火性能或将物品暴露于火灾影响范围内的试验。

注：着火试验的结果可用于量化试样着火的严重性或测定其耐火性或着火反应。

[ISO 13943：2008，定义4.132]

3.5

火焰（名词）flame (noun)

在气体介质中，急速、自发持续、次音速传播的燃烧，通常伴有发光现象。

[ISO 13943：2008，定义4.133]

3.6

可燃性 flammability

在规定的条件下，材料或产品伴有火焰燃烧的能力。

[ISO 13943：2008，定义4.151]

3.7

起燃 ignition

（不*使用）持续的燃烧。

<通常>燃烧的开始。

[ISO 13943：2008，定义4.187]

3.8

试验温度 test temperature

灼热丝被加热并以稳定状态接触试样时顶端位置的温度。

4、试验装置的描述

4.1  灼热丝

灼热丝是用外径为4.00mm±0.07mm（弯曲前）的镍/铬（>77%Ni/20±1%Cr）丝制成的。灼热丝环的尺寸如图1所示。

一个新的灼热丝在应用于试验之前应在至少120A的电流中退火至少10h。总的退火时间可以是累计的。为了避免损坏热电偶，退火期间不应安装热电偶。在退火的后，热电偶微孔的深度需要确认。

注1：在处于循环电流的起初几个小时里，没有经历过退火处理的新灼热丝的温度逐渐下降，一段时间之后温度达到平衡。

试验装置的设计应使灼热丝保持在一个水平面上，且使用过程中灼热丝应对试样施加0.95N±0.10N的力。当灼热丝或试样在水平方向相对移动时应保持此压力值。灼热丝的顶端进入并穿透试样的深度应限制在7.0mm±0.5mm内。

试验装置的设计应使从试样上落下的燃烧或灼热颗粒能够*地滴落在4.4中描述的铺底层上。

试验装置的两个典型示例如图3a）和图3b）所示。

注2：图3b）所示的装置对重的或形状不规则的试样进行试验时会很有用。

4.2  试验电路和连接

图2所示为一个灼热丝加热的简单电路，其没有反馈装置或电路维持温度。灼热丝试验装置的电源应为一个稳定的电压源（±2%rms）。试验电路应包含一个电流测量装置，指示真实有效值的大误差在1%以内。

由于涉及高电流，灼热丝的所有电连接需具备承载相应电流而不影响其性能发挥或电路长时期稳定的能力。因为灼热丝镶在连接点上，足够的接触面积（一般每个末端不小于60mm²）对于稳定的无损电流及试验本身很有必要。灼热丝与连接点之间应用螺丝拧紧，或采用钎焊或铜焊连接。

注：顶端温度加热至960℃需要的典型电流为120A～150A。

4.3  温度测量系统

灼热丝顶端的温度应使用带有符合1级标准（见IEC 60584-2）的矿物绝缘金属铠裝细丝热电偶测量。热电偶标称直径应为1.0mm。热电偶丝应适合在温度高达960℃的条件下连续运行（例如：镍铬和镍铝合金丝（K型），见IEC60584-1）。焊接点则应位于铠装套内并尽可能地靠近顶端。铠装套应由金属制成，确保能在温度至少为1050℃的条件下连续工作。

注：由镍基耐热合金制成的铠装套可以满足上述要求。

带有热电偶的灼热丝在图1及其细节图Z中有展示。

热电偶被安装在灼热丝顶端背后已钻好的小孔里，保持紧密贴合，如图1的细节图Z。为减少试验过程中污染的发生，小孔直径应是刚好能容纳热电偶插入的小值。应保持热电偶顶端和钻孔底部的热接触。注意确保热电偶能够随着灼热丝顶端因加热产生的尺寸变化而移动。

测量热电偶电压的仪器可由带有内置基准点的任何一种商用数字温度计构成。

可以使用其他的温度测量仪器，如有争议，则必须使用热电偶方法。

4.4  规定的铺底层

为了评定可能发生的燃烧蔓延（例如从试样上落下的燃烧或灼热颗粒引起的燃烧蔓延），在试样下边放置一块规定的铺底层。

除非另有规定，在一块木板（平滑且小厚度为10mm）的上表面紧裹一层包装绢纸，置于灼热丝施加到试样的作用点下方200mm±5mm处。如图3a）和图3b）所示。

包装绢纸（按ISO 4046-4：2002中4.215的规定）是一种柔软而强韧的轻质包装纸，单位面积质量为12g/m²～30g/m²。

4.5  试验箱

试验箱应在无通风环境下运行，其容积还应满足以下条件：

——试验期间氧气损耗不会明显影响试验结果；且

——试样可安装在距离试验箱各表面至少100mm处。

注1：容积至少为0.5m³的试验箱被认为足够大。

在试验位置上，试样受光（不算灼热丝的）不超过201x。该数据由照度计在试样的位置，面对试验箱后部测得。

注2：使用深色背景材料可有助于试样受光不超过201x。

每次试验之后，应将含有试样分解物的空气安全排出箱外。

4.6  计时装置

计时装置应有≤0.2s的分辨率。

5、试验装置的校验

5.1  灼热丝顶部的校验

每一系列试验之前，需通过测量和记录图1中的细节图Z所示的尺寸“A”来检查灼热丝顶部。当该测量值降低到初试验前读数的97.5%时，则应更换灼热丝。

每次试验完成后，如有必要，应清除灼热丝顶部上所有前次受试材料的残余物，例如使用钢丝刷清洁，然后检查灼热丝顶部是否有裂纹。如果不破坏灼热丝就无法清洁其顶部（例如，当灼热丝上有熔融玻璃纤维残留物时），则应更换灼热丝。

5.2  温度测量系统的校验

4.3规定的温度测量系统应用下述程序进行周期性校验：

可将一片纯度至少为99.8%，面积约2mm²和厚度约0.06mm的银箔放置在灼热丝顶部的上表面来完成灼热丝温度的单点校验。灼热丝的起始温度应设定为略低于银箔熔融点，并使其达到稳定。然后以低加热速率对灼热丝进行加热，以便能准确地观察到熔融点。当银箔开始熔化时，温度计应该显示960℃±10℃。确认程序完成后，应立即趁热清除灼热丝上的所有银残余物，以减少其熔成合金的可能性。如有争议，都应采用银箔校验法。

注：附录C提供了一个通过确定加热电流与灼热丝温度之间的关系来完成灼热丝温度测量系统单点校验的指南。为便于设定试验温度，在校验得出每个温度对应的电流后，立即绘制参考曲线。每次验证电流-温度曲线*性，都宜使用该参考曲线。当这个关系变化超过2%时，意味着装置的部分部件发生了变化。此时，宜对试验装置进行校验并重新校准。

6、状态调节

试验前，应将木板和包装绢纸在温度15℃～35℃、相对湿度45%～75%的大气环境下放置至少24h。

7、通用试验程序

7.1  试样的支撑

试样的安装或夹紧应使得：

a）支撑或固定装置造成的热损失是可忽略的（见图4）；

b）表面的平面部分是垂直的；

c）灼热丝的顶端施加到表面平面部分的中心处。

每一系列试验之前，灼热丝的施加力应使用适当的方式检验。另外，还应检查小车在整个路径上是否均能自由移动。

7.2  灼热丝温度

注意事项：

为保护操作人员的安全，试验时应采取预防措施防止发生以下问题：

——爆炸、燃烧或火灾的风险；

——燃烧和电击的风险；

——烟和/或毒性产物的吸入；以及

——残余物毒性的风险。

加热灼热丝到的温度，该温度由校准过的温度测量系统测量。在灼热丝顶端接触到试样之前，应注意确保：

a）该温度在至少60s内的变化保持在5K以内。

b）灼热丝内的热电偶钻孔无污染物，且有合适的热电偶与灼热丝连接。合适的连接可通过轻轻推进热电偶至钻孔全部深度内来完成。

c）通过为试样和灼热丝之间提供至少5cm的距离或者用适当的屏蔽物，使试样在此期间不受热辐射的影响。以及

d）试验完成前，不再调整加热电流。

7.3  灼热丝的施加

灼热丝顶端被平稳地带至接触试样并维持30s±1s。合适的接近和撤离速度约为10mm/s～25mm/s。然而，在接触时，为避免冲击力超过1.05N，接近的速率应在接触时减至接近0。在材料熔融脱离灼热丝时，灼热丝不应与试样保持接触。施加时间到了之后，将灼热丝和试样慢慢分开，避免试样进一步受热，也避免受任何空气流动而影响试验的结果。灼热丝顶端进入并穿透试样的深度应限制在7mm±0.5mm以内。

注：按照IEC 60695-2-11、IEC 60695-2-12和IEC60695-2-13操作试验时，对起燃和有焰燃烧的观察导则参见附录B。

说明：

1——灼热丝；

2——热电偶；

3——螺栓。

灼热丝材料：镍/铬（＞77%Ni/20±1%Cr）。

直径：4.0mm±0.07mm（弯曲前）。

尺寸A：（弯曲后）见5.1。

加工灼热丝时，注意避免在顶部出现细小裂纹。

注：退火是适用于防止顶部出现细小裂纹的工序。

图1  灼热丝和热电偶的位置

图2  试验电路

说明：

1——试样支架（见图4）； 8——穿透度测量尺；

2——小车； 9——灼热丝；

3——拉紧绳； 10——试样低落颗粒开孔底板；

4——底板； 11——灼热丝安装螺栓；

5——砝码； 12——小阻力滚轮；

6——定位器； 13——规定的铺底层。

7——火焰高度测量尺；

a）试验装置——灼热丝静止，试样移动（示例）

图3  试验装置示例

说明：

1——试样支架（见图4）； 8——穿透度测量尺；

2——高度调节螺栓； 9——灼热丝；

3——拉紧绳； 10——限位螺栓；

4——底板； 11——灼热丝安装螺栓；

5——砝码； 12——小阻力滚轮；

6——定位器； 13——规定的铺底层。

7——火焰高度测量尺；

b）试验装置——灼热丝移动，试样移动（示例）

图3  （续）

注1：本设计是为了保证热量损失小到可以忽略。

注2：这仅为一个示例，所以未标注公差或尺寸。

图4  试样支架[示例——见图3a）和3b）]

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