可燃性等級(jí)評(píng)定試驗(yàn)方法解析

一、引言

電能是現(xiàn)代文明的基石，是國家體現(xiàn)其現(xiàn)代競爭實(shí)力的考察因素，也是影響國家發(fā)展的重要指標(biāo)，甚至由工業(yè)用電的使用量可以看出一個(gè)國家目前所處于的狀態(tài)，是蕭條還是蓬勃發(fā)展，亦或者是處于停滯狀態(tài)。然而有利多有弊端，由電、電器產(chǎn)品所造成的火災(zāi)已經(jīng)是現(xiàn)代社會(huì)火災(zāi)形成的一個(gè)主要組成部分，電氣火災(zāi)在宿舍、住宅等場(chǎng)所發(fā)生火情較多，占所有火情的比例較高，所以電器產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)乎生命財(cái)產(chǎn)安全，不容小覷。

二、電器產(chǎn)品防火概論

當(dāng)下社會(huì)家用電器的使用越來越普遍，電子電器產(chǎn)品以多種多樣的形式走進(jìn)了千家萬戶，產(chǎn)品的安全使用成為整個(gè)社會(huì)關(guān)心的問題。電子產(chǎn)品通電就有著火的危險(xiǎn)，著火的原因有：(1)設(shè)備電路有一定功率或能量的潛在引燃源充當(dāng)火源、過載、元件失效、絕緣擊穿、連接電阻變大或連接松動(dòng)都可能導(dǎo)致著火危險(xiǎn)，即設(shè)備內(nèi)存在正常或單一故障時(shí)輸出功率大于15VA的電路[1]。(2)空氣中有20.9%的氧氣足以助燃。(3)設(shè)備外殼、印制板、步線絕緣、變壓器骨架、線圈繞組等聚合材料，充當(dāng)助燃物。(4)電壓的起弧所造成的過熱。電子電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)最大限度地防止起火和火焰蔓延，并且不應(yīng)該對(duì)設(shè)備的周圍帶來引燃的危險(xiǎn)，為滿足標(biāo)準(zhǔn)的防火要求可以采用下列方法：(1)選擇和使用適當(dāng)?shù)脑骷筒牧弦詼p少引燃危險(xiǎn)，即正確選用元器件和原材料。(2)結(jié)構(gòu)補(bǔ)償，限制火焰不向設(shè)備外部蔓延。(3)與潛在引燃源臨近內(nèi)部零部件使用低可燃性的材料。(4)采用防火防護(hù)外殼。(5)提供過流保護(hù)裝置[1]。(6)限制易燃材料的用量[3]。

三、可燃性等級(jí)的評(píng)定與試驗(yàn)方法

（一）針焰試驗(yàn)及其評(píng)定等級(jí)

針焰試驗(yàn)是產(chǎn)生局部起燃后，是否導(dǎo)致火焰擴(kuò)大或蔓延而發(fā)生電器燃燒、是否波及周圍的零部件，并引起周圍部件起火，是評(píng)定家用電器產(chǎn)品是否耐燃的系列方法之一。針焰試驗(yàn)是利用模擬技術(shù)評(píng)定設(shè)備內(nèi)部由于故障條件所造成小火焰的著火危險(xiǎn)性，適用于電工電子設(shè)備及其部件和元件，還適用于固體電氣絕緣材料或其他可燃性材料[2]。

1.試驗(yàn)一般說明

如果可能，試驗(yàn)樣品應(yīng)該是完整的設(shè)備、部件或元件，必要時(shí)，拆掉部分外殼或截取適當(dāng)?shù)牟糠诌M(jìn)行試驗(yàn)，如果試驗(yàn)樣品是大機(jī)件截取的適當(dāng)部分，必須仔細(xì)確保在這種特殊場(chǎng)合下，一定要正確地施加試驗(yàn)火焰。

由于試驗(yàn)是評(píng)定可能由其他著火元件產(chǎn)生的小火焰對(duì)試驗(yàn)樣品的影響，因此要求有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)規(guī)定施加火焰的持續(xù)時(shí)間和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)條件。本試驗(yàn)是用以確保在規(guī)定條件下，試驗(yàn)火焰不會(huì)引起零件起燃或其燃燒持續(xù)時(shí)間或長度有限，并且火焰和從試驗(yàn)樣品上落下的燃燒或灼熱顆粒不會(huì)使燃燒蔓延。

2.試驗(yàn)方法

(1)選取試樣：選取三件整件產(chǎn)品或截取部分樣品三件。

(2)施加火焰與試驗(yàn)設(shè)置：火焰施加點(diǎn)應(yīng)選擇在試樣易受火焰影響的表面，固定夾持試樣時(shí)，應(yīng)不對(duì)試驗(yàn)火焰或火焰蔓延效應(yīng)產(chǎn)生影響，在試樣下方200mm±5mm處放置一塊10mm平滑白松木板，并在木板上放置一層絹紙作鋪底層。施加火焰時(shí)間優(yōu)選值為5s、10s、20s、等，例如GB8898附錄G中要求施加三次火焰，每次分別為10s、60s、120s[2]。

(3)測(cè)量與評(píng)判：記錄三次試驗(yàn)的燃燒數(shù)據(jù)，白松木板與絹紙狀態(tài)。試樣沒有起燃或灼燒現(xiàn)象，鋪底層沒有起燃灼燒；或試驗(yàn)火焰脫離試樣后，試樣后燃燒時(shí)間小于30s。鋪底層在30s內(nèi)不再燃燒或灼燒。則可判定試驗(yàn)樣品經(jīng)得起針焰試驗(yàn)[4]。

3.等級(jí)評(píng)定

在GB/T5169.5-2008中，詳細(xì)的描述了針焰試驗(yàn)方法，但是沒有給出評(píng)定等級(jí)。如果需要對(duì)針焰試驗(yàn)評(píng)定等級(jí)，需要結(jié)合GB8898附錄G的相關(guān)內(nèi)容，可以將其分為FV0、FV1、FV2級(jí)，具體相關(guān)要求見表1。

表1 針焰試驗(yàn)附加判定方法

表2 火焰水平試驗(yàn)方法

表3 HF-1、HF-2、HBF等級(jí)判定方法

圖1 火焰水平試驗(yàn)方法

（二）火焰垂直、水平試驗(yàn)方法及其判定

1.試驗(yàn)一般說明

火焰垂直試樣法是采用垂直方式把試樣固定在試驗(yàn)裝置上，適合于測(cè)定試驗(yàn)火焰熄滅后的燃燒程度。火焰水平試樣法是采用水平方式把試樣固定在試驗(yàn)裝置上，適用于測(cè)定火焰?zhèn)鞑ニ俣萚3]。

試樣樣品按照長度：125±5mm、寬度：13±0.3mm、厚度：3±0.2mm的情況備制，試樣可由壓塑、傳遞模塑、注塑、澆注等方法制成，或由板、管、棒及絕緣件加工而成。所有試樣邊緣和表面應(yīng)平滑、光滑，沒有毛刺，無明顯可見氣泡。試驗(yàn)前試樣應(yīng)在溫度23±2℃、相對(duì)濕度為（50±5）%的條件下處理48h。

2.火焰垂直試驗(yàn)方法（FH法）

（1）將試樣按圖1方式夾在夾具上，使試樣縱向軸線垂直向下。

（2）調(diào)節(jié)火焰高度，調(diào)成20±2mm高的藍(lán)色火焰，施加火焰。

（3）移開火焰，使火焰中心對(duì)準(zhǔn)試樣底面中心相距10mm，施加火焰10s，然后移開火焰，并記錄試樣上火焰持燃時(shí)間t1，按照前法再施加火焰，10s后移開火焰，記錄持燃時(shí)間t2與余灼時(shí)間t3。

值得注意的是，在施加火焰期間，試樣有時(shí)會(huì)滴落出融熔或著火的物質(zhì)，為了防止滴落物落入燈管，可將施加火焰傾斜不大于45度繼續(xù)試驗(yàn)，或稍微移動(dòng)施加火焰至試樣寬的一邊。另外需要注意如果試樣在試驗(yàn)過程中因燃燒變短，則需要把施加火焰升高，使得距離始終保持10mm。

3.可燃性等級(jí)的判定

按照以上步驟分別對(duì)5個(gè)試樣進(jìn)行試驗(yàn)。如一組5個(gè)試樣有一個(gè)不符合要求，則需要試驗(yàn)另一組，若另一組仍不是每個(gè)試樣都符合要求，則判定取數(shù)字最大一級(jí)作為該材料的等級(jí)。

4.火焰水平試驗(yàn)法（FH）

（1）試樣應(yīng)在寬面上距離準(zhǔn)備用作引燃端25mm處，垂直縱軸作第一條標(biāo)記線，同樣在100mm處，作第二條標(biāo)記線。將試樣縱軸保持水平，橫軸傾斜45度，以圖1方式夾住，試樣要與隔離網(wǎng)相距10mm。

（2）點(diǎn)燃并將火焰調(diào)成25±2mm高的藍(lán)色火焰。

（3）施加火焰于試驗(yàn)，并與水平成45度，讓試驗(yàn)自由端6mm長處受火焰，施加火焰30s。

值得注意的是如施加火焰布道30s，火焰就已經(jīng)蔓延到第一條標(biāo)記線處，則應(yīng)立即移開火焰，并記錄第一條線到第二條線的燃燒時(shí)間t，并用75mm除以時(shí)間t，即得出燃燒速率。如試樣上的火焰在燃燒到第二條線之前熄滅了則需要記錄燃燒破壞的長度。

試驗(yàn)結(jié)果的判定。試驗(yàn)性能可評(píng)定為表2的三個(gè)等級(jí)之一，如果材料的5個(gè)試樣具有不同的等級(jí)，則取數(shù)字最大的一級(jí)作為該材料的等級(jí)。

四、可燃性等級(jí)其他判定方式

（一）可燃性等級(jí)要求總結(jié)

對(duì)于電器材料的可燃性等級(jí)，不同設(shè)備、同設(shè)備中的不同部位都具有不同的防火要求，詳細(xì)參見GB4943-2001中表4C[1]。在IEC60950與GB4943中，對(duì)材料的等級(jí)劃分為V0、V1、V2、HF-1、HF-2、HBF、HB、5V，不同的設(shè)備、設(shè)備中的不同部件要求的防火等級(jí)都有所不同。劃分的等級(jí)與上文所描述的等級(jí)試驗(yàn)方法也略有差異[1]。

表4 HB級(jí)判定要求

表5 5V級(jí)判定要求

（二）V0、V1、V2等級(jí)判定方法

如要符合IEC60950要求的V0、V1、V2等級(jí)要求，是與FV試驗(yàn)法所評(píng)定的FV0、FV1、FV2有些許差異[1]。

1)試驗(yàn)樣條長寬大致為130mm×13mm，厚度為所使用部分的最小厚度。

2)試驗(yàn)前需要對(duì)樣品進(jìn)行分組，五個(gè)樣品為一組，分兩組。一組放置于溫度：70℃±1℃，168h后立即放入氯化鈣干燥器中放置4h，另一組溫度：23℃±2℃，濕度：(45%～55%)RH，放置48h。

3)試驗(yàn)樣品的夾法、判定等級(jí)方法與FV法相同。

4)兩組試驗(yàn)樣品均要符合判定要求，如任何一組五個(gè)樣品中有一個(gè)不符合要求則需要重新取一組進(jìn)行預(yù)處理和試驗(yàn)。

（三）HF-1、HF-2、HBF等級(jí)判定方法

對(duì)要確定是否符合HF-1、HF-2、HBF判定要求的試樣，應(yīng)取材料10個(gè)樣品，長寬尺寸150mm×50mm，厚度為所使用部分的最小厚度。

試驗(yàn)步驟：

(1)試驗(yàn)前需要對(duì)樣品進(jìn)行分組，五個(gè)樣品為一組，分為A、B兩組。A組放置于溫度：70℃±1℃，168h后立即放入氯化鈣干燥器中放置4h，B組溫度：23℃±2℃，濕度：(45%～55%)RH，放置48h[1]。(2)本生燈應(yīng)支撐在鋼絲網(wǎng)下方13mm處，并將火焰高度調(diào)整到38mm的藍(lán)色火焰。(3)施加火焰60s，重復(fù)超做于10個(gè)樣品上。（4）具體的判定條件見表3。

（四）HB級(jí)材料的可燃性試驗(yàn)

如要要確定材料是否屬于HB級(jí)，取該材料或組件的3個(gè)樣品。

1)試樣長寬尺寸為130mm×13mm，厚度要小于或者等于所使用的最小厚度，厚度大于3mm時(shí)，試樣需要減小到3mm。

2)在試樣樣品一端25mm和100mm處劃上標(biāo)記。

3)試驗(yàn)前，樣品在23℃±2℃，濕度：(45%～55%)RH，放置48h。

4)按照FH法夾好試樣，調(diào)整火焰為高度25mm的藍(lán)色火焰。

5)施加火焰30s，或著燒到25mm標(biāo)記線為止，記錄燃燒至100mm標(biāo)記線的時(shí)間。

6)具體判據(jù)見表4。

（五）5V級(jí)材料的可燃性試驗(yàn)

如要要確定材料是否屬于5V級(jí)，材料厚度不能大于13mm，用長寬尺寸為130mm×13mm的規(guī)格備制10條樣條，或用長寬尺寸150mm×150mm的規(guī)格備制8塊樣板[1]。

(1)分組。一組五個(gè)試驗(yàn)樣條或四個(gè)試驗(yàn)板樣應(yīng)在23℃±2℃溫度均勻和相對(duì)濕度為45%～55%的環(huán)境條件下至少處理48h，另外一組5個(gè)試驗(yàn)樣條或4個(gè)試驗(yàn)板樣應(yīng)在空氣循環(huán)的溫度均勻的烘箱內(nèi)至少處理7d（168h），70℃，樣品處理后放入氯化鈣干燥器至少4h，使其冷卻到室溫。

(2)施加火焰，火焰總高度130mm，內(nèi)部藍(lán)色錐焰40mm。

(3)對(duì)于10個(gè)試樣條，應(yīng)施加火焰5s，然后移開火焰停燒5s，對(duì)每個(gè)試樣重復(fù)施加5次。對(duì)于8塊樣板，應(yīng)按照如下A、B、C、D四個(gè)位置分別對(duì)四塊樣板施加火焰。試驗(yàn)火焰施加5s，然后移開火焰停燒5s，重復(fù)對(duì)每塊樣板的一個(gè)部位施加5次[1]。

A、每一組中一個(gè)試驗(yàn)板樣處于垂直位置，試驗(yàn)火焰施加到該試驗(yàn)板樣的下部棱角上；

B、每一組中一個(gè)試驗(yàn)板樣處于垂直位置，試驗(yàn)火焰施加到該試驗(yàn)板樣的下部棱緣上；

C、每一組中一個(gè)試驗(yàn)板樣處于垂直位置，試驗(yàn)火焰施加到該試驗(yàn)板樣一側(cè)的中央；

D、每一組中一個(gè)試驗(yàn)板樣處于垂直位置，試驗(yàn)火焰施加到該板樣下表面的中央；

(4)判定條件詳見表5。

五、結(jié)語

隨著我國產(chǎn)品認(rèn)證制度越發(fā)規(guī)范，以經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐為導(dǎo)向性的認(rèn)證體系逐漸健全，產(chǎn)品的質(zhì)量將成為企業(yè)的第一要素，不合格的產(chǎn)品將很難生存在市場(chǎng)里，特別應(yīng)該注意一些標(biāo)準(zhǔn)上要求但容易被忽視的細(xì)節(jié)問題，對(duì)電子元?dú)饧c電器產(chǎn)品的防火性應(yīng)該符合標(biāo)準(zhǔn)的可燃性要求，對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品可燃性要求和需要達(dá)到的等級(jí)都不盡相同，需要全面的關(guān)注了解。

[1]中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所.GB4943-2001信息技術(shù)設(shè)備的安全[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.

[2]中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所.GB8898-2001音頻、視頻及類似電子設(shè)備安全要求[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002,04.

[3]國家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心.音頻視頻及類似電子設(shè)備安全要求國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施指南[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2004,04.

[4]中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所.GBT 5169.5-2008電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)(第5部分):試驗(yàn)火焰、針焰試驗(yàn)方法、裝置、確認(rèn)試驗(yàn)方法和導(dǎo)則[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009,05.