針焰試驗關鍵技術因素分析

黃信鋒，王杰，葉長青

（惠州海關綜合技術中心，廣東 惠州516006）

1 引言

對于電工電子設備及其部件和元件而言，檢驗其著火危險的最好方法是真實地再現實際存在的條件。但是在現實操作中，往往都不具備現實性，所以可以通過針焰試驗來模擬因故障條件而產生的小火焰效應。通過針焰試驗，可以判斷產品起火后，是否會導致火焰擴大和蔓延，并且波及周圍部件起火。針焰試驗也是評定產品是否耐燃的常見試驗之一。本文結合標準GB/T 5169.5—2008 和GB 8898—2011 中關于針焰試驗部分的內容，對針焰試驗的一些關鍵技術因素進行分析說明[1]。

2 試驗設備

2.1 燃燒器

燃燒器主要用于產生試驗火焰。根據GB/T 5169.5—2008的規定，燃燒器應由長度不少于35mm、孔徑0.5mm±0.1mm，外徑不超過0.9mm 的管子制成。其中，對燃燒器的氣體也做了有關規定，燃燒器所使用的丁烷和丙烷氣體的純度不低于95%，不允許空氣進入燃燒管。需要注意的是，在對儀器進行計量的時候，需要對燃燒器的孔徑、尺寸和傾斜角度進行計量，確保它們均符合技術指標。

2.2 試驗箱

根據標準GB/T 5169.5—2008 的規定，試驗室通風柜/試驗箱的容積至少為0.5m3，箱內表面顏色為深色。標準還要求試驗應該在無通風的環境下進行，所以在試驗過程中需要注意關閉排氣扇。

2.3 計時器

根據標準GB/T 5169.5—2008 的規定，計時器的允差不得大于0.5s。所以設備在計量時需要對常用的施焰時間和持焰時間進行計量，計時器誤差應在±0.5s 內。

2.4 鋪底層

為了評定火焰蔓延的可能性，需要在試驗樣品下方放置鋪底層。試驗樣品與鋪底層的距離應與在正常使用條件下安裝的試驗樣品一致。試驗過程中，使用的鋪底層材料一般由木板和絹紙制作而成。值得注意的是，對于鋪底層材料而言，在試驗前需要進行預處理，在溫度為15～35℃、相對濕度為45%～75%的環境條件下，放置24h。

3 樣品制備

3.1 樣品選取

根據標準GB/T 5169.5—2008 的要求，除非規范另有要求外，樣品一般在3 個試樣上進行，樣品應是完整的設備、組件或者部件。必要時，拆除部分外殼或者截取適當的部分進行試驗。需要注意確保試驗條件與正常使用時出現的情況無顯著差異。

3.2 預處理

試驗樣品在溫度為15～35℃、相對濕度為45%～75%的環境條件下，放置24h 后，完成預處理工作。對于要在同一個點進行多次試驗的樣品，需要確保之前的試驗造成的劣化不會影響后續試驗的結果[2]。

4 試驗操作

4.1 溫度校準

根據標準GB/T 5169.5—2008 的規定，火焰高度應該為12mm±1mm，而銅塊的溫度從100℃±5℃上升到700℃±3℃的試驗時間應該為23.5s±1.0s。銅塊溫升的時間需要進行三次重復測量，在兩次測量之間，允許銅塊在空氣中自然冷卻到50℃以下。為確保結果準確，在進行每次試驗前，均需要對火焰的溫度進行確認。此外，每次更換氣體之后，也需要重新校準火焰的溫度。

4.2 樣品裝夾

在試驗時，因為需要將試驗火焰施加到試驗樣品最易受到火焰影響的表面部位，所以除了規范另有規定之外，樣品應該安放在正常使用時最易起燃的位置。用固定夾持試樣時，應保證不會對試驗火焰和火焰蔓延效應產生影響。

4.3 施焰過程

4.3.1 施焰時間

施加火焰的時間按照有關規范的規定執行。標準GB/T 5169.5—2008 的規定，施加試驗火焰的時間優選值為：5s、10s、20s、30s、60s 和120s。而在GB 8898—2011 的附錄G 中，則要求施加三次火焰，每次分別為10s、60s 和120s。

4.3.2 施焰位置

試驗火焰被定位在與試驗樣品表面接觸的位置。當火焰定位在樣品的正下方時，燃燒器頂端與試驗樣品底端的距離保持在8mm±1mm。為了防止在火焰施加期間會有熔化或有焰的材料滴下落入燃燒管中，燃燒器可與垂線傾斜45°，燃燒器頂端中心與試驗樣品剩余部分之間保持5mm±1mm 的空間。

4.3.3 施焰控制

達到規定時間后，將試驗火焰移開。施焰方式分為自動控制和手動控制，無論采用哪一種方式，都可以滿足要求。值得注意的是在自動控制的設備里面，很多設備的移動方式采用了螺旋傳動結構，這種結構的優點是結構簡單，運動平穩。所以，在實際的試驗過程中，需要有意識地去排除這種干擾因素，具體方法可以是提高燃燒器的移動速度，同時，在火焰接近和離開樣品的過程中屏蔽火焰與樣品之間的熱輻射[3]。

5 結語

針焰試驗是檢驗電工電子產品及其材料著火危險的重要試驗。試驗對實驗室儀器設備的精準性，檢測人員對標準的理解，試驗步驟操作的規范性都有較高的要求。此外，針焰試驗也是實驗室能力驗證和實驗室比對中十分常見的項目。希望通過本文的分析，可以讓更多的相關工作人員了解和掌握針焰試驗的關鍵技術因素。