電線電纜絕緣管狀試樣在拉力試驗中數據的變化及分析

秦云漢 鄭翔宇

（機械工業北京電工技術經濟研究所）

0 引言

進入新時代之后，我國建設的腳步逐漸加快，在經濟發展的同時城市規模也逐步擴大。在建設過程中不管在哪個領域電線電纜都占有重要地位。所以國家對電線電纜產品的質量把控尤為嚴格，根據我國國情修定了國家標準GB/T5013和GB/T5023系列、機械行業標準JB/T8734、JB/T8735系列以及試驗方法國家標準GB/T2951系列。規定了部分電線電纜的性能要求及試驗方法，以確保線纜的質量滿足相應的技術要求。我們在日常的電線電纜試驗中，特別是進行拉力試驗時，發現同一樣品在進行復試時結果存在些許出入。為了了解、研究管狀試樣在拉力試驗中不同條件下的數據差異我們進行了大量的試驗，本文結合反復試驗和對測量結果的分析，探究影響拉力試驗的因素并進行簡單的分析。

1 檢驗依據

1.1 試驗方法

本次試驗選用式樣為：60227 IEC 01 (BV) 450/750V 1×2.5。產品試驗步驟嚴格按照GB/T 2951.11—2008/IEC60811-1-1:2001《電纜和光纜絕緣和護套材料通用試驗方法 第11部分：通用試驗方法-厚度和外形尺寸測量-機械性能試驗進行》。

1.2 試驗步驟

本文的試驗主要從兩個不同方面入手對數據的影響進行驗證，這兩項分別是夾頭移動速度和試驗環境溫度。

試驗過程中為了保證數據的真實可靠，分兩組分別進行試驗。在取樣過程中盡量選擇電纜相鄰位置且絕緣厚度均勻的試樣，保證試樣的均勻性。試驗中將試樣切成100mm長的小段，在不傷及絕緣的情況下，去除導體和所有的外護層。在進行完預處理之后，開始分組進行試驗。

夾頭移動速度組試驗：在環境溫度（23±5）℃溫度下，由同一位實驗員在同一實驗室用同一臺設備，將試樣分別以（250±50）mm/min和（25±5）mm/min進行拉力試驗。記錄結果。

環境溫度組試驗：由同一實驗員在同一實驗室用同一臺設備，分別將環境溫度控制在（27±1）℃和（19±1）℃下，以（250±50）mm/min的速度進行拉力試驗并記錄結果，兩組試驗結果見表1～表2。

2 對試驗數據的分析

根據拉力試驗的數據，可以計算出抗張強度和斷裂伸長率。抗張強度和斷裂伸長率是評判線纜機械性能的重要指標。因為這兩項指標的最終結果需要通過計算獲得，與本文的分析內容關系不大，所以在表格中并沒有直接出現，表格中的數據是試驗中直接獲得的最大拉斷力和斷裂時兩標記線之間的距離。表中的數據，基本能夠說明夾頭速度及溫度的影響，可以進行初步的分析。

表1 夾頭移動速度組試驗數據

表2 環境溫度組試驗數據

2.1 夾頭移動速度組

通過對表1中的數據進行分析，不難發現夾頭移動速度為25mm/min和250mm/min時，數據存在一定差異，相同的試樣在夾頭移動速度慢時最大拉斷力明顯小于速度快時，通過表1可以看出不同速度時最大拉斷力的差值在9.5～13.6N之間，而相對于最大拉斷力，伸長距離在速度的影響下并沒有很明顯的變化。

通過數據分析，我們認為同一管狀絕緣試樣在拉力試驗中，夾頭移動速度的快慢對電線電纜拉力試驗的數據是有影響的，速度的快慢和最大拉斷力的數據成正比。25mm/min時最大拉斷力的數值，要小于250mm/min時的最大拉斷力數值。

2.2 環境溫度組

通過對表2的數據進行分析，發現在環境溫度發生改變時，測得的數據也發生了一些變化。在同樣以250mm/min的速度進行試驗的情況下，環境溫度較低時測得的最大拉斷力要大于環境溫度較高時，而相較于最大拉斷力的變化，斷裂伸長值同夾頭移動速度組的數據一樣，并沒有產生明顯變化。

綜上所述，在電線電纜的拉力試驗中，環境溫度會對線纜拉力試驗的結果產生一定的影響，在溫度較低的環境下以同一速度測得最大拉斷力會大于環境溫度較高時測得的數值。

3 原因分析

3.1 夾頭移動速度對最大拉斷力的影響

雖然通過表1的結果，可以得出夾頭移動速度會影響最大拉斷力的結論，但是由于試樣的絕緣材料存在差異和不均勻性，且不能保證式樣是均勻品質的模制品，并且在廠家的生產過程中無論是生產工藝、材料配方的選擇還是絕緣層的截面都會存在不同。在試樣無法保證一致性的情況下，我們的試驗結果只能定性地描述夾頭移動速度對拉力的影響。理想試驗應當是在保證試樣一致性的前提下，進行大量的試驗和分析論證，再用定量的方法對得到的影響參考值進行描述，但由于實施難度很高所以很難實現。

夾頭移動速度對拉斷力影響的分析：因為絕緣材料都存在延展性，在拉力試驗進行時，絕緣在外力作用下會產生無法恢復的形變以適應所受到的拉力，隨著永久形變的產生我們讀取到的力值也會隨之減小。夾頭移動速度越慢時，試樣產生形變的時間就越充足，形變越大試樣受到的拉力和抗拉力就越小，最終測得的拉斷力也就越小；夾頭移動速度較快時，試樣沒有充足的時間發生形變，在沒有以形變來適應受到的拉力的情況下，試樣受到的拉力和抗拉力也會變大，最后測得的拉斷力數值也會變大。

考慮形變因素，可認為夾頭移動速度慢時測得的數值要比夾頭移動速度快時測得的數值更加準確，在GB/T2951.11—2008標準中也規定“有疑問時，移動速度應為（25±5）mm/min”。但是在實際的檢測工作中，為了提高檢測效率，一般都不會選用25mm/min的速度進行拉力試驗，因為需要的試驗時間往往在30～60min，而使用250mm/min的速度進行試驗時時間會大大縮短，在綜合考慮時間和效率的情況下，會優先選擇250mm/min的拉伸速度，25mm/min主要用于在出現疑問時，如數據處于臨界值、客戶有疑義、仲裁等情況下使用。

3.2 環境溫度對最大拉斷力影響

通過對表2數據的分析我們得出結論，環境溫度會對拉力試驗的數據產生影響。同樣由于在試樣的生產過程中多方面的因素考量無法保證試樣一致性的情況下，我們的試驗結果只能定性地描述環境溫度對拉力試驗數據的影響。

環境溫度對拉力試驗數據的影響的分析：本試驗選用試樣為PVC材質，PVC材質是極具性價比的高分子材料，廣泛應用于線纜行業中。首先PVC塑料對于溫度變化很敏感，盡管在試驗結果的示數上物理性能變化較小，但在兩組環境溫度下式樣的韌性發生了變化，溫度低時分子動能較低，分子間活動趨緩，受到外界作用后自然不能很快地通過分子運動使分子鏈拉長來緩解作用力，所以就容易斷裂，反映出試樣的伸長值較小，而韌性的變化又在拉力試驗的進行中，對試樣的永久形變產生了影響。在環境溫度較低時，試樣的韌性較差，致使形變較小更容易斷裂，且此時試樣受到的拉力和抗拉力會變大，導致最大拉斷力數值變大。在溫度較高時，試樣的韌性較好，致使形變變大，且此時試樣受到的拉力和抗拉力會變小，導致最大拉斷力數值變小。

通過分析我們發現環境溫度對于拉力試驗的試數還是存在一定的影響的，正常情況下，試驗應當在（23±5）℃的溫度下進行，但在此區間內溫度范圍較廣，如若試樣結果處于臨界值或客戶存疑，應當按照標準GB/T2951.11—2008中要求的（23±2）℃溫度下進行試驗。以保證試驗的準確性。

4 結束語

本文介紹了電線電纜拉力試驗中的影響因素以及一些試驗中要注意的細節，在日常的檢測工作中，我們應當尤為注意夾頭移動速度和環境溫度對結果造成的影響，以便于將檢測結果更加精準嚴謹地交付于客戶手中。畢竟電線電纜不僅要走進平常百姓家中，更是要伴隨著國家的建設和發展。我們只有在檢測試驗中把好關，才能將更多好的產品送入市場，這不僅是對人民群眾財產安全和人身安全的保證，更是對國家交給我們的工作負責。