灼熱絲試驗能力驗證結果分析

桂 懌 陳家明 張宗取

（威凱檢測技術有限公司 廣州 510663）

引言

隨著國家經濟水平日益高速發展，電工電子產品廣泛應用于我們生活的各個領域，尤其是在家電產品、電器附件、汽車零部件、電動器具及電機產品等行業中大量使用。這些產品中廣泛使用著各種非金屬材料作為外殼、載流支撐部件、底座等。如果這些非金屬材料因產品故障、過載或接觸不良可能會造成產品局部過熱，甚至會引起材料燃燒及火焰蔓延而引燃附近設備或產品，嚴重時會危及整個系統的安全運轉，引發大規模火災事故，造成人員傷亡及財產損失。電工電子產品的耐燃性作為安全性能的一個重要指標，而檢驗電工電子產品耐燃性好壞的方法是盡可能按實際情況模擬發生效應，對電工電子產品的耐燃性進行測試。灼熱絲試驗就是規定了用灼熱絲模擬灼熱元件或過載電阻等短期內產生熱應力的效應，以盡可能真實地再現灼熱元件或過載電阻等對電工電子產品及其材料的影響。所以，正確的進行灼熱絲試驗，保證測試結果的準確性，確保設計的產品和選用的材料滿足安全要求是非常重要的。

本次能力驗證項目考察各相關實驗室灼熱絲試驗的測試能力，對于促進相關實驗室的測試工作，幫助實驗室發現日常測試存在的問題，為國家認監委加強該領域實驗室的監管，提高實驗室的測試水平提供了依據，具有十分重要的現實意義。

1 結果與討論

1.1 參加實驗室概況和實施方案

參加本次灼熱絲能力驗證計劃共有103家參加實驗室報名，2家參加實驗室因故退出，實際收回檢測結果101份。本次計劃的參加實驗室分布于中國18個省、直轄市和自治區。

本次能力驗證采用了樣品為灼熱絲試驗塑料片，由合格的供應商制備。首先根據設計配方按照比例稱取原料、阻燃劑、色粉、助劑等，高速混勻后通過擠出機擠出-造粒，得到顆粒后再次混合-擠出-造粒，經多次混合-擠出-造粒后制備成所需的粒料，然后注塑成型塑料片狀試樣，樣品尺寸為60 mm×60 mm×3.0 mm（長×寬×厚），如圖1所示。要求各實驗室依據GB/T 5169.10、GB/T 5169.11、GB/T 5169.12、GB4706.1、GB4943.1、GB 7000.1、GB/T 19510.1、GB/T 3883.1、GB/T 2099.1等標準的要求進行。檢測參數為在指定試驗溫度775 ℃條件下對樣品進行灼熱絲試驗。

圖1 樣品示意圖

1.2 統計分析設計及能力評價原則

1.2.1 指定值

本次計劃為定性計劃，利用專家判定確定指定值。本次計劃專家實驗室的測試結果詳見表1。

表1 專家實驗室測試結果統計表

因此本次能力驗證計劃指定值詳見表2。

表2 CVC2022M02指定值

1.2.2 能力評價

本次計劃將參加實驗室的測試結果和指定值進行比較，若參加實驗室的測試結果與指定值一致，則為滿意；若測試結果與指定值不一致，則為不滿意。

1.3 能力驗證結果

參加本次計劃的101家實驗室中，共有101家實驗室獲得滿意結果，占參加實驗室數量的100 %。

1.4 技術分析與建議

本次能力驗證檢測結果滿意率為100 %。說明參與的實驗室的檢測能力水平能夠達到要求，但是從本次能力驗證試驗調查表中仍然可以發現還有以下方面存在著一些技術問題。我們從對影響灼熱絲測試結果的可能因素進行了分析，主要包括以下幾個方面。

1.4.1 樣品預處理

樣品預處理是灼熱絲試驗中非常重要的一項準備工作，因為塑料材料在不同的環境下會有不同的耐燃燒性能，以及不同的火焰蔓延能力和自熄滅能力，為確保試驗結果的準確性，同時便于試驗結果的追溯，實驗室應當嚴格按標準規定的要求進行預處理，特別是鋪底層的松木板和包裝絹紙常容易被操作人員所忽略[1]。本次能力驗證指導書規定“試驗樣品和使用的絹紙和木板在溫度（23±2）℃、相對濕度（50±10）%的大氣環境下放置24 h”。本次通過對樣品預處理要求進行調查發現，101家實驗室樣品和鋪底層預處理溫度為（21～28）℃，相對濕度為（42～ 72）%，預處理時間為（24～60.5）h，個別實驗室未符合要求。建議實驗室進行試驗前，應該嚴格按照要求對樣品進行預處理。

1.4.2 試驗箱

灼熱絲試驗標準GB/T 5169.10-2017中規定試驗箱應在無通風環境下運行[2]。因此在試驗期間應檢查試驗箱是否封閉。因為試驗時沒關好試驗箱會對測試造成兩方面影響：一是當試驗箱未封閉，由于箱體內的氧氣量相對充足，一旦樣品起燃，很難自熄；二是試驗箱打開會導致灼熱絲散熱較快，空氣流動會影響灼熱絲試驗溫度，使灼熱絲無法保持在規定溫度，導致測試不準確。基于以上原因，本次能力驗證對“試驗時，試驗箱是否封閉”和“試驗過程中是否利用排氣裝置（如排氣扇）進行排氣”進行了調查，結果統計見表3、表4，建議實驗室在進行測試時封閉試驗箱，包括試驗箱的排風口，試驗過程中不應進行抽風排氣。

表4 “試驗過程中是否進行排氣”統計情況表

1.4.3 溫度測量系統的校驗

校驗溫度測量系統是灼熱絲試驗的關鍵步驟之一，可用一塊純度至少為99.8 %，面積約2 mm2和厚度約0.06 mm的銀箔放置在灼熱絲頂部的上表面來完成灼熱絲溫度的單點校驗。GB/T 5169.10-2017標準中要求“當銀箔開始融化時，溫度計應該顯示（960±10）℃”。本次測試也對“銀箔溫度核查”進行了調查，結果統計匯總見表5。實驗室銀箔溫度核查應滿足標準的要求，如果銀箔熔化溫度低于950 ℃或高于970 ℃，會導致灼熱絲實際測試溫度偏高或偏低，從而影響測試結果的準確性。實驗室也應根據灼熱絲的使用頻率確定適當的銀箔溫度核驗周期，定期對灼熱絲溫度進行核驗，以確保灼熱絲溫度的準確性。

表5 銀箔溫度核查結果統計表

1.4.4 試驗電路

GB/T 5169.10-2017規定：灼熱絲加熱的簡單電路，其沒有反饋裝置或電路維持溫度。灼熱絲試驗裝置的電源應為一個穩定的電壓源（±2 %rms）。試驗電路應包含一個電流測量裝置，指示真實有效值的最大誤差在1 %以內。本次針對“灼熱絲是否有用于保持溫度的反饋裝置或反饋回路”進行調查，結果統計匯總見表6。本次計劃中34家實驗室填寫灼熱絲是有用于保持溫度的反饋裝置或反饋回路，不符合標準規定的要求。建議實驗室進行灼熱絲試驗前應對設備進行核查，對于不符合要求的設備，應該進行改造或更換，確保滿足標準的要求。

表6 是否有用于保持溫度的反饋裝置或反饋回路統計情況表

1.4.5 灼熱絲接觸樣品之前的注意事項

灼熱絲用電加熱到標準規定的溫度，試驗開始前這一溫度應在60 s內的變化保持在5 ℃以內，為了熱輻射不影響試驗樣品，在加熱期間應提供至少5 cm的屏蔽距離或適當屏蔽物，且在試驗完成前不再調整加熱電流。當在調節加熱電流進行升溫時，灼熱絲達到試驗溫度就立刻接觸樣品，容易出現比規定的試驗溫度更高的熱沖擊，溫度過沖高于規定的試驗溫度，這樣會影響對試驗結果的判定，存在對合格樣品誤判的可能。對于“是否調節加熱電流或者電壓保持溫度的穩定”及“樣品與灼熱絲間距離”展開調查，結果統計匯總見表7、表8，本次計劃有11家調節加熱電流或電壓保持溫度穩定，有7家樣品與灼熱絲間距離小于5 cm，均不符合標準要求。

表7 是否調節加熱電流或者電壓保持溫度的穩定統計情況表

表8 樣品和灼熱絲距離統計情況表

2 總結

從本次灼熱絲能力驗證活動檢測結果來看，大部分實驗室的檢測能力水平都能夠達到要求，但是還有部分參加實驗室的測試能力方面存在著一些技術問題，包括儀器設備不符合要求、人員對標準的理解及對設備的熟練程度等，建議實驗室應加大檢測技術人員的培訓力度，提高檢測能力，同時也要多利用能力驗證計劃、測量審核等能力驗證活動形式加強質量控制，從技術上保障實驗室日常檢測活動的質量。