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安徽亨利儀表電纜有限公司
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扁型電纜的護套老化如何評估
2025-7-5 閱讀(161)
扁型電纜的護套老化會顯著降低其機械性能、耐環(huán)境性和電氣安全性，可能導(dǎo)致開裂、剝落、絕緣失效甚至短路風(fēng)險。評估護套老化需結(jié)合物理性能測試、化學(xué)分析、環(huán)境模擬及外觀檢查，以下為系統(tǒng)性評估方法及關(guān)鍵要點：
一、老化評估的核心指標
護套老化的主要表現(xiàn)包括：
機械性能下降：拉伸強度降低、斷裂伸長率減小、硬度增加。
化學(xué)結(jié)構(gòu)變化：聚合物降解(如氧化、水解)、添加劑析出。
外觀劣化：變色、龜裂、粉化、起泡。
電氣性能衰減：絕緣電阻降低、耐壓強度下降(若護套與絕緣層粘連)。
二、實驗室加速老化測試
通過模擬實際使用環(huán)境中的高溫、紫外線、臭氧等條件，加速護套老化過程，預(yù)測其使用壽命。
1. 熱老化測試(ASTM D3045 / IEC 60811-401)
目的：評估護套在高溫下的熱穩(wěn)定性。
方法：
將電纜樣品置于恒溫烘箱中(如100℃、135℃、158℃)，持續(xù)7天至數(shù)月。
定期取出樣品測試拉伸強度和斷裂伸長率，計算保留率(老化后值/初始值)。
判定標準：
拉伸強度保留率≥50%，斷裂伸長率保留率≥30%(UL 1581要求)。
若保留率低于標準，說明護套耐熱性不足。
2. 紫外老化測試(ASTM G154 / ISO 4892-3)
目的：模擬戶外環(huán)境中的紫外線輻射對護套的影響。
設(shè)備：熒光紫外燈老化試驗箱(UVA-340或UVB-313燈管)。
方法：
循環(huán)暴露：8小時紫外線照射(60℃) + 4小時冷凝(50℃)，持續(xù)1000小時。
測試項目：
外觀：檢查龜裂、變色(ΔE≥3為顯著變色)。
機械性能：拉伸強度和斷裂伸長率保留率。
典型結(jié)果：
PVC護套：紫外線照射后可能變黃、脆化。
XLPE護套：抗紫外線性能優(yōu)于PVC，但長期暴露仍會老化。
3. 臭氧老化測試(ASTM D1149 / IEC 60811-403)
目的：評估護套在臭氧環(huán)境中的抗裂紋擴展能力。
方法：
將樣品置于含50±5 pphm臭氧的空氣中，溫度40℃，拉伸20%應(yīng)變，持續(xù)72小時。
觀察表面是否出現(xiàn)裂紋(裂紋深度≥0.1mm為失效)。
適用場景：
工業(yè)環(huán)境(如化工廠、橡膠加工廠)中臭氧濃度較高的場合。
4. 濕熱老化測試(ASTM D2247 / IEC 60811-21)
目的：模擬高溫高濕環(huán)境對護套的腐蝕作用。
方法：
將樣品置于85℃/85%RH的恒溫恒濕箱中，持續(xù)1000小時。
測試項目：
外觀：起泡、分層(按ISO 4628評級)。
電氣性能：絕緣電阻(≥1 MΩ為合格)。
典型問題：
PVC護套在濕熱環(huán)境中易吸水膨脹，導(dǎo)致與絕緣層剝離。
三、護套材料化學(xué)分析
通過分析護套材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化，定量評估老化程度。
1. 紅外光譜分析(FTIR)
目的：檢測護套材料中的氧化產(chǎn)物(如羰基、羥基)。
方法：
采集老化前后護套的FTIR光譜，對比特征峰強度。
氧化指數(shù)(OI)：羰基峰(1700-1750 cm?¹)與亞甲基峰(2920 cm?¹)面積比。
OI≥0.1表明顯著氧化。
應(yīng)用：
判斷護套是否因熱或光氧化而降解。
2. 熱重分析(TGA)
目的：測量護套材料的熱穩(wěn)定性及分解溫度。
方法：
以10℃/min速率升溫，記錄質(zhì)量損失曲線。
分解溫度(Td)：質(zhì)量損失5%時的溫度。
新護套Td≥300℃，老化后Td可能降至250℃以下。
意義：
Td降低表明護套熱穩(wěn)定性下降，易在高溫下分解。
3. 差示掃描量熱法(DSC)
目的：分析護套材料的結(jié)晶度變化。
方法：
測量熔融熱焓(ΔH)，計算結(jié)晶度(Xc = ΔH/ΔH? × 100%，ΔH?為***結(jié)晶材料的熔融熱)。
結(jié)果解讀：
Xc增加：護套變脆(如PVC老化后結(jié)晶度上升)。
Xc降低：材料軟化(如橡膠老化后交聯(lián)斷裂)。
四、現(xiàn)場非破壞性檢測
適用于在用電纜的快速篩查，無需截取樣品。
1. 硬度測試(Shore D)
目的：通過硬度變化間接評估老化程度。
方法：
使用Shore D硬度計測量護套表面硬度。
判定標準：
新護套硬度：60-80 Shore D。
老化后硬度增加≥10%可能表明脆化。
注意：需在電纜平坦部位測試，避免彎曲影響結(jié)果。
2. 微觀形貌觀察(SEM)
目的：直觀查看護套表面微觀裂紋。
方法：
截取小塊護套，噴金后用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察。
典型特征：
未老化：表面光滑，無裂紋。
老化后：出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋或孔洞。
局限性：需破壞性取樣，適用于實驗室分析。
3. 電氣性能快速檢測
方法：
使用兆歐表測量護套與導(dǎo)體間的絕緣電阻(需剝離部分絕緣層)。
合格標準：
低壓電纜：≥1 MΩ。
