电缆防火组件燃烧测试装置

文/刘玉单、施初阳（建材与工程事业部）[b]前言[/b]PVC全称为Polyvinyl chloride，即聚氯乙烯，其结构为[sub]n[/sub]，见图1。PVC材料是当今世界上深受喜爱、颇为流行且被广泛应用的一种合成材料，是世界上产量最大的塑料产品之一，应用广泛，价格便宜。在建筑工程中，PVC材料由于较高的化学稳定性，广泛用于制作墙壁[url=http://zx.meilele.com/][b][color=windowtext]装饰[/color][/b][/url]、[url=http://www.meilele.com/keywords/menchuang/][b][color=windowtext]门窗[/color][/b][/url]结构、防腐管道、管件、输油管等。本文通过对墙板、地板、套管、布料、垫片等五种PVC产品的防火测试举例，说明了不同用途的PVC产品具有不同的防火测试方法和不同的防火要求，介绍了单体燃烧测试、可燃性测试、临界热辐射通量测试、氧指数测试和烟密度测试等防火测试项目。[img=,689,274]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707031630_01_3051334_3.jpg[/img][align=left]图1 聚氯乙烯结构[/align][b]1 墙板防火测试[/b]墙板属于平板状建筑材料，根据GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，其燃烧性能等级和分级依据见表1。平板材料的B1等级防火测试需要进行单体燃烧测试和可燃性测试，采用的测试标准分别是GB/T 20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》和GB/T 8626-2007《建筑材料可燃性试验方法》。[align=left]表1 平板状建筑材料及制品的燃烧性能等级和分级判据（部分）[/align][table=570][tr][td=2,1] 燃烧性能等级[/td][td]试验方法[/td][td]分级判据[/td][/tr][tr][td=1,2] B1[/td][td=1,2] B[/td][td]GB/T 20284且[/td][td]燃烧增长速率指数FIGRA[sub]0.2MJ[/sub]≤120W/s；火焰横向蔓延未到达试样长翼边缘；600s的总放热量THR600s≤7.5MJ[/td][/tr][tr][td]GB/T 8626点火时间30s[/td][td]60s内焰尖高度Fs≤150mm；60s内无燃烧滴落物引燃滤纸现象[/td][/tr][/table]GB／T 20284-2006，单体燃烧（Single Burning Item，SBI），测试是将样品搭建成一个房间角落，模拟实际火灾的试验，评估样品的火焰横向蔓延程度，热量释放的速率和总量，是评估绝大部分装修材料的关键测试方法，铺地材料不进行单体燃烧测试试验。测试前，样品搭建成一个房间角落，样品1.5m高，见图2；测试中，底部点火，模拟实际火灾的试验，见图3；测试后，样品横向保持完整，见图4。[img=,246,819]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707031632_01_3051334_3.jpg[/img]GB/T 8626-2007，可燃性是指在规定的试验条件下，材料能进行有焰燃烧的能力。可燃性测试的点火时间有30s/15s之分，点火方式有表面点火和边缘点火之分，如图5。不同类别不同等级的材料点火时间不同，不同的产品标准中对点火方式也有要求。[img=,620,336]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707031632_02_3051334_3.jpg[/img][b]2 地板防火测试[/b]地板属于铺地材料，根据GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，其燃烧性能等级和分级依据见表2。铺地材料的B1等级防火测试需要进行临界热辐射通量测试和可燃性测试，其中临界热辐射通量测试采用的测试标准是GB/T 11785-2005《铺地材料的燃烧性能测定辐射热源法》。[align=left]表2 铺地材料的燃烧性能等级和分级判据（部分）[/align][table=567][tr][td=2,1] 燃烧性能等级[/td][td]试验方法[/td][td]分级判据[/td][/tr][tr][td=1,2] B1[/td][td=1,2] B[/td][td]GB／T 11785且[/td][td]临界热辐射通量CHF≥8.0kW/m[sup]2[/sup][/td][/tr][tr][td]GB/T 8626点火时间15s[/td][td]20s内焰尖高度Fs≤150mm[/td][/tr][/table]GB/T 11785-2005，用辐射热源法测试铺地材料的燃烧性能，用临界热辐射通量表示。临界热辐射通量是指试件表面火焰停止传播并熄灭的位置所对应的辐射通量（即单位面积的入射热）或试验30分钟时火焰传播到的最远位置处对应的辐射通量，两者中的最低值。临界热辐射通量越大，表示材料越不易燃烧，其试验过程见图6。[img=,608,159]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707031633_01_3051334_3.jpg[/img][b]3 套管防火测试[/b]套管的防火测试根据GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，其燃烧性能等级和分级依据见表3。[align=left]表3 电线电缆套管的燃烧性能等级和分级判据[/align][table=569][tr][td]燃烧性能等级[/td][td]试验方法[/td][td]分级判据[/td][/tr][tr][td]B1[/td][td]GB/T 2406.2GB/T 2408GB/T 8627[/td][td]氧指数OI≥32.0%；垂直燃烧性能V-0级；烟密度等级SDR≤75[/td][/tr][tr][td]B2[/td][td]GB/T 2406.2GB/T 2408[/td][td]氧指数OI≥26.0%；垂直燃烧性能V-1级[/td][/tr][/table]套管产品标准为JG3050-1998《建筑用绝缘电工套管及配件》，套管要进行自熄性测试，要求点火后余焰在30秒内熄灭，见图7。[img=,369,347]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707031634_01_3051334_3.jpg[/img][b]4 布料防火测试[/b]布料的防火测试，根据GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，其燃烧性能等级和分级依据见表4。其燃烧性能等级判定要进行氧指数测试和垂直方向燃烧性能测试，采用的测试标准分别是GB/T5454-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》和GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》。[align=left]表4.窗帘幕布、家具制品装饰用织物燃烧性能等级和分级判据 [/align][table][tr][td]燃烧性能等级[/td][td]试验方法[/td][td]分级判据[/td][/tr][tr][td]B1[/td][td]GB/T 5454GB/T 5455[/td][td]氧指数OI≥32.0%；损毁长度≤150mm，续燃时间≤5s，阴燃时间≤15s；燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧或阴燃[/td][/tr][tr][td]B2[/td][td]GB/T 5454GB/T 5455[/td][td]氧指数OI≥26.0%；损毁长度≤200mm，续燃时间≤15s，阴燃时间≤30s；燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧或阴燃[/td][/tr][/table]氧指数（Oxygen Index）是指在氧氮混合气流中刚好维持材料燃烧所需要的最小氧浓度，以体积分数表示。氧指数越高，表示材料的阻燃性越好。不同用途不同燃烧性能等级的材料对其氧指数有不同的要求。氧指数测试过程见图8。[img=,605,269]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707031634_02_3051334_3.jpg[/img][b]5 垫片防火测试[/b]烟密度测试采用的测试标准为GB/T 8627-2007《建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》。各行业一般要求烟密度=75%。烟密度测试是指用小火点燃样品，测试样品产生的烟雾浓度，用于评估火灾时烟雾对人员逃生速率的影响。烟密度测试包含两方面：主观上，观察烟雾是否挡住“EXIT”逃生标志，见图9；客观上，记录烟雾的光吸收率，即烟密度。[img=,203,312]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707031634_03_3051334_3.jpg[/img]GB/T 8627-2007中规定，标准样品尺寸要求为（25.4±0.3）mmⅹ（25.4±0.3）mmⅹ（6.2±0.3）mm，也可以采用产品实际厚度。试验表明，同种样品的烟密度测试，样品厚度越大，其烟密度越高。[b] 6结语[/b]PVC产品种类繁多，产品类型、用途、安装方式等项目的不同，其防火测试方法也有所区别，且样品尺寸也会影响测试结果，如烟密度测试，同种样品厚度越大，其烟密度越高。因此，PVC产品防火测试前，加深对PVC产品的认识以及防火测试标准的理解，才能选择正确的防火测试方法，才能正确地评定PVC产品的防火性能。

[align=center]材料室-畅团民[/align][b]一：引言[/b] 时代在跨越，科技在进步，电能和信息当今社会是发展的两大支柱，人们对电能的认识从最初的感知到目前视电如柴米油盐的地步，21世纪是信息时代，人们对事物分析，规划，发展，决策等都取决于信息，因此电能和信息的传递就至关重要，电线电缆正是输送它们的桥梁，电线电缆质量优劣直接作用其作用的发挥，考究电线电缆某些特性就成了检测电线电缆必不可少的环节。[b]二：目的[/b]电线电缆在使用过程中由于发生短路或接触火种等，有可能使绝缘或护套发热引起燃烧，在严格的场合中，火焰应不蔓延，在一定时间内和一定长度上，应自行熄灭，这种情况称为不延燃，阻燃合格电缆应具备此功能，否则，将引起严重后果，因此检验电线电缆燃烧性能就成重中之重，垂直燃烧试验仪是检测单根电线电缆不延燃的最佳设备，该仪器使用频率高，运用范围广，操作简单，稳定可靠，成为检验人员不可缺得的检验利器。下面就河南奇瑞电线电缆检测设备公司生产的RS-II型垂直燃烧试验仪的应用和大家做一探讨：[b]三：仪器简介[/b]1.仪器名称和型号名称：垂直燃烧试验仪型号：RS-II2.仪器结构：A.空气压缩机气源，丙烷气源（95%纯度）如下图所示：[align=center][img=,601,445]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910211353379127_9019_3232436_3.jpg!w601x445.jpg[/img][img=,602,446]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910211353515437_1526_3232436_3.jpg!w602x446.jpg[/img][/align]B,标准通风柜（上部排气系统能顺利将有害气体排出）如下图所示：[align=center][img=,690,511]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910211354137459_4966_3232436_3.jpg!w690x511.jpg[/img][/align]C. 标准通风柜内的燃烧试验箱（燃烧室和控制部分，控制部分有空气燃气流量控制，燃烧时间，控制电源控制组成；燃烧部分由燃烧喷灯和放置试样的燃烧室组成）如下图所示：[align=center][img=,690,931]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910211354574897_430_3232436_3.jpg!w690x931.jpg[/img][img=,624,832]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910211355064117_5512_3232436_3.jpg!w624x832.jpg[/img][/align]D.连接空气气源，丙烷气源的气管（能承受一定压力）和仪器使用电源：3.仪器参数： A.燃气喷灯标准功率：1KWB.供火时间:1秒（s）-99分（min））99秒（s）C.电源条件：AC220V±10% 50HzD.燃烧室尺寸：高1200cm 宽300cm 深450cm4.仪器控制系统：单片机控制系统[b]四:原理，适应范围与满足标准[/b]1.工作原理：空气和燃气在火焰喷灯上混合燃烧，对垂直悬挂的电线电缆试样进行燃烧试验，系统以单片机控制系统为核心，单片机控制气阀打开，自动控制电子点火器点燃喷灯，通过伺服电机控制火焰喷灯的喷火方向，并和时间继电器一起控制气阀的开通与关闭。2. 适应范围：A: 单根聚氯乙烯绝缘电线火焰垂直燃烧。B：单根聚氯乙烯护套电缆火焰垂直燃烧。C：自熄性低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘和护套电线电缆垂直燃烧。D:105℃低烟无卤阻燃聚烯烃辐照绝缘电线电缆垂直燃烧。3.符合标准：RS-II型垂直燃烧试验仪满足A:GB/T12666-2008« 单根电线电缆燃烧试验方法第一部分：垂至燃烧试验» 。B:GB/T18380.11-2008/IEC60332-1-1.2004« 电缆和光缆在火焰条件下燃烧试验第11部分：单根电线电缆火焰垂直蔓延试验-试验装置» 。C:GB/T18380.12-2008/IEC60332-1-2.2004« 电缆和光缆在火焰条件下燃烧试验第12部分：单根电线电缆火焰垂直蔓延试验-1KW预混合型火焰试验方法» 。[b]五 ：应用与操作[/b]1. 供气导通：燃气灌，空气压缩机出口接调压阀，以使燃气和空气压力可调至0.1MPa.2：气体压力调节A:将空气调节阀调至最小位置（避免压力过大气管无法承受）打开电源给压缩机供电启动，等气瓶充满后，电动机自动关闭，打开气阀，再调节调压阀至输出压力约0.1MPa.B:打开燃气阀开关，调节减压阀至中央位置。3.流量调节 调节控制箱空气和燃气按钮至中间位置，给支箱体加电，打开面板开关，按调试按键，此时喷灯自动点火，反复调节空气和燃气旋钮，是空气流量在10±0.5L/min范围内,燃气流量在650±30ml/min范围内.2. 火焰高度与强度控制 当燃气和空气流量调节自动点火产生火焰时，用火焰测量尺对所产生的火焰高度进行测量，使其产生的火焰蓝色内锥提高度为50-60mm.外焰为170-190mm，并用火焰强度测试仪及热电偶测试其强度，观察热电偶从10℃-700℃所需要时间40-50秒，如不满足火焰高度或强度要求，调试空气和燃气比例，直至达到标准要求。3. 喷灯位置A. 蓝色火焰内锥的尖端正好触试样表面.B. 接触点距离水平的上支架下缘（475±5）mm处，C. 同时喷灯与试样的垂直轴线成（45±2）度。4. 供火时间与要求：A:供火要求：供火应连续，燃烧过程中不应间断，B 供火时间：根据试样直径确定，符合下列规定:供火时间 [table=568][tr][td]试样外径/mm[/td][td]供火时间/s[/td][/tr][tr][td] [align=center]D≤25[/align] [/td][td] [align=center]60±2[/align] [/td][/tr][tr][td]2575[/align] [/td][td] [align=center]480±2[/align] [/td][/tr][/table]5. 试验A:试样的长度：试样应是（600±25）mmB:试样处理：实验前所有试样应在（23±5）℃，湿度为（50±20）%的条件下处理至少16hC:试样安装：依照标准要求，把已经过温度处理，较直且长度为（600±25）mm的试样用铜丝垂直绑扎于试验箱金属罩两个水平支架上。固定的试样两个水平支架的上支架下缘和下支架下缘之间距离为（550±5）mm，试样下端距离金属罩底面约50mm,试样垂直轴线在金属罩中间，距离侧面150mm,背面225mm. D:燃烧：在调试好燃气，空气流量，火焰高度，强度，喷灯位置，燃烧时间符合要求后，启动开始按钮，关闭金属罩门进行试样燃烧试验，燃烧过程中，火焰不能偏离试样且中途不得熄灭，直至到规定供火时间。燃烧完成后。喷灯断气熄火，且自动复位，实验接束。如下图燃烧过程图片：[align=center][img=,484,646]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910211355549581_831_3232436_3.jpg!w484x646.jpg[/img][img=,511,681]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910211356043860_2879_3232436_3.jpg!w511x681.jpg[/img][/align][b]六：试验结果评价[/b]1. 碳化起始点规定:用锋利物体如小刀刀刃按压试样表面部，如果弹性表面在某部点变为脆化（粉化），则表明该点就是炭化部分起始点。2. 碳化距离测量：所有燃烧停止后，擦净试样，测量上支架下缘与炭化部分上起始点之间距离和上支架下缘与炭化部分下起始点之间距离，精确至mm.3. 评定要求 在产品没有给定特定性能要求时，燃烧结果满足以下要求A:上支架下缘和碳化起始点之间距离大于50mm，则认为电线电缆通过本次试验B:如果燃烧向下延伸至距离上支架下缘大于540mm时，应判为不合格，并进行两次复检，如果两次复检均通过，则认为电线电缆通过本次试验[b]七：RS-II型垂直燃烧试验仪操作注意事项[/b]1. 使用前检查电源电压是否为220V，气管有无漏气，确认无误后方可进行试验。2. 火焰高度和强度按标准要求试验，否则结果可能形成误判。3. 试验结束后应切断电源和关闭气阀，确认燃烧物完全无火，避免出现不安全因素。4. 燃烧结束后打开通风过排气系统，将有害气体排除室外，确保试验环境。[b]八：RS-II型垂直燃烧试验仪应用心得分享[/b]1. 试样预处理方面：实验验人员往往疏忽再进行试验时，试样要在要求的环境条件下处理规定的时间，影响测试结果的偏离。2. 喷灯火焰高度和强度方面：在进行燃烧前火焰调试时，不能一味认为当流量在要求范围时，火焰高度和强度就符合要求，只有每次燃烧时空气和燃气流量在要求范围且配比适合才能到火焰规定，并要用专门测试仪器测试并确认，当不符合时，反复调节气体流量，直至符合。3. 碳化起始点的确定：不能盲目认为延烧伸燃烧的位置就是碳化起始点。碳化起始点指的是弹性表面在某处变为脆化性（粉化），则表明该处为碳化起始点。[b]九：总结[/b] 仪器使用要遵循人和仪器相融合的原则，检验员要充分了解仪器，在实践中总结经验，结合理论，精益求精，剔除影响操作和结果不利因素，多操作，勤练习，试验时将会手到擒来，得出准确的试验结果。以上就是本人对RS-II型垂直燃烧试验仪应用探究，望大家多做评论，提出宝贵意见，共同进步！--END