线缆产品高温压力试验测试方法分析及改进

线缆产品高温压力试验测试方法分析及改进

向春龙 宋文

江苏省产品质量监督检验研究院 江苏南京 210000

摘要：本文围绕线缆产品高温压力试验测试方法展开分析，首先对现行测量方法进行介绍，并指出了当前测量方法在实践应用中存在的不足指出，包括对操作人员操作技巧要求高，压痕测量选点难度大以及喷淋操作容易对设备造成损伤这三个方面，然后提出对线缆产品高温压力试验测试方法进行改进的思路，即在位移传感器装置的辅助下，通过对电信号差异的计算换算得到试验前、后位移差，从而生成准确的压痕深度计量结果，经证实本方法有良好的可操作性，测量精度可得到保证，值得在后续研究中进一步证实。

关键词：线缆产品；高温压力试验；测试方法

针对线缆产品所进行的高温压力试验项目为线缆产品质量性能检测中的基础内容，主要是针对绝缘以及护套采用PVC材质的产品，对其在高温环境状态下所表现出的抗压迫能力进行考核。若线缆产品高温压力试验测试结果不合格，则意味着所测试线缆产品在高温工作状态下极易受到挤压因素影响而发生明显变形，降低绝缘或护套厚度，无法发挥针对线缆导体的保护作用，造成电压击穿事故颩的增加，甚至可能因诱发线芯短路事故造成严重的安全事故。因此，线缆产品高温压力试验测试工作的开展有着非常重要的实践价值。掌握测试方法并对其进行不断改进是当前工作人员研究的重点所在。

1 现行测量方法介绍

目前技术条件支持下，针对线缆产品高温压力试验测试方法在国家标准、IEC标准以及EN标准中基本实现统一。实际操作中需要参考线缆产品的具体使用用途，在标准规定试验温度条件下，参考产品绝缘层厚度（包含护套厚度在内）以及外径参数对负重值进行计算。从这一角度上来说，负重值大小会受到线缆产品标准规定系数、试样厚度平均值以及试样外径平均值等一系列因素的影响。具体关系为：负重值＝线缆产品标准规定系数（2*试样外径平均值参数*试样厚度平均值参数－试样厚度平均值参数）^-1。在此过程当中，线缆产品标准规定系数在有标准可依的情况下参考标准值确定，在无明确固定的情况下应考虑线缆产品使用情况以及外径参数进行灵活选取（一般情况下，针对固定敷设用电缆绝缘线芯而言，在试样外径超过15mm的情况下系数取值为0.7，在试样外径不超过15mm的情况下系数取值为0.6，软线以及软电缆绝缘线芯系数取值为0.6，扇形绝缘线芯系数取值为0.6）。在高温压力试验测试过程中，选用矩形刀架（刀口厚度按照0.7mm控制，误差不超过±0.01mm）对试样进行施压，施压时间为4~6h。在此基础之上用冷水在刀口上方进行喷淋，以冷却至不再变形为标准取出试样并进一步自然冷却，然后安排专人切取压痕并在投影仪辅助下对压痕深度进行测量。

在此过程当中，压痕的切取方式包括两种类型，第一种是窄条法。即以试样轴线方向为标准，与压痕保持垂直关系自试样上切取窄条试片，在投影仪辅助下对压痕深度进行观测，观测标准为压痕底部与窄条试片外侧距离；第二种是切片法。本方法通常适用于外径在6.0mm以下的小试样，分别于压痕位置以及压痕附近位置沿横向切取试片，将两个试片剖面图在显微镜下测量值的差异作为压痕深度计量标准。

2 现行测量方法存在问题

首先，整套高温压力试验测试方法对参与试验技术人员的操作技巧与能力有严格要求。首先，在选取切片法对压痕进行切取的过程中，为确保压痕深度测量结果的精确性，要求在压痕位置切取一个完整圆片，但由于本操作中所使用的刀具刀口宽度为0.7mm，因此切取必须一次性成功，两次下刀需要在一个完整截面切出圆形且确保首尾对接关系的紧密性，确保对压痕圆片的提取效果。因此，对参与切取操作的技术人员操作技巧与操作精确性有严格要求。除此以外，考虑到当前技术条件支持下市面上所流通线缆产品外观以圆形为主，因此在采用窄条法进行切取操作的过程当中的，当矩形刀架沿线缆垂直方向下压到时，以试验后压痕最中间位置为压痕最深位置，同时在向两侧眼神的过程当中呈现出0.04mm~0.7mm不同程度的减少。从这一角度上来说，为了确保压痕深度的测量精确性，就要求参与测试的实验人员在下刀时能够正好切取刀压根中央窄条，这对于下刀操作提出了非常高的要求，而这一要求完全取决于工作人员的操作手法以及操作经验。

其次，在经窄条法切取压痕的过程中针对压痕测量选点的工作开展存在一定难度。在基于窄条法切取压痕并进行压痕深度测量的过程中，常常会遇到这样一种情况，即在试验后切取的窄条经投影仪投影时，受实验样品自身压力或切取过程中外部作用力等因素影响，都会导致窄条样品出现一定程度上的变形或翘起，这会在投影仪成像中形成较为的明显的曲面，给基准厚度测量选取带来一定难度。

最后，在箱内用冷水对试样样品进行喷淋操作会给设备带来一定损伤。在现行标准规范要求中，完成对样品的施压操作后需要立即在箱内用冷水进行喷淋，此项操作完全在烘箱内进行，为避免对设备产生损伤或其他影响，对烘箱的性能指标提出了相当严格的要求。一方面，烘箱内胆应当优先选用不锈钢材质，以免在长时间烘干与喷淋操作中发生锈蚀现象；另一方面，烘箱应当配备有完整的排水系统，以免喷淋操作所产生水分在烘箱内大量积压而影响设备零件性能，最终造成整套烘箱设备的加速老化。

3 测试方法改进思路及其应用

结合上述分析不难发现，在针对线缆产品进行高温压力试验测试的过程中，传统方法最难解决的技术问题即对压痕位置的切取以及对压痕深度的测量。为简化整个试验测试过程，使针对压痕深度的读取难度大大降低，避免人为因素对测量结果准确性产生影响，同时达到节约测试时间的目的，可以尝试两种改进思路，一方面是借助于百分表探针接触点沿垂直方向的位移关系，对试验前。后位移差进行计算，以得到更为精确的压痕深度计量结果，另一方面是在位移传感器装置的辅助下，通过对电信号差异的计算换算得到试验前、后位移差，从而生成准确的压痕深度计量结果。

但有关研究中显示，在基于百分表对线缆产品高温压力试验测试方法进行改进的过程当中，存在一系列技术问题难以攻克，如由于百分表内指针弹簧所产生反作用力为动态数值且具有非线性特征，因此难以精确计算；同时百分表表头材质以塑料为主，受高温工作环境的影响会加速老化，在短期内产生较大的损耗；除此以外，若从避免老化的角度上出发让百分表表头位于烘箱上方，虽然可达到延长使用寿命的目的，但相关部件拉长后难以对垂直方向角度进行精确控制，从而会对压痕深度的测试计量结果产生影响。因此，在测试方法改进的过程中，尝试借鉴“在位移传感器装置的辅助下，通过对电信号差异的计算换算得到试验前、后位移差，从而生成准确的压痕深度计量结果”这一思路，该装置相较于百分表而言具有突出的耐高温优势，且位移传感器装置不含机械外力影响，在选择时将位移传感器装置量程控制为10.0mm，精确度控制为0.01mm，耐高温性能控制为150.0℃即可达到满意效果。在相关的线缆产品高温压力试验测试过程当中，经位移传感器装置改进后直接读数方法所得到的压痕深度试验结果与传统方法所得压痕深度试验结果基本一致，且数值稳定，并且与传统方法相比，经位移传感器装置改进的方法可以实现直接读数，整个测试过程更为便捷，达到了降低线缆产品高温压力试验测试方法复杂度的目的，因此可以尝试以本方法逐步替代传统方法并在工程实践中加以推广应用。

4 结束语

在本文围绕线缆产品高温压力试验测试方法进行分析与探讨的过程当中，指出了当前测试方法存在的不足与技术缺陷，提供了一种未来高温压力测试方法改进的思路，并得出结论：与传统方法相比，经位移传感器装置改进的方法可以实现直接读数，整个测试过程更为便捷，达到了降低线缆产品高温压力试验测试方法复杂度的目的，因此可以尝试以本方法逐步替代传统方法并在工程实践中加以推广应用，具有相当重要的研究意义与价值。

参考文献：

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[2]赵婵,张旭洲. 一种基于飞机结构强度试验的控制线缆检测技术[J]. 科技创新与应用,2018(20):147-148.