經(jīng)常有朋友問我單根垂直燃燒試驗的結(jié)果差異很大,，怎么辦？剛好前段時間見證了試驗重復(fù)性的工作,，測試結(jié)果從原來的0~421mm不等(也就是說結(jié)果的判斷是非常好和非常糟糕）/標(biāo)準(zhǔn)偏差為191mm減到均值為408mm/標(biāo)準(zhǔn)偏差為10mm的過程,。然后結(jié)合燃燒的特點(diǎn)，梳理了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),，以及這些標(biāo)準(zhǔn)之間的來龍去脈相互關(guān)系,；同時對引起燃燒結(jié)果的影響因素進(jìn)行了分析，供質(zhì)量監(jiān)管部門,、試驗人員,、研發(fā)人員、運(yùn)營及采購人員,、材料研發(fā)和銷售人員參考。

文章有點(diǎn)長,，如果您的時間比較緊張,，可以先跳著看黑體部分，如果對其中有內(nèi)容有興趣再回頭細(xì)看,。說實(shí)在的,，對我而言，想到這些內(nèi)容是幾秒鐘的事情,，把他們整理出來也是費(fèi)了不少時間的,，需要極度的耐心,。看看內(nèi)容,，有些啰里啰嗦的,，但是想到既然整理了，還是都分享了,，免得大家再到處翻閱相關(guān)資料引經(jīng)據(jù)典了,。

我一再強(qiáng)調(diào)的是，試驗結(jié)果不僅僅寫好了放到資料室以備各類審查之用,，而是企業(yè)日常運(yùn)營最重要的基礎(chǔ)支撐素材之一,。試驗結(jié)果如果都是符合要求的，大家相安無事,，但是有可能前面有一個更大的風(fēng)險正在等著你（可能被客戶或市場監(jiān)管部門抽查到不合格）,；如果試驗結(jié)果有不符合要求的，企業(yè)內(nèi)部就會可能被弄的雞飛狗跳的（從操作工,、生產(chǎn)部門,、質(zhì)量部分、工藝技術(shù)部門,、原材料供應(yīng)商都要被拉進(jìn)來花不少時間來分析確認(rèn)發(fā)生的原因,、以及如何采取糾正及預(yù)防措施，還有相應(yīng)的索賠,、改配方成本提高的可能,，何況這些參與人員的時間成本也很不低）。

所以不要小看任何一個小試驗,。也不要小看實(shí)驗員在這個過程中的重要作用,。

閑話少說，回到單根燃燒試驗本身,。

1  前言

電線電纜的單根垂直燃燒試驗,，在實(shí)際測試時，其結(jié)果的不確定性,，往往能讓人瞠目結(jié)舌,，同一個人對同樣樣品在同一試驗裝置上的檢測結(jié)果的變異系數(shù)甚至可達(dá)95%以上，結(jié)果在非常好和全部燒光之間徘徊,。所以其結(jié)果很容易讓很多研發(fā)人員及材料供應(yīng)商陷入情緒崩潰,，不知所措之中。

同時,，對于有經(jīng)驗的試驗人員,，總能很輕易地通過對設(shè)備參數(shù)的細(xì)微調(diào)整，從而讓試驗順利通過,。讓來自各方的審查,、監(jiān)造代表們見證到優(yōu)異的檢測結(jié)果的誕生,，從而得到令人滿意的見證/審查報告。

鑒于單根垂直燃燒試驗,，已經(jīng)相當(dāng)于常用電線電纜的基本要求,，所以基本上也成為了各家電纜制造企業(yè)實(shí)驗室的標(biāo)準(zhǔn)配置。截止2021年12月中旬,，國內(nèi)也已經(jīng)有65家實(shí)驗室通過該項目的CNAS認(rèn)可,。同時各地的質(zhì)檢部門，建筑領(lǐng)域的實(shí)驗室也參與了房地產(chǎn)用建筑用布電線的檢測,。各試驗室的相關(guān)試驗人員對于該試驗標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識不夠充分,，一些試驗裝置制造商也沒有完全理解該檢測方法中特別需要注意的要點(diǎn)，從而造成了一旦設(shè)備已經(jīng)到位,，并且得到所謂的有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢定/校準(zhǔn)證書,，人員已經(jīng)培訓(xùn)到位，就自認(rèn)為檢測結(jié)果是可靠的,。殊不知,，還有不少相關(guān)的因素已經(jīng)被遺漏了，檢測結(jié)果的離散性非常大,。

    而線纜企業(yè)也經(jīng)常會收到莫名其妙的不合格檢測報告,，需要耗費(fèi)很大的精力去應(yīng)對來自各方的壓力。所以特整理了本文,，供大家參考和交流共進(jìn),，以期能引起相關(guān)人員的重視，改善目前的這種狀況,。

2  試驗方法標(biāo)準(zhǔn)

常用的電線電纜的單根垂直燃燒試驗,，一般指《GB/T 18380.12-2008/IEC 60332-1-2:2004 電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗 第 12 部分：單根絕緣電線電纜火焰垂直蔓延試驗1kW預(yù)混合型火焰試驗方法 》。

對于小規(guī)格（總截面小于0.5mm²）的電線電纜,，因為導(dǎo)體在試驗結(jié)束前容易被融化,，所以另有專門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。由于其使用場景的特殊性,，并不常見,。所以限于篇幅原因，本文不再詳述,。

對于比較苛刻的美國UL的VW-1試驗方法,，也限于篇幅原因,，本文不再詳述,。

3  試驗的判定依據(jù)

GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004 附錄A（資料性附錄）中推薦了性能要求：

吐槽一句：目前已經(jīng)有第三方獨(dú)立實(shí)驗室，將此兩次試驗作為重要的創(chuàng)收任務(wù)和收入來源,，也讓企業(yè)不堪其擾,。

4  相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

5 試驗裝置的驗證

5.1 試驗箱

5.1.1 GB/T 18380.11-2008中的試驗箱要求

     GB/T 18380.11-2008第4.4條規(guī)定了：

     這里有幾個要點(diǎn)需要說明,。上述除了說明實(shí)驗箱這一物體以外,，還提到了一些操作規(guī)定。而這些”隱藏”在裝置要求中的條款往往很容易被實(shí)驗人員所忽略,。

第一：需要合適的箱子,。但是對于箱體的體積，從哪些方面考慮是合適的,，這里并沒有說明,。

第二：明確試驗時不能有通風(fēng)。因為通風(fēng)或者移動通風(fēng)柜的門都將會引起檢測結(jié)果的明顯變化,。在無鹵電線電纜的單根垂直燃燒試驗過程中,，經(jīng)常會遇到噴燈滅火后，還剩下微弱的火焰,。而這點(diǎn)微弱在火焰可能會在移動柜門的時候直接導(dǎo)致兩種截然不同的結(jié)果：風(fēng)的進(jìn)入而直接被熄滅,，或者因為突然的氧氣增加而顫顫巍巍地?zé)巾敳繉?dǎo)致不合格。而排氣扇的開啟或頂部的開口造成煙囪效應(yīng),，將直接導(dǎo)致產(chǎn)品試驗結(jié)果判定為不合格,。

      關(guān)于如何確定什么是合適的箱體，限于篇幅原因,，將在后續(xù)的文章中繼續(xù)分期介紹,。

5.1.2 實(shí)驗室容易忽略的地方

5.2  金屬罩

GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004第4.2條中明確地對金屬罩進(jìn)行了規(guī)定。

       JB/T 4278.5-2011第3.2條也做了金屬擋風(fēng)罩的尺寸規(guī)定。要求與GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004是一致的,。

而在IEC 60332-1-1：2015（相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)修訂版正在送審中）第4.2條中在此基礎(chǔ)上增加了兩點(diǎn)內(nèi)容：1） 提出了該金屬罩的作用：為了防止試樣受到氣流影響,。2）金屬罩的材質(zhì)進(jìn)行了說明：金屬罩應(yīng)由硬金屬板構(gòu)成。

正常情況下這個金屬罩的尺寸和材質(zhì)都能滿足。也有一些實(shí)驗室的這個罩子使用了耐火板,。目前還沒有收集到不同罩子材料可能造成檢測結(jié)果的偏離的公開報道,。

5.3 引燃源

5.3.1 GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004第4.3條中對于引燃源的規(guī)定如下：

5.3.2  在GB/T 5169.14-2007/IEC 60695-11-2:2003第4.1條中對燃燒器/火源裝置的規(guī)定如下：

同時

在本標(biāo)準(zhǔn)中需要說明的是，由于市場上98%技術(shù)級丙烷氣體并不容易得到,，所以按照IEC標(biāo)準(zhǔn)丙烷的純度已經(jīng)下降到了95%,，其火焰的形狀也必將有所改變。但是如何改變成什么樣的比較合適,，該標(biāo)準(zhǔn)中并沒有說明,。

另外，該標(biāo)準(zhǔn)第4.2.5條中對于進(jìn)行火焰驗證用的銅塊進(jìn)行了規(guī)定：

在完成整個機(jī)加工但未轉(zhuǎn)孔的情況下,，銅塊直徑為9mm,，質(zhì)量為10.00g±0.05g，如圖A.7所示,，應(yīng)用電解韌銅Cu-ETP USN C11000制作,。

值得注意的是，由于銅經(jīng)過反復(fù)燃燒后發(fā)生氧化,，所以是易耗品,，需要經(jīng)常更換。而這種直接將銅塊與熱電偶相連的售賣的產(chǎn)品,，無論其材質(zhì)還是質(zhì)量很難確定其是否符合要求,。何況還需要年度的銅塊計量報告，在CNAS實(shí)驗室評審的時候，經(jīng)常會讓人提出質(zhì)疑,，甚至開出不符合項,。

（吐槽：1）標(biāo)準(zhǔn)編制的時候，很多編寫者沒有檢驗檢測認(rèn)證方面的經(jīng)驗,，望讀者能舉一反三,，在將來的工作中能對類似文字的描述方式有所關(guān)注

2）這里的關(guān)鍵點(diǎn)其實(shí)只有兩個：a 保證火焰接觸面的結(jié)構(gòu)和尺寸，b 保證銅材的熱容）

眾所周知,，火焰的不同位置的溫度差異將達(dá)數(shù)百℃,，所以在標(biāo)準(zhǔn)第5.6條中規(guī)定了測定銅塊與噴燈口的位置。即銅塊正對噴燈口,，且其端面間距離為（95±1）mm。

5.3.3  JB/T 4278.5-2011

JB/T 4278.5-2011直接搬用了GB/T 5169.14-2007/IEC 60695-11-2:2003中的部分要求,，針對引燃源進(jìn)行了如下的規(guī)定：

同時,，在本標(biāo)準(zhǔn)中，干脆就沒有提丙烷純度,、丙烷的流量和空氣流量,。而在引用驗證要求時，卻只引用了部分GB/T 5169.14-2007/IEC 60695-11-2:2003的要求,，且又放寬了個別指標(biāo),。

所以一言以蔽之，JB/T 4278.5-2011在整合GB/T 5169.14-2007/IEC 60695-11-2:2003和GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004過程中，明顯地未有仔細(xì)核對其中的區(qū)別,。一旦丙烷純度下降,，或者噴口的尺寸不對，火焰形狀就不能滿足要求,。這將直接造成后續(xù)的火焰驗證難以得到順利的開展,。

所以在選擇4278.1的計量報告的時候，需要特別注意這些細(xì)節(jié),。

關(guān)于火焰驗證的細(xì)節(jié)和注意事項,，限于篇幅，將在后續(xù)的文章中單獨(dú)介紹,。

GB/T 18380.12-2008/IEC 60332-1-2:2004 的附錄B（資料性附錄）推薦的燃?xì)夂涂諝饬髁?，對丙烷和空氣做了如下?guī)定：

5.3.5 GB/T 5169.14-2017/IEC 60095-11-2:2013

    GB/T 5169.14-2017/IEC 60095-11-2:2013在充分考慮各國各地的丙烷質(zhì)量水平后，對相關(guān)規(guī)定做了一些調(diào)整,。對丙烷純度和流量,、火焰高度、火焰驗證等都做了詳細(xì)的規(guī)定,。

    A  丙烷純度和流量

GB/T 5169.14-2017/IEC 60095-11-2:2013在在4.1要求條款中規(guī)定了丙烷氣體純度不低于95%,。

   在第5條 試驗火焰的產(chǎn)生 這一條款中規(guī)定了丙烷和空氣的流量：

     這里需要說明的是,，現(xiàn)在有些考究一點(diǎn)的設(shè)備已經(jīng)采用了質(zhì)量流量計。但是設(shè)備商還是按原有習(xí)慣顯示為體積流量的方式,。這里很容易犯一個錯誤,，特意給大家說明一下：

    首先，校準(zhǔn)實(shí)驗室在給質(zhì)量流量計校準(zhǔn)的時候,，是基于一定密度的氣體而進(jìn)行的,。然后在報告中也體現(xiàn)的是體積流量示值誤差,。（編者注：這是一個非常有趣的現(xiàn)象）。然后實(shí)際上校準(zhǔn)實(shí)驗室的氣體密度和燃燒試驗室所使用的氣體的純度和密度是不一樣的,。目前并沒有發(fā)現(xiàn)有人關(guān)注到這一點(diǎn)并做相應(yīng)的系數(shù)換算,。（雖然不太大，但是作為試驗室而言仍不要放過無處不在的幾個百分點(diǎn)的差異,，不然等累計了好幾次的幾個百分點(diǎn),，檢測結(jié)果就差之千里了）

     其次，質(zhì)量流量計在安裝的時候,，往往會忘了這個不同流量計的密度換算,，還有校準(zhǔn)后偏差的修正。

      更有甚者,，流量計本身并沒有校準(zhǔn)過（都送第三方校準(zhǔn)并不現(xiàn)實(shí)）,，但是企業(yè)試驗室也并沒有相應(yīng)的檢測和標(biāo)定（這個在國內(nèi)，時常會發(fā)生,。吐槽,，編者曾經(jīng)為了一個測量裝置，找了n家企業(yè)尋求標(biāo)定的可能,，結(jié)果被告知他們企業(yè)內(nèi)部都沒有標(biāo)定的設(shè)備，只負(fù)責(zé)生產(chǎn)和銷售）,。

      所以這個流量的顯示值的可信度可想而知,。

       另外，實(shí)驗室也會為了追求可參觀性,，或者避免外行的審核專家不斷地吹毛求疵,，直接把顯示和實(shí)際控制流量分離。顯示永遠(yuǎn)都是漂亮的標(biāo)準(zhǔn)值中心,，多完美的設(shè)備啊,。

    而傳統(tǒng)的設(shè)備，采用的是轉(zhuǎn)子流量計,。轉(zhuǎn)子流量計一直在上下浮動,，很難精確控制，而其讀數(shù)又是一大災(zāi)難區(qū),。限于篇幅原因,，本文不再贅述，將在后續(xù)的文章中進(jìn)行詳細(xì)介紹,。

    B 火焰高度

GB/T 5169.14-2017/IEC 60095-11-2:2013標(biāo)準(zhǔn)第6.3程序條款中火焰的總高度為（148mm~208mm）,，藍(lán)色焰心高度(46mm~78mm)

  注意這才是按照95%丙烷純度后應(yīng)該有的火焰高度要求。

    C 火焰驗證

GB/T 5169.14-2017/IEC 60095-11-2:2013第6.3程序條款中規(guī)定了：

同時還在6.2條中對火焰驗證的頻次也做了規(guī)定：

    規(guī)定這個火焰驗證的頻率基于如下考慮：

        1）  供氣裝置更換時,，丙烷純度可能會有變化,，從而導(dǎo)致燃燒熱值的差異；或者其他空氣的管路穩(wěn)定性等因素的影響,。

        2）  后面將介紹到空氣管路中的水和油將會污染流量計,，從而造成流量計的失準(zhǔn)。

        編者注：有些實(shí)驗室的空氣儲罐體積不夠大,，或者與其它試驗裝置甚至生產(chǎn)設(shè)備公用一個儲氣裝置,，造成罐內(nèi)的氣壓極不穩(wěn)定，很難得到比較一致的火焰驗證時間,。

         關(guān)于火焰驗證的方法,、熱電偶的選擇、如何計時等等以及應(yīng)當(dāng)注意的事項,，限于偏于原因,，將在后續(xù)的文章中進(jìn)行單獨(dú)介紹。

5.4 空氣源--空氣罐中的水和油

        前面介紹到了流量計的一些事情,。

        本條另外還特別對空氣流量計做一點(diǎn)補(bǔ)充,。

        一般實(shí)驗室的空氣，都來自于空壓機(jī),，而非像丙烷那樣來自于外購的一定純度的技術(shù)級丙烷氣體,。而通過空壓機(jī)壓縮在儲氣罐里的空氣含有水份和油。

        而這些含有水和油的空氣通過流量計的時候,，很快就污染流量計,，并使其失準(zhǔn)，有就是說通過流量計的流量與顯示流量會有比較大的差距,，從而導(dǎo)致結(jié)果的差異,。

        這個失準(zhǔn)的過程是與試驗的頻次有關(guān),，有的一個季度就完全不對了，也有的可能一年后才會被發(fā)現(xiàn),。也和操作習(xí)慣有關(guān)（試驗前需要檢查壓縮空氣儲罐,，并排放冷凝水，哪怕是自動排水器,，也要確保其是正常運(yùn)行排放的,，避免過量的水帶入流量計中）。

        每個季度送外進(jìn)行流量計校準(zhǔn)顯然不合適,，比較方便可靠的方式是通過火焰驗證來確定火焰的熱值和形狀,。

        另外，送外檢定/校準(zhǔn)合格的流量計,，安裝到位置后,，所顯示的數(shù)據(jù)并不一定能提供顯示的數(shù)據(jù)。這是因為流量計的示值是極容易受到安裝條件的影響,，也就是氣流的狀態(tài)的影響,。這也就是為什么燃燒試驗的時候，需要反復(fù)進(jìn)行火焰驗證的一個重要因素,。

        值得注意的是,，對于控制在某一參數(shù)的系統(tǒng)，最重要的是控制的這個點(diǎn)是否在允許誤差范圍內(nèi),，而不是能否提供一張外部所謂的報告,。

5.5 設(shè)備的其它結(jié)構(gòu)尺寸

         如GB/T 18380.11-2003、IEC 60332-1-1:2015和JB/T 4278.5-2011標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的,，同時還需要對兩夾具之間的距離、下夾具底端距金屬擋風(fēng)罩內(nèi)底板的距離,、藍(lán)色內(nèi)椎體的尖端與試樣表面的接觸點(diǎn)與水平的上下支架下緣的距離,、燈管與夾具軸線的夾角等。

         這些內(nèi)容,，幾個標(biāo)準(zhǔn)之間并無差異,。檢查也比較容易，這里不再贅述,。 

6 火焰的移出

        在GB/T 18380.12-2008/IEC60332-1-2:2004第5.4.2條中規(guī)定了供火時間后,，特別加了一行內(nèi)容：

        此句話,，在IEC 60332-1-2:2015的第5.4.2條中仍然保持,。新版的國家審批稿（等同采用IEC該標(biāo)準(zhǔn)）中也有同樣有此規(guī)定。

這句話,，也很容易被試驗人員所遺忘或忽略,。

        目前很多試驗裝置都是帶有自動點(diǎn)火和滅火功能的,。

        因考慮到安全因素，避免回火產(chǎn)生的爆炸,，設(shè)備廠商在設(shè)計自動熄火裝置的時候,，都會先關(guān)閉空氣，然后再關(guān)閉丙烷的方式,。而這樣的設(shè)計,，如果設(shè)備供應(yīng)商沒有經(jīng)驗的話，可能造成熄火不干脆,，甚至在熄火前有一個短暫爆發(fā)性的一團(tuán)異常綿軟的火焰,，而這團(tuán)爆發(fā)性的綿軟的火焰，往往或造成電線電纜尤其是無鹵低煙產(chǎn)品燃燒狀態(tài)的一個重大轉(zhuǎn)變,，也就是說如果沒有這個火焰,，試驗可以很順利地通過，而有了這團(tuán)火焰,，可能會造成線纜表面的火焰得以持續(xù)微弱地蔓延,，一直燒到上支架附近，而被判為不合格,。

        所以,，在測試時，是需要人工或自動方法將均勻一致的火焰移開,，然后熄滅,。

        然而這里又有一個疑問了：試驗箱不是關(guān)閉的的么？如何人工移開,。這個返回到試驗箱里面的一個細(xì)節(jié)了,。

        如果這個移開不能自動的話，只能采用人工方式,。那么必須為人工方式預(yù)留一個操作空間,。

        也就是說為什么前面說，建議采用上下推拉方式,，在底部預(yù)留操作空間,，避免大開大合地開試驗箱，造成的空氣擾流而導(dǎo)致結(jié)果的偏離,。

        試驗結(jié)果的區(qū)別可以通過一個案例的數(shù)據(jù)來說明：

說明：a  半閉合狀態(tài)指底部留小縫可供移出操作。

           b  限于保密原則,，本文不公開實(shí)驗室的名稱和試驗人員的名字,。

           以上數(shù)據(jù)可以看到試驗箱閉合狀態(tài)，用手工移開噴燈的方式可以明顯地提升燃燒結(jié)果的可重復(fù)性,。        

7  供火時間

        關(guān)于供火時間,，測試標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)的說明,。按試驗的外徑分別進(jìn)行了60/120/240/480s的分檔規(guī)定。并無特別之處,。

        不過對于非圓形電纜的外徑,，需要進(jìn)行折算成等效外徑。這個等效方式,，是有說明的,。GB/T 18380.12-2008/IEC60332-1-2:2004第5.4.2條中的說明為：

        而在IEC 60331-1-2:2015(相應(yīng)國標(biāo)正在審批中）的第5.4.2條中,，將上述兩條合并,，并更加具體化了：

      此處特別也提醒電纜研發(fā)人員,，在開發(fā)長短軸之比大于16的非圓形電纜或光纜時,，請記得加入這個條件。

8 結(jié)尾

        看了洋洋曬曬這么多文字,，一言以蔽之,，單根燃燒試驗看起來很簡單，實(shí)際上里面的導(dǎo)致測試結(jié)果偏離的因素還是有很多的,。除了試驗箱,、金屬罩、引燃源,、空氣源、設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸,；還有不少操作上的細(xì)節(jié),。

         如果對其中的細(xì)節(jié)沒看透，或者對于盤根錯節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)沒有理清,，或者沒有仔細(xì)核查相關(guān)要點(diǎn),，那么其試驗結(jié)果將可能是沒有多大的意義的，甚至?xí)O大地誤導(dǎo)了產(chǎn)品研發(fā)/驗貨/市場監(jiān)督等工作,。

9 其它

    限于篇幅原因,，對于箱體要求的介紹,、火焰驗證的方法、轉(zhuǎn)子流量計的讀數(shù)等等將在后續(xù)逐步推出,。

    如果你有任何心得體會愿意分享,，或者對本文有異議，請隨時聯(lián)系如下：

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