電線電纜拉力試驗(yàn)中ST2 護(hù)套的啞鈴片厚度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

楊麗YANG Li；章慶科ZHANG Qing-ke；李培嫻LI Pei-xian；王師培WANG Shi-pei

（成都產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院有限責(zé)任公司，成都610100）

0 引言

拉力試驗(yàn)是考核電線電纜絕緣層和護(hù)套層機(jī)械性能的重要指標(biāo)，其分為抗張強(qiáng)度和斷裂伸長率兩個(gè)參數(shù)。材料產(chǎn)生均勻塑性變形的應(yīng)力上限值即為材料的抗張強(qiáng)度，也稱為抗拉強(qiáng)度，抗張強(qiáng)度檢測值能夠描述材料對(duì)拉伸破壞的抵抗能力。材料拉伸至斷裂時(shí)，標(biāo)記距離的增量與未拉伸試樣的標(biāo)記距離的百分比稱為材料的斷裂伸長率，斷裂伸長率是表征材料柔軟性能和彈性性能的指標(biāo)，其可表示材料承受最大負(fù)荷時(shí)的伸長變形能力。拉力試驗(yàn)是材料力學(xué)性能評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)之一，不僅是電線電纜日常檢測過程中最為普遍的檢測項(xiàng)目，同時(shí)也是電線電纜安全性檢測的關(guān)鍵指標(biāo)?？箯垙?qiáng)度和斷裂伸長率性能不達(dá)標(biāo)，直接影響電線電纜的使用壽命，易造成電線電纜在施工過程中受力后出現(xiàn)護(hù)套和絕緣破損、斷裂；正常運(yùn)行時(shí)護(hù)套和絕緣脆化、破裂，從而致使帶電導(dǎo)體裸露，引起短路和觸電危險(xiǎn)，引發(fā)火災(zāi)事故。檢測電線電纜的抗張強(qiáng)度和斷裂伸長率，能夠確定其生產(chǎn)過程中存在的工藝缺陷，判斷電線電纜所用材料的性能好壞[1]。

在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2951.11-2008/IEC 60811-1-1:2001 中規(guī)定了拉力試驗(yàn)的方法，其中關(guān)于啞鈴試件的厚度要求為：應(yīng)不小于0.8mm，不大于2.0mm，如果不能獲得0.8mm 的厚度，允許最小厚度為0.6mm。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)規(guī)定樣品厚度的范圍為（0.8～2.0）mm，不同的檢測機(jī)構(gòu)、不同的檢測人員雖然都按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電線電纜產(chǎn)品進(jìn)行拉力試驗(yàn)，但由于厚度不同，檢測結(jié)果之間往往會(huì)存在差異。比如在實(shí)驗(yàn)室之間進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)時(shí)，按照（0.8～2.0）mm 的范圍來制取啞鈴試件，檢測結(jié)果出現(xiàn)差異以致于造成實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)發(fā)生偏離。甚至在樣品的檢測值處于合格與不合格的邊緣時(shí)，不同厚度的啞鈴試件會(huì)影響最終檢測結(jié)果的判定。因此，開展標(biāo)準(zhǔn)條件下不同厚度的啞鈴試件對(duì)拉力試驗(yàn)檢測結(jié)果的影響具有十分重要的意義。

本文根據(jù)GB/T 2951.11-2008/IEC 60811-1-1:2001，以ST2 護(hù)套的啞鈴試件為試樣，采取（0.8～1.0）mm 和（1.8～2.0）mm 兩個(gè)范圍的厚度，研究標(biāo)準(zhǔn)條件下試樣厚度對(duì)拉力試驗(yàn)結(jié)果的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)

1.1 試樣與儀器設(shè)備

試樣為四家不同生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，其型號(hào)規(guī)格分別為：1 號(hào)樣品YJV-0.6/14×25+1×16；2 號(hào)樣品YJV22-0.6/14×25+1×16；3 號(hào)樣品YJV-0.6/11×50；4 號(hào)樣品YJV-0.6/15×16。用同一個(gè)啞鈴刀制樣，分別取厚度為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 的啞鈴試件各至少15 片，使得測量出來的有效數(shù)據(jù)為15 個(gè)。試驗(yàn)所需儀器設(shè)備為微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)和測厚儀。

1.2 測試步驟

①制備試樣。

從每個(gè)取自電纜的護(hù)套試樣上切取足夠長的樣段，供制取老化前拉力試驗(yàn)用試件至少15 片。若有凸脊或壓印，則應(yīng)磨平或削平，使試件厚度不小于0.8mm，不大于2.0mm。在每個(gè)啞鈴試件中央標(biāo)上20mm 的標(biāo)記線并測量截面積。

圖2 啞鈴試件尺寸

②夾頭之間的間距和移動(dòng)速度。

拉力試驗(yàn)機(jī)的夾頭為自緊式夾頭。

夾頭之間的總間距約為50mm；夾頭移動(dòng)速度為250mm/min。

③測量。

試驗(yàn)期間測量并記錄最大拉力。同時(shí)在同一試件上測量斷裂時(shí)兩個(gè)標(biāo)記線之間的距離。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

為研究標(biāo)準(zhǔn)條件下不同厚度的啞鈴試件對(duì)拉力試驗(yàn)檢測結(jié)果的影響，采用控制變量法在標(biāo)準(zhǔn)條件范圍內(nèi)測試不同試樣厚度對(duì)拉力值的影響，實(shí)驗(yàn)方案如下：

方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2951.11-2008/IEC 60811-1-1:2001 規(guī)定試樣的厚度范圍為（0.8～2.0）mm，故本試驗(yàn)選取ST2護(hù)套啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm 和（1.8～2.0）mm 的試樣，在同一實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，由同一個(gè)操作人員在同一臺(tái)試驗(yàn)設(shè)備上依次進(jìn)行拉力試驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

表1～表4 分別為1 號(hào)～4 號(hào)樣品啞鈴片厚度為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的拉力值。

表1 1 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的拉力值

圖4 1 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的斷裂伸長率

從表1~表4 及圖3~圖10 數(shù)據(jù)可以看出，啞鈴片厚度為（0.8～1.0）mm 試樣的抗張強(qiáng)度值比（1.8～2.0）mm 試樣的抗張強(qiáng)度值大；（0.8～1.0）mm 和（1.8～2.0）mm 范圍內(nèi)的厚度對(duì)斷裂伸長率的影響不明顯。分析其原因，是由于啞鈴試件越厚，其內(nèi)部有缺陷的概率就越大，所以測出來的抗張強(qiáng)度值就會(huì)越小。

圖1 試樣結(jié)構(gòu)圖（示例）

圖3 1 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的抗張強(qiáng)度

圖10 4 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的斷裂伸長率

表4 4 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的拉力值

表2 2 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的拉力值

圖5 2 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的抗張強(qiáng)度

圖6 2 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的斷裂伸長率

表3 3 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的拉力值

在GB/T 12706.1-2020 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，ST2護(hù)套的老化前抗張強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為最小12.5N/mm2，從3 號(hào)樣品的數(shù)據(jù)中可以看出，啞鈴片厚度在（0.8～1.0）mm 的范圍時(shí)，抗張強(qiáng)度中間值是12.8N/mm2，判定為合格；啞鈴片厚度在（1.8～2.0）mm 的范圍時(shí)，抗張強(qiáng)度中間值是11.2N/mm2，判定為不合格。由此可見，當(dāng)制取的啞鈴片厚度不同時(shí)，已經(jīng)影響到了對(duì)產(chǎn)品的最終判定。

3 結(jié)論

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，在同一實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，由同一個(gè)操作人員在同一臺(tái)試驗(yàn)設(shè)備上依次進(jìn)行拉力試驗(yàn)，啞鈴片厚度為（0.8～1.0）mm 的ST2護(hù)套試樣的抗張強(qiáng)度值比（1.8～2.0）mm 的抗張強(qiáng)度值大。由此可見不同厚度的啞鈴片試樣之間的抗張強(qiáng)度檢測值是有差異的，會(huì)直接影響產(chǎn)品的最終檢測結(jié)果的判定，甚至可能對(duì)處于臨界值的產(chǎn)品造成誤判。

圖7 3 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的抗張強(qiáng)度

圖8 3 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的斷裂伸長率

圖9 4 號(hào)樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時(shí)的抗張強(qiáng)度

電線電纜產(chǎn)品廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是建筑工程、工業(yè)設(shè)備、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的供電系統(tǒng)，是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)保障。拉力試驗(yàn)是電線電纜安全性檢測的關(guān)鍵指標(biāo)之一，在試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)人員應(yīng)注意每個(gè)細(xì)節(jié)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)。