可燃性等级评定试验方法解析

一、引言

电能是现代文明的基石，是国家体现其现代竞争实力的考察因素，也是影响国家发展的重要指标，甚至由工业用电的使用量可以看出一个国家目前所处于的状态，是萧条还是蓬勃发展，亦或者是处于停滞状态。然而有利多有弊端，由电、电器产品所造成的火灾已经是现代社会火灾形成的一个主要组成部分，电气火灾在宿舍、住宅等场所发生火情较多，占所有火情的比例较高，所以电器产品的质量关乎生命财产安全，不容小觑。

二、电器产品防火概论

当下社会家用电器的使用越来越普遍，电子电器产品以多种多样的形式走进了千家万户，产品的安全使用成为整个社会关心的问题。电子产品通电就有着火的危险，着火的原因有：(1)设备电路有一定功率或能量的潜在引燃源充当火源、过载、元件失效、绝缘击穿、连接电阻变大或连接松动都可能导致着火危险，即设备内存在正常或单一故障时输出功率大于15VA的电路[1]。(2)空气中有20.9%的氧气足以助燃。(3)设备外壳、印制板、步线绝缘、变压器骨架、线圈绕组等聚合材料，充当助燃物。(4)电压的起弧所造成的过热。电子电器产品设计应最大限度地防止起火和火焰蔓延，并且不应该对设备的周围带来引燃的危险，为满足标准的防火要求可以采用下列方法：(1)选择和使用适当的元器件和材料以减少引燃危险，即正确选用元器件和原材料。(2)结构补偿，限制火焰不向设备外部蔓延。(3)与潜在引燃源临近内部零部件使用低可燃性的材料。(4)采用防火防护外壳。(5)提供过流保护装置[1]。(6)限制易燃材料的用量[3]。

三、可燃性等级的评定与试验方法

（一）针焰试验及其评定等级

针焰试验是产生局部起燃后，是否导致火焰扩大或蔓延而发生电器燃烧、是否波及周围的零部件，并引起周围部件起火，是评定家用电器产品是否耐燃的系列方法之一。针焰试验是利用模拟技术评定设备内部由于故障条件所造成小火焰的着火危险性，适用于电工电子设备及其部件和元件，还适用于固体电气绝缘材料或其他可燃性材料[2]。

1.试验一般说明

如果可能，试验样品应该是完整的设备、部件或元件，必要时，拆掉部分外壳或截取适当的部分进行试验，如果试验样品是大机件截取的适当部分，必须仔细确保在这种特殊场合下，一定要正确地施加试验火焰。

由于试验是评定可能由其他着火元件产生的小火焰对试验样品的影响，因此要求有关标准应规定施加火焰的持续时间和验收标准条件。本试验是用以确保在规定条件下，试验火焰不会引起零件起燃或其燃烧持续时间或长度有限，并且火焰和从试验样品上落下的燃烧或灼热颗粒不会使燃烧蔓延。

2.试验方法

(1)选取试样：选取三件整件产品或截取部分样品三件。

(2)施加火焰与试验设置：火焰施加点应选择在试样易受火焰影响的表面，固定夹持试样时，应不对试验火焰或火焰蔓延效应产生影响，在试样下方200mm±5mm处放置一块10mm平滑白松木板，并在木板上放置一层绢纸作铺底层。施加火焰时间优选值为5s、10s、20s、等，例如GB8898附录G中要求施加三次火焰，每次分别为10s、60s、120s[2]。

(3)测量与评判：记录三次试验的燃烧数据，白松木板与绢纸状态。试样没有起燃或灼烧现象，铺底层没有起燃灼烧；或试验火焰脱离试样后，试样后燃烧时间小于30s。铺底层在30s内不再燃烧或灼烧。则可判定试验样品经得起针焰试验[4]。

3.等级评定

在GB/T5169.5-2008中，详细的描述了针焰试验方法，但是没有给出评定等级。如果需要对针焰试验评定等级，需要结合GB8898附录G的相关内容，可以将其分为FV0、FV1、FV2级，具体相关要求见表1。

表1 针焰试验附加判定方法

表2 火焰水平试验方法

表3 HF-1、HF-2、HBF等级判定方法

图1 火焰水平试验方法

（二）火焰垂直、水平试验方法及其判定

1.试验一般说明

火焰垂直试样法是采用垂直方式把试样固定在试验装置上，适合于测定试验火焰熄灭后的燃烧程度。火焰水平试样法是采用水平方式把试样固定在试验装置上，适用于测定火焰传播速度[3]。

试样样品按照长度：125±5mm、宽度：13±0.3mm、厚度：3±0.2mm的情况备制，试样可由压塑、传递模塑、注塑、浇注等方法制成，或由板、管、棒及绝缘件加工而成。所有试样边缘和表面应平滑、光滑，没有毛刺，无明显可见气泡。试验前试样应在温度23±2℃、相对湿度为（50±5）%的条件下处理48h。

2.火焰垂直试验方法（FH法）

（1）将试样按图1方式夹在夹具上，使试样纵向轴线垂直向下。

（2）调节火焰高度，调成20±2mm高的蓝色火焰，施加火焰。

（3）移开火焰，使火焰中心对准试样底面中心相距10mm，施加火焰10s，然后移开火焰，并记录试样上火焰持燃时间t1，按照前法再施加火焰，10s后移开火焰，记录持燃时间t2与余灼时间t3。

值得注意的是，在施加火焰期间，试样有时会滴落出融熔或着火的物质，为了防止滴落物落入灯管，可将施加火焰倾斜不大于45度继续试验，或稍微移动施加火焰至试样宽的一边。另外需要注意如果试样在试验过程中因燃烧变短，则需要把施加火焰升高，使得距离始终保持10mm。

3.可燃性等级的判定

按照以上步骤分别对5个试样进行试验。如一组5个试样有一个不符合要求，则需要试验另一组，若另一组仍不是每个试样都符合要求，则判定取数字最大一级作为该材料的等级。

4.火焰水平试验法（FH）

（1）试样应在宽面上距离准备用作引燃端25mm处，垂直纵轴作第一条标记线，同样在100mm处，作第二条标记线。将试样纵轴保持水平，横轴倾斜45度，以图1方式夹住，试样要与隔离网相距10mm。

（2）点燃并将火焰调成25±2mm高的蓝色火焰。

（3）施加火焰于试验，并与水平成45度，让试验自由端6mm长处受火焰，施加火焰30s。

值得注意的是如施加火焰布道30s，火焰就已经蔓延到第一条标记线处，则应立即移开火焰，并记录第一条线到第二条线的燃烧时间t，并用75mm除以时间t，即得出燃烧速率。如试样上的火焰在燃烧到第二条线之前熄灭了则需要记录燃烧破坏的长度。

试验结果的判定。试验性能可评定为表2的三个等级之一，如果材料的5个试样具有不同的等级，则取数字最大的一级作为该材料的等级。

四、可燃性等级其他判定方式

（一）可燃性等级要求总结

对于电器材料的可燃性等级，不同设备、同设备中的不同部位都具有不同的防火要求，详细参见GB4943-2001中表4C[1]。在IEC60950与GB4943中，对材料的等级划分为V0、V1、V2、HF-1、HF-2、HBF、HB、5V，不同的设备、设备中的不同部件要求的防火等级都有所不同。划分的等级与上文所描述的等级试验方法也略有差异[1]。

表4 HB级判定要求

表5 5V级判定要求

（二）V0、V1、V2等级判定方法

如要符合IEC60950要求的V0、V1、V2等级要求，是与FV试验法所评定的FV0、FV1、FV2有些许差异[1]。

1)试验样条长宽大致为130mm×13mm，厚度为所使用部分的最小厚度。

2)试验前需要对样品进行分组，五个样品为一组，分两组。一组放置于温度：70℃±1℃，168h后立即放入氯化钙干燥器中放置4h，另一组温度：23℃±2℃，湿度：(45%～55%)RH，放置48h。

3)试验样品的夹法、判定等级方法与FV法相同。

4)两组试验样品均要符合判定要求，如任何一组五个样品中有一个不符合要求则需要重新取一组进行预处理和试验。

（三）HF-1、HF-2、HBF等级判定方法

对要确定是否符合HF-1、HF-2、HBF判定要求的试样，应取材料10个样品，长宽尺寸150mm×50mm，厚度为所使用部分的最小厚度。

试验步骤：

(1)试验前需要对样品进行分组，五个样品为一组，分为A、B两组。A组放置于温度：70℃±1℃，168h后立即放入氯化钙干燥器中放置4h，B组温度：23℃±2℃，湿度：(45%～55%)RH，放置48h[1]。(2)本生灯应支撑在钢丝网下方13mm处，并将火焰高度调整到38mm的蓝色火焰。(3)施加火焰60s，重复超做于10个样品上。（4）具体的判定条件见表3。

（四）HB级材料的可燃性试验

如要要确定材料是否属于HB级，取该材料或组件的3个样品。

1)试样长宽尺寸为130mm×13mm，厚度要小于或者等于所使用的最小厚度，厚度大于3mm时，试样需要减小到3mm。

2)在试样样品一端25mm和100mm处划上标记。

3)试验前，样品在23℃±2℃，湿度：(45%～55%)RH，放置48h。

4)按照FH法夹好试样，调整火焰为高度25mm的蓝色火焰。

5)施加火焰30s，或着烧到25mm标记线为止，记录燃烧至100mm标记线的时间。

6)具体判据见表4。

（五）5V级材料的可燃性试验

如要要确定材料是否属于5V级，材料厚度不能大于13mm，用长宽尺寸为130mm×13mm的规格备制10条样条，或用长宽尺寸150mm×150mm的规格备制8块样板[1]。

(1)分组。一组五个试验样条或四个试验板样应在23℃±2℃温度均匀和相对湿度为45%～55%的环境条件下至少处理48h，另外一组5个试验样条或4个试验板样应在空气循环的温度均匀的烘箱内至少处理7d（168h），70℃，样品处理后放入氯化钙干燥器至少4h，使其冷却到室温。

(2)施加火焰，火焰总高度130mm，内部蓝色锥焰40mm。

(3)对于10个试样条，应施加火焰5s，然后移开火焰停烧5s，对每个试样重复施加5次。对于8块样板，应按照如下A、B、C、D四个位置分别对四块样板施加火焰。试验火焰施加5s，然后移开火焰停烧5s，重复对每块样板的一个部位施加5次[1]。

A、每一组中一个试验板样处于垂直位置，试验火焰施加到该试验板样的下部棱角上；

B、每一组中一个试验板样处于垂直位置，试验火焰施加到该试验板样的下部棱缘上；

C、每一组中一个试验板样处于垂直位置，试验火焰施加到该试验板样一侧的中央；

D、每一组中一个试验板样处于垂直位置，试验火焰施加到该板样下表面的中央；

(4)判定条件详见表5。

五、结语

随着我国产品认证制度越发规范，以经验与实践为导向性的认证体系逐渐健全，产品的质量将成为企业的第一要素，不合格的产品将很难生存在市场里，特别应该注意一些标准上要求但容易被忽视的细节问题，对电子元气件与电器产品的防火性应该符合标准的可燃性要求，对不同标准产品可燃性要求和需要达到的等级都不尽相同，需要全面的关注了解。

[1]中国电子技术标准化研究所.GB4943-2001信息技术设备的安全[S].中国标准出版社,2001.

[2]中国电子技术标准化研究所.GB8898-2001音频、视频及类似电子设备安全要求[S].中国标准出版社,2002,04.

[3]国家广播电视产品质量监督检验中心.音频视频及类似电子设备安全要求国家标准实施指南[M].中国标准出版社.2004,04.

[4]中国电子技术标准化研究所.GBT 5169.5-2008电工电子产品着火危险试验(第5部分):试验火焰、针焰试验方法、装置、确认试验方法和导则[S].中国标准出版社,2009,05.