电线电缆绝缘管状试样在拉力试验中数据的变化及分析

秦云汉 郑翔宇

（机械工业北京电工技术经济研究所）

0 引言

进入新时代之后，我国建设的脚步逐渐加快，在经济发展的同时城市规模也逐步扩大。在建设过程中不管在哪个领域电线电缆都占有重要地位。所以国家对电线电缆产品的质量把控尤为严格，根据我国国情修定了国家标准GB/T5013和GB/T5023系列、机械行业标准JB/T8734、JB/T8735系列以及试验方法国家标准GB/T2951系列。规定了部分电线电缆的性能要求及试验方法，以确保线缆的质量满足相应的技术要求。我们在日常的电线电缆试验中，特别是进行拉力试验时，发现同一样品在进行复试时结果存在些许出入。为了了解、研究管状试样在拉力试验中不同条件下的数据差异我们进行了大量的试验，本文结合反复试验和对测量结果的分析，探究影响拉力试验的因素并进行简单的分析。

1 检验依据

1.1 试验方法

本次试验选用式样为：60227 IEC 01 (BV) 450/750V 1×2.5。产品试验步骤严格按照GB/T 2951.11—2008/IEC60811-1-1:2001《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第11部分：通用试验方法-厚度和外形尺寸测量-机械性能试验进行》。

1.2 试验步骤

本文的试验主要从两个不同方面入手对数据的影响进行验证，这两项分别是夹头移动速度和试验环境温度。

试验过程中为了保证数据的真实可靠，分两组分别进行试验。在取样过程中尽量选择电缆相邻位置且绝缘厚度均匀的试样，保证试样的均匀性。试验中将试样切成100mm长的小段，在不伤及绝缘的情况下，去除导体和所有的外护层。在进行完预处理之后，开始分组进行试验。

夹头移动速度组试验：在环境温度（23±5）℃温度下，由同一位实验员在同一实验室用同一台设备，将试样分别以（250±50）mm/min和（25±5）mm/min进行拉力试验。记录结果。

环境温度组试验：由同一实验员在同一实验室用同一台设备，分别将环境温度控制在（27±1）℃和（19±1）℃下，以（250±50）mm/min的速度进行拉力试验并记录结果，两组试验结果见表1～表2。

2 对试验数据的分析

根据拉力试验的数据，可以计算出抗张强度和断裂伸长率。抗张强度和断裂伸长率是评判线缆机械性能的重要指标。因为这两项指标的最终结果需要通过计算获得，与本文的分析内容关系不大，所以在表格中并没有直接出现，表格中的数据是试验中直接获得的最大拉断力和断裂时两标记线之间的距离。表中的数据，基本能够说明夹头速度及温度的影响，可以进行初步的分析。

表1 夹头移动速度组试验数据

表2 环境温度组试验数据

2.1 夹头移动速度组

通过对表1中的数据进行分析，不难发现夹头移动速度为25mm/min和250mm/min时，数据存在一定差异，相同的试样在夹头移动速度慢时最大拉断力明显小于速度快时，通过表1可以看出不同速度时最大拉断力的差值在9.5～13.6N之间，而相对于最大拉断力，伸长距离在速度的影响下并没有很明显的变化。

通过数据分析，我们认为同一管状绝缘试样在拉力试验中，夹头移动速度的快慢对电线电缆拉力试验的数据是有影响的，速度的快慢和最大拉断力的数据成正比。25mm/min时最大拉断力的数值，要小于250mm/min时的最大拉断力数值。

2.2 环境温度组

通过对表2的数据进行分析，发现在环境温度发生改变时，测得的数据也发生了一些变化。在同样以250mm/min的速度进行试验的情况下，环境温度较低时测得的最大拉断力要大于环境温度较高时，而相较于最大拉断力的变化，断裂伸长值同夹头移动速度组的数据一样，并没有产生明显变化。

综上所述，在电线电缆的拉力试验中，环境温度会对线缆拉力试验的结果产生一定的影响，在温度较低的环境下以同一速度测得最大拉断力会大于环境温度较高时测得的数值。

3 原因分析

3.1 夹头移动速度对最大拉断力的影响

虽然通过表1的结果，可以得出夹头移动速度会影响最大拉断力的结论，但是由于试样的绝缘材料存在差异和不均匀性，且不能保证式样是均匀品质的模制品，并且在厂家的生产过程中无论是生产工艺、材料配方的选择还是绝缘层的截面都会存在不同。在试样无法保证一致性的情况下，我们的试验结果只能定性地描述夹头移动速度对拉力的影响。理想试验应当是在保证试样一致性的前提下，进行大量的试验和分析论证，再用定量的方法对得到的影响参考值进行描述，但由于实施难度很高所以很难实现。

夹头移动速度对拉断力影响的分析：因为绝缘材料都存在延展性，在拉力试验进行时，绝缘在外力作用下会产生无法恢复的形变以适应所受到的拉力，随着永久形变的产生我们读取到的力值也会随之减小。夹头移动速度越慢时，试样产生形变的时间就越充足，形变越大试样受到的拉力和抗拉力就越小，最终测得的拉断力也就越小；夹头移动速度较快时，试样没有充足的时间发生形变，在没有以形变来适应受到的拉力的情况下，试样受到的拉力和抗拉力也会变大，最后测得的拉断力数值也会变大。

考虑形变因素，可认为夹头移动速度慢时测得的数值要比夹头移动速度快时测得的数值更加准确，在GB/T2951.11—2008标准中也规定“有疑问时，移动速度应为（25±5）mm/min”。但是在实际的检测工作中，为了提高检测效率，一般都不会选用25mm/min的速度进行拉力试验，因为需要的试验时间往往在30～60min，而使用250mm/min的速度进行试验时时间会大大缩短，在综合考虑时间和效率的情况下，会优先选择250mm/min的拉伸速度，25mm/min主要用于在出现疑问时，如数据处于临界值、客户有疑义、仲裁等情况下使用。

3.2 环境温度对最大拉断力影响

通过对表2数据的分析我们得出结论，环境温度会对拉力试验的数据产生影响。同样由于在试样的生产过程中多方面的因素考量无法保证试样一致性的情况下，我们的试验结果只能定性地描述环境温度对拉力试验数据的影响。

环境温度对拉力试验数据的影响的分析：本试验选用试样为PVC材质，PVC材质是极具性价比的高分子材料，广泛应用于线缆行业中。首先PVC塑料对于温度变化很敏感，尽管在试验结果的示数上物理性能变化较小，但在两组环境温度下式样的韧性发生了变化，温度低时分子动能较低，分子间活动趋缓，受到外界作用后自然不能很快地通过分子运动使分子链拉长来缓解作用力，所以就容易断裂，反映出试样的伸长值较小，而韧性的变化又在拉力试验的进行中，对试样的永久形变产生了影响。在环境温度较低时，试样的韧性较差，致使形变较小更容易断裂，且此时试样受到的拉力和抗拉力会变大，导致最大拉断力数值变大。在温度较高时，试样的韧性较好，致使形变变大，且此时试样受到的拉力和抗拉力会变小，导致最大拉断力数值变小。

通过分析我们发现环境温度对于拉力试验的试数还是存在一定的影响的，正常情况下，试验应当在（23±5）℃的温度下进行，但在此区间内温度范围较广，如若试样结果处于临界值或客户存疑，应当按照标准GB/T2951.11—2008中要求的（23±2）℃温度下进行试验。以保证试验的准确性。

4 结束语

本文介绍了电线电缆拉力试验中的影响因素以及一些试验中要注意的细节，在日常的检测工作中，我们应当尤为注意夹头移动速度和环境温度对结果造成的影响，以便于将检测结果更加精准严谨地交付于客户手中。毕竟电线电缆不仅要走进平常百姓家中，更是要伴随着国家的建设和发展。我们只有在检测试验中把好关，才能将更多好的产品送入市场，这不仅是对人民群众财产安全和人身安全的保证，更是对国家交给我们的工作负责。