电线电缆拉力试验中ST2 护套的哑铃片厚度对试验结果的影响

杨丽YANG Li；章庆科ZHANG Qing-ke；李培娴LI Pei-xian；王师培WANG Shi-pei

（成都产品质量检验研究院有限责任公司，成都610100）

0 引言

拉力试验是考核电线电缆绝缘层和护套层机械性能的重要指标，其分为抗张强度和断裂伸长率两个参数。材料产生均匀塑性变形的应力上限值即为材料的抗张强度，也称为抗拉强度，抗张强度检测值能够描述材料对拉伸破坏的抵抗能力。材料拉伸至断裂时，标记距离的增量与未拉伸试样的标记距离的百分比称为材料的断裂伸长率，断裂伸长率是表征材料柔软性能和弹性性能的指标，其可表示材料承受最大负荷时的伸长变形能力。拉力试验是材料力学性能评价的主要指标之一，不仅是电线电缆日常检测过程中最为普遍的检测项目，同时也是电线电缆安全性检测的关键指标。抗张强度和断裂伸长率性能不达标，直接影响电线电缆的使用寿命，易造成电线电缆在施工过程中受力后出现护套和绝缘破损、断裂；正常运行时护套和绝缘脆化、破裂，从而致使带电导体裸露，引起短路和触电危险，引发火灾事故。检测电线电缆的抗张强度和断裂伸长率，能够确定其生产过程中存在的工艺缺陷，判断电线电缆所用材料的性能好坏[1]。

在标准GB/T 2951.11-2008/IEC 60811-1-1:2001 中规定了拉力试验的方法，其中关于哑铃试件的厚度要求为：应不小于0.8mm，不大于2.0mm，如果不能获得0.8mm 的厚度，允许最小厚度为0.6mm。因为标准规定样品厚度的范围为（0.8～2.0）mm，不同的检测机构、不同的检测人员虽然都按照标准对电线电缆产品进行拉力试验，但由于厚度不同，检测结果之间往往会存在差异。比如在实验室之间进行比对试验时，按照（0.8～2.0）mm 的范围来制取哑铃试件，检测结果出现差异以致于造成实验室数据发生偏离。甚至在样品的检测值处于合格与不合格的边缘时，不同厚度的哑铃试件会影响最终检测结果的判定。因此，开展标准条件下不同厚度的哑铃试件对拉力试验检测结果的影响具有十分重要的意义。

本文根据GB/T 2951.11-2008/IEC 60811-1-1:2001，以ST2 护套的哑铃试件为试样，采取（0.8～1.0）mm 和（1.8～2.0）mm 两个范围的厚度，研究标准条件下试样厚度对拉力试验结果的影响规律。

1 试验

1.1 试样与仪器设备

试样为四家不同生产企业生产的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，其型号规格分别为：1 号样品YJV-0.6/14×25+1×16；2 号样品YJV22-0.6/14×25+1×16；3 号样品YJV-0.6/11×50；4 号样品YJV-0.6/15×16。用同一个哑铃刀制样，分别取厚度为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 的哑铃试件各至少15 片，使得测量出来的有效数据为15 个。试验所需仪器设备为微机控制电子万能试验机和测厚仪。

1.2 测试步骤

①制备试样。

从每个取自电缆的护套试样上切取足够长的样段，供制取老化前拉力试验用试件至少15 片。若有凸脊或压印，则应磨平或削平，使试件厚度不小于0.8mm，不大于2.0mm。在每个哑铃试件中央标上20mm 的标记线并测量截面积。

图2 哑铃试件尺寸

②夹头之间的间距和移动速度。

拉力试验机的夹头为自紧式夹头。

夹头之间的总间距约为50mm；夹头移动速度为250mm/min。

③测量。

试验期间测量并记录最大拉力。同时在同一试件上测量断裂时两个标记线之间的距离。

1.3 实验方案

为研究标准条件下不同厚度的哑铃试件对拉力试验检测结果的影响，采用控制变量法在标准条件范围内测试不同试样厚度对拉力值的影响，实验方案如下：

方法标准GB/T 2951.11-2008/IEC 60811-1-1:2001 规定试样的厚度范围为（0.8～2.0）mm，故本试验选取ST2护套哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm 和（1.8～2.0）mm 的试样，在同一实验环境下，由同一个操作人员在同一台试验设备上依次进行拉力试验。

2 结果与讨论

表1～表4 分别为1 号～4 号样品哑铃片厚度为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的拉力值。

表1 1 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的拉力值

图4 1 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的断裂伸长率

从表1~表4 及图3~图10 数据可以看出，哑铃片厚度为（0.8～1.0）mm 试样的抗张强度值比（1.8～2.0）mm 试样的抗张强度值大；（0.8～1.0）mm 和（1.8～2.0）mm 范围内的厚度对断裂伸长率的影响不明显。分析其原因，是由于哑铃试件越厚，其内部有缺陷的概率就越大，所以测出来的抗张强度值就会越小。

图1 试样结构图（示例）

图3 1 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的抗张强度

图10 4 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的断裂伸长率

表4 4 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的拉力值

表2 2 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的拉力值

图5 2 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的抗张强度

图6 2 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的断裂伸长率

表3 3 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的拉力值

在GB/T 12706.1-2020 标准中规定，ST2护套的老化前抗张强度标准值为最小12.5N/mm2，从3 号样品的数据中可以看出，哑铃片厚度在（0.8～1.0）mm 的范围时，抗张强度中间值是12.8N/mm2，判定为合格；哑铃片厚度在（1.8～2.0）mm 的范围时，抗张强度中间值是11.2N/mm2，判定为不合格。由此可见，当制取的哑铃片厚度不同时，已经影响到了对产品的最终判定。

3 结论

由试验数据得出，在同一实验环境下，由同一个操作人员在同一台试验设备上依次进行拉力试验，哑铃片厚度为（0.8～1.0）mm 的ST2护套试样的抗张强度值比（1.8～2.0）mm 的抗张强度值大。由此可见不同厚度的哑铃片试样之间的抗张强度检测值是有差异的，会直接影响产品的最终检测结果的判定，甚至可能对处于临界值的产品造成误判。

图7 3 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的抗张强度

图8 3 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的断裂伸长率

图9 4 号样品哑铃片厚度分别为（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 时的抗张强度

电线电缆产品广泛用于国民经济建设的各个领域，尤其是建筑工程、工业设备、交通运输等领域的供电系统，是现代经济和社会正常运转的基础保障。拉力试验是电线电缆安全性检测的关键指标之一，在试验过程中，试验人员应注意每个细节，保证数据的准确性，严格把好质量关。