大家都知道燃燒的三要素是可燃物、氧氣和火源,因此我們?cè)谠u(píng)價(jià)一種材料或產(chǎn)品阻燃特性時(shí)都應(yīng)該圍繞這三個(gè)因素來(lái)討論,可燃物及被評(píng)價(jià)的產(chǎn)品,它是否具有阻燃特性取決于它的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和可燃物材料組份等,在燃燒過(guò)程中試驗(yàn)艙里氧氣含量及被燃燒樣品的敷設(shè)方式與阻燃特性有很大的相關(guān)性,燃燒試驗(yàn)用的火源對(duì)評(píng)價(jià)產(chǎn)品阻燃特性也非常重要。成束燃燒試驗(yàn)方法IEC60332或GB/T18380規(guī)定了阻燃類別,分別是A類、B類、C類和D類,是不是某一產(chǎn)品只要通過(guò)了A類成束燃燒,就認(rèn)為其阻燃水平*高呢?情況并非如此,甚至市面出現(xiàn)了具有超A類阻燃性能的電纜,這些提法或想法都不能離開(kāi)試驗(yàn)條件,因此我們?cè)趯?duì)船用電纜產(chǎn)品給出阻燃特性類別時(shí)應(yīng)明確在什么試驗(yàn)條件下(電纜燃燒時(shí)的樣品綁扎、排布、噴燈數(shù)等)才具備什么樣的阻燃特性類別。
一、阻燃類別的含意是什么
成束燃燒的類別為AF/R、A、B、C、D,分別有不同的試驗(yàn)方法,它是不是代表阻燃等級(jí)的高低?現(xiàn)在絕大多數(shù)人認(rèn)為AF/R或A類阻燃等級(jí)*高,其他以此類推,我們看看IEC60332是怎么描述的?
成束燃燒類別
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燃燒場(chǎng)合評(píng)定的描述
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對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)
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AF/R
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AF/R不用于普通電纜
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IEC60332.32
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A
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用于評(píng)定高非金屬材料體積含量的場(chǎng)合
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IEC60332.33
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B
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用于評(píng)定中等非金屬材料體積含量的場(chǎng)合
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IEC60332.34
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C
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用于評(píng)定低非金屬材料體積含量的場(chǎng)合
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IEC60332.35
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D
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用于評(píng)定很低非金屬材料體積含量的場(chǎng)合
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IEC60332.36
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從IEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燃燒A、B、C、D類別的描述可以看出,類別僅僅是代表了燃燒時(shí)非金屬材料體積含量高低的場(chǎng)合,沒(méi)有說(shuō)是阻燃等級(jí)的高低。對(duì)于某一個(gè)具體的產(chǎn)品,可能A類或B類成束阻燃試驗(yàn)符合要求,但往往D類不能通過(guò),這就很生動(dòng)的說(shuō)明了對(duì)于具體產(chǎn)品你不能說(shuō)它阻燃等級(jí)高低,只能說(shuō)它符合哪一類要求,即非金屬材料體積含量高低的場(chǎng)合。所以通過(guò)A類或B類阻燃試驗(yàn)的產(chǎn)品就一定通過(guò)C類或D類,不好判定;通過(guò)C類或D類阻燃試驗(yàn)的產(chǎn)品就一定不通過(guò)A類或B類,更不好判定。
我們從IEC標(biāo)準(zhǔn)中的概念可以看出,產(chǎn)品的阻燃類別要于敷設(shè)時(shí)的狀況相當(dāng),如果電纜敷設(shè)比較密集,采用阻燃A類或B類,如果敷設(shè)比較稀疏,就采用阻燃C類或D類。
二、如何評(píng)價(jià)產(chǎn)品阻燃類別(AF/R、A、B、C、D)
要回答此問(wèn)題有人認(rèn)為很簡(jiǎn)單,將此產(chǎn)品按某一類別進(jìn)行燃燒,符合該類要求的就是該阻燃類別,其實(shí)不是這么簡(jiǎn)單,IEC標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定,即產(chǎn)品的型式認(rèn)可試驗(yàn)問(wèn)題。
前面已經(jīng)講述了燃燒的三要素是可燃物、氧氣和火源,如果不把此三要素的條件規(guī)定好,就很難保證試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性,更談不上試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)了,因此IEC標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了每一種阻燃類別型式認(rèn)可試驗(yàn)用電纜選擇導(dǎo)則,如果要保證某一型號(hào)不同規(guī)格的船用電纜符合某一阻燃類別的要求,應(yīng)采用代表規(guī)格樣品來(lái)進(jìn)行型式認(rèn)可試驗(yàn),不是該型號(hào)內(nèi)任一規(guī)格樣品都可用作型式認(rèn)可試驗(yàn)用的樣品。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“阻燃類別型式認(rèn)可試驗(yàn)用電纜的型號(hào)和導(dǎo)體截面的選擇,宜在電纜規(guī)范中規(guī)定,或由買(mǎi)賣(mài)雙方商定”,也就是說(shuō)確定阻燃類別型式認(rèn)可試驗(yàn)用電纜的型號(hào)和規(guī)格有二個(gè)原則中的一個(gè),一是依據(jù)IEC60332標(biāo)準(zhǔn)中的要求在電纜規(guī)范中規(guī)定,或者是買(mǎi)賣(mài)雙方商定,但應(yīng)符合IEC的規(guī)定,否則試驗(yàn)結(jié)論不能要IEC規(guī)定的要求進(jìn)行描述。
IEC60332標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:由于鋼梯容積有限,考慮試驗(yàn)用導(dǎo)體截面選擇時(shí)要確保非金屬材料體積符合每一個(gè)類別試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中的安裝要求,IEC60332.32~36阻燃類別型式認(rèn)可試驗(yàn)的所有條件概要匯總?cè)缦拢?/span>
分類及標(biāo)志
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AF/R
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A
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B
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C
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D
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導(dǎo)體截面范圍/mm2
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>35a
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>35a
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≤35d
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>35a
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≤35d
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>35a
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≤35d
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De
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每米試件非金屬材料體積/L
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7
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7
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7
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3.5
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3.5
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1.5
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1.5
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0.5
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采用標(biāo)準(zhǔn)鋼梯,試樣*大寬度:300mm
--層數(shù)
--噴燈數(shù)
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2b
1
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1
1
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≥1
1
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1
1
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≥1
1
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1
1
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≥1
1
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1
1
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采用寬型鋼梯,試樣*大寬度:600mm
--層數(shù)
--噴燈數(shù)
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N/Ac
-
-
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1
2
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N/Ac
-
-
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N/Ac
-
-
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N/Ac
-
-
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N/Ac
-
-
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N/Ac
-
-
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N/Ac
-
-
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電纜試樣段間位置
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間隔
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間隔
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緊密
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間隔
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緊密
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間隔
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緊密
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間隔
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供火時(shí)間/min.
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40
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40
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40
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40
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40
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20
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20
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20
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注:a表示樣品中至少一根導(dǎo)體截面大于35mm2;
b表示樣品二層排列,而且分布在鋼梯的前、后面上;
c 不適用;
d表示樣品中任何導(dǎo)體截面不大于35mm2;
De 表示樣品外徑不允許大于12.5mm.
從上表中我們可以看出:阻燃類別型式認(rèn)可試驗(yàn)樣品的選擇、非金屬材料體積含量、鋼梯的使用、試件安裝層數(shù)及試件間的距離、噴燈數(shù)和燃燒時(shí)間都有明確規(guī)定,只要有一個(gè)條件不滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)要求,試驗(yàn)結(jié)果都不能用IEC的分類進(jìn)行描述,所以就不存在所謂超A阻燃電纜的概念。
AF/R類燃燒試驗(yàn)方法明確規(guī)定適用于導(dǎo)體截面大于35mm2的樣品(樣品中至少要有一根導(dǎo)體截面大于35mm2),而且此方法只適用于非普通電纜,試件段只能排列在鋼梯的前面和后面,如果樣品導(dǎo)體截面小于35mm2 的非普通電纜不能采用AF/R的試驗(yàn)方法評(píng)定其AF/R類的阻燃特性,例如核電站用電纜的阻燃性能可以用此方法進(jìn)行評(píng)定,我們?cè)?jīng)反復(fù)進(jìn)行過(guò)一根船用電纜的成束燃燒試驗(yàn),試件段排在鋼梯的前面成束燃燒是通過(guò),而排在鋼梯的前、后面試驗(yàn)沒(méi)有通過(guò),說(shuō)明試件段之間的間隙對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,主要是火焰在燃燒過(guò)程中通透性和樣品表面氧濃度的大小。
對(duì)于A類阻燃船用電纜,如果選擇的電纜樣品導(dǎo)體截面大于35 mm2,試件段只能排列在鋼梯的前面(無(wú)論標(biāo)準(zhǔn)鋼梯還是寬型鋼梯),而且試件段間是間隔排列,間隔距離應(yīng)為0.5倍電纜直徑,但不超過(guò)20mm。無(wú)論采用標(biāo)準(zhǔn)鋼梯還是寬型鋼梯,試件邊緣與鋼梯內(nèi)側(cè)垂面的*小距離為50mm。如果選擇的電纜樣品導(dǎo)體截面不大于35 mm2,只能采用標(biāo)準(zhǔn)鋼梯,而且試件段排列在鋼梯的前面,緊密排列可以多層。
我們可以根據(jù)上表中的規(guī)定,看出B、C、D類型式認(rèn)可試驗(yàn)樣品截面與試驗(yàn)條件之間的關(guān)系。
這里要特別說(shuō)明的幾點(diǎn)是:
①無(wú)論哪一類阻燃類別,在進(jìn)行燃燒評(píng)定時(shí),參加燃燒的試件段不能小于2根;
②A、B、C類阻燃類別中樣品導(dǎo)體截面大于35 mm2的樣品試件都是單層間隔排列,不大于35 mm2的樣品試件都是單層或多層緊密排列;
③D類阻燃類別僅僅適用于外徑不大于12.5mm的樣品;
④IEC標(biāo)準(zhǔn)要求,當(dāng)樣品至少有一根導(dǎo)體截面大于35 mm2,在安裝電纜試樣段時(shí),**個(gè)電纜試樣段大致位于鋼梯中心,其后的電纜試樣段在兩側(cè)添加,以使全部電纜試樣段大致排列在鋼梯的中心;當(dāng)樣品任何導(dǎo)體截面都小于或等于35 mm2,在安裝電纜試樣段時(shí),**個(gè)電纜試樣段(組)大致位于鋼梯中心,其后的電纜試樣段(組)在兩側(cè)添加,以使全部電纜試樣段大致排列在鋼梯的中心,如果**(或其后)層用完了鋼梯的全部寬度,還需要使用**(或更多)層,**(或其后)層的**個(gè)電纜試樣段(組)應(yīng)大致位于鋼梯中心,其后的電纜試樣段(組)在兩側(cè)添加,以使**(或其后)層全部電纜試樣段大致排列在鋼梯的中心,如果試樣需要使用大量的電纜試樣段,這時(shí)可以采用規(guī)定的金屬線構(gòu)成平坦的電纜試樣段組安裝在鋼梯橫檔上,每個(gè)船用電纜試樣段組*大寬度為5個(gè)電纜試樣段,且必須保證電纜試樣段相互接觸,而不是大量試樣段絞合或以其他方式捆綁在鋼梯上,試驗(yàn)證明,試樣組不同的安裝方式往往會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成較大影響。
⑤如果按上表要求選擇的船用電纜通過(guò)了該類阻燃試驗(yàn),就應(yīng)該認(rèn)為該類電纜(同一型號(hào),不同規(guī)格、結(jié)構(gòu)相同的電纜)其他規(guī)格的電纜也符合該類阻燃試驗(yàn)的要求;
⑥評(píng)價(jià)同一類電纜阻燃類別時(shí),型式認(rèn)可試驗(yàn)電纜樣品導(dǎo)體截面可以選擇大于35 mm2的樣品,也可選擇不大于35 mm2的樣品,但樣品試件排列不一樣;
⑦同一型號(hào)的電纜不是每一個(gè)規(guī)格都能作為型式認(rèn)可試驗(yàn)的樣品,例如某一個(gè)大于35 mm2規(guī)格的樣品,進(jìn)行A類阻燃特性評(píng)定,根據(jù)樣品試件段的計(jì)算方法,計(jì)算的試件根數(shù)按照上表進(jìn)行鋼梯前面排列,發(fā)現(xiàn)前面排不下,那么此規(guī)格就不能作為型式認(rèn)可試驗(yàn)的樣品,即使按緊密排列進(jìn)行了燃燒試驗(yàn)或前后排列,試驗(yàn)結(jié)論與IEC60332標(biāo)準(zhǔn)要求之間也沒(méi)有關(guān)系;
⑧如果船用電纜用戶要對(duì)第⑥條中提到的規(guī)格樣品進(jìn)行燃燒試驗(yàn),此時(shí)的燃燒結(jié)論也不能用IEC的要求進(jìn)行判定;
⑨電纜企業(yè)在進(jìn)行選擇型式認(rèn)可試驗(yàn)樣品時(shí)應(yīng)符合上表的要求,否則可能給不出試驗(yàn)結(jié)論。
因此一個(gè)完整的阻燃船用電纜型式認(rèn)可試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含:電纜結(jié)構(gòu)的完整描述、電纜試樣段的數(shù)量、燃燒類別、安裝方式(間隔或緊密)、層數(shù)和每層的電纜樣品段數(shù)、供火時(shí)間、噴燈數(shù)、損傷長(zhǎng)度和所有燃燒和發(fā)光熄滅時(shí)間。
三、阻燃類別與現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)事故
當(dāng)船用電纜產(chǎn)品標(biāo)以某一阻燃類別(AF/R、A、B、C、D)后,證明其在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn),其阻燃性能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求,即在規(guī)定的供火時(shí)間結(jié)束后熄滅火焰,通過(guò)試驗(yàn)箱的空氣流量維持到電纜停止燃燒或發(fā)光,或者維持到*長(zhǎng)1小時(shí),此后應(yīng)強(qiáng)行熄滅電纜的燃燒或發(fā)光,冷卻后無(wú)論是在鋼梯前面還是后面,測(cè)得的試樣*大炭化范圍都應(yīng)不高于噴燈底邊2.5m。在這里我們必須清楚:此結(jié)論是在標(biāo)準(zhǔn)條件下在得出的阻燃特性,這些條件是燃燒期間箱體內(nèi)的通風(fēng)量恒定、火焰強(qiáng)度一定、被燃燒樣品體積一定、規(guī)定燃燒時(shí)間、樣品試件綁扎方法給以規(guī)定等等,如果上述中有一個(gè)試驗(yàn)條件發(fā)生變化,阻燃特性都會(huì)發(fā)生改變。
這里需要強(qiáng)調(diào)的是,阻燃試驗(yàn)不能用來(lái)評(píng)估火災(zāi)的危害性,僅僅依靠阻燃試驗(yàn)的結(jié)果也不能保證**性。阻燃試驗(yàn)的目的或提供的阻燃型式認(rèn)可試驗(yàn)報(bào)告僅僅是提供幫助評(píng)估在特定條件下電纜是否適用的信息。
火災(zāi)事故現(xiàn)場(chǎng)中如果涉及到船用電纜,要分析現(xiàn)場(chǎng)的具體情況,如敷設(shè)方式:橋架敷設(shè)、集束敷設(shè)、稀疏敷設(shè)、水平敷設(shè)、垂直敷設(shè),多種類型的船用電纜混雜敷設(shè)。通風(fēng)情況:水平通風(fēng)、垂直通風(fēng)、風(fēng)速大小。火焰起源:外來(lái)的火源、電纜本體擊穿產(chǎn)生的火源、電纜發(fā)熱(或端部接觸**發(fā)熱)產(chǎn)生的火源、由于敷設(shè)原因電纜局部過(guò)熱產(chǎn)生的火源等等,這些因素(或者叫條件)都與實(shí)驗(yàn)室的條件不一致,因此不管電纜產(chǎn)品阻燃級(jí)別高低,在一定的場(chǎng)合電纜都會(huì)燒光,當(dāng)然如果是阻燃船用電纜其燒光的程度或延燃程度會(huì)有很大的區(qū)別,現(xiàn)在出現(xiàn)火災(zāi)事故后對(duì)其電纜進(jìn)行阻燃測(cè)試,往往是阻燃型號(hào)的電纜而實(shí)際是非阻燃電纜,所以燃燒的程度是相當(dāng)嚴(yán)重。為了減少火災(zāi)中電纜燃燒的程度,電纜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮敷設(shè)的緊密程度決定電纜阻燃的類別,另外設(shè)計(jì)隔斷措施也是行之有效的方法,例如在隧道里或水平井里或豎井里,萬(wàn)一火災(zāi)發(fā)生了,電纜燃燒是難免的,完全不燒是不現(xiàn)實(shí)的,除非是金屬護(hù)套電纜。
四、實(shí)驗(yàn)室阻燃試驗(yàn)的條件
前面已經(jīng)講述了阻燃試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)條件是相當(dāng)重要的,在*新的IEC60332標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)下列試驗(yàn)條件進(jìn)行了明確而又嚴(yán)格的規(guī)定:
①環(huán)境條件
如果實(shí)驗(yàn)室的溫度低于5℃或高于40℃,不允許試驗(yàn);如果試驗(yàn)箱體頂部的外部風(fēng)速大于8m/s,不應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)。但我們有些情況下不滿足此條件情況在繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果就不具備再現(xiàn)性;
②空氣源
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)安裝一個(gè)能控制空氣氣流通過(guò)箱體的空氣源,試驗(yàn)開(kāi)始前應(yīng)恒定控制溫度在(20±10)℃,在進(jìn)氣口測(cè)量空氣流量,并調(diào)節(jié)為(5000±500)L/min.在試驗(yàn)過(guò)程中空氣流速應(yīng)予以維持,除非電纜停止燃燒,如果停止供火1小時(shí)后試樣仍燃燒不止,應(yīng)強(qiáng)行熄滅。
這里明確規(guī)定試驗(yàn)期間進(jìn)風(fēng)風(fēng)速要維持恒定,測(cè)量風(fēng)速是在進(jìn)風(fēng)口,但國(guó)內(nèi)大部分燃燒設(shè)備達(dá)不到此要求,所以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一定的影響。
③丙烷和空氣流量控制
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每個(gè)噴燈應(yīng)配備**裝置以控制丙烷和空氣流入速率,可以采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)或質(zhì)量流量計(jì),推薦采用易用的質(zhì)量流量計(jì)。在這里我們還是要強(qiáng)調(diào)應(yīng)采用質(zhì)量流量計(jì),因?yàn)槿紵龝r(shí)環(huán)境條件很難達(dá)到基準(zhǔn)溫度(20℃)和基準(zhǔn)氣壓(100kPa),嚴(yán)格意義上講,如果采用轉(zhuǎn)子流量計(jì),燃燒試驗(yàn)時(shí)如果環(huán)境條件不滿足基準(zhǔn)條件,就必須對(duì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn),然后再進(jìn)行流量設(shè)定進(jìn)行試驗(yàn),而質(zhì)量流量計(jì)就比較方便了,不需要進(jìn)行校準(zhǔn)。
④出煙口
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定燃燒箱頂部有出煙口,尺寸為(300±30)×(1000±100)mm,在燃燒鋼梯的上方。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了燃燒時(shí)的煙氣是直接排到箱體的外面,此出煙口是與大氣相通的,沒(méi)有管道與燃燒箱體連接,也就是燃燒箱體里的空氣流動(dòng)是箱體下部的進(jìn)氣和燃燒時(shí)熱空氣上升所組成,不存在“拔風(fēng)”現(xiàn)象。而現(xiàn)在大部分燃燒設(shè)備都是采用上部抽風(fēng),這對(duì)試驗(yàn)結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生影響。