針焰試驗方法解析

朱志姝

摘要本文介紹了針焰試驗新舊標準的差異，分析了針焰試驗過程和裝置，闡述了針焰試驗設備技術指標的確認方法，針對試驗操作中的重要過程給出指導性建議，并總結針焰試驗中的注意事項，以便提高試驗結果的準確性。

關鍵詞針焰試驗；差異；確認方法；注意事項

針焰試驗是檢驗電子產品及材料是否耐燃的主要檢驗項目，是模擬電子產品及零件在故障或過載條件下，可能達到過熱而產生的小火焰，真實地再現實際存在的情況，從而用模擬技術評定產品的著火危險性。本文結合IEC 60695-11-5：2004和GB/T 5169.5-2008對針焰試驗的方法要求、設備要求、主要技術指標校準結果的確認方法進行分析，同時總結針焰試驗過程的注意事項。

1新舊版標準中主要差異

1.1適用范圍的擴大

GB/T 5169.5-2008版標準擴大了適用范圍，針焰試驗不僅考慮到產品內部組件或部件會因故障而造成起燃引起著火危險，而且考慮到產品外部也會受其他設備原因經受過熱引起著火危險。通過模擬技術進行內部和外部著火評定，以便更全面地檢測產品整機部件或材料對熱和火焰的反應特性。

1.2試驗設備裝置的要求

1）對試驗箱體：GB/T 5169.5-1997版標準中對試驗箱體容積沒有具體要求，而新版標準中明確規定了實驗室通風柜/試驗箱的容積應至少為0.5m³，箱內表面顏色為深色，試驗應在無通風的環境下進行。標準規定試驗箱的容積大小是為了在試驗過程中不因空氣對流而使氧氣損耗，對試驗結果造成影響。

2）對燃燒器和火焰：新版標準對燃燒器使用的氣體做了明確規定，可以使用純度不低于95%的丁烷氣體或丙烷氣體。丁烷是一種易燃，無色，容易被液化儲存的氣體，大多數實驗室常選丁烷氣體使用。同時針對針焰試驗時的火焰高度的要求，應采用標準際錄A規定的裝置和程序進行確認。

1.3新增設備計時器的要求

GB/T 5169.5-2008新版標準中新增對設備計時器的要求，計時器的允差應不大于0.5s，在舊版標準中對計時器沒有此要求。

1.4新增試驗樣品的要求

GB/T 5169.5-2008新版標準中新增試驗樣品說明，要求試驗樣品應是完整的設備、組件或部件。在必要情況下，可以進行適當截取和拆除，應確保試驗條件與產品正常使用時存在的條件無顯著的差異。新增此條款是為了更真實的模擬產品實際著火時的著火效應。

1.5試驗結果的評定進行修改

如何判定試驗樣品是否能耐受針焰試驗，GB/T5169.5-2008新版標準的規定要嚴于舊版標準。新版標準中規定：在移開針焰后，試驗樣品和周圍的零部件的火焰或灼熱在30s內熄滅，同時試驗樣品因為燃燒而滴落的物體引起鋪底層或包裝絹紙燃燒也是不允許的，可以判定試驗樣品不符合要求。這樣的規定是為了預防因產品滴落物帶焰而引起的二次燃燒的著火危害。

1.6新增了試驗報告

GB/T 5169.5-2008新版標準中新增了試驗報告內容，主要包括：試驗樣品類型和說明、制備方法、試驗樣品的所有預處理、試驗樣品的數量、嚴酷等級、要測試的表面和施加針焰的點、用于評定從試驗樣品落下的燃燒或灼熱顆粒影響的規定的鋪底層、是否在同一試驗樣品上進行多于一個點的試驗、試驗結果。

2試驗過程和程序

1）針焰試驗一般在3個試樣上進行（另有規定的除外）。

2）試驗樣品應安在放在正常使用時最易起燃的位置，固定試驗樣品時不應影響試驗火焰的施加或火焰蔓延。試驗火焰施加在試樣最容易受到火焰影響的表面部位。將火焰尖端與試樣表面接觸，調節火焰高度到12mm±1mm，火焰溫度從100℃±2℃升到700℃±3℃的時間為23.5s±1.0s。

3）在試驗期間，試驗樣品因為起燃會產生熔化物，經常會滴入進燃燒管，從而會堵塞供氣通道，最終影響試驗結果，為避免此種情況發生，新版標準中規定了燃燒器可以傾斜45°角，同時燃燒器頂端中心與試樣剩余部分底部之間保持8mm±1mm或側面保持5mm±1mm的距離，詳見圖1和圖2。

4）將厚約10mm平滑的木板上緊裹一層娟紙，并放置在施加針焰的試驗樣品下面200mm±5mm處。

5）火焰溫度達到后，啟動試驗開關進行試驗，對試驗樣品、周圍零部件和鋪底層進行觀察，并記錄試驗火焰移開瞬間到火焰完全熄滅以及試驗樣品、規定鋪底層或附近零部件看不到灼熱現旬的燃燒持續時間（tb）。

3設備校準結果確認方法

針焰試驗設備的主要性能參數包括箱體尺寸、燃燒器尺寸和傾斜角度、計時器、火焰高度、溫度校準。

1）箱體尺寸。對試驗箱的容積有了明確的規定，試驗箱容積不低于0.5m³，試驗箱應足夠的暗，在有爭議的情況下，應使用20Lux照度的光，便于實驗人員更準確的對火焰高度進行調整并觀察樣品燃燒情況。

2）燃燒器尺寸和傾斜角度。用針規來測量燃燒器的孔徑，要求管子孔徑為0.5mm±0.1mm，用游標卡尺測量燃燒器管子的長度和外徑，要求長度≥35mm和外徑≤0.9mm即滿足要求。用萬能角度尺測量燃燒器傾斜角度，標準規定“燃燒器可與垂線傾斜45°以防止材料落入燃燒管”，故燃燒器的傾斜角度應能達到45°即符合要求。

3）計時器。用電子秒表分別對施加火焰時間點、持續火焰時間點和升溫時間點進行校準，計時器的誤差應為±0.5s即符合標準要求。

4）火焰高度。在針焰試驗過程中，可以用游標卡尺來測量火焰高度，高度為12mm±1mm即符合標準要求。

5）溫度校準。新標準對火焰確認試驗用溫度感應銅塊的材料規定為：Cu-ETP UNS Cll000，銅塊直徑為4mm±0.01mm，質量為0.58g±0.01g。標準明確規定對銅塊的要求，不僅有利于試驗的重復性和可比性，而且有利于試驗結果準確性的提高。將測溫用熱電偶插入孔的全部深度后，擠壓銅塊以固定熱電偶，但不能損傷熱電偶，放入加熱鍋內，分別設置100℃和700℃，讀取測溫儀上三次溫度顯示值，取平均值作為溫度的實際顯示值，當溫度測試結果在100℃±5℃和700℃±3℃認為有效。

4針焰試驗過程中注意事項

1）試驗用設備應符合GB/T 5169.5-2008標準容積大小要求，在進行試驗時應鎖緊試驗箱門，避免空氣流通對氧氣造成損耗，從而影響試驗結果。

2）供給燃燒器使用的氣體是有要求規定的，當燃氣源發生變化時，對火焰溫度必然會造成影響，所以在更換燃氣源時一定要對火焰試驗進行重新確認。

3）試驗樣品和使用的鋪底層（木板和絹紙）在進行試驗前，應按標準規定的溫度和濕度進行預處理，一般要求在環境下放置至少24h。

4）要求在同一試樣上進行多點試驗時，要確保之前試驗造成的劣化不會影響要進行的試驗結果。

5）注意保持設備內部的清潔，試驗后應及時進行打掃；每次試驗前應檢查燃燒器針孔處，避免被熔滴物堵塞，從而影響火焰充分燃燒。

5結論

針焰試驗是檢驗電工電子產品及其材料著火危險比較重要的試驗項目，檢驗人員要深入的理解標準，了解新舊標準的差異，并熟練的掌握操作方法，盡量避免和減少影響測試結果的因素，從而提高針焰試驗結論的準確性。這樣不僅有助于企業產品質量的提高，而且也有助于企業成本的有效控制，從而更加有效的提高電工電子產品的整體質量。