IEC 60945 標準中濕熱試驗方法的探討

陳中青，朱宜生，王超，劉玉石，陳鳳清

（1.中國船舶重工集團第七二三研究所，揚州 225001；2.中國船舶工業(yè)電工電子設(shè)備環(huán)境與可靠性試驗檢測中心， 揚州 225001）

引言

濕熱試驗主要用于考核電工電子產(chǎn)品在高濕條件下的環(huán)境適應(yīng)性，特別是產(chǎn)品的機械性能和電氣性能的變化。由于各類電工電子產(chǎn)品的特點不同，進行濕熱試驗的條件也不相同。根據(jù)IEC 標準委員會頒布的標準規(guī)定，濕熱試驗分為恒定濕熱試驗和交變濕熱試驗。恒定濕熱試驗是指溫度和濕度試驗條件不隨時間變化的濕熱試驗[1]。產(chǎn)品或使用場所溫度變化不大，產(chǎn)品表面不會產(chǎn)生凝露現(xiàn)象時選擇恒定濕熱試驗。交變濕熱試驗是指溫度、濕度條件隨著試驗時間在高溫高濕和低溫高濕之間循環(huán)變化的一種濕熱試驗[2]。溫度條件的變化引起產(chǎn)品表面凝露或產(chǎn)品使用場所溫度的變化能引起產(chǎn)品表面凝露時選擇交變濕熱試驗。

目前，主要的濕熱試驗方法有IEC 60068-2-78、IEC 60068-2-30、IEC 60945、GB/T 2423.3 和GB/T 2423.4 等國際和國內(nèi)標準。其中IEC 60068-2-78、和GB/T 2423.3為恒定濕熱試驗標準，IEC 60068-2-30、GB/T 2423.4 和IEC 60945 為交變濕熱試驗標準。

1 恒定濕熱的試驗方法

根據(jù)IEC 60068-2-78 和GB/T 2423.3 中的規(guī)定，恒定濕熱試驗的溫度和濕度為（30±2）℃/（40±2）℃、（93±3）%RH/（85±3）%RH[3]。在試驗產(chǎn)品或試驗產(chǎn)品的使用場所溫度變化不大時，試驗產(chǎn)品表面不會出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。為了驗證和考核實際使用情況下試驗產(chǎn)品的在濕熱條件下的環(huán)境適應(yīng)性，同時避免樣品出現(xiàn)凝露的現(xiàn)象，應(yīng)選擇恒定濕熱試驗。恒定濕熱試驗在樣品放入試驗箱后的升溫和加濕順序如下：

1）首先將試驗箱的溫度調(diào)整到標準規(guī)定的溫度（30±2）℃/（40±2）℃，并使樣品達到溫度穩(wěn)定；

2）升溫過程中及樣品達到溫度穩(wěn)定前，可通過不提高試驗箱內(nèi)的絕對濕度來避免試驗樣品發(fā)生凝露現(xiàn)象；

3）在試驗樣品達到溫度穩(wěn)定后，在2 h 內(nèi)將試驗箱的相對濕度調(diào)整到標準規(guī)定的濕度值（93±3）%RH/（85±3）%RH；

4）在規(guī)定的試驗條件下，待試驗箱的溫濕度達到穩(wěn)定后開始計算試驗時間；

5）試驗結(jié)束后進行恢復檢查。

從恒定濕熱的試驗順序可以看出整個試驗是考核試驗樣品在恒定溫濕度條件下的適應(yīng)性。由于恒定濕熱條件下樣品表面不會出現(xiàn)凝露，因此在試驗過程，明確升溫和加濕的先后順序以避免試驗過程中樣品出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。

2 交變濕熱的試驗方法

根 據(jù)IEC 60068-2-30 和GB/T 2423.4 中 的 規(guī) 定，交變濕熱試驗的溫度和濕度為（25±3）℃/95 %RH ～（40±3）℃/（93±3）%RH 或（55±3）℃/（93±3）%RH[4]。因為交變濕熱試驗驗證樣品在高濕度與溫度循環(huán)變化組合且經(jīng)常會在樣品表面產(chǎn)生凝露的條件下使用、運輸和貯存的適應(yīng)性。因此交變濕熱試驗在樣品放入試驗箱后的升溫和加濕順序如下：

1）首先將試驗箱的溫度調(diào)整到標準規(guī)定的溫度（25±3）℃，并使樣品達到溫度穩(wěn)定；

2）在樣品溫度穩(wěn)定后，將試驗箱內(nèi)的相對濕度升至不低于95 %RH；

3）在3 h±30 min 內(nèi)將試驗箱內(nèi)的溫度升到規(guī)定值（40±3）℃/或（55±3）℃；

4）將相對濕度控制在（93±3）%RH，并保溫保濕9 h；

5）保溫保濕結(jié)束后，在3～6 h 的時間內(nèi)將試驗箱內(nèi)的溫度調(diào)到（25±3）℃，并保溫到一個循環(huán)結(jié)束（一個循環(huán)的試驗時間為24 h）。

從交變濕熱的試驗順序可以看出整個試驗是考核試驗樣品在交變溫濕度條件下產(chǎn)生凝露后的環(huán)境適應(yīng)性。由于在高濕條件下從低溫升高溫的過程中樣品表面會出現(xiàn)凝露，因此從低溫升高溫前需把試驗箱內(nèi)的濕度調(diào)至95 %以上，待達到規(guī)定的濕度后再將溫度升至高溫。

3 IEC 60945 標準中濕熱試驗的試驗方法

根據(jù)IEC 60945 的規(guī)定，該試驗的目的是考核受試樣品在高濕條件下的運行能力。該標準濕熱試驗的高溫溫度為40 ℃，低溫溫度試驗場所的溫度值。在樣品放入試驗箱后的升溫和加濕順序如下：

1）將受試樣品放入常溫常濕試驗箱內(nèi)；

2）在3±0.5 h 內(nèi)將溫度升至（40±2）℃、相對濕度調(diào)至（93±3）%RH；

3）在（40±2）℃/（93±3）%RH 條件下保溫保濕10～16 h；

4）保溫保濕結(jié)束后，受試樣品加電工作0.5 h 后進行功能性能檢測；

5）試驗結(jié)束后，在不小于1 h 的時間內(nèi)將試驗箱的溫濕度恢復至常溫常濕。

從IEC 60945 濕熱的試驗順序可以看出整個試驗的溫度和濕度是交替變化的，因此該類濕熱試驗為交變濕熱。

4 IEC 60945 標準與IEC 60068-2-78、GB/T 2423.3、IEC 60068-2-30、GB/T 2423.4 的 比較

從上述五個濕熱試驗標準的試驗?zāi)康暮筒僮黜樞蚩梢钥闯觯琁EC 60945 中的濕熱方法與IEC 60068-2-30、GB/T 2423.4 同為交變濕熱，IEC 60068-2-78、GB/T 2423.3 為恒定濕熱。通過對上述標準的分析，IEC 60945 與IEC 60068-2-30、GB/T 2423.4、IEC 60068-2-78、GB/T 2423.3 存在著以下區(qū)別：

1）IEC 60945 濕熱試驗在低溫升高溫過程中，同時將試驗箱內(nèi)的相對濕度升至93 %±3 %，而IEC 60068-2-30 和GB/T 2423.4 則是在試驗箱處于低溫時將相對濕度升至95 %RH 以上，在試驗箱內(nèi)的相對濕度達到規(guī)定值后再由低溫升至高溫；IEC 60068-2-78 和GB/T 2423.3是先將試驗箱內(nèi)的溫度升至高溫，然后再將相對濕度調(diào)至（93±3）%RH 或（85±3）%RH 的規(guī)定值。

2）IEC 60068-2-30 和GB/T 2423.4 明確提出試驗中受試樣品表面有凝露出現(xiàn)，IEC 60068-2-78、GB/T 2423.3 則明確說明避免受試樣品在試驗中出現(xiàn)凝露，而IEC 60945 中的濕熱方法對是否出現(xiàn)凝露雖沒有明確說明，但IEC 60945 中的濕熱為交變濕熱，根據(jù)交變濕熱的作用機理，本人認為試驗中受試樣品表面應(yīng)出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。

5 結(jié)論

在試驗過程中，按照IEC 60945 中規(guī)定的濕熱試驗方法進行操作，受試樣品表面未出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，究其原因是升溫和調(diào)濕同步進行且升溫速率慢，受試樣品內(nèi)部溫度的變化基本與試驗箱的溫度變化同步。因此本人認為IEC 60945 中濕熱的試驗方法未能達到交變濕熱要求的受試樣品表面出現(xiàn)凝露的規(guī)定，建議將IEC 60945中濕熱試驗方法中升溫和加濕的順序進行調(diào)整。首先在低溫條件（25 ℃±3 ℃）下將試驗箱內(nèi)的相對濕度升到不小于95 %RH，在箱內(nèi)相對濕度達到95 %RH 以后，再在3 h± 30 min 內(nèi)將箱內(nèi)溫度由（25±3）℃升至（40±2）℃，以達到交變濕熱時受試產(chǎn)品表面凝露的效果。