電線電纜拉力試驗中ST2 護套的啞鈴片厚度對試驗結果的影響

楊麗YANG Li；章慶科ZHANG Qing-ke；李培嫻LI Pei-xian；王師培WANG Shi-pei

（成都產品質量檢驗研究院有限責任公司，成都610100）

0 引言

拉力試驗是考核電線電纜絕緣層和護套層機械性能的重要指標，其分為抗張強度和斷裂伸長率兩個參數。材料產生均勻塑性變形的應力上限值即為材料的抗張強度，也稱為抗拉強度，抗張強度檢測值能夠描述材料對拉伸破壞的抵抗能力。材料拉伸至斷裂時，標記距離的增量與未拉伸試樣的標記距離的百分比稱為材料的斷裂伸長率，斷裂伸長率是表征材料柔軟性能和彈性性能的指標，其可表示材料承受最大負荷時的伸長變形能力。拉力試驗是材料力學性能評價的主要指標之一，不僅是電線電纜日常檢測過程中最為普遍的檢測項目，同時也是電線電纜安全性檢測的關鍵指標?？箯垙姸群蛿嗔焉扉L率性能不達標，直接影響電線電纜的使用壽命，易造成電線電纜在施工過程中受力后出現護套和絕緣破損、斷裂；正常運行時護套和絕緣脆化、破裂，從而致使帶電導體裸露，引起短路和觸電危險，引發火災事故。檢測電線電纜的抗張強度和斷裂伸長率，能夠確定其生產過程中存在的工藝缺陷，判斷電線電纜所用材料的性能好壞[1]。

在標準GB/T 2951.11-2008/IEC 60811-1-1:2001 中規定了拉力試驗的方法，其中關于啞鈴試件的厚度要求為：應不小于0.8mm，不大于2.0mm，如果不能獲得0.8mm 的厚度，允許最小厚度為0.6mm。因為標準規定樣品厚度的范圍為（0.8～2.0）mm，不同的檢測機構、不同的檢測人員雖然都按照標準對電線電纜產品進行拉力試驗，但由于厚度不同，檢測結果之間往往會存在差異。比如在實驗室之間進行比對試驗時，按照（0.8～2.0）mm 的范圍來制取啞鈴試件，檢測結果出現差異以致于造成實驗室數據發生偏離。甚至在樣品的檢測值處于合格與不合格的邊緣時，不同厚度的啞鈴試件會影響最終檢測結果的判定。因此，開展標準條件下不同厚度的啞鈴試件對拉力試驗檢測結果的影響具有十分重要的意義。

本文根據GB/T 2951.11-2008/IEC 60811-1-1:2001，以ST2 護套的啞鈴試件為試樣，采?。?.8～1.0）mm 和（1.8～2.0）mm 兩個范圍的厚度，研究標準條件下試樣厚度對拉力試驗結果的影響規律。

1 試驗

1.1 試樣與儀器設備

試樣為四家不同生產企業生產的交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜，其型號規格分別為：1 號樣品YJV-0.6/14×25+1×16；2 號樣品YJV22-0.6/14×25+1×16；3 號樣品YJV-0.6/11×50；4 號樣品YJV-0.6/15×16。用同一個啞鈴刀制樣，分別取厚度為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 的啞鈴試件各至少15 片，使得測量出來的有效數據為15 個。試驗所需儀器設備為微機控制電子萬能試驗機和測厚儀。

1.2 測試步驟

①制備試樣。

從每個取自電纜的護套試樣上切取足夠長的樣段，供制取老化前拉力試驗用試件至少15 片。若有凸脊或壓印，則應磨平或削平，使試件厚度不小于0.8mm，不大于2.0mm。在每個啞鈴試件中央標上20mm 的標記線并測量截面積。

圖2 啞鈴試件尺寸

②夾頭之間的間距和移動速度。

拉力試驗機的夾頭為自緊式夾頭。

夾頭之間的總間距約為50mm；夾頭移動速度為250mm/min。

③測量。

試驗期間測量并記錄最大拉力。同時在同一試件上測量斷裂時兩個標記線之間的距離。

1.3 實驗方案

為研究標準條件下不同厚度的啞鈴試件對拉力試驗檢測結果的影響，采用控制變量法在標準條件范圍內測試不同試樣厚度對拉力值的影響，實驗方案如下：

方法標準GB/T 2951.11-2008/IEC 60811-1-1:2001 規定試樣的厚度范圍為（0.8～2.0）mm，故本試驗選取ST2護套啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm 和（1.8～2.0）mm 的試樣，在同一實驗環境下，由同一個操作人員在同一臺試驗設備上依次進行拉力試驗。

2 結果與討論

表1～表4 分別為1 號～4 號樣品啞鈴片厚度為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的拉力值。

表1 1 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的拉力值

圖4 1 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的斷裂伸長率

從表1~表4 及圖3~圖10 數據可以看出，啞鈴片厚度為（0.8～1.0）mm 試樣的抗張強度值比（1.8～2.0）mm 試樣的抗張強度值大；（0.8～1.0）mm 和（1.8～2.0）mm 范圍內的厚度對斷裂伸長率的影響不明顯。分析其原因，是由于啞鈴試件越厚，其內部有缺陷的概率就越大，所以測出來的抗張強度值就會越小。

圖1 試樣結構圖（示例）

圖3 1 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的抗張強度

圖10 4 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的斷裂伸長率

表4 4 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的拉力值

表2 2 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的拉力值

圖5 2 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的抗張強度

圖6 2 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的斷裂伸長率

表3 3 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的拉力值

在GB/T 12706.1-2020 標準中規定，ST2護套的老化前抗張強度標準值為最小12.5N/mm2，從3 號樣品的數據中可以看出，啞鈴片厚度在（0.8～1.0）mm 的范圍時，抗張強度中間值是12.8N/mm2，判定為合格；啞鈴片厚度在（1.8～2.0）mm 的范圍時，抗張強度中間值是11.2N/mm2，判定為不合格。由此可見，當制取的啞鈴片厚度不同時，已經影響到了對產品的最終判定。

3 結論

由試驗數據得出，在同一實驗環境下，由同一個操作人員在同一臺試驗設備上依次進行拉力試驗，啞鈴片厚度為（0.8～1.0）mm 的ST2護套試樣的抗張強度值比（1.8～2.0）mm 的抗張強度值大。由此可見不同厚度的啞鈴片試樣之間的抗張強度檢測值是有差異的，會直接影響產品的最終檢測結果的判定，甚至可能對處于臨界值的產品造成誤判。

圖7 3 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的抗張強度

圖8 3 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的斷裂伸長率

圖9 4 號樣品啞鈴片厚度分別為（0.8～1.0）mm、（1.8～2.0）mm 時的抗張強度

電線電纜產品廣泛用于國民經濟建設的各個領域，尤其是建筑工程、工業設備、交通運輸等領域的供電系統，是現代經濟和社會正常運轉的基礎保障。拉力試驗是電線電纜安全性檢測的關鍵指標之一，在試驗過程中，試驗人員應注意每個細節，保證數據的準確性，嚴格把好質量關。