（免費下載）GB/T 11026.1-2016 電氣絕緣材料 耐熱性 第1部分：老化程序和試驗結(jié)果的評定
1 范圍
1 范圍
GB/T 11026的本部分規(guī)定了用作獲得耐熱特征參數(shù)的一般老化條件和程序，并給出使用GB/T 11026其他部分中的詳細規(guī)程和準則的指導(dǎo)。
注1：最初制定本部分是為了供電氣絕緣材料及其簡單組合體使用，但這些程序被認為是更具有普遍應(yīng)用性以及能夠廣泛地應(yīng)用于那些非電氣絕緣用材料的評定。
注2：在使用本部分時，假設(shè)引起預(yù)定性能變化所需要時間的對數(shù)與相對應(yīng)的絕對溫度的倒數(shù)之間存在著線性關(guān)系（Arrhenius關(guān)系）。
注3：為了有效應(yīng)用本部分，在所研究的溫度范圍內(nèi)，應(yīng)該不發(fā)生轉(zhuǎn)變，特別是一級轉(zhuǎn)變。
注4：GB/T 11026的所有其他部分，仍舊用術(shù)語“絕緣材料”來表示“絕緣材料及其簡單組合”。
2 規(guī)范性引用文件
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB/T 21223.1-2015 老化試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析導(dǎo)則 第1部分：建立在正態(tài)分布試驗結(jié)果的平均值基礎(chǔ)上的方法(IEC 60493-1：2011，IDT)
IEC 60212 固體絕緣材料在試驗前和試驗時采用的標準條件(Standard conditions for use prior to and during the testing of solid electrical insulating materials)
IEC 60216-2 電氣絕緣材料 耐熱性 第2部分：電氣絕緣材料耐熱性的測定 試驗判斷標準的選擇(Electrical insulating materials-Thermal endurance properties-Part 2：Determination of thermal endurance properties of electrical insulating materials-Choice of test criteria)
IEC 60216-3：2006 電氣絕緣材料 耐熱性 第3部分：計算耐熱特征參數(shù)的規(guī)程（Electrical in-sulating materials-Thermal endurance properties-Part 3：Instructions for calculating thermal endur-ance characteristics)
IEC 60216-4（所有部分）電氣絕緣材料 耐熱性 第4部分：老化烘箱(Electrical insulating ma-terials-Thermal endurance properties-Part 4：Ageing ovens)
IEC 60216-8 電氣絕緣材料 耐熱性 第8部分：利用簡化程序計算耐熱性導(dǎo)則(Electrical insu-lating materials-Thermal endurance properties-Part 8：Instructions for calculating thermal endurance characteristics using simplified procedure)
3 術(shù)語和定義、符號和縮略語
3.2 符號和縮略語
下列符號和縮略語適用于本文件。
a，b 回歸系數(shù)
na,b,c,d 破壞性試驗的試樣數(shù)
n Y值的個數(shù)
N 試樣的總數(shù)
mi 第i個溫度組內(nèi)的試樣數(shù)（檢查過的數(shù)據(jù)）
r 相關(guān)系數(shù)
F Fisher分布的隨機變量
χ 熱力學溫度的倒數(shù)(1/Θ)
y 終點時間的對數(shù)
溫度，℃
Θ熱力學溫度（開爾文）
Θ0 0℃的開爾文值(273.15K)
τ （終點）時間
χ2χ2一分布的隨機變量
μ2 數(shù)值組的二階中心矩
TI 溫度指數(shù)
TC TI的95％下置信限
HIC溫度等于TI時的半差
RTI相對溫度指數(shù)
4 程序概述一完整程序
4 程序概述一完整程序
評定一種材料熱性能的標準化程序，按下述先后步驟進行：
注：優(yōu)先推薦使用如下及5.1～5.8所述的完整詳細程序。
a)制備適量供性能測量用的試樣（見5.3）；
b)把試樣分組進行幾個確定的高溫水平下的老化，既可以連續(xù)地也可以循環(huán)地進行若干周期，在進行周期性試驗之間，通常把試樣恢復(fù)到室溫或另一個標準溫度（見5.5）；
c)對試樣進行診斷試驗以揭示老化程度，診斷試驗可以采用非破壞性試驗或破壞性試驗進行某一性能的測定或采用有可能使試樣遭受破壞的檢查試驗（見5.1和5.2）；
d)延長連續(xù)熱曝露或熱循環(huán)直至規(guī)定的終點，即達到試樣失效或在被測性能變化達到規(guī)定的程度（見5.1、5.2和5.5）；
e)根據(jù)老化程序種類（連續(xù)的或周期的）以及診斷試驗（見c項）報告試驗結(jié)果，包括：老化曲線或每一試樣到達終點的時間或周期數(shù)；
f)按6.1及6.8所述用數(shù)字方法評定這些數(shù)據(jù)并作圖；
g)按6.2所述，以溫度指數(shù)和半差的縮寫數(shù)字形式表示完整的信息。
第5章～6.8給出完整的試驗和評定的程序。簡化程序見IEC 60216-8。
5 詳細的試驗程序
5.2 終點選擇
材料的耐熱性可能需要由不同的耐熱數(shù)據(jù)（應(yīng)用不同性能和/或終點得到的）予以表征，以便合理選擇材料來滿足某一絕緣系統(tǒng)的特殊應(yīng)用見IEC 60216-2。
確定終點可任選下述兩種方法之一：
a)取相對于性能初始值增加或減少的某個百分數(shù)。該方法將提供材料之間的比較，但與它正常運行中所要求的性能值關(guān)系較下述b)法差。初始值的確定見5.4。
b)取性能的固定值?？梢园赐ǔ＿\行要求選擇這個值。檢查試驗的終點主要是以性能的固定值形式給出。
選擇終點最好能反映絕緣材料劣化的程度，即這種劣化降低了材料在某一絕緣系統(tǒng)中實際運行時承受某種應(yīng)力的能力。作為表明試驗達到終點的性能劣化程度最好與實際應(yīng)用中所要求的材料性能允許安全值有關(guān)。
5.4 初始性能值的確定
用于測定性能初始值的試樣應(yīng)從準備進行老化的試樣總體中隨機選取一部分。性能值測定之前，應(yīng)把這些試樣在老化試驗溫度的最低水平下（見5.5）曝露兩天(48h±6h)進行條件處理。
在某些情況下（例如很厚的試樣），可能需要多于兩天的時間以達到一個穩(wěn)定值。
除非在診斷性能的方法中另有說明（例如，材料規(guī)范中涉及試驗方法的部分或列入IEC 60216-2中的方法），初始值是取試驗結(jié)果的算術(shù)平均值。
5.5 曝露溫度和時間
對TI測定，宜把試樣曝露于不少三個、最好四個或以上的溫度下，這些溫度應(yīng)包含有足夠范圍，以便能證明到達終點時間與熱力學（絕對）溫度倒數(shù)之間的線性關(guān)系。
為了減少在計算相應(yīng)的耐熱特征參數(shù)中的不確定性，需要仔細選擇熱曝露的整個溫度范圍，注意下列要求（如果項目所需時間為20 000h，見5.1.3）：
a)測定TI時，最低的曝露溫度應(yīng)是能使測得的終點的平均時間或中值時間大于或等于5000h（見5.1.3）；
b)為確定TI而進行的外推應(yīng)不大于25K；
c)最高曝露溫度應(yīng)是能使測得的終點的平均值或中值時間大于100h（如果可能，小于500h）。
對某些材料，也許不能達到終點時間小于500h而仍保持足夠的線性度。然而，重要的是，對相同數(shù)據(jù)分散性而言，較小的平均終點時間范圍將導(dǎo)致結(jié)果的較大的置信區(qū)間。
有關(guān)如何應(yīng)用非破壞性試驗、檢查試驗或破壞性試驗的試驗判斷標準，5.8提供了詳細的說明。
表1給出了初始選擇建議的曝露溫度和時間的指導(dǎo)。
附錄B給出了在確定時間和溫度中有用的若干推薦和建議。
5.6 老化烘箱
在整個老化過程中，老化烘箱中放試樣空間的溫度應(yīng)保持在IEC 60216-4給定的偏差范圍內(nèi)。除非另有規(guī)定，否則應(yīng)采用IEC 60216-4-1規(guī)定的烘箱。
烘箱內(nèi)的空氣循環(huán)和換氣量最好應(yīng)足以保證熱降解速率不因分解產(chǎn)物的堆積或氧氣的減少而受到影響（見5.7）。
6 評定
6.1 試驗數(shù)據(jù)的數(shù)值分析
6.3～6.7 規(guī)定了試驗數(shù)據(jù)的所有完整分析的數(shù)字計算程序。TI數(shù)據(jù)的分析是建立在這樣假設(shè)基礎(chǔ)上的：終點時間的對數(shù)與熱力學老化溫度的倒數(shù)之間存在著線性關(guān)系。
評定TI結(jié)果的優(yōu)選方法是按IEC 60216-3細述的數(shù)字程序，并同時用如圖1所示的圖展示。簡化程序見IEC 60216-8。
6.2 耐熱特征參數(shù)和形式
耐熱性特征參數(shù)是：溫度指數(shù)TI和半差HIC。
電氣絕緣材料的耐熱性總是針對某一具體性能和終點給出的。如果忽略這一點，所參考的耐熱性能沒有任何意義。因經(jīng)受過熱老化的材料性能可能未必按相同速率全部變壞，因此，一種材料可能會得出一個以上的溫度指數(shù)或半差，例如，從不同性能測量得出的。
對于按數(shù)值法推導(dǎo)井滿足有關(guān)線性度和分散度統(tǒng)計條件的場合，其表示形式為：
TI(HIC)：TI值(HIC值)，
例如，TI(HIC)：152(9.0)。
應(yīng)把TI值表示成最接近的整數(shù)值，HIC值表示成一位小數(shù)。
對于圖解推導(dǎo)或不能滿足統(tǒng)計條件的場合，其表示形式為：
TIg＝TI值，HICg＝HIC值，
例如，TIg＝152，HICg＝9.0。
如果推導(dǎo)TI時，應(yīng)用的時間不是20 000h，則應(yīng)說明以kh表示的相關(guān)時間，即數(shù)值后加上kh。因此，這樣TI的表示形式為：
TI以kh為單位的時間(HIC)：TI值（HIC值）
例如，TI40kh(HIC)：131(10.0)，
并且該形式也適用于TIg，
例如，TIg40kh＝131，HIC＝10.0。
對于按簡化程序（見IEC 60216-8）推導(dǎo)的場合，表示形式為：
TIs＝TI值，HICs＝HIC值，
例如，TIs＝152，HICs＝9.0。
6.5 總平均值和方差及回歸分析
y值加權(quán)平均值和方差及χ值加權(quán)平均值和二階中心距，應(yīng)按IEC 60216-3：2006的6.2.2計算。
耐熱圖和偏離線性度檢驗的斜率和截距的回歸分析應(yīng)按IEC 60216-3：2006的6.3.2計算。
6.7 耐熱圖和耐熱特征參數(shù)
計算相對于20 000h終點時間[或者應(yīng)用IEC 60216-3：2006的6.3.3中式(47)求取溫度指數(shù)所選取的這樣其他時間τ1]的溫度
1。
按相同方法，計算相當于10 000h終點時間的溫度
2，否則，就計算相當于τ1/2終點時間的
2。(
2-
1)即是半差HIC的值。
計算相當于1000h終點時間的溫度
3，否則就計算相當于τ1/20終點時間的溫度
3。
應(yīng)用
1點和
3點以及其相應(yīng)時間，在耐熱圖紙上繪制耐熱回歸線。
應(yīng)用IEC 60216-3：2006的6.3.3的式(46)～式(50)，計算20 000h，1000h時間（或按前面提到的參數(shù)選擇）的溫度指數(shù)評估值的下置信限，并且至少有五個中間過渡時間。把這些成對的時間-溫度標繪在耐熱圖上，畫出一條通過這些點的光滑曲線。
在同一圖上，標繪出老化溫度、終點時間（測得的或推測的）以及平均時間。
按6.5（也見IEC 60216-3：2006的7.2和7.3）計算，推導(dǎo)出耐熱特征參數(shù)。
6.8 試驗報告
試驗報告應(yīng)包括：
a)待評材料的說明，包括試樣尺寸和任何條件處理；
b)所研究的性能，終點選擇以及如果性能是用百分值表示的話，性能的初始值；
c)用于測定性能的試驗方法（如IEC相關(guān)標準）；
d)試驗程序的任何有關(guān)信息，例如，老化環(huán)境；
e)各個試驗溫度及相應(yīng)數(shù)據(jù)：對非破壞性試驗，各個終點時間，性能隨老化時間變化的圖；對檢查試驗，老化周期數(shù)和持續(xù)時間、在各個周期中達到終點時間的試樣數(shù)；對破壞性試驗，老化時間和各個性能值，性能隨老化時間變化的圖；
f)耐熱圖；
g)按6.2規(guī)定形式報告的溫度指數(shù)和半差；
h)如果IEC 60216-3：2006中6.3.1有要求，χ2和k-1的值；
i)根據(jù)IEC 60216-3：2006中5.1.2，任何第一周期的失效。
表1 建議的曝露溫度和時間
說明：
▼——溫度評估值，20 000h；
▲——溫度評估值，10 000h。
圖1 耐熱圖
圖2 性能變化-每一溫度下終點時間的確定
（破壞性試驗和非破壞性試驗）
說明：
1——終點性能值。
注：插入的矩形圖的細節(jié)見圖4。
圖3 終點時間評估——性能值（縱坐標，任意單位）與時間關(guān)系（橫坐標，對數(shù)分度，任意單位）
說明：
□——數(shù)據(jù)點；
■——組的平均性能值；
▲——指向終點時間評估的符號；
a-b——終點的性能值；
——回歸線；
--——平行于回歸線的評估線。
注：為清晰起見，評估線沒有展示所有數(shù)據(jù)點。
圖4 破壞性試驗——終點時間評估
附錄A 分散性和非線性
A.1 數(shù)據(jù)分散性
IEC 60216-3中詳細敘述了數(shù)據(jù)分散性可接受的一些檢驗。
若由于不恰當?shù)脑囼灱夹g(shù)而引起的數(shù)據(jù)分散性大，則可通過應(yīng)用較大量數(shù)據(jù)，即更多試樣，來克服這種分散性帶來的影響。這并非意味著要做一種完全重復(fù)的試驗工作，因為有可能（如果材料可得到的話）試驗另外試樣并把這些附加到原始數(shù)據(jù)中去。這些另外試驗可以在較低或居中溫度下進行，但通常最好不是在高于原來選擇的溫度下進行。
在具有不完整數(shù)據(jù)（按中值檢查過的）的檢查試驗中，有可能采取連續(xù)曝露直至另外試樣通不過檢查試驗，以獲得數(shù)據(jù)組數(shù)目的足夠增加。
置信限的大小大致正比于數(shù)據(jù)總個數(shù)倒數(shù)的平方根。
附錄B 曝露時間和溫度
B.1 概述
表1是供計劃進行耐熱試驗時選擇老化溫度和周期持續(xù)時間用的。表1中的行是與所評估的TI相對應(yīng)，它表示在烘箱溫度下，建議的老化時間（天），烘箱溫度列在相應(yīng)欄的頂部?？梢愿鶕?jù)老化試驗的初期結(jié)果，調(diào)節(jié)老化周期或外加老化溫度。
最好要區(qū)分下述情況：
a)周期老化和連續(xù)老化；
b)確定劣化程度的破杯性、非破壞性和檢查試驗。
下述的推薦和建議可能有助于確定老化溫度和時間。
B.2 溫度
最高曝露溫度應(yīng)是能得到一個中值終點時間是在100h和500h之間的溫度（見5.5）。
如果期望在試驗的整個溫度范圍產(chǎn)生相同的老化機理，則選擇的曝露溫度最好是相等間隔、通常為20K（見表1）。如果這個準則導(dǎo)致機理變化，例如，當某一特變點，像熔點或軟化點，則最高曝露溫度將需要予以限制。在這種情況下，或如果HIC值已知或預(yù)期小于10K，則老化溫度水平之間的差可能需要減少，但不小于10K（以便烘箱溫度偏差影響可以接受）。
選擇曝露溫度涉及到事先預(yù)測或了解待評材料的溫度指數(shù)的近似值。如果不能得到這個信息，可能需要進行初步篩選試驗以便得到一個溫度指數(shù)的預(yù)測值。
B.4 延遲的試樣組
當試驗未知材料時，可以證明采用這種順序程序是正確的。在這種情況下，通常方便的做法是，開始時，把一半制備好的樣式放入烘箱，在推薦系列的第二或第三曝露周期之后進行測量。再經(jīng)幾個周期后，把剩余的試樣放入烘箱，并測量老化曲線（性能變化曲線）上那些被認為需要的點（見圖2、圖3和圖4）。
在評價設(shè)想的準確度需要添加試樣進行老化的場合，也證明采用順序程序是正確的。例如，當耐熱關(guān)系原來是非線性的場合。如果在試驗計劃完成之后才決定采取延長原始計劃，那么，整個程序的持續(xù)時間可能需要長至令人無法接受。替代的方法是，在原始計劃的最低老化溫度下的第一個或第二個失效之后，可以初步地評估耐熱關(guān)系的趨勢。如果懷疑有非線性，那么，可以在更低溫度下，立即著手對一組或兩組另外添加的試樣進行老化，以便在還可以接受的時間范圍內(nèi)得到完整的試驗數(shù)據(jù)。
一種幾經(jīng)證明是非常有用的程序是包括延遲投放表B.1中按順序排列的試驗組。
該示例是建立在九個試驗組的基礎(chǔ)上，這此試驗組是曝露在一個溫度下，分別標為A、B、C、D、E、F、G、H和I。
在順序開始之時，把五個試驗組放入烘箱。經(jīng)順序延遲后（見表B.1，下面的腳注a），再添加另外的三個組。
按表B.1中的指示，試驗這些組。
表B.1 試驗組
如果F組試驗之后，還未達到終點，則經(jīng)進一步相應(yīng)老化之后，可以試驗G組～I組。
如果在B組～F組內(nèi)之一達到終點，立即從烘箱中取出G組～I組并經(jīng)條件處理后進行試驗。如果，例如C組已經(jīng)達到了終點（幾個周期），則G組、H組和I組分別在6，7和8試驗周期下將達到終點。按這個方法，將減少試驗的總量而不降低鑒別能力。
這些值完全作為示例，可以根據(jù)工作要求予以改變。
附錄C 早期版本中的一些概念
C.1 相對溫度指數(shù)(RTI)
在IEC 60216-1：1990中相對溫度指數(shù)的定義如下：
“在某一對比試驗中，當待評材料和參照材料經(jīng)受相同的老化和診斷程序時，從對應(yīng)于某一參照材料的已知溫度指數(shù)獲得的待評材料的溫度指數(shù)（見圖4）”。
在獲得RTI中，從測定TI中觀察到的系統(tǒng)誤差在很大程度上得到糾正?，F(xiàn)在已把該特征參數(shù)作為一個新的單獨標準課題（正在制定中）。
注1：IEC 60216-1：1990（第四版）中的圖3，現(xiàn)展示于圖C.1。
注2：嚴格地說上述定義與圖是不一致的，也與IEC 60216-1：1974（第二版）中的定義略有差別。
C.2 耐熱概貌(TEP)
耐熱概貌是在IEC 60216-1：1974中提出的，定義如下：
“耐熱概貌由兩個數(shù)字組成，他們相當于從耐熱圖上在20 000h和5000h時推導(dǎo)出的兩個攝氏溫度，其后跟著一個相對于5000h時溫度的下95％單側(cè)置信限。”
為了能直接用半差來說明而不引起混亂，以及由于感覺到下置信限對某種材料而言不是一種很有用的特性，因此，在IEC 60216-1的第四版中把耐熱概貌刪除掉。感到更重要的是能保證計算的TI與其下置信限之間的差是小于某一規(guī)定值。
圖C.1 相對溫度指數(shù)
參考文獻
參考文獻
[1]GB/T 2900.5-2013 電工術(shù)語 絕緣固體、液體和氣體
[2]IEC 60216-1：1974 Guide for the determination of thermal endurance properties electrical insu-lating materials-Part 1：General procedures for the determination of thermal endurance properties，temperature indices and thermal endurance profiles(withdrawn)
[3]ISO 291 Plastics-Standard atmospheres for conditioning and testing
[4]ISO 2578：1993 Plastics-Determination of time-temperature limits after prolonged expo-sure to heat
[5]ISO 11346 Rubber，vulcanized or thermoplastic-Estimation of life-time and maximumtemperature of use
