电线电缆在建筑、轨道交通、工业设备和电气系统中大量集中敷设,一旦绝缘或护套被外部火源点燃,火焰可能沿电缆纵向快速蔓延,并进一步引燃周边材料。电线电缆垂直燃烧试验通过规定安装方式、火焰功率和施焰时间,评价单根或成束电缆的火焰传播能力,是判断电缆阻燃性能的重要方法。
一:垂直燃烧试验的重要性
电缆是否具有阻燃性能,不能只依据材料本身是否“难点燃”。绝缘层、护套、填充、屏蔽和成束敷设方式都会影响最终燃烧行为。尤其在竖井、桥架等垂直敷设环境中,热羽流会促进火焰向上发展。
- 评价火焰蔓延:检查火焰是否沿电缆向上持续传播。
- 验证自熄能力:观察移开火源后是否能够在规定范围内自行熄灭。
- 评价炭化范围:测量受火后绝缘和护套的损伤长度。
- 分析燃烧滴落:检查熔融物或燃烧颗粒是否形成二次引燃风险。
- 评价成束阻燃:模拟多根电缆共同敷设时更严酷的燃烧环境。
- 支持产品分级:结合具体产品标准判断对应阻燃等级。
单根垂直燃烧合格并不能直接证明电缆满足成束阻燃要求。成束电缆之间存在热反馈和火焰相互作用,试验严酷程度明显更高。
二:试验方法与分级
单根垂直火焰蔓延试验
单根绝缘电线或电缆垂直固定在规定试验装置中,使用1 kW预混合型火焰按照标准规定位置和时间施加。试验结束后观察火焰是否自熄,并测量炭化或损伤范围。
燃烧滴落物试验
部分项目还需要评价燃烧过程中产生的滴落物或微粒,判断其是否可能引燃下方材料。
成束电缆垂直燃烧
多根电缆按规定根数和排列方式安装在标准梯架上,并按照A、B、C、D等类别对应的非金属材料体积、供火条件和试验时间进行燃烧。试验后测量火焰蔓延及炭化高度。
| 试验类型 | 主要评价内容 |
|---|---|
| 单根垂直燃烧 | 单根电线电缆火焰蔓延和自熄能力 |
| 燃烧滴落物 | 燃烧颗粒和熔滴造成二次引燃的风险 |
| 成束A类 | 较高非金属材料体积条件下的成束阻燃能力 |
| 成束B类 | 规定B类试验条件下的垂直火焰蔓延 |
| 成束C类 | 常见成束电缆阻燃等级评价之一 |
| 成束D类 | 针对较小非金属材料体积条件的成束燃烧评价 |
试验通常使用标准垂直燃烧箱、1 kW预混合燃烧器、成束燃烧试验室或燃烧箱、标准梯架、气体流量控制系统、温度及环境监测装置等。
三:相关标准
| 标准 | 主要内容 |
|---|---|
| GB/T 18380.11-2022 | 单根绝缘电线电缆火焰垂直蔓延试验装置 |
| GB/T 18380.12-2022 | 单根绝缘电线电缆垂直火焰蔓延1 kW预混合型火焰试验方法 |
| GB/T 18380.13-2022 | 单根电线电缆燃烧滴落物和微粒试验方法 |
| GB/T 18380.31-2022 | 垂直安装的成束电线电缆火焰垂直蔓延试验装置 |
| GB/T 18380.33-2022 | 成束电线电缆垂直火焰蔓延A类试验 |
| GB/T 18380.34-2022 | 成束电线电缆垂直火焰蔓延B类试验 |
| GB/T 18380.35-2022 | 成束电线电缆垂直火焰蔓延C类试验 |
GB/T 18380系列是当前国内电缆和光缆火焰条件燃烧试验的重要标准体系。实际产品还应结合电力电缆、控制电缆、通信电缆或阻燃耐火电缆产品标准确定最终等级要求。
四:试验流程
- 确认电缆结构:记录导体、绝缘、护套、外径和非金属材料组成。
- 确定试验类型:选择单根垂直燃烧或成束A、B、C、D类方法。
- 样品制备:按照标准规定长度、数量和排列方式准备试样。
- 安装试样:单根样品垂直固定,成束样品按要求安装在梯架上。
- 设定燃烧器:调整气体流量、空气比例和规定火焰功率。
- 施加火焰:按照标准规定位置和时间进行燃烧。
- 观察燃烧状态:记录持续燃烧、自熄和熔滴情况。
- 试后冷却:待样品安全冷却后进行外观检查。
- 测量损伤:测量炭化、烧损或火焰蔓延高度。
- 结果判定:按照相应产品标准和阻燃类别进行评价。
成束燃烧的样品根数并不是固定值,而是根据电缆外径、非金属材料体积和试验类别计算确定。随意减少样品数量会明显降低试验严酷度。
五:第三方试验服务
第三方电线电缆垂直燃烧试验可用于电力电缆、控制电缆、通信电缆、设备连接线、阻燃电缆及其他绝缘电线电缆产品的研发和质量验证。
- 单根垂直火焰蔓延;
- 1 kW预混合火焰试验;
- 燃烧滴落物评价;
- 成束A类燃烧;
- 成束B类燃烧;
- 成束C类燃烧;
- 成束D类燃烧;
- 燃烧损伤高度测量;
- 不同护套配方阻燃性能对比;
- 阻燃改性前后性能验证。
针对阻燃配方开发,可将垂直燃烧与氧指数、烟密度、卤酸气体、热释放等项目组合,更全面分析材料阻燃机制和实际火灾表现。
六:阻燃等级判定
| 结果表现 | 判定分析 |
|---|---|
| 单根试样快速自熄 | 说明单根火焰传播受到较好限制 |
| 损伤范围超出规定区域 | 单根阻燃性能可能不满足相应要求 |
| 单根合格但成束蔓延明显 | 材料间热反馈导致成束阻燃能力不足 |
| 成束试验炭化高度较低 | 对应试验类别下火焰蔓延控制较好 |
| 大量燃烧滴落物出现 | 需结合产品标准评价二次引燃风险 |
| 不同类别结果差异明显 | 说明电缆结构和材料对热反馈敏感 |
阻燃A、B、C、D类属于不同成束试验条件,不能简单理解为单一线性等级,也不能与其他材料阻燃等级直接换算。最终产品标识应依据适用电缆产品标准进行。
七:总结
电线电缆垂直燃烧试验可分为单根垂直火焰蔓延和成束垂直燃烧两大类。GB/T 18380系列规定了现行试验装置和方法。评价时应根据电缆结构、敷设形式和目标阻燃类别选择项目,并通过自熄、炭化高度、损伤范围和滴落物等指标综合判断阻燃性能。
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