GB/T 2951-2008 电缆机械物理性能试验方法

1. GB/T 2951-2008电缆机械物理性能试验方法 宣 讲 人 李 凤 兰 2009年2月第2稿

2. 试 验 方 法 标 准 • GB/T 2951-2008“电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法” ； • GB/T 3048“电线电缆电性能试验方法” ； • 这是众多试验方法中最重要、最通用的两个标准。试验方法标准是电缆行业开展质量活动不可缺少的基础标准，也是电缆行业应用面最广泛的标准。

3. 电 缆 的 基 本 特 性 • 最基本的性能是有效的传播电磁波（场）； • 对使用环境的适应性 ：耐高温、耐低温、耐大气环境、耐溶剂、耐油、抗弯、抗扭曲、抗压、抗拉和防生物侵袭等性能 ； • 主要性能可综合为：1）电性能；2）非电性能，其中绝大部分可归纳为机械性能。

4. 产品标准和试验方法标准 • 我们希望电缆行业的检测人员，不但要精通试验方法标准，而且要熟悉产品标准。因为产品标准中列有考核电缆性能的全部试验项目（取样方法、试验条件﹑试验要求），并给出判定的指标对其试验结果的判定。 有时在产品标准的附录或条款中，规范特殊试验项目的试验方法，或声明“正在考虑中”。 • 试验方法标准都是推荐性的，但一经产品标准认定，则必须强制执行。

5. 三个代表性产品标准 • GB/T 5013-2008“额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电缆” ； • GB/T 5023-2008“额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆” ； • GB/T 12706-2002“额定电压1kV到35kV挤包绝缘电力电缆及附件”

6. GB/T 5013-2008

7. GB/T 5023-2008

8. GB/T 12706-2002

9. 引用标准的规范 • 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版，均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。 • GB/T 2951-2008是2008年6月26日发布，2009年4月1日实施，应如何执行？

10. GB/T 2951制定历程 • GB 2951-82（83）“电线电缆 机械物理性能试验方法”； • GB/T 2951-94 “电线电缆机械物理性能试验方法”； • GB/T 2951-1997“电缆绝缘和护套材料通用试验方法” ； • GB/T 2951-2008“电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法”

11. GB 2951-82（83） • 等效参考IEC 60540“电缆及软线的绝缘和护套的试验方法”及补充和修改文件、英国BS、德国VDE、日本 JIS、美国ASTM等有关标准 ； • 参照了JB 1173-71“橡皮和塑料电线电缆的检验方法”和JB 664-77“电线电缆用橡皮”、JB 1072-67“电缆外护层”等标准中相应的试验方法部分。

12. IEC 60811和IEC 60885 • IEC 60540是将机械物理性能和电性能放在一起的，后来发展为IEC 60811“电缆绝缘和护套材料通用试验方法”和IEC 60885“电缆电性能试验方法”两个标准。 • 为了跟上IEC标准变化的步伐和满足橡塑电线电缆产品的需要， GB/T 2951.1~.42-94系列标准应运而生，其绝大部分内容等效采用IEC 60811-1-1~-4-2（1985、1986）系列标准。

13. 等同采用IEC 60811标准 • GB/T 2951-1997系列标准等同采用IEC 60811（1985、1986、1990、1993）系列标准，新增加的试验方法主要适用于以聚乙烯和聚丙烯材料作为绝缘的电线电缆产品以及通讯电缆中大量使用的填充膏材料的性能测定。 • IEC 60811在不断的完善和修订，为了与国际标准同步，GB/T 2951-2008系列标准等同采用IEC 60811（1985、1900、2001、2004）系列标准。

14. 解读GB/T 2951-2008 • 鉴于IEC标准名称有变化，故GB/T 2951增加“光缆”的称谓，并在第1章“范围”中将“配电用电缆和通信电缆”，改为“配电及通信用电缆和光缆，包括船舶及近海用电缆和光缆” 。 • GB/T 2951在前言中标明等同的IEC标准年号及其修改单号，将修改单的内容编入正文并在涉及的条文的边页空白处用垂直双线标识。 • 新标准（2008版）与老标准（1997版）的重大区别，是修改单的年份和处理方式。

15. 试验项目与GB/T 2951-2008（1）

16. 试验项目与GB/T 2951-2008（2）

17. 试验项目与GB/T 2951-2008（3）

18. 试验项目与GB/T 2951-2008（4）

19. 试验项目与GB/T 2951-2008（5）

20. GB/T 2951的几个试验方法 • .11“厚度和外形尺寸测量—–机械性能试验”； • .12 “热老化试验方法” ； • .13 “密度测定方法–—吸水试验—–收缩试验”； • .14 “低温试验” ； • .21”耐臭氧试验–—热延伸试验—–浸矿物油试验”； • .31“高温压力试验—— 抗开裂试验” ； • .32“失重试验—— 热稳定性试验”；

21. JB/T 10696-2007

22. GB/T 2951.11-2008（1） • 定义：1）最大拉力：试验期间负荷达到的最大值 。2）拉伸应力：试件未拉伸时的单位面积上的拉力。3）抗张强度：拉伸试件至断裂时记录的最大抗拉应力。4）断裂伸长率：试件拉伸至断裂时，标记距离的增量与未拉伸试件的标记距离的百分比。5）中间值：将获得的应有个数试验数据以递增或递减次序排列，当有效数据的个数为奇数时，则中间值为正中间一个数值；若为偶数时，则中间值为中间两个数值的平均值。

23. GB/T 2951.11-2008（2） • 本标准中“第11部分”是等同IEC60811-1-1：2001的“第1-1部分”。 • 试样预处理： • 本标准规定所有试验应在绝缘和护套料挤出或硫化（或交联）后存放至少16h 方可进行，除非另有规定，任何试验前，所有试样包括老化或未老化的试样应在温度（23±5）℃下至少保持3h。

24. GB/T 2951.11-2008（3） • 概述： • 绝缘（护套）厚度的测量可以作为一项单独的试验，也可以作为其他试验如机械性能试验过程中的一个步骤。 • 在所有情况下，取样方法均应符合有关电缆产品标准的规定。

25. GB/T 2951.11-2008（4） • 测量装置 ： • 用读数显微镜或放大倍数至少10倍的投影仪对绝缘（护套）厚度试样的检测，两种装置读数均应至0.01mm。当测量绝缘厚度小于0.5mm时，则小数点后第三位为估计读数。 • 有争议时，应采用读数显微镜测量作为基准方法。 • 关于“基准方法”的思考？

26. GB/T 2951.11-2008（5） • 试件制备和检测 ：从绝缘上去除所有护层，抽出导体和隔离层（若有的话）；或去除护套内、外所有元件（若有的话）……内外半导电层若与绝缘粘连在一起，则不必去掉。 • 标准中规定：“如果绝缘（护套）上有压印标记凹痕，则会使该处厚度变薄，因此试件应取包含标记的一段”。“如果护套试件包括压印标记凹痕，则该厚度不应用来计算平均厚度。但在任何情况下，压印标记凹痕处的护套厚度应符合有关电缆产品标准中规定的最小值”。

27. GB/T 2951.11-2008（6） • 测量步骤（共有11个典型图示）。 • 在任何情况下，第一次测量应在绝缘最薄处进行，或应有一次测量在护套的最薄处进行。 • 无护套的扁平软线其试件测量两导体之间最短距离的一半作绝缘线芯的绝缘厚度 。 • 六芯及以下护套扁平电缆的护套厚度测量：1）在圆弧形两头沿着横截面的长轴测量；2）在扁平的两边的第一根和最后一根线芯处测量，如果最薄厚度不在所测量值中，则应增加最薄厚度测量。

28. GB/T 2951.11-2008（7） • 外形尺寸测量 ： • 绝缘线芯外径和护套外径的测量可以作为一项单独的试验，亦可作为其他试验过程中的一个步骤。 • 在所有情况下，取样方法均应符合有关电缆产品标准的规定。 • 外形尺寸与厚度测量一样，是最基础的测量方法。

29. GB/T 2951.11-2008（8） • 本标准规定了两种测量方法： • 电线和电缆外径不超过25ｍｍ时，与厚度测量一样的取样、制片然后用投影仪或类似仪器在相互垂直的两个方向分别测量。对于扁平形状的试件，长轴方向上只有一个最长轴，短轴方向上的取一个最大值，这两个值即为扁平形状试片的外形尺寸。 • 另一种是外径超过25ｍｍ时，则用测量带测量其圆周长，然后算出平均直径。

30. GB/T 2951.11-2008（9） • 绝缘和护套材料机械性能测量方法 ： • 需老化处理的试件应取自紧靠未老化试验用试件后的一段。老化和未老化试件的拉力试验应连续进行 ； • 如有必要增强试验的可靠性，推荐由同一个操作人员，使用同一种测量方法，在同一个试验室同一台机器上对老化和未老化试件进行试验。

31. GB/T 2951.11-2008（10） • 取样和哑铃试件制备： • 本标准规定“尽可能使用哑铃试件”； • 绝缘内、外两侧若有半导电层，应用机械方法去除而不应使用溶剂。 • 应避免试件两边的毛剌。 • 允许哑铃试件的两端不完整，只要断裂点发生在标记线之间。

32. GB/T 2951.11-2008（11） • 管状试件制备 ： • 只有当绝缘线芯尺寸不能制备哑铃试件时才能使用管状试件。 • 如果是绞合线芯或软导体，可先抽取中心1根或几根导体。导体抽出后，对除去隔离层有困难时，采用的方法：1）如是纸隔离层，浸入水中；2）如是聚酯隔离层，浸入酒精中；3）在光滑的平面上滚动绝缘。

33. GB/T 2951.11-2008（12） • 新、老标准的差异： • 9.1.3条增加了“注”：建议在制备试件前阅读9.1.3 c）项”试件的处理 ； • 新标准中2）项高温处理，对哑铃试件和管状试件作了详细的补充，但没有实质性变化，只是强调“当有关电缆产品标准要求进行高温处理时，其电缆产品标准应规定处理的温度和时间”。 • 将老标准9.1.6和9.2.6改为“备用条款”，内容（试样预处理）删除： • 删除了老标准的附录B（97与94版标准相对应条文对照表）。

34. GB/T 2951.11-2008（13） • 截面积的测量 ： • 哑铃试件截面积：“每个试件的截面积是试件宽度和测量的最小厚度的乘积，每个试件厚度应在试件拉伸区域内三处测量的最小值”。 • 管状试件截面积的计算方法如下：1）按直径和厚度计算截面积A=л（Ｄ-δ）δ；2）按体积和长度的计算截面积 A＝ V / L对此，“可将试样浸入酒精中的方法测量体积V，将试样浸入酒精时，应小心避免在试样上产生气泡”。

35. GB/T 2951.12-2008（1） • 标准中“第12部分”等同IEC60811-1-2：1985的“第1-2部分”。 • 老标准也是等同采用IEC 60811-1-2：1985， 但新标准又等同采用A2：2000“第2号修改单”，所以新、老标准是有差异的 ： • 老标准（97版）规定“烘箱内不应使用鼓风机”。 • 新标准删除了“烘箱内不应使用鼓风机”，增加了“除在产品标准中另有规定外，橡皮材料老化试验时允许使用带有旋转鼓风机的烘箱。对于其他材料，老化试验的烘箱不允许带有鼓风机。有疑问时，橡皮材料也应在鼓风机不工作的状态下进行试验”。

36. GB/T 2951.12-2008（2） • 本标准将试件的制备列出了5条规定： • 不带导体的绝缘材料试件和护套材料试件的老化；（8.1.3.1） • 带导体的绝缘线芯试件的老化；（8.1.3.2） • 带缩减（小）导体的管状试件的老化；（8.1.3.3） • 绝缘线芯试样的老化和卷绕试验；（8.1.3.4） • 特殊方法制备的绝缘线芯试件的老化。（8.1.3.5）

37. GB/T 2951.12-2008（3） • 新、老标准的差异： • 新标准将“组分实质上……”改为“组分明显……”，并增加了“在同一烘箱中”。 • 增加8.1.3.3b）项：减少单丝数量（软导体），将试件中约30%导体单丝抽出，或者将约70%的导体单丝重新插入管状试件中。 • 表1增加了表的标题，还增加了第5种和第6种导体绝缘线芯老化试验方法的概述内容。

38. GB/T 2951.12-2008（4） • 成品电缆试验 ： • 成品电缆老化试验在不同的产品标准中有不同的称呼法。有的称相溶性试验，有的称污染（沾污）试验，有的称附加段老化试验等等。它主要考核电线电缆产品中不同的金属（导体、屏蔽层和铠装层）、材料（绝缘和护套）之间在老化过程中的相互影响，以老化前后绝缘和护套机械性能的变化来衡量。

39. GB/T 2951.12-2008（5） • 注意事项 ： • 本标准中的老化试验（空气箱热老化，空气弹老化，氧弹老化）都没有试验结果及计算方法这一条。这就意味着对老化前后抗张强度和断裂伸长率的变化率计算方法，应由产品标准规定，IEC 60227，IEC 60245标准中都有此规定，国内的产品标准如要应用GB/T 2951.12-2008标准时，应作出相应规定。

40. GB/T 2951.13-2008（1） • “第13部分”等同IEC60811-1-3：2001的“第1-3部分”。 • 悬浮法（通用方法） • 一种固体材料试样能在一种溶液中呈现悬浮状态即不沉底也不漂浮表面的状态，这时两者的密度是相等的，溶液的密度是可以用玻璃比重计直接测定的，因此测得溶液的密度即得出了这种固体材料试样的密度。本标准就是利用这种关系来测定电缆绝缘材料和护套材料的密度。

41. GB/T 2951.13-2008（2） • 比重瓶法（基准方法） • 比重瓶是一种精确容积的玻璃容器，在往装满已知密度的溶液的比重瓶内放进固体试样时，该一定质量的固体试样的体积可由排出的试液的重量和其密度算出来，由此可计算出固体试样的密度，所有的试液不能与被测定的试样起任何化学反应。标准规定的试液是96%酒精溶液，23℃时的密度为0. 7988ｇ／ｍＬ 。

42. GB/T 2951.13-2008（3） • 新、老标准的差异 • 8.1.1的条文标题中“器材”改为“材料和设备”；8.1.1c）项增加了“或去离子水”；f）项“23℃”改为“（23±0. 1）℃”。 • 8.1.2.2温度由“（23.0±0. 1）℃” 改为“（23.0±0. 5）℃” ，试液用水增加了“或去离子水”。 • 8.2.1试验设备增加了“试液（96％酒精）”一项。

43. GB/T 2951.13-2008（4） • 电气（吸水）试验方法 ： • 在产品标准中，要求进行电压法吸水试验的场合还很多，有时还可能成为关键的试验项目。在某些试验方法标准中，有的要求在水中放盐（NaCI）等，有的要求施加的电压大大超过2500V，这是我们选择直流电压源应加以考虑的。此外，应注意主项试验加的是直流电压，且“负极接到每一试样的导体上”。

44. GB/T 2951.13-2008（5） • 重量吸水试验 ： • 本标准规定了两种类型的试样，其中第1种绝缘线芯试样 。额定电压0.6/1kV及以下，导体截面小于等于25m㎡的电缆，取约300mm长绝缘线芯作为试样，将试样在直径为6~8倍试样外径的试棒上弯成U形，并将其两端穿过玻璃容器盖子上的孔，试样浸水中长度为250mm，这个方法解决了小截面电缆不能切薄片做吸水试验的难题。标准对试样从水中取出后应立即称重作了规定：用滤纸轻轻揩干并在试样从水中取出2~3min内完成称重。

45. GB/T 2951.13-2008 (6) • 第2种对于其它电缆切薄片做吸水试验的规定. • 将试样干燥至恒重,冷却后称重M1. • 试样置于水中温度和时间应按有关产品标准规定.如未规定时间,则绝缘厚度为1.0mm及以下试样,持续时间二周;绝缘厚度为(1.1~1.5) mm试样,持续时间三周;绝缘厚度为1.5mm以上试样,持续时间四周.如未规定温度,则应为导体最大温度减去 5℃,但不超过90℃,水冷后取出试样用滤纸揩干并在试样从水中取出(2-3)min内完成称重M2. • 最后干燥试样,条件同浸水前的干燥条件一样,称重M3. • 吸水量计算公式: 1)M3<M1 (M2-M3)/A 2)M3>M1 (M2-M1)/A

46. GB/T 2951.13-2008（7） • 试验结果的表示方法 • 因为增加绝缘线芯的浸水试验，所以本标准试验结果的计算相应增加了绝缘线芯试样浸水部分表面积计算的规定。这类试样的表面积应以实际浸水的部分来计算，露出水面的二端就不应计算表面积，这就要求实际测出浸水部分的长度来。 • 试验结果取2个试样的平均值。

47. GB/T 2951.13-2008（8） • 绝缘收缩试验 ： • 绝缘收缩试验试样的长度，应由有关电缆产品标准给出，否则本试验无法进行。 • 截取试样后5min之内，在每一绝缘线芯试样的中部标上(L±5)mm的试验长度。测量标记间的距离.然后在每个试样两端标记(2.5)㎜处去除绝缘. • 应在试样导体的裸露端头放在空气烘箱中的水平支架上或平放在滑石粉槽的表面，使得绝缘能自由收缩。

48. GB/T 2951.13-2008（9） • PE护套收缩试验 ： • 规定在距离电缆端头至少2ｍ处切 取（500±5）㎜长的试样一根。 • 切取试样后立即测量护套的实际原始长度（L1）。原始长度取两次测量值的平均值。两次测量应沿电缆纵向平行于电缆轴线方向，在电缆端正对面的两标记处测量。 • 试样应置于水平支架上的预热烘箱里，预热温度及放置时间按有关产品标准规定。 • 试验结果表示方法为公式，收缩率（ΔL）。

49. GB/T 2951.14-2008（1） • “第14部分”等同IEC60811-1-4：1985“第1-4部分”。 • 概述 • 本标准规定的低温试验方法有“绝缘低温卷绕试验，护套低温卷绕试验；绝缘低温拉伸试验，护套低温拉伸试验；聚氯乙烯绝缘和护套低温冲击试验”。 • 低温卷绕试验和低温拉伸试验是两个互为补充的试验项目。 • 低温试验方法标准自94版后变化不大。

50. GB/T 2951.14-2008（2） • 新、老标准都是等同采用IEC 60811-1-4：1985，但新标准又等同采用A2：2001“第2号修改单”，故存在微小差异： • 第8.1.3条中“低温箱是由一旋转轴和试样的导向装置组成”； • 第8.4.3条增加了“对于聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）材料，只能削平，不能磨平。” • 第8.5.3条中将“低温箱”改为“合适的低温箱”。 • 第8.5.5条中将“试验设备和被试电缆试样应并排放在合适的 低温箱内进行冷却试验”。 • 检查前，并增加了“注：40℃~50℃的热水是合适的”.