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材料試驗
軌道車輛用材料燃燒測試方法比較
發布時間:2021-10-26 瀏覽次數:35031 來源:歐美大地

各國車用材料防火方面的標準中,對于設備、試驗方法等要求通常有所不同。本文對軌道車輛用材料阻燃性能測試方法進行了比較,以期為客戶試驗選擇提供指導,為制定和完善我國阻燃性能測試方法提供參考。

01 軌道車輛用標準比較

國際防火標準主要有:

  • EN 45545《鐵路應用-鐵路車輛的防火保護》

  • DIN 5510《鐵路車輛防火措施》

  • BS 6853《載客列車設計與構造防火通用規范》

  • NF F16-101《鐵路車輛防火性能-材料的選擇》

  • NFPA 130《有軌列車及鐵路客運體系標準》

各國對列車所用材料的防火試驗在內容、設備、方法等方面差異性較大,但總體可以根據測試對象的大小分為小尺寸燃燒試驗和大尺寸燃燒試驗。

02 小尺寸燃燒試驗

小尺寸燃燒試驗是參照相關標準的測試方法對規定尺寸的單一材料或復合材料樣品進行試驗,測試簡單易實現,且操作成本不高,能有效地對比、篩選同類材料。

小尺寸燃燒試驗主要關注材料的點燃性(主要以氧指數表征)、釋熱性(主要以錐形量熱儀熱釋放率表征)、生煙性(主要以煙密度測試表征)、燃燒產物的毒性(以有毒氣體成分濃度綜合分析表征)、火焰蔓延性(主要以輻射板試驗表征),分為一般火焰蔓延和專門針對地板材料的水平輻射蔓延)和易燃性(主要以小試件水平垂直燃燒測試表征)。本文不考慮電線電纜材料的測試。

03 測試方法與類型比較分析

氧指數測試

氧指數測試適用于表征均質固體材料、層壓材料、泡沫材料、軟片和薄膜材料等。各主要測試標準和測試試樣要求對比見表1(文中所有表中的尺寸單位均為mm)。從表1可見,各標準中的設備要求基本一致,可通用檢測。

車用材料防火標準測試,材料燃燒阻燃性能測試,火焰蔓延性,車用材料國際防火標準,EN 45545,DIN 5510,錐形量熱儀,材料燃燒釋熱性測試

▲ 氧指數儀

表1

氧指數測試標準和測試試樣要求對比

車用材料防火標準測試,材料燃燒阻燃性能測試,材料燃燒釋熱性測試


釋熱性測試

材料的燃燒釋熱性通常采用錐形量熱儀測量,錐形量熱儀按物質燃燒的氧耗原理。

錐形量熱儀

iCone2+錐形量熱儀

ISO5660和ASTM E1354中的測試原理一致,設備要求也基本一致,同一設備可兼顧滿足2個標準。ASTM E1354中新增了臨界點燃輻射通量測試,即在一定的暴露時間下,點燃樣品所需的最小輻照通量,以kW/m2表示,步長可為2kW/m2或1 kW/m2,結果可表示為“在xx min的暴露時間下臨界點燃輻射通量為31kW/m2或30~32kW/m2之間”。

表2

釋熱性測試標準主要差異

車用材料防火標準測試,材料燃燒釋熱性測試


生煙性測試

各煙密度測試標準和測試模式比較見表3。ISO5659-2-2017和ASTM E 662-2017中對煙箱的要求一致,但輻照裝置不同,而ASTM D2843-2016BS 6853-1999附錄D的要求完全不同,所以采用不同標準評估煙密度需采用不同設備。


表3

生煙性測試標準主要差異



煙毒性測試

檢測燃燒產物毒性的試驗方法有生物法和氣體分析法兩大類,目前更多采用氣體分析法。氣體分析法常用在線紅外FTIR分析和吸收法收集氣體進行濃度分析。在線紅外FTIR分析各標準比較見表4,3個標準可采用同一設備開展試驗。


▲ FTIR煙氣分析儀

表4

在線紅外FTIR煙毒性測試標準主要差異



吸收法煙毒性測試是將產生的煙氣通過吸收液收集,然后分析吸收液中氣體濃度,常用方法有分光光度計法、離子色譜法等。對于不容易被吸收的氣體,比如CO2/CO,推薦采用非分光紅外分析濃度,某些標準也規定直接采用比色管進行分析。各標準比較見表5。


表5

吸收法煙毒性測試標準主要差異



由于每種氣體對人體危害不同,各國對于煙氣毒性的綜合評定也規定了計算的權重因子,各標準中對危害最小的CO2的權重分母規定為最大,而對于腐蝕性極大的HF均給出了最嚴格的要求。各標準中權重因子比較見表6。


表6

煙毒性評估氣體權重比較



火焰蔓延性測試

火焰傳播性能常以輻射板法測定。針對火焰沿材料表面的蔓延趨勢,各標準規定了不同的樣品及輻射板放置方式,且樣品尺寸要求也不同?;鹧媛有詼y試標準主要差異見表7。從表7可見,每種燃燒要求均不同,不同標準選用的設備也不同。


表7

火焰蔓延性測試標準主要差異



可燃性測試

可燃性測試是檢驗火焰直接接觸樣品材料時樣品的著火、引燃、蔓延行為。通常樣品可以水平或垂直放置,燃燒器可為噴燈、酒精燈,點燃時間也不同。表8對比了各種標準規定的小試樣可燃性檢驗的方法,從中可以看出,GB/T 2408-2008、IEC 60695-11-10/Cor.1-2014、UL94-2017 Ⅴ級、GB/T10707-2008可以采用同一設備,但其他標準需要選用不同設備。


▲ ISO 11925-2單一火源耐火測試儀

表8

可燃性測試標準主要差異



04 總結

通過綜合分析比較可以看出,各國防火標準關注的內容相似,但是,由于各國防火標準的表征方式和設備要求等不統一,給技術人員選用標準和試驗室人員評估燃燒性能等帶來了困難,因此亟待結合我國國情編制相應的防火標準,并實現防火標準的統一性。


//參考文獻:譚帥霞, 于曉輝, 王進, 等. 軌道車輛用材料燃燒測試方法比較[J]. 鐵道車輛, 2019, 57(1):18-22.

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