關(guān)于布電線成束阻燃要求的理解與建議

要：隨著阻燃布電線產(chǎn)品的大量推廣應(yīng)用，行業(yè)對如何在布電線產(chǎn)品領(lǐng)域理解和運用成束阻燃要求日益關(guān)注，本文通過標(biāo)準(zhǔn)解讀和開展驗證試驗，針對布電線產(chǎn)品成束阻燃的適用范圍、等級區(qū)分和排列覆蓋等熱點分享了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)理解、試驗數(shù)據(jù)和觀點建議。
關(guān)鍵詞：布電線 成束阻燃 驗證試驗
一、 引言
近年來隨著各類建設(shè)工程對單芯無護(hù)套布電線（以下簡稱為“布電線”）阻燃性能的日益重視，以及國內(nèi)相關(guān)制造工藝的成熟、原材料性能的提升和阻燃電線標(biāo)準(zhǔn)的實施，成束阻燃布電線產(chǎn)品得到大量推廣應(yīng)用，占據(jù)了布電線市場的重要份額。

當(dāng)前，成束阻燃布電線阻燃特性依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 19666《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》和GB/T 18380《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗》系列標(biāo)準(zhǔn)，在產(chǎn)品型號中添加成束阻燃試驗類別（ZA，ZB，ZC，ZD）進(jìn)行識別。現(xiàn)狀中，一方面，由于線纜行業(yè)的型號全覆蓋的習(xí)慣，成束阻燃全部類別（ZA，ZB，ZC，ZD）無差別籠統(tǒng)地全部套用到全規(guī)格布電線產(chǎn)品，例如Z(A,B,C,D)-BV 450/750V 1.5~400。另一方面，由于常識中傾向代號A-B-C-D的級別排列以及測試中非金屬含量的從高到低排列，行業(yè)中大量廠家、用戶及技術(shù)機構(gòu)存在阻燃A類性能優(yōu)于（覆蓋）B類、C類、進(jìn)而至D類的順序理解并付諸于實際質(zhì)量管控。

然而，伴隨成束阻燃布電線產(chǎn)品的大量應(yīng)用及相關(guān)阻燃試驗數(shù)據(jù)的不斷積累，行業(yè)中關(guān)于不同成束阻燃類別在布電線產(chǎn)品的適用范圍、等級區(qū)分和排列覆蓋等問題，提出的質(zhì)疑與思考日漸增多。為促進(jìn)有關(guān)各方更加準(zhǔn)確地理解成束阻燃類別在布電線領(lǐng)域的有關(guān)應(yīng)用要求，指導(dǎo)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)和質(zhì)量管控，本文將通過標(biāo)準(zhǔn)解讀以及驗證試驗分析，針對成束阻燃布電線的相關(guān)疑問關(guān)注予以解答與并給出建議。
二、成束阻燃（ZA，ZB，ZC，ZD）類別是否能認(rèn)為是阻燃性能的等級高低？
GB/T 18380.33~36-2008標(biāo)準(zhǔn)對各個阻燃類別的規(guī)定總結(jié)如下：
1.適用范圍
A類、B類、C類和D類的成束燃燒試驗均用來評價垂直安裝的成束電線電纜或光纜在規(guī)定條件下抑制火焰垂直蔓延的能力，適用評定場合的差異在于非金屬材料體積含量分別為：高、中等、低和很低。若將它們與敷設(shè)安裝的場景對應(yīng)起來即是：A類對應(yīng)很多根數(shù)電線垂直安裝在一起、B類對應(yīng)較多根數(shù)電線垂直安裝在一起、C類對應(yīng)多根數(shù)電線垂直安裝在一起、D類對應(yīng)較少根數(shù)電線垂直安裝在一起。

2.試驗條件和合格判定
不同類別的部分其試驗條件有所不同，如供火時間、樣品排布等，但在合格判定中，所有類別均為：試樣上的炭化范圍不應(yīng)超過噴燈底邊以上2.5 m。
具體參數(shù)對比如表1所示。
表1 不同類別的成束阻燃試驗要求
以上對比可見：成束阻燃的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中均未給出級別的定義，而是采用類別作為代號，如A類、B類、C類和D類，也未有明確或暗示不同類別試驗對產(chǎn)品阻燃性能考核的高低級別之分，僅說明適用于不同非金屬材料體積含量的場合。
另外可作類比是，在線纜行業(yè)所熟悉的GB 31247-2014《電纜及光纜燃燒性能分級》中則對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的燃燒性能等級給予了明確的說明，例如B1級屬于阻燃1級，B2級屬于阻燃2級。并且，與GB/T 18380.33~36標(biāo)準(zhǔn)中不同阻燃類別的合格指標(biāo)均為：“試樣上的炭化范圍不應(yīng)超過噴燈底邊以上2.5 m”所不同的是，GB 31247-2014中B1級和B2級作為不同級別在判定指標(biāo)的設(shè)定上也存在顯著差異。
小結(jié)：
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分析可見：成束阻燃的（ZA，ZB，ZC，ZD）類別，主要區(qū)別在于適用評定場合的不同，并非阻燃性能的高低或有等級之分，在標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定中不存在高低級別關(guān)系。
三、布電線產(chǎn)品是否都適用于成束阻燃（ZA，ZB，ZC，ZD）類別？
在電線電纜成束阻燃試驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18380.33~36中，除阻燃D類明確提出適用于“外徑不超過12 mm且截面不超過35 mm2的小電纜”（此處參考GB/T 18380.36所對應(yīng)的IEC 60332-3-25:2018標(biāo)準(zhǔn)原文進(jìn)行部分文字調(diào)整。IEC 60332-3-25英文原文為“This document relates only to small cables of overall diameter 12 mm or smaller and cross-section of 35 mm2 or smaller installed on the test ladder to achieve a nominal total volume of non-metallic material of 0.5 L/m of test sample.”。）外，其余均未在適用范圍中對電線電纜的產(chǎn)品給出明確限制。同時廣為采納的GB/T 19666標(biāo)準(zhǔn)通則也未就不同阻燃類別在布電線產(chǎn)品的應(yīng)用給出細(xì)化界定，因此，當(dāng)前市場上存在大量ZA~ZD全阻燃類別的阻燃布電線產(chǎn)品，例如Z(A,B,C,D)-BV 450/750V，WDZ(A,B,C,D)-BYJ 450/750V等。
然而，GB/T 18380.33~35（阻燃A類、B類、C類）標(biāo)準(zhǔn)中試樣安裝條件對布電線產(chǎn)品所帶來的限制應(yīng)引起關(guān)注。

1.間隔排列要求

在阻燃A類、B類和C類的試樣安裝中明確要求：“對于至少有一根導(dǎo)體截面超過35 mm2的電纜，每個電纜試樣段應(yīng)使用金屬線分別固定在鋼梯的各個橫垱上。電纜試樣段應(yīng)呈單層安裝在鋼梯前面，電纜試樣段間的間隔應(yīng)為0.5倍電纜直徑，但不超過20 mm，無論采用標(biāo)準(zhǔn)鋼梯還是寬型鋼梯，試樣邊緣與鋼梯內(nèi)側(cè)垂直面的小距離應(yīng)為50 mm。標(biāo)準(zhǔn)鋼梯上試樣的大寬度應(yīng)為300 mm，寬型鋼梯（僅限于A類）上試樣的大寬度應(yīng)為600 mm”。

2.樣品安裝根數(shù)

根據(jù)布電線產(chǎn)品的常規(guī)結(jié)構(gòu)和不同阻燃類別試驗的非金屬材料體積要求，可粗略計算出阻燃A類、B類和C類試驗中導(dǎo)體標(biāo)稱截面大于35 mm2的布電線的樣品數(shù)量如表2所示。對比可見，對于導(dǎo)體標(biāo)稱截面大于35 mm2的布電線，依據(jù)上述分析的間隔排列和安裝根數(shù)要求，阻燃A類和B類均無相應(yīng)規(guī)格的布電線可滿足試驗的試樣安裝要求，C類也僅有部分大規(guī)格可滿足。

表2 導(dǎo)體標(biāo)稱截面35 mm2以上的布電線產(chǎn)品的阻燃試驗樣品安裝

注：
1. 由于鋼梯寬度的限制，符號（╳）表示無法安裝試樣進(jìn)行測試，（符號√）表示可安裝試樣進(jìn)行測試。
2. 本文中涉及的布電線泛指：額定電壓450/750V及以下，大規(guī)格為導(dǎo)體標(biāo)稱截面400 mm2的單芯無護(hù)套電線。
3. 絕緣平均厚度取值參考GB/T 5023.3中絕緣厚度的規(guī)定值（額外增加0.2~0.3mm）；平均外徑計算公式：平均外徑=導(dǎo)體外徑+2X絕緣平均厚度，其中導(dǎo)體外徑參照IEC60719中絞合導(dǎo)體（第2種）的導(dǎo)體外徑標(biāo)稱計算值。
此外，GB/T 18380.36明確提出阻燃D類適用于“外徑不超過12 mm且截面不超過35 mm2的小電纜”，而所巧合的是，作為典型單芯無護(hù)套電纜產(chǎn)品，GB/T 5023.3標(biāo)準(zhǔn)中BV和RV型，與JB/T 10491標(biāo)準(zhǔn)中BYJ和RYJ型，其35 mm2規(guī)格的電線平均外徑上限均分別為10.9 mm和11.7 mm，此數(shù)據(jù)與阻燃D類限制的條件（導(dǎo)體標(biāo)稱截面35 mm2及以下和外徑12 mm及以下）相吻合，也側(cè)面反映出對于導(dǎo)體標(biāo)稱截面35 mm2及以下的布電線產(chǎn)品，為直接匹配的為阻燃D類。此點也可在其他產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中找到相關(guān)佐證，例如GB/T 12528-2008《交流額定電壓3kV及以下軌道交通車輛用電纜》中規(guī)定的低煙無鹵阻燃電纜結(jié)構(gòu)同屬于典型的單芯無護(hù)套電線結(jié)構(gòu)，在標(biāo)準(zhǔn)7.4.8 成束電纜燃燒試驗條款中，對標(biāo)準(zhǔn)中低煙無鹵電纜的成束燃燒試驗則僅限于阻燃C類和D類，外徑大于12 mm的電纜要求通過C類，不大于12 mm的要求通過D類。
小結(jié)：
依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析可見：
1）標(biāo)稱截面超過35mm2的布電線，既不滿足成束阻燃A類和B類試驗的試樣安裝要求，也不符合阻燃D類試驗的適用范圍，僅部分規(guī)格可適用于阻燃C類試驗。
2）標(biāo)稱截面35mm2及以下的布電線，由于標(biāo)準(zhǔn)未有限制均可適用于成束阻燃A，B，C，D類，但從GB/T 18380.36的范圍描述來看，為直接匹配的為阻燃D類。
四、 阻燃布電線產(chǎn)品的成束燃燒試驗的方案建議
對于阻燃布電線產(chǎn)品，如何選擇成束燃燒試驗方法是行業(yè)關(guān)注的焦點之一。
首先，對于導(dǎo)體標(biāo)稱截面超過35 mm2的阻燃布電線產(chǎn)品，由于既不符合阻燃D類適用范圍也不滿足阻燃A類和B類的試驗樣品安裝要求，因此該范圍內(nèi)的布電線的阻燃試驗，應(yīng)僅可選擇GB/T 18380.35中規(guī)定的阻燃C類試驗。
對于導(dǎo)體標(biāo)稱截面35 mm2及以下的阻燃布電線產(chǎn)品，雖然原則上均可適用于阻燃A類至D類的試驗，但倘若每個阻燃類別均選樣測試，則將面臨陡增的檢測成本、樣品成本甚至環(huán)保壓力，因此在實際的抽檢、認(rèn)證或評價等質(zhì)量管控活動中，通常采用覆蓋原則選取代表性樣品進(jìn)行某項阻燃類別的試驗，優(yōu)先的阻燃試驗類別排序通常為A類-B類-C類-D類。但是此種排序應(yīng)用于布電線產(chǎn)品中是否為優(yōu)方案面臨質(zhì)疑，特別是這種“導(dǎo)體標(biāo)稱截面不超過35 mm2且外徑不超過12 mm”的小電纜范疇內(nèi)的布電線產(chǎn)品。
為驗證相關(guān)數(shù)據(jù)以得出指導(dǎo)意見，中國質(zhì)量認(rèn)證中心（CQC）和上海纜慧檢測技術(shù)有限公司（ISTCW）聯(lián)合國內(nèi)8家主流布電線生產(chǎn)企業(yè)，組織開展布電線成束阻燃驗證試驗工作。在驗證試驗中，選取了兩種代表性絕緣材料的典型家裝線規(guī)格布電線作為驗證樣品，共涉及有5組聚氯乙烯（PVC）絕緣的ZA-BV 450/750V 2.5電線和5組交聯(lián)聚烯烴（XLPO）絕緣的WDZA-BYJ 450/750V 2.5電線。電纜生產(chǎn)企業(yè)嚴(yán)格按照驗證試驗方案規(guī)定的電線結(jié)構(gòu)要求，統(tǒng)一制備符合標(biāo)準(zhǔn)要求的驗證樣品，隨后驗證樣品嚴(yán)格按照GB/T 18380.33~36-2008標(biāo)準(zhǔn)要求，采取相對統(tǒng)一的試樣安裝和試驗操作要求，在同一臺試驗設(shè)備中，集中對10組驗證樣品分別進(jìn)行成束阻燃A類、B類、C類和D類燃燒試驗（共計40批次試驗），并測量了試驗后的火焰垂直蔓延距離。
考慮到不同類別阻燃測試的判定均為：試樣上的炭化范圍不應(yīng)超過噴燈底邊以上2.5 m。若按照慣性理解中的阻燃A類阻燃性能優(yōu)于（覆蓋）B類、C類至D類，也即認(rèn)為成束阻燃試驗的嚴(yán)苛程度排序為A＞B＞C＞D，則可推理，同一樣品經(jīng)受不同阻燃類別的試驗后，反映火焰延燃情況的碳化高度指標(biāo)應(yīng)顯示出A＞B＞C＞D的規(guī)律。

圖1 樣品WDZA-BYJ 450/750V 2.5的驗證試驗結(jié)果
（a:上表為鋼梯前面的碳化高度，下表為鋼梯后面的碳化高度；b:“△”代表無碳化；c:“X”為碳化高度超出要求，不合格。）
圖2 樣品ZA-BV 450/750V 2.5的驗證試驗結(jié)果
（a:上表為鋼梯前面的碳化高度，下表為鋼梯后面的碳化高度；b:“△”代表無碳化。）

然而，通過比對分析驗證試驗的數(shù)據(jù)，如圖1和圖2所示，無論是PVC絕緣的ZA-BV 450/750V型還是XLPO絕緣的WDZA-BYJ 450/750V型電線，同一驗證樣品的阻燃A、B、C和D類試驗下的碳化高度并未出現(xiàn)A＞B＞C＞D的明顯規(guī)律。相反，BYJ型樣品基本呈現(xiàn)碳化高度D＞C＞B＞A的規(guī)律，甚至還出現(xiàn)阻燃A類、B類等試驗通過但阻燃D類試驗不合格的情況。BV型樣品則在阻燃A，B，C和D類試驗中的碳化高度無顯著差異。并且，無論BYJ型還是BV型樣品，在全部的阻燃A類試驗和大部分的阻燃B類試驗中，鋼梯后面的樣品均未有碳化，相比較，阻燃D類試驗后的鋼梯后面的試樣則均產(chǎn)生了碳化。
對于這種倒掛現(xiàn)象，通過試驗觀察，推測可能是由于小截面布電線在阻燃A類和B類試驗中的緊密排列安裝，導(dǎo)致火焰難以噴射或蔓延至樣品內(nèi)部，同時空氣也難以大量進(jìn)入試樣內(nèi)部。此推測也可從布電線在不同阻燃類別的試樣安裝圖中得以觀察到，按照不同成束阻燃類別下非金屬材料體積含量的要求，2.5mm2規(guī)格布電線在阻燃A類試驗中平均約要1000根，B類約500根，由圖3可見，阻燃A類和B類的試樣安裝后已形成非常緊密的結(jié)構(gòu)，對火焰的滲入和蔓延可能產(chǎn)生抑制作用，從而導(dǎo)致燃燒試驗中的火焰蔓延碳化距離相較阻燃C類和D類反而更短。 
圖3 典型ZA-BYJ 450/750V 2.5樣品成束阻燃A~D類試驗后的樣品圖（含安裝根數(shù)和鋼梯前面碳化高度）


小結(jié)：

通過批量驗證試驗可見，對于導(dǎo)體標(biāo)稱截面35 mm2及以下典型的小截面阻燃布電線產(chǎn)品，若從燃燒試驗后的碳化高度角度來觀察，不同阻燃類別試驗嚴(yán)苛程度的參考排序建議為：D＞C＞B＞A。

同時，本次驗證試驗中阻燃A類和B類試驗按標(biāo)準(zhǔn)要求計算，所需試驗樣品根數(shù)分別約為1000根和500根左右，實際測試中樣品安裝的緊密程度如圖3所示，此種高密度大批量的成束安裝敷設(shè)已相當(dāng)程度上脫離了實際布電線產(chǎn)品的主流應(yīng)用場景，其試驗結(jié)果的相關(guān)參考價值有限。
進(jìn)而，對于導(dǎo)體標(biāo)稱截面35 mm2及以下的阻燃布電線產(chǎn)品，當(dāng)處于相關(guān)資源限制和方案優(yōu)化的考慮時，如需應(yīng)用覆蓋優(yōu)先原則，建議在結(jié)合實際安裝場景的基礎(chǔ)上，可優(yōu)先考慮阻燃D類或C類進(jìn)行試驗，覆蓋阻燃A類和B類。
五、成束燃燒試驗的關(guān)注要點
隨著國內(nèi)對電線電纜阻燃性能的重視不斷提升，電線電纜成束燃燒試驗得以大量普及應(yīng)用，有關(guān)各方對試驗結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)注也日益增加，盡管如此，不斷新擴的實驗室在標(biāo)準(zhǔn)具體要求的理解以及實際操作的執(zhí)行上所存在的一些差異對部分成束阻燃試驗結(jié)果的有效性帶來風(fēng)險與挑戰(zhàn)。為促進(jìn)實驗室更全面的掌握電線電纜成束阻燃的相關(guān)要點，本章分享關(guān)注要點和操作建議供具體試驗參考。
a) 部分檢測機構(gòu)在燃燒任務(wù)較多時，在上一根樣品燃燒試驗結(jié)束后，往往還未等到箱體溫度降到環(huán)境溫度時就開始第二根樣品的燃燒試驗，如此將會嚴(yán)重影響第二根樣品的試驗結(jié)果；
b) 多根電纜樣品特別是小外徑樣品，綁扎到梯架上后應(yīng)要注意保持垂直狀態(tài)，如果單根樣品之間由于彎曲導(dǎo)致過大間隙的存在，將會影響試驗結(jié)果，甚至嚴(yán)重到產(chǎn)生合格與不合格的差別；
c) 燃燒時的進(jìn)風(fēng)方式、進(jìn)風(fēng)量和穩(wěn)定性一定要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，老式的箱體頂部密閉抽、排風(fēng)方式將會對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響；
d) 采用質(zhì)量流量計更有利于燃燒氣體和空氣流量的控制；
e) 燃燒噴燈的燃燒面到梯架上樣品表面的距離將會對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響；
f) 燃燒噴燈屬于易耗品，需要經(jīng)常清理噴燈燃燒面上出氣孔，必要時應(yīng)更換噴燈。
六、結(jié)束語
阻燃性能是電線電纜產(chǎn)品的重要安全項，特別是在建筑用線領(lǐng)域，成束阻燃在布電線產(chǎn)品已得到大量推廣。當(dāng)前，面對布電線產(chǎn)品出現(xiàn)阻燃類別應(yīng)用不規(guī)范甚至“濫用”的勢頭，包括生產(chǎn)企業(yè)、營銷公司、設(shè)計單位、用戶單位和技術(shù)機構(gòu)等在內(nèi)的有關(guān)各方，結(jié)合產(chǎn)品實際特點和敷設(shè)場景，準(zhǔn)確理解布電線產(chǎn)品成束阻燃的相關(guān)要求顯得尤為重要。本文中筆者基于標(biāo)準(zhǔn)剖析和驗證試驗，總結(jié)提煉出以下觀點：
1）成束阻燃的（ZA，ZB，ZC，ZD）類別，主要區(qū)別在于適用評定場合的不同，并非阻燃性能的分級，理論上不存在高低級別關(guān)系。
2）對于導(dǎo)體標(biāo)稱截面大于35 mm2的阻燃布電線產(chǎn)品，既不滿足阻燃A類和B類試驗樣品安裝要求，也不符合阻燃D類適用范圍，僅部分規(guī)格可滿足阻燃C類試驗樣品安裝要求。
3）對于導(dǎo)體標(biāo)稱截面不超過35 mm2的阻燃布電線產(chǎn)品，多組成束燃燒A類~D類的驗證試驗顯示，無論是聚氯乙烯絕緣電纜還是交聯(lián)聚烯烴絕緣電纜，其典型小規(guī)格產(chǎn)品在不同阻燃類別試驗中的試樣碳化高度分析可見，阻燃Ｄ類或Ｃ類試驗對于此類小截面電纜，相比較阻燃Ａ類和Ｂ類，更為嚴(yán)苛和具有代表性。也就是說采用阻燃A類或B類方法評估較少根數(shù)敷設(shè)安裝場合的家裝電線，是存在風(fēng)險的。這也給電纜工藝設(shè)計帶來一個提示，即阻燃D類或C類布電線的絕緣設(shè)計的氧指數(shù)應(yīng)更高一些。
因而對于布電線產(chǎn)品的成束阻燃試驗，當(dāng)處于相關(guān)資源限制和方案優(yōu)化的考慮時，建議首先結(jié)合實際安裝敷設(shè)場景，如無特定場景則優(yōu)先考慮阻燃D類或C類進(jìn)行試驗。值得一提的是，隨著GB/T 19666-2019的標(biāo)準(zhǔn)換版，中國質(zhì)量認(rèn)證中心已對阻燃布電線認(rèn)證實施規(guī)則（CQC11-463401-2020）中的認(rèn)證范圍及選樣原則進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整。
本文圍繞布電線產(chǎn)品的成束阻燃有關(guān)熱點分享了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)理解、試驗數(shù)據(jù)和觀點建議，將有助于相關(guān)方和用戶市場更加科學(xué)客觀地認(rèn)識成束阻燃在布電線產(chǎn)品的應(yīng)用，對相關(guān)單位進(jìn)一步做好阻燃布電線產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)、質(zhì)量提升和質(zhì)量管控等相關(guān)工作具有重要參考價值和指導(dǎo)意義。

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