GB/T 26168.4-2010 电气绝缘材料 确定电离辐射的影响 第4部分：运行中老化的评定程序

ICS

29．035．20

K15

囝雪

中华人民共和国国家标准

26168．4—201

GB／T0／IEC

电气绝缘材料确定电离辐射的影响

第4部分：运行中老化的评定程序

Electricalmaterials--Determinationoftheeffectsof

insulatingionizing

in

radiation--Part4：Proceduresforassessmentofservice

ageing

(IEC60544—5：2003，IDT)

2011—0卜14发布

宰瞀徽鬻瓣訾糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会况113

GB／T60544-5：2003

26168．4--2010／IEC

目次

前言……·…··…··-

引言………………ⅡV

1范围····………1

2规范性引用文件1

3代号…………·l

4背景资料…···-2

5状态监测技术-3

6装置存放法…·9

参考文献…………9

GB／T60544-5：2003

26168．4--20lO／lnC

刖墨

GB／T26168{(电气绝缘材料确定电离辐射的影响》分为4个部分：

——第1部分：辐射相互作用和剂量测定；

——第2部分：辐照和试验程序；

——第3部分：辐射环境下的应用分级体系；

——第4部分：运行中老化的评定程序。

本部分为第4部分。

本部分等同采用IEC

评定程序》。

本部分在等同采用IEC60544—5：2003时做了如下编辑性修改：

——用小数点“．”代替作为小数点的逗号“，”。

——删除了国际标准的前言。

——本部分的引用文件，对已经转化为我国标准的，列出了我国标准及其与国际标准的转化程度。

——本部分增加规范性引用文件章节，以下章节编号顺延。

——原文为第5部分，由于IEC第3部分已并入第2部分，本部分准编号顺延至第4部分。

本部分由中国电器工业协会提出。

本部分由全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会(SAC／TC301)归口。

本部分负责起草单位：机械工业北京电工技术经济研究所、上海电缆研究所。

本部分参加起草单位：上海核工业研究设计研究院、核工业第二研究设计院、沈阳电缆产业有限公

司、常州八益电缆有限公司、江苏上上电缆集团、浙江万马电缆股份有限公司、浙江万马高分子材料有限

公司、上海电缆厂有限公司、临海市亚东特种电缆料厂、上海凯波特种电缆料厂、安徽电缆股份有限公

司、江苏华光电缆电器有限公司、工业和信息化部第五研究所、深圳市华测检测技术股份有限公司。

本部分主要起草人：孙建生、郭丽平、孙伟博、吕冬宝、顾申杰、柴松、周叙元、王松明、杨娟、陈文卿、

王恰遥、周才辉、项健、张万友、杨仁祥、郭勇、朱平。

Ⅲ

CB／I"26168．4—2010／IEc60544—5：2003

引言

在电工绝缘材料领域，有机材料占很大的比重。这些材料对辐射的作用很敏感，而且材料种类不

同，其响应程度也大不相同。因此能够评估绝缘材料在使用期间老化的程度是非常重要的。标准

GB／T26168的本部分提供了绝缘材料使用寿命检测程序。

评估基本聚合物曝露于辐照环境的寿命有几种途径，在这方面的发展是基于过去15年里对老化寿

命影响因素的理解。在核电站，通常采用鉴定程序选择材料，包括聚合物基材料。先前这些鉴定程序是

在对老化缺乏足够认识情况下编制的，因此本部分所讨论的大多数方法引证了先前鉴定程序的局限性。

本部分为第4部分，内容是关于运行中老化的评定程序。

第1部分(辐射相互作用与剂量测定)制定了导论，广泛涉及包括评测辐射作用等问题，该部分还给

予下述内容的指南，放射测量学、几种放射和吸收剂量测定的方法以及几种应用放射测量学计算任一特

定材料吸收剂量的方法。

第2部分(辐照和试验程序)描述了7种不同类型的辐照曝露条件的试验程序，该部分详细制定了

试验条件的控制方法，以保证试验结果的表征性以及材料性能的可比性。该部分定义并确定了主要辐

照条件和试验程序，用于特性转变结果和相应的终点指标。

第3部分(辐射环境下的分级体系)提供了推荐性的区分绝缘材料耐辐射性能的分类体系。

Ⅳ

60544-5：2003

GB／T26168．4--2010／IEC

电气绝缘材料确定电离辐射的影响

第4部分：运行中老化的评定程序

1范围

GB／T26168的本部分规定了用于辐射环境的聚合物材料运行中寿命评估方法，例如电缆绝缘和

护套、弹性体密封材料、聚合物涂层和橡胶套管等。

本部分适用于提供评估运行中老化的指导方针，内容包括基于条件检测的寿命评估程序、严酷环境

下试样存放装置的使用以及实际老化的样品制样。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB／T26168的本部分的引用而成为本部分的条款。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。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本

部分。

GB／T

60544—1：1994，IDT)

定(IEC

26168．22010

GB／T电气绝缘材料确定电离辐射的影响：第2部分：辐照和试验程序

(IEC

60544—2：1991，IDT)

IEC

61244—1：1993高聚物长期辐照下老化的测定第1部分：调节限制氧化扩散的技术

IEC

61244—2：1996高聚物长期辐照下老化的测定第2部分：低剂量辐射下老化预测程序

1EC／TR61244—3：2005高聚物长期辐照下老化的测定第3部分：低压电缆材料在线监控过程

3代号

BR丁基橡胶

BWR沸水反应堆

CM状态监测

CSPE氯磺化聚乙烯

DL0氧化有限扩散

DRE剂量率效应

DSC差示扫描量热计

EPR二元乙丙橡胶

EPDM三元乙丙橡胶

ETFE乙烯四氟乙烯共聚物

EVA乙烯醋酸乙烯酯共聚物

IM凹痕模数

LOCA冷却剂失水事故

NBR丁氰橡胶

0IT氧化诱导时间

OlT／OITP氧化诱导温度

GB／T60544—5：2003

26168．4--2010／mc

PE聚乙烯

PEEK聚醚醚酮

PP0聚苯醚

PVC聚氯乙烯

PWR压水堆

SIR硅橡胶

TGA热重分析仪

XLPE交联聚乙烯

XLPO交联聚烯烃

4背景资料

在下述内容中有几种可选择的方法，用于老化寿命的评定，每种方法均有其优点和局限性，应根据

使用者特定的要求选定适当方法。

对辐射环境下使用的聚合物进行老化评定，必须考虑几个因素。有些因素仅进行简要的讨论，详情

可见参考文件。针对辐照加速老化，通常的方法是增加剂量率，这经常伴随着温度的升高，此时下述两

种最重要因素的重要性也随之升高，其一为氧化有限扩散(DLO)，详见4．1；其二为剂量率效应(DRE)，

详见4．2。本部分讨论了这些因素在实际使用中的含义，在4．3和4．4简要地陈述了加速老化程序，介

绍了在运行期间评估其老化的方法。

4．1氧化有限扩散(DLO)

当聚合物暴露在含氧环境中(如：空气)，它将吸收一定量的氧。在未发生氧化反应时，氧的吸收量

与聚合物周围氧气分压成比例(根据著名的Henry理论)。老化将导致聚合物内部的氧化反应，并且随

着剂量率和温度的提高其速度将明显增加，如果聚合物内部吸收氧的消耗速度快于环境氧扩散而致的

补充速度，根据氧化有限扩散，内部氧浓度的降低能导致氧化反应下降甚至可忽略。

该作用的重要性决定于试样的厚度以及氧消耗速度与氧扩散系数(P)的比值(试样越薄DLO效应

越小)。加速老化包含剂量率的增加，它将导致氧消耗速度的上升，如果剂量率上升时温度恒定，则氧的

61244—1中有更

扩散系数不变，而这意味着当剂量率提高时DLO作用将更重要，这些结果在标准IEC

详细地描述。

进行状态监测(CM)时应考虑DLO的影响。对于许多CM技术，在室温下进行性能测量不成问

测量期间很可能存在DLO的影响。当画出CM方法的相互关系曲线时，一定要确定DLO，以保证获得

辐照和热老化的代表性数据。

4．2剂量率效应(DRE)

测量辐照剂量率效应的具体方法在IEC

用于表述加速辐照老化试验，与DLO效应有关，这些以DLO为基础的效应表述了物理的和形状尺寸

的氧化分解反应显现出化学DREH]。

4．3加速老化

有时实验室在加速老化程序中采用的加速因子，显著低于在设备鉴定中的，这能避免一些DLO和

DRE相关联的问题的发生。这种加速老化更能模拟发生在使用条件下的长期老化，在这些加速老化试

验中得到的数据能评估实际使用条件下的材料表现。

如IEC

61244—2所述，加速老化程序通常需要一组试验数据矩阵，用以覆盖环境条件，除了热老化

和升温辐照老化的附加数据以外，至少拥有在常规操作温度下3组不同剂量率的数据，用以组成具备预

测性的方法。应采用GB／T

26168．2—2010中叙述的原理选择加速老化试验的剂量率和温度，以确保

2

60544-512003

GB／T26168．4—2010／mc

氧化反应均匀发生。对于每个已有的环境条件，应获取几个不同的老化时间数据，其中最长老化时间能

充分表征典型的老化分解。根据所选材料的耐辐射性，典型的试验程序将需18个月。试验组所需的数

据类型决定于被评估的材料组成的类型，GB／T

数的类型。

按照IEC

61244—2中关于3种不同的普遍认可的预测模型，对实验中发生的数据进行分析。

4．4老化评估方法

本部分叙述了2种使用中的老化评定方法：

——非破坏性试验的条件检测方法；

——取自存放装置的材料试样。

条件检测技术用于评估在实际使用环境下延长材料老化周期的条件，使用环境如：核电站、加速器、

核废料处理厂等。采用非破坏性的和微观取样试验的方法表明与老化降解有很好相关性，条件检测方

法详见第5章。

采用取自现场存放装置的样品为使用中老化评估的可选方法，可作为老化管理程序中的破坏性试

验部分，该部分详见第6章。

5状态监测技术

5．1概述

有多种方法可对聚合物，尤其是电缆材料，进行状态监测“1“3。但能够实际使用的并不多，这些在

IEC

61244-3中已有提及。这些方法中，经过近几年的实际工作，建立了测量与聚合物降解参数相关联

的数据，可能的方法如下：

——凹痕；

——氧化诱导时间(OIT)；

——氧化诱导温度(OITP)；

——热重分析(TGA)；

——密度。

检测技术的试验程序分别在5．3～5．7加以叙述。

老化评估的状态监测被用于鉴定程序有几种途径，范围从短期故障追查到长期在线程序。短期试

验中，条件检测的要点是确定问题的程度或者论证问题的不存在。例如，凹痕检测被用于测定电缆降解

上升的受损程度，该电缆位于核电站进入沸水堆的隔热层受损的蒸气管附近。沿着电缆凹痕测量，可能

获得受损区域的轮廓。

有时使用设计标准是有裕度的(例如电力电缆载流量的自温升计算)，认为某根电力电缆会显著降

解。采用CM方法来检测材料从而证明材料尚未降解到预测的程度，从而可以避免不必要的更换。

CM方法能用于设计寿命期间的在线检测程序，典型用途如下：

——组件状态变化趋势与初始设备检验程序的质量状态的关系；

——状态监测数据与基于实验室加速老化数据的预测结果相比较，和与已知的环境条件的比较；

——处于严酷环境的存放装置中的元件监测(最常用于电缆和电工材料)。

5．2CM方法曲线相关性的建立

为了使用CM方法，建立被测量参数和材料降解或功能性降低的最先指示之间的关系是很重要

的。对于聚合物电缆材料而言，由于电缆的物理性能劣化时电性能并无很大变化，通常采用断裂伸长率

来表征降解。对于密封材料，压缩形变是一种有用的表示老化的指标。GB／T

26168．2给出了其他组

件的降解参数。在一定条件下通过老化样品的主要特征和相关参数的测量来确定相关曲线，如图1所

示，测量应覆盖降解范围，从不老化直至剧烈老化。建立相关曲线时，推荐至少采用5组不同老化时间

的数据(见图2)。

60544-5：2003

GB／T26168．4--2010／mc

通常用加速试验建立相关曲线。该试验应采用标准中的程序，见本标准第2部分。作为选择，如

第6所述，可采用老化评定的存放装置方法建立相关由线。

例如，电缆材料CSPE，(如图3所示)在加速老化程序获得的凹痕测量和断裂伸长率二者的相关曲

线”]，获得了材料CSPE关于辐射和热二者老化很好的关联性，对该材料现场采用凹痕的测量能相对预

测降解即剩余寿命的评估。使用老化模型，结合现场环境条件的指示，获得了对降解的预测(如

IEC

61244—2所述)。

5．3凹痕测量仪

凹痕测量仪是一种仪器，用于测定与聚合物压缩模量相关的参数。当驱使已知的仪器探针深入聚

合物表面并检测时，测量载荷o]，凹痕测量特别用于电缆材料的评估，也可用于弹性体密封材料01。作

用力对穿透的曲线的斜率为凹痕模数(IM)，具有代表性的是最大作用力不大于15N，见图4。

IM数值决定于探针的尺寸，探针的形状为一个截去顶端的圆锥体，其直径应记人报告。

5．3．1试验方法

实验室测量，电缆试样最小长度应为100mm。电缆材料凹痕的现场测量，既在电缆的圆周又在电

缆的长度方向，应至少选择3处能测量的区域，待测试样表面应除去碎削和沉积物，若有沉积物，可用湿

布擦去，而不应使用溶剂。

试样应用试验用夹子夹住并固定，应避免压缩。最大应力值和探针速度可预先设定。对于不同类

型的聚合物，这些试验参数的推荐值列于表1。对于工地试验，沿着样品圆周或者长度方向至少进行3

次试验，同一位置不应进行重复试验。试验室测试，推荐在样品圆周方向应试验3次，并且在长度方向

至少2处位置进行重复试验。

5．3．2试验数据的分析

凹痕试验期间得到的数据包含探针的压力(应力)以及对应的形变量，对应特定应力范围的凹痕模

量(IM)由下列公式求得：

IM=(F-一F2)／(d1一d2)

式中F。和Fz是应力值，dt和d。是相对应的形变数值，应力范围取在应力一应变曲线起初的线性

部分，不同类型聚合物试验的应力范围推荐值列于表1。

5．3．3报告

试验报告应包含下列要素：

——使用的仪器；

——探头的几何尺寸；

——试