（免费下载）GB/T 11026.1-2016 电气绝缘材料 耐热性 第1部分：老化程序和试验结果的评定
1 范围
1 范围
GB/T 11026的本部分规定了用作获得耐热特征参数的一般老化条件和程序，并给出使用GB/T 11026其他部分中的详细规程和准则的指导。
注1：最初制定本部分是为了供电气绝缘材料及其简单组合体使用，但这些程序被认为是更具有普遍应用性以及能够广泛地应用于那些非电气绝缘用材料的评定。
注2：在使用本部分时，假设引起预定性能变化所需要时间的对数与相对应的绝对温度的倒数之间存在着线性关系（Arrhenius关系）。
注3：为了有效应用本部分，在所研究的温度范围内，应该不发生转变，特别是一级转变。
注4：GB/T 11026的所有其他部分，仍旧用术语“绝缘材料”来表示“绝缘材料及其简单组合”。
2 规范性引用文件
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 21223.1-2015 老化试验数据统计分析导则 第1部分：建立在正态分布试验结果的平均值基础上的方法(IEC 60493-1：2011，IDT)
IEC 60212 固体绝缘材料在试验前和试验时采用的标准条件(Standard conditions for use prior to and during the testing of solid electrical insulating materials)
IEC 60216-2 电气绝缘材料 耐热性 第2部分：电气绝缘材料耐热性的测定 试验判断标准的选择(Electrical insulating materials-Thermal endurance properties-Part 2：Determination of thermal endurance properties of electrical insulating materials-Choice of test criteria)
IEC 60216-3：2006 电气绝缘材料 耐热性 第3部分：计算耐热特征参数的规程（Electrical in-sulating materials-Thermal endurance properties-Part 3：Instructions for calculating thermal endur-ance characteristics)
IEC 60216-4（所有部分）电气绝缘材料 耐热性 第4部分：老化烘箱(Electrical insulating ma-terials-Thermal endurance properties-Part 4：Ageing ovens)
IEC 60216-8 电气绝缘材料 耐热性 第8部分：利用简化程序计算耐热性导则(Electrical insu-lating materials-Thermal endurance properties-Part 8：Instructions for calculating thermal endurance characteristics using simplified procedure)
3 术语和定义、符号和缩略语
3.2 符号和缩略语
下列符号和缩略语适用于本文件。
a，b 回归系数
na,b,c,d 破坏性试验的试样数
n Y值的个数
N 试样的总数
mi 第i个温度组内的试样数（检查过的数据）
r 相关系数
F Fisher分布的随机变量
χ 热力学温度的倒数(1/Θ)
y 终点时间的对数
温度，℃
Θ热力学温度（开尔文）
Θ0 0℃的开尔文值(273.15K)
τ （终点）时间
χ2χ2一分布的随机变量
μ2 数值组的二阶中心矩
TI 温度指数
TC TI的95％下置信限
HIC温度等于TI时的半差
RTI相对温度指数
4 程序概述一完整程序
4 程序概述一完整程序
评定一种材料热性能的标准化程序，按下述先后步骤进行：
注：优先推荐使用如下及5.1～5.8所述的完整详细程序。
a)制备适量供性能测量用的试样（见5.3）；
b)把试样分组进行几个确定的高温水平下的老化，既可以连续地也可以循环地进行若干周期，在进行周期性试验之间，通常把试样恢复到室温或另一个标准温度（见5.5）；
c)对试样进行诊断试验以揭示老化程度，诊断试验可以采用非破坏性试验或破坏性试验进行某一性能的测定或采用有可能使试样遭受破坏的检查试验（见5.1和5.2）；
d)延长连续热曝露或热循环直至规定的终点，即达到试样失效或在被测性能变化达到规定的程度（见5.1、5.2和5.5）；
e)根据老化程序种类（连续的或周期的）以及诊断试验（见c项）报告试验结果，包括：老化曲线或每一试样到达终点的时间或周期数；
f)按6.1及6.8所述用数字方法评定这些数据并作图；
g)按6.2所述，以温度指数和半差的缩写数字形式表示完整的信息。
第5章～6.8给出完整的试验和评定的程序。简化程序见IEC 60216-8。
5 详细的试验程序
5.2 终点选择
材料的耐热性可能需要由不同的耐热数据（应用不同性能和/或终点得到的）予以表征，以便合理选择材料来满足某一绝缘系统的特殊应用见IEC 60216-2。
确定终点可任选下述两种方法之一：
a)取相对于性能初始值增加或减少的某个百分数。该方法将提供材料之间的比较，但与它正常运行中所要求的性能值关系较下述b)法差。初始值的确定见5.4。
b)取性能的固定值。可以按通常运行要求选择这个值。检查试验的终点主要是以性能的固定值形式给出。
选择终点最好能反映绝缘材料劣化的程度，即这种劣化降低了材料在某一绝缘系统中实际运行时承受某种应力的能力。作为表明试验达到终点的性能劣化程度最好与实际应用中所要求的材料性能允许安全值有关。
5.4 初始性能值的确定
用于测定性能初始值的试样应从准备进行老化的试样总体中随机选取一部分。性能值测定之前，应把这些试样在老化试验温度的最低水平下（见5.5）曝露两天(48h±6h)进行条件处理。
在某些情况下（例如很厚的试样），可能需要多于两天的时间以达到一个稳定值。
除非在诊断性能的方法中另有说明（例如，材料规范中涉及试验方法的部分或列入IEC 60216-2中的方法），初始值是取试验结果的算术平均值。
5.5 曝露温度和时间
对TI测定，宜把试样曝露于不少三个、最好四个或以上的温度下，这些温度应包含有足够范围，以便能证明到达终点时间与热力学（绝对）温度倒数之间的线性关系。
为了减少在计算相应的耐热特征参数中的不确定性，需要仔细选择热曝露的整个温度范围，注意下列要求（如果项目所需时间为20 000h，见5.1.3）：
a)测定TI时，最低的曝露温度应是能使测得的终点的平均时间或中值时间大于或等于5000h（见5.1.3）；
b)为确定TI而进行的外推应不大于25K；
c)最高曝露温度应是能使测得的终点的平均值或中值时间大于100h（如果可能，小于500h）。
对某些材料，也许不能达到终点时间小于500h而仍保持足够的线性度。然而，重要的是，对相同数据分散性而言，较小的平均终点时间范围将导致结果的较大的置信区间。
有关如何应用非破坏性试验、检查试验或破坏性试验的试验判断标准，5.8提供了详细的说明。
表1给出了初始选择建议的曝露温度和时间的指导。
附录B给出了在确定时间和温度中有用的若干推荐和建议。
5.6 老化烘箱
在整个老化过程中，老化烘箱中放试样空间的温度应保持在IEC 60216-4给定的偏差范围内。除非另有规定，否则应采用IEC 60216-4-1规定的烘箱。
烘箱内的空气循环和换气量最好应足以保证热降解速率不因分解产物的堆积或氧气的减少而受到影响（见5.7）。
6 评定
6.1 试验数据的数值分析
6.3～6.7 规定了试验数据的所有完整分析的数字计算程序。TI数据的分析是建立在这样假设基础上的：终点时间的对数与热力学老化温度的倒数之间存在着线性关系。
评定TI结果的优选方法是按IEC 60216-3细述的数字程序，并同时用如图1所示的图展示。简化程序见IEC 60216-8。
6.2 耐热特征参数和形式
耐热性特征参数是：温度指数TI和半差HIC。
电气绝缘材料的耐热性总是针对某一具体性能和终点给出的。如果忽略这一点，所参考的耐热性能没有任何意义。因经受过热老化的材料性能可能未必按相同速率全部变坏，因此，一种材料可能会得出一个以上的温度指数或半差，例如，从不同性能测量得出的。
对于按数值法推导井满足有关线性度和分散度统计条件的场合，其表示形式为：
TI(HIC)：TI值(HIC值)，
例如，TI(HIC)：152(9.0)。
应把TI值表示成最接近的整数值，HIC值表示成一位小数。
对于图解推导或不能满足统计条件的场合，其表示形式为：
TIg＝TI值，HICg＝HIC值，
例如，TIg＝152，HICg＝9.0。
如果推导TI时，应用的时间不是20 000h，则应说明以kh表示的相关时间，即数值后加上kh。因此，这样TI的表示形式为：
TI以kh为单位的时间(HIC)：TI值（HIC值）
例如，TI40kh(HIC)：131(10.0)，
并且该形式也适用于TIg，
例如，TIg40kh＝131，HIC＝10.0。
对于按简化程序（见IEC 60216-8）推导的场合，表示形式为：
TIs＝TI值，HICs＝HIC值，
例如，TIs＝152，HICs＝9.0。
6.5 总平均值和方差及回归分析
y值加权平均值和方差及χ值加权平均值和二阶中心距，应按IEC 60216-3：2006的6.2.2计算。
耐热图和偏离线性度检验的斜率和截距的回归分析应按IEC 60216-3：2006的6.3.2计算。
6.7 耐热图和耐热特征参数
计算相对于20 000h终点时间[或者应用IEC 60216-3：2006的6.3.3中式(47)求取温度指数所选取的这样其他时间τ1]的温度
1。
按相同方法，计算相当于10 000h终点时间的温度
2，否则，就计算相当于τ1/2终点时间的
2。(
2-
1)即是半差HIC的值。
计算相当于1000h终点时间的温度
3，否则就计算相当于τ1/20终点时间的温度
3。
应用
1点和
3点以及其相应时间，在耐热图纸上绘制耐热回归线。
应用IEC 60216-3：2006的6.3.3的式(46)～式(50)，计算20 000h，1000h时间（或按前面提到的参数选择）的温度指数评估值的下置信限，并且至少有五个中间过渡时间。把这些成对的时间-温度标绘在耐热图上，画出一条通过这些点的光滑曲线。
在同一图上，标绘出老化温度、终点时间（测得的或推测的）以及平均时间。
按6.5（也见IEC 60216-3：2006的7.2和7.3）计算，推导出耐热特征参数。
6.8 试验报告
试验报告应包括：
a)待评材料的说明，包括试样尺寸和任何条件处理；
b)所研究的性能，终点选择以及如果性能是用百分值表示的话，性能的初始值；
c)用于测定性能的试验方法（如IEC相关标准）；
d)试验程序的任何有关信息，例如，老化环境；
e)各个试验温度及相应数据：对非破坏性试验，各个终点时间，性能随老化时间变化的图；对检查试验，老化周期数和持续时间、在各个周期中达到终点时间的试样数；对破坏性试验，老化时间和各个性能值，性能随老化时间变化的图；
f)耐热图；
g)按6.2规定形式报告的温度指数和半差；
h)如果IEC 60216-3：2006中6.3.1有要求，χ2和k-1的值；
i)根据IEC 60216-3：2006中5.1.2，任何第一周期的失效。
表1 建议的曝露温度和时间
说明：
▼——温度评估值，20 000h；
▲——温度评估值，10 000h。
图1 耐热图
图2 性能变化-每一温度下终点时间的确定
（破坏性试验和非破坏性试验）
说明：
1——终点性能值。
注：插入的矩形图的细节见图4。
图3 终点时间评估——性能值（纵坐标，任意单位）与时间关系（横坐标，对数分度，任意单位）
说明：
□——数据点；
■——组的平均性能值；
▲——指向终点时间评估的符号；
a-b——终点的性能值；
——回归线；
--——平行于回归线的评估线。
注：为清晰起见，评估线没有展示所有数据点。
图4 破坏性试验——终点时间评估
附录A 分散性和非线性
A.1 数据分散性
IEC 60216-3中详细叙述了数据分散性可接受的一些检验。
若由于不恰当的试验技术而引起的数据分散性大，则可通过应用较大量数据，即更多试样，来克服这种分散性带来的影响。这并非意味着要做一种完全重复的试验工作，因为有可能（如果材料可得到的话）试验另外试样并把这些附加到原始数据中去。这些另外试验可以在较低或居中温度下进行，但通常最好不是在高于原来选择的温度下进行。
在具有不完整数据（按中值检查过的）的检查试验中，有可能采取连续曝露直至另外试样通不过检查试验，以获得数据组数目的足够增加。
置信限的大小大致正比于数据总个数倒数的平方根。
附录B 曝露时间和温度
B.1 概述
表1是供计划进行耐热试验时选择老化温度和周期持续时间用的。表1中的行是与所评估的TI相对应，它表示在烘箱温度下，建议的老化时间（天），烘箱温度列在相应栏的顶部。可以根据老化试验的初期结果，调节老化周期或外加老化温度。
最好要区分下述情况：
a)周期老化和连续老化；
b)确定劣化程度的破杯性、非破坏性和检查试验。
下述的推荐和建议可能有助于确定老化温度和时间。
B.2 温度
最高曝露温度应是能得到一个中值终点时间是在100h和500h之间的温度（见5.5）。
如果期望在试验的整个温度范围产生相同的老化机理，则选择的曝露温度最好是相等间隔、通常为20K（见表1）。如果这个准则导致机理变化，例如，当某一特变点，像熔点或软化点，则最高曝露温度将需要予以限制。在这种情况下，或如果HIC值已知或预期小于10K，则老化温度水平之间的差可能需要减少，但不小于10K（以便烘箱温度偏差影响可以接受）。
选择曝露温度涉及到事先预测或了解待评材料的温度指数的近似值。如果不能得到这个信息，可能需要进行初步筛选试验以便得到一个温度指数的预测值。
B.4 延迟的试样组
当试验未知材料时，可以证明采用这种顺序程序是正确的。在这种情况下，通常方便的做法是，开始时，把一半制备好的样式放入烘箱，在推荐系列的第二或第三曝露周期之后进行测量。再经几个周期后，把剩余的试样放入烘箱，并测量老化曲线（性能变化曲线）上那些被认为需要的点（见图2、图3和图4）。
在评价设想的准确度需要添加试样进行老化的场合，也证明采用顺序程序是正确的。例如，当耐热关系原来是非线性的场合。如果在试验计划完成之后才决定采取延长原始计划，那么，整个程序的持续时间可能需要长至令人无法接受。替代的方法是，在原始计划的最低老化温度下的第一个或第二个失效之后，可以初步地评估耐热关系的趋势。如果怀疑有非线性，那么，可以在更低温度下，立即着手对一组或两组另外添加的试样进行老化，以便在还可以接受的时间范围内得到完整的试验数据。
一种几经证明是非常有用的程序是包括延迟投放表B.1中按顺序排列的试验组。
该示例是建立在九个试验组的基础上，这此试验组是曝露在一个温度下，分别标为A、B、C、D、E、F、G、H和I。
在顺序开始之时，把五个试验组放入烘箱。经顺序延迟后（见表B.1，下面的脚注a），再添加另外的三个组。
按表B.1中的指示，试验这些组。
表B.1 试验组
如果F组试验之后，还未达到终点，则经进一步相应老化之后，可以试验G组～I组。
如果在B组～F组内之一达到终点，立即从烘箱中取出G组～I组并经条件处理后进行试验。如果，例如C组已经达到了终点（几个周期），则G组、H组和I组分别在6，7和8试验周期下将达到终点。按这个方法，将减少试验的总量而不降低鉴别能力。
这些值完全作为示例，可以根据工作要求予以改变。
附录C 早期版本中的一些概念
C.1 相对温度指数(RTI)
在IEC 60216-1：1990中相对温度指数的定义如下：
“在某一对比试验中，当待评材料和参照材料经受相同的老化和诊断程序时，从对应于某一参照材料的已知温度指数获得的待评材料的温度指数（见图4）”。
在获得RTI中，从测定TI中观察到的系统误差在很大程度上得到纠正。现在已把该特征参数作为一个新的单独标准课题（正在制定中）。
注1：IEC 60216-1：1990（第四版）中的图3，现展示于图C.1。
注2：严格地说上述定义与图是不一致的，也与IEC 60216-1：1974（第二版）中的定义略有差别。
C.2 耐热概貌(TEP)
耐热概貌是在IEC 60216-1：1974中提出的，定义如下：
“耐热概貌由两个数字组成，他们相当于从耐热图上在20 000h和5000h时推导出的两个摄氏温度，其后跟着一个相对于5000h时温度的下95％单侧置信限。”
为了能直接用半差来说明而不引起混乱，以及由于感觉到下置信限对某种材料而言不是一种很有用的特性，因此，在IEC 60216-1的第四版中把耐热概貌删除掉。感到更重要的是能保证计算的TI与其下置信限之间的差是小于某一规定值。
图C.1 相对温度指数
参考文献
参考文献
[1]GB/T 2900.5-2013 电工术语 绝缘固体、液体和气体
[2]IEC 60216-1：1974 Guide for the determination of thermal endurance properties electrical insu-lating materials-Part 1：General procedures for the determination of thermal endurance properties，temperature indices and thermal endurance profiles(withdrawn)
[3]ISO 291 Plastics-Standard atmospheres for conditioning and testing
[4]ISO 2578：1993 Plastics-Determination of time-temperature limits after prolonged expo-sure to heat
[5]ISO 11346 Rubber，vulcanized or thermoplastic-Estimation of life-time and maximumtemperature of use
