Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7919-1:2013 Vật liệu cách điện độ bền nhiệt - Phần 1: Quy trình lão hóa

• Số hiệu: TCVN7919-1:2013
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2013

Giá trị ước lượng của TI trong dải ^oC	Nhiệt độ phơi nhiễm (^oC) Các ô, khoảng thời gian của chu kỳ phơi nhiễm tính bằng ngày
	120	130	140	150	160	170	180	190	200	210	220	230	240	250	260	270	280	290	300	310	320	330	340	350
95-104	28		14		7		3		1
105-114		28		14		7		3		1
115-124			28		14		7		3		1
125-134				28		14		7		3		1
135-144					28		14		7		3		1
145-154						28		14		7		3		1
155-164							28		14		7		3		1
165-174								28		14		7		3		1
175-184									28		14		7		3		1
185-194										28		14		7		3		1
195-204											28		14		7		3		1
205-214												28		14		7		3		1
215-224													28		14		7		3		1
225-234														28		14		7		3		1
235-244															28		14		7		3		1
245-254																28		14		7		3		1
Các khuyến nghị và các khuyến cáo kỹ hơn được cho trong Phụ lục B. CHÚ THÍCH 1: Bảng này chủ yếu dùng cho các thử nghiệm không phá hủy và thử nghiệm kiểm chứng chu kỳ, nhưng cũng có thể sử dụng làm hướng dẫn để chọn các khoảng thời gian phù hợp cho thử nghiệm phá hủy. Trong trường hợp này, có thể yêu cầu các thời gian chu kỳ là 56 ngày hoặc thậm chí nhiều hơn. CHÚ THÍCH 2: Khi kéo dài chương trình thử nghiệm bằng cách giao nộp thêm các mẫu thử bổ sung để lão hóa ở nhiệt độ thấp hơn giới hạn dưới của các nhiệt độ lão hóa được dự kiến ban đầu, cần xét đến khoảng nhiệt độ 10 ^oC và khoảng thời gian chu kỳ 42 ngày để xác định TI.

Hình 1 – Biến thiên đặc tính – Xác định thời gian đến điểm cuối tại từng nhiệt độ (thử nghiệm không phá hủy và thử nghiệm phá hủy)

Chi tiết bên trong hình chữ nhật được thể hiện trên Hình 3.

Đoạn ab Giá trị đặc tính tại điểm cuối

Hình 2 – Ước lượng thời gian đến điểm cuối – Giá trị đặc tính (trục trung, đơn vị tùy ý) theo thời gian (trục hoành, thang log, đơn vị tùy ý).

o                     Điểm dữ liệu

n                      Giá trị đặc tính trung bình của nhóm

...

...

...

a____b             Giá trị đặc tính tại điểm cuối

——                  Đường hồi quy

-----                   Đường ước lượng song song với đường hồi quy

Để rõ ràng, không thể hiện tất cả các đường ước lượng cho tất cả các điểm dữ liệu.

Hình 3 – Thử nghiệm phá hủy – Ước lượng thời gian đến điểm cuối

Nghịch đảo nhiệt độ nhiệt động (K^-1)

‚ Ước lượng nhiệt độ, 20 000 h

 Ước lượng nhiệt độ, 10 000 h

...

...

...

PHỤ LỤC A

(tham khảo)

ĐỘ PHÂN TÁN VÀ ĐỘ KHÔNG TUYẾN TÍNH

A.1. Độ phân tán dữ liệu

Các thử nghiệm đối với khả năng chấp nhận độ phân tán dữ liệu được nêu chi tiết trong TCVN 7919-3 (IEC 60216-3). Hậu quả độ phân tán dữ liệu quá cao chính là giới hạn dưới của độ tin cậy TI 95% lớn hơn giá trị có thể được chấp nhận, và trong các trường hợp này, tính khả dụng của ước lượng TI là không rõ ràng.

Nếu độ phân tán dữ liệu không cao do kỹ thuật thực nghiệm không thích hợp thì ảnh hưởng của độ phân tán cao có thể được khắc phục bằng cách sử dụng một lượng lớn hơn các giá trị dữ liệu, nghĩa là nhiều mẫu thử hơn. Điều này không nhất thiết phải lặp lại toàn bộ công việc thực nghiệm bởi vì có thể thử nghiệm thêm các mẫu (nếu có sẵn vật liệu) và đưa thêm kết của cho dữ liệu ban đầu. Các thử nghiệm bổ sung này có thể ở nhiệt độ thấp hơn hoặc ở nhiệt độ trung gian nhưng nhìn chung không nê cao hơn nhiệt độ được chọn ban đầu.

Trong trường hợp các thử nghiệm kiểm chứng có dữ liệu chưa hoàn chỉnh (thường kiểm duyệt tại điểm giữa), có thể có được việc tăng đủ cỡ nhóm dữ liệu bằng cách tiếp tục phơi nhiễm cho đến khi các mẫu thử bổ sung không đáp ứng thử nghiệm kiểm chứng.

Kích thước của khoảng tin cậy xấp xỉ tỉ lệ với căn bậc hai của nghịch đảo tổng số các giá trị dữ liệu.

...

...

...

A.2.1. Cơ chế giảm chất lượng do nhiệt

Mô hình thử nghiệm độ bền nhiệt của các vật liệu cách điện theo tiêu chuẩn này là khả năng áp dụng về ý thuyết của các quá trình tốc độ hoạt hóa do nhiệt. Mô hình này có hiệu lực khi điểm cuối được chọn của đặc tính chẩn đoán tương quan với mức độ thay đổi phân tử riêng của vật liệu chịu lão hóa. Do đó, hiệu lực của mô hình này không phụ thuộc vào tình trạng nghiêm ngặt hơn của quan hệ tuyến tính giữa mức đặc tính chẩn đoán và mức độ thay đổi phân tử.

Ngoài giả thiết cơ bản đề cập ở trên, một vài giả thuyết chung liên quan đến cơ chế hóa học của lão hóa nhiệt phải được thỏa mãn.

a) Vật liệu hoặc kết hợp các vật liệu cần đồng đều.

b) Giảm chất lượng do nhiệt cần tiến hành trong cùng giai đoạn đồng nhất.

c) Phản ứng lão hóa về cơ bản là không thuận nghịch.

A.2.2. Độ không tuyến tính của các nhóm dữ liệu

Độ không tuyến tính của dữ liệu được chỉ thị bằng việc không đáp ứng thử nghiệm F khi đánh giá dữ liệu, tại cùng một thời điểm, độ phân tán dữ liệu là đủ lớn đối với khoảng độ tin cậy của kết quả cần cao hơn giá trị chấp nhận được (xem 6.3 của TCVN 7919-3 (IEC 60216-3)). Điều này có thể phát sinh từ kỹ thuật thực nghiệm không thích hợp (ví dụ sai số nhiệt độ lò); độ không tuyến tính như vậy có thể được hiệu chỉnh bằng cách thử nghiệm thêm. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, các sai lệch phát sinh do phản ứng lão hóa của vật liệu; điều này xảy ra với nhiều vật liệu nhựa nhiệt dẻo hoặc các vật liệu khác có phạm vi nhiệt độ lão hóa bao trùm hoặc sát với nhiệt độ chuyển tiếp của một số loại hoặc có nhiều hơn một số cơ chế lão hóa.

Trong những trường hợp như vậy, có thể thu được kết quả chấp nhận được bằng cách thử nghiệm thêm ở nhiệt độ thấp hơn. Điều này sẽ có tác động làm giảm ngoại suy, là một trong những ảnh hưởng khi xác định kích thước của khoảng tin cậy và cũng làm cho các sai số liên quan đến độ không tuyến tính bớt nghiêm trọng hơn.

...

...

...

Nếu các cách này không thành công, cần thử nghiệm tại một nhiệt độ đủ thấp để không cần ngoại suy.

PHỤ LỤC B

(tham khảo)

THỜI GIAN VÀ NHIỆT ĐỘ PHƠI NHIỄM

Bảng 1 được sử dụng để chọn nhiệt độ và khoảng thời gian chu kỳ lão hóa khi lập kế hoạch thử nghiệm độ bền nhiệt. Hàng trong bảng 1 tương ứng với chỉ số TI được ước lượng biểu diễn thời gian lão hóa đề xuất tính bằng ngày ở nhiệt độ lò được ghi tại đầu mỗi cột tương ứng. Các kết quả ban đầu của thử nghiệm lão hóa có thể thúc đẩy việc điều chỉnh các chu kỳ lão hóa hoặc nhiệt độ lão hóa bổ sung.

Nên phân biệt giữa

- lão hóa liên tục và lão hóa chu kỳ;

- các thử nghiệm phá hủy, không phá hủy và kiểm chứng để xác định mức độ suy giảm của chất lượng.

...

...

...

B.1. Nhiệt độ

a) Nhiệt độ phơi nhiễm cao nhất nên có giá trị để có thời gian đến điểm cuối trung bình từ 100 h đến 500 h (xem chú thích của 5.5 c)).

b) Nhiệt độ phơi nhiễm đã chọn nên khác nhau bởi các khoảng thời gian bằng nhau, thông thường là 20 K, nếu toàn bộ phạm vi nhiệt độ thử nghiệm dự kiến tạo ra cơ chế lão hóa như nhau (xem Bảng 1). Ví dụ, nếu nguyên tắc này tạo ra các thay đổi của cơ chế B khi điểm chuyển đổi như điểm tan hoặc điểm nóng chảy vượt quá B thì nhiệt độ phơi nhiễm lớn nhất sẽ cần phải hạn chế. Trong các trường hợp như vậy, hoặc biết được hoặc dự kiến là giá trị HIC nhỏ hơn 10 K, thì chênh lệch giữa các mức nhiệt độ lão hóa có thể cần phải được giảm xuống nhưng không nhỏ hơn 10 K (sao cho có thể chấp nhận được các ảnh hưởng dung sai nhiệt độ lò).

c) Việc chọn các nhiệt độ phơi nhiễm đòi hỏi phải ước lượng hoặc biết trước giá trị xấp xỉ của chỉ số nhiệt độ của vật liệu cần thử nghiệm. Nếu không có sẵn thông tin này thì có thể thực hiện các thử nghiệm kiểm tra sơ bộ để đưa ra dự đoán cho chỉ số TI.

B.2. Thời gian

B.2.1. Lão hóa chu kỳ

Đối với thử nghiệm kiểm chứng và thử nghiệm không phá hủy, cần giảm thiểu các sai số do sự khác nhau về xử lý, thử nghiệm và chu kỳ nhiệt giữa các nhóm được phơi nhiễm ở các nhiệt độ được chọn.

Để đạt được điều này, chọn chiều dài chu kỳ sao cho giá trị trung bình hoặc điểm trung bình của thời gian đến điểm cuối đạt được trong khoảng 10 chu kỳ nhưng không ít hơn bảy chu kỳ.

Đối với các thử nghiệm phá hủy, mặc dù Bảng 1 đề xuất chiều dài chu kỳ là hằng số, có thể sử dụng thời gian thử nghiệm theo một chuỗi hình học.

...

...

...

Đối với các thử nghiệm phá hủy, quá trình lão hóa của mỗi nhóm là liên tục và do đó không cần đạt được giá trị trung bình của thời gian đến điểm cuối ở các nhiệt độ lão hóa khác nhau trong thời gian xấp xỉ bằng bội số của các chiều dài chu kỳ cho trong Bảng 1. Tuy nhiên, số lượng nhóm mẫu thử dự kiến tại mỗi nhiệt độ (xem 5.3) cần tối thiểu là 5 mẫu, ưu tiên 10 mẫu, nếu có thể. Khoảng thời gian giữa các thử nghiệm của các nhóm nên được dự định sao cho các kết quả có ít nhất hai nhóm mẫu thử có sẵn trước trung bình thời gian đến điểm cuối và ít nhất có một sau thời gian này: tốc độ thay đổi đặc tính theo thời gian trong khoảng này cần có độ tuyến tính một cách thỏa đáng. Xem 6.3.3 và TCVN 7919-3 (IEC 60216-3).

B.3. Các nhóm mẫu thử bị trễ

Có thể cần phải đánh giá một qui trình liên tiếp khi thử nghiệm một vật liệu chưa biết. Trong trường hợp như vậy, thông thường để thuận tiện, bắt đầu bằng cách đưa vào lò lão hóa một nửa số lượng mẫu thử đã chuẩn bị và thực hiện các phép đo sau chu kỳ phơi nhiễm thứ hai hoặc thứ ba trong chuỗi khuyến cáo. Sau một vài chu kỳ, các mẫu thử còn lại có thể được đặt vào lò và xác định các điểm trên đường cong lão hóa (đường cong thay đổi đặc tính) (xem Hình 1, 2 và 3) mà nhận thấy là cần thiết.

Cũng có thể cần phải đánh giá một qui trình liên tiếp trong đó độ chính xác dự kiến của việc đánh giá đòi hỏi các mẫu thử bổ sung cần lão hóa, ví dụ, trong trường hợp mà quan hệ độ bền nhiệt không còn tuyến tính. Nếu có quyết định kéo dài chương trình thử nghiệm ban đầu tiếp sau khi kết thúc thì thời gian của một qui trình hoàn chỉnh có thể trở nên không thực hiện được. Thay vào đó, có thể ước lượng sơ bộ xu hướng của mối quan hệ độ bền nhiệt có thể sau lần hỏng thứ nhất hoặc thứ hai ở nhiệt độ lão hóa thấp nhất của chương trình ban đầu. Lão hóa ở (các) nhiệt độ thấp hơn của một hoặc hai nhóm mẫu bổ sung trong trường hợp không tuyến tính có thể được bắt đầu ngay để tạo ra dữ liệu thử nghiệm hoàn chỉnh trong giới hạn thời gian vẫn còn chấp nhận được.

Một qui trình thường được thấy là rất hữu ích bao gồm việc đưa các nhóm thử nghiệm trễ theo sau trình tự cho trong Bảng B.1 dưới đây.

Ví dụ này dựa trên chín nhóm thử nghiệm được ký hiệu là A, B, C, D, E, F, G, H, I cần được phơi nhiễm ở cùng nhiệt độ.

Năm nhóm thử nghiệm được đặt trong lò tại thời điểm bắt đầu của trình tự. Sau các lần trễ liên tiếp (xem Bảng 1, chú thích ^a dưới đây), bổ sung thêm 3 nhóm nữa.

Các nhóm thử nghiệm được chỉ ra trong bảng dưới đây.

Bảng B.1 – Các nhóm

...

...

...

Các nhóm được đưa vào lò lão hóa

Tháo ra khỏi lò và thử nghiệm các nhóm

1

B C D E F

2^a

G

3^a

...

...

...

4^a

I

5

B

9

...

...

...

13

D

17

E

21

F

...

...

...

Nếu không đạt đến điểm cuối sau khi thử nghiệm của Nhóm F, các nhóm từ G đến I có thể được thử nghiệm sau khi lão hóa thích hợp bổ sung.

Nếu một trong các nhóm từ B-F đạt đến điểm cuối thì nhóm G-I được tháo khỏi lò ngay lập tức và được thử nghiệm sau khi ổn định. Ví dụ, nếu nhóm C đạt đến điểm cuối (9 chu kỳ), nhóm G, H và I sẽ được nhận sáu, bảy và tám chu kỳ tương ứng khi thử nghiệm. Theo cách này, tổng số các thử nghiệm được giảm xuống mà không mất công sàng lọc.

Các giá trị này được dự kiến chỉ để minh họa và có thể được thay đổi theo các yêu cầu công việc.

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Thuật ngữ, định nghĩa, ký hiệu và các từ viết tắt

...

...

...

5. Qui trình thực nghiệm chi tiết

6. Đánh giá

7. Các qui trình đơn giản hóa

Phụ lục A (tham khảo) – Độ phân tán và độ không tuyến tính

Phụ lục B (tham khảo) – Thời gian và nhiệt độ phơi nhiễm

1) Đã có TCVN 7919-2:2008 (IEC 60216-2:2005), Vật liệu cách điện – Đặc tính độ bền nhiệt – Phần 2: Xác định đặc tính độ bền nhiệt của vật liệu cách điện – Chọn tiêu chí thử nghiệm.