1、ICS 29.035.20 K 15 道昌中华人民主t./、不日国国家标准GB/T 26168. 4-201 O/IEC 60544-5: 2003 电气绝缘材料确定电离辐射的影晌第4部分:运行中老化的评定程序Electrical insulating materials-Determination of the effects of ionizing radiation-Part 4: Procedures for assessment of ageing in service (lEC 60544-5: 2003 , IDT) 2011-01-14发布数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验
2、检疫总局中国国家标准化管理委员会2011-07-01实施发布G/T 26168.4-201 O/IEC 60544-5: 2003 目次前言.E引言.N l 范围.2 规范性引用文件.3 代号4 背景资料.2 5 状态监测技术6 装置存放法参考文献I GB/T 26168.4-201 O/IEC 60544-5: 2003 前言GB/T 26168(电气绝缘材料确定电离辐射的影响分为4个部分:一一第1部分:辐射相互作用和剂量测定;一一第2部分:辐照和试验程序;一一第3部分:辐射环境下的应用分级体系;一一第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IEC60544-5: 20
3、03(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。本部分在等同采用IEC60544-5: 2003时做了如下编辑性修改:一一用小数点代替作为小数点的逗号，。一一-删除了国际标准的前言。一一本部分的引用文件，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。一一本部分增加规范性引用文件章节，以下章节编号顺延。一一原文为第5部分，由于IEC第3部分己并入第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CSAC/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
4、。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、王怡遥、周才辉、项健、张万友、杨仁祥、郭勇、朱平。皿GB/T 26168.4-2010/IEC 60544号:2003引在电工绝缘材料领域，有机材料
5、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/T 26168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
6、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。N GB/T 26168.4-201 O/IEC 60544-5: 2003 1 范围电气绝缘材料确定电离辐射的影晌第4部分:运行中老化的评定程序GB/T 26168的本部分规定
7、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 26168. 1-2010 电气绝缘材料确定电离辐射的影响:第
8、1部分:辐射相互作用和剂量测定(lEC60544-1:1994 ,IDT) GB/T 26168.2-2010 电气绝缘材料确定电离辐射的影响z第2部分z辐照和试验程序。EC60544号:1991，IDT)1EC 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1EC 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lEC/TR 61244-3: 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 BWR CM CSPE DLO DRE DSC EPR EPDM ETFE EVA 1M
9、 LOCA NBR OIT OIT/OITP 丁基橡胶沸水反应堆状态监测氯磺化聚乙烯氧化有限扩散剂量率效应差示扫描量热计二元乙丙橡胶三元乙丙橡胶乙烯四氟乙烯共聚物乙烯醋酸乙烯醋共聚物凹痕模数冷却剂失水事故丁氨橡胶氧化诱导时间氧化诱导温度1 GB/T 26168.4-2010/IEC 60544-5:2003 PE 聚乙烯PEEK 聚醒目连酣PPO 聚苯酶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 交联聚烯炬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
10、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
11、，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(凹的比值(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IEC61244-1中有更详细地描述。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题，例如:密度和模量。另一方面，对于OIT和TGA在测量
12、过程要大幅升温的CM技术，在CM参数的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IEC61244-2中己加以描述，通常将DRE分成2类，第1类常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DRE。第2类涉及化学DRE，其具有很强特殊性，文献报道PVC和LDPE在过氧化氢介质中表现低的氧化分解反应显现出化学DRE4。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
13、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IEC61244-2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/T26168.2-2010中叙述的原理选择加速老化试验的剂量率和温度，以确保GB/T 26168.4-201 O/IEC 60544-5: 2003 氧化反应均匀发生。对于每个己有的环境条件，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
14、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/T26168. 2-2010给出了不同类型聚合物对应的试验参数的类型。按照IEC61244-2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:一一非破坏性试验的条件检测方法;一一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
15、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5J.6J。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5.35. 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
16、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:一一-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;-一一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，和与己知的环境条件的比较;一一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.
17、2 CM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元很大变化，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/T26168. 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)。3 GB/T 26168.4-201 O/IEC 60544号:2003通常用加速试验建立相关曲线。该试验
18、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曲线。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7，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 61244亿所述)。5.3 回捷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，测量载荷呵，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间。作用力对穿透的
19、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401M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，
20、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:1M=(Fj -F2)/(dj -d2) 式中Fj和凡是应力值，dj和d2是相对应的形变数值，应力范围取在应力-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105.3.3 报告试验报告应包含下列要素:一一使用的仪器;-一一探头的几何尺寸;试验的样品;一一一样品中试验位置的区域;一一试验温度;一一探头速度;一一试验所用应力范围;一一每次试验的凹痕模量值，平均值以及与标准值
21、的差值。5.3.4 再现性对于电缆材料，采用多个实验室试验评估了凹痕测量的再现性，具有代表性的1M数值在平均值的土5%士10%之间，数值1M受到实验操作环境温度的影响，材料PVC，EVA和CSPE影响显著，材料EPR，EPDM , XLPE和PE在16oC24 oC温度范围内影响很小叫。5.3.5 局限性1M是许多辐射环境使用的聚合物的良好的降解指示，已证明具有良好相关性数据的材料如下:电缆材料EPR、EPDM、CSPE、PVC、EVA和氯丁橡胶，氟聚合物和EPDM密封材料。本部分技术对于XLPE为基的电缆材料表征性差。4 G/T 26168.4-201 O/IEC 60544-5: 2003
22、 仪器商业应用起初的目的是测试电缆材料，而且主要适用于几何形状为圆柱体，直径范围5mm 30 mmo直径小于3mm的电线，也能测定，只是所测模量偏差将高于大直径试样。对于现场的电缆，通常仅仅护套材料能便于测试，根据护套材料的老化测试推断绝缘材料的老化状态，这始终是不可能的，对多数电缆而言，几乎不存在护套和绝缘二者之间老化的关联性问。5.4 氧化诱导时间(OIT)氧化诱导试验采用材料的微小试样，在不影响功能的情况下，该试样取自于组件(例如:电缆护套)。该试验使用商业化的差示扫描量热仪设备进行热分析，既可测定恒温条件下的氧化诱导时间，又可测定恒定升温速率条件下的氧化诱导温度。这二种方法互为补充，有
23、一些材料当OIT的测定比较困难时，而OITP的测定则较为有效。随着材料的老化的加剧，其氧化诱导期缩短。5.4.1 OIT试验方法试验的样品应为8mg10 mg材料，试样可以是刮自电缆护套表面的碎屑，或者取自绝缘试样的切片。试样应破碎成最大外形尺寸约0.5mm的碎片，或者通过40目筛网，试样应置于仪器专用的样品盘中。推荐使用带有网格盖子的铝制平底锅，相同的空锅应被用作对照试样。DSC仪器应在试验前校正温度，校正的方法应覆盖试验的温度范围。在试验时，氮气流速为50mL/min，样品温度快速升至试验温度。推荐的升温速率是:低于试验温度10oC时为500C/min，接近试验温度时为5oC/mino对于
24、不同聚合物建议的试验温度列于表2，这些温度通常被选用于OIT数值为60min90 min未老化的材料。当达到试验温度并且稳定，通过试验单元的气流被切换成氧气，同时检测氧化反应的起始点所需时间llJ。氧化反应起始点以基线上出现快速的放热热流为标志。同一批样品组至少进行3次试验，每次试验，氧气切换前试验温度稳定保持时间应相同，推荐保持2min。5.4.2 OIT试验分析试验数据由通过试样锅的热流与时间的函数关系所得，氧化反应起始点以相对于基线的放热热流为标志，如图5所示，采用下述2种方法之一的仪器软件来计算发生时间。方法A一确定最大热流点并以此点在温谱图上作一切线。起始时间的定义是从氧流量的开始与
25、切线和基准线相交的时间之差。方法B一在相对于基线特定阔值点对该曲线作一切线。起始时间的定义是从氧流量的开始与切线和基准线相交的时间之差。用于这一分析方法的阔值通常是0.5W/g到1W/g o 5.4.3 OIT试验报告本试验报告应包含下列数据:一一使用的仪器;一一样品质量;一一使用的等温线温度;一一用于达到试验温度的升温速度;一一切换到氧气流前的维持时间s一一气流速度;一一使用的分析方法;每个试验样品的OIT数值;温度图谱举例。5.4.4 OIT试验的再现性在OIT测量中，观察到其平均值一般从士5%土10%范围变化llJ。事实上，对于一些材料的温度图谱分析会存在问题，定义平滑的基线由此测量氧化
26、起始点经常是困难的(见图的，同样对于有些材料，多个起始点给选择适当的起始点带来更多困难(见图7)。5.4.5 OIT试验的局限性对于诸如XLPE和EPR这些材料，很容易找到单一的起始点和好的基线，OIT试验成为条件监测5 GB/T 26168.4-201 O/IEC 60544-5: 2003 中有用的方法，氧化诱导时间随着材料老化加剧而减少。OIT试验能用于PVC以及其他含氯聚合物，例如CSPE和氯丁橡胶，但是这些材料在试验过程中的分解产物具有腐蚀性，很有可能损害仪器设备。对于这些材料，需更少质量(1mg2 mg)的样品用于OIT试验，且小心操作。在工厂里的电缆，除了到达使用期的电缆外，通常
27、仅可取护套材料用于试验。并不是总能从护套材料的老化数据推断其老化状态，多数电缆，绝缘和护套二者老化几乎不存在关联性问。5.5 氧化诱导温度COITP)氧化诱导试验采用材料的微小试样，在不影响功能的情况下，该试样取自于材料组成(例如:电缆护套)。该试验使用商业化的差示扫描量热仪进行热分析，既可测定恒温条件下的氧化诱导时间，又可测定恒定升温速率条件下的氧化诱导温度。这两种方法互为补充，有一些材料当OIT的测定比较困难时，而OITP的测定则较为有效。随着材料的老化的加剧，其氧化诱导温度降低。5.5.1 OITP试验的试验方法样品制备相同于OIT试验(见5.4. 1) ，OITP试验中，样品温度在氧气
28、流中以恒定速率上升，推荐的速率为10C/min。氧化的起始点由在平坦的基线上出线的放热热流，与OIT试验不同的是，诸如半晶体熔点等物理转变一起被显示(见图的，每次OITP试验的开始温度应相同，每批同一样品至少进行3次试验。DSC仪器的温度由先前的OITP试验进行校正，校正的方法应覆盖用于试验的温度范围。5.5.2 OITP试验分析试验数据由通过试样锅的热流与温度的函数关系曲线获得，氧化反应的起始点以相对于基线的放热热流为标志，如图8所示，采用下述2种方法之一的仪器软件来计算起始点的温度。方法A一确定最大热流点并以此点在温谱图上作一切线。起始时间的定义是从氧流量的开始与切线和基准线相交的时间之差
29、。方法B一在相对于基线特定阔值点对该曲线作一切线。起始时间的定义是从氧流量的开始与切线和基准线相交的时间之差。用于这一分析方法的阔值通常是0.5W/g到1W/g o 5.5.3 OITP试验报告试验报告应包含下列内容:一一使用的仪器;样品质量;气流速率;一一升温速率;一一起始温度;一一用于分析的方法;一一每个被测样品的OITP值。5.5.4 OITP试验的再现性对于那些有明显起始点的材料的OITP测量，数值变化通常在士2oC 10。像在OIT试验中一样有时也存在一些问题，但基线的确定，在OITP试验中很少出现问题。5.5.5 OITP试验局限性对于一些材料OITP试验表现出与老化有好的相关性，
30、例如XLPE、EPR、EVA、PEEK和丁基橡胶电缆料。OITP试验能用于PVC以及其他含氯聚合物，例如CSPE和氯丁橡胶，但是这些材料在试验过程中的分解产物具有腐蚀性，很有可能损害仪器设备，对于这些材料，需更小质量。mg2mg)的样品才能进行OITP试验，且小心操作。在工厂里的电缆，除了可在电缆端头处测定外，通常仅可取护套材料进行试验。并不是总能从护套材料的老化的数据推断其老化状态，多数电缆，绝缘和护套二者老化几乎不存在关联性2J。5.6 热失重分析CTGA)类似于氧化诱导试验，热失重分析采用微量试样，在不影响功能的情况下，该试样取自于组件。该6 GB/T 26168.4-201 O/IEC
31、 60544-5: 2003 试验使用商用热分析仪器，检测在恒定的升温速率下的样品的重量损失，TGA试验中，温度绝对值根据样品腔中的氧含量而变化，低的氧含量将得到高的起始值。TGA温度值随辐射老化加剧而降低。5.6.1 TGA试验的试验方法样品制备与OIT试验相同(见5.4.1)，在氧气流中，样品温度以恒定速率上升，推荐的升温速率为10 .C/min，氧气的流速应为50mL/min。样品组中的每个样品至少进行3次试验。TGA仪器的温度由先前的TGA试验进行校正，校正的方法应覆盖用于试验的温度范围。5.6.2 TGA试验的分析试验数据包含样品质量与温度的函数曲线图(见图的。采用下述2种方法之一的
32、仪器软件来决定氧化起始点。方法A-5%热失重时的温度。方法B一确定最大热失重点并从此点在温谱图上作一切线。起始温度的定义是切线和基准线相交的温度。5.6.3 TGA试验的报告试验报告应给出下列信息:一一使用的仪器;一一气流速率;一一氧气含量;一一温升速率;一一起始温度;一一样品质量;一一分析使用方法;一一试验样品每个TGA试验温度。5.6.4 TGA试验的再现性TGA试验中具有代表性的起始点温度变化为士2.C时，试验数据的解释通常不存在问题，绝大多数PVC材料基线容易确定，在起始点温度质量快速减少。5.6.5 TGA试验的局限性TGA温度被发现与PVC-基材料的辐照老化有很好相关性，但与纯热老
33、化缺乏好的相关性(见图10)7J。这方法已被用于其他一些材料的评估(例如:EPR , CSPE) ，但与老化的相关性不十分显著。本条件监测方法除了能很好地应用于PVC基组成(例如:橡胶靴)以外，它早先已被应用于电缆绝缘和护套材料。在工厂里的电缆，除了可在电缆端头处测定外，通常仅可取护套材料进行试验。并不是总能从护套材料的老化的数据推断其老化状态，多数电缆，绝缘和护套二者老化几乎不存在关联性2J。5. 7 密度测定当聚合物材料在空气中老化时，通常在老化降解过程中氧化起主导作用。氧化反应包括链断和交联的混合过程，导致生成氧化产物和气态产物。这些化学变化导致密度增加。例如:氢原子被更重的氧原子取代后
34、，密度随之增加。存在众多技术可用于密度测量，对于小的固体样品，两种可行的方法引起人们注意，一种是密度梯度技术，另一种是号称为阿基米德方法，它是将样品先在空气中称重，然后置于密度小于样品的液体中称重。5.7.1 密度梯度方法(1mg以及更小样晶)5. 7. 1. 1 密度梯度试验方法在密度梯度管中，通过标注样品的平衡位置进行密度的测量。用人工的方法，将高密度溶液和低密度榕液?昆合制备成梯度管，使得沿着梯度管密度梯度大致成线性时，在测定未知样品时，特制的己知密度的标度的玻璃珠引入并保留在梯度管中，梯度管保持在恒定温度下(通常为23.C)，此时标度的玻璃GB/T 26168.4-201 O/IEC
35、60544-5: 2003 珠被校准。样品被抛入梯度管后，它将浮于平衡位置，对于大样品约1mg这些将清楚的快速的发生，对于小样品(0.1mg)则需要几个小时甚至更久，而这决定于样品细小的程度和梯度管中溶液的粘度。梯度管从顶部到底部的密度变化以及梯度管的长度(通常为100cm)决定了可获得的精确度，获得优于土O.000 5 g/ cm3的精确度是容易的。5.7.1.2 密度测量分析一旦样品在梯度管中趋于平衡，记录样品和标度的玻璃珠的位置。根据由玻璃珠位置标定的密度曲线估计样品密度，由于大样品测试时估计值的分散性，至少应测试2个试样，对于小样品，多半需要测试4个试样。5.7. 1.3 密度梯度测量
36、的报告试验报告应包含下列数据z一一测量的每个试样的近似大小或者质量、数量;一一用于制备梯度管的液体;一一测试温度;一一梯度管长度上的分辨率(g/cm3)/cm; 一一被测的试样的密度。5.7. 1. 4 密度梯度试验的再现性再现性决定于几个因素，但主要是样品尺寸。对于大样品约1mg的再现性优于土0.001g/cm3o 更小的样品能获得类似的再现性，但是典型商业性材料的密度变化，造成再现性降低。有两个试验性的问题会导致误差，首先是样品上存在小的空气泡能导致错误读数，因此重要的是在样品投入梯度管前先适当润湿样品。当试样在趋于平衡时检查有没有小气泡。第二个问题涉及梯度管液体在样品中的吸收，如果选择的
37、梯度管液体在梓品中有相当溶解性，它们的吸收会影响测试，吸收影响的时间性决定于样品尺寸。因此，大样品在短时间趋于平衡，经常能在重要的吸收发生前完成测量。由于水溶液经常用于制备梯度管，这种情形下仅仅水被吸收，因此长时间的浸泡会导致材料视在密度下降。假如样品投入梯度管并迅速达到视在平衡位置，随后倒转并缓慢地沿试柱上升，说明上述因素的影响明显。5.7. 1. 5 密度梯度试验的局眼性当电缆绝缘、护套以及弹性体密封圈的热或者辐照老化由氧化作用起主导作用时，对于应用于这些领域的大多数重要类型的聚合物能容易地检测到密度的变化。已经报道的结果显示下列材料环境热氧化和辐照老化伴随密度变化:CSPE、NR、BR、
38、PVC、CPE、EPR、EPDM、XLPE、LDPE、XLPO和SIR1巧.14.旧。5.7.2 阿基米德密度方法(5mg-50 mg样品5.7.2. 1 阿基米德方法的试验方法阿基米德方法叫.15.16采用精确的可反复测量的微量天平，分散性可低于:l:20阅，取样范围约5 mg50 mg，首先在空气中称重，然后在密度低于样品的液体中称重。异丙醇和乙醇是二种很适合选择的液体，能容易地在大多数聚合物材料表面润湿，因此使得吸附于样品表面的微小气泡降至最小程度。5.7.2.2 阿基米德测试的分析如果当液体密度为阳，样品在空气中和在溶液中的质量分别是Wair和W1吨，则样品的密度由下式求得:叫t刮P1
39、呵液体的精确密度应由己知密度的小玻璃球的测定进行标定(与校准密度梯度管方法相同)。5.7.2.3 阿基米德密度试验报告试验报告应包含下列数据:8 一一每篇测试报告涉及的样品近似质量和数量;一一使用的液体;一-测试温度;一一刻度形式以及分辨率;每个试验样品的密度。5.7.2.4 阿基米德密度试验的再现性GB/T 26168.4-2010/IEC 60544-5:2003 再现性决定于样品的尺寸、天平的精确度和样品密度与液体密度的差值，再现性可用公式(见5.7.2.2)中不同的参数的估计误差进行评估。密度在1.3 g/cm3附近的样品，取10mg，平衡液体为乙醇，测试精确至:l:0.01mg，此时
40、再现性通常近似于土O.002 g/ cm3 0由于大的样品快速的测量，液体的吸收通常是不重要的。如果在液体中质量不稳定并且持续向一个方向漂移，这说明吸收现象明显。5.7.2.5 阿基米德密度试验的局限性当电缆绝缘、护套以及弹性体密封圈的热或者辐照老化由氧化反应起主导作用时，对于应用于这些领域的大多数重要类型的聚合物能容易地检测到密度的变化。已经报道的结果显示下列材料环境热氧化和辐照老化伴随密度变化:CSPE、NR、BR、PVC、CPE、EPR、EPDM、XLPE、LDPE、XLPO和SIR13.叫。在工厂里的电缆，除了可在电缆端头处测定外，通常仅可取护套材料进行试验。并不是总能从护套材料的老化
41、的数据推断其老化状态，多数电缆，绝缘和护套二者老化几乎不存在关联性J。6 装置存放法采用一个装置存放进行长期性能的评估比加速老化方法有更多优点，它能在真实的工厂条件下对材料组成的老化性能进行检测和监控，相对于使用这些材料的大多数场合1川闸，存放器经常置于更严酷的环境中。在这种情形下，存放器中材料的老化将更快。最初使用的大多数的存放器被用于评估电缆和小电气组件，主要建在运行期少于5年的工厂内。6. 1 存放器的要求存放装置使用的一个先决条件是存放器所在位置的辐照剂量和温度的分布状态，其位置在工厂的日常运行时能进行试验。工厂中的环境监测，特别是温度和辐照剂量，而且还有温度以及其他影响因子，对任何老
42、化程序都很重要。现有的防辐射系统内的辐照剂量分布计算可能最初用于运行剂量的估测。可是，对于长期老化的评估，重要的是采用放射量测定以尽可能更多地获取实际装置位置的真实辐射剂量及其分布信息。标准GB/T26168.1-2010给出了关于放射量的测定方法，为了增加这些测量的精确度，测量周期应延长到至少2年。一旦得知剂量分布，便能选择存放器位置，甚至有可能找到与最高设计温度相似的位置。经验表明，在压水堆和沸水堆的反应水净化系统中，反应堆压力容器到蒸汽发生器之间的回路适合上述条件要求。在选择存放器放置地点时，应注意确保造成老化的存放器环境条件与真实条件相类似，尤其是，应注意XLPE-和EPR-为基的组成
43、在升高温度的辐照老化，通常它们的使用温度较低。这些材料表现为反温度作用15J.时，20，在较低温度老化更快，图11列举了一个例子。对于这些材料，存放器应置于现场通常被认为环境温度最低的位置。6.2 存放器装置的安装应确定存放器的位置使得样品尽可能接受均匀的辐照(例如z处于压水堆辐照源附近的回路，它们应与回路保持恒定距离)。采用电缆盘捆扎于回路周围便能容易地达到上述要求。特殊设计的存放器能较容易地适应工厂现场条件。置于盘中的样品应为一层，应避免自身屏蔽。9 GB/T 26168.4-201 O/IEC 60544号:2003存放器的装备，需要在辐射环境使用的特别挑选的装置组成，样品的数量和种类足
44、够，满足在整个周期计划内和计划外的取样，整个周期为60年以上(用于新工厂)，还应包含能满足将来条件检测方法改进的额外样品。需要确定评估所需样品的数量及种类、取样的时间间隔和执行的试验，例如:对于电缆，用于断裂伸长率测试的十分理想的样品长度约为30cm，大多数状态监测方法通常非破坏性的，或者仅仅是少量的材料。如果需要进行LOCA电性能试验，测试所需的样品最短长度为2m3 m之间。存放器应适合放置放射线测量仪，用于记录存放器内部的辐照剂量，同时还需要监测温度。存放器内部的环境监测应至少持续2年，以获得长期环境条件的有代表性的图谱。应仔细确保新鲜的空气流进入存放器，应采取适当的防污染措施，但必须不阻
45、塞空气的进入。6.3 取自存放器的样晶试验首先，必须确定基准数据，针对所有安装于存放器的未老化材料，这些基准数据应包涵所有将来用于存放器材料的条件检测试验。在规定的时间间隔，应取样进行破坏性试验(例如:伸长率测试)，或者进行条件检测试验，试验的间隔将经常受到存放器装置的元法接近而限制，在大多数工厂，仅当工厂运行临时暂停时，才可能接近存放器进行取样。对于工厂的电缆存放器，试验计划按照下列模式进行21: a阶段对每个型号的电缆取样测试断裂伸长率。b阶段测试样品LOCA状况下的生存能力。为了简化试验和保存存放器中提供样品材料，实际LOCA耐久性早先采用改良的被称作蒸气试验的方法测定，当未达到50%剂
46、量时，只要求样品断裂伸长率达到起始值的50%，样品电性能不考核，电缆样品长约30cm，蒸气试验的温度、压力、湿度参照试验LOCA。当超过50%剂量，应进行完整的试验，其中包括常态的电性能试验。c阶段当试验或者如b阶段描述的蒸气试验完成时，应重复检测断裂伸长率。对于电缆材料可选择的方法是用CM技术估测延伸率的变化，过去的数年间实用的条件检测技术得到发展。仅当CM试验显示明显的老化发生时，将要求样品实施拉伸试验以确认老化，或者如果需要对样品进行LOCA试验。这些方法能有效减少存放器中材料的总量。6.4 样品间隔的确定图12对确定样品取样时间作出了最好的解释，在图表上部分，由于时间作用，存放器的加速
47、剂量与在实际装置最暴露位置上的剂量比较，图表中的数据来自于实际位置和存放器放射线测量。存放器样品的伸长率试验结果(或者CM方法的估测值)对应同一时间刻度作于图12下半部分，在LOCA试验后，断裂伸长率保持率50%的界线是关于电缆运行能力的一个评估标准，基于运行经验，当材料断裂伸长率保留率为50%时，电缆仍然保持全部功能。或者是确定的LOCA试验绝缘电阻最小值，或者LOCA试验后断裂伸长率保留率50%，能被用于评定样品是否通过上述试验程序(见6.3中a阶段至c阶段。对于通常使用的电缆种类，在工厂开始运行5年后，从存放器取样是合理的，因为型式试验和鉴定试验已经提供了合理的可接受的时间间隔。下一个取
48、样时间的确定，根据存放器的周期和试验结果而变化。只要伸长率结果显示微小变化，推荐23年后取下一个样。如果试验结果中存在任何恶化，尤其是LOCA试验之后，可能需要按照要求缩短取样间隔时间。上述描写设想了最有利的情形，存放器在工厂试运行之前或之后即刻安装。可是实际遭遇的条件通常需要改变，例如存放器也能安装在一个老工厂，如运行期已大于5年，此时，置于存放器的电缆样品需要在实验室进行人工老化，为了接近实际老化数据，人工老化的剂量率应尽可能最低。10 GB/T 26168.4-201 O/IEC 60544-5: 2003 6.5 实时老化装置和操作经验存放器方法主要适合新工厂，在相对高的剂量率位置安装存放器。存放器也能在工厂试运行后一定时间内安装，此时可能获得实际位置的真实辐照剂量。然而，以后选择的是通过取自工厂的样品来评价长期老化行为。这个取样程序的缺点是影响了工厂运行以及必须用适合的鉴定过的装置来替代样品。然而，对于短期内必须得到确认结果的情况，使用这一方法是必要的。倘若存在可信的基础数据，能在不移动样品情况下进行评估，这些检测方法就是非破坏性的。如果工厂内环境条件数据是可利用的，便能选择暴露在最严酷状态的装置的位置。对于电缆材料，如此位置通常是最接近回流管(PWR)或者在反应堆水输出系统(BWR)。取自实
