氟橡胶热缩管热寿命怎么估算？

　　热寿命估算并不是根据某个温度数值来直接计算出年限，而是在查看材料的数据表之后得出结论，并不是简单的把某个温度数值代入到公式中就可以得到答案了。一般要经历失效机理分析、加速热老化实验、性能终点确定、寿命-温度关系外推、工况修正以及成品检验等步骤。对于含有氟弹性体热缩制品来说，基材耐热性只是一开始，热缩之后的残余应力、壁厚、安装弯折、接触介质、局部热点以及热循环频率都会影响到实际使用寿命。比较合理地进行估算的方法如下：首先要弄清楚什么是“失效”，然后根据试验数据来建立温度和时间之间的关系，最后用现场工况以及使用记录来进行修正。估计的结果应该用带有条件的参考范围来表示，并不是没有边界的一个确定的时间段。

　　首先要确定热寿命估算基本框架

　　热寿命估计的第一步就是确定失效。对于热缩管件而言，其失效形式主要有开裂、硬化、反弹降低、尺寸不均、绝缘电阻减小、胶层失去密封性、打印字符不清或者机械强度不够等。不同的失效模式要对应不同的试验判据，并不能混淆使用。第二步就是选取加速温度点，在较短的时间内使试样产生可以测量的性能衰退，并且不能因为温度过高而改变失效机制。第三步就是按照一定的周期来检查性能，并把达到某个结束条件的时间记下来。第四步就是利用寿命-温度的关系来进行外推，并给出外推范围以及置信度。第五步就是把试验条件和现场温度曲线、介质、应力以及安装状况进行对比，并做出保守修正。缺少任何一个环节，估算就会变成一个孤立的数字错误。

　　二、加快热老化试验的设计

　　加速热老化试验一般会设定一些高于实际工作条件的温度点，并将样品放入热老化箱内，在按照一定的周期取出进行检测。温度点不能太少，否则寿命和温度的关系就会变得不稳定;也不宜过低，如果太高的话，材料可能会由热氧老化转变为裂解、熔化或者严重的形变，失效机制发生变化之后外推就没有意义了。试样的状态要清楚：是原材料片材、未收缩管材，还是已经收缩并且安装在电线上的成品。夹具、弯曲半径、束径以及受力情况都应当尽可能地接近实际情况。老化箱的换气次数、风速、温度均匀性以及试样的放置位置都会对实验结果产生影响。检测周期可以按照对数间隔来安排，在初期的时候要密一些，到了后期可以根据设备的工作情况来进行调整。每次检测都要做好记录，包括外观、尺寸、机械性能、电性能或者密封性能等，不能仅仅依靠肉眼来判断。

　　三、寿命-温度的关系以及外推的界限

　　常用的热老化数据方法为寿命-温度关系进行外推，常见的做法是把达到性能终点的时间取对数，然后和绝对温度的倒数建立线性关系，最后对外推到目标温度。该方法在失效机理相同、数据点分布均匀、试验周期足够的情况下具有一定参考意义，但是它并不是绝对有效的。外推的距离越远，不确定性的就越大;目标温度比试验温度低得越多，那么结果就越是依靠于模型中的假设了。数据点分散、终点判定标准改变、试样的厚度不同或者介质的作用等等都会导致外推的结果出现偏差。比较稳妥的办法是给出外推区间而不要给出单个点的值，并且要说明外推的时间、温度范围以及判断标准。如果现场有热循环、机械应力或者化学介质等影响因素的话，在做试验外推的结果的时候只能当作材料耐热性的一个基本参考值，并且还需要经过成品验证来修正这个结果。

　　终点判定标准不能仅仅依靠裂缝来判断

　　热寿命终点判定的原则应该和功能有关。绝缘部分要检查绝缘电阻和耐压试验;密封部分要检测胶层粘接力以及填充完整性的状况;标识部分要查看字符对比度及附着力的情况;结构防护部分要观察开裂、硬化以及尺寸变化等情况。仅仅根据是否有裂缝来判断使用寿命是不准确的，在材料出现裂缝之前就已经失去了回弹或者密封的能力;仅仅依靠颜色的变化来判断寿命是不准确的，因为颜色的变化并不一定表示功能已经失效。比较合理的方式是确定主要评判标准和次要评判标准：主要评判标准指的是对系统起决定性作用的功能;次要评判标准则是用来观察系统的老化情况。性能保持率、变化率和绝对阈值应该在实验开始之前就予以确定，不能等到实验结束之后再去修改这些标准。终点判据一变，寿命估算的结果就不同了，所以把记录判据、检测方法比作记录一个年限数字要重要的说法是正确的。

　　第五部分 氟橡胶热缩套管的试验和成品的区别

　　氟橡胶热缩套管的耐热寿命不能把基材片材的试验结果直接搬到成品上。热缩加工过程中会产生取向以及残余应力等现象，在受到高温之后可能会出现回缩、应力松弛或者尺寸改变等情况，壁厚均匀性及安装弯折也会对热老化的表现产生影响。对于氟橡胶热缩套管进行加速老化试验的时候，应该尽可能地使用已经收缩的状态，并且要模拟出实际束径以及弯折半径来检验其外观、尺寸、机械性能和电气性能。试验温度点不能选在明显的改变失效机理的区间内，外推的目标温度需要考虑连续工作的最高温度以及短时间内出现的最大值。如果仅仅依靠原料的数据来推算的话，就很容易忽视掉成品结构以及安装的历史所带来的不同。比较安全的做法就是把材料试验、成品试验以及现场温度记录一起核对，并且对于局部热点和受力部位进行单独评价。

　　六、花纹热缩管的结构和局部热边界

　　对于花纹热缩管的使用寿命预测时，要考虑到花纹结构所造成的热量边界效应。花纹凸起的地方可能会比凹陷的地方先接触到高温物体，而凹陷处则有可能积累灰尘、机油或者清洁剂等物质，在局部散热以及介质停留的状态上又不同于光滑表面。进行热老化试验的时候，如果只是使用光滑的试样来代替有花纹的热缩管的话，那么得到的结果可能会比较乐观一些;如果使用带有图案的产品的话，那么就需要把图案的方向、压合的压力以及加热的距离都记录下来。花纹热缩管在握持或者防滑的地方使用的时候，摩擦热、机械磨损等也会和热老化一起发生。在估计寿命的时候，可以把花纹边缘开裂、凸起磨平、表面变硬和回弹下降作为观察指标。花纹热缩管所用材料的耐热性能是基本要求，而它的实际使用寿命还取决于安装的位置、接触的状态以及清洁保养的情况。

　　第七条 双壁热缩管的胶层使用寿命

　　双壁热缩管的使用寿命计算需要分两部分来考虑：一是外层热缩材料的使用寿命;二是内层热熔胶的使用寿命。外层材料有可能具有良好的耐热性能，但是胶层在高温下可能会软化、流淌、氧化或者丧失粘接力，产品的使用寿命一般会受到胶层的影响。加速老化试验要检查胶层是否有流挂、开裂、粉化、和管壁分离的情况，并且看填充间隙的部分是否完好无损。双壁热缩管在连接器尾部或者线束分支处使用的时候，如果热缩加热过头就会使得胶层提前老化;反之，则会留有空隙以及应力集中问题。寿命估计不能仅仅依靠外表是否有裂缝来判断，还需要考察其密封性和填充性是否仍然完好无损。对于双壁热缩管来说，比较合理的方法是分别记录外层和胶层的性能变化，然后用其中最先出现终点的功能来作为寿命判定的标准。

　　第八条 PVDF 热缩管所用到的材料不同

　　PVDF热缩管的使用寿命估计不能直接应用到含有氟化物的弹性体热缩制品上。PVDF材料的热老化机制、机械性能的变化以及加工的历史不同，因此温度点的选择、终点判定的标准和外推模型都需要单独确定。进行加速老化的时候要观察到颜色的变化、韧性的降低、应力开裂以及尺寸的变化，并且要注意机械强度保持率的变化。PVDF热缩管在耐磨或者化学环境下使用的时候，空气老化试验并不能直接代表介质中寿命的情况，还需要考虑到介质对于表面以及应力的影响。如果产品在弯折或者捆绑之后，残留应力和热老化叠加在一起，就会使得开裂的风险提前到来。PVDF热缩管的使用寿命估计应该根据自身的试验数据来确定，并且要考虑到连续温度、短时间峰值、介质以及机械限制等因素的影响进行修正，不能用一个通用年限去涵盖各种不同的工作条件。

　　氟橡胶热缩管成品热寿命估计

　　对于含有氟弹性体热缩产品，比较稳妥的估算顺序为：首先确定产品的关键功能;然后进行已经收缩的状态下老化的试验;接着利用多个温度点的数据进行外推;最后根据现场的实际温度记录来修正。成品试验要模拟实际束径、弯折半径以及安装张力的情况，不能让试样处在自由的状态下，而使现场处于受力状态。检测项目可以是外观、尺寸、回弹、绝缘电阻以及机械性能保持率等。如果现场有热循环的话，就要增加循环之后的检测次数，并不是只有恒温老化一种方式。外推目标温度不能太接近试验下限，连续工作的最高温度要留有余地。估算报告中要写出试样的状态、温度点、检测周期、终点判据以及外推范围，这样可以使得结果能够被复核。所得到的时间是带有条件的参考值，并不是脱离工况的口号。

　　十、线缆标识的可读寿命

　　线缆标识的热寿命，并不是指管材有没有变形，而是指字符、色带或者印刷层是否会褪色、扩散、模糊或者脱落。在计算线缆标识寿命的时候，试验样品要经过实际打印和热缩，并且对检测字符的对比度、边缘清晰度、附着力以及耐摩擦进行检验。如果只有没有打印过的管材进行老化试验的话，那么所得的结果就无法反映可以读取的寿命了。在高温区域使用线缆标识的时候，要记录下热源的距离、捆扎的压力以及局部的温度，以免字符层直接接触高温表面。经过高温老化之后，在标准照明条件下可以对字符可读性进行比较，并且能够检测到色带移动以及表面粉化的情况。线缆标识的寿命判定标准应该围绕着“能否被辨认出来”来展开，并不是说只要检查一下管体有没有开裂就可以了。比较合理地估计的话，就会把管材、打印层以及安装位置都放到同一个试验方案里去。

　　十一、标识管打印层和热缩相匹配

　　标识管的使用寿命预测应该根据基材的耐热性以及打印层的耐热性来确定。基材经过老化之后仍然完好，并不能说明打印层依然清晰;打印层粘合牢固，并不能说明管体尺寸以及回弹都符合标准。在做试验的时候要对标识管进行实际打印、热缩和冷却，并且进入到老化程序中去。检测可以包含字符附着力、对比度、耐摩擦、管体尺寸以及表面状况等。热缩加热过头的话就会使得打印层提前老化，从而造成以后使用寿命变短的问题;如果加热不够的话，就会使得标识管和线束粘合不牢，在那里留下一些空隙以及应力集中。标识管的使用寿命判定应该包括可读性、尺寸稳定性的因素。在估算报告里要写出打印的方式、热缩的温度、加热的时间以及安装束径等内容，否则不同批次之间结果无法进行对比。

　　12. 工况修正：温度曲线比单个点的温度更有价值

　　现场温度一般不固定，会随着设备的启动而开始加热，在正常运转中保持恒定，在停止使用后进行降温，并且在短时间内出现高峰的情况。在计算热寿命的时候，应该尽可能地得到部件表面或者附近部位的温度数据，并不是只有测量设备周围的环境温度。热循环会导致材料发生膨胀、收缩以及应力的变化，从而加快裂纹产生和胶层疲劳的过程。介质、湿度、灰尘以及清洁剂都会影响到热老化的过程，而空气中暴露的数据也不能直接外推出去。安装应力、弯折半径、捆扎压力以及接触热源的距离都会产生局部差别。比较稳妥的方法是给高温时段、高峰时段以及低温时段赋予不同的权重，在局部热点处单独评价，并且对于介质和应力条件要做出保守的折减。温度曲线越接近实际情况，则寿命预测也就更有依据了。

　　十三、安全裕量和数据表的读取

　　寿命估算的结果不能直接作为可以使用的年限来使用。连续工作的环境温度一般要小于材料的耐受极限，留下一定的工程余地;如果短时峰值经常出现的话，则应该按照累积热老化来评价。在看数据表的时候要保证试验的标准、试样的状况、性能结束的时间、外推时间以及温度范围都正确无误。只有温度指数但是没有判据说明的数据，参考价值不大;只有基材的数据但是没有成品的数据的时候，应该补充成品验证。根据失效后果、维护可达性以及批次一致性的不同情况来确定安全裕量：如果失效后果很严重，或者维护难度大，或者是批次之间存在较大的差异时，则需要更大的安全裕量。数据表只是筛选工具，并不能作为现场寿命的保障书。把数据表、成品试验以及现场记录结合起来，才能够得出可以使用的估算结果。

　　十四、小样验证和记录

　　在正式选择型号之前可以使用小样进行验证：按照实际安装的方式收缩，模拟束径和弯折，在设定温度的老化箱中按周期检测关键性能。小样的数量要能够涵盖批次之间的不同，所测项目的名称应该和失效判断依据相对应。记录的内容有：材料批次、试样的状态、收缩工艺、老化温度、检测周期、检测方法以及结果判断等。如果现场温度曲线已经知道的话，可以增加温度循环试验。验证的结果可以用来校正外推值，也可以用来对比不同的设计方案。对于重要的地方，可以保留老化的前后对照样品及照片，以便于复查。热寿命估计并不是一次性完成的工作，在使用过程中会根据记录的数据以及批次的数据进行不断的修正。记录得越详细，之后的估算就会更加准确。

　　结语

　　热寿命估算的主要工作就是把材料的耐热性能、成品结构、安装状况以及现场温度曲线放在一起进行逻辑上的处理。加速老化提供数据，外推给出参考区间，工况修正和成品验证决定这个区间是否可用。对于含有氟弹性体热缩制品、带有花纹结构、双壁胶层、不同材料管材以及打印标识部位的产品，在失效判定标准上是不一样的，在估算方法上也应该有所区别。比较稳妥的结论应该写出适用条件、判据、外推范围和裕量等内容，并不是只有给出一个年限数字。掌握估算的范围要比记住某个结果更加重要。