GB／Z 28820.4-2022标准规范下载简介

GB／Z 28820.4-2022 聚合物长期辐射老化 第4部分：辐射条件下不同温度和剂量率的影响.pdf

聚合物长期辐射老化 第4部分：辐射条件下不同温度和 剂量率的影响

本文件提供了评估/验证电离辐射下设备使用的电气绝缘材料（EIM)和电气绝缘系统（EIS)的一 般性指南。除传感器、驱动器/电动机以及接头和端子外，电缆是应用EIM和EIS的典型电气设备，包 括低压电力电缆、控制电缆和仪表电缆等。电缆设计简单，是研究EIM和EIS降解过程的理想设备。 这些研究结果也能用于传感器、驱动器/电动机及接头和端子等电气设备。 本文件适用于模拟不同温度和辐射强度同时作用的评估/验证程序。 本文件不适用于特性试验方法的详细试验程序。 注1：使用本文件评估某些特定产品时，可能需要使用其他与该产品相关的程序。 注2：本文件所规定的程序中含有一定的新兴技术，因此在评估过程中，能将已获得经验以及特定的条件考虑 其中。

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。 IEC60544（所有部分）电气绝缘材料确定电离辐射的影响（Electricalinsulatingmaterials Determinationof the effects of ionizing radiation) 注：GB/T26168(所有部分)电气绝缘材料确定电离辐射的影响[IEC60544(所有部分)］ IEC/TS61244"（所有部分）确定聚合物长期辐射老化（Determinationoflong一termradiation ageing in polymers) 注：GB/Z28820（所有部分）聚合物长期韬射老化[IEC/TS61244（所有部分）7

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。 IEC60544（所有部分）电气绝缘材料确定电离辐射的影响（Electricalinsulatingmaterials Determinationof the effects of ionizingradiation) 注：GB/T26168(所有部分)电气绝缘材料确定电离辐射的影响[IEC60544(所有部分)］ IEC/TS61244"（所有部分）确定聚合物长期辐射老化（Determinationoflong一termradiation ageing inpolymers) 注：GB/Z28820（所有部分）聚合物长期韬射老化[IEC/TS61244（所有部分）7

新农村别墅户型施工组织设计下列缩略语适用于本文件。

4标准环境条件下辐射引发的降解机理

辐射是高分子材料产生自由基和化学键断裂的因素之一，热因素有助于氧化反应，也可能产生自 由基。由于材料本身会发生自氧化，所产生的自由基和氧化共同作用会导致材料降解。在情性气体中， 材料受辐射影响，其机械性能（如拉伸强度)不会明显下降L29]。当在氮气（N2）中辐照时，材料的断裂伸 长率(EAB)、电阻率和介质损耗因数(tan8)不发生变化。而在空气中辐照时，上述特性将显著下降[30] 此外，材料受辐照时，初始阶段羰基红外吸收峰很少，但随加速热老化试验的进行，羰基红外吸收峰会逐 渐升高。羰基的产生与断裂伸长率（EAB)的下降相关[29]。Seguchi等的研究指出，80%～90%的氧气 会导致在材料内部显著发生氧化反应，其中不少于80%的氧气会导致材料氧化形成羧酸10]

不考虑诱发因素，DED值随剂量率的降低而减小的现象称为“剂量率效应”。也就是，较强的辐射 剂量率能导致材料严重降解，但若基于总剂量，较低辐射剂量率会导致更严重的降解[31] 4，威尔斯基（Wilski）等指出大量

不引起非均匀降解的剂

当辐射剂量率足够低，热氧化反应对材料降解起主导作用时，寿命或TED将显示为但定值。在 DED曲线中，以TED为常数的条件绘制“热氧老化线”，这些曲线体现化学剂量率效应[39.44]，以区分由 DLO引发的物理剂量率效应。 最初，未认识这种化学剂量率效应。初期的研究经常使用气体分析，表明氧气吸收随着剂量率的降 低而增加[37。尽管目前尚缺乏数据支持，氧气浓度增加时，氧化反应并未加速(10]。其他报告指出，若 聚合物材料被抑制剂作用保持稳定，将观察不到化学剂量率效应[45]。仅在美国和法国通过以低至数十 mGy/h的剂量率进行长期试验或通过XLPO电缆的EQ试验[48证实了这种现象后，IEEJ的技术报 告[11]才提出剂量率效应的重要性[46,47]

已明确上述两种剂量率效应影响以及氧气的重要性，化学反应被认为是聚合物材料降解的主要 此外,若随后对辐照材料施加热因子，材料会发生降解而不会出现诱导期[28]。引发降解的因素

4.7低剂量率试验和LOCA耐久性

BLOCA试验环境影响

4.9顺序效应、协同效应和阻碍效应

4.10等同于协同效应的顺序效应的试验条件

协同效应和顺序效应首要是确定等同于协同效应的反向顺序老化试验的试验条件。推荐材料在辐 照后，在70℃温度下热老化，以模拟协同效应的降解，见参考文献[78]和[79]。以650Gy/h剂量率辐 照后进行120℃温度热老化，或同时进行1.2kGy/h剂量率辐照和140C温度热老化。研究表明在 EPR和XLPE等材料中引起均勾氧化的最大可接受剂量率取决于辐射温度。如4.3，温度会影响氧在 材料中扩散的速率。因此，50Gy/h剂量率适合于室温下1mm厚的XLPE。若在100℃下进行辐照， 则最大剂量率将增加到800Gy/h。对具有较高氧扩散速率的EPR，则可使用更高的温度。较高的辐照 温度也会引起其他化学反应，而影响老化机理。若继续研究，辐照温度不宜超过100℃[80]。

4.11TMI事故及后续研究

4.12Arrhenius定律及局限性

表2不同制造商和品级的材料所对应的EJGJ_T490-2021 钢框架内填墙板结构技术标准，值

2不同制造商和品级的材料所对应的E，值（

表2不同制造商和品级的材料所对应的E，值（续）

通常，降解速率随温度降低而减小。但对于高结晶度的EPR和XLPE，降解速率随温度降低而增 大。此类材料曝露于40℃或更低温度时，会快速降解。这种在低温环境中比高温环境中降解更快的现

表3逆温和退火恢复效应引起的各种性质的变

4.16热环境和辐照环境下的其他降解特性

热环境和辐照环境下的其他降解特性如下。 如果能量吸收相同，则电子束和射线对降解的影响相同[1217。 当电缆只有一个面曝露于氧气环境时[11]，对于电缆试样，绝缘层和护套材料的降解都趋于 温和[122]。 湿度不影响材料的降解[78]，水和潮湿环境也不会加速降解。与材料的机械性能相比，电气绝 缘性能出现下降都滞后于机械性能下降47]，这是由于低分子量物质通过加热汽化而产生的 效应。 SNL提出阻燃剂不影响材料的降解[123]。另方面，IEEJ技术报告[11]指出津秦铁路客运专线北戴河车站指导性施工组织设计，FR型EPR和 XLPE中存在多种与阻燃剂有关的降解行为。 颜料颜色对材料降解的影响从大到小的顺序为黑色、绿色、蓝色、红色、橙色、白色[124]。黑色 颜料中的炭黑被认为具有抗氧化作用[125]。 铜导体可能会起到催化作用，促进绝缘性能的降低，20世纪70年代美国制造的电缆证实了这 种现象，当时估计其绝缘寿命约为320年，这种催化作用导致在20世纪80年代后运行的电缆

产品已失效8门。 受加速老化影响的EPR通常显示EAB突然降低[87]。 增塑剂的蒸发和盐酸的脱附是PVC降解的主要间题[61]。PVC典型降解行为是其EAB值在 开始时暂时下降，然后显示出轻微地恢复[27]，这种现象也存在于其他几种弹性体中[13]。 如果弹性体在役期间不承受任何机械应力，其甚至可以使用超过40年[126] 丁基橡胶[27,127]的断链和交联最初呈阶段性，之后呈周期性。 CSPE即使在惰性气体中也会降解，其由脱氯化氢反应引起[105]。 可通过氧化来解释氯丁橡胶的降解行为，这种情况下可忽略脱氯化氢反应[94]。 加压氧气气氛环境可促进材料降解， 均匀氧化，