IEC TS 60695-2-202024 火灾危险试验 第2-20部分基于发光热线的试验方法 热线点火试验(HWI)方法 仪器、验证、试验方法和指南标准立项发展报告

火灾危险试验第2-20部分：基于发光/热线的试验方法热线点火试验（HWI）方法仪器、验证、试验方法和指南标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:FireHazardTesting–Part2-20：Glowing/Hot-wireBasedTestMethods–Hot-wireIgnitionTest(HWI)Method–Apparatus,Verification,TestMethodandGuidance摘要随着电气电子产业的高速发展，产品因其内部元器件或绝缘材料在异常过热条件下引发火灾的事故日益增多，国际社会对电工电子产品火灾危险性的评价方法与标准化试验体系提出了更高的要求。IECTS60695-2-20:2024《火灾危险试验第2-20部分：基于发光/热线的试验方法热线点火试验（HWI）方法仪器、验证、试验方法和指南》由国际电工委员会（IEC）发布，是电工电子产品火灾危险试验技术规范体系的核心组成部分。该标准在前版基础上，对热线点火试验（HWI）方法的试验仪器、性能验证、试验程序和结果评定等方面进行了系统性的修订与完善，进一步细化了热源温度控制精度、试样安装要求、试验环境条件及数据记录规范，并强化了与IEC60695系列其他标准之间的一致性。本报告就该标准的立项背景、修订思路、主要技术内容、应用价值及推广前景进行系统阐述，旨在为国内相关标准化技术组织、检验检测机构及电气电子制造企业正确理解与有效实施该标准提供参考。关键词：火灾危险试验；热线点火试验；HWI；IEC60695；电工电子产品；阻燃性能；标准化Keywords:Firehazardtesting;Hot-wireignitiontest;HWI;IEC60695;Electrotechnicalproducts;Flameresistance;Standardization一、引言1.1背景概述电气电子产品的火灾危险性评估是保障产品安全的重要环节。根据国际电工委员会（IEC）的统计，全球范围内由电气设备引发的火灾事故中，因零部件或绝缘材料在异常电流、过热或短路条件下被点燃而导致的火灾占有相当比例。为此，IEC于20世纪70年代起系统开展火灾危险试验标准化工作，建立了以IEC60695为核心的火灾危险试验标准体系，覆盖着火危险性试验、燃烧特性试验、灼热丝试验、针焰试验及热线点火试验等系列试验方法。其中，热线点火试验（Hot-wireIgnitionTest,HWI）方法旨在通过标准化的发热电阻线模拟产品内部导体在过热状态下可能形成的高温热点，评价绝缘材料或固体电气绝缘零件在该热源作用下的引燃敏感性及燃烧行为。该方法不同于灼热丝试验所模拟的“灼热元件接触”失效模式，热线点火试验更侧重于模拟绕组线、连接导线等导电部件因接触不良或过载而发热的情况，是评估电气绝缘材料在异常过热条件下抵抗点燃能力的重要方法之一。1.2标准修订的必要性IECTS60695-2-20最早发布于2004年，历经十余年的实际应用，在试验可操作性、数据可比性和仪器校准等方面积累了大量实践经验。与此同时，随着新材料、新工艺的不断涌现，以及各成员国在实验室间比对试验中发现的问题，原标准在以下方面逐渐显现出改进需求：1.仪器精度与验证要求不足：原标准对热线绕制参数、热源温度控制精度及校准周期的规定不够具体，导致不同实验室之间的试验结果存在一定偏差；2.适用范围的界定不够清晰：对于非固体绝缘材料、薄壁材料和多层复合材料的适用性未作充分说明；3.试验数据的表达与判定准则需进一步完善：不同标准使用者对“通过/失败”判定尺度的理解存在差异；4.与IEC60695系列其他标准的协调性亟待增强：随着IEC60695-2系列中灼热丝试验、针焰试验等标准相继修订，亟需保持试验方法之间的一致性；5.安全操作和实验室规范需更新：需进一步明确试验过程中的防护要求，并与ISO/IEC17025等实验室质量管理体系要求对接。在此背景下，IEC第89技术委员会（着火危险试验技术委员会，TC89）于2019年正式启动对该技术规范的修订工作，历经多轮工作组讨论、委员会草案（CD）征询和最终草案（FDTS）表决，最终于2024年11月15日正式发布IECTS60695-2-20:2024。二、标准立项的总体思路与技术路线2.1立项原则本标准修订工作遵循以下基本原则：-安全性原则：以保障电工电子产品在实际使用过程中的火灾安全为根本出发点，试验方法力求真实模拟产品实际可能遇到的过热故障条件；-科学性原理：试验方法的设计基于热传导、热辐射和材料燃烧学的基本理论，并经大量实验室间比对试验验证；-可操作性原则：在保证试验结果有效性的前提下，简化操作流程，降低对操作人员技能水平的过度依赖，增强方法的可推广性；-协调性原则：与IEC60695系列其他部分（如IEC60695-2-10灼热丝装置和通用试验程序、IEC60695-2-11灼热丝flammability试验等）保持术语、装置和操作程序上的协调统一；-国际适用性原则：充分考虑不同国家实验室基础设施条件的差异，在仪器精度要求上进行合理设定。2.2技术路线本标准修订的主要技术路线包括：1.调研国内外HWI试验方法应用现状：收集各成员国在使用IECTS60695-2-20:2004过程中的反馈意见，汇总分析实验室间比对试验数据；2.确定关键技术参数：通过理论分析和试验验证，确定热线材料规格、绕制方法、功率加载速率、试验终点判定等关键技术要求；3.起草标准文本：形成工作组草案（WD）和委员会草案（CD），提交各国家委员会审议；4.开展试验验证：组织多个成员国实验室进行协同验证试验，检验修订后方法的重复性和再现性；5.征求意见与表决：经历FDTS阶段各国家委员会的最终投票，正式发布。三、标准主要内容IECTS60695-2-20:2024在结构上沿用了IEC技术规范（TS）的标准格式，共包含以下几个方面的核心技术内容：3.1范围与适用对象本标准规定了用于固体电气绝缘材料或其他固体材料可燃性评定的热线点火试验（HWI）方法的仪器设备、验证程序、试验方法和操作指南。适用于：-电气设备中使用的固体绝缘材料及其制品；-印制电路板基材及其覆铜板；-电气连接件、端子排、线圈骨架等绝缘支撑件；-用于评估材料在热源接触条件下抵抗引燃能力的型式试验。对于因尺寸限制无法制备标准试样的产品或材料，标准也规定了替代试验程序的适用条件和验证方法。3.2规范性引用文件标准规范性引用了以下关键文件：-IEC60695-4《着火危险试验第4部分：着火试验术语》；-IEC60695-2-10《着火危险试验第2-10部分：基于灼热/热线的试验方法灼热丝装置及通用试验程序》；-ISO/IEC17025《检测和校准实验室能力的通用要求》；-IECGuide104《安全出版物的编写及基本安全出版物和群组安全出版物的使用》；-ISO291《塑料调节和试验用标准大气》。3.3术语和定义该部分系统定义了热线点火试验相关的术语和定义。与前一版本相比，2024版在术语定义方面进行了进一步完善，新增了包括“引燃时间”、“热释放率”、“试样的破坏长度”等关键术语的精确定义，并补充了相应的图示说明和注释。标准特别强调了“引燃”（ignition）与“持续燃烧”（sustainedcombustion）之间的区别，明确指出只有当试样发生持续火焰燃烧时方可判定为引燃。3.4试验原理本试验方法的原理在于：将一根标称功率为给定值的镍铬电阻热线按规定方法缠绕在条形试样上，以恒定速率向热线施加电能使其发热，通过热线的热传导和热辐射作用对试样表面施加热应力，模拟实际工况中导线过热点与绝缘材料接触的情形。试验持续进行直至试样发生引燃或达到规定的试验时间上限。试验过程中记录的关键参数包括：施加的总功率、引燃发生的时间（若发生引燃）、试样是否发生熔融滴落以及滴落物是否引燃铺底层等。3.5仪器设备要求3.5.1试验箱试验箱体应具有足够的容积以保证试验过程中的氧气供应，通常要求箱体内部容积不小于0.5m³。箱体应具有良好的通风条件，允许自然通风或强制通风，但风速不应影响热线的加热特性。箱体内壁宜采用深色无反射材料，便于观察试样火焰变化。同时箱体应配备观察窗，操作人员可通过观察窗安全地观测试验全过程。3.5.2热线及夹持装置试验用热线为镍铬合金电阻丝，其标称直径、电阻率和长度应满足标准规定的公差要求。热线通过接线端子与电源连接，被绕制在试样表面时不应产生额外的张紧力导致试样变形或断裂。3.5.3电源及功率控制装置电源系统应能够提供稳定的交流或直流输出，电压波动不应影响试验结果的准确性。功率控制装置应能对输入热线的电功率进行精确调节和监测，并可实时记录功率—时间曲线。标准对功率测量仪器的准确度提出了明确要求，功率测量的最大允许误差不超过±2%。3.5.4计时装置计时装置的准确度应不低于±0.1秒，并应在试验过程中能够自动或手动记录关键时间节点。3.5.5铺底层铺底层用于接住试验过程中试样可能产生的熔融滴落物，由标准的医用脱脂棉制成，放置在试样正下方规定的距离处。铺底层的质量、尺寸及更换频率应遵循标准规定。3.6验证程序为保障试验设备的可靠性和试验结果的准确性，标准对设备的验证程序提出了详细规定。验证内容包括：-热线的电阻值校准：每批次热线使用前应进行电阻值测量，确认其符合标准规定的标称范围；-功率输出的校准：定期使用标准电阻负载对功率输出系统进行校准，校准周期不得超过12个月；-温度分布的均匀性验证：在额定功率条件下测量热线沿长度方向的温度分布，确保其温度偏差在允许范围内；-周期性验证：要求实验室在每次试验前进行设备功能检查，并建立完整的校准和维护记录。3.7试样制备与状态调节标准对试样的尺寸、形状和制备方法进行了明确规定：-标准试样为长方形条状，推荐的典型尺寸为长（125～130）mm、宽（13.0±0.5）mm、厚（3.0±0.2）mm；-对于厚度小于3mm的材料，可采用多层叠加的方式达到规定厚度，但层间不得使用粘合剂；-试样表面应平整、无裂纹、无气泡和无明显杂质；-试样在试验前应在温度（23±2）°C、相对湿度（50±5）%的标准大气条件下进行不少于48小时的状态调节。3.8试验程序试验程序的主要步骤如下：1.将经过状态调节的试样安装在试验支架上，使试样长轴保持水平；2.将热线按规定匝数均匀缠绕于试样中部区域，热线两端与电源连接；3.调节功率至设定值，并以规定的速率施加到热线上；4.持续观察试样状态，记录引燃时间（如有）、火焰传播情况、熔融滴落行为等；5.若试样在规定的最大试验时间内未发生引燃，则终止试验；6.记录试验后的试样破坏长度、质量损失等参数；7.每个材料至少进行5次试验，取平均值作为最终结果。3.9试验结果的评定标准的试验结果判定主要包括以下指标：-平均引燃时间：试样从开始施加热功率至发生引燃的平均时间；-是否发生持续燃烧：引燃后火焰是否维持至少5秒；-破坏长度：试验终止后试样碳化或熔化区域的长度；-是否引燃铺底层：熔融滴落物是否使铺底层着火。标准将试验结果与材料的耐引燃等级关联，为产品设计选材提供定量化参考依据。3.10试验报告标准要求试验报告至少包含以下信息：-试验材料的名称、规格、批号和生产厂家；-试样制备方法和状态调节条件；-试验环境条件（温度、相对湿度）；-热线规格、功率设定值和施加方式；-各次试验的引燃时间和破坏长度等观测数据；-试验结果的平均值和中位数；-试验过程中观察到的异常现象；-与标准程序的任何偏离及其原因。四、主要修订内容对比IECTS60695-2-20:2024相比前一版本（IECTS60695-2-20:2004）的主要技术变化包括：|要素|2004版|2024版||------|--------|--------||适用范围|固体绝缘材料|扩展至部分复合材料及薄壁材料||热线规格|规定较宽泛|明确镍铬合金牌号、电阻值公差范围||功率加载|手动调节为主|支持自动程序控制，功率精度±2%||引燃判定|目测为主|引入持续燃烧概念，明确判定准则||验证程序|仅要求定期校准|增加温度分布验证、热线逐批验证要求||结果表述|以引燃时间为主|增加破坏长度、滴落引燃等多维指标||与其他标准协调|引用关系需更新|全面协调IEC60695-2系列最新版本|五、标准的推广应用与实施意义5.1对电气电子产品安全认证的技术支撑IECTS60695-2-20:2024作为着火危险试验领域的重要技术规范，为电气电子产品的防火安全设计提供了标准化的试验评价手段。在电工产品安全认证领域，该标准所规定的热线点火试验方法常被产品标准和安全规范引用，作为评价绝缘材料在异常过载条件下抵抗引燃能力的重要判定试验之一。5.2对材料研发与选材的指导作用对于高分子材料、改性塑料、复合材料等领域的研究开发人员，HWI试验方法提供了在标准化条件下量化比较不同配方材料耐热线引燃性能的测试手段。通过该试验所获得的数据，可为材料在电气产品中的适用性分级提供参考依据，从而指导材料配方优化和产品结构设计。5.3对实验室能力建设的推动该标准对仪器精度、验证程序、环境条件、操作规范和技术记录等方面的详细规定，为检测实验室开展热线点火试验提供了系统化的操作依据。有助于提升实验室在该领域的技术能力和质量管理水平，也为实验室认可和能力验证活动提供了明确的技术准则。六、主要参与制修订单位IECTS60695-2-20:2024由IEC第89技术委员会（着火危险试验技术委员会，TC89）归口管理。该技术委员会成立于1972年，秘书处设在意大利（由CEI承担），负责IEC在着火危险试验领域的全部标准化工作，其工作范围包括电工电子产品着火危险试验方法的制定与修订、着火危险评定技术的标准化以及与其他技术委员会的协调联络。IECTC89下设若干工作组（WorkingGroup,WG）和维护小组（MaintenanceTeam,MT）：-WG1：着火危险术语工作组；-WG2：着火危险评定方法工作组；-WG3：基于灼热丝/热线的试验方法工作组；-MT4：IEC60695-4（术语）维护组；-MT5：IEC60695-1系列着火危险评定导则维护组；-WG6：潜在引燃源和引燃性试验方法工作组。其中，WG3（基于灼热丝/热线的试验方法工作组）是本次修订IECTS60695-2-20的核心工作组。该工作组由来自德国、中国、美国、日本、法国、英国、韩国、瑞典等国家的标准化专家组成，工作组召集人由德国DKE（德国电气工程师协会）推荐的专家担任。在中国，全国电工电子产品着火危险试验标准化技术委员会（SAC/TC300）是IECTC89的国内技术对口单位。该委员会秘书处设在中国电器科学研究院