ICS 27.120. 99 F 83 备案号：57424—2017 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 20421.4—2017 核电厂安全重要电缆状态监测方法 第4部分：氧化诱导技术 The condition monitoring methods of cable important to safety in nuclear power plants Part 4: Oxidation induction techniques 2017-02-10发布 2017~07-01实施 发布 国家能源局 NB/T20421.4—2017 目 •次 前言 I 范围 I 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 缩略语 5 基本原理 2 6 适用性和重现性的要求 2 测量程序 2 7. 1 聚合物材料性能的稳定 7.2取样. 7.3试件制备 3 7.4仪器 7.5校准. 7.6OIT测量方法 7.7 OITP测量方法 6 附录A（资料性附录） 影响OIT测量值的设定温度 9 附录B（资料性附录） 热谱图的解释， 10 附录C（资料性附录） OITP测量报告示例 14 参考文献 16 I NB/T20421.4—2017 前言 NB/T20421《核电厂安全重要电缆状态监测方法》分为5个部分： -第1部分：总则； 第2部分：压痕模量； —第3部分：断裂伸长率； 第4部分：氧化诱导技术； 一第5部分：光时域反射。 本部分为NB/T20421的第4部分。 本部分由能源行业核电标准化技术委员会提出。 本部分巾核工业标准化研究所归口。 本部分起草单位：中广核核电运营有限公司，苏州热工研究院有限公司，中国核电工程有限公司， 核动力运行研究所，上海核工程研究设计院。 本部分主要起草人：钟帆、陈吉胜、胡浙麟、孙强、余加银、惠兆字、张益舟、尚雪莲、范遂、楼 天杨。 II NB/T20421.42017 核电厂安全重要电缆状态监测方法 第4部分：氧化诱导技术 1范围 NB/T2042.1的本部分规定了采用氧化诱导技术对核电厂安全重要电缆进行状态监测的要求，包括试 样选择、测量系统、测量条件以及测量结果报告。 本部分适用于有机或聚合物材料结构的核电厂安全重要电缆，也适用于含有机或聚合材料的其他设 备。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是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。 GB/T19466.6一2009塑料差示扫描量热法（DSC）第6部分：氧化诱导时间（等温OIT）和氧化 诱导温度（动态OIT）的测定 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 氧化诱导期OxidationInductionTime（OIT） 稳定化材料耐氧化分解的一种相对度量。在常压、氧气或空气气氛及规定温度下，通过量热法测 定材料出现氧化放热的时间。 注：OIT测量值的单位是分钟（min）。 3. 2 氧化诱导温度OxidationInductionTemperature（OITP） 稳定化材料耐氧化分解的一种相对度量。在常压、氧气或空气气氛中，以规定的速率升温，通过 量热法测定材料出现氧化放热的温度。 注：OITP测量值的单位是摄氏度（℃） 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 CSPE：氯磺化聚乙烯（ChlorosulphonatedPolyethylene） DSC：差示扫描量热仪（DifferentialScanningCalorimeter） EPDM：：：元乙闪橡胶（EthylenePropyleneDieneMonomer） EPR：乙内橡胶（EthylenePropyleneRubber） NB/T20421.42017 EVA：乙烯-醋酸乙烯酯（EthyleneVinylAcetate） OIT：氧化诱导期（OxidationInductionTime） OITP：氧化诱导温度（OxidationInductionTemperature） PE：聚乙烯（Polyethylene） PEEK：聚醚醚酮（PolyEtherEtherKetone） PVC：聚氯乙烯（PolyVinylChloride） XLPE：交联聚乙烯（Cross-linkedPolyethylene） 5基本原理 氧化诱导方法是基于检测某一试件在氧气中被加热时所发生的氧化放热现象。这种放热对一些种 类的有机或聚合物材料的氧化程度变化比较敏感，可以作为这些材料老化判据的指标。氧化诱导方法 有两种，OIT是在设定恒温下材料开始发生氧化反应所需要的时间；OITP是在以一个设定的恒定速率升 温过程中材料开始发生氧化反应时的温度。这两种方法是互补的，OIT难以测定时，可能测定OITP 会更有效。OIT和OITP的测量值都会随若材料降质程度的增加而减小，这种方法与材料中添加的抗氧 化剂含量有关。随若材料的老化，抗氧化剂含量会逐渐减少。 6适用性和重现性的要求 氧化诱导方法主要适用于电缆护套或绝缘层的聚烯烃（如PE，XLPE）材料。它也可以适用于乙 烯-丙烯聚合物（如EPR，EPDM）材料和EVA材料。但该方法不适用于耐高温聚合物，如PEEK材料。 该方法一般不适用于氯化聚合物（如PVC，CSPE），主要是因为测量过程中的降质产物具有腐 蚀性，会损坏仪器。对于这些材料，如果试件质量较小（1mg～2mg），可考虑谨慎使用该方法。 该方法不适用于核电厂现场使用，但适用于从现场取样，并送到实验室里进行测试。在实验室中 一个未老化电缆试件的OIT测量大概需要90min，并且试件老化越严重，测量时间越短；OITP的测量通 常需要30min40min。 一般而言，在同一实验室或在不同实验室之间进行试验时，OIT测量值的标准差通常为平均值的5 %～10%；而OITP测量值的标准差通常为平均值的1%～3%。产生偏差的原因之一是试件材料的不均 匀性，测量的试件质量越小，这种偏差会变得越明显。同一材料OITP测量值的重现性要优于其OIT的 测量值，但是需要以基线数据为支撑。 7测量程序 7.1聚合物材料性能的稳定 在状态监测或加速老化试验之前，新制造电缆的材料需要一段合适的时间来保证性能已达到稳定状 态，材料性能稳定所需时间一般取决于工艺助剂和聚合物成分，此段时间为材料性能的稳定周期。如 果制造商无法提供材料的稳定周期，则一般将稳定周期设定为6个月。 7.2取样 7.2.1一般要求 进行OIT或OITP测量时，只能表明特定取样位置电缆的状态信息。现场取样时，所选取的取样部 位所处环境应具有代表性区域运行环境，如热源、辐射源附近，因为在最接近热源、辐射源的部位热效 2 NB/T20421.42017 应、辐照效应最为明显，因此取样点应考虑选择热源和辐射源附近有显著老化影响的试样部位，测量中 应记录试样测量部位的位置及该部位的历史运行环境信息。 取样过程中应遵循现场安全指示，保证现场人身及设备安全。从现场移动试样时对电缆的动作应 尽可能小，如不应为移动试样而过分弯曲电缆。 7.2.2试样要求 为保证取样点的可测试件数量达到5个以上，试样量不应少于50mg。设备材料取样点表面应保持 洁净，必要时可对其表面进行擦拭，但清理表面时不能使用任何溶剂。试件通常以薄片或刮取物的形 式取自电缆护套表面，或以薄片的形式取自电缆端部的绝缘。取样时，应记录取样点的位置，包括沿 电缆径向取样点的分布情况（如、是从表面取样还是沿厚度径向的切片）。 取样过程中应遵循现场安全指示，保证现场人身及设备安全。取样时对电缆的动作应尽可能小， 如不应为移动试样而过分弯曲电缆。 采样后的试样在测量之前应储存在合适的条件下。建议将试样储存在温度不超过25℃、相对湿度 在45%～75%之间的避光环境中， 7.2.3其他要求 消为OIT或OITP试验进行现场取样时，应在取样前后对电缆进行目视检查，并记录存档电缆未被损 坏。 如果是从核电厂现场运行的电缆上取样，应提前评估取样对设备将来操作使用以及电缆质量的影 响。 注：当从在役电缆上取样影响到电缆的鉴定或今后运行时，电缆位应停止使用或根据核电厂的有效程序进行维修以确 保电缆的鉴定状态。 7.3试件制备 每个OIT或O[TP的试件应在10mg+2mg的范用内，将试件切成尺寸不超过1mm的碎。建议使用 网筛筛选出尺寸直径不大于0.85mm的试件碎屑，这对测试过程中试件的氧化反应的重现性至关重要。 制备好的试件应放入适用于测试仪器的试样盘中。 试样盘应为铝制，上方开口或加有孔的盖子或网眼的盖了，以保证试验过程中氧气能够自由出入试 样盘。至少应制作主个这样的测量试件。 注1：如果试件是质量较小的含卤材料，需在测试报告中特别说明。 注2：如果兰次OIT测试结果的标准差人于平均值的10%，或者三次OITP测试结果的标准差大于平均值的3%， 则必须再增加两个试件进行测试。 7.4仪器 用于测量氧化诱导的仪器应能够识别毫瓦级别的放热量，如DSC。在测量过程中，仪器的恒温稳 定性保持在±0.3℃以内，测量时间通常为90min，温升速率可调。 仪器应允许特定气体以可控速率吹扫试样室，气体切换点至仪器试样室之间的气体管道应尽可能的 短，载气的切换时间不得超过1min，以尽可能的减少载气在切换过程中产生的气体置换体积。例如， 采用75mL/min的载气吹扫速率吹扫时，在气体切换过程中产生的气体置换体积应小于75mL。 为了进行分析，应准确测量参比盘和试样盘之间的热流量差值，该测量值为时间的函数（OIT测量 法）或温度的函数（OITP测量法）。 7.5校