《工業用絕熱制品 熱膨脹系數的測定 光學法》征求意見

　　【儀表網 儀表標準】由中國材料與試驗標準化委員會建筑材料標準化領域委員會絕熱吸聲材料標準化技術委員會(CSTM/FCO3/TCO5)歸口承擔的《工業用絕熱制品熱膨脹系數的測定光學法》團體標準(立項號:CSTM LX 0305 00915—2022)已完成征求意見稿，按照《中關村材料試驗技術聯盟團體標準管理辦法》的有關規定，現公開廣泛征求意見。
 

　　在能源日漸緊張的今天，提高能效、降低能耗是我國一項重要任務，絕熱材料作為一種良好的節能材料，正在各領域中發揮著越來越大的作用。
 

　　然而，在保溫節能的同時，保溫材料在不同溫度下的線性變化和各種保溫材料之間對熱的反應的匹配性極大地影響了保溫效果。例如在常溫下安裝的保溫材料，當升到某個使用溫度后，材料在長度、寬度和厚度方向都會發生一定的線性變化。如果沒有很好地預測出這種變化或預測的與實際相差太大，在實際使用中就會產生保溫層破壞導致熱能源損耗的后果。如果同時使用幾種不同特性的保溫材料，在某個使用溫度下，這幾種不同特性的保溫材料會發生不同程度的收縮或膨脹，如果收縮或膨脹相差較大，那么會發生保溫層破壞從而降低保溫效果的情況。因此如果能夠通過測試手段來預測保溫材料在某個溫度下的線膨脹系數，將會指導實際的保溫工程，真正起到節能保溫的作用。
 

　　目前，國內有GB/T 34183-2017《建筑設備及工業裝置用絕熱制品 熱膨脹系數的測定》，國外有ISO 18099：2013《建筑設備和工業裝置用絕熱產品 熱膨脹系數的測定》、ISO 23766：2022 《工業用絕熱制品 低溫熱膨脹系數的測定》。其中，國際標準ISO 18099：2013和GB/T 34183-2017《建筑設備及工業裝置用絕熱制品 熱膨脹系數的測定》標準等同，均是測量溫度在196℃～850℃范圍內絕熱制品的熱膨脹系數，適用范圍和試驗方法等相同。
 

　　傳統的頂桿法是通過推桿與樣品接觸得到被測樣品在加熱時長度隨溫度的變化來測得材料的熱膨脹系數。這種測量方法雖然目前已經可以得到很高的精度，但由于推桿與樣品的接觸存在相互作用力，對于測量有高溫流變或者在過冷液相區的大塊非晶樣品，會因樣品變形而造成測量失真。頂桿法測量的樣品小，且只能測剛性材料，對于柔性材料、大尺寸測試無能為力。
 

　　本次制定的團體標準采用了新方法——光學法，該方法具有非接觸式、高精密度、適應性光等特點，測試溫度范圍可由 -150 ℃ 至 600 ℃，其使用高性能GaN LED光源和準直透鏡給出平行光束，經過樣品后，由高分辨度的傳感器測得樣品的“影子”變化，分度值可達50 nm/0.1℃。本標準制定后將給出新的測定方法，將提高我國對熱膨脹系數的測試和評價能力。
 

　　本文件參照GB/T 1.1—2020 《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》，GB/T 20001.4《標準編寫規則 第4部分：試驗方法標準》給出的規則起草。參考GB/T 4132 絕熱材料及相關術語；GB/T 34183 建筑設備及工業裝置用絕熱制品 熱膨脹系數的測定等規程內容編制。
 

　　本文件規定了測定熱膨脹系數的方法。本文件適用于絕熱材料，溫度范圍為-196℃~800℃，且不超過絕熱制品的使用溫度限。本標準不適用于在試驗過程中由于結合水損失或其他相變而產生尺寸變化的制品。
 

　　原理：
 

　　隨著制品溫度變化，線性尺寸發生變化，通過光學測試方法進行測試與表征。
 

　　儀器和設備：
 

　　1.光源系統。能夠向試樣和傳感器提供寬體平面平行光柱的InGaN光源。應使用準直透鏡，使光源平行度達到2″。
 

　　2.光傳感器系統。使用傳感器探測光柱與試樣陰影。使用數碼邊緣探測處理器評估傳感信號，準確稱量試樣在溫度變化前后的尺寸。長度精度應達到 2 × 10−4 × ，長度變化量精度應達到 2 × 10−5 × 。
 

　　3.測試爐體與加熱冷卻系統。可將試樣平均溫度保持在目標測試溫度± 0.5 K。測試爐體在試驗期間應可控制升溫速率至 1 °C/min。爐體宜設置為碟狀，可在試樣上方或下方使用電加熱系統與液氮冷卻系統。測試爐體應設有光柱穿過的孔。孔的尺寸應與試樣和光源相符，并保證溫度分布均勻。
 

　　4.溫度測試儀器。根據試驗溫度選用校驗過的熱電偶，精確至±0.5K。熱電偶鏈接至一個持續測試裝置。如果僅需兩個溫度的平均線性熱膨脹系數，測試只在兩個溫度之間進行即可。如果需要全溫度范圍的曲線，應進行連續的測試。
 

　　5.試樣制備儀器。切割試樣的合適的鋸條或薄壁管狀刀具。薄壁管狀刀具一般為一端邊緣鋒利的金屬管，用來切割柱形試樣。
 

　　試驗步驟：
 

　　清潔樣品表面并放置在光柱區域的中心位置，確保試樣表面與光柱方向垂直。在 (23 ± 2) °C條件下測試其常溫情況下的長度。
 

　　將熱電偶放置在試樣背光面上的空洞中，或保證試樣與熱電偶的良好接觸，在這種情況下，試樣與熱電偶的發射系數應匹配。
 

　　關閉測試爐體，開始加熱/冷卻系統至測試段最低溫度。然后開始加熱洗漱，確保溫度梯度能夠滿足相關產品標準的要求。如果未給出相關信息，則在升溫過程中不超過3 K/min，在接近目標溫度 50 °C時，不超過1 K/min。
 

　　保持溫度一段時間，是試樣溫度可達到均勻。通常，30min可以達到。
 

　　在溫度達到目標溫度 (± 1 K)后記錄溫度和測試試樣長度。連續記錄長度變化/溫度曲線。
 

　　當溫度返回常溫時，重新測試試樣長度。如果不可擬的變化發生，重復測試直到僅有可逆變化發生。
 

　　結果應由可逆變化的讀數進行計算。
 

　　測試報告：
 

　　測試報告應包含以下信息：a)標準號；b)產品信息：1)產品名稱、工廠、制造商或供應商；2)產品編碼；3)產品型號；4)其他適用的信息，例如標稱尺寸。
 

　　c)測試步驟：1)抽樣信息；2)試樣調試情況；3)樣品是否包含貼面等；4)任何的偏差；5)測試時間；6)測試溫度；7)影響結果的任何事件。
 

　　d)結果：1)熱膨脹系數單值與平均值；2)長度變化/溫度曲線。
 

　　更多詳情請見附件。