ICS81.080Q40DB4210Testmethodforsyntheticthermalinsulationpropertiesofthermalprotectivematerials荊州市市場監督管理局發布IDB4210/T60—2023前言 12規范性引用文件 13術語和定義 14試驗原理 25試驗設備 26試驗條件 37試樣 38試驗步驟 49試驗結果 56試驗報告 6附錄A（規范性）表面測溫傳感器的粘貼 7附錄B（規范性）試件的寬度及厚度測量方法 8DB4210/T60—2023本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件結構和起草規則》的規定起草。本文件由湖北菲利華石英玻璃股份有限公司提出。本文件由荊州市經濟與信息化局歸口。本文件起草單位：湖北菲利華石英玻璃股份有限公司、湖北省產品質量監督檢驗研究院荊州分院。本文件主要起草人：趙金峰、黃俊、陳康、龔勛、廖樂峰、張志斌、樊蓓蓓、關蓓蓓。本文件于2023年11月首次發布。DB4210/T60—20231熱防護材料綜合隔熱性能測試方法本文件規定了熱防護材料綜合隔熱性能測試方法的術語和定義、試驗原理、試驗設備、試驗條件、試樣、試驗步驟、試驗結果和試驗報告。本文件適用于將樹脂基、陶瓷基等類型熱防護材料單面熱載荷按歷程加載后，測定其冷壁溫度、質量燒蝕率，靜態燒蝕量等，其他類材料（如金屬材料、混合材料、層合材料等）可以參照使用。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T1446纖維增強塑料性能試驗方法總則3術語和定義3.1熱防護材料thermalprotectionmaterial用于制造熱防護結構，能抵御單側高熱流并阻抗能量傳遞的材料。3.2綜合隔熱性能comprehensiveheatinsulationperformance是指按照指定的條件對試件單側進行熱載荷歷程加載后，測量其冷壁溫度、靜態燒蝕量、質量燒蝕量隨時間變化的情況，用以表征材料在指定條件下的熱防護能力。3.3冷壁溫度coldwalltemperature也稱為背面溫度、背板溫度等，指測試過程中指定時刻在非加熱面測得的溫度。3.4靜態燒蝕量staticablationamount是指按照本文件中規定的方法進行測試，根據測得的試驗件厚度方向變化數據，按照規定的計算方法得到燒蝕量。3.5DB4210/T60—20232質量燒蝕率massablationrate根據綜合隔熱測試前后的試驗件重量變化情況，按規定的計算方法得到可燒蝕材料的質量變化率，特殊情況下可針對試件整體進行評估。4試驗原理在熱防護材料受熱面進行指定歷程的熱載荷加載后，根據材料不同的綜合隔熱性能會得到不同的冷壁溫度及重量、外形等變化數據，從而可以表征材料出材料的熱防護能力。5試驗設備5.1加熱設備5.1.1加熱裝置由發熱單元（常用石英燈）、供電電極和隔熱部件等構成，通過伺服供電設備驅動發熱單元對試件單側進行加熱，裝置不限定具體形式，但需要具備良好的隔熱功能，在進行熱載荷加載時能夠穩定工作。5.1.2加熱設備需具備對試驗件進行指定熱條件加載的能力，為確保試件在加熱區內均勻受熱，加熱區X、Y向需覆蓋試件并超出試件邊緣距離＞50mm，加熱器表面與試件表面推薦距離為50~150mm，如圖注：圖示單位為mm，在確保加熱效果的前提圖1加熱設備示意圖5.2測量設備5.2.1用于測量本文件里的溫度、熱流隨時間變化的數據，要求能夠連續記錄從開始加熱到加熱結束的溫度或者熱流歷程。溫度測量數據精確到0.1℃,熱流測量數據精確到0.1kW/㎡，記錄頻率不低于10Hz。對于同一個試驗，可只對溫度或者熱流其中的一項數據進行記錄。DB4210/T60—202335.2.2測量設備另外包含對試件前后的重量、外形參數進行測量的量具和設備，其重量測量精度優于0.1g，形狀測量精度優于0.1mm。5.3隔熱工裝隔熱工裝能對被測試件進行有效固定，固定后試件的受熱面能與工裝表面基本處于同一平面，工裝與試件接觸部分需保留一定的間隙用于柔性隔熱材料（如硅酸鋁隔熱氈等）的填充，以減少試件邊緣漏熱，并減少試件邊緣與工裝之間的換熱。6試驗條件6.1材料限定本文件適用于固體板狀材料，且要求材料在提供的熱考核條件下能夠保持尺寸穩定，不發生結構破壞。6.2環境條件測試在室溫環境下進行。6.3熱載條件試驗前需指定熱載條件，熱載條件應滿足如下兩種形式之一：a)溫度條件:按溫度-時間提供歷程數據，溫度單位為攝氏度(℃),時間單位為秒（s）；b)熱流條件：按照熱流-時間提供歷程數據，熱流單位為kW/㎡，時間單位為秒（s）。6.4試驗工況以被評估時刻與熱載荷歷程的時間關系進行定義，并在測試前按照如下形式之一進行指定:c)終秒工況：在熱載歷程加載結束時刻進行綜合隔熱性能評估的工況，終秒工況也是綜合隔熱性能評估的默認工況。d)指定時刻工況：在熱載歷程的指定時刻進行綜合隔熱性能評估的工況。7試樣7.1試樣數量測試試樣每組不少于1個有效樣，仲裁試樣每組不少于3個有效樣，對于相同熱載荷工況的多組試件，應額外提供一個同材質的調試件。7.2試樣形狀與尺寸除另有規定外，測定材料綜合隔熱性能測試的試樣的形狀及尺寸如圖2所示，其試件有效厚度為1mm～50mm，試件允許厚度偏差±0.5mm，有特殊用途的試件厚度可以根據實際需求進行調整。DB4210/T60—20234圖2試件尺寸與規格7.3試樣外觀7.3.1試件表面應平整均勻，特殊情況表面可以是球面或者其他異形，但必須指定正面溫度參考位置及冷壁溫度測量位置。7.3.2試樣邊緣應均勻、平直、無缺陷。7.4試樣制備試樣在按照7.1～7.3提供以外，試驗開始前還應按照附錄A的方法進行制備。8試驗步驟8.1樣品檢查按照GB/T1446的規定進行。8.2試樣狀態調節和記錄8.2.1按照附錄A的方法制樣前，試樣在室溫環境下至少放置6h。8.2.2按照附錄A的方法制樣后，試驗在室溫環境下至少放置6h。8.2.3特殊狀態調節按照需要而定。8.2.4按照前述方法調節后，用游標卡尺記錄試樣寬度和厚度。8.2.5對測試前的試件進行編號確認，必要時進行拍照記錄。8.3試驗狀態調節8.3.1按照6.3提供的條件進行加熱系統的參數設定。8.3.2使用調試件對6.3提供的熱條件進行調試，檢查設定熱條件和熱條件反饋值的符合性，并調節加熱系統參數，使得加熱系統處于正常的工作狀態。8.4試件測試8.4.1試樣裝入固定工裝，并在試件邊緣與工裝之間填充隔熱材料。8.4.2啟動數據記錄，隨后啟動加熱系統，對試件受熱面施加熱載荷，記錄整個時間歷程內的傳感器溫度測試數據。DB4210/T60—202358.4.3按照6.4的規定，記錄指定時刻的各溫度傳感器的測量數據。8.4.4按照8.2.4～8.2.5的狀態對測試后的試件進行測試后的狀態記錄。8.5數據有效性判定試驗數據有效性按照如下原則判定:a)順利完成了熱載荷加載；b)取得了正反面至少各1路溫度有效數據；c)推薦的冷壁溫度數據偏差小于10%，質量燒蝕量及靜態燒蝕量數據偏差小于50%，特殊情況可根據材料類型和試驗工況另行判定。9試驗結果9.1冷壁溫度9.1.1需完整記錄試件冷壁在試驗過程中的溫度歷程，測試結果給出的冷壁溫度為指定工況下的溫度測量值，是衡量材料綜合隔熱性能的直接指標，單位為℃,按照式（1）進行確定：T=max(t1,t2...tn)........................................................................(1)式中：T：冷壁溫度，即指定工況的材料綜合隔熱性能表征值，可按要求給出多個極大值。t1、t2、tn：各測點的冷壁溫度。9.1.2為減少因環境溫度對綜合隔熱性能表征溫度的影響，需要特殊判定時使用冷壁溫度增量來衡量材料綜合隔熱性能，單位為℃,按照式（2）進行確定：△T=TT0...............................................................................(2)式中：△T：冷壁溫度增量，單位℃;T：冷壁溫度，單位℃;T0：初始溫度，即測試開始時刻對應溫度測點的測量值。9.2質量燒蝕率質量燒蝕率按照式（3）計算：..............................................................................(3)式中：P：質量燒蝕率，單位為百分比（%）；M0：燒蝕前試件重量，單位為克（gM1：燒蝕后試件重量，單位為克（g）。9.3靜態燒蝕量靜態燒蝕量按照式（4）進行計算，其中相關參數測量按照附表B規定的方法進行：H=H0—H1...............................................................................(4)DB4210/T60—20236式中：H：靜態燒蝕量，即燒蝕損失的厚度，單位為毫米（mm）；H0：燒蝕前試件厚度，單位為毫米（mm）；H1：燒蝕后試件厚度，單位為毫米（mm）。9.4算數平均值、標準誤差和離散系數按照GB/T1446的規定進行。10試驗報告試驗報告應至少包含以下各項內容：a)試件生產單位名稱，類型或編號；b)試驗方法或者標準；c)傳感器粘貼位置說明；d)試驗熱載條件；e)試驗結果，必須包含冷壁溫度，其他結果根據實際需求提供；f)試驗地點、日期及其他需要說明的情況。DB4210/T60—20237（規范性）表面測溫傳感器的粘貼A.1表面測溫傳感器的粘貼A.1.1試驗溫度使用熱電偶進行測量，在試驗前進行熱電偶的焊接和準備。A.1.2按照圖A.1的位置，對傳感器粘接點表面進行輕度打磨，要求打磨深度≤0.5mm，打磨后試件表面沒有新增裂紋或其他可見缺陷。A.1.3使用膠帶粘接線路非測量部分的的方式對進行傳感器粘貼，熱載荷加載面和非加載面按照圖A.1各粘貼一個以上傳感器，傳感器位置和數量需要調整時可按照其他方式進行傳感器粘貼，但需要在測試結果中進行說明。A.1.4粘貼好傳感器后，使用耐高溫導熱粘接劑（推薦使用陶瓷膠）對傳感器測點進行涂覆，涂覆后按照粘接劑使用方式進行固化，固化溫度控制在80℃以內。A.1.5檢查試件粘接狀態，要求粘接劑固化后膠層厚度＜2mm，粘接點膠層平面面積不大于4cm2，對于不合格的粘接點，去掉粘接劑并按照附錄A.1.2規定的方式打磨表面后，重新進行傳感器粘接。圖A.1傳感器粘貼方式DB4210/T60—20238（規范性）試件的寬度及厚度測量方法B.1試件的寬度及厚度測量方法B.1.1試件厚度使用經過標定且在有效期內的游標卡尺進行測量。B.1.2試件按照本文件7.2中規定的方法制樣后，按照圖B.1的標記