热防护材料综合隔热性能测试方法DB4210／T 60-2023.pdf

I C S 8 1.0 8 0Q 4 0DB 4210荆 州 市 地 方 标 准D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 3热 防 护 材 料 综 合 隔 热 性 能 测 试 方 法T e s t m e t h o d f o r s y n t h e t i c t h e r m a l i n s u l a t i o n p r o p e r t i e s o f t h e r m a l p r o t e c t i v em a t e r i a l s2 0 2 3-1 1-1 3 发 布 2 0 2 3-1 2-0 1 实 施荆 州 市 市 场 监 督 管 理 局发 布D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 3I目 次前 言.I I1 范 围.12 规 范 性 引 用 文 件.13 术 语 和 定 义.14 试 验 原 理.25 试 验 设 备.26 试 验 条 件.37 试 样.38 试 验 步 骤.49 试 验 结 果.56 试 验 报 告.6附 录 A（规 范 性）表 面 测 温 传 感 器 的 粘 贴.7附 录 B（规 范 性）试 件 的 宽 度 及 厚 度 测 量 方 法.8D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 3I I前 言本 文 件 按 照 G B/T 1.1-2 0 2 0 标 准 化 工 作 导 则 第 1 部 分：标 准 化 文 件 结 构 和 起 草 规 则 的 规 定 起 草。本 文 件 由 湖 北 菲 利 华 石 英 玻 璃 股 份 有 限 公 司 提 出。本 文 件 由 荆 州 市 经 济 与 信 息 化 局 归 口。本 文 件 起 草 单 位：湖 北 菲 利 华 石 英 玻 璃 股 份 有 限 公 司、湖 北 省 产 品 质 量 监 督 检 验 研 究 院 荆 州 分 院。本 文 件 主 要 起 草 人：赵 金 峰、黄 俊、陈 康、龚 勋、廖 乐 峰、张 志 斌、樊 蓓 蓓、关 蓓 蓓。本 文 件 于 2 0 2 3 年 1 1 月 首 次 发 布。D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 31热 防 护 材 料 综 合 隔 热 性 能 测 试 方 法1 范 围本 文 件 规 定 了 热 防 护 材 料 综 合 隔 热 性 能 测 试 方 法 的 术 语 和 定 义、试 验 原 理、试 验 设 备、试 验 条 件、试 样、试 验 步 骤、试 验 结 果 和 试 验 报 告。本 文 件 适 用 于 将 树 脂 基、陶 瓷 基 等 类 型 热 防 护 材 料 单 面 热 载 荷 按 历 程 加 载 后，测 定 其 冷 壁 温 度、质量 烧 蚀 率，静 态 烧 蚀 量 等，其 他 类 材 料（如 金 属 材 料、混 合 材 料、层 合 材 料 等）可 以 参 照 使 用。2 规 范 性 引 用 文 件下 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。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。G B/T 1 4 4 6 纤 维 增 强 塑 料 性 能 试 验 方 法 总 则3 术 语 和 定 义3.1热 防 护 材 料 t h e r m a l p r o t e c t i o n m a t e r i a l用 于 制 造 热 防 护 结 构，能 抵 御 单 侧 高 热 流 并 阻 抗 能 量 传 递 的 材 料。3.2综 合 隔 热 性 能 c o m p r e h e n s i v e h e a t i n s u l a t i o n p e r f o r m a n c e是 指 按 照 指 定 的 条 件 对 试 件 单 侧 进 行 热 载 荷 历 程 加 载 后，测 量 其 冷 壁 温 度、静 态 烧 蚀 量、质 量 烧 蚀量 随 时 间 变 化 的 情 况，用 以 表 征 材 料 在 指 定 条 件 下 的 热 防 护 能 力。3.3冷 壁 温 度 c o l d w a l l t e m p e r a t u r e也 称 为 背 面 温 度、背 板 温 度 等，指 测 试 过 程 中 指 定 时 刻 在 非 加 热 面 测 得 的 温 度。3.4静 态 烧 蚀 量 s t a t i c a b l a t i o n a m o u n t是 指 按 照 本 文 件 中 规 定 的 方 法 进 行 测 试，根 据 测 得 的 试 验 件 厚 度 方 向 变 化 数 据，按 照 规 定 的 计 算 方法 得 到 烧 蚀 量。3.5D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 32质 量 烧 蚀 率 m a s s a b l a t i o n r a t e根 据 综 合 隔 热 测 试 前 后 的 试 验 件 重 量 变 化 情 况，按 规 定 的 计 算 方 法 得 到 可 烧 蚀 材 料 的 质 量 变 化 率，特 殊 情 况 下 可 针 对 试 件 整 体 进 行 评 估。4 试 验 原 理在 热 防 护 材 料 受 热 面 进 行 指 定 历 程 的 热 载 荷 加 载 后，根 据 材 料 不 同 的 综 合 隔 热 性 能 会 得 到 不 同 的 冷壁 温 度 及 重 量、外 形 等 变 化 数 据，从 而 可 以 表 征 材 料 出 材 料 的 热 防 护 能 力。5 试 验 设 备5.1 加 热 设 备5.1.1 加 热 装 置 由 发 热 单 元（常 用 石 英 灯）、供 电 电 极 和 隔 热 部 件 等 构 成，通 过 伺 服 供 电 设 备 驱 动 发热 单 元 对 试 件 单 侧 进 行 加 热，装 置 不 限 定 具 体 形 式，但 需 要 具 备 良 好 的 隔 热 功 能，在 进 行 热 载 荷 加 载 时能 够 稳 定 工 作。5.1.2 加 热 设 备 需 具 备 对 试 验 件 进 行 指 定 热 条 件 加 载 的 能 力，为 确 保 试 件 在 加 热 区 内 均 匀 受 热，加 热区 X、Y 向 需 覆 盖 试 件 并 超 出 试 件 边 缘 距 离 5 0 m m，加 热 器 表 面 与 试 件 表 面 推 荐 距 离 为 5 0 1 5 0 m m，如 图1 所 示。注：图示单位为m m，在确保加热效果的前提下，各距离可适当调整。图 1 加 热 设 备 示 意 图5.2 测 量 设 备5.2.1 用 于 测 量 本 文 件 里 的 温 度、热 流 随 时 间 变 化 的 数 据，要 求 能 够 连 续 记 录 从 开 始 加 热 到 加 热 结 束的 温 度 或 者 热 流 历 程。温 度 测 量 数 据 精 确 到 0.1，热 流 测 量 数 据 精 确 到 0.1 k W/，记 录 频 率 不 低 于1 0 H z。对 于 同 一 个 试 验，可 只 对 温 度 或 者 热 流 其 中 的 一 项 数 据 进 行 记 录。D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 335.2.2 测 量 设 备 另 外 包 含 对 试 件 前 后 的 重 量、外 形 参 数 进 行 测 量 的 量 具 和 设 备，其 重 量 测 量 精 度 优 于0.1 g，形 状 测 量 精 度 优 于 0.1 m m。5.3 隔 热 工 装隔 热 工 装 能 对 被 测 试 件 进 行 有 效 固 定，固 定 后 试 件 的 受 热 面 能 与 工 装 表 面 基 本 处 于 同 一 平 面，工 装与 试 件 接 触 部 分 需 保 留 一 定 的 间 隙 用 于 柔 性 隔 热 材 料（如 硅 酸 铝 隔 热 毡 等）的 填 充，以 减 少 试 件 边 缘 漏热，并 减 少 试 件 边 缘 与 工 装 之 间 的 换 热。6 试 验 条 件6.1 材 料 限 定本 文 件 适 用 于 固 体 板 状 材 料，且 要 求 材 料 在 提 供 的 热 考 核 条 件 下 能 够 保 持 尺 寸 稳 定，不 发 生 结 构 破坏。6.2 环 境 条 件测 试 在 室 温 环 境 下 进 行。6.3 热 载 条 件试 验 前 需 指 定 热 载 条 件，热 载 条 件 应 满 足 如 下 两 种 形 式 之 一：a)温 度 条 件:按 温 度-时 间 提 供 历 程 数 据，温 度 单 位 为 摄 氏 度（），时 间 单 位 为 秒（s）；b)热 流 条 件：按 照 热 流-时 间 提 供 历 程 数 据，热 流 单 位 为 k W/，时 间 单 位 为 秒（s）。6.4 试 验 工 况以 被 评 估 时 刻 与 热 载 荷 历 程 的 时 间 关 系 进 行 定 义，并 在 测 试 前 按 照 如 下 形 式 之 一 进 行 指 定:c)终 秒 工 况：在 热 载 历 程 加 载 结 束 时 刻 进 行 综 合 隔 热 性 能 评 估 的 工 况，终 秒 工 况 也 是 综 合 隔 热 性能 评 估 的 默 认 工 况。d)指 定 时 刻 工 况：在 热 载 历 程 的 指 定 时 刻 进 行 综 合 隔 热 性 能 评 估 的 工 况。7 试 样7.1 试 样 数 量测 试 试 样 每 组 不 少 于 1 个 有 效 样，仲 裁 试 样 每 组 不 少 于 3 个 有 效 样，对 于 相 同 热 载 荷 工 况 的 多 组 试 件，应 额 外 提 供 一 个 同 材 质 的 调 试 件。7.2 试 样 形 状 与 尺 寸除 另 有 规 定 外，测 定 材 料 综 合 隔 热 性 能 测 试 的 试 样 的 形 状 及 尺 寸 如 图 2 所 示，其 试 件 有 效 厚 度 为1 m m 5 0 m m，试 件 允 许 厚 度 偏 差 0.5 m m，有 特 殊 用 途 的 试 件 厚 度 可 以 根 据 实 际 需 求 进 行 调 整。D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 34注：图示单位为m m。图 2 试 件 尺 寸 与 规 格7.3 试 样 外 观7.3.1 试 件 表 面 应 平 整 均 匀，特 殊 情 况 表 面 可 以 是 球 面 或 者 其 他 异 形，但 必 须 指 定 正 面 温 度 参 考 位 置及 冷 壁 温 度 测 量 位 置。7.3.2 试 样 边 缘 应 均 匀、平 直、无 缺 陷。7.4 试 样 制 备试 样 在 按 照 7.1 7.3 提 供 以 外，试 验 开 始 前 还 应 按 照 附 录 A 的 方 法 进 行 制 备。8 试 验 步 骤8.1 样 品 检 查按 照 G B/T 1 4 4 6 的 规 定 进 行。8.2 试 样 状 态 调 节 和 记 录8.2.1 按 照 附 录 A 的 方 法 制 样 前，试 样 在 室 温 环 境 下 至 少 放 置 6 h。8.2.2 按 照 附 录 A 的 方 法 制 样 后，试 验 在 室 温 环 境 下 至 少 放 置 6 h。8.2.3 特 殊 状 态 调 节 按 照 需 要 而 定。8.2.4 按 照 前 述 方 法 调 节 后，用 游 标 卡 尺 记 录 试 样 宽 度 和 厚 度。8.2.5 对 测 试 前 的 试 件 进 行 编 号 确 认，必 要 时 进 行 拍 照 记 录。8.3 试 验 状 态 调 节8.3.1 按 照 6.3 提 供 的 条 件 进 行 加 热 系 统 的 参 数 设 定。8.3.2 使 用 调 试 件 对 6.3 提 供 的 热 条 件 进 行 调 试，检 查 设 定 热 条 件 和 热 条 件 反 馈 值 的 符 合 性，并 调 节加 热 系 统 参 数，使 得 加 热 系 统 处 于 正 常 的 工 作 状 态。8.4 试 件 测 试8.4.1 试 样 装 入 固 定 工 装，并 在 试 件 边 缘 与 工 装 之 间 填 充 隔 热 材 料。8.4.2 启 动 数 据 记 录，随 后 启 动 加 热 系 统，对 试 件 受 热 面 施 加 热 载 荷，记 录 整 个 时 间 历 程 内 的 传 感 器温 度 测 试 数 据。D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 358.4.3 按 照 6.4 的 规 定，记 录 指 定 时 刻 的 各 温 度 传 感 器 的 测 量 数 据。8.4.4 按 照 8.2.4 8.2.5 的 状 态 对 测 试 后 的 试 件 进 行 测 试 后 的 状 态 记 录。8.5 数 据 有 效 性 判 定试 验 数 据 有 效 性 按 照 如 下 原 则 判 定:a)顺 利 完 成 了 热 载 荷 加 载；b)取 得 了 正 反 面 至 少 各 1 路 温 度 有 效 数 据；c)推 荐 的 冷 壁 温 度 数 据 偏 差 小 于 1 0%，质 量 烧 蚀 量 及 静 态 烧 蚀 量 数 据 偏 差 小 于 5 0%，特 殊 情 况 可根 据 材 料 类 型 和 试 验 工 况 另 行 判 定。9 试 验 结 果9.1 冷 壁 温 度9.1.1 需 完 整 记 录 试 件 冷 壁 在 试 验 过 程 中 的 温 度 历 程，测 试 结 果 给 出 的 冷 壁 温 度 为 指 定 工 况 下 的 温 度测 量 值，是 衡 量 材 料 综 合 隔 热 性 能 的 直 接 指 标，单 位 为，按 照 式（1）进 行 确 定：nt t t T 2 1,m a x.(1)式 中：T：冷 壁 温 度，即 指 定 工 况 的 材 料 综 合 隔 热 性 能 表 征 值，可 按 要 求 给 出 多 个 极 大 值。t 1、t 2、t n：各 测 点 的 冷 壁 温 度。9.1.2 为 减 少 因 环 境 温 度 对 综 合 隔 热 性 能 表 征 温 度 的 影 响，需 要 特 殊 判 定 时 使 用 冷 壁 温 度 增 量 来 衡 量材 料 综 合 隔 热 性 能，单 位 为，按 照 式（2）进 行 确 定：0T T T.(2)式 中：T：冷 壁 温 度 增 量，单 位；T：冷 壁 温 度，单 位；T0：初 始 温 度，即 测 试 开 始 时 刻 对 应 温 度 测 点 的 测 量 值。9.2 质 量 烧 蚀 率质 量 烧 蚀 率 按 照 式（3）计 算：01 0MM MP.(3)式 中：P：质 量 烧 蚀 率，单 位 为 百 分 比（%）；M0：烧 蚀 前 试 件 重 量，单 位 为 克（g）；M1：烧 蚀 后 试 件 重 量，单 位 为 克（g）。9.3 静 态 烧 蚀 量静 态 烧 蚀 量 按 照 式（4）进 行 计 算，其 中 相 关 参 数 测 量 按 照 附 表 B 规 定 的 方 法 进 行：1 0H H H.(4)D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 36式 中：H：静 态 烧 蚀 量，即 烧 蚀 损 失 的 厚 度，单 位 为 毫 米（m m）；H0：烧 蚀 前 试 件 厚 度，单 位 为 毫 米（m m）；H1：烧 蚀 后 试 件 厚 度，单 位 为 毫 米（m m）。9.4 算 数 平 均 值、标 准 误 差 和 离 散 系 数按 照 G B/T 1 4 4 6 的 规 定 进 行。1 0 试 验 报 告试 验 报 告 应 至 少 包 含 以 下 各 项 内 容：a)试 件 生 产 单 位 名 称，类 型 或 编 号；b)试 验 方 法 或 者 标 准；c)传 感 器 粘 贴 位 置 说 明；d)试 验 热 载 条 件；e)试 验 结 果，必 须 包 含 冷 壁 温 度，其 他 结 果 根 据 实 际 需 求 提 供；f)试 验 地 点、日 期 及 其 他 需 要 说 明 的 情 况。D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 37A A附 录 A（规 范 性）表 面 测 温 传 感 器 的 粘 贴A.1 表 面 测 温 传 感 器 的 粘 贴A.1.1 试 验 温 度 使 用 热 电 偶 进 行 测 量，在 试 验 前 进 行 热 电 偶 的 焊 接 和 准 备。A.1.2 按 照 图 A.1 的 位 置，对 传 感 器 粘 接 点 表 面 进 行 轻 度 打 磨，要 求 打 磨 深 度 0.5 m m，打 磨 后 试 件 表面 没 有 新 增 裂 纹 或 其 他 可 见 缺 陷。A.1.3 使 用 胶 带 粘 接 线 路 非 测 量 部 分 的 的 方 式 对 进 行 传 感 器 粘 贴，热 载 荷 加 载 面 和 非 加 载 面 按 照 图 A.1 各 粘 贴 一 个 以 上 传 感 器，传 感 器 位 置 和 数 量 需 要 调 整 时 可 按 照 其 他 方 式 进 行 传 感 器 粘 贴，但 需 要 在 测试 结 果 中 进 行 说 明。A.1.4 粘 贴 好 传 感 器 后，使 用 耐 高 温 导 热 粘 接 剂（推 荐 使 用 陶 瓷 胶）对 传 感 器 测 点 进 行 涂 覆，涂 覆 后按 照 粘 接 剂 使 用 方 式 进 行 固 化，固 化 温 度 控 制 在 8 0 以 内。A.1.5 检 查 试 件 粘 接 状 态，要 求 粘 接 剂 固 化 后 胶 层 厚 度 2 m m，粘 接 点 胶 层 平 面 面 积 不 大 于 4 c m 2，对 于不 合 格 的 粘 接 点，去 掉 粘 接 剂 并 按 照 附 录 A.1.2 规 定 的 方 式 打 磨 表 面 后，重 新 进 行 传 感 器 粘 接。注：图示单位为 m m。图 A.1 传 感 器 粘 贴 方 式D B 4 2 1 0/T 6 0 2 0 2 38B B附 录 B（规 范 性）试 件 的 宽 度 及 厚 度 测 量 方 法B.1 试 件 的 宽 度 及 厚 度 测 量 方 法B.1.1 试 件 厚 度 使 用 经 过 标 定 且 在 有 效 期 内 的 游 标 卡 尺 进 行 测 量。B.1.2 试 件 按 照 本 文 件 7.2 中 规 定 的 方 法 制 样 后，按 照 图 B.1 的 标 记 方 法 在 试 件 四 个 边 缘 位 置 分 别 标 记A、B、C、D，对 于 X 向 和 Y 向 没 有 明 确 规 定 的 试 件，可 以 自 行 确 定 其 方 向。B.1.3 进 行 厚 度 测 量 时，使 用 游 标 卡 尺 分 别 测 量 A、B、C、D 各 边 框 中 间 1/3 段 内 的 单 点 厚 度，取 四 边 厚度 的 测 量 均 值 作 为 试 件 的 测 量 厚 度。B.1.4 需 要 进 行 X 向 宽 度 测 量 时，在 试 件 B、D 边 中 间 1/3 段 范 围 内 测 量 三 次 X 向 宽 度 数 值，取 三 次 测 量 的均 值 作 为 X 向 宽 度 L x 值。B.1.5 需 要 进 行 Y 向 宽 度 测 量 时，在 试 件 A、C 边 中 间 1/3 段 范 围 内 测 量 三 次 Y 向 宽 度 数 值，取 三 次 测 量 的均 值 作 为 Y 向 宽 度 L y 值。图 B.1 试 件 测 量 标 记 图_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _