浅谈针焰试验能力验证 所需重视事项

一、引言

能力验证是实验室重要的外部质控活动之一，是识别实验室间的差异重要手段，为实验室出具可靠客观数据发挥重要作用。作为能力验证提供者，组织能力验证活动是基本要求，通过组织有意义的能力验证项目，在能力验证结果统计分析的基础上进行试验调查统计分析，帮助实验室发现问题，完善实验室质量控制及管理，降低实验室风险，是能力验证提供者的更高目标，同时能力验证提供者通过提供优质能力验证项目不断提高自身能力，不断完善能力验证策划方案。下面通过介绍对进几年的针焰能力验证项目的策划、上报结果以及试验调查的统计分析，发现对试验结果有重要影响的因素，以提醒广大实验室注意评估风险。

二、针焰试验能力验证项目策划

针焰试验做为评定电工电子产品着火危险的常用方法之一，几十年来历经多次换版，在试验条件、试验方法，试验设备等方面不断完善，实验室的检测能力也随之不断提高，实验室间的一致性明显提高。针焰能力验证作为传统能力验证项目同样历经多年，至今多家能力验证提供者均可提供方案策划实施，均按定性能力验证计划设计与分析，同时对标准中给予较多关注的项目参数，例如：预处理条件、试验环境、试验设备，火焰确认情况、火焰高度等影响试验结果的因素，以试验调查表的形式返回，进行数据统计分析，以帮助实验室发现问题。

由于针焰试验为一次性试验，对返回的样品不能进行复测以确定问题所在。作为能力验证提供者，只能依靠大比例的抽样，通过均检稳检来控制样品的均匀性和稳定性。同时在进行项目策划时，尽量排除因样品导致的结果不一致因素。

2019年，我们研制了一批施焰时间为20s±2s时起燃的样品，根据样品设计值均检稳检采用17s施焰时间进行检验全部通过。每个实验室发放一包样片，每包内有3个相同样片，要求参加实验室的施焰时间为15s，对样品是否通过试验分别进行定性判定，并填写施焰调查表，同时录制从试验火焰接触样品开始到试验结束时的试验过程视频。本计划指定值为：3片样品中有2片及以上耐受针焰试验。参加实验室32家，除一家实验室未按要求完成试验，其余31家结果与指定值一致，参加者3个样片结果全部为“耐受”的有26家，出现1个“不能耐受”的有5家。再次证明样品的均匀性和稳定性符合计划要求。

与前一年相比，2020年我们研制了一批相同的样片，样片施焰时间21s±3s起燃，起燃后将持续燃烧且燃烧时间大于30s。分别在施焰时间为15s和25s时进行均检稳检，并全部通过检验。每个实验室发放两包样片，要求参加实验室的施焰时间为15s和25s，并分别进行定性判定，其余没有变化。本计划指定值：施焰时间15s的3个样片均耐受针焰试验，对施焰时间25s未评价。评价原则比2019年更严格。参加实验室30家，返回结果29家，26家的结果为满意，3家的结果为不满意，结果满意率为90%，施焰时间为15s时的结果较为一致。对于施焰时间为25s的结果统计，3个样片均不能耐受针焰试验仅为14家，2个样片不能耐受针焰试验为4家，1个样片不能耐受针焰试验为2家，0个样片不能耐受针焰试验为9家，占比见图1。这样的结果与我们预期结果偏差较大，通过观看实验室返回视频，考虑到将不能耐受的样片误判为耐受，该结果将直接影响电器安全，将产生严重后果，我们决定继续对不耐受的情况进行研究。

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图1 2020年施焰时间为25s结果占比

2021年，考虑到标准中针焰试验常用的施焰时间为30s，同时为了降低由于设备和样品的不一致的影响，我们再次研制了一批施焰时间在25s及以上时起燃并持续燃烧样片，在施焰时间为30s时进行均检稳检，并全部通过检验。每个实验室发放样片2片，要求实验室按照施焰时间30s分别进行定性判定，同时提交试验调查表和试验视频。本计划指定值：施焰时间 30s 时的 2 片样品均“不耐受针焰试验”。本次参加实验室38家，结果全部返回，24家结果满意；2 片中任1片的结论与指定值一致，另1片与指定值不一致的有问题结果有7家；2片结论都与指定值不一致的不满意结果有7家，占比见图2，尽管满意结果与上一年相比有较大提高，但与我们预期结果仍有较大偏差。

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图2 2021年施焰时间为30s结果占比

三、针焰试验能力验证项目结果及试验调查统计分析

针焰试验设备在国内生产技术非常成熟，以操作简便，价格实惠等占据着国内大部分市场，80%以上的实验室使用国产设备。实验室在采购设备时，严格按照标准要求对设备进行验收，并按一定周期对各个参数进行校准。

通过对针焰能力验证结果的统计分析，我们发现除了预处理条件、试验条件、箱体体积、燃烧器尺寸、气源纯度、火焰校验、样片与火源的距离等标准中有明确要求的参数外，影响试验结果的一个重要因素是火焰的移开方式。通过对视频的分析，可将火焰的移开方式划分为三类，第一类是火焰点燃直到所有试验完成不熄灭，在达到要求的施焰时间时，人工将火焰移开；第二类是火焰点燃后，在完成一个样品的试验时，火焰自动逐渐熄灭，第三类是火焰点燃后，在完成一个样品的试验时，火焰自动突然熄灭。第一类多以进口设备为主，第二类和第三类均需在每个样片试验时重新点燃火焰，以国产自动设备居多。

对近2年参加实验室使用试验设备的统计分析，2020年对15s结果与指定值一致且返回视频的共计25家进行统计，见表1。2021年对返回视频的结果进行统计，见表2。实验室编号及设备编号说明见图3。

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图3 编号说明

表1 2020年25s针焰试验设备及结果统计

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表2 2021年30s针焰试验设备及结果统计

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表注：编号为L-1-33的实验室未按照作业指导书进行试验，全部样品的试验结果为耐受。

通过对以上调查结果按照火焰移开的方式对参加实验室的数量进行统计，见表3，占比见图3。对样片试验结果进行统计，如表4，柱状对比见图4。

表3 参加实验室数量统计

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图3 参加实验室数量占比图

表4 近2年按照火焰移开方式统计数量和占比

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图4 近2年按照火焰移开方式统计数量柱状对比图

从以上统计及对比图可以看出，历年参加针焰能力验证的实验室中，使用火焰突然熄灭装置的数量占全部参加实验室的一半以上，而在达到施焰时间时火焰突然熄灭的误判率远高于移开火焰和火焰逐渐熄灭的方式，直接导致能力验证结果严重偏离预期。

其中在同一年份的几家实验室使用的同一生产商同一型号设备，获得的结果基本是一致的。见表5。

表5 相同年份使用同一型号设备试验结果统计

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同时统计出两年同时参加针焰能力验证项目实验室的试验结果，由于延长了施焰时间，降低了火焰突然熄灭方式的影响，2021年结果明显好于2020年，见表6。

表6 不同年份同一设备试验结果统计

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在能力验证项目结束后，部分实验室和我们讨论了结果有问题或不满意的原因，并使用本次能力验证样品进行了再次验证，采用手动移开火焰的方式，实验结果与本次能力验证项目的指定值一致，可见火焰熄灭方式对实验结果的影响是重大的。

四、结论

长期以来通过对标准的不断修订，对设备不断优化，多年的能力验证活动不断总结经验，针焰试验已经非常完善。在IEC标准中以“the flame is removed”即“火焰移开”进行表述，且国外设备几乎全部以手动移开火焰的操作方式，在火焰移开方式上是一致的，在此方面不会对试验结果产生影响；GB/T 5169.5标准等同采用IEC标准，国内针焰设备多为自动化操作，研究的热点多集中在自动移开火焰的速度对样片的热辐射是否会影响试验结果，基于此目的，部分生产商将火焰装置设计成在达到施焰时间时自动熄灭，以将热辐射的影响降到最低。目前实验室和生产商关注多以标准中有明确要求的项目，对火焰熄灭方式并未过多关注，且实验室和生产商在确定火焰熄灭与火焰移开的一致性存在较大困难。火焰突然熄灭的方式影响效果，对热辐射的考虑影响效率，若两者不能兼顾，相比之下避免对效果影响更为重要。

通过近几年对针焰能力验证项目的严密策划，对返回结果的认真细致分析，判断出目前对针焰能力验证结果产生最大影响的因素是火焰的熄灭方式，这直接导致实验室将不耐受的材料误判为耐受材料，大大增加了实验室风险，降低产品的耐火性能，导致实际的产品是不满足标准要求的。

在此提醒广大实验室和生产商，重视火焰熄灭方式对试验结果的影响，实验室在采购设备时应将火焰熄灭方式列为重要项目进行核查，如不能确认一致性，在进行试验时应避免使用设备自动火焰熄灭装置，采用手动移开火焰的方式，可以大大降低风险。通过统计，同一生产商的不同型号针焰设备的试验结果有较大差异，生产商需要加大对自动熄灭火焰装置的研究，在元件采购方面加强控制，使国产设备能够真正发挥自动化优势，在提高试验效率的同时保证结果的准确性。

作为能力验证提供者，我们以提供优质的能力验证项目为己任，致力于通过我们的努力在更多方面帮助实验室发现难以发现的问题，降低实验室风险，尽我们所能为实验室提供准确高效的服务，真正发挥能力验证在检测校准领域的作用。

参考文献

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转自 本文作者李楠杰 孙轩 苏岳 〔中国家用电器研究院〕 侵删