GB-T 29324-2024 架空导线用碳纤维增强复合材料芯

ICS29.060.10CCSK11中华人民共和国国家标准GB/T29324—2024代替GB/T29324—2012架空导线用碳纤维增强复合材料芯Carbonfiberreinforcedcompositecoreforoverheadelectricalconductors2024-04-25发布2024-11-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会ⅠGB/T29324—2024前言 Ⅲ1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14产品型号和表示方法 24.1型号 24.2表示方法 25结构 36技术要求 46.1外观 46.2直径偏差和f值 46.3复合芯绞制 56.4单位长度质量 56.5抗拉强度 66.6长期允许使用温度 66.7线膨胀系数 66.8密度 66.9卷绕 66.10径向耐压性能 76.11玻璃化转变温度(DMA)Tg 76.12长期耐热性 76.13热老化 76.14弹性模量 76.15长度及长度偏差 76.16接头 77试验方法 87.1外观 87.2直径 87.3单位长度质量 87.4抗拉强度 87.5线膨胀系数 87.6密度 87.7卷绕 8ⅡGB/T29324—20247.8径向耐压 87.9玻璃化转变温度(DMA)Tg 97.10长期耐热性 97.11热老化 97.12弹性模量 98检验规则 9 109.1包装 109.2标志 109.3运输和贮存 1110接收和拒收 11附录A(资料性)推荐的复合芯结构参数 12附录B(规范性)卷绕试验 15图1TF型复合芯结构示意图 3图2JTF型复合芯结构示意图 4图3JBTF型复合芯结构示意图 4图B.1卷绕试验机原理示意图 15表1代号及名称 2表2复合芯直径偏差和f值 5表3JTF型复合芯的绞制增量 5表4JBTF型复合芯的绞制增量 5表5复合芯的抗拉强度 6表6复合芯的长期允许使用温度 6表7复合芯的玻璃化转变温度(DMA)Tg 7表8复合芯的弹性模量 7表9复合芯的径向耐压试验参数 8表10复合芯的长期耐热性试验温度 9表11复合芯的热老化试验温度 9表12检验规则 10表A.1推荐的TF型复合芯结构参数 12表A.2推荐的JTF型复合芯结构参数 12表A.3推荐的JBTF型复合芯结构参数 13ⅢGB/T29324—2024本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替GB/T29324—2012《架空导线用纤维增强树脂基复合材料芯棒》,与GB/T29324—2012相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:—增加了型号及其组成代号(见4.1);—更改了棒式复合芯产品的表示方法(见4.2.2,2012年版的第4章);—增加了JTF型和JBTF型复合芯产品的表示方法(见4.2.3和4.2.4);—更改了章节名称,增加了复合芯的推荐结构,并分别给出结构示意图(见第5章,2012年版的第5章);—增加了对JTF型和JBTF型复合芯的外观要求(见6.1);—增加了JTF型和JBTF型复合芯直径偏差要求(见6.2);—增加了复合芯绞制要求(见6.3);—增加了单位长度质量要求及其试验方法(见6.4和7.3);—增加了3级抗拉强度复合芯的最小抗拉强度要求(见6.5);—增加了C级温度级别复合芯的长期允许使用温度要求(见6.6);—增加了JTF型和JBTF型复合芯的线膨胀系数要求和理论计算值(见6.7);—增加了JTF型和JBTF型复合芯的密度要求和理论计算值(见6.8);—增加了JTF型和JBTF型复合芯卷绕性能要求和试验方法(见6.9和7.7);—删除了扭转的性能要求(见2012年版的6.8);—更改了径向耐压性能要求和试验方法(见6.10和7.8,2012年版的6.9和7.2.5);—增加了C级温度级别复合芯的玻璃化转变温度(DMA)Tg要求(见6.11);—删除了高温抗拉强度要求和试验方法(见2012年版的6.11和7.2.7);—增加了复合芯长期耐热性要求及试验方法(见6.12和7.10);—增加了热老化试验要求及试验方法(见6.13和7.11);—增加了JTF型和JBTF型复合芯的弹性模量要求(见6.14);—删除了耐荧光紫外老化要求(见2012年版的6.13);—删除了盐雾试验(见2012年版的6.14);—更改了检验规则(见第8章,2012年版的第8章);—更改了卷绕试验(见附录B,2012年版的附录A);—删除了附录B扭转试验(见2012年版的附录B)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国裸电线标准化技术委员会(SAC/TC422)归口。本文件起草单位:上海电缆研究所有限公司、安徽宇测线缆质检技术有限公司、远东复合技术有限公司、广东鑫源恒业电力线路器材有限公司、江苏易鼎复合技术有限公司、邯郸市硅谷新材料有限公司、中复碳芯电缆科技有限公司、上海国缆检测股份有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、国网河南省电力公司电力科学研究院、国网辽宁省电力有限公司、江苏南瑞银龙电缆有限公司、中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司。ⅣGB/T29324—2024本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:—2012年首次发布为GB/T29324—2012;—本次为第一次修订。1GB/T29324—2024架空导线用碳纤维增强复合材料芯1范围本文件规定了架空导线用碳纤维增强复合材料芯(简称“复合芯”)的产品型号和表示方法,结构,技术要求,检验规则,包装、标志、运输和贮存,接收和拒收,描述了相应的试验方法。本文件适用于架空导线的碳纤维增强复合材料加强芯的制造、检测和应用。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;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/T1463纤维增强塑料密度和相对密度试验方法GB/T2572纤维增强塑料平均线膨胀系数试验方法GB/T6995.1电线电缆识别标志方法第1部分:一般规定GB/T22315—2008金属材料弹性模量和泊松比试验方法GB/T22567—2008电气绝缘材料测定玻璃化转变温度的试验方法JB/T8137.2—2013电线电缆交货盘第2部分:全木结构交货盘3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。复合材料compositematerial由两种或两种以上的组分材料通过专用的制备工艺复合在一起的新材料。注:复合材料既保留原组分材料的基本特性,又具有原单一组分材料所无法获得的更优异的特性。3.2纤维增强复合材料芯fiberreinforcedcompositecore由连续的一种或多种纤维复合在一起的线芯。3.3直径diameter在同一圆截面且互相垂直的方向上两次测量值的平均值。3.4f值valuef垂直于轴线的同一圆截面上测得的最大和最小直径之差。3.5强度等级strengthgrade按复合芯抗拉强度大小进行分级。2GB/T29324—20243.6温度级别temperaturelevel按复合芯长期允许使用温度进行分级。3.7玻璃化转变温度glasstransitiontemperatureTg发生玻璃化转变的温度范围内的中点处的温度。注:通过观察某些特定的电气、力学、热学或其他物理性能发生明显变化时的温度,来测定玻璃化转变。另外,由于观察时所选取的性能及试验技术细节(例如加热速率、试验频率等),观察到的这个温度可能会有明显差异。因此,观察到的t被认为仅是一种近似值,且仅对某一具体技术及试验条件有效。[来源:GB/T22567—2008,2.2]3.8动态机械分析dynamicmechanicalanalysis;DMA一种测量在振动负荷或变形下,材料的储能模量和/或损失模量与温度、频率或时间或其组合的关系。[来源:GB/T22567—2008,2.7]4产品型号和表示方法4.1型号复合芯的型号由类别代号、强度等级代号和温度级别代号组成,其对应的名称见表1。表1代号及名称代号分类代号名称类别T碳纤维F复合芯J绞合式B包覆型强度等级11级22级33级温度级别AA级BB级CC级4.2表示方法4.2.1TF型复合芯的规格用其标称直径表示。JTF型和JBTF型复合芯的规格用其标称截面积和根数表示。4.2.2TF型复合芯命名用型号、规格和本文件编号表示,表示方法如下:3GB/T29324—2024TF-GB/T29324—2024复合芯标称直径复合芯温度级别复合芯强度等级TF型复合芯示例:标称直径为8.00mm,抗拉强度等级为1级(2100MPa),温度级别为B级(160℃)的TF型复合芯表示为:TF1B-8.00GB/T29324—2024。4.2.3JTF型复合芯命名用型号、规格和本文件编号表示,表示方法如下:JTF--GB/T29324—2024复合芯根数复合芯标称面积复合芯温度级别复合芯强度等级JTF型复合芯示例:标称面积为50mm2,根数为7根,抗拉强度等级为1级(2100MPa),温度级别为B级(160℃)的JTF型复合芯表示为:JTF1B-50-7GB/T29324—2024。4.2.4JBTF型复合芯命名用型号、规格和本文件编号表示,表示方法如下:JBTF--GB/T29324—2024复合芯根数复合芯标称面积复合芯温度级别复合芯强度等级JBTF型复合芯示例:标称面积为50mm2,根数为5根,抗拉强度等级为1级(2100MPa),温度级别为B级(160℃)的JBTF型复合芯表示为:JBTF1B-50-5GB/T29324—2024。5结构TF型复合芯结构示意图见图1,JTF型复合芯的结构示意图见图2,JBTF型复合芯的结构示意图见图3,各类复合芯推荐规格见附录A。图1TF型复合芯结构示意图4GB/T29324—2024a)7芯结构(1+6)b)19芯结构(1+6+12)c)37芯结构(1+6+12+18)图2JTF型复合芯结构示意图a)3芯结构b)7芯结构c)27芯结构(3+9+15)图3JBTF型复合芯结构示意图6技术要求6.1外观TF型复合芯表面应圆整、光洁、平滑、色泽一致,不应有与良好的工业产品不相称的任何缺陷(如JTF型复合芯和JBTF型复合芯应绞制均匀、紧密、平整,表面不应有目力可见的缺陷,如明显的划痕、压痕、干纱和单根凸起等,并不应有与良好商品不相称的任何缺陷。6.2直径偏差和f值复合芯的直径偏差和f值应符合表2的规定。5GB/T29324—2024表2复合芯直径偏差和f值型号规格范围直径偏差f值aTF5.00≤D<8.00±0.03≤0.038.00≤D≤11.00±0.05≤0.05JTF、JBTFD≤8.00mm±0.2—D>8.00mm±0.3—注:D为复合芯标称直径。af值应测量三个不同截面,且截面间隔距离不小于100mm,取最大值作为结果。6.3复合芯绞制6.3.1JTF型和JBTF型复合芯的所有单线应同心绞合。6.3.2相邻层的绞向应相反,最外层绞向由需方在订货时说明。6.3.3对于有多层的JTF型和JBTF型复合芯,任何层的节径比不应大于紧邻内层的节径比。最外层节径比为12~18,其他层节径比为14~22。6.4单位长度质量6.4.1JTF型和JBTF型复合芯的单位长度质量系采用6.8规定的密度,表3、表4规定的绞制增量及以理论未修约直径为基础的JTF型和JBTF型复合芯的截面积进行计算。6.4.2JTF型和JBTF型复合芯的单位长度质量不应超出表A.2、表A.3列出的标称值的±2%。6.4.3以6.3.3规定的平均节径比绞制而引起的质量增量应在表3、表4中选取,增量以百分数表示。表3JTF型复合芯的绞制增量结构增量a(增加)%根数绞层数710.831923731.25a表中增量系采用每个相应绞层的平均节径比计算。表4JBTF型复合芯的绞制增量结构增量a(增加)%根数绞层数 0.8011.0021.20a表中增量系采用每个相应绞层的平均节径比计算。6GB/T29324—20246.5抗拉强度复合芯的抗拉强度应符合表5的规定。表5复合芯的抗拉强度强度等级最小抗拉强度MPa1210022400326006.6长期允许使用温度复合芯的长期允许使用温度应符合表6的规定。表6复合芯的长期允许使用温度温度级别长期允许使用温度℃A120B160C1806.7线膨胀系数TF型复合芯在40℃到长期允许使用温度区间内的平均线膨胀系数不应大于2.0×10-6℃-1,理论计算复合芯平均线膨胀系数取值2.0×10-6℃-1。JTF型复合芯在40℃到长期允许使用温度区间内的平均线膨胀系数不应大于1.0×10-6℃-1,理论计算复合芯平均线膨胀系数取值1.0×10-6℃-1。JBTF型复合芯在40℃到长期允许使用温度区间内的平均线膨胀系数不应大于5.0×10-6℃-1,理论计算复合芯平均线膨胀系数取值5.0×10-6℃-1。6.8密度TF型复合芯的密度不应大于2.0g/cm3,单位长度质量理论计算复合芯密度取值2.0g/cm3。JTF型复合芯的密度不应大于1.6g/cm3,单位长度质量理论计算复合芯密度取值1.6g/cm3。JBTF型复合芯的密度不应大于3.5g/cm3,单位长度质量理论计算复合芯密度取值3.5g/cm3。6.9卷绕TF型复合芯应在55D直径的筒体上以不大于3r/min的卷绕速度卷绕1圈,试验过程中及试验后,TF型复合芯应不开裂、不断裂,且卷绕后的抗拉强度应符合6.5的规定值。JTF型和JBTF型复合芯应在40D直径的筒体上以不大于3r/min的卷绕速度卷绕1圈,试验过程中及试验后,JTF型和JBTF型复合芯应不散股、不断裂,且卷绕后的抗拉强度应符合6.5的规定值。7GB/T29324—20246.10径向耐压性能径向耐压试验后,样品的抗拉强度不应小于6.5规定值的95%。6.11玻璃化转变温度(DMA)Tg用动态力学分析仪测得的复合芯玻璃化转变温度(DMA)Tg应符合表7的规定。表7复合芯的玻璃化转变温度(DMA)Tg温度级别玻璃化转变温度(DMA)Tg℃A≥150B≥190C≥2106.12长期耐热性按表10所列温度加热400h后的抗拉强度不应小于6.5规定值的95%。6.13热老化按表11所列温度加热5000h后的抗拉强度不应小于6.5规定值的90%。6.14弹性模量复合芯的弹性模量应符合表8的规定。表8复合芯的弹性模量强度等级弹性模量GPaTF型复合芯JTF型和JBTF型复合芯1≥110≥1252≥120≥1353≥130≥1456.15长度及长度偏差复合芯的单根交货长度不应小于2500m,允许按购买方要求的最小长度交货,长度允许偏差为0%~0.5%。在生产过程中,不准许为了延续单根复合芯制造长度而产生任何形式的纤维接头。复合芯成品不准许有任何形式的接头。8GB/T29324—20247试验方法7.1外观目视观察。7.2直径复合芯直径测量使用精度至少为0.001mm的量具。直径应取在同一圆截面上互成直角位置上的两个读数的平均值,修约到两位小数,单位为毫米(mm)。7.3单位长度质量复合芯单位长度质量使用精确度为±0.1%的仪器测量。7.4抗拉强度取合适长度试样,两端做好端头,处理好的端头能牢固地固定在试验设备上,确保在轴向拉伸试验中试样不滑脱,同时试样有效拉伸长度不应小于70D。试验中保证试样的纵轴线与拉伸的中线重合。拉伸速度应取为1mm/min~6mm/min,仲裁试验拉伸速度应取为2mm/min。每批次至少测试5组试样。7.5线膨胀系数按GB/T2572规定的方法对同一试样进行两次试验,第二次试验测试数据作为最终试验结果。7.6密度按GB/T1463规定的方法进行试验。7.7卷绕取长度不少于200D的复合芯试样,TF型复合芯应在55D直径的筒体,JTF型和JBTF型复合芯应在40D直径的筒体上,以不大于3r/min的卷绕速度卷绕1圈,保持2min,观察试样卷绕变化情况。试验方法按附录B。观察试样变化情况,然后测试试样的抗拉强度。每批次至少测试3组试样。7.8径向耐压截取长度符合抗拉强度试验要求的复合芯,用直径为100mm压头以1mm/min~2mm/min加载速度,对试样中部平稳加载表9规定的压力值,保持1min。卸载后,对试样进行抗拉强度试验。每批次至少测试3组试样。表9复合芯的径向耐压试验参数规格范围径向压力kND≤820D>8309GB/T29324—20247.9玻璃化转变温度(DMA)Tg取相同材料、设计及工艺制备的试样,加工至推荐的试样尺寸:2mm×D×60mm;按GB/T22567—2008中第7章的方法C:动态机械分析法(DMA)开展测试,测试参数设定为:升温速率5K/min,频率为1Hz。按GB/T22567—2008中附录A规定的方法计算试样的玻璃化转变温度。7.10长期耐热性复合芯在试验温度符合表10规定的烘箱内静置400h后取出,自然冷却至室温,按7.4的规定测试抗拉强度。每批次至少测试5组试样。表10复合芯的长期耐热性试验温度温度级别长期耐热性试验温度(400h)℃A150±3B190±3C210±37.11热老化复合芯在试验温度符合表11规定的烘箱内静置5000h后取出,自然冷却至室温,按7.4的规定测试抗拉强度。每批次至少测试5组试样。表11复合芯的热老化试验温度级别热老化试验温度℃A125±3B165±3C185±37.12弹性模量取合适长度试样,两端做好端头,处理好的端头能牢固的固定在试验设备上,确保在轴向拉伸试验中试样不滑脱,同时试样有效拉伸长度不应小于70D。试验中保证试样的纵轴线与拉伸的中线重合。然后按GB/T22315—2008中5.5.1规定的方法测试弹性模量。8检验规则8.1产品应由制造厂检验合格后方能出厂。每批出厂的产品应附有制造厂的产品质量检验合格证。8.2产品应按表12的规定进行检验。10GB/T29324—2024表12检验规则序号检验项目技术要求试验类型试验方法1外观6.1T,R7.12直径偏差和f值6.2T,S7.23单位长度质量6.4T,S7.34抗拉强度6.5T,S7.45线膨胀系数6.7T7.56密度6.8T,S7.67卷绕6.9T,S7.78径向耐压性能6.10T,S7.89玻璃化转变温度(DMA)Tg6.11T,S7.910长期耐热性6.12T,S7.1011热老化6.13T,O7.1112弹性模量6.14T7.12注:T表示型式试验,S表示抽样试验,R表示例行试验,O表示协商试验。8.3每批按5%抽样,但不少于3盘;批量较大时,不多于10盘。第一次试验结果有不合格时,应另取双倍数量的试样就不合格项目进行第二次试验,如仍有不合格,则应逐盘检查。如果是大批量的成品交付,并且制造厂能证明该批成品达到或超过规定性能要求,则在供需双方达成协议的情况下,试样数量可减少至保证对每批复合芯达到足够的监测水平。9包装、标志、运输和贮存9.1包装9.1.1线盘应符合JB/T8137.2—2013的规定,线盘的筒体直径不应小于800mm。9.1.2每个线盘上只绕一根复合芯。两端头应固定牢固,防止滑脱。9.1.3线盘外包装应能保护产品免受损伤。9.2标志TF型复合芯本体应具有制造厂名、产品型号、规格和计米长度的连续标志,并应符合GB/T6995.1的要求。成盘包装的TF型、JTF型和JBTF型复合芯,每盘应附有标签,并标明:a)制造厂名、商标和厂址;c)产品长度:m;d)皮重、毛重和净重:kg;e)产品批号;f)线盘旋转方向;h)本文件编号:GB/T29324—2024。11GB/T29324—20249.3运输和贮存9.3.1包装盘不应处于平放位置,且不应堆放。9.3.2盘装产品不应做长距离滚动,需短距离滚动时,应按线盘标示的旋转箭头方向滚动。9.3.3盘装产品不应遭受冲撞、挤压和其他任何机械损伤。9.3.4产品应放在干燥的环境中,避免放在碱性环境中。10接收和拒收10.1若试样不符合本文件规定的任何一项要求,即可作为拒收该试样所代表的该批次成品的依据。10.2若任何一批复合芯因不符合10.1的规定而被拒收,则制造厂有权对该批所有各盘芯棒重新试验一次,并将其中合格的产品提交使用。12GB/T29324—2024附录A(资料性)推荐的复合芯结构参数A.1推荐的TF型复合芯结构参数见表A.1。表A.1推荐的TF型复合芯结构参数复合芯标称截面积2复合芯直径计算截面积2单位长度质量kg/km额定拉断力kNTF1TF2TF3205.0039.2741.2347.1251.05255.5023.7647.5249.8957.02306.0028.2767.86356.5086.28407.0038.4880.82457.5044.1888.36508.0050.27558.5056.75609.00709.5070.888010.00859511.0095.03A.2推荐的JTF型复合芯结构参数见表A.2。表A.2推荐的JTF型复合芯结构参数复合芯标称截面积2结构复合芯直径计算截面积2单位长度质量kg/km额定拉断力kN单线直径根数JTF1JTF2JTF3201.9675.8844.35252.166.4825.741.453.87302.306.9046.961.0769.80352.507.5034.455.482.4789.34402.708.1040.1452.868.5845.094.4413GB/T29324—2024表A.2推荐的JTF型复合芯结构参数(续)复合芯标称截面积2结构复