工业用绝热制品 热膨胀系数的测定 光学法-编制说明

团体标准《工业用绝热制品热膨胀系数的测定光学法》编制说明工作简况1.1任务来源在能源日渐紧张的今天，提高能效、降低能耗是我国一项重要任务，绝热材料作为一种良好的节能材料，正在各领域中发挥着越来越大的作用。然而在保温节能的同时，保温材料在不同温度下的线性变化和各种保温材料之间对热的反应的匹配性极大地影响了保温效果。例如在常温下安装的保温材料，当升到某个使用温度后，材料在长度、宽度和厚度方向都会发生一定的线性变化。如果没有很好地预测出这种变化或预测的与实际相差太大，在实际使用中就会产生保温层破坏导致热能源损耗的后果。如果同时使用几种不同特性的保温材料，在某个使用温度下，这几种不同特性的保温材料会发生不同程度的收缩或膨胀，如果收缩或膨胀相差较大，那么会发生保温层破坏从而降低保温效果的情况。因此如果能够通过测试手段来预测保温材料在某个温度下的线膨胀系数，将会指导实际的保温工程，真正起到节能保温的作用。目前，国内有GB/T34183-2017《建筑设备及工业装置用绝热制品热膨胀系数的测定》，国外有ISO18099：2013《建筑设备和工业装置用绝热产品热膨胀系数的测定》、ISO23766：2022《工业用绝热制品低温热膨胀系数的测定》。其中，国际标准ISO18099：2013和GB/T34183-2017《建筑设备及工业装置用绝热制品热膨胀系数的测定》标准等同，均是测量温度在196℃～850℃范围内绝热制品的热膨胀系数，适用范围和试验方法等相同。传统的顶杆法是通过推杆与样品接触得到被测样品在加热时长度随温度的变化来测得材料的热膨胀系数。这种测量方法虽然目前已经可以得到很高的精度，但由于推杆与样品的接触存在相互作用力，对于测量有高温流变或者在过冷液相区的大块非晶样品，会因样品变形而造成测量失真。顶杆法测量的样品小，且只能测刚性材料，对于柔性材料、大尺寸测试无能为力。本次制定的团体标准采用了新方法——光学法，该方法具有非接触式、高精密度、适应性光等特点，测试温度范围可由-150℃至600℃，其使用高性能GaNLED光源和准直透镜给出平行光束，经过样品后，由高分辨度的传感器测得样品的“影子”变化，分度值可达50nm/0.1℃。标准制定后将给出新的测定方法，将提高我国对热膨胀系数的测试和评价能力。1.2编制过程鉴于以上情况，南京玻璃纤维研究设计院有限公司于2021年底向CSTM/FC03/TC05绝热及吸声材料标准委员会提出了《工业用绝热制品热膨胀系数的测定光学法》团体标准计划。2022年1月，绝热及吸声材料标准委员会向CSTM标准委员会申报该项团体标准建议。2022年3月25日，CSTM标准委员会发布材试标字〔2022〕028号文“关于CSTM标准《工业用绝热制品热膨胀系数的测定光学法》的立项公告”，下达了团体标准制定计划《工业用绝热制品热膨胀系数的测定光学法》，计划号：CSTMLX030500896-2022，由南京玻璃纤维研究设计院有限公司（以下简称南京玻纤院）负责起草。起草单位在计划下达后，组建了标准编制小组，编写了草案，并于2022年8月10日在南京召开工作组会，对标准草案、验证试验情况进行了讨论，并提出了部分修改意见。标准编制组根据会议精神以及成员意见进行了验证试验的补充，并对标准草案进行了修改，最终形成了标准征求意见稿。标准的编制原则、主要内容和工作2.1编制原则标准文本按照GB/T1.1-2020给出的规则进行编制。标准文本的编写格式依照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》。本着保证测量方法技术先进、经济合理的原则来开展本标准研制工作，根据测量方法的实际运用，进行针对性试验，并依据验证试验结果对方法进一步调整，兼顾测量方法的合理性和先进性，确保测量方法在使用过程中达到其使用目的。力求制定的标准能够满足热膨胀系数测量的实际需求，并促进行业技术进步与发展。2.2主要内容本文件规定了测定热膨胀系数的方法。本文件适用于绝热材料，温度范围为-196℃~800℃，且不超过绝热制品的使用温度限。本标准不适用于在试验过程中由于结合水损失或其他相变而产生尺寸变化的制品。2.3主要工作2.3.1国内外标准调研情况国内外相关标准目前国内外有关热膨胀系数测定的标准主要有4个：序号标准号标准名称（英文）标准名称（中文）标准出处/适用材料/温度范围1GB/T34183-2017Thermalinsulatingproductsforbuildingequipmentandindustrialinstallations-Determinationofthecoefficientofthermalexpansion建筑设备和工业装置用绝热产品热膨胀系数的测定国家标准/内容与ISO18099：2013等同2ISO23766:2022Thermalinsulatingproductsforindustrialinstallations—Determinationofthecoefficientoflinearthermalexpansionatsub-ambienttemperatures工业用绝热制品低于环境温度的线膨胀系数的测定ISO组织/工业用绝热产品/-196℃~25℃3ISO18099：2022Thermalinsulatingproductsforbuildingequipmentandindustrialinstallations-Determinationofthecoefficientofthermalexpansion建筑设备和工业装置用绝热产品热膨胀系数的测定ISO组织/建筑设备和工业装置用绝热产品/-196℃~850℃4ISO4897:1985Cellularplastics--Determinationofthecoefficientoflinearthermalexpansionofrigidmaterialsatsub-ambienttemperatures泡沫塑料低温下的硬质材料线性热膨胀系数的测定ISO组织/适用于硬质泡沫塑料/低温标准内容分析国际标准ISO23766:2022Thermalinsulatingproductsforindustrialinstallations—Determinationofthecoefficientoflinearthermalexpansionatsub-ambienttemperatures标准草案中针对工业用绝热制品给出了两种测量热膨胀系数的方法——光学法和位移法，适用温度为：-196℃~25℃：光学法该方法通过测量CCD探测器上样品的阴影来测量一个方向上样品的绝对尺寸的大小。

高强度的GaNLED发出平面光，通过一个扩散单元和准直透镜，产生高度均匀的、短波平面光。该光的一部分被样品阻挡。有阴影的光束通过远心光学系统进行精细处理，并由高分辨率的CCD探测器记录。数字边缘检测自动确定阴影的宽度，进而测定样品的尺寸。位移法测试系统通过将被测材料放在加热炉体内，随着温度升高，材料受热膨胀后膨胀量通过顶杆将膨胀量传递到位移传感器上，位移传感器器所测得的位移量就是材料热膨胀变化的位移量。国际标准ISO18099：2022Thermalinsulatingproductsforbuildingequipmentandindustrialinstallations-Determinationofthecoefficientofthermalexpansion标准草案中针对建筑设备和工业装置用绝热产品给出了一种测量热膨胀系数的方法。适用温度为：-196℃~850℃。该方法是通过推杆与样品接触得到被测样品在加热时长度随温度的变化来测得材料的热膨胀系数。这种测量方法虽然目前已经可以得到很高的精度，但由于推杆与样品的接触存在相互作用力，对于测量有高温流变或者在过冷液相区的大块非晶样品，会因样品变形而造成测量失真。该方法测量的样品小，且只能测刚性材料，对于柔性材料、大尺寸测试无能为力。国际标准ISO4897：1985Cellularplastics--Determinationofthecoefficientoflinearthermalexpansionofrigidmaterialsatsub-ambienttemperatures标准草案中针对硬质泡沫塑料给出了两种种在低温条件下测量热膨胀系数的方法，不适用于柔性材料。国家标准GB/T34183-2017建筑设备和工业装置用绝热产品热膨胀系数的测定 标准草案中给出的测量方法与ISO18099:2013等同。2.3.2标准验证试验标准编制组收集了全国生产实力排前，检测和研究实力都相对较强的企业的验证样品，并开展了验证试验工作。这些企业基本代表了我国保温材料的生产水平，样品具有广泛的代表性。根据实际调研和验证试验，证明了光学法能够很好地测量保温材料在低温条件下的热膨胀系数，能够更加精准地预测设备保温效果，减少热损失。三、标准中如果涉及专利，应有明确的知识产权说明本标准不涉及专利。四、产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果等情况通过本标准的制订，将对保温材料在实际应用温度下的线性尺寸变化有个预测，对更加精准地进行设备保温有较好的预测作用，能够提高保温效果，减少热损失。标准制定后将给出新的测定方法，将提高我国对热膨胀系数的测试和评价能力。五、与国际、国外同类标准水平的对比情况目前，国内有GB/T34183-2017《建筑设备及工业装置用绝热制品热膨胀系数的测定》，国外有ISO18099：2013《建筑设备和工业装置用绝热产品热膨胀系数的测定》、ISO23766：2022《工业用绝热制品低温热膨胀系数的测定》。其中，国际标准ISO18099：2013和GB/T34183-2017《建筑设备及工业装置用绝热制品热膨胀系数的测定》标准等同，均是测量温度在196℃～850℃范围内绝热制品的热膨胀系数，适用范围和试验方法等相同。本标准将等同采用ISO23766中光学法的部分。六、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致，无