Действующий
Для определения эффективных значений ВВФ для конкретного класса ВВФ необходимо проведение ряда исследований, в частности:
б) разработать математическую модель влияния рассматриваемого ВВФ на сроки службы и сохраняемости объектов;
в) на основе длительных исследований определить типизированные зависимости сроков службы и сохраняемости от интенсивности воздействия ВВФ или их сочетаний на крупные группы конкретных объектов.
Далее возникнет вопрос об экспериментально расчетном определении фактической стойкости объектов к сформулированным выше требованиям в части условий эксплуатации. В связи с длительными сроками службы такое определение соответствия реально можно проводить только ускоренными методами, как правило, при ужесточенных по сравнению с эффективными испытательными значениями ВВФ. Для этого на основании вышеуказанного перечисления в) определяют типизированные значения коэффициента ускорения испытаний. При этом для ряда ВВФ возникает возможность установить режимы ускоренных сокращенных испытаний, т.е. испытаний при одном значении (ужесточенным по сравнению с эффективным) ВВФ или сочетании ВВФ.
4.4. В действующих стандартах МЭК и ИСО (в частности, в стандартах МЭК серии 60721 и 60068) не имеется даже упоминания о проблемах, указанных в пп. 4.1-4.3, и тем более нет стандартов, определяющих пути решения этих проблем, без чего невозможна научно обоснованная оценка действия ВВФ на объекты. Необходимые теоретические рассмотрения этих вопросов (первая группа стандартов), а также результаты определения значительного числа фактических показателей, установленных на основании многолетних исследований более 100 видов материалов, систем материалов и готовых изделий (вторая группа стандартов), приведены только в национальных стандартах России и межгосударственных стандартах стран СНГ, разработанных Техническим комитетом РФ по стандартизации N 341 "Внешние воздействия".
При этом предусмотрена возможность не использовать обобщенные результаты исследований, установленные в стандартах второй группы; а пользоваться для конкретной продукции результатами исследований этой конкретной продукции, проведенными на основе стандартов первой группы.
4.5. При построении системы стандартов МЭК по ВВФ основным принципом построения групп условий эксплуатации был принят принцип полной иерархичности. Этот принцип состоял в том, что каждый последующий класс ВВФ включал в себя предыдущий класс с прибавлением значений показателей ВВФ одновременно в большую и меньшую сторону. Этот принцип при его кажущейся рациональности оказался несостоятельным, так как не учитывал существование крупных географических регионов или укрупненных групп продукции, для которых требуется объединение значений ВВФ, присущих только этим регионам или группам. Ниже приведены некоторые примеры.
4.5.1. В МЭК 60721-2-1 (помимо отдельных видов климатов) установлены четыре укрупненные группы климата, полностью построенные по иерархическому принципу. При этом за основу принята группа климатов "Ограниченная", а именно - климат континентальной части Западной Европы без стран Скандинавии. В следующей группе "Средняя" добавляют к предыдущим значениям показателей нижнее значение температуры минус 33°С вместо минус 20°С. Эту группу невозможно применить даже для региона "Континентальная часть Западной Европы - Скандинавские страны", так как в последних нижнее значение температуры достигает минус 45°С. Для России же нижнее значение температуры минус 33°С делит территорию по абсолютно непонятному признаку, а также и территорию Канады.
Для следующей группы климатов "Общая" установлено нижнее значение температуры - минус 50°С (что для климата стран Скандинавии и умеренного климата России слишком низкое), а верхнее значение температуры установлено плюс 55°С, которое не встречается ни в Западной Европе, ни в южной части России, ни в Канаде. При этом значение влажности воздуха установлено такое же, как для влажного тропического климата, что не встречается ни в России, ни в Восточной, ни в Западной Европе. Таким образом, группы "Средняя" и "Общая" нерационально применять для крупных регионов, границы которых совпадают с границами крупных государств или давно сложившихся групп государств. Эти группы климатов нерационально применять также вместо четвертой группы ("Общемировая"), так как наборы климатических районов для этих групп образованы по случайным признакам.
4.5.2. Предпринятая попытка смягчить явные недостатки вышеуказанной группировки климатов при установлении климатических классов в разрабатываемых позднее стандартах МЭК 60721-3-3, МЭК 60721-3-4 и других стандартах этой серии не дала результатов, так как конкретные значения, климатических факторов, установленных для этих климатических классов недостаточно точны, а совокупность значений для этих классов также страдает иерархичностью. Например, если требуется изготовить изделие для применения в холодном и умеренном климатах (по МЭК), то даже изделия, изготовленные по требованиям для самого легкого класса (3K8L), должны одновременно выдерживать и низкую температуру, и тропическую влажность, которых ни в холодном, ни в умеренном климате не бывает. С другой стороны, для тропических климатов установлены два отдельных класса, но не установлено единого тропического класса, пригодного как для сухого, так и для влажного тропического климатов. Таким образом, если в Индии и Пакистане решат изготавливать продукцию, пригодную для этих стран, то им придется выбирать группу 4К4, учитывая при этом воздействие экстремально холодного климата.
4.5.3. Значения климатических факторов для одних и тех же видов климатов по МЭК 60721-3-3, МЭК 60721-3-4 не согласованы между собой.
Например: для одинаковых видов климатов нижнее значение температуры для изделий, частично защищенных от климатических воздействий (МЭК 60721-3-3), установлены более жесткими, чем для тех же видов климата и для изделий, совершенно не защищенных от воздействия климата (МЭК 60721-3-4). Так для частично защищенных изделий для климата Западной Европы нижнее значение температуры установлено минус 25°С, а для совершенно не защищенных - минус 20°С (3К6 и 4К1 соответственно), то есть более мягкое значение; для районов с холодным климатом (по МЭК) для частично защищенных изделий нижнее значение температуры установлено минус 55°С, а для совершенно не защищенных - минус 50°С (3К8 и 4К3 соответственно). То есть разница нижних температур для защищенных и незащищенных изделий всего минус 5°С для одного и того же вида климата.
4.5.4. Для механических классов по указанным выше стандартам МЭК применена полностью иерархическая система показателей, причем для каждого класса одновременно нормировано воздействие синусоидальной и случайной вибрации и механических ударов, интенсивность каждого воздействия возрастает для каждого последующего класса. Эти Классы для многих случаев практически невозможно применять.
Например: аппараты контроля и регулирования на крупных электростанциях часто устанавливают вблизи агрегатов турбин электрогенераторов. На эти аппараты действуют существенные синусоидальные вибрации, но практически отсутствуют механические удары. Согласно же требованиям для каждого класса такие аппараты должны проверяться не только на воздействие вибраций, но и на воздействие ударов.
4.6. В качестве нормы значения показателей для большинства классов (особенно климатических) установлены значения абсолютных максимумов и минимумов, встречающихся в природе, причем в большинстве случаев в одном наиболее экстремальном пункте крупного района.
Например, в качестве нижнего значения температуры для экстремально холодного климата принято значение минус 65°С, которое встречалось в единственном пункте земного шара (кроме Антарктиды) - в Оймяконе, расположенном в центре Якутии, причем в течение всего нескольких часов. Устанавливать такое значение в качестве нормы для всех изделий бессмысленно.
4.8. В стандартах МЭК отсутствуют научно-технически обоснованные критерии разграничения климатов, так что провести границы климатических районов невозможно.
а) согласно МЭК 60721-3-6, а также МЭК 60721-4-6 (с изменением А) для класса 6К7 появляются требования для эксплуатации электрооборудования на морских судах, предназначенных для плавания в районе с сухим тропическим климатом, показатели которого нормированы только для суши.
При этом рекомендуемые методы испытаний на воздействие влажности установлены более жесткими для сухого тропического климата, чем для влажного. Это произошло из-за того, что за основу для назначения режима на влажность принято экстремальное значение влажности, которое в сухом климате встречается более высоким, чем во влажном: один раз в 5-10 лет и в течение 5-6 ч, когда на раскаленный песок пустыни выпадает дождь. Это временное повышение влажности воздуха никак не влияет на изделие;
б) поскольку границы между умеренным и тропическим климатом проведены не по физико-техническим признакам, а по географической параллели (тропики Рака и Козерога), в небольшом государстве Израиль оказывается наличие умеренного климата (на небольшой территории) и два отдельных тропических. При точном применении этих стандартов МЭК для продукции, предназначенной для всей территории Израиля, придется учитывать как минимум температуру минус 50°С;
4.10. Недостаточно удачным является принцип построения стандартов МЭК серии 60721, где за основу взяты крупные группы способов применения изделий, а не крупные группы ВВФ. При этом получается, что внутри каждого стандарта МЭК серии 60721-3 появляются требования по видам и значениям ВВФ, дублирующие требования других стандартов этой серии или незначительно отличающихся от них. Например, МЭК 60721-3-3 и МЭК 60721-3-4 отличаются только способом защиты от климатических воздействий, а требования по остальным ВВФ практически повторяют друг друга. Более удобным является принцип построения по группам ВВФ (например климатические, механические (динамические), воздействие химически агрессивных и других специальных сред).
4.11. Указанные в предыдущих пунктах принципиальные и частные недостатки повторяются в стандартах МЭК серии 60068. Несмотря на то что во многих стандартах МЭК указанной серии тщательно проработана методика приложения испытательных воздействий, отсутствие привязки этих методов к условиям эксплуатации и во многих случаях неправильный выбор длительности приложения испытательных воздействий существенно снижают ценность этих стандартов. Особенно эти недостатки выявляются для случаев по пп. 4.1-4.3 и 4.6 настоящего приложения. Попытки частично исправить это положение в стандартах МЭК серии 60721-4 оказались недостаточными и неточными. Ниже приведены несколько примеров.
4.11.1. В части климатических воздействий эти недостатки наиболее сильно проявляются в вопросе по установлению режимов (в том числе при нормировании их длительности) для испытаний на воздействие влажности воздуха.
4.11.2. Для тех случаев, когда возможно разделение понятий устойчивости и стойкости (см. п. 4.2 настоящего приложения) при испытаниях на соответствие этим требованиям, часто требуется применять различные испытательные нормы, испытания на устойчивость проводятся, как правило, при верхних и нижних предельных значениях нормированного диапазона рабочих воздействий, а испытания на стойкость - в более узких диапазонах, если возможно, при эффективных значениях ВВФ. Однако в большинстве стандартах МЭК (особенно в части динамических воздействий) не приведены данные и режимы испытаний для проверки по этим двум показателям. Поэтому испытания на воздействие динамических ВВФ предусмотрены только как испытания на устойчивость, что совершенно недостаточно для оценки действия ВВФ на объекты.
4.11.3. В результате основным недостатком стандартов МЭК серии 60721-4 в этой области является то, что установленная длительность испытаний не увязана с длительностью воздействия рассматриваемых ВВФ в эксплуатации. Согласно нашим исследованиям приведенная в стандартах этой серии длительность испытаний на воздействие влажности пригодна только в том случае, если не позднее одного раза в месяц проводится техническое обслуживание объектов, связанное с их сушкой. Если такие способы эксплуатации изделий по каким-либо причинам неприемлемы, то при выбранных степенях жесткостей и способу приложения воздействия (испытания на воздействие влажности в постоянном режиме) режимы должны быть намного более продолжительными (например, до 56 сут, в случае если подсушка изделий не может проводиться в течение года). Существенное сокращение длительности таких испытаний могло бы быть достигнуто путем применения циклических методов воздействия, например, по МЭК 60068-2-30. Однако такой метод в стандартах МЭК серии 60721-4 не предусмотрен.
4.11.4. В стандартах МЭК серии 60068 отсутствует ряд необходимых методов испытаний, которые должны более подробно выявить некоторые свойства изделий, например составное испытание на воздействие смены температуры с применением в необходимой последовательности испытаний на воздействие влажности, низких температур и включение под нагрузку тепловыделяющих изделий с подвижными частями; такие испытания выявляют опасность заклинивания подвижных частей при изменении температуры и возможность существенного ухудшения свойств полимерных материалов вследствие замораживания капельно-жидкой влаги, проникающей в мелкие поры изделий.
4.12. Все указанные в предыдущих пунктах недостатки отсутствуют в комплексе взаимоувязанных основополагающих стандартов по вопросам стойкости технических изделий к внешним воздействующим факторам, разработанным Техническим комитетом РФ по стандартизации N 341 "Внешние воздействия".
В указанном выше комплексе стандартов приведены справочные данные о соответствии или различиях (главным образом преимуществах) каждого стандарта указанного комплекса по отношению к действующим стандартам МЭК (если таковые имеются); важнейшие из этих стандартов применяются в нашей стране и в ряде стран СНГ в течение 20-40 лет.
[1] Оржаховский М.Л. Общие закономерности влияния температуры и относительной влажности воздуха на влагостойкость электроизоляционных конструкций//Электротехника. - 1968. - N 1. - С. 40-43
[2] Оржаховский М.Л. Закономерности влияния температуры и концентрации агрессивной среды на долговечность полимерных материалов//Пластические массы. - 1966. - N 5. - С. 60-65
[3] Оржаховский М.Л., Пинзур М.С, Цингарелли Е.П., Клинов И.Я. Общие закономерности влияния температуры, влажности и концентрации агрессивной газовой среды на долговечность материалов и изделий/Дез. Докл. Пермской конференции по защите металлов. - Пермь, 1972. - С. 14-16
[4] ГОСТ 21126-75 ЕСЗКС. Методы ускоренных испытаний на долговечность и сохраняемость в агрессивных средах. Общие положения (отменен)
[5] Гойхман Б.Д., Смехунова Т.П. Об эквивалентной температуре неизотермических процессов//Физико-химическая механика материалов. - 1977. - N 1. - С. 92
[6] Цингарелли Е.П., Оржаховский М.Л. Сравнение температурных и концентрационных зависимостей сроков службы лакокрасочных покрытий в агрессивных газах и жидкостях//Лакокрасочные материалы и их применение. - 1977. - N 4. - С. 40-42
[7] Оржаховский М.Л. О выборе режимов испытаний электротехнических изделий на воздействие влажности воздуха//Электротехника. - 1985. - N 2. - С. 39-41
[8] Оржаховский М.Л. Влияние нагрева изделия на его долговечность в агрессивных газовых средах//3ащита металлов. - Т. XVIII. - 1982. - N 1. - С. 53-57
[9] Баев В.А., Маслов В.В., Оржаховский М.Л. Обоснование режима испытаний на влагостойкость изделий, предназначенных для эксплуатации в тропических условиях//Вестник электропромышленности. - 1959. - N 9. - С. 72
[10] ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей
[11] ГОСТ 24482-80 Макроклиматические районы земного шара с тропическим климатом. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей
[12] ГОСТ 25870-83 Макроклиматические районы земного шара с холодным и умеренным климатом. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей
[13] Лебедев А.Н., Лашкова В.Н. Параметры тропического климата для технических целей. - М.: Гидрометеоиздат, 1973