7.3.1 Сочетание относительной влажности с температурой без воздействия агрессивной среды вызывает только обратимые процессы увлажнения без разрушения. При разработке методики ускоренного определения показателей сохраняемости изделий при воздействии агрессивных сред сочетание относительной влажности с температурой воздуха относят к основным разрушающим испытательным факторам при их воздействии совместно с агрессивной средой и к дополнительным (диагностическим) факторам - при необходимости оценить степень произошедших разрушений.
7.3.2 Температура в диапазоне 300-600 °С не является разрушающим фактором для электроизоляционных систем из высоконагревостойких электроизоляционных неорганических материалов для электрических машин: не наблюдается зависимости ресурса системы от значения температуры. Температура в сочетании с приложенным электрическим напряжением является разрушающим фактором: наблюдается зависимость ресурса системы как от значения температуры, так и от значения напряжения. При разработке методик ускоренного определения долговечности изделий с указанной изоляцией воздействие температуры необходимо относить к основным (разрушающим) испытательным факторам при ее действии совместно с испытательным напряжением и к дополнительным (диагностическим) факторам при необходимости оценить степень произошедших разрушений.
7.4 В нормативных документах на методы испытаний должны быть указаны виды и последовательность приложения испытательных факторов. Например, для полимерных систем (в том числе систем электрической изоляции), предназначенных для эксплуатации при воздействии динамических механических ВВФ в воздушной среде, содержащей агрессивные газы, предпочтительна последовательность: приложение основных разрушающих факторов (температуры, агрессивной среды, относительной влажности), механические воздействия, увлажнение как диагностический фактор, контроль критериев отказа (для электроизоляционных систем - приложение испытательного напряжения).
7.5 При выборе основных испытательных воздействий выделяют следующие существенные для оценки влияния ВВФ на долговечность и сохраняемость особенности, общие для большинства технических изделий.
7.5.1 Долговечность и сохраняемость многих технических изделий определяются влиянием ВВФ на:
- полимерные, в том числе электроизоляционные системы и материалы;
- детали из металлов, сплавов, металлических покрытий (в том числе электрические контакты и контактные соединения, крепежные детали);
- подшипниковые узлы (в том числе смазки).
7.5.2 При оценке влияния климатических ВВФ первоочередным является учет их влияния на:
- старение полимерных материалов, в том числе электроизоляционных, систем, смазок (основные влияющие факторы - температура, влажность воздуха, агрессивная среда);
- увлажнение полимерных, в том числе электроизоляционных, систем и материалов (основные влияющие факторы - относительная влажность воздуха в сочетании с температурой);
- коррозию металлов и сплавов (основные влияющие факторы - агрессивные среды, влажность воздуха, температура).
7.5.3 При оценке влияния механических ВВФ первоочередным является учет их влияния на:
- механическую прочность металлических частей, в том числе сварных узлов;
- механическую прочность полимерных (в том числе электроизоляционных) систем, в том числе в процессе старения, а также учет взаимного влияния климатических и механических ВВФ;
- механическую прочность подшипниковых узлов, в том числе изменения их параметров;
- прочностные свойства крепежных соединений;
- изменение резонансных характеристик изделий или их деталей.
7.5.4 Для греющихся изделий, содержащих полимерные материалы и системы (например, системы электрической изоляции), при учете влияния ВВФ на процессы теплового старения принимают во внимание следующие особенности:
- на этапе работы под нагрузкой учитывают длительное воздействие температуры (сумму температуры от нагрева изделия и температуры воздуха) при пренебрежимом воздействии газообразных агрессивных сред и влажности воздуха;
- на этапе перерывов в работе (этапе эксплуатационного хранения) учитывают воздействие влажности воздуха и газообразных агрессивных сред при пренебрежимом (по сравнению с этапом работы под нагрузкой) влиянии воздействия температуры (теплового старения).
8 Определение способов ускорения испытаний
8.1 Выбор математической модели
8.1.1 Общие положения
Способы ускорения испытаний должны быть основаны на математической модели, выражающей зависимость между показателями долговечности и сохраняемости изделий и значениями ВВФ и отвечающей, в частности, на вопрос: "как экстраполировать результаты ускоренных испытаний в область рабочих значений ВВФ или параметров изделий?".
Модель может быть разработана теоретически и (или) экспериментально определена при разработке данной методики или же заранее известна. При разработке математической модели учитывают, что ускорение испытаний на долговечность и сохраняемость изделий может быть достигнуто с помощью следующих способов:
Способ А. Ужесточение ВВФ, испытание при нескольких значениях этих ужесточенных ВВФ до отказа всех образцов и экстраполяция значения ресурса (срока службы, срока сохраняемости - далее срок ) по значению ВВФ до эксплуатационных значений ВВФ.
Способ Б. Выявление зависимости изменения значений критериев отказа от продолжительности воздействия ВВФ (обычно при эксплуатационных значениях ВВФ) и экстраполяция по начальной части этой зависимости до значения критерия, принятого за отказ.
Способ В. Выявление вида параметров статистического распределения отказов и экстраполяция по начальной части статистического распределения до отказа всех образцов.
Способ Г. Сокращение эксплуатационных циклов за счет уменьшения или исключения продолжительности воздействия несущественных для отказов факторов (например, уменьшение интервалов между включениями-выключениями контактного аппарата при определении износостойкости электрических контактов, увеличение частоты переменного тока при испытании высоковольтной изоляции на электрический износ).
Способ Д. Выявление зависимости срока от размеров образца, определяющих прочность конструкции (выбор критериев подобия), испытание более слабых конструкций и прогнозирование срока для более прочных конструкций.
Способ Е. Сочетание способа А со всеми или несколькими способами Б - Д.
8.1.2 При выборе способа ускорения учитывают указанное ниже:
Опыт исследования влияния агрессивных сред, климатических и (в ряде случаев) механических ВВФ на срок показывает, что при применении способов А и Г результаты получаются более достоверными, чем при использовании способов Б и В. Так, при использовании способа Б необходимо в деталях знать физико-химические механизмы отказа, влияющие на изменение критерия отказа, а также иметь доказательство того, что эти механизмы не изменяются со временем; здесь может быть сильное влияние вида или даже партии материала, или применяемой технологии. При использовании способа В очень трудно по начальной части выделить и определить параметры закона статистического распределения отказов, так как особенно в начальной части возможно смешение нескольких статистических законов распределения. Использование способа Б дает во многих случаях удовлетворительную достоверность, но может вносить искажение в результаты (см. способ Б по 8.1.1, 8.1.4).
При использовании способа Б достаточно знать самые общие закономерности механизмов отказа и эмпирически получить возможность прогнозирования сроков службы (что особенно важно при изучении комбинированных материалов или реальных изделий с разнородными материалами). В этом случае можно учесть также влияние переменных значений эксплуатационных факторов.
В то же время часто (например, во многих случаях, когда изменение критерия отказа связано с прочностными свойствами, в том числе с электрической прочностью материала) зависимость функции критерия отказа от времени старения в агрессивных средах может быть аппроксимирована прямой линией и может быть применена в способе Б, например для ряда образцов электроизоляционных материалов. Однако при исследовании наблюдали и непрогнозируемые резкие ухудшения измеряемых электрических параметров и параметров проницаемости материалов на заключительных стадиях их старения.
8.1.3 В соответствии с 8.1.2 наиболее предпочтительным способом ускорения испытаний при определении влияния климатических и механических ВВФ на долговечность и сохраняемость изделий является способ А.
8.1.4 Способы Б и В можно применять в следующих случаях:
- если заранее известно, что математическая функция зависимости значения критерия отказа от продолжительности воздействия фактора представляет собой прямую линию, или если заранее известен статистический закон распределения отказов (который, следовательно, также может быть представлен в виде прямой), то в этих случаях вводят ограничения по диапазонам экстраполяции. Пример таких ограничений для воздействия температуры, влажности и агрессивной среды приведен в приложении Б ГОСТ Р 51372; рекомендуется принять этот пример для других испытательных воздействий;
- если невозможно проводить испытания по методу А, экспериментальным путем находят приближенную математическую функцию зависимости критерия отказа от продолжительности испытательных воздействий и представляют ее в виде прямой линии, после чего применяют требования, установленные в предыдущем абзаце.
8.1.5 Способ Е рекомендуется для сокращения общей продолжительности испытаний в тех случаях, когда ожидают, но окончательно не подтверждают, что зависимости [ ] по 8.2.2-8.2.5 могут быть представлены в виде прямой линии. Испытания проводят следующим образом:
8.1.5.1 В наиболее жестких режимах (не менее чем при двух значениях испытательных воздействий в каждой серии испытаний) испытания проводят по способу А.
8.1.5.2 В наименее жестких режимах каждой серии испытания проводят в следующем порядке:
а) для испытаний по соответствующему режиму используют удвоенное число образцов;
б) через 15%-20% ожидаемого срока определяют значения у половины испытуемых образцов (или отдельно элементов конструкции) и вычисляют средние этих значений (например, среднее логарифмов значений пробивных электрических напряжений);
в) если у оставшихся образцов не наступили отказы, то спустя 40%-60% ожидаемого срока определяют значения у половины испытуемых образцов и вычисляют средние этих значений;
г) по полученным данным в координатах - продолжительность ( ) проводят экстраполяцию по продолжительности до критического значения критерия отказа (при испытаниях по способу Б) или до отказа 100% образцов (при испытаниях по способу В) и прогнозируют средний срок в этом режиме, при этом на график наносят среднее значение ;
д) определяют средний срок в данном режиме по результатам двух других режимов каждой серии испытаний путем линейной экстраполяции соответственно в координатах ;
е) сравнивают средние сроки , определенные по перечислениям г) и д);
ж) если между сроками [(по перечислению е)] различия несущественны, определяют значение оставшихся образцов и по этим данным уточняют средний прогнозируемый срок в данном режиме. Этот срок принимают для расчетов при статистической обработке результатов;