氟橡胶热缩套管耐温200℃就能长期200℃用吗？

　　不能。提到的“200”指的是温度指数，并不是一份永久有效的使用证书。在200℃下进行的热老化过程是一个不断下降的趋势线，在经过了1000个小时之后，断裂伸长率保持率大概只有55%-70%，大约需要3000个小时左右的时候，表面才会开始出现一些细微的裂纹;一般情况下最先出现问题的是被安装应力，而并不是拉伸强度本身。

　　问题：耐温200℃”被误读为“可以在200℃下一直待下去”，把温度指数和连续使用界限弄混了

　　氟橡胶热缩套管数据表上标注的是200℃，而在标准中也明确写到200℃，所以看起来就是一个已经被证实的安全数值。但是该200的全称是温度指数，在热老化试验中达到某项性能指标时所对应的不同温度和时间的关系，并不是“只要温度不高于200℃、时间可以无限长”的保证。把温度指数当作连续使用的上限，就忽略了两个重要的因素：第一是200℃下的性能随着时间而变的速度;第二是安装之后实际存在的在管道内壁上的应力状况。前一个决定的是“能用多长时间”，后一个是“从哪里开始不能用”。200℃是起始温度，并不是安全结束点。

　　答案：在200℃的时候，在真正发生的事件中，是伸长先于强度退出舞台，应力敏感性比静置老化的难度要大

　　第一张账单：热老化在200℃下是持续进行的，性能衰减从第一天开始。典型热老化数据表明，在200℃空气中的暴露时间为1000h之后，氟橡胶热缩套管的拉伸强度保持率为75%-85%，而断裂伸长率保持率已经下降到55%-70%;到2000小时的时候，断裂伸长率可能会降到原来的40%-55%，硬度会提高5-15个邵氏A单位;大概有3000个小时左右的时候，表面上就开始出现了微小的裂缝了，压缩永久变形也变大了很多。拉伸强度在1000个小时节点上看起来还可以，很容易让人产生“问题不大”的感觉，但是同时间段内断裂伸长率已经损失了一多半。材料并不是在1000个小时的时候忽然坏了，而是在这之前就已经开始出现一些问题了，比如拉伸强度等指标就将这种变化给掩盖住了。

　　第二笔账：失效的化学机制为热氧老化所引起的交联和断链的竞争中，交联获胜的时候材料就会变得坚硬而脆性增加，断链获胜的时候材料的延伸性能会降低，二者一起把断裂伸长率推到最低点。在200℃下主链没有发生大的断裂，真正起作用的是氧分子进入材料内部并与分子链发生反应，使得交联度不断增加。交联度增大所引起的宏观现象是硬度提高、回弹性减小、延伸率降低。根据阿伦尼乌斯方程来计算，在200℃下进行的老化速率要比在150℃下进行的老化速率快4到8倍左右，具体的倍数会受到配方以及活化能的影响。因此，“一根同样的管道，在150℃的时候可以使用很长时间”的经验不能按照温度线性外推到200℃——温度每上升一步，时间账就不再是按比例缩短了，而是按倍数缩短。

　　第三笔账是最容易忽略的一笔：在200℃下材料对于安装应力的敏感程度明显提高，静置老化的时光线与受到外力作用的老化时光线是不一样的。长期在200℃下进行老化处理容易产生“应力敏感”的问题：静置时不发生变形的管段使用寿命比较长，但是当安装的位置存在振动、弯曲或者残留收缩应力的时候，裂纹就会从应力集中处提前萌生。壁厚也会影响失效的表现形式——壁厚较大的管道，在表面老化之后内部仍然会保持一定的弹性和韧性，但是表面裂纹一旦形成就会变成一个绝缘的薄弱点。也就是说，在200℃下，“管道能不能继续使用”不仅与温度有关，而且和这根管道在被加热收缩的时候留下的残余应力有关，以及它在安装过程中所处的位置是否会有弯曲和震动。一根自由放置的管段以及一根弯折部位带有收缩应力的管段，在相同的200℃下，它们失效的时间是不一样的。

　　根据的是温度指数标准含义、PVDF对照、双壁结构所揭示出来的“系统短板”的逻辑

　　第一层根据IEC标准来确定“200”一词的意思。对于氟橡胶热缩套管的描述，即温度指数200.所覆盖的是两种2：1收缩比、阻燃、耐流体用的氟橡胶套管。温度指数在绝缘材料的标准体系中所代表的意义就是经过热老化试验之后得到的一种温度和寿命之间的关系中的一个参数，它可以回答出一个问题，在某一特定的温度下，一项性能衰减到判据值所需要的时间是多少”，而不能说“在该温度下可以长期使用”。把温度指数直接翻译为“连续使用温度200℃”也是把一个统计性寿命参数读作一个绝对性的耐受开关。

　　第二层根据来自PVDF的“175℃”是如何被定义出来的，反过来又把氟橡胶的200℃是怎样读出来的给照亮了。PVDF热缩管的连续使用温度标称是175℃，但是该数值一般指的是在UL 224等热老化试验中经过一万个小时、耐压测试依然合格的情况下所能达到的最大值。即175℃这个温度值后面有一个很明确的时间参照系——10000个小时。氟橡胶在200℃时所代表的温度标准，并不是一种不考虑时间因素而存在的“耐受度”。200℃时该材料所对应的技术指标以及使用寿命范围等需要通过热老化曲线来解读，并不能简单地把200℃当作一个不需要探究“多长时间”的标签。两个材料标准的表述方式不一样，但是它们底层的逻辑是一致的：温度等级总是对“在该温度下能够维持功能多长时间”进行描述，并不是说“可以在那个温度下一直使用下去”。

　　第三层根据来自双壁热缩管的“系统短板”的经验来说明整根管子的耐温极限是由最先出现故障的那一层所决定的，并不是由最耐高温的那一层来决定的。双壁热缩管的外层聚烯烃可以达到125℃甚至135℃，但是内层热熔胶的软化点一般为80～95℃，长时间工作的最高温度一般不会超过90℃。整个管子实际长期耐温上限被胶层拉到了90-105℃之间。氟橡胶热缩套管为单层结构，并没有胶层这个缺点，但是它“系统的短板”不在于材料层面，在于系统的整体性上。而安装之后的应力状态和界面状态：管壁本身在200℃下可以保持一段时间的力学完整性，但是弯曲部位的残余应力、端部切口、收缩时留下的壁厚不均，就会成为热氧老化优先攻击的目标。整根管子在200℃时的表现是由最薄、最弯曲、应力最大的地方来决定，并不是用平板试样进行拉伸试验得出的结果。

　　延伸：把“能否长久地在200℃下使用”的问题拆分成三个可以验证的问题：1)是否能长时间保持在200℃;2)能否长久地在200℃下使用;3)是否有办法使上述两个问题得到解决。

　　第一个问题就是什么样的时间可以算作长期。如果是短时间的大功率或者长时间的小功率暴露，在200℃下持续几百个小时，材料性能的变化可能会在可以接受的范围之内;如果长时间运行超过几千个小时的话，那么断裂伸长率就会一直降低，并且还会出现表面裂纹的情况来重新界定“长期”的含义为“需要更换的周期”，而不能简单地认为是“设计寿命内免检的状态”。把预期暴露时间进行量化之后再用热老化曲线来校对，要比直接询问“是否可以长久使用”更加具有操作性。

　　第二个问题就是安装应力状态怎么样。同一条氟橡胶热缩套管在自由直线段和弯折固定段上所能承受的最大温度没有在同一条曲线上。如果安装位置存在振动、弯曲半径过小或者收缩后留有较大残余应力的情况，在200℃下进行“长期”的计算时要按照应力集中处的具体情况来折算，并不能用整个管段的平均条件来进行计算。降低弯折部位的预应力以及端部的缺口敏感性，本身就是为了延长在200℃下可以使用的期限。

　　第三个问题就是用什么标准来衡量“还能够使用吗”。当拉伸强度保持率看上去很体面的时候，断裂伸长率可能会被腰斩;在外观没有出现裂纹的情况下，表面层可能会因为硬化而变得回弹力下降。对于在200℃下工作的管道部分，判断节点应该放在断裂伸长率保持水平、弯折回弹行为等方面，并不是等拉伸强度下降或者用肉眼看得到裂缝的时候再去处理。花纹热缩管在相同的温度下会比其他类型的热缩管信号来得早一些：花纹层上的油墨或者纹理一般会在基材之前就出现褪色、附着力降低或者边沿翘起等现象，这些表面信号就可以作为提前的一个观察窗口。但是它们所体现的是花纹层的耐热边界，并不能直接代替对于基材伸长率的判断。PVDF在175℃下达到“10000小时”的定义也说明了这一点：温度等级后面总是有一个时间判据。200℃的氟橡胶管并不是“到200℃的时候就是安全了”，而是在200℃的情况下，“它的性能会以一个可以量化的速度向需要更换的程度发展”。知道了这个速度、知道了从哪里开始，要比记住200这个数字更有效。