ГОСТ Р МЭК 60793-1-31-2010

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛОКНА ОПТИЧЕСКИЕ

Часть 1-31

Методы измерений и проведение испытаний.

Прочность при разрыве

Optical fibres. Part 1-31. Measurement methods and test procedures. Tensile strength

ОКС 33.180.10

Дата введения 2012-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности" (ОАО "ВНИИКП") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 46 "Кабельные изделия"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 декабря 2010 г. N 850-ст

4Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60793-1-31:2010* "Волокна оптические. Часть 1-31. Методы измерений и проведение испытаний. Прочность при разрыве" (IEC 60793-1-31:2010 "Optical fibres - Part 1-31: Measurement methods and test procedures - Tensile strength", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2020 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Распределения значений разрушающего напряжения могут быть использованы для прогнозирования надежности оптического волокна в различных условиях. В МЭК/ТО 62048 на основе математических расчетов показано, как это может быть реализовано. Для установления прогноза по надежности при испытаниях, проводимых для измерения характеристик распределения, контролируют:

- параметры оптического волокна, например наличие защитного покрытия, стадию производства волокна, диаметр;

- измерительную базу образца, те. длину испытуемой части волокна;

- значения приложенного напряжения или установленной скорости растяжения;

- внешние факторы;

- условия предварительного кондиционирования образцов или старения;

- объем выборки образцов.

Данным методом измеряют прочность оптического волокна при определенной постоянной скорости растяжения. Это испытание проводят с разрушением оптического волокна и не считают альтернативным испытанию по определению прочности волокна при перемотке под натяжением.

Данным методом испытывают типовые оптические волокна, для которых медианное значение разрушающего напряжения составляет более 3,1 ГПа для образцов с измерительной базой 0,5 м при наибольшей установленной скорости растяжения в 25% /мин. Для оптических волокон с меньшим медианным значением разрушающего напряжения условия, указанные в настоящем стандарте, не позволяют получить достаточную точность.

Типовые испытания проводят на "коротких отрезках" длиной до 1 м или на "длинных отрезках" от 10 до 20 м при числе образцов в выборке от 15 до 30.

Внешние факторы при проведении испытания и предварительное кондиционирование или старение имеют решающее значение для результатов данного испытания. Не существует единого мнения относительно модели экстраполяции результатов, полученных при одних внешних факторах, на другие внешние факторы. Однако для разрушающего напряжения при заданном напряжении или скорости растяжения по мере повышения относительной влажности значение разрушающего напряжения уменьшается. Увеличение или уменьшение значений наблюдают в измеренных параметрах распределения прочности в результате предварительного кондиционирования при повышенной температуре и влажности в течение одного или двух дней.

Данное испытание основано на теории механики разрушения хрупких материалов и принципе разрастания дефекта по степенному закону (см. МЭК/ТО 62048). Несмотря на то, что другие теории также применимы, теория механики разрушения/степенного закона наиболее распространена.

Типовым представителем считают оптическое волокно, которое специально не было повреждено или не было подвергнуто старению под воздействием внешних факторов. Типовое оптическое волокно имеет номинальный диаметр 125 мкм и защитное покрытие из акрилата номинальным диаметром 250 мкм или менее. Для таких типовых представителей не применяют кондиционирование. К нетиповым представителям может быть отнесено волокно с альтернативным защитным покрытием, волокно, подвергнутое старению под воздействием внешних факторов, или специально поврежденное волокно, или волокно без защитного покрытия. Указания для нетиповых представителей также приведены.

     1 Область применения

Настоящий стандарт содержит описание метода определения прочности при разрыве образцов оптических волокон (далее - волокно) и устанавливает единые требования к механической характеристике волокна - его прочности при разрыве. Данным методом испытывают отдельные отрезки вне состава кабеля и нескрученных стеклянных волокон. Отрезки волокна разрывают, прилагая управляемое нарастающее напряжение или усилие, равномерно распределенное по всей длине волокна и поперечному сечению. Напряжение или усилие увеличивают с установленной постоянной скоростью до разрыва волокна.

Распределение значения прочности при разрыве данного волокна строго зависит от длины образца, скорости увеличения нагрузки и условий окружающей среды. Настоящее испытание может быть использовано для контроля качества, если требуются статистические данные о прочности волокна. Результаты фиксируют в виде статистического распределения контроля качества.

Как правило, испытание проводят после кондиционирования образца при установленной температуре и влажности. Однако в некоторых случаях может быть достаточным измерение значений в условиях температуры и влажности окружающей среды.

Настоящий метод распространяется на волокна категорий А1, А2, A3, В и С.

Примечание - Данное испытание предусматривает растяжение отрезков волокна до разрыва. После разрыва стеклянные фрагменты могут разлетаться по участку проведения испытания. Рекомендуется использовать защитные экраны. Защитные очки следует носить все время пребывания в зоне проведения испытания.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все его изменения):

IEC 60793-1-20, Optical fibres - Part 1-20: Measurement methods and test procedures - Fibre geometry (Волокна оптические. Часть 1-20. Методы измерений и проведение испытаний. Геометрия волокна)

IEC 60793-1-21, Optical fibres - Part 1-21: Measurement methods and test procedures - Coating geometry (Волокна оптические. Часть 1-21. Методы измерений и проведение испытаний. Геометрия покрытия)

     3 Испытательное устройство

     3.1 Общие положения

В настоящем разделе рассмотрены основные требования к оборудованию для испытания волокна на динамическую прочность.

Существует много устройств, удовлетворяющих данным требованиям. Схематические изображения некоторых устройств приведены в приложении А. Выбор определенного устройства зависит от следующих факторов:

- измерительной базы образца;

- диапазона прилагаемого напряжения или скорости растяжения;

- внешних факторов;

- прочности образца.

     3.2 Закрепление концов волокна

Закрепляют оба конца испытуемого волокна и растягивают его до разрушения в области измерительной базы. Крепление не должно допускать проскальзывания волокна до разрушения и должно минимизировать возможность разрушения в области крепления.

Разрыв, который происходит в области крепления, регистрируют, но не используют его в последующих расчетах. Из-за того, что во время испытания увеличивается растяжение волокна, в местах крепления происходит некоторое проскальзывание волокна. При более высоких уровнях напряжения, связанных с короткими измерительными базами, проскальзывание может вызывать повреждение и разрушение волокна в области крепления, которое трудно установить. Частота таких разрушений изменяется в зависимости от значения приложенного напряжения или скорости растяжения. Требуется тщательный осмотр или другой способ контроля мест разрыва волокна для предотвращения возможности включить в анализ разрушение волокна в области крепления.

Для закрепления волокна используют натяжной барабан, как правило покрытый оболочкой из эластомера [см. рисунок А.1 (приложение А)]. Часть волокна, которую не будут подвергать испытанию, наматывают на барабан несколькими витками и фиксируют волокно на концах, например эластичной лентой. Волокно наматывают без перехлестов. Поверхность барабана должна быть достаточно твердой, чтобы при полной нагрузке волокно не врезалось в нее. Степень проскальзывания волокна и степень повреждения барабана зависят от взаимодействия оболочки волокна и материала поверхности барабана и его толщины, а также от числа витков. Требуется провести тщательное предварительное испытание для подтверждения правильности выбора покрытия барабана.

Диаметры барабана и шкива выбирают такими, чтобы волокно не разламывалось на барабане вследствие напряжения изгиба. Для типового волокна с кварцевым покрытием значение напряжения изгиба не должно превышать 0,175 ГПа. (Для типового кварцевого волокна размерами 125/250 мкм минимальный диаметр барабана равен 50 мм.) Конкретный способ закрепления волокна приведен в приложении В.

     3.3 Крепление образца

Образец подсоединяют к двум захватам. Измерительная база - это длина волокна между осями натяжных барабанов, к которым крепят волокно до его растяжения. Для уменьшения зоны, требуемой для проведения испытания на образцах с длинной измерительной базой, допускается использовать один или более шкив для поддержки образца [см. рисунок А.4 (приложение А)]. Шкивы должны быть соответствующей конструкции и иметь чистую поверхность, чтобы не повреждать волокно. Остальная часть волокна, вне шкивов и натяжных барабанов, не должна ни с чем соприкасаться.

Если несколько волокон испытывают одновременно, как показано на рисунке А.5 (приложение А), требуется разделительное устройство для предотвращения перехлеста или иного взаимодействия оборвавшегося волокна с другими испытуемыми волокнами.

     3.4 Растяжение волокна

Волокно растягивают при фиксированной скорости растяжения до его обрыва. Номинальную скорость растяжения выражают как процентное увеличение длины относительно измерительной базы за минуту.

Существует два основных альтернативных метода растяжения волокна:

- метод А. Увеличивают расстояние между натяжными барабанами с захватами путем их разведения с фиксированной скоростью при начальном расстоянии, равном измерительной базе [рисунок А.2 (приложение А)];

- метод В. Вращают натяжной барабан с фиксированной скоростью, наматывая волокно и растягивая участок волокна между барабанами [рисунки А.3-А.5 (приложение А)]. Вращение не должно приводить к перехлесту витков волокна на барабане.

Скорость растяжения калибруют в пределах ±10% номинальной скорости растяжения. Оборудование некоторых типов управляется компьютером, поэтому допускается динамическое управление движением натяжного барабана для достижения постоянной скорости изменения напряжения. Примеры практической реализации этого оборудования приведены в приложении С.

Скорость растяжения должна быть согласована между потребителем и изготовителем. Как правило, используют скорость растяжения от 2,5% до 5% или от 15% до 25%.

     3.5 Измерение усилия при разрушении

Измеряют растягивающую нагрузку (силу при растяжении) в момент разрушения для каждого образца с помощью калиброванного динамометрического датчика с погрешностью не более ±1% значения действительной нагрузки. Это может быть выполнено разными методами:

- с помощью регистратора с записью диаграммы на ленте;

- с помощью прибора, измеряющего и фиксирующего значения растягивающей силы;

- методом компьютерной дискретизации.

Представляют средние значения измеренной растягивающей нагрузки как функцию времени для определения скорости изменения напряжения. Этого не требуется для каждого отдельного испытания, но это следует выполнять с определенным интервалом времени.

Калибруют динамометрический датчик с погрешностью не более 0,5% значения разрушающей или максимальной нагрузки для каждого диапазона разрушающих нагрузок, настраивая его таким же образом, как и при испытании волокна. Данную процедуру проводят с использованием троса, к которому присоединен груз известной массы для испытуемого образца. Для метода В вместо натяжного барабана может быть использован легкий шкив, имеющий низкое трение и не присоединенный к динамометрическому датчику. Трос, один конец которого присоединен к барабану динамометрического датчика, а другой - к грузу известной массы, должен дублировать направление испытуемого образца и иметь диаметр, сравнимый с диаметром испытуемого образца. Рекомендуется применять минимальный из трех калиброванных грузов, обеспечивающий типовые разрушения волокна.

     3.6 Оборудование контроля внешних воздействующих факторов

Известно, что измеряемые разрушающее напряжение и характеристики усталости изменяются при изменении температуры и влажности волокна, которые следует контролировать как при предварительной подготовке образцов, так и при их испытании. Требуемый контроль может быть обеспечен использованием оборудования многих видов, включая контроль во всем помещении, в котором проводят испытания.

Типовые требования для контроля:

- температура: (23±2)°С;

- относительная влажность: (50±5)%.

Воздействие других внешних факторов, таких как высокая влажность при неконденсированной влаге, может быть достигнуто заключением испытуемого образца в изолированную камеру с инжекцией водных паров. На рисунке А.5 (приложение А) показано комплектное испытательное устройство с ограждением поверх ванны с циркулирующей водой.