针焰试验是一种评估产品在规定条件下抵抗小火焰引燃能力的防火测试方法，通过模拟由故障元件（如过载电阻、电容等）产生的细小火焰效应，评估产品非金属材料的阻燃性能及火焰蔓延风险。

一、 检测项目分类及技术要点

针焰试验的核心是使用特定尺寸的火焰（高度12mm±1mm）对样品施加火焰一段时间，并观察其燃烧行为。主要检测项目与评判依据如下：

1. 火焰施加时间：

• 标准试验持续时间通常为 30秒。根据产品标准或风险评估，也可选择其他时间（如10s、60s、120s）。

• 火焰施加点通常为样品最薄弱或最易受故障火焰影响的部位。

2. 观察与测量参数：

• 燃烧持续时间（t₁）： 从移开试验火焰开始，到样品上所有可见火焰熄灭为止的时间。

• 灼热持续时间（t₂）： 从所有可见火焰熄灭开始，到样品不再灼热（或规定判据）为止的时间。

• 火焰蔓延： 记录铺底层（通常为绢纸或白松木板）是否被引燃、样品是否燃烧至夹具顶部等。

• 滴落物： 观察燃烧滴落物是否引燃铺底层。

3. 合格判据（通用核心要求）：

• 样品不应持续燃烧（即 t₁ ≤ 30秒）。

• t₁ + t₂ ≤ 60秒。

• 燃烧滴落物不应引燃铺底层（距样品下方200mm±5mm处）。

• 样品不应完全燃尽。

• 火焰高度或蔓延范围不应超过规定限值。

4. 样品预处理：

• 样品通常在温度15℃-35℃，相对湿度45%-75%的标准大气条件下放置至少24小时。

• 也可根据产品使用环境进行特殊预处理（如高温、低温、湿热）。

5. 试验环境：

• 必须在无明显气流、光线较暗的燃烧柜内进行，以方便观察火焰。

• 背景风速应小于0.2m/s。

二、 各行业检测范围的具体要求

针焰试验广泛应用于电工电子、汽车、家电等领域，不同标准对细节要求存在差异。

1. 电工电子产品 (依据 IEC 60695-2-2 / GB/T 5169.5)：

• 适用范围： 设备内部非金属材料件（如绝缘件、支架、外壳）、印刷电路板等。

• 具体要求：

  • 火焰施加角度通常为45°（对垂直样品）或直接施加于水平表面。

  • 若样品厚度不同，应在最薄处（≥3mm）进行试验，否则需采用复合试样。

  • 对于小型元件（如集成电路），可能采用专用夹具或堆积方式进行试验。

• 衍生标准： UL 746A、IEC 60950-1（旧版）等均有引用。

2. 汽车行业 (依据 ISO 11925-2 等)：

• 适用范围： 汽车内饰件、线束固定件、发动机舱内非金属件等。

• 具体要求：

  • 更关注材料的垂直燃烧特性，火焰施加时间常为15秒或30秒。

  • 评价标准除燃烧时间外，重点包括燃烧长度（≤100mm或150mm）、是否燃烧至夹具顶部、滴落物是否引燃等。

  • 需考虑材料在车辆特定位置（如乘客舱、引擎舱）的风险等级。

3. 家用和类似用途电器 (依据 IEC 60335-1 / GB 4706.1)：

• 适用范围： 支撑载流件（或与载流件距离＜3mm）的绝缘材料件、外壳等。

• 具体要求：

  • 对无人照看下运行的电器（如洗衣机、洗碗机），要求更为严格。

  • 对于不同电流和功率的电路，针焰试验可能是替代灼热丝试验的选项（依据失效功率和电流值判断）。

  • 试验通常在产品或代表性部件上进行，而非单纯材料。

4. 照明设备 (依据 IEC 60598-1 / GB 7000.1)：

• 适用范围： 灯具外壳、内部绝缘材料、固定载流部件的材料。

• 具体要求：

  • 重点测试可能因故障电流（如镇流器、变压器过热）而产生小火焰的部位。

  • 对于安装在可燃表面的灯具，要求更为严格。

5. 铁路机车车辆 (依据 EN 45545-2 等)：

• 适用范围： 车辆内部非金属材料，根据使用区域和风险等级（R1-R26）有不同的防火要求。

• 具体要求：

  • 针焰试验是评估“小火焰”风险等级的重要方法之一。

  • 需结合其他测试（如氧指数、烟密度、毒性）进行综合评定。

三、 检测仪器的原理和应用

标准针焰试验装置主要由以下部分组成：

1. 燃烧器：

• 原理： 采用内径Φ0.5mm±0.1mm，外径不超过Φ0.9mm的不锈钢管作为喷口。燃烧气体（通常为纯度≥95%的丙烷）以稳定流量通过，通过调节空气进气孔使火焰达到规定高度（12mm±1mm）和温度。

• 火焰校验： 通过专用的火焰校验装置（如铜块热量计）进行。将火焰施加于Φ0.5mm热电偶的铜块（直径4mm，质量0.58g±0.01g）上，测量其温度从100℃±2℃升至700℃±3℃所需的时间，应在23.5秒±1.0秒之内。

2. 试验箱体：

• 结构： 由不锈钢制成，容积至少0.5m³，内壁深色以便观察。正面有观察窗。

• 功能： 提供稳定、无风扰的试验环境，顶部有排烟系统，但试验期间需关闭以保证气流稳定。

3. 样品夹具与铺底层：

• 夹具： 能稳定固定样品，并确保试验期间位置不变。对于垂直试验，夹具应能调节角度。

• 铺底层： 通常采用单层标准绢纸（单位质量12g/m²-30g/m²）平铺于样品下方200mm±5mm处，用于评估燃烧滴落物的引燃性。对于某些标准（如汽车），可能使用白松木板。

4. 控制与计时系统：

• 原理： 集成气体流量控制阀、高精度计时器（精度0.1s）和点火装置。

• 应用： 精确控制气体流量（如105ml/min±5ml/min的丙烷）、火焰施加时间（计时器T1），并自动或手动记录燃烧持续时间（T2）和灼热持续时间（T3）。

5. 应用要点：

• 仪器校准： 定期校准气体流量计、热电偶和计时器。最关键的是每月或每批次试验前必须进行火焰校准，确保火焰热输出符合标准。

• 安全操作： 试验必须在通风柜或具有强力排风系统的燃烧室进行，试验后及时排烟。操作者需佩戴防护装备。

• 结果重复性： 针焰试验结果受样品制备、环境气流、火焰对准精度影响较大，通常要求至少对3个样品进行试验，并以最不利结果作为评定依据。