一、引言

能力驗(yàn)證是實(shí)驗(yàn)室重要的外部質(zhì)控活動(dòng)之一，是識(shí)別實(shí)驗(yàn)室間的差異重要手段，為實(shí)驗(yàn)室出具可靠客觀數(shù)據(jù)發(fā)揮重要作用。作為能力驗(yàn)證提供者，組織能力驗(yàn)證活動(dòng)是基本要求，通過(guò)組織有意義的能力驗(yàn)證項(xiàng)目，在能力驗(yàn)證結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，幫助實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，完善實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制及管理，降低實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)，是能力驗(yàn)證提供者的更高目標(biāo)，同時(shí)能力驗(yàn)證提供者通過(guò)提供優(yōu)質(zhì)能力驗(yàn)證項(xiàng)目不斷提高自身能力，不斷完善能力驗(yàn)證策劃方案。下面通過(guò)介紹對(duì)進(jìn)幾年的針焰能力驗(yàn)證項(xiàng)目的策劃、上報(bào)結(jié)果以及試驗(yàn)調(diào)查的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有重要影響的因素，以提醒廣大實(shí)驗(yàn)室注意評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。

二、針焰試驗(yàn)?zāi)芰︱?yàn)證項(xiàng)目策劃

針焰試驗(yàn)做為評(píng)定電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)的常用方法之一，幾十年來(lái)歷經(jīng)多次換版，在試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法，試驗(yàn)設(shè)備等方面不斷完善，實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)能力也隨之不斷提高，實(shí)驗(yàn)室間的一致性明顯提高。針焰能力驗(yàn)證作為傳統(tǒng)能力驗(yàn)證項(xiàng)目同樣歷經(jīng)多年，至今多家能力驗(yàn)證提供者均可提供方案策劃實(shí)施，均按定性能力驗(yàn)證計(jì)劃設(shè)計(jì)與分析，同時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中給予較多關(guān)注的項(xiàng)目參數(shù)，例如：預(yù)處理?xiàng)l件、試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)設(shè)備，火焰確認(rèn)情況、火焰高度等影響試驗(yàn)結(jié)果的因素，以試驗(yàn)調(diào)查表的形式返回，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，以幫助實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

由于針焰試驗(yàn)為一次性試驗(yàn)，對(duì)返回的樣品不能進(jìn)行復(fù)測(cè)以確定問(wèn)題所在。作為能力驗(yàn)證提供者，只能依靠大比例的抽樣，通過(guò)均檢穩(wěn)檢來(lái)控制樣品的均勻性和穩(wěn)定性。同時(shí)在進(jìn)行項(xiàng)目策劃時(shí)，盡量排除因樣品導(dǎo)致的結(jié)果不一致因素。

2019年，我們研制了一批施焰時(shí)間為20s±2s時(shí)起燃的樣品，根據(jù)樣品設(shè)計(jì)值均檢穩(wěn)檢采用17s施焰時(shí)間進(jìn)行檢驗(yàn)全部通過(guò)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室發(fā)放一包樣片，每包內(nèi)有3個(gè)相同樣片，要求參加實(shí)驗(yàn)室的施焰時(shí)間為15s，對(duì)樣品是否通過(guò)試驗(yàn)分別進(jìn)行定性判定，并填寫(xiě)施焰調(diào)查表，同時(shí)錄制從試驗(yàn)火焰接觸樣品開(kāi)始到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的試驗(yàn)過(guò)程視頻。本計(jì)劃指定值為：3片樣品中有2片及以上耐受針焰試驗(yàn)。參加實(shí)驗(yàn)室32家，除一家實(shí)驗(yàn)室未按要求完成試驗(yàn)，其余31家結(jié)果與指定值一致，參加者3個(gè)樣片結(jié)果全部為“耐受”的有26家，出現(xiàn)1個(gè)“不能耐受”的有5家。再次證明樣品的均勻性和穩(wěn)定性符合計(jì)劃要求。

與前一年相比，2020年我們研制了一批相同的樣片，樣片施焰時(shí)間21s±3s起燃，起燃后將持續(xù)燃燒且燃燒時(shí)間大于30s。分別在施焰時(shí)間為15s和25s時(shí)進(jìn)行均檢穩(wěn)檢，并全部通過(guò)檢驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室發(fā)放兩包樣片，要求參加實(shí)驗(yàn)室的施焰時(shí)間為15s和25s，并分別進(jìn)行定性判定，其余沒(méi)有變化。本計(jì)劃指定值：施焰時(shí)間15s的3個(gè)樣片均耐受針焰試驗(yàn)，對(duì)施焰時(shí)間25s未評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)原則比2019年更嚴(yán)格。參加實(shí)驗(yàn)室30家，返回結(jié)果29家，26家的結(jié)果為滿意，3家的結(jié)果為不滿意，結(jié)果滿意率為90%，施焰時(shí)間為15s時(shí)的結(jié)果較為一致。對(duì)于施焰時(shí)間為25s的結(jié)果統(tǒng)計(jì)，3個(gè)樣片均不能耐受針焰試驗(yàn)僅為14家，2個(gè)樣片不能耐受針焰試驗(yàn)為4家，1個(gè)樣片不能耐受針焰試驗(yàn)為2家，0個(gè)樣片不能耐受針焰試驗(yàn)為9家，占比見(jiàn)圖1。這樣的結(jié)果與我們預(yù)期結(jié)果偏差較大，通過(guò)觀看實(shí)驗(yàn)室返回視頻，考慮到將不能耐受的樣片誤判為耐受，該結(jié)果將直接影響電器安全，將產(chǎn)生嚴(yán)重后果，我們決定繼續(xù)對(duì)不耐受的情況進(jìn)行研究。

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圖1 2020年施焰時(shí)間為25s結(jié)果占比

2021年，考慮到標(biāo)準(zhǔn)中針焰試驗(yàn)常用的施焰時(shí)間為30s，同時(shí)為了降低由于設(shè)備和樣品的不一致的影響，我們?cè)俅窝兄屏艘慌┭鏁r(shí)間在25s及以上時(shí)起燃并持續(xù)燃燒樣片，在施焰時(shí)間為30s時(shí)進(jìn)行均檢穩(wěn)檢，并全部通過(guò)檢驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室發(fā)放樣片2片，要求實(shí)驗(yàn)室按照施焰時(shí)間30s分別進(jìn)行定性判定，同時(shí)提交試驗(yàn)調(diào)查表和試驗(yàn)視頻。本計(jì)劃指定值：施焰時(shí)間 30s 時(shí)的 2 片樣品均“不耐受針焰試驗(yàn)”。本次參加實(shí)驗(yàn)室38家，結(jié)果全部返回，24家結(jié)果滿意；2 片中任1片的結(jié)論與指定值一致，另1片與指定值不一致的有問(wèn)題結(jié)果有7家；2片結(jié)論都與指定值不一致的不滿意結(jié)果有7家，占比見(jiàn)圖2，盡管滿意結(jié)果與上一年相比有較大提高，但與我們預(yù)期結(jié)果仍有較大偏差。

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圖2 2021年施焰時(shí)間為30s結(jié)果占比

三、針焰試驗(yàn)?zāi)芰︱?yàn)證項(xiàng)目結(jié)果及試驗(yàn)調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析

針焰試驗(yàn)設(shè)備在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)非常成熟，以操作簡(jiǎn)便，價(jià)格實(shí)惠等占據(jù)著國(guó)內(nèi)大部分市場(chǎng)，80%以上的實(shí)驗(yàn)室使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室在采購(gòu)設(shè)備時(shí)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)收，并按一定周期對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。

通過(guò)對(duì)針焰能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，我們發(fā)現(xiàn)除了預(yù)處理?xiàng)l件、試驗(yàn)條件、箱體體積、燃燒器尺寸、氣源純度、火焰校驗(yàn)、樣片與火源的距離等標(biāo)準(zhǔn)中有明確要求的參數(shù)外，影響試驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)重要因素是火焰的移開(kāi)方式。通過(guò)對(duì)視頻的分析，可將火焰的移開(kāi)方式劃分為三類，第一類是火焰點(diǎn)燃直到所有試驗(yàn)完成不熄滅，在達(dá)到要求的施焰時(shí)間時(shí)，人工將火焰移開(kāi)；第二類是火焰點(diǎn)燃后，在完成一個(gè)樣品的試驗(yàn)時(shí)，火焰自動(dòng)逐漸熄滅，第三類是火焰點(diǎn)燃后，在完成一個(gè)樣品的試驗(yàn)時(shí)，火焰自動(dòng)突然熄滅。第一類多以進(jìn)口設(shè)備為主，第二類和第三類均需在每個(gè)樣片試驗(yàn)時(shí)重新點(diǎn)燃火焰，以國(guó)產(chǎn)自動(dòng)設(shè)備居多。

對(duì)近2年參加實(shí)驗(yàn)室使用試驗(yàn)設(shè)備的統(tǒng)計(jì)分析，2020年對(duì)15s結(jié)果與指定值一致且返回視頻的共計(jì)25家進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1。2021年對(duì)返回視頻的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表2。實(shí)驗(yàn)室編號(hào)及設(shè)備編號(hào)說(shuō)明見(jiàn)圖3。

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圖3 編號(hào)說(shuō)明

表1 2020年25s針焰試驗(yàn)設(shè)備及結(jié)果統(tǒng)計(jì)

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表2 2021年30s針焰試驗(yàn)設(shè)備及結(jié)果統(tǒng)計(jì)

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表注：編號(hào)為L(zhǎng)-1-33的實(shí)驗(yàn)室未按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行試驗(yàn)，全部樣品的試驗(yàn)結(jié)果為耐受。

通過(guò)對(duì)以上調(diào)查結(jié)果按照火焰移開(kāi)的方式對(duì)參加實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表3，占比見(jiàn)圖3。對(duì)樣片試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表4，柱狀對(duì)比見(jiàn)圖4。

表3 參加實(shí)驗(yàn)室數(shù)量統(tǒng)計(jì)

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圖3 參加實(shí)驗(yàn)室數(shù)量占比圖

表4 近2年按照火焰移開(kāi)方式統(tǒng)計(jì)數(shù)量和占比

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圖4 近2年按照火焰移開(kāi)方式統(tǒng)計(jì)數(shù)量柱狀對(duì)比圖

從以上統(tǒng)計(jì)及對(duì)比圖可以看出，歷年參加針焰能力驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)室中，使用火焰突然熄滅裝置的數(shù)量占全部參加實(shí)驗(yàn)室的一半以上，而在達(dá)到施焰時(shí)間時(shí)火焰突然熄滅的誤判率遠(yuǎn)高于移開(kāi)火焰和火焰逐漸熄滅的方式，直接導(dǎo)致能力驗(yàn)證結(jié)果嚴(yán)重偏離預(yù)期。

其中在同一年份的幾家實(shí)驗(yàn)室使用的同一生產(chǎn)商同一型號(hào)設(shè)備，獲得的結(jié)果基本是一致的。見(jiàn)表5。

表5 相同年份使用同一型號(hào)設(shè)備試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

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同時(shí)統(tǒng)計(jì)出兩年同時(shí)參加針焰能力驗(yàn)證項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果，由于延長(zhǎng)了施焰時(shí)間，降低了火焰突然熄滅方式的影響，2021年結(jié)果明顯好于2020年，見(jiàn)表6。

表6 不同年份同一設(shè)備試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

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在能力驗(yàn)證項(xiàng)目結(jié)束后，部分實(shí)驗(yàn)室和我們討論了結(jié)果有問(wèn)題或不滿意的原因，并使用本次能力驗(yàn)證樣品進(jìn)行了再次驗(yàn)證，采用手動(dòng)移開(kāi)火焰的方式，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與本次能力驗(yàn)證項(xiàng)目的指定值一致，可見(jiàn)火焰熄滅方式對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是重大的。

四、結(jié)論

長(zhǎng)期以來(lái)通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷修訂，對(duì)設(shè)備不斷優(yōu)化，多年的能力驗(yàn)證活動(dòng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，針焰試驗(yàn)已經(jīng)非常完善。在IEC標(biāo)準(zhǔn)中以“the flame is removed”即“火焰移開(kāi)”進(jìn)行表述，且國(guó)外設(shè)備幾乎全部以手動(dòng)移開(kāi)火焰的操作方式，在火焰移開(kāi)方式上是一致的，在此方面不會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響；GB/T 5169.5標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)針焰設(shè)備多為自動(dòng)化操作，研究的熱點(diǎn)多集中在自動(dòng)移開(kāi)火焰的速度對(duì)樣片的熱輻射是否會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果，基于此目的，部分生產(chǎn)商將火焰裝置設(shè)計(jì)成在達(dá)到施焰時(shí)間時(shí)自動(dòng)熄滅，以將熱輻射的影響降到最低。目前實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)商關(guān)注多以標(biāo)準(zhǔn)中有明確要求的項(xiàng)目，對(duì)火焰熄滅方式并未過(guò)多關(guān)注，且實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)商在確定火焰熄滅與火焰移開(kāi)的一致性存在較大困難。火焰突然熄滅的方式影響效果，對(duì)熱輻射的考慮影響效率，若兩者不能兼顧，相比之下避免對(duì)效果影響更為重要。

通過(guò)近幾年對(duì)針焰能力驗(yàn)證項(xiàng)目的嚴(yán)密策劃，對(duì)返回結(jié)果的認(rèn)真細(xì)致分析，判斷出目前對(duì)針焰能力驗(yàn)證結(jié)果產(chǎn)生最大影響的因素是火焰的熄滅方式，這直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室將不耐受的材料誤判為耐受材料，大大增加了實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)，降低產(chǎn)品的耐火性能，導(dǎo)致實(shí)際的產(chǎn)品是不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的。

在此提醒廣大實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)商，重視火焰熄滅方式對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)室在采購(gòu)設(shè)備時(shí)應(yīng)將火焰熄滅方式列為重要項(xiàng)目進(jìn)行核查，如不能確認(rèn)一致性，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)避免使用設(shè)備自動(dòng)火焰熄滅裝置，采用手動(dòng)移開(kāi)火焰的方式，可以大大降低風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)，同一生產(chǎn)商的不同型號(hào)針焰設(shè)備的試驗(yàn)結(jié)果有較大差異，生產(chǎn)商需要加大對(duì)自動(dòng)熄滅火焰裝置的研究，在元件采購(gòu)方面加強(qiáng)控制，使國(guó)產(chǎn)設(shè)備能夠真正發(fā)揮自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，在提高試驗(yàn)效率的同時(shí)保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

作為能力驗(yàn)證提供者，我們以提供優(yōu)質(zhì)的能力驗(yàn)證項(xiàng)目為己任，致力于通過(guò)我們的努力在更多方面幫助實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)難以發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，降低實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)，盡我們所能為實(shí)驗(yàn)室提供準(zhǔn)確高效的服務(wù)，真正發(fā)揮能力驗(yàn)證在檢測(cè)校準(zhǔn)領(lǐng)域的作用。

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轉(zhuǎn)自 本文作者李楠杰 孫軒 蘇岳 〔中國(guó)家用電器研究院〕 侵刪