ГОСТ Р 51370-99
Методы испытаний на стойкость к климатическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытание на воздействие солнечного излучения

ГОСТ Р 51370-99

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА СТОЙКОСТЬ
К КЛИМАТИЧЕСКИМ ВНЕШНИМ
ВОЗДЕЙСТВУЮЩИМ ФАКТОРАМ МАШИН,
ПРИБОРОВ И ДРУГИХ ТЕХНИЧЕСКИХ
ИЗДЕЛИЙ

Испытания на воздействие солнечного излучения

ГОССТАНДАРТ РОССИИ
Москва

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 341 «Внешние воздействия» Госстандарта России

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 29 октября 1999 г. № 440-ст

3 Настоящий стандарт соответствует международным стандартам МЭК 60068-2-5 (1975) «Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытание Sa: имитированная солнечная радиация на уровне земной поверхности», МЭК 60068-2-9 (1975) «Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Руководство по испытанию на воздействие солнечной радиации» с дополнительными требованиями, отражающими потребности экономики страны

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Настоящий стандарт является частью комплекса стандартов «Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий» (группа стандартов ГОСТ 30630), состав которого приведен в ГОСТ 30630.0.0-99, приложение Е.

Настоящий стандарт соответствует международным стандартам, указанным в предисловии. При этом настоящий стандарт дополняет и уточняет методы проведения испытаний, их классификацию и состав, увязывая методы (режимы) испытаний с условиями и сроками эксплуатации изделий и охватывая всю совокупность технических изделий.

Данные о соответствии настоящего стандарта международным стандартам приведены в приложении Г.

В связи с указанным в настоящее время невозможно полное использование публикаций международных стандартов по внешним воздействиям в качестве государственных стандартов.

В разработке стандарта принимали участие М. Л. Оржаховский (руководитель) и В. Н. Покровский - академики Академии проблем качества Российской Федерации.

(Поправка).

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА СТОЙКОСТЬ К КЛИМАТИЧЕСКИМ ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИМ ФАКТОРАМ МАШИН, ПРИБОРОВ И ДРУГИХ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Испытания на воздействие солнечного излучения Climatic environment stability test methods for machines, instruments and other industrial products. Test for influence of solar radiation

Дата введения¹⁾

для вновь разработанных и модернизируемых изделий 2000-07-01

для разработанных до 2000-07-01 изделий 2002-07-01

_______

¹⁾ Порядок введения в действие стандарта - в соответствии с приложением А.

1. Область применения

Настоящий стандарт распространяется на машины, приборы и другие технические изделия всех видов (далее - изделия) и устанавливает методы их испытаний на воздействие солнечного излучения, в том числе в сочетании с температурой воздуха, а также увязывает методы и режимы испытаний со сроками и условиями эксплуатации изделий (видами климатического исполнения по ГОСТ 15150).

Стандарт применяют совместно с ГОСТ 30630.0.0.

Требования разделов 4 и 5 настоящего стандарта являются обязательными, как относящиеся к требованиям безопасности.

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей.

ГОСТ 24482-80 Макроклиматические районы земного шара с тропическим климатом. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей.

ГОСТ 25870-83 Макроклиматические районы земного шара с холодным и умеренным климатом. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей.

ГОСТ 26883-86 Внешние воздействующие факторы. Термины и определения.

ГОСТ 30630.0.0-99 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования.

ГОСТ Р 51368-99 Методы испытаний на стойкость к климатическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытание на устойчивость к воздействию температуры.

ГОСТ Р 51369-99 Методы испытаний на стойкость к климатическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытание на воздействие влажности.

3. Определения

В настоящем стандарте применяют термины, относящиеся:

- к общим понятиям внешних воздействующих факторов (далее - ВВФ) по ГОСТ 15150 и ГОСТ 26883;

- к испытаниям на стойкость к ВВФ по ГОСТ 30630.0.0.

4. Проведение испытания

4.1. Испытание на воздействие солнечного излучения (испытание 211) проводят следующими методами:

211-1 - непрерывное воздействие излучения для негреющихся (нетепловыделяющих) изделий;

211-2 - циклическое воздействие излучения (8 + 16) ч для негреющихся (нетепловыделяющих) изделий;

211-3 - циклическое воздействие излучения (20 + 4) ч для греющихся (тепловыделяющих) изделий;

211-4 - циклическое воздействие излучения (8 + 16) ч для негреющихся (нетепловыделяющих) изделий, в том числе:

211-4.1 - испытание изделий, выделяющих тепло в течение воздействия излучения;

211-4.2 - испытание изделий, выделяющих тепло в течение суток;

211-5 - воздействие излучения при испытании на теплоустойчивость.

4.2. Испытание по методам 211-1 - 211-4 проводят с целью оценки длительного фотохимического и теплового воздействия солнечного излучения. При этом оценивают сохранение внешнего вида изделий или их отдельных узлов и деталей и проверяют их параметры после воздействия солнечного излучения (если иное не установлено для метода 211-4). Испытанию подвергают изделия или отдельные узлы или детали, не защищенные от непосредственного воздействия солнечного излучения, внешние конструктивные элементы которых выполнены из органических материалов.

Испытание по методу 211-5 проводят с целью более точного, чем по ГОСТ 15150 (пункты 3.2 и 5.4, перечисления а), б), таблица 9), учета влияния на работоспособность изделий повышения температуры их оболочки вследствие воздействия солнечного излучения.

Примечание - В соответствии с ГОСТ 15150 учет повышения температуры изделий категории 1 вследствие воздействия солнечного излучения проводят путем дополнительного увеличения верхнего рабочего и предельного рабочего значений температуры окружающего воздуха, что также принимают во внимание при расчете и испытании изделий.

4.3. Испытание проводят в камере солнечного излучения, которая должна обеспечить требуемый испытательный режим по параметрам этого излучения с отклонениями, не превышающими указанные в таблице 1, а по параметрам температуры - в соответствии с 4.9 и допустимыми отклонениями по ГОСТ 30630.0.0. Испытание без принудительной циркуляции воздуха является предпочтительным. Для обеспечения равномерности распределения температуры в камере применяют принудительную циркуляцию воздуха со скоростью не более 1 м/с. Влажность в камере не нормируют и не контролируют.

Таблица 1 - Параметры излучения

4.4. Испытание проводят с учетом требований ГОСТ 30630.0.0. Интенсивность излучения в заданной плоскости измерения следует контролировать непосредственно перед каждым испытанием. Температуру воздуха в камере контролируют непрерывно.

4.5. Изделие выдерживают в нормальных климатических условиях испытаний по ГОСТ 15150 в течение времени, установленного в стандартах и технических условиях на изделия и (или) программах испытаний (далее - в стандартах и ТУ на изделия и ПИ).

4.6. Если изделие при испытаниях располагают на опорной стойке или основании, то тепловые свойства последних должны соответствовать тепловым свойствам мест крепления в эксплуатации.

Данные о тепловых свойствах опорной стойки или основания должны быть приведены в стандартах и ТУ на изделия и ПИ.

Способ расчета тепловых свойств опорной стойки или основания - согласно приложению Б.

4.7. Проводят визуальный осмотр и измерение параметров в соответствии с требованиями стандартов и ТУ на изделия и ПИ.

При испытании с целью проверки фотохимического воздействия излучения контролю подлежат только те параметры, стабильность которых зависит от состояния деталей или узлов из органических материалов либо имеющих органические покрытия и подвергающиеся непосредственному излучению.

4.8. Изделия помещают в камеру и располагают таким образом, чтобы более уязвимые детали (изготовленные из органических материалов или имеющие органические покрытия) были обращены к источникам излучения.

Если пространственное распределение интенсивности излучения неравномерно, то в процессе испытания допускается изменять направление облучения поворотом изделия (или узла, или детали) или изменением положения источника облучения.

4.9. Верхнее значение температуры в камере солнечного излучения устанавливают по 4.9.1 - 4.9.3.

4.9.1. При испытании методами 211-1 - 211-3 и 211-5 верхнее значение температуры устанавливают по таблице 2.

Таблица 2 - Значения температуры

4.9.2. Верхнее значение температуры в камере солнечного излучения при испытании методами 211-4 (211-4.1 - 211-4.2) вычисляют по формуле

                                                           (1)

где Т_в - верхнее значение температуры при испытании в камере солнечного излучения, °С;

Т₂ - верхнее значение температуры по таблице 2, °С;

Dt - значение превышения температуры изделия над верхним значением температуры воздуха, вычисленное в соответствии с ГОСТ Р 51368 по данным для методов 201-1.2, 201-2.2 и приложения Б.

4.10. Для метода 211-1 выдержку проводят непрерывно в соответствии с рисунком 1, для методов 211-2 - 211-4 - циклами. Продолжительность каждого цикла - 24 ч. Изменение температуры и режим излучения - в соответствии с рисунками 2 - 5. Для метода 211-4 в стандартах и ТУ на изделия и ПИ может быть предусмотрено измерение необходимых параметров изделий в процессе испытаний в период совместного воздействия верхнего значения температуры и солнечного излучения. Для метода 211-5 испытание проводят путем проверки изделий на теплоустойчивость методами 201-1.1 или 201-2.1 и 201-2.2 по ГОСТ Р 51368 со следующими изменениями и дополнениями:

- выдержку проводят в камере солнечного излучения;

- верхнее значение температуры воздуха в камере устанавливают в соответствии с 4.9.1;

- режимы изменения температуры и излучения устанавливают, как правило, как для метода 211-2. Однако если продолжительность измерения параметров изделия, предусмотренного для методов 201-1 и 201-2, превышает продолжительность совместного воздействия верхнего значения температуры и излучения, применяют режимы изменения температуры и излучения как для метода 211-3.

Метод 211-5 можно применять как начальную стадию испытаний изделий по методам 211-1 - 211-4 или как самостоятельный вид испытаний.

Режим облучения и зависимость температуры от времени

Рисунок 1 - Метод 211-1.

Рисунок 2 - Метод 211-2.

Рисунок 3 - Метод 211-3.

Рисунок 4 - Методы 211-4.1.

Рисунок 5 - Метод 211-5.

4.11. В каждом методе интенсивность излучения должна быть равна значениям, указанным ниже.

Интегральная поверхностная плотность потока энергии излучения - 1120 Вт/м² (в том числе поверхностная плотность потока ультрафиолетовой части спектра 68 Вт/м²).

Спектральное распределение и допустимые отклонения интенсивности должны соответствовать указанным в таблице 1, при этом доза (средняя энергетическая экспозиция) интегрального (суммарного) излучения за один цикл (для метода 211-1 за 24 ч) составляет:

- для методов 211-2, 211-4 - 8,96 кВт/(м²·цикл);

- для метода 211-3 - 22,4 кВт/(м²·цикл);

- для метода 211-1 - 26,9 кВт/(м²·сут).

(Поправка).

4.12. Продолжительность испытаний устанавливают в соответствии с 4.12.1 - 4.12.3.

4.12.1. Если испытания проводят для подтверждения стойкости изделий к воздействию солнечного излучения в течение заданного срока службы, изделия испытывают методами 211-1 - 211-4, а продолжительность испытаний определяют по формуле

(2)

где L_и - количество испытательных циклов или (для метода 211-1) продолжительность испытания, сут;

L_э - продолжительность в сутках времени пребывания изделия в условиях, когда оно может быть подвергнуто практически полному воздействию солнечного облучения в течение заданного срока службы (солнечного излучения заданной продолжительности);

Д_и - испытательная доза излучения в одном цикле, кВт × с/м² цикл, или, для метода 211-1, кВт × с/м² сут (Дж/м²×× сут);

Q - значение суточной энергетической экспозиции суммарного солнечного излучения с учетом облачности для данного макроклиматического района (пункта) в МВт × с (МДж).

Lэ = 365 × Lсл × Kc × Kоэ,

(2а)

где L_сл - заданный срок службы в годах;

K_с - относительная продолжительность светлого времени в течение суток;

K_оэ - относительная продолжительность времени пребывания изделия в светлое время суток на открытом воздухе.

Значения Q и Q/Q₀ выбирают по таблице 3.

Таблица 3 - Средние значения параметров солнечного излучения (с учетом облачности) для различных макроклиматических районов

Макроклиматический район	Q, МВт × с/м2 (МДж/м2) за сутки		Среднее значение (Q/Q0)
	среднее	экстремальное	рабочее	предельное рабочее
УХЛ(ХЛ)	9	10	0,5	0,8
У, М	15	18	0,7	0,8
ТВ	15	21	0,7	0,8
ТС	21,5	23,0	0,8	0,93
Горы выше 2400 м	17,5	20,0	0,7	0,76

Примечание - Для определения Q и Q/Q₀ вместо средних значений по настоящей таблице допускается пользоваться более подробными данными по ГОСТ 25870 и ГОСТ 24482 непосредственно, по ГОСТ 16350 со следующим пересчетом по формуле

Q = N × (Q/Q0) × 0,865 × 10-6

(2б)

где Q - значение суточной энергетической экспозиции суммарного солнечного излучения с учетом облачности для данного макроклиматического района (пункта) в МВт×с (МДж); рабочее значение (Q/Q₀) по таблице 3;

N - интегральная поверхностная плотность потока солнечного излучения для данного географического пункта согласно ГОСТ 16350, Вт/м².

Ниже приведены примеры расчета общей продолжительности испытаний.

Примеры

1 Изделия эксплуатируются в макроклиматическом морском районе (климат М) и представляют собой стационарные изделия, эксплуатирующиеся на открытом воздухе в течение всего срока службы.

Для этого случая K_с = 0,5 (средняя относительная продолжительность за год), а K_оэ = 1, L_cл = 3 года; Q = 15; Ди = 26,9 (для метода испытаний 211-1).

L_э = 365 × 3 × 0,5 × 1 = 548 (сут).

Общая продолжительность испытания определяют по формуле:

L_u = 712 × (15/26,9) = 306 (сут).

2 Изделия, предназначенные для обслуживания на стационарной буровой платформе в районе Тюмени (климат УХЛ).

Изделия, представляют собой переносной газоанализатор. Вид климатического исполнения УХЛ1.1 Изделия предназначаются для эксплуатации на открытом воздухе, в среднем 3 часа за время суток.

Для этого случая K_с = 0,5; K_оэ - 3 часа/24 = 0,125; L_сл = 3 года;

L_э = 3 × 365 × 0,125 × 0,5 = 68 (сут).

Общую продолжительность испытания определяют по формуле:

L_u = 137 × (9/26,9) = 23 (сут).

(Поправка).

4.12.2. Если определяют стойкость изделий к воздействию солнечного излучения (выражаемой ресурсом изделия по отношению к воздействию солнечного излучения), испытания проводят методами 211-1 - 211-4, а ресурс определяют по формуле

                                                    (3)

где L_эр - ресурс по отношению к солнечному излучению, годы;

L_ир - количество испытательных циклов до наступления момента отказа изделия;

Д_и, Д_ср - то же, что и в формуле (2).

4.12.3. Если определяют устойчивость изделий к воздействию температуры воздуха и солнечного излучения, испытание проводят в течение одного или двух циклов по методу 211-5.

4.13. По окончании выдержки изделия извлекают из камеры, проводят визуальный осмотр и проверку параметров, указанных в 4.2, 4.10.

4.14. Изделия считают выдержавшими испытание, если в процессе и после испытания они удовлетворяют требованиям, установленным в стандартах и ТУ на изделия и ПИ для данного испытания.

4.15. Некоторые условности применяемых методов испытаний приведены в приложении В.

5. Требования безопасности

5.1. В настоящем разделе приведены требования безопасности, связанные только со спецификой испытаний на воздействие солнечного излучения.

5.2. Для защиты глаз от воздействия ультрафиолетового излучения следует применять защитные очки или использовать смотровые отверстия в оборудовании, особенно при наладке последнего.

5.3. Для защиты кожных покровов следует использовать специальную одежду, в частности средства защиты рук и головы.

5.4. Месторасположение испытательного оборудования должно быть обеспечено вытяжной вентиляцией, в частности для удаления озона и токсических веществ, которые могут образовываться под воздействием ультрафиолетового излучения в испытательной камере.

5.5. В связи со взрывоопасностью применяемых источников излучения персонал, занятый при испытаниях и наладке испытательного оборудования, должен соблюдать инструкцию по безопасности обращения с испытательным оборудованием, разработанную изготовителем оборудования.

5.6. Перечисленные в настоящем разделе средства защиты применяют в соответствии со стандартами системы безопасности труда.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Порядок введения стандарта в действие

А.1. Для вновь разрабатываемых стандартов и изделий, а также модернизируемых изделий дата введения стандарта в действие установлена 2000-07-01.

А.2. Для разработанных до 2000-07-01 изделий введение стандарта осуществляется в период до 2002-07-01 при пересмотре стандартов и ТУ на изделия. При этом для разработанных до 2000-07-01 изделий при проведении первых испытаний после 2000-07-01 на подтверждение требований по стойкости к ВВФ, а также периодических испытаний изделий, находящихся в производстве, рекомендуется руководствоваться требованиями настоящего стандарта.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

Теплопередача через опорное основание

Б.1. Для правильного выбора необходимого материала для опорной стойки или основания определяют тепловой поток q, Вт, проходящий через основание, по формуле

                                                       (Б.1)

где L - толщина слоя, м;

А - площадь поверхности опорной стойки или основания, соприкасающаяся с изделием, м²;

DТ - разность температур между верхней и нижней поверхностями опорной стойки основания, К;

K - удельная теплопроводность материала основания опорной стойки, Вт/(м·К).

Б.2. Формула Б.1 пригодна для расчета опорной стойки или основания прямоугольной формы. В формуле не учтена теплопередача конвекции и излучением, которая обычно (но не обязательно) имеет второстепенное значение.

Б.3. Удельные теплопроводности широко применяющихся материалов приведены в таблице Б.1.

Таблица Б.1 - Удельная теплопроводность наиболее применяемых материалов

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(справочное)

Некоторые условности методов испытаний

В.1. Интегральная поверхностная плотность потока излучения и плотность потока излучения в каждом из диапазонов длин волн при испытаниях соответствуют наибольшему возможному значению, имеющему место при наибольшей прозрачности атмосферы для солнечных лучей, при прохождении лучей наиболее коротким путем (солнце в зените) и перпендикулярном падении лучей на измеряемую поверхность.

В.2. Испытание проводят при верхнем (а не при эффективном) значении температуры воздуха.

В.3. При испытании методом 211-2 достигается наиболее оптимальное соотношение между фотохимическим воздействием солнечного излучения и воздействием циклического изменения температуры.

При испытании методом 211-3 в сравнении с методом 211-2 в два с половиной раза ускоряется фотохимическое воздействие солнечного излучения, но уменьшается влияние циклического изменения температуры.

При испытании методом 211-1 по сравнению с методом 211-3 несколько увеличивается влияние фотохимического воздействия солнечного излучения, однако полностью исключается влияние циклического воздействия температуры.

При испытании методом 211-4 принято, что изделие работает при максимальной нагрузке в течение всего периода наработки. При этом для метода 211-4.2 значение наработки принято равным значению срока службы, а для метода 211-4.1 - одной трети срока службы.

В.4. При испытании методами 211-2 - 211-4 учитывают возможный диапазон изменения верхнего значения температуры в эксплуатации, но не учитывают возможные в эксплуатации диапазоны изменения температуры от верхнего до нижнего значения.

В.5. Условности, указанные в В.1 - В.3, приводят к ужесточению испытательных воздействий по сравнению с эксплуатационными, принимая во внимание, что коэффициент ускорения испытаний в настоящее время не определен. Определение продолжительности испытаний по 4.9 уменьшает погрешности, указанные в В.1.

Условности, указанные в В.4, приводят к облегчению испытательных воздействий по сравнению с эксплуатационными (например, для некоторых пластмасс, эксплуатируемых в районах с холодным климатом), принимая во внимание, что коэффициент замедления испытаний в настоящее время не определен.

По указанным причинам определяемые в настоящем стандарте значения ресурсов и сроков службы являются условными (ориентировочными) значениями показателей в эксплуатации.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(справочное)

Данные о соответствии настоящего стандарта международным стандартам

Г.1. Сравнение методов испытаний

Таблица Г.1

Г.2. Сравнение показателей настоящего стандарта с показателями международных стандартов, не указанных в Г.1

Таблица Г.2