高清可复制 HB 7066-2022 民用飞机机舱内部非金属材料燃烧产生毒性气体测定方法

　　ICS 49.020 V 10

　　民用飞机机舱内部非金属材料燃烧

　　产生毒性气体测定方法

　　Test method of toxicity gas produced by burning cabin nonmetallic

　　materials installed in the fuselage for civil aircraft

　　2022-04-24 发布 2022-10-01 实施

　　中华人民共和国工业和信息化部 发 布

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1-2009《标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。

　　本标准代替 HB 7066-1994《民机机舱内部非金属材料燃烧产生毒性气体测定方法》。

　　本标准与 HB 7066-1994 相比的主要技术变化如下：

　　——第 4 章“试验设备和材料”增加“傅里叶红外光谱仪法 ”;

　　——增加“烟密度箱校准”和“傅里叶红外光谱仪维护”的要求;

　　——增加试验结果的处理;

　　——删除气体检测管的相对误差要求;

　　——修改对气袋的要求;

　　——修改试验步骤;

　　——修改表 2：删除国产检测管、增加采样次数、增加检测管颜色变化;

　　——修改试验报告的要求。

　　本标准由中国航空综合技术研究所归口。

　　本标准起草单位：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院、中国航发北京航空材料研究院、上海航空工业(集团)有限公司。

　　本标准主要起草人：吕峥烨、李 根、丁 琨、黄宏寨、王 薇、段颖娟、刘世英、侯振国、黄莎莎。

　　本标准及其所代替文件的历次版本发布情况为：

　　——1994 年首次发布为 HB 7066-1994;

　　——本次为第一次修订。

　　民用飞机机舱内部非金属材料燃烧

　　产生毒性气体测定方法

　　1 范围

　　本标准规定了测定民机舱内非金属材料燃烧产生毒性气体含量试验的试验设备和材料、试验设备的校准与维护、试验步骤、试验结果的处理、试验结果的判定和试验报告要求。

　　本标准适用于民机舱内非金属材料燃烧产生毒性气体-一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)、二氧化硫(SO2)、氰化氢(HCN)、氟化氢(HF)、氯化氢(HCl)等含量的测定。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　HB 6577 民用飞机机舱内部非金属材料烟密度试验方法

　　3 方法摘要

　　在规定容积的烟密度箱内，垂直安装的试样受到特定的热辐射和火焰的作用，燃烧产生毒性气体。以不同方式采样并分别用傅里叶红外光谱法、气体检测管法、非色散型红外仪法、离子选择电极法测定各种毒性气体含量。

　　4 试验设备和材料

　　4.1 试验设备

　　4.1.1 烟密度箱

　　烟密度箱用于模拟民机舱内非金属材料燃烧产烟，设备应满足 HB 6577 的要求。在烟箱顶部中心开孔，插入内径为 Φ(5～10)mm 的聚四氟乙烯或不锈钢材质的采样管。箱内管端应在距箱内腔几何中心 50 mm 范围内，箱外管端应装气体开关阀。穿过箱体部分的管壁与箱体应密封。

　　4.1.2 傅里叶红外光谱仪

　　傅里叶红外光谱仪内部结构示意图见图 1，主要由以下几部分组成：

　　a) 红外光源：碳化硅(SiC)光源或等效的红外光源。

　　b) 干涉仪：

　　1) 干涉仪的波数范围应处于中红外区，约为 900 cm-1～4200 cm-1;

　　2) 干涉仪应使用硒化锌(ZnSe)或与之等效的分束器。

　　c) 样气室：

　　1) 样气室的工作温度应不小于 50℃;

　　2) 推荐多次反射光程约为 9.8 m，此时气体检测限低于 1×10-6;

　　3) 内壁应涂覆纯金或金属铑涂层，使样气室防腐蚀、耐高温、防渗水及有高反射率。

　　d) 检测器：分辨率约为 8 cm-1。

　　e) 内置数据处理：应配有 A/D 转换器和信号处理器。

　　f) 采样泵：样气流量可为 2L/min～10L/min，尘过滤要求不大于 2μm，样气压力应为一个大气压。

　　g) 主机电源：可使用(220±10%)V，50Hz 交流电源及 12V 直流电源，两种电源间可切换。

　　2 3

　　标引序号说明：

　　1-计算机;2-样气室;3-检测器;4-内置数据处理;5-红外光源;6-干涉仪

　　图 1 傅里叶红外光谱仪内部结构示意图

　　4.1.3 傅里叶红外光谱仪计算机分析系统

　　对计算机分析系统的要求如下：

　　a) 计算机：傅里叶红外光谱仪应配有数据接口与计算机相连，进行红外图谱分析。

　　b) 出厂标定光谱库：计算机分析软件中应配有出厂标定光谱库。出厂标定光谱库中的气体种类可以进行定性定量分析，出厂标定后无需再次进行气体标定，其测量精度应为相应标定浓度的±2%。同时，出厂标定光谱库应留有日后增加的空间，具有历史数据回放功能。

　　c) 参考光谱库：计算机分析软件中应配有参考光谱库。参考光谱库中的气体种类可以进行定性半定量分析，参考光谱库能够进行未知气体的自动查找和判定，并能提供升级扩展服务，具有历史数据回放功能。

　　d) 测量时间：计算机分析软件的测量时间范围约为 1s～300s，既可进行紧急现场分析，也可进行试验室分析。

　　4.1.4 气体检测管

　　气体检测管用于检测被测气体中相应毒性气体的含量，推荐使用德尔格( Drger )气体检测管或等效的气体检测管。

　　4.1.5 检测管采样泵

　　检测管采样泵应与所使用的气体检测管相匹配，推荐使用Drger accuro 气体采样泵、Drger 21/31型气体采样泵或等效的气体采样泵。

　　4.1.6 气袋

　　气袋用于收集在烟密度箱中试验产生的烟气，气袋应密封、耐腐蚀，其容量可为 8L 或 10L，待测气体在气袋中最长可存放 72h。

　　4.1.7 真空箱

　　供气袋采气用。可用塑料板或金属版制作。箱体的顶盖应带有橡胶垫圈并嵌有透明材料的观察窗。箱体上有两个接口，一个与气袋相连，另一个为箱体抽气用。整个箱体要求有良好的气密性。使箱内能抽成真空。真空箱与烟箱连接见图 2。

　　4.1.8 鼓泡式吸收器采样系统

　　主要包括真空泵、转子流量计、真空表及针型阀等。其连接顺序见图 2。

　　标引序号说明：

　　1-采样器;2-采样管;3-气体检测管;4-干燥管;5-鼓泡吸收器;6-气阀;7-烟箱;8-真空表;9-流量计; 10-针型阀;11-三通阀;12-干燥塔;13-三通阀;14-气袋;15-真空箱;16-真空泵

　　图 2 采样系统示意图4.1.9 非色散红外分析仪

　　满刻度时误差小于 2%。

　　4.1.10 离子计

　　4.1.10.1 离子计精度为 0. 1mV。

　　4.1.10.2 离子选择电极要求：

　　a) 氯离子选择电极，最低检测浓度为 5×10-5 M;

　　b) 氟离子选择电极，最低检测浓度为 5×10-7 M;

　　c) 氰离子选择电极，最低检测浓度为 5×10-7 M;

　　d) 溴离子选择电极，最低检测浓度为 5×10-6 M。

　　4.1.10.3 参比电极，采用双液接饱和甘汞电极。

　　4.2 试验材料

　　4.2.1 氮气

　　氮气纯度大于 99%。

　　4.2.2 鼓泡吸收器

　　玻璃制品应符合图 3 要求。

　　图 3 吸收器示意图

　　5 试验设备校准与维护

　　5.1 烟密度箱校准

　　烟密度箱的校准按 HB 6577 的规定进行操作。

　　5.2 傅里叶红外光谱仪维护

　　每年进行一次气路清洁维护。

　　6 试验步骤

　　6.1 傅里叶红外光谱仪测定法

　　6.1.1 若试样燃烧后产生的毒性气体中含有氟化氢(HF)气体，在进行烟密度试验前，应先预烧四片试样，预烧按 HB 6577 的规定进行。预烧后应立即进行烟密度测试，若试验不能立即进行，则应按HB 6577 的规定重新进行预烧。预烧所得到的烟气不需进行毒性气体含量分析。

　　6.1.2 傅里叶红外光谱仪准备：

　　a) 确认傅里叶红外光谱仪接口正确连接计算机;

　　b) 光谱仪的零点位置连接氮气钢瓶输出口管路，光谱仪的进样位置连接待测气体取样管路;

　　c) 接通光谱仪电源，打开光谱仪，光谱仪预热不少于 30min;

　　d) 接通计算机电源，打开计算机，进入计算机分析系统;

　　e) 确定光谱仪的进气端放置在零点位置;

　　f) 打开氮气钢瓶开关，用氮气冲洗光谱仪样气室约 2min 后，启动计算机分析系统的校零程序，使光谱仪自动校零，校零后关闭氮气钢瓶开关;

　　g) 将光谱仪的进气端切换到进样位置。

　　6.1.3 试样按 HB 6577 的规定进行烟密度试验。烟密度试验至 4min 时，可在 15s 内将烟密度箱内的烟气收集入气袋中并密封气袋。

　　6.1.4 将傅里叶红外光谱仪的进样管路与烟箱采样管或气袋的出气口连接，打开气袋。

　　6.1.5 启动计算机分析系统上的测量程序，将开泵时间定为 30s，分析时间定为 180s。

　　6.1.6 启动计算机分析系统上的循环程序，光谱仪开始循环测量，每袋/每箱待测烟气需检测三次，并记录每次检测中每一种被测毒性气体的含量(如：第一袋待测烟气中第一次检测 CO 气体的含量X1、第一袋待测烟气中第二次检测 CO 气体的含量X2、第一袋待测烟气中第三次检测 CO 气体的含量X3)。

　　6.1.7 每一种材料至少试验三个试样，每个试样按 6.1.2～6.1.6 进行检测并记录。

　　6.1.8 试验结束时，将烟箱采样管或气袋的出气口与傅里叶红外光谱仪的进样管路断开。

　　6.1.9 将光谱仪上的进气端切换到零点位置，打开氮气钢瓶开关，再用氮气冲洗光谱仪样气室约 2min后关闭氮气钢瓶开关。

　　6.1.10 关闭光谱仪、计算机，并将气袋中的气体抽空。

　　6.1.11 试验结果的处理：

　　a) 用 6.1.6 中记录的数据，分别计算同一袋/箱待测烟气中每一种被测毒性气体含量的平均值(比如：在第一袋待测烟气中，用X1、X2 和X3 计算得到该袋烟气中 CO 气体含量平均值X);

　　b) 用 a)项中每一袋/箱待测烟气的同种被测毒性气体含量的平均值，计算得到该材料燃烧产生该种毒性气体含量的平均值(比如：该材料共试验三个试样，每个试样燃烧产生一袋待测烟气，每袋待测烟气中，CO 的气体含量平均值按照 a)项计算分别为X、Y、Z，随后用X、Y、Z 计算出该材料燃烧产生 CO 气体含量平均值)，分别计算该材料燃烧产生各种毒性气体含量的平均值。

　　6.2 气体检测管测定法

　　6.2.1 若试样燃烧后产生的毒性气体中含有氟化氢(HF)气体，按 6.1. 1 进行预烧。

　　6.2.2 将一支没有开口的检测管插入采样泵，按下采样泵，若采样泵在 1min 内没有回弹现象，则表明该采样泵密封性能良好，可以用于试验;若采样泵在 1min 内有回弹现象，则表明采样泵有漏气现象，不能用于试验，应更换采样泵。

　　6.2.3 按下采样泵计数器复位按钮，使采样泵计数器指示为零。

　　6.2.4 试样按 HB 6577 的规定进行烟密度试验。烟密度试验至 4min 时，可在 15s 内将烟密度箱内的烟气收集入气袋中并密封气袋。

　　6.2.5 选择量程范围适中的被测气体检测管，不同的检测气体选用不同的检测管，将其两端玻璃封口打开，分别与采样泵、气袋或烟箱采样管相连接， 以检测管说明书上规定的采样次数用采样泵进行气体采集，在完成规定量的气体采集后，观察该检测管的色斑变化：

　　a) 若色斑读数超出检测管量程，则应使用更大量程范围的检测管，或仍使用和原来量程相同的检测管，以减少采样次数(即减少气体的采集量)来扩大量程。

　　b) 若色斑读数低于检测管的检测下限，则应使用更小量程范围的检测管，或仍使用和原来量程相同的检测管，以增加采样次数(即增加气体的采集量)来缩小量程。

　　c) 重复上述步骤直至所选检测管的色斑变化既没有超出该检测管的最大量程，也没有低于该检测管的检测下限为止。检测管的色斑变化即为测定结果。表 1 列出了适用的毒性气体检测管量程范围及颜色变化。

　　6.2.6 读取并记录检测管的色斑数据。每一袋/箱待测烟气中的每一种毒性气体至少用一支量程范围合适的气体检测管检测，分别记录每一支检测管的色斑变化所对应的数值。

　　6.2.7 每一种材料至少试验三个试样，每个试样按照 6.2.2～6.2.6 进行检测并记录。

　　6.2.8 用每一袋/箱待测烟气的同种被测毒性气体含量的平均值，计算得到该材料燃烧产生该种毒性气体含量的平均值，分别计算该材料燃烧产生各种毒性气体含量的平均值。

　　表 1 适用的德尔格(Drger)毒性气体检测管量程范围及颜色变化

　　6.3 非色散红外仪法

　　6.3.1 非色散红外仪法用于检测 CO，其测量范围为(0～5 000)×10-6。

　　6.3.2 若试样燃烧后产生的毒性气体中含有氟化氢(HF)气体，按 6.1. 1 进行预烧。

　　6.3.3 试样按 HB 6577 的规定进行烟密度试验。烟密度试验至 4min 时，可在 15s 内将烟密度箱内的烟气收集入气袋中并密封气袋。

　　6.3.4 将分析仪调零并用 CO 标准气体标定。

　　6.3.5 开动抽气泵，排尽仪器内 CO，使空白值为零。

　　6.3.6 将气袋通气口或烟箱采样管与分析仪的进气口连接，打开气袋，开通抽气泵。

　　6.3.7 待分析仪数字显示值稳定不变时，关闭抽气泵和气袋，记录读数。

　　6.3.8 每一种材料至少试验三个试样，每个试样按照 6.3.3～6.3.7 进行检测并记录。

　　6.3.9 用每一袋/箱待测烟气的 CO 气体含量的读数，计算得到该材料燃烧产生 CO 气体含量的平均值。

　　6.4 离子选择电极法

　　6.4.1 配制试剂，试验所用试剂纯度均需在分析纯以上，配备试剂用水为蒸馏水或去离子水：

　　a) 0. 1M 醋酸钠溶液：取 13.6g三水醋酸钠用水溶解稀释至 1L，摇匀。

　　b) 0. 1M 氢氧化钠溶液：取 4. 1g 氢氧化钠用水溶解稀释至 1L，摇匀。

　　c) 40%氢氧化钠溶液：取 10g 氢氧化钠溶于 15mL 水中，摇匀。

　　d) 1:1 硝酸溶液：按 1:1 的比例用蒸馏水稀释浓硝酸。

　　e) 氰化钠标准溶液：称取在 105℃干燥 1h 的氰化钠 0.050 0 g，溶于 0. 1M 氢氧化钠溶液，并用该溶液稀释至 100.00mL，配制成 1.00×10-2 M 氰化钠标准溶液。用 0. 1M 氢氧化钠溶液依次稀释制得 1.00×10-3 M、1.00×10-4 M、1.00×10-5 M、1.00×10-6 M 的系列氰离子标准溶液。溶液贮存在塑料瓶中备用，贮存期为 14 天。

　　f) 氟化钠标准溶液：称取在 105℃干燥 1h 的氟化钠 0.0420g，溶于 0. 1M 醋酸钠溶液，并用该溶液稀释至 100.00mL，配制成 1.00×10-2 M 氟离子标准溶液。用 0. 1M 醋酸钠溶液依次稀释制得 1.00×10-3 M、1.00×10-4 M、1.00×10-5 M、1.00×10-6 M 的系列氟离子标准溶液。溶液贮存在塑料瓶中备用，贮存期为 14 天。

　　g) 溴化钠标准溶液：称取在 105℃干燥 1h 的溴化钠 0. 1030g，溶于 0. 1M 醋酸钠溶液，并用该溶液稀释至 100.00mL，配制成 1.00×10-2 M 溴离子标准溶液。用 0. 1M 醋酸钠溶液依次稀释制得 1.00×10-3 M、1.00×10-4 M、1.00×10-5 M、1.00×10-6 M 的系列溴离子标准溶液。溶液贮存在玻璃瓶中备用，贮存期为 180 天。

　　h) 氯化钠标准溶液：称取在 105℃干燥 1h 的氯化钠 0.5850g，溶于 0. 1M 醋酸钠溶液，并用该溶液稀释至 100.00mL，配制成 1.00×10-1 M 氯离子标准溶液。用 0. 1M 醋酸钠溶液依次稀释制得 1.00×10-2 M、1.00×10-3 M、1.00×10-4 M、1.00×10-5 M 的系列氯离子标准溶液。溶液贮存在玻璃瓶中备用，贮存期为 180 天。

　　i) 0.002 M 硝酸银标准溶液，0.31g 硝酸银溶于 1L 水中，贮存在棕色试剂瓶内，标定方法如下：

　　1) 吸取 10.00mL 100×10-3 M 氯离子标准溶液于 50mL 烧杯中。

　　2) 放入氯离子选择电极和参比电极。

　　3) 在电磁搅拌下，用硝酸银溶液进行电位滴定。

　　4) 接近终点时，每次滴加 0.05mL 硝酸银溶液，搅拌 1min。

　　5) 记录稳定电位值(30s 电位值变化不超过±0.5mV)。

　　6) 以硝酸银的滴定体积 V 为横坐标，滴定单位体积硝酸银时溶液电位增量 ΔE/ΔV 为纵坐标绘制滴定曲线，电位增量最大时为滴定终点。

　　7) 硝酸银标准溶液的摩尔浓度按式(1)计算：

　　M = ………………………………………(1)

　　式中：

　　MAgNO3 ——硝酸银标准溶液摩尔浓度，M;

　　VAgNO3 ——硝酸银标准溶液滴定体积，mL。

　　6.4.2 接通离子计电源，按仪器说明书的规定进行预热。

　　6.4.3 电极预处理，过程如下：

　　a) 离子选择电极应按电极使用说明书要求操作;

　　b) 参比电极外盐桥溶液采用 0.1 M KNO3 溶液，每天测定前都应更新;

　　c) 每种离子选择电极应配以不同的参比电极;

　　d) 离子选择电极在测定前，应在相应离子的溶液中活化 1h 以上(溶液浓度为 10-3 M);

　　e) 电极活化后用蒸馏水在电磁搅拌下反复冲洗，使其与参比电极在蒸馏水中的电位值符合电极说明书上要求。

　　6.4.4 在采样管的箱内端接内盛 10mL 0. 1M NaOH 吸收液的鼓泡式吸收器，箱外端接鼓泡式吸收器取样系统，见图 2。

　　6.4.5 若试样燃烧后产生的毒性气体中含有氟化氢(HF)气体，按 6.1.1 进行预烧。

　　6.4.6 试样按 HB 6577 的规定进行烟密度试验。

　　6.4.7 烟密度试验至 4min 时，开启鼓泡式吸收器取样系统中真空泵 10，调节针型阀 8，使气体流量保持 400mL/min 。记录真空度和箱内温度。采样 2.5min ，抽样 1L ，关闭阀 14，放空，关闭真空泵，见图2。

　　6.4.8 打开箱门，取出鼓泡式吸收器。将鼓泡式吸收器内吸收液倒入 100mL 的广口塑料瓶中，最多存放 72h。

　　6.4.9 按以下方法对各离子浓度进行测定：

　　a) 氰离子选择电极斜率的测定：用滤纸擦干氰离子选择电极和参比电极，按由稀至浓的顺序，不加搅拌。测定系列标准溶液的电位值(电位值稳定的标准为 30s 电位值变化不超过±0.5mV)。检查其斜率不应小于一价离子理论斜率 59mV 的 85% ，否则应对电极进行处理或换用电极使之达到要求。

　　b) 氰化氢的测定：将氰离子选择电极用蒸馏水反复洗涤直至其与参比电极在蒸馏水的电位值符合电极说明书上的要求。将冷却至室温的吸收液移至 50mL 烧杯内。将氰离子选择电极和参比电极浸入吸收液中，不加搅拌，待电位值稳定后记录读数。选择与吸收液电位值最接近的两个标准液的电位值 Va 和 Vb 作为计算参数。

　　c) 氟离子选择电极斜率的测定：用氟离子选择电极和参比电极按照 6.4.9 a)进行测定。

　　d) 氟化氢的测定：将测过氰化氢的吸收液加入约 0.075mL 冰醋酸，使 pH 值达到 5.0±0.5，用氟离子选择电极和参比电极按照 6.4.9 b)测定溶液电位值并记录。

　　e) 氯离子选择电极斜率的测定：用氯离子选择电极和参比电极按照 6.4.9 a)进行测定。如果试液pH 值小于 1，则标准溶液也用硝酸调至 pH 值小于 1。

　　f) 氯化氢测定：如果试液中不含氰离子，则将测试过氟化氢的试液用氯离子选择电极和参比电极按 6.4.9 b)规定测定溶液电位值并记录。如果试液中含氰离子，则往试液中滴加硝酸(1:1)15滴，使试液 pH 值小于 1，然后再进行测定。

　　g) 溴离子浓度测定：如果已知试样中含有溴，或不能确定是否有溴时，则应用溴离子电极和参比电极测定溴离子，当溴离子浓度小于氯离子浓度 1%时，氯化氢结果按 6.4.9 f)结果计算。若溴离子浓度大于氯离子浓度的 1% ，则按 6.4.9 h)测定氯离子和溴离子的总量，并用该量代替氯离子量。溴离子浓度测定按 6.4.9 e)和 f)进行。

　　h) 氯离子和溴离子总量的测定：将氯离子选择电极和参比电极浸入试液中，按 6.4.1 i)规定进行滴定测得氯离子和溴离子总量。

　　6.4.10 结果计算：

　　a) 直接电位法计算，见式(2)：

　　lg CM+ lgCb …………………………………

　　式中：

　　CM1——吸收液的被测离子浓度，M; Vx ——吸收液的电位值，mV;

　　Va ——标准溶液 a 的电位值，mV; Vb ——标准溶液 b 的电位值，mV; Ca ——标准溶液 a 的离子浓度，M; Cb ——标准溶液 b 的离子浓度，M。

　　b) 电位滴定法计算，见式(3)：

　　CM2 = ………………………………………………(3)

　　式中：

　　CM2 ——吸收液氯离子和溴离子浓度，M; CA ——硝酸银标准溶液浓度，M;

　　VA ——硝酸银标准溶液滴定体积，mL。

　　c) 吸收液被测离子浓度换算为烟箱内毒气浓度，见式(4)：

　　Cppm = CM

　　式中：

　　Cppm ——烟箱气体中被测毒气浓度，ppm;

　　CM1——吸收液中被测离子浓度，M;

　　P1 ——大气压力，MPa;

　　P2 ——取样时箱内压力，MPa;

　　t ——取样时箱内气体温度，℃。

　　若P1 与P2 接近，箱内温度为 40℃~45℃,可按式(5)计算被测气体浓度：

　　Cppm = 2.6 ×105 × CM1 ……………………………………(5)

　　在氯离子和溴离子浓度计算时，则用 CM2 代替 CM1 。

　　7 试验报告

　　试验报告应包括下列主要内容：

　　a) 材料描述(材料名称、材料牌号、材料批号、材料标准等);

　　b) 送样单位;

　　c) 试样尺寸及处理;

　　d) 预处理条件;

　　e) 环境条件;

　　f) 本标准编号;

　　g) 试验结果;

　　h) 现象说明;

　　i) 试验日期和人员。