GJB_150A中环境试验烘干操作方法探讨_贺天远.pdf

GJB 150A 中环境试验烘干操作方法探讨贺天远1，2，3，4，5，杨欣磊1，2，3，4，5，周阳红生1，2，3，4，5（1.工业和信息化部电子第五研究所，广东广州511370；2.广东省电子信息产品可靠性技术重点实验室，广东广州511370；3.电子信息产品可靠性分析与测试技术国家地方联合工程研究中心，广东广州511370；4.广东省电子信息产品可靠性与环境工程技术研究开发中心，广东广州511370；5.广东省工业机器人可靠性工程实验室，广东广州511370）摘要：针对当前以GJB 150A标准进行环境试验过程中容易出现的凝露、积水等潮湿情况，对标准中容易产生潮湿环境的试验项目进行了梳理，对潮湿环境产生的原因及特点进行了归纳，基于标准要求与实践经验，对环境试验过程中不同阶段可能需要进行烘干操作的情况逐一分析并给出相关注意事项，对于环境试验过程中所进行的烘干操作具有一定的指导作用。关键词：环境试验；潮湿；烘干；标准中图分类号：TB 114.3文献标志码：A文章编号：1672-5468（2022）01-0055-04doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2022.01.012Discussion on Drying Operation of Environmental Testin GJB 150AHE Tianyuan1，2，3，4，5，YANG Xinlei1，2，3，4，5，ZHOU Yanghongsheng1，2，3，4，5（1.CEPREI，Guangzhou 511370，China；2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Electronic Information Products Reliability Technology，Guangzhou 511370，China；3.National and Local Joint Engineering Center of Electronic Information Products Reliability Analysisand Testing Technology，Guangzhou 511370，China；4.Guangdong Provincial Research Center of Electronic Information Products Reliability andEnvironment Engineering Technology，Guangzhou 511370，China；5.Guangdong Provincial Engineering Iechnology Research Center of Intelligent Robot Reliability，Guangzhou 511370，China）Abstract：In view of the humidity conditions such as condensation and stagnant water that areprone to occur in the current environmental test process according to the GJB 150A standard，thetest items in the standard which are prone to produce wet environment are sorted out，and thecauses and characteristics of humid environment are summarized based on standard requirementsand practical experience，the possible drying operation in different stages of environmentaltest is analyzed one by one and the relevant points for attention are given，which has a收稿日期：2021-04-21修回日期：2021-06-24作者简介：贺天远（1993），男，湖南益阳人，工业和信息化部电子第五研究所可靠性与环境工程中心工程师，硕士，主要从事系统可靠性与环境适应性研究工作。电 子 产 品 可 靠 性 与 环 境 试 验ELECTRONIC PRODUCT RELIABILITY AND ENVIRONMENTAL TESTING标准与行业研究2022年2月第40卷 第1期Vol40 No1 Feb.，2022DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN55电子产品可靠性与环境试验DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN电子产品可靠性与环境试验2022年0引言现阶段装备产品在研制周期内对环境适应性设计愈发重视，验证其环境适应性最直接的手段便是进行相关实验室模拟环境试验1。而环境试验过程中在施加的温度和湿度等应力的综合作用下，有可能使受试产品暴露在凝露、积水等潮湿环境的场景中，导致部分对潮湿环境效应敏感的受试产品试验结果不合格。而去除与防止潮湿最简单直接的方法便是对试验过程中处于潮湿环境下的产品进行烘干。然而不同的试验阶段能否进行烘干、直接烘干是否会劣化装备所用材料的物理特性、是否会暂时或永久性地降低装备的设计性能指标2、是否会对环境试验结果的有效性产生影响，这些因素都需要相关试验人员谨慎地考虑。1需进行烘干的环境试验场景众所周知，烘干操作通常用于消除较为潮湿的环境或潮湿环境引起的环境效应，要想正确地进行烘干操作，首先第一步便是了解与确认潮湿环境试验场景。潮湿环境很容易引起凝露、吸收等物理现象，如凝露就是生活中一种非常常见的现象，通常，空气的温度高，能够包含的水蒸气就多；反之，空气的温度低，尽管只有少量的水蒸气，空气也能够达到饱和，因此，湿空气中饱和水蒸气含量与空气的温度成正比。当与湿空气接触的物体，空隙部位、表面及内部冷却到低于湿空气的饱和温度时，则在其界面附近空气中的水蒸气会凝结成水而变成水滴，也就是出现了凝露现象。而在以复现极端气候环境效应为目的的环境试验中，产生凝露则更加普遍，如高低温转换时、试验环境条件湿度过大时、温度类试验结束时等试验阶段均有可能产生凝露。当样品的表面温度低于实验箱中空气的露点温度，样品表面上就会出现凝露，露点温度取决于空气中水汽的含量，露点温度、绝对湿度和水汽压力之间存在直接关系。在试验期间，如果空气中水分的含量和空气温度较高，使空气露点温度和试验样品表面温度之间达到某一差值，就会产生凝露。容易产生凝露的试验包括低温、高温、温度冲击和湿热等试验。而在另一些试验中，尽管不会产生上述的凝露现象，但仍会使产品处于潮湿的环境中，其对产品的环境效应与凝露也是相似的，如淋雨试验、盐雾试验等（列举说明淋雨盐雾产生潮湿环境的直接原因）。值得注意的是，对于某些水密性较差或排水性不好的产品，有可能在试验过程中产生大量的凝露最终形成积水的现象，因此在进行通电检测等相关操作时应格外地注意。易产生凝露或积水的试验有：低温、高温、温度冲击、湿热、温度-湿度-高度-振动、振动-噪声-温度、盐雾、积冰/冻雨、淋雨、流体污染和酸性大气，以及浸渍等。不易产生凝露或积水的试验有：太阳辐射、砂尘和爆炸性大气，以及不带温湿度条件的力学类试验等。需要注意的是，在上述几项易产生凝露或积水的试验过程中或试验后对试件进行目检时可能无法观察到具体的潮湿现象，但在其内部或表面的缝隙中仍有可能有潮湿的残留效应存在，此时应对试件内部与外部进行充分的检查与评估，并考虑是否进行烘干操作。从理论与实际的试验过程中都可以发现，产生潮湿环境的主要原因即是相对温差较大的温度变化、较 高 的 相 对 湿 度 和 温 度 循 环 交 变 等。在GJB 150.9A2009军用装备实验室环境试验方法 第9部分：湿热试验的附录A中也提到了与潮湿相关的物理现象，总结归纳如表1所示3。2烘干操作现状在实际的试验操作中，由于标准中对试验烘干没有进行具体的“不允许烘干”要求，因此许多试验人员常常在上文所述的易产生潮湿环境的试验中对试件进行烘干操作，用于去除试件表面或内部的潮湿水汽，却没有意识到这样的操作有可能导致试验考核不到位、干扰试验结果与故障分析的情况出现；但也同样是因为标准中没有对烘干进行描述，不同的实验室对烘干的理解也不尽相同，导致烘干操作方法层出不穷，使得本应该对试件进行烘干的操作未能达到应有的烘干目的，从而可能影响试件certain guiding effect on the drying operation performed during the environmental test.Keywords：environmental test；damp；drying；standard56DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN第1期物理现象产生原因特点影响因素凝露装备表面温度低于周围空气露点温度常见于升温阶段相 对 湿 度、试 件 表 面 温度 与 环 境 温差、装 备 体积和热容量吸附相对湿度很高时，水分子在温度比露点高的表面黏附与吸收同时发生，但影响不如吸收材 料 类 型、表 面 结 构 和水蒸气压力吸收材料通过吸附作用将水分子吸入内部而积聚往往与吸附、扩散现象同时存在，吸收速度随着温度的上升而提高水蒸气压力、温度扩散高温高湿下，由于装备与周围环境的水蒸气压力差而造成水分子在材料中移动同一相对湿度下，温度越高，水气含量越多，扩散越剧烈水蒸气压力、温度呼吸高湿条件下，温度变化使装备内部气体发生热胀冷缩而形成空气交换的现象呼吸作用通常会使装备内腔产生凝露现象温 度 交 变 循环 次 数、相对 湿 度 和 装备 外 壳 密 封性能表1潮湿引起的物理现象后续的试验或分析。例如：某些电子产品在以GJB 150.9A2009为要求进行湿热试验时，在试件出现故障，试验停止且恢复正常大气条件后，有的试验人员担心试件内部的残余湿气会对试件产生不好的影响，便直接对故障试件进行烘干。这样的操作，有可能使得故障试件的内部故障点消除，后续难以对故障进行准确而又详细的分析。又如：在以GJB 150.4A2009为要求进行低温试验时，试件从低温恢复正常大气条件后，内外表面与缝隙结构处明显地有大量的积水与凝露，有的试验人员此时认为低温阶段已经结束，对试件进行烘干操作不会影响低温试验结果且能让低温试验后检测更为顺利地通过。这种想法是错误的，低温试验后未进行试验后检测便进行烘干操作，有可能使试件已经暴露的防潮设计缺陷被掩盖，可能无法通过的低温试验后检测被不合理地通过。3对策与方法经装备研制和部队使用数据统计，潮湿环境造成的装备产品故障约占各种环境因素引起故障的两成4，而亚洲地区的湿热环境相较于全球其他地方更为严酷，电子设备在这一地区的部署和使用过程中极易受到潮湿环境的影响，实际上目前部分外场实际使用的设备中都存在发生凝露的条件，并且在一些外场设备中由于凝露已经引起了腐蚀和破坏5。因此，装备产品对潮湿环境的适应性显得尤为重要，除了在产品设计阶段进行防潮设计外6，还需要试验人员在环境试验过程中更恰当、适时地进行烘干操作，不盲目地进行烘干，使试件因潮湿环境引起的故障能正确地显现，并且不因烘干而导致试件出现其他故障或影响其他试验结果。大部分试验过程中所产生的潮湿环境均是各项试验所试图还原模拟的真实外场环境效应，如湿热试验本身就是要考核试件能否经受住湿热环境所引发的凝露、吸附、扩散、吸收和呼吸等效应；又如盐雾试验后除了考核试件外观与机械性能外，内部是否有因设计不合理导致含盐湿气浸入而造成物理或电气性能故障的问题也应纳入考核之列。实验室环境试验一般包含试验开始前、试验准备、试验前检测、预处理、试验过