無鹵低煙阻燃耐火中壓電力電纜起草人

高壓阻燃耐火膠管主要用于高壓、易燃、高溫環(huán)境的液壓傳動，輸送介質(zhì)或傳遞動力，該產(chǎn)品已被廣泛用于石油、化工、海洋、冶金等行業(yè)。

阻燃耐火：

結構:以耐高溫高壓鋼絲纏繞膠管為基體,外皮包覆納米耐火涂料層、不銹鋼絲編織層和阻燃層構成。特點:

高壓、耐火、隔熱，管體美觀防腐蝕，抗靜電、高耐磨、重量輕、耐高低溫、低溫下彎曲性能好、壽命長。用途:油田井控作業(yè)，金屬冶煉及化工行業(yè)等有熱源或熱輻射的高溫環(huán)境。

①石油勘探鉆井防噴器的液壓控制管線；②冶金行業(yè)、煉鋼、高爐、平爐等靠近明火的高溫環(huán)境中的液壓管線等。

主要用途

高壓、易燃、高溫環(huán)境的液壓傳動

廣泛用于

石油、化工、海洋

性質(zhì)

輸送介質(zhì)或傳遞動力

我們公司的產(chǎn)品——阻燃耐火膠管具有耐高壓、耐火、隔熱、耐油、耐酸堿等特點，在石油鉆井井控系統(tǒng)中使用，其優(yōu)于一般硬管線，安全可靠、安裝拆卸方便、省時省力、耐腐蝕、免保養(yǎng)、使用壽命長。

1.耐火性：在750℃下，能保證工作15分鐘。

2.耐油性：在40℃至100℃的液壓油中浸泡24小時無變質(zhì)脫落。

3.耐酸堿性：分別在4%HCL和4%NaOH溶液中浸泡24小時無明顯變化；

4.耐壓性：在壓力52.5MPa下，穩(wěn)壓5分鐘無泄漏，管體表面不變形，破壞壓力大于105MPa；

5.隔熱性：管體置于300℃至50℃的環(huán)境中，管體內(nèi)有清水，時間20分鐘，其管體內(nèi)外溫度比為1：40。

對于普通的無鹵低煙阻燃電纜，由于在其絕緣或護套中滲入大量的Al(OH)3、Mg(OH)2阻燃無機材料，雖不產(chǎn)生含鹵的有害氣體，但阻燃等級停留在C類或B類，很難達到A類，且因大量無機材料的滲入，使其機電性能及加工性能都變得較差，研制含有隔氧層的阻燃電纜就是在這種背景下產(chǎn)生的。

為了使無鹵低煙阻燃電纜的阻燃性能更加可靠，圍繞電纜燃燒三要素(溫度、可燃物和氧氣)的燃燒機理分析，提出了一種電纜隔氧層的新結構，即在電纜絕緣層與護套層之間，增加一層由特殊的隔氧材料組成隔氧層。當電纜遇明火燃燒時，隔氧材料能析出大量水分以降低環(huán)境溫度，并形成一個不熔不燃的氧化鋁硬殼，以隔絕絕緣有機物與外界空氣的接觸，最終使電纜達到自熄的目的，從而大大提高了阻燃的級別，可達A級阻燃水平。其次采用隔氧層結構的電纜其絕緣可采用普通型的絕緣材料，即避免了因加入無機的阻燃劑、消煙劑而引起的不良的影響。這就是試制交聯(lián)聚乙烯絕緣無鹵低煙護套隔氧層阻燃電力電纜的設計思路。

產(chǎn)品的結構與材料的選擇

電纜的絕緣采用硅烷交聯(lián)聚乙烯(XLPE）成纜后的纜芯外繞包一層隔氧層，主要由含有Al(OH)3和Mg(OH)2并經(jīng)特殊工藝加工處理的繞包帶，當其受熱后釋放出結晶水并形成不熔不燃的硬殼，起著降溫與隔離的作用;成纜時要絞入無塵巖棉阻燃填充繩，以便使纜芯圓整。試驗證明：這種結構設計和材料選用完全能滿足電纜阻燃性能要求，并已通過國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢測中心的檢測。

試制中出現(xiàn)的問題及解決的方法

成纜工藝

絕緣線芯成纜用的阻燃填充繩含有Al(OH)3和Mg(OH)2等成分，它的抗拉強度特別低，起初選用普通的并線模，結果填充繩經(jīng)常斷裂，而且表面發(fā)粘和起毛。經(jīng)分析，其主要原因是其抗拉強度比較低，而且耐磨性差，再加上并線模的?？字睆捷^小，產(chǎn)生的摩擦阻力大等多種原因所造成的。若將填充繩的根數(shù)減少，適當?shù)販p小繩的外徑，但這樣會使纜芯不圓整。最終將?？字睆竭m當?shù)卦龃螅瑫r在成纜機的放線盤盤軸上安置抱閘，以便適當?shù)亟o以一定的張力，這樣既保證了纜芯的圓整，又避免了填充繩斷裂、起毛和發(fā)粘。

護套的擠出工藝

(1)擠出溫度的選擇由于熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料加入了大量的水合金屬氧化物氫氧化鋁、氫氧化鎂等無機材料，使其擠出工藝性能變得較差，其加工溫度應控制在160～170℃之間。低于這溫度將不能使物料完全塑化，擠出壓力過大，難以擠制;高于這個溫度會使其分解，一方面降低其阻燃性能，而另一方面會造成護套表面產(chǎn)生大量的氣孔。其次，應特別注意的是：由于電纜護套料中含有眾多的無機材料，在擠出過程中，擠壓摩擦會引起發(fā)熱(即摩擦生熱)，從而影響了擠出溫度的控制。溫度控制的影響因素眾多，其中還包括擠出機螺桿結構及尺寸、螺桿的轉速和冷卻的方式等等。這就對擠出設備、擠出模具及其工藝提出了很高的要求。

(2)擠出設備的選擇眾所周知，螺桿直徑越大，擠出加工能力越大;長徑比越大，有利于塑料混合和塑化，能減小漏流和逆流，提高擠出機生產(chǎn)能力。但長徑比過大，同樣會使塑料擠出壓力增大，尤其會使含有大量無機材料的阻燃護套料引起摩擦生熱嚴重，造成材料降解和分解，使其阻燃性能下降，材料擠出表面質(zhì)量下降;而長徑比過小，易引起材料混煉后的塑化不良，導致其性能的下降。因此最終選用了長徑比為20的單紋螺桿擠出機。

(3)冷卻裝置的選擇由于阻燃聚烯烴護套料含有大量的無機填充料，在擠出過程中會產(chǎn)生大量的摩擦生熱，這就要擠出機具有良好的冷卻裝置，為此，把原來的風冷系統(tǒng)改為水冷系統(tǒng)。

(4)螺桿轉速的選擇對于阻燃聚烯烴護套而言，擠出螺桿的轉速選擇也是一個不能忽視的問題。通常在使用φ90mm擠出機擠塑時，螺桿轉速宜控制在20～22r/min。若螺桿轉速過大，塑料會受到較大剪切應力，使物料摩擦生熱增加，導致阻燃劑的分解、護套表面毛糙。

(5)擠出模具的選擇由于低煙無鹵聚烯烴護套料中無機填充物高達150%(每100份的樹脂中所含的份數(shù)量)這就導致了其在擠出時熔融狀態(tài)下，熔體的強度、拉伸比和粘度等，均與普通型護套料存在著較大的差異，因此，擠出模具的選配也有所不同。根據(jù)理論分析和實際經(jīng)驗，通常阻燃聚烯烴護套料可適用于擠壓式、半擠管式及擠管式模具。在使用擠壓式模具時，由于其熔體粘度大，使機頭中壓力增大，擠出成品壓得較密度，導致離模后電纜外徑會有所膨脹而增大，因此，選用的模套內(nèi)徑應比成品電纜的標準直徑小5%左右;采用半擠管式或擠管式模具，要注意其拉伸比應選為2.5～3.2，比普通護套料(拉伸比為6～7)要小得多。若拉伸比過大，則會引起護套表面質(zhì)量下降，嚴重時會引起護套脫節(jié)或斷裂;若拉伸比過小，護套表面更光滑，但影響生產(chǎn)速度。

產(chǎn)品的性能

交聯(lián)聚乙烯絕緣無鹵低煙護套隔氧層阻燃電力電纜經(jīng)檢測，各項性能指標均符合標準的要求，其中，阻燃性能達到成束燃燒試驗的A類標準，炭化高度為1.5m，低于GA 306—2001標準中規(guī)定的不小于2.5m的要求;燃燒氣體酸值(pH)合格;煙濃度指標中適光率達90%，比GA306—2001標準規(guī)定的一級A類中要求的最小透光率為80%優(yōu)良;煙氣毒性指數(shù)按標準GA132—1996檢測為準安全級二級(ZA2)。該產(chǎn)品研制成功，不僅有良好的經(jīng)濟效益，而且具有良好的社會效益。