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影響電纜成束阻燃特性的因素
時(shí)間：2021-06-01 點(diǎn)擊：(1256)
阻燃電纜的出現(xiàn)給人類帶來(lái)了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，形成了百花齊放的局面，但當(dāng)下阻燃電纜的現(xiàn)狀另人擔(dān)憂，阻燃電纜“不阻燃”給人們帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)損失，埋下了無(wú)數(shù)的安全隱患，火災(zāi)事故更給人們帶來(lái)了不可承受之痛。
阻燃電纜是可以燃燒的，它只是具有一定的阻燃能力。若電纜自身著火，電纜應(yīng)能自熄；若其他可燃物著火，電纜不成為導(dǎo)火線。因而，阻燃電纜能將燃燒限制在局部范圍內(nèi)，不產(chǎn)生蔓延，從而保護(hù)人員的生命和財(cái)產(chǎn)安全。近些年，電線電纜導(dǎo)致的火災(zāi)事故頻發(fā)，本文結(jié)合成功研制核電站1E級(jí)殼內(nèi)/外電纜的啟示，以及長(zhǎng)期生產(chǎn)長(zhǎng)壽命建筑用電線電纜的經(jīng)驗(yàn)及市場(chǎng)反饋，做以下幾個(gè)方面的總結(jié)，與大家探討。
1.阻燃特性的影響因素
1.1影響電纜自身阻燃特性的因素
（1）材料
氧指數(shù)：氧指數(shù)是反應(yīng)材料阻燃性能的一個(gè)固有特性，是影響電纜阻燃的一個(gè)因素，通常情況下，氧指數(shù)越高，越易通過(guò)成束阻燃，但也應(yīng)輔以合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)還應(yīng)平衡材料的各項(xiàng)性能。
熱釋放量：成束阻燃試驗(yàn)或火災(zāi)中，相同質(zhì)量，提高相同的溫度，電纜中有機(jī)材料比熱容大，燃燒時(shí)熱釋放率和熱釋放總量大，會(huì)造成有限范圍內(nèi)熱量迅速累積，加速火勢(shì)，阻燃電纜也“無(wú)力回天”，由于產(chǎn)生了大量的燃燒熱，在試驗(yàn)過(guò)程中要求電纜達(dá)到自熄，是有難度的，而電纜中的有機(jī)材料不完全燃燒，產(chǎn)生了可燃、有毒的CO氣體，其熱值為12.67 MJ/Nm3與氫氣（12.74 MJ/Nm3）相當(dāng)，CO氣體散發(fā)于空氣中，會(huì)使人中毒并助長(zhǎng)火勢(shì)。
此外，還與材料配方中的阻燃體系、分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、鍵能大小、分子量大小等微觀因素有關(guān)。如，用無(wú)鹵阻燃乙丙橡皮護(hù)套料生產(chǎn)的阻燃電纜更易通過(guò)A類或B類成束阻燃試驗(yàn)，而塑料類無(wú)鹵低煙阻燃護(hù)套料就稍遜一籌。
（2）結(jié)構(gòu)
通過(guò)試驗(yàn)探索和研究，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)阻燃特性的影響較大。一般情況下，以下幾類結(jié)構(gòu)的電纜較易通過(guò)成束阻燃試驗(yàn)：
1）有高氧指數(shù)擠出隔氧層；
2）有金屬鎧裝結(jié)構(gòu)；
3）有金屬屏蔽結(jié)構(gòu)；
4）規(guī)格尺寸較大；
5）多芯電纜；
6）結(jié)構(gòu)密實(shí)的電纜。
電纜結(jié)構(gòu)影響可燃物含量，可燃物含量影響成束阻燃試驗(yàn)根數(shù)，此類因素也應(yīng)重點(diǎn)考慮。
（3）工藝
通過(guò)試驗(yàn)跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)隔氧層、護(hù)套層的擠出方式對(duì)阻燃試驗(yàn)結(jié)果影響較大。擠出壓力大時(shí)，膠料與纜芯結(jié)合緊密，纜芯間隙得以充分填充，有利于氣體的排出，同時(shí)膠料層不易形成氣孔，對(duì)電纜的阻燃特性提高顯著。
實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，推薦采用擠壓式工藝擠出，同時(shí)考慮對(duì)擠出機(jī)壓力的影響因素，如擠出機(jī)主機(jī)功率、螺桿轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等，此外，為防止材料驟冷對(duì)膠料的應(yīng)力沖擊，第一段冷卻水溫度建議設(shè)置在60 ℃左右（適用于擠塑機(jī)）�；诳勺匪菪院蜏p少阻燃性能波動(dòng)的考慮，應(yīng)對(duì)以上影響因素的擠出工藝參數(shù)進(jìn)行工藝固化。
2.2試驗(yàn)因素
（1）試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)送風(fēng)、抽風(fēng)裝置對(duì)試驗(yàn)影響之重，不言而喻，不再累述。對(duì)于試驗(yàn)用儀器儀表的精度與校準(zhǔn)應(yīng)引起重視，如氣體流量計(jì)、氣流速率等，丙烷和空氣流量應(yīng)在試驗(yàn)前校準(zhǔn)并在試驗(yàn)中時(shí)刻監(jiān)控，根據(jù)需要，建議采用質(zhì)量流量計(jì)控制流量。
（2）試驗(yàn)環(huán)境
由于成束阻燃試驗(yàn)裝置配備的是轉(zhuǎn)子流量計(jì)，它是被設(shè)計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度20 ℃和壓力1 bar下的，根據(jù)氣體壓強(qiáng)公式：
pV=nRP
（1）式中：p為理想氣體壓強(qiáng)，單位Pa；V為氣體體積，單位m3；n為氣體的物質(zhì)的量，單位mol；R為氣體常量，取8.31451 J/(mol·K)；T為體系溫度，單位K。
從上式得出，溫度和壓強(qiáng)的變化對(duì)氣體體積的影響是很大的，氣體體積變化，氣體的物質(zhì)的量隨之變化，該氣體燃燒產(chǎn)生的熱值也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，所以在試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)溫度和壓力變化進(jìn)行修正，同時(shí)校準(zhǔn)噴燈火焰強(qiáng)度。
如果裝在試驗(yàn)箱頂?shù)娘L(fēng)速計(jì)測(cè)得的外部風(fēng)速大于8 m/s，則不能進(jìn)行試驗(yàn)；同時(shí)，當(dāng)成束阻燃試驗(yàn)裝置的進(jìn)氣口的空氣流量超出（5.0±0.5）m3/min范圍時(shí)，空氣流量對(duì)火焰燃燒條件有很大影響。
燃燒試驗(yàn)室室溫應(yīng)恒定，室外溫度達(dá)到40 ℃以上時(shí)不建議開(kāi)展試驗(yàn)。
（3）試驗(yàn)前電纜樣品的處理
按照標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)前，電纜試樣段應(yīng)在（20±10）℃下放置至少16小時(shí)，同時(shí)電纜應(yīng)干燥，若需表面清潔處理，不能用酒精、稀釋劑等易燃有機(jī)溶液擦拭。
（4）電纜的安裝
在核電站電纜研制過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電纜在鋼梯上的安裝緊密程度對(duì)成束阻燃試驗(yàn)結(jié)果有很大影響。安裝時(shí)，由于電纜自身應(yīng)力無(wú)法校直，使電纜之間無(wú)法緊密排列，存在較大間隙，試驗(yàn)時(shí)火焰會(huì)通過(guò)間隙而竄到試樣背后，使火焰與電纜的接觸面積大大增大，形成全面燃燒，燃燒劇烈，試驗(yàn)箱內(nèi)溫度迅速升高，此時(shí)，試驗(yàn)結(jié)論偏差較在，甚至造成成束阻燃試驗(yàn)無(wú)法通過(guò)。
通過(guò)大量的成束阻燃試驗(yàn)研究，小截面或小尺寸電線電纜較易通過(guò)成束阻燃A類，相同試樣情況下，由于B類成束阻燃試驗(yàn)試樣根數(shù)減少一半，排列緊密度小，常有試驗(yàn)失敗的情況，所以A類成束阻燃未必比B類成束阻燃容易通過(guò),以上所述可理解為“蜂窩煤”效應(yīng)。
（5）引燃源
考慮各種可燃?xì)怏w的熱值不同給試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)的影響，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求采用純度為95%的技術(shù)級(jí)丙烷，避免使用液化天然氣或石油氣等代替。
當(dāng)引燃源位置由人為確定時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定放置距電纜表面、試驗(yàn)箱底部、距電纜下端的距離和位置。
