耐高溫電纜,超高溫電纜,高溫電纜,耐超高溫電纜,耐火電纜,高溫防火電纜 一般的電線電纜是以塑料和橡膠為絕緣護(hù)套,這些材料都是常規(guī)工程材料,具有豐富的來源,能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn),而且成本相對較低。
一般的電線電纜是以塑料和橡膠為絕緣護(hù)套,這些材料都是常規(guī)工程材料,具有豐富的來源,能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn),而且成本相對較低。但對于一些特殊行業(yè)如石油化工、鋼鐵、航空航天、造船、、制藥、食品、塑料機(jī)械、鍋爐等與熱與高溫有關(guān)的行業(yè),都需要能夠耐一定較高溫度的電線電纜,普通的電線電纜顯然不能使用,需能耐高溫的電線電纜才能保證其電力和信號的安全運(yùn)行。
耐高溫電纜,超高溫電纜,高溫電纜,耐超高溫電纜,耐火電纜,高溫防火電纜
隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,特種行業(yè)對高溫電纜的需求已顯高速增長階斷,耐熱和高溫電纜每年以20%的速度增長,高溫電纜作為特種電纜的重要組成部分,具有*的生命力,供不應(yīng)求,我國每年從國外進(jìn)口約二十億元用于國內(nèi)建設(shè)。
下面我們了解一下什么樣的工作溫度稱為耐熱與高溫電纜。電工委員會(IEC)對絕緣的耐熱的等級一般按表1 規(guī)定分為:
表1 耐熱的等級的規(guī)定
耐高溫電纜,超高溫電纜,高溫電纜,耐超高溫電纜,耐火電纜,高溫防火電纜
我們普通用的電線電纜絕緣和護(hù)套為普通工程橡膠和塑料為基本樹脂,但要求是絕緣級的。常見電纜用橡膠材料有:丁本橡膠、乙丙橡膠、天然橡膠和氯磺化聚乙烯等,工作溫度為(60~75)℃;常見電纜用塑料材料有聚氯乙烯、聚乙烯(包括交聯(lián)聚乙烯)和聚丙烯等,工作溫度為(70~90)℃。由此可見,這些電纜不是嚴(yán)格意義上的耐熱或高溫電纜。
耐熱電纜一般指(90~155)℃及以下的電纜,而高溫電纜則是180℃及以上的電纜。而要解決普通電纜不耐高溫的狀況,則是要對材料進(jìn)行改進(jìn),或使用能夠耐高溫的絕緣級材料。
二 耐熱和高溫電線電纜的主要特點(diǎn)
耐高溫電纜,超高溫電纜,高溫電纜,耐超高溫電纜,耐火電纜,高溫防火電纜
耐熱和高溫電線電纜一般是由兩種需求決定的。*種是電線電纜環(huán)境溫度較高,電纜在長期在高溫下能夠正常傳輸信號或電能;另一種是電力傳輸電纜,主要是增加截流能力為主要目的。
高溫環(huán)境下工作的電纜。普通電纜在高溫時易產(chǎn)生絕緣老化和焦燒現(xiàn)象,使用電纜失去性能,受破壞而不能使用。高溫電纜在額定高溫下能夠正常穩(wěn)定地工作,信號或電能傳輸性能不受影響,還能保證電纜具有較長的使用壽命。這類功能電纜是高溫電纜Z常見Z多的一種,使用特性也Z易于理解的。
增載型高溫電纜,主要是為了保證載流的前題下減小電纜外徑和重量,向輕量化發(fā)展的。一般來說,電纜的工作溫度越高,同樣截面的電纜通過的載流量越大。象飛機(jī)和汽車等場合,減輕重量的意義相當(dāng)大,利用高溫電纜大大減少了截面。工作溫度從90℃升到155℃,則載流能力上升50%,同樣載流量下,電纜重量要減輕一半,成本也有所降低。當(dāng)然高截流的同時,大多數(shù)絕緣材料的電能損耗也會有所增加。
三、耐熱型電線電纜
耐熱型電線電纜分:耐熱材料和普通材料的耐熱改性兩種。
(一)耐熱材料的電線電纜
耐熱材料的電線電纜是絕緣和護(hù)套材料本體樹脂具有耐熱性能,主要品種有:聚氨脂(可達(dá)155℃級)、聚脂(可達(dá)135℃)、聚偏氟乙烯(150℃)和尼龍(可達(dá)115℃)的絕緣或護(hù)套材料。常用于通信、汽車、電機(jī)、建筑等行業(yè)。
(二)普通電纜材料通過各種方式的改性而達(dá)到耐熱性:
1、橡膠材料的耐熱改性
橡膠材料因其耐熱性差,因而提高工作溫度的余度較小,普通橡膠填加較多熱穩(wěn)定劑和經(jīng)交聯(lián)處理才能達(dá)到90℃,因而不能稱為耐熱電纜,如丁苯橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯等。主要應(yīng)用于橡膠絕緣移動用軟電線、橡膠絕緣軟電力電纜和控制電纜等。
但三元乙丙橡膠可經(jīng)改性,使耐溫等級提高到135℃,加上具有較好的絕緣性能,因而在橡膠方面具有較好的發(fā)展前景。
2、聚氯乙烯電纜的改性
普通聚氯乙烯電纜的工作溫度為70℃,聚氯乙烯電纜料的高可混性,使其改性成為可能,多量的熱穩(wěn)定劑的使用,可便PVC的耐熱從70℃上升到90℃或105℃,因而大大擴(kuò)大了PVC 這種老式材料的適用性,也許這就是PVC 電纜長盛不衰的原因之一吧?90℃PVC 電纜料常用于交聯(lián)聚乙烯電纜護(hù)套,主要用于電力、控制和電氣裝備線纜,由于PVC 的改性,使本可淘汰的PVC 電纜料在護(hù)套的使用上將會延續(xù)相當(dāng)長的時間。聚氯乙烯復(fù)合物的主要成分是PVC,因而與聚氯乙烯復(fù)合物電纜與PVC 絕緣電纜具有相同的改性性能。
3、聚乙烯電纜的改性
聚乙烯材料的塑性較好,但可填充性較差,因而不能填加熱穩(wěn)定劑方法提高耐熱溫度。聚乙烯電纜可通過DCP 干法化學(xué)交聯(lián)和硅烷溫水交聯(lián)將工作溫度提高到90℃,前者用于中高壓電力電纜,后者用于低壓電纜。但另一種交聯(lián)方式——輻照交聯(lián)改性,則可將聚烯烴(主要是聚乙烯)的工作溫度大幅度提高,經(jīng)輻照的絕緣料可按條件不同,耐溫可達(dá)到105℃、125℃、135℃、150℃,國外則有能提高到180℃。主要是通過高能電子轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的鍵能,使其分子結(jié)構(gòu)對熱穩(wěn)定性加強(qiáng),同時配以適當(dāng)?shù)臒岱€(wěn)定劑,根據(jù)能級大小和熱穩(wěn)定劑的效能,分為不同耐熱等級。
輻照交聯(lián)工業(yè)常用加工設(shè)備為電子加速器,是將電子束高壓增加能量,達(dá)到交聯(lián)聚烯烴材料的目的,電費(fèi)加工常用加速器能級為1.0 ~ 3MeV。輻照交聯(lián)還可對橡膠、PVC 和氟塑料等材料進(jìn)行交聯(lián)。輻照交聯(lián)聚烯烴電線電纜主要用于耐熱建筑線、汽車線、航空導(dǎo)線、機(jī)車線電線和電機(jī)電器引接線等。
耐熱電纜是中等溫度的電纜,具有一定耐熱性,能適應(yīng)一定溫度環(huán)境。而應(yīng)用Z多的是,在電力傳輸電纜中,在能夠保證絕緣性能的同時,增加電纜載流能力,減少電纜重量和截面,意義重大。
四、高溫和超高溫電線電纜
高溫電纜分:有機(jī)高分子材料高溫電纜和無機(jī)材料超高溫電纜。
(一)有機(jī)高分子材料高溫電纜主要是氟塑料和硅橡膠電纜。
1、氟塑料絕緣電線電纜
氟塑料是塑料的一個重要品類,通常人們認(rèn)識氟塑料是從接觸塑料王--聚四氟乙烯(PTFE)開始的。其實聚四氟乙烯只是產(chǎn)量和用量Z大的氟塑料品種,電線電纜常用的氟塑料是:聚全氟乙丙烯(FEP,俗稱F46)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE,俗稱F40)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。
表2、各種氟塑料性能
氟塑料電纜主要有:高溫通訊電纜、耐高溫引按線和安裝線、高溫補(bǔ)償導(dǎo)線和工業(yè)用耐高溫電力和控制信號電纜,原子反應(yīng)堆用耐輻射電纜和機(jī)車車輛用電線等。
(2)硅橡膠絕緣電線電纜
硅橡膠主要是以硅元素代替碳元素形成的高分子材料,硅橡膠具有較好的耐熱性能。電線電纜常用硅橡膠為甲基乙烯硅橡膠,工作溫度范圍是-60℃~180℃。
硅橡膠具有較好的彎曲性能和低溫性能,不易損壞和開裂,這些性能是一般高溫電纜不具有的,因而硅橡膠電纜具有較寬的應(yīng)用范圍,已是高溫電纜的一個亮點(diǎn)。
硅橡膠電纜在高溫移動電纜、軟電力電纜、電機(jī)引接線、低溫環(huán)境高溫運(yùn)行場所。
(二)無機(jī)材料超高溫電纜
無機(jī)材料因不具有可擠塑等優(yōu)良加工性能,因而加工形成電纜絕緣較為困難,附著性和均勻性較差,而且絕緣性能比高分子材料要低,但優(yōu)異的高溫性能,能夠滿足特種高溫行業(yè)的需求。
1、礦物絕緣防火電纜
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為銅芯銅護(hù)套氧化鎂絕緣電纜,主要是電力電纜、控制電纜、加熱電纜和布電線。常規(guī)工作溫度是250℃,但實際工作溫度可更高,因為氧化鎂的熔點(diǎn)是2852℃,遠(yuǎn)高于銅的熔點(diǎn)(1083℃),電纜經(jīng)火災(zāi)后仍可重復(fù)安全使用。
本電纜生產(chǎn)是氧化鎂定型瓷柱穿于銅導(dǎo)體外,銅導(dǎo)體與外套銅管同時拉撥退火而形成,氧化鎂瓷柱經(jīng)壓碎均勻形成電纜絕緣,礦物絕緣防火電纜生產(chǎn)長度受到一定限制,大規(guī)格則更短。
礦物絕緣防火電纜的生產(chǎn)過程如下:
礦物絕緣防火電纜具有耐高溫、防火、防爆、防水、耐輻射、耐腐蝕性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、具有良好的接地性能、體積小、壽命長、載流量大、過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
礦物絕緣電纜的絕緣使用氧化鎂,優(yōu)點(diǎn)是熔點(diǎn)高(2852℃),但缺點(diǎn)是介電常數(shù)大(9.8),易吸潮,而且在高溫時的電阻比二氧化硅低1-2 個數(shù)量級,所以不適合作為信號電纜的絕緣介質(zhì)。而且該生產(chǎn)方法不能實現(xiàn)電性能指標(biāo)的精確控制,所以在要求高的信號傳輸場合中,特別是微波傳輸,二氧化硅電纜是*可用的無機(jī)絕緣電纜。而氧化鎂絕緣電纜一般用在傳輸電能的場合中。
二氧化硅超高溫電纜因為使用了耐高溫的不銹鋼護(hù)套,而且內(nèi)導(dǎo)體使用27%的鎳包銅合金,甚至使用純鎳線為導(dǎo)體(熔點(diǎn)為1455℃),特殊高溫二氧化硅(熔點(diǎn)為1723℃),所以使用溫度可以達(dá)到1000℃,甚至到1300℃,短時間的耐溫可以更高。
2、無機(jī)包制絕緣超高溫電纜
無機(jī)絕緣包制絕緣電纜一般采用無機(jī)包帶和絲,采用電纜采用工藝加工而成。耐火包帶作為耐高溫材料,在800℃時仍能正常保持絕緣性能,因而是耐高溫電纜的主要材料之一;無堿玻璃絲為無機(jī)硅材料,具有一定絕緣性,熔化溫度為600℃以上,采用編織工藝加工,也作為加強(qiáng)件;以上兩種材料不能形成密封性和緊密的絕緣,因而通過涂無機(jī)固化漆、硅微粉和硼砂等,才能形成絕緣體。在無機(jī)材料中,耐高溫的材料較多,但可加工性和成形性較差,按以上方法形成電纜絕緣也易于損壞,根據(jù)選取材料不同可制成工作溫度500℃、800℃,甚至于1000℃的電纜,除此之外導(dǎo)體應(yīng)選用鍍鎳銅導(dǎo)體或相匹配的耐高溫合金導(dǎo)體。對于信號電纜來說,使用上面的纏繞方法是一種不可靠的絕緣層,特別是有各種添加劑時,所以目前沒有這種生產(chǎn)方式的無機(jī)絕緣信號電纜。
超高溫電纜常應(yīng)用于航空航天、、加熱爐、化學(xué)反應(yīng)釜、核電站核島內(nèi)和鋼鐵等行業(yè)。
五、結(jié)論
在特種電纜品種中,高溫電纜和超高溫電纜已是一個重要趨勢,雖然高溫電纜電能損耗稍大,在一些較高溫度的場合,用普通電纜則極易損壞,高溫電纜能夠安全運(yùn)行,是現(xiàn)代工業(yè)和中*的品種。
目前我國高溫電纜的研制技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新市場需求,我國在這方面的技術(shù)遠(yuǎn)落后于*,近一半的高溫電纜需從國外進(jìn)口,而國內(nèi)有些生產(chǎn)廠多集中于一些小廠,技術(shù)研制和生產(chǎn)能力較弱,特別是生產(chǎn)加工仍局限于電纜現(xiàn)有設(shè)備和工裝,材料的開發(fā)也沒能突破現(xiàn)有電纜料的圈子。希望國內(nèi)有能力開發(fā)高溫特種電纜的廠家能夠?qū)彆r度勢,針對我國資源情況,開發(fā)推廣高溫系列電纜,提高我國在這一技術(shù)領(lǐng)域的水平,滿足我國高溫行業(yè)的需求。
高溫電纜分:有機(jī)高分子材料高溫電纜和無機(jī)材料高溫電纜。
?。ㄒ唬┯袡C(jī)高分子材料高溫電纜主要是氟塑料和硅橡膠電纜。
1、氟塑料絕緣電線電纜
氟塑料是塑料的一個重要品類,通常人們認(rèn)識氟塑料是從接觸塑料王--聚四氟乙烯(PTFE)開始的。其實聚四氟乙烯只是產(chǎn)量和用量Z大的氟塑料品種,電線電纜常用的氟塑料是:聚全氟乙丙烯(FEP,俗稱F46)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE,俗稱F40)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。
氟塑料電纜主要有:高溫通訊電纜、耐高溫引按線和安裝線、高溫補(bǔ)償導(dǎo)線和工業(yè)用耐高溫電力和控制信號電纜,原子反應(yīng)堆用耐輻射電纜和機(jī)車車輛用電線等。
?。?)硅橡膠絕緣電線電纜
硅橡膠主要是以硅元素代替碳元素形成的高分子材料,硅橡膠具有較好的耐熱性能。電線電纜常用硅橡膠為甲基乙烯硅橡膠,工作溫度范圍是-60℃~180℃。硅橡膠具有較好的彎曲性能和低溫性能,不易損壞和開裂,這些性能是一般高溫電纜不具有的,因而硅橡膠電纜具有較寬的應(yīng)用范圍,已是高溫電纜的一個亮點(diǎn)。
硅橡膠電纜在高溫移動電纜、軟電力電纜、電機(jī)引接線、低溫環(huán)境高溫運(yùn)行場所。
(二)無機(jī)材料高溫電纜
無機(jī)材料因不具有可擠塑等優(yōu)良加工性能,因而加工形成電纜絕緣較為困難,附著性和均勻性較差,而且絕緣性能比高分子材料要低,但優(yōu)異的高溫性能,能夠滿足特種高溫行業(yè)的需求。
1、礦物絕緣防火電纜
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為銅芯銅護(hù)套氧化鎂絕緣電纜,主要是電力電纜、控制電纜、加熱電纜和布電線。常規(guī)工作溫度是250℃,但實際工作溫度可更高,因為氧化鎂的熔點(diǎn)是2800℃,遠(yuǎn)高于銅的熔點(diǎn),電纜經(jīng)火災(zāi)后仍可重復(fù)安全使用。
本電纜生產(chǎn)是氧化鎂定型瓷柱穿于銅導(dǎo)體外,銅導(dǎo)體與外套銅管同時拉撥退火而形成,氧化鎂瓷柱經(jīng)壓碎均勻形成電纜絕緣,礦物絕緣防火電纜生產(chǎn)長度受到一定限制,大規(guī)格則更短。
礦物絕緣防火電纜具有耐高溫、防火、防爆、防水、耐輻射、耐腐蝕性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、具有良好的接地性能、體積小、壽命長、載流量大、過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
2、無機(jī)包制絕緣超高溫電纜
無機(jī)絕緣包制絕緣電纜一般采用無機(jī)包帶和絲,采用電纜采用工藝加工而成。耐火包帶作為耐高溫材料,在800℃時仍能正常保持絕緣性能,因而是耐高溫電纜的主要材料之一;無堿玻璃絲為無機(jī)硅材料,具有一定絕緣性,熔化溫度為600℃以上,采用編織工藝加工,也作為加強(qiáng)件;以上兩種材料不能形成密封性和緊密的絕緣,因而通過涂無機(jī)固化漆、硅微粉和硼砂等,才能形成絕緣體。
在無機(jī)材料中,耐高溫的材料較多,但可加工性和成形性較差,按以上方法形成電纜絕緣也易于損壞,根據(jù)選取材料不同可制成工作溫度500℃、800℃,甚至于1000℃的電纜,除此之外導(dǎo)體應(yīng)選用鍍鎳銅導(dǎo)體或相匹配的耐高溫合金導(dǎo)體。