李永江,陸云春,趙愛(ài)林

(江蘇遠(yuǎn)洋東澤電纜股份有限公司,江蘇揚(yáng)州 225129)

船舶和海洋工程用低煙無(wú)鹵電纜的技術(shù)性能

李永江,陸云春,趙愛(ài)林

(江蘇遠(yuǎn)洋東澤電纜股份有限公司,江蘇揚(yáng)州 225129)

目前低煙無(wú)鹵阻燃電纜廣泛應(yīng)用于船舶、艦船和海洋工程裝備,成為與之配套的主流電纜產(chǎn)品。介紹了低煙無(wú)鹵阻燃電纜的一些術(shù)語(yǔ),對(duì)艦船和海洋工程用低煙無(wú)鹵電纜的性能進(jìn)行了歸納總結(jié)。

船用電纜;低煙無(wú)鹵阻燃電纜;技術(shù)性能

0 引言

隨著世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)以及健康理念的認(rèn)識(shí)與關(guān)注,低煙無(wú)鹵阻燃電纜廣泛應(yīng)用于船舶、艦船和海洋工程裝備,成為與之配套的主流電纜產(chǎn)品。目前,不少技術(shù)人員對(duì)于低煙無(wú)鹵阻燃電纜的技術(shù)性能尚不了解,不能準(zhǔn)確地根據(jù)需要選擇適合的電纜。本文將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)艦船和海洋工程用低煙無(wú)鹵阻燃電纜的性能要求進(jìn)行了歸納總結(jié),為相關(guān)人員提供參考。

1 術(shù)語(yǔ)釋義

1.1 低煙

低煙是指電纜燃燒過(guò)程中不允許產(chǎn)生濃煙,需通過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的煙密度試驗(yàn),具體測(cè)量電纜燃燒過(guò)程中的煙霧透光率或煙指數(shù)。

1.2 無(wú)鹵

無(wú)鹵主要指電纜不應(yīng)含有氟、氯、溴、碘等鹵族元素。一般通過(guò)測(cè)定電纜在燃燒過(guò)程中釋放出的HCL氣體含量、pH值、電導(dǎo)率、氟含量指標(biāo)檢測(cè)和鹵素含量。

1.3 阻燃

阻燃是指電纜在火焰燃燒過(guò)程中,電纜表面的炭化應(yīng)不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大值,電纜在火焰情況下不助燃,火焰不蔓延,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能夠自熄。船用電纜一般采用 IEC60332進(jìn)行驗(yàn)證。

1.4 耐火

耐火主要指電纜在火焰燃燒的情況下能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)持續(xù)維持電路的暢通,保持所在線路的完整,其目的主要是為了火災(zāi)情況下能夠?yàn)闋I(yíng)救工作或設(shè)備短時(shí)安全運(yùn)行提供保障。船用電纜通常采用 IEC60331進(jìn)行驗(yàn)證。

2 艦用電纜性能

船用電纜中的無(wú)鹵概念指標(biāo)在艦用電纜和民用船電纜及海洋工程電纜的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定要求是不相同的。艦用電纜的規(guī)定國(guó)內(nèi)僅有 GJB196-1994《艦船用低煙電纜和軟線通用規(guī)范》,且沒(méi)有制定相應(yīng)的單篇規(guī)范,而通用規(guī)范中沒(méi)有低煙無(wú)鹵等性能的具體指標(biāo),這使得大家對(duì)此各執(zhí)一詞,較難統(tǒng)一,給工作帶來(lái)很大不便?，F(xiàn)實(shí)中,鑒于美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-DTL-24643艦船用低煙無(wú)鹵電纜系列標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求最為先進(jìn),國(guó)內(nèi)一般多采用該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)。具體見(jiàn)表1。

表1 艦用電纜低煙無(wú)鹵低毒性能

對(duì)于上述性能指標(biāo),需要在電纜進(jìn)行首次批量生產(chǎn)前或結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化后進(jìn)行型式試驗(yàn),平時(shí)生產(chǎn)中根據(jù)需要進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。具體的試驗(yàn)方法按照美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn) MIL-DTL-24643C或國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB1916進(jìn)行。

3 船舶和海洋工程電纜性能

依據(jù) IEC61892-4:2007《移動(dòng)或固定離岸裝置-電氣設(shè)備第 4部分:(海上石油工業(yè)用)電纜》標(biāo)準(zhǔn)和 IEC60092-350:2008《船舶電氣設(shè)備 第 350部分:船舶和離岸裝置用電力、控制和儀表電纜,一般結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)要求》,無(wú)鹵電纜必須滿足表2的技術(shù)性能。

表2 船用電纜低煙無(wú)鹵性能

表2中的性能需要按照相應(yīng)的IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè), 其中HCL氣體含量、pH值和電導(dǎo)率按照IEC 60754《取自電纜的材料燃燒時(shí)析出氣體的試驗(yàn)方法》試驗(yàn);煙中透光率按照IEC61034《電纜在特定條件下燃燒的煙密度測(cè)定》試驗(yàn);而氟含量檢測(cè)則執(zhí)行IEC60684-2《絕緣軟套管第2部分 試驗(yàn)方法》。

比較表1和表2數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn), 艦用電纜和民用船電纜對(duì)于低煙無(wú)鹵性能的指標(biāo)要求有所不同。以HCL酸氣含量為例, 軍用船電纜要求最大為0.2%, 民用船電纜要求最大為0.5%, 可見(jiàn)軍用艦纜的技術(shù)要求更為嚴(yán)格。將其他指標(biāo)進(jìn)行可比性轉(zhuǎn)換, 結(jié)果同樣顯示軍用艦纜要求更為嚴(yán)格。

4 低煙無(wú)鹵電纜的阻燃原理與性能檢測(cè)

低煙無(wú)鹵阻燃電纜的阻燃機(jī)理與傳統(tǒng)阻燃電纜不同。傳統(tǒng)電纜主要依靠聚氯乙烯、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯等鹵族材料作為電纜的護(hù)套,由于鹵素元素具有抑制火焰的作用,從而達(dá)到阻燃的目的。但含鹵阻燃電纜燃燒過(guò)程中會(huì)釋放大量的有毒氣體和腐蝕性氣體及濃煙,給火災(zāi)逃生及營(yíng)救帶來(lái)困難,同時(shí)給設(shè)備造成腐蝕,形成二次傷害。低煙無(wú)鹵電纜主要是在無(wú)鹵材料中添加水和金屬氧化物作為阻燃劑,利用其受熱釋放出的結(jié)晶水吸收熱量,抑制聚合物溫度的上升,阻止燃燒;同時(shí)脫水分解會(huì)產(chǎn)生大量水蒸氣,稀釋可燃?xì)怏w而阻燃。目前常用的水和金屬化合物有 A l(O H)3和 Mg(OH)2,吸熱分解方程式為:

船用電纜阻燃性能標(biāo)準(zhǔn)為 IEC60332-1《單根絕緣電線或電纜的垂直燃燒試驗(yàn)》和IEC60332-3-22《成束電線或電纜的火焰垂直燃燒試驗(yàn)-A類(lèi)》。

IEC60332-1對(duì)電纜的要求是供火1 min(電纜外徑不大于25 mm)或2 min(電纜外徑處25～ 50 mm之間)后移開(kāi)噴燈, 火焰應(yīng)熄滅;電纜燃燒后炭化起點(diǎn)與上支架下邊緣距離應(yīng)大于50 mm, 且若炭化向下延伸, 則離上支架下邊緣的距離不超過(guò)540 mm。IEC60332-3-22的A類(lèi)成束阻燃的要求是對(duì)電纜供火40 min, 電纜炭化部分所達(dá)到的高度需不超過(guò)2.5 m。

5 船用電纜耐火性能

根據(jù)SOLAS公約、IMO規(guī)則以及各國(guó)船級(jí)社對(duì)船舶入級(jí)規(guī)范的要求, 某些部位敷設(shè)的電纜需要具備耐火性能, 以便特殊情況下可保持電路暢通。根據(jù)電纜外徑不同, 驗(yàn)證電纜耐火性能執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法也不相同。

按照IEC60331的描述, 外徑不大于20 mm的電纜, 按照IEC6033-21試驗(yàn), 試驗(yàn)條件為750 ℃、90 min, 期間電纜應(yīng)能保持電路的完整暢通;外徑大于20 mm的電纜, 按照IEC60331-31試驗(yàn), 試驗(yàn)條件為830 ℃、120 min, 并且對(duì)電纜外加敲擊, 電纜同樣需保持電路的暢通。

6 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)船舶和海洋工程用電纜的低煙、無(wú)鹵、阻燃、耐火性能做了歸納總結(jié),從中可以看出相關(guān)電纜對(duì)性能的不同要求,以便為相關(guān)人員編制技術(shù)規(guī)格書(shū)、比較電氣性能乃至采購(gòu)產(chǎn)品提供參考依據(jù),使得選擇的產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)和各國(guó)船級(jí)社要求,便于工作順利開(kāi)展。

[1] IEC 61892-4:2007,Mobile and fixed off shore units-Electrical installations-Part 4:Cables[S].

[2] IEC 60092-350:2008,General Construction and Test Methods of Power,Control,and Instrumentation Cables for Shipboard and Offshore Applications[S].

[3] MIL-DTL-24643C:2009,Detail Specification Cables,Electric,Low Smoke Halogen-free,for Shipboard Use General Specification for [S].

[4] IEC 60754,Test on gases evolved during combustion of electrical cables[S].

[5] IEC 61034,Measurementof smokedensityof cables burning under defined conditions[S].

U66

B

2010-07-15

李永江(1982-),男,工程師,主要從事艦船和海洋工程用電纜設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作。