船舶和海洋工程用低煙無鹵電纜的技術(shù)性能

李永江,陸云春,趙愛林

(江蘇遠(yuǎn)洋東澤電纜股份有限公司,江蘇揚州 225129)

船舶和海洋工程用低煙無鹵電纜的技術(shù)性能

李永江,陸云春,趙愛林

(江蘇遠(yuǎn)洋東澤電纜股份有限公司,江蘇揚州 225129)

目前低煙無鹵阻燃電纜廣泛應(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。介紹了低煙無鹵阻燃電纜的一些術(shù)語,對艦船和海洋工程用低煙無鹵電纜的性能進(jìn)行了歸納總結(jié)。

船用電纜;低煙無鹵阻燃電纜;技術(shù)性能

0 引言

隨著世界各國對環(huán)境保護(hù)以及健康理念的認(rèn)識與關(guān)注,低煙無鹵阻燃電纜廣泛應(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)人員對于低煙無鹵阻燃電纜的技術(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)對艦船和海洋工程用低煙無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)語釋義

1.1 低煙

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

1.2 無鹵

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

1.3 阻燃

阻燃是指電纜在火焰燃燒過程中,電纜表面的炭化應(yīng)不超過標(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)定的時間內(nèi)能夠自熄。船用電纜一般采用 IEC60332進(jìn)行驗證。

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)情況下能夠為營救工作或設(shè)備短時安全運行提供保障。船用電纜通常采用 IEC60331進(jìn)行驗證。

2 艦用電纜性能

船用電纜中的無鹵概念指標(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)定國內(nèi)僅有 GJB196-1994《艦船用低煙電纜和軟線通用規(guī)范》,且沒有制定相應(yīng)的單篇規(guī)范,而通用規(guī)范中沒有低煙無鹵等性能的具體指標(biāo),這使得大家對此各執(zhí)一詞,較難統(tǒng)一,給工作帶來很大不便?，F(xiàn)實中,鑒于美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-DTL-24643艦船用低煙無鹵電纜系列標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求最為先進(jìn),國內(nèi)一般多采用該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)。具體見表1。

表1 艦用電纜低煙無鹵低毒性能

對于上述性能指標(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,平時生產(chǎn)中根據(jù)需要進(jìn)行抽樣檢驗。具體的試驗方法按照美國軍用標(biāo)準(zhǔn) MIL-DTL-24643C或國家軍用標(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)和試驗要求》,無鹵電纜必須滿足表2的技術(shù)性能。

表2 船用電纜低煙無鹵性能

表2中的性能需要按照相應(yīng)的IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測, 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析出氣體的試驗方法》試驗;煙中透光率按照IEC61034《電纜在特定條件下燃燒的煙密度測定》試驗;而氟含量檢測則執(zhí)行IEC60684-2《絕緣軟套管第2部分 試驗方法》。

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于低煙無鹵性能的指標(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 低煙無鹵電纜的阻燃原理與性能檢測

低煙無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程中會釋放大量的有毒氣體和腐蝕性氣體及濃煙,給火災(zāi)逃生及營救帶來困難,同時給設(shè)備造成腐蝕,形成二次傷害。低煙無鹵電纜主要是在無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;同時脫水分解會產(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》和IEC60332-3-22《成束電線或電纜的火焰垂直燃燒試驗-A類》。

IEC60332-1對電纜的要求是供火1 min(電纜外徑不大于25 mm)或2 min(電纜外徑處25～ 50 mm之間)后移開噴燈, 火焰應(yīng)熄滅;電纜燃燒后炭化起點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540 mm。IEC60332-3-22的A類成束阻燃的要求是對電纜供火40 min, 電纜炭化部分所達(dá)到的高度需不超過2.5 m。

5 船用電纜耐火性能

根據(jù)SOLAS公約、IMO規(guī)則以及各國船級社對船舶入級規(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, 驗證電纜耐火性能執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法也不相同。

按照IEC60331的描述, 外徑不大于20 mm的電纜, 按照IEC6033-21試驗, 試驗條件為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, 試驗條件為830 ℃、120 min, 并且對電纜外加敲擊, 電纜同樣需保持電路的暢通。

6 結(jié)語

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

[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)計和開發(fā)工作。