縱向水密電纜密性檢測方法

劉　勇（海軍駐上海江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司軍事代表室，上海201913）

縱向水密電纜密性檢測方法

劉勇
（海軍駐上海江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司軍事代表室，上海201913）

電纜縱向水密性能決定海洋裝備工作的穩(wěn)定性，研制具有良好水密性能的縱向水密電纜至關(guān)重要。介紹了生產(chǎn)縱向水密電纜的一種工藝流程，重點(diǎn)講述了縱向水密電纜密封性能檢測過程中的水密性能、粘結(jié)力和可剝離性的檢測方法及判據(jù)。

縱向水密電纜；水密封性能檢測；粘結(jié)力檢測；可剝離性檢測

0　引 言

近年來，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，維護(hù)國家海洋權(quán)益，已經(jīng)成為我國的基本國策之一。為此各類海洋裝備的需求不斷擴(kuò)大，對于其配套設(shè)備和材料的性能要求也越來越高?？v向水密電纜就是各類海洋裝備的重要配套材料之一。

本文將簡單描述縱向水密電纜制造工藝流程和水密性試驗設(shè)備的情況，重點(diǎn)介紹縱向水密電纜密封性能的檢測方法，為批量生產(chǎn)和檢測奠定基礎(chǔ)。

1　有關(guān)水密電纜標(biāo)準(zhǔn)分析

1.1國際標(biāo)準(zhǔn)

IEC 60092-350：2008中的水密性試驗條件：水壓約在1min內(nèi)升至0.1 MPa，保持3 h。試驗期間，從電纜端頭滴漏水的體積V不大于按式（1）計算出的體積，且任何情況下滴漏水的體積應(yīng)符合V≤2 000 cm3。

式中：N為電纜芯數(shù)；A為每根導(dǎo)體的截面積。

1.2美國軍標(biāo)

MIL-DTL-24643C—2009中的水密性試驗條件：水壓為（0.17±0.004）MPa，保持6～6.25 h。判定依據(jù)：試樣自由段滴漏水的體積小于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值，見表1。

表1　試樣自由段滴漏水的體積

2　縱向水密電纜制造工藝

為確?？v向水密電纜試樣通過測試，在電纜制造過程中，密封膠（阻水劑）在每一個工藝環(huán)節(jié)都需填充至電纜各個構(gòu)件之間的間隙。其生產(chǎn)工藝填膠流程如圖1所示。

從圖1可知，在束絲復(fù)絞階段，每一束單絲之間需要填膠；在絕緣擠膠階段，絞合導(dǎo)體與絕緣之間進(jìn)行填膠擠出；在成纜階段，絞合絕緣線芯之間進(jìn)行填膠成纜；在擠外護(hù)套階段，纜芯和護(hù)套之間填膠擠出。

采用的密封膠需達(dá)到以下性能要求：粘結(jié)強(qiáng)度要符合成品電纜的耐壓要求，且耐老化、耐油、耐化學(xué)腐蝕，固化后柔軟有彈性，使得彎曲過程中導(dǎo)體及絕緣護(hù)套不易產(chǎn)生斷裂。

圖1　縱向水密電纜生產(chǎn)工藝填膠流程

3　縱向水密電纜檢測

3.1水密性試驗

將制造的縱向水密電纜進(jìn)行水密性試驗，按照美軍標(biāo)MIL-DTL-24643C—2009標(biāo)準(zhǔn)要求，采用靜態(tài)耐水壓（開端）測試方法對電纜進(jìn)行檢測：采用（1.5±0.05）m的電纜試樣，一端穿過水壓試驗容器，另一端自由暴露在空氣中，經(jīng)受規(guī)定的試驗壓力和時間。試驗壓力按照單篇規(guī)范的規(guī)定值，試驗時間不少于單篇規(guī)范的規(guī)定值，試驗結(jié)果首先是滲漏水的體積應(yīng)符合單篇規(guī)范的規(guī)定值；其次，試樣承受水壓端的任何電纜結(jié)構(gòu)組件相對于護(hù)套位移不應(yīng)大于6.4 mm。圖2為電纜縱向相對位移示意圖。

圖2　電纜縱向相對位移示意圖F—縱向作用力 D—纜芯直徑

相對位移量的規(guī)定具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義?？梢栽O(shè)想，當(dāng)處在深海的縱向水密電纜在受到攻擊或事故導(dǎo)致外護(hù)套受損后，高壓海水將直接作用于電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)元件。如果此時結(jié)構(gòu)元件相對于護(hù)套發(fā)生位移，且當(dāng)位移達(dá)到一定數(shù)值時，高壓海水將會穿透電纜內(nèi)部的結(jié)構(gòu)元件，使電纜本身成為海水穿透的通道，繼而造成水密性能失效，這將是致命的。從圖2可看出，位移試驗中的位移量與密封層有很大關(guān)系，因此，要根據(jù)需要計算密封劑界面粘結(jié)力。

3.1.1密封劑界面粘結(jié)力的測試方法

以纜芯與護(hù)套之間的界面為例（見圖2），密封膠作用于纜芯與護(hù)套之間，其粘結(jié)力f計算公式為：

f=CN=πDN（2）

式中：C為電纜纜芯的周長（mm）；N為密封膠的粘結(jié)力（N/mm）；D為電纜的纜芯外徑（mm）。

電纜橫截面受到的縱向作用力F計算公式為：

F=SP=πD2P/4（3）

在一定的水壓下，當(dāng)密封劑界面之間的粘結(jié)力f＜F時，結(jié)構(gòu)被破壞，位移開始發(fā)生，隨著位移量的增加，最終造成電纜結(jié)構(gòu)破壞。因此，只有當(dāng)密封膠的粘結(jié)力f＞F，電纜的組件相對與護(hù)套的位移才不會發(fā)生。由此可見，密封膠的粘結(jié)力存在理論下限值Nmin，而該下限值與電纜纜芯的直徑和測試水壓有密切關(guān)系。即粘結(jié)力f不變，水壓和纜芯直徑的變大都會使F＞f，從而導(dǎo)致位移增加。

3.1.2試驗設(shè)備

耐水壓試驗設(shè)備示意圖如圖3所示，其方案如下：

（1）采用油-水轉(zhuǎn)換缸，油壓采用溢流閥和減壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)；

（2）恒壓缸容積為26 L，配置各種規(guī)格的組套填料函，涵蓋電纜外徑范圍為2.0～75 mm；

貴州西洋實業(yè)銷售公司總經(jīng)理崔玉峰在致辭中表示，西洋諾威施與合作伙伴們相聚于中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前沿長三角地區(qū)，乘風(fēng)起航，就是要彰顯西洋逆勢而上、乘勢而為、順勢而行的決心和信念。2018年是西洋內(nèi)提素質(zhì)、外樹形象、脫虛入實、求變強(qiáng)基，實現(xiàn)全面提升的一年，將與全國經(jīng)銷商攜手并進(jìn)、抓住機(jī)遇、迎接挑戰(zhàn)。

（3）加壓缸最大輸出壓力10 MPa，流量為8～9 L/min；

（4）為保證壓力穩(wěn)定，采用壓力變送器、壓力調(diào)節(jié)控制器來控制泵和閥的動作；

（5）整套裝置的壓力控制精度為±5%，為使壓力相對穩(wěn)定，需配置一套1.6 L的儲能器。

圖3　水壓試驗設(shè)備示意圖

3.1.3檢測方法

（1）由于美軍標(biāo)MIL-DTL-24643C—2009中所述的水密性試驗和靜態(tài)耐水壓試驗方法，并未給出升壓速度、檢測持續(xù)時間等具體參數(shù)，因此，結(jié)合電纜的實際工況條件，設(shè)定水壓試驗設(shè)備的升壓時間最長為3 min，在升壓階段通過手動調(diào)節(jié)溢流裝置，既可以逐步升壓，也可以快速升壓，這樣能使升壓過程模擬不同的突發(fā)事件工況條件；另外，參照美軍標(biāo)電纜水密性試驗的條件，確定本試驗持續(xù)時間為6 h。

（2）取制備的電纜樣品1.5 m，確定電纜試樣受壓段的長度為1.2 m，將試樣一端穿過填料函管，填充并壓緊填料，試樣另一端自由暴露在空氣中，恒壓缸中注滿水，將水壓在3 min內(nèi)上升到規(guī)定值并維持測試時間為6 h，記錄試驗水壓值及滴漏水的體積；測試完畢后，降低水壓，取出試樣，檢查電纜結(jié)構(gòu)元件相對護(hù)套的位移并測量位移量。

（3）置放電纜試樣時，因電纜樣品露出端的密封采用填料函密封方式，填料緊固壓力的大小以保證電纜受壓后不外移為度。為降低過分緊固造成的電纜緊縮，可設(shè)法增加填料與電纜外護(hù)套界面的摩擦力，如在電纜外徑大于20 mm時，在電纜與填料接觸的表面涂覆粘結(jié)劑，加大填料摩擦力，提升密封效果。

3.2縱向水密電纜阻水（密封）材料的可剝離性測試

在美軍標(biāo)MIL-DTL-24643C—2009中，對縱向水密電纜使用的阻水材料的易剝離性作了規(guī)范性要求：用于縱向水密電纜的阻水材料應(yīng)與其他電纜材料相匹配，該材料應(yīng)是清潔的，接觸時是非粘性的，在安裝者的手上不能留下任何殘留物；同時該材料應(yīng)當(dāng)極易用手從電纜各部分和護(hù)套中剝離，不需要使用其他化學(xué)的或機(jī)械的處理方法。

3.2.1試驗程序

取制備的電纜樣品0.6 m，將試樣的一端剝除護(hù)套、繞包、屏蔽等，使試樣絕緣線芯裸露約0.25 m長；然后僅用手指（不能借助工具、布料或溶劑）將填料從所有外露的絕緣線芯或具有繞包層的所有線組（如帶有總屏蔽或包帶的雙絞線組或三絞線組）外剝?nèi)ブ辽?.2 m長；再至少從一個線組上剝?nèi)ラL度不小于0.13 m的繞包層和填料。用手指剝離填充物時，若偶爾有填充物粒屑?xì)埩粼陔娎|的任何構(gòu)件上，則可以用手指或干布輕擦的方法剝離這些粒屑。

3.2.2判別依據(jù)

出現(xiàn)下列任一情況，均認(rèn)為試樣不合格：

（1）密封材料硬化；

（2）密封材料粘到手指或電纜芯的任何部分（容許偶爾有細(xì)小的密封材料屑粒粘在電纜芯上，但能用手指或干布輕擦掉）；

（3）密封材料的殘留物留在纜芯構(gòu)件上；

（4）密封材料不能在5 min之內(nèi)剝除。

3.3縱向水密電纜的氣密性試驗

為使縱向水密電纜不泄露艙內(nèi)高壓氣體，近年來，對縱向水密電纜增加了氣密性試驗的要求。取10 m長的縱向水密電纜試樣，一端充入0.5 MPa的氮?dú)?，另一端放入水中，保?0 min，觀察有無氣泡逸出。無氣泡逸出為合格。

4　結(jié)束語

隨著縱向水密電纜技術(shù)的不斷發(fā)展，有些場合需要防止高壓水蒸氣通過縱向水密電纜泄露到艙室或外界，因此，對縱向水密電纜提出了要進(jìn)行高壓水蒸氣密封試驗的要求。由于目前尚無對此要求的標(biāo)準(zhǔn)，因此，高壓水蒸氣的檢測壓力和溫度等均需根據(jù)具體的要求進(jìn)行制定。這就對縱向水密電纜的標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法提出了更高的要求。

［1］ GJB 1916—1994 艦船用低煙電纜和軟線通用規(guī)范［S］.

［2］ IEC 60092-350：2001 船用電力電纜 一般結(jié)構(gòu)及試驗要求［S］.

［3］ MIL-DTL-24643C—2009 Detail sPecification cables，electric，low smoke halogen free，for shiPboard use general sPecification ［S］.

［4］ 陳佶民，劉旌平，曾紀(jì)剛，等.艦船用無鹵低煙阻燃縱向水密封電纜研究［J］.電線電纜，2005（4）：12-17.

Detection Method of Longitudinal Watertight Cable

LIU Yong
（The Navy in Shanghai Jiangnan ShiPyard（GrouP）Co.，Ltd.，Shanghai201913，China）

The stability of themarine equiPment is determined by the longitudinalwater tightness Performance of the cable，and the develoPment of the longitudinalwatertight cable with good water tightness Performance is very imPortant.A Process flow for the Production of verticalwatertight cables is introduced，and the detectionmethods and criteria of the water tightness，adhesion and striPPing ProPerties are described.

longitudinalwatertight cables；testing forwater sealing Performance；adhesion test；Peeling test

TM246

A

1672-6901（2016）02-0019-03

2015-08-11

劉 勇（1978—），男，工程師.

作者地址：上海市長興島長興江南大道988號［201913］.