低煙無(wú)鹵電纜煙密度不合格問(wèn)題的探討

曲紅鵬

(武漢產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所電線中心 湖北 武漢 430000)

低煙無(wú)鹵電纜煙密度不合格問(wèn)題的探討

曲紅鵬

(武漢產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所電線中心 湖北 武漢 430000)

本文旨在闡述影響低煙無(wú)鹵電纜煙密度指標(biāo)的主要因素，引導(dǎo)相關(guān)電纜企業(yè)合理設(shè)計(jì)電纜結(jié)構(gòu)及投料，生產(chǎn)出煙密度指標(biāo)合格的電纜。

低煙無(wú)鹵電纜；煙密度

一、前言

翻閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)關(guān)于阻燃、耐火電纜的材料、結(jié)構(gòu)有較為詳細(xì)的說(shuō)明，而對(duì)煙密度的指標(biāo)關(guān)注較少，主要有以下兩個(gè)原因：一是煙密度的指標(biāo)引入到國(guó)內(nèi)的時(shí)間較短，大家對(duì)它的關(guān)注度還不夠，從我國(guó)目前使用的煙密度試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T17651上不難看出，該標(biāo)準(zhǔn)還是1998版，等同IEC61034的1997版，至今尚未更新版本；二是我國(guó)的煙密度指標(biāo)的檢測(cè)手段從2005年才開(kāi)始逐步完善，到目前為止，能夠正確檢測(cè)煙密度的實(shí)驗(yàn)室還是少數(shù)，這就造成了煙密度的指標(biāo)和測(cè)試被用戶(hù)及電纜的生產(chǎn)企業(yè)所忽視、誤解。

二、不合格原因分析

1.IEC標(biāo)準(zhǔn)中考核指標(biāo)與試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)未同步，造成相同規(guī)格的電纜，如果電纜的外徑偏大，不合格的機(jī)率就會(huì)增大，據(jù)國(guó)家電線電纜監(jiān)督檢驗(yàn)中心統(tǒng)計(jì)，煙密度試驗(yàn)不合格率與電纜外徑的尺寸統(tǒng)計(jì)，如下圖1所示：

從圖1可以看出，煙密度不合格率與試樣外徑成正比的關(guān)系，但外徑為5，10，20，40mm處各有一個(gè)跳躍，以40mm處最為突出，究其原因可以從以下兩個(gè)方面分析：

(1)從試驗(yàn)方法上，IEC 61034在確定試樣根數(shù)時(shí)，按試樣的成品外徑D劃分為5大類(lèi):

140mm，

然后按成品外徑不同范圍選擇試樣根數(shù)，試樣根數(shù)從1～105根不等，可以發(fā)現(xiàn)，在外徑為5mm、10mm、20mm、40mm處出現(xiàn)因試驗(yàn)方法的原因造成的試樣根數(shù)的跳躍，這種跳躍對(duì)于大截面試樣的影響尤其明顯，如40mm這個(gè)點(diǎn)，試樣外徑大于40mm的試樣根數(shù)為1根，而外徑為40mm及40mm以下的試樣根數(shù)需2根，2根40mm及40mm以下的試樣的寬度就基本相當(dāng)于80mm的試樣的寬度了，因此，燃燒1根與2根的試驗(yàn)結(jié)果肯定相差很大，通常2根40mm及40mm以下的試驗(yàn)結(jié)果往往是不合格。

(2)IEC 61034規(guī)定：試樣外徑在40mm以上的，試樣根數(shù)均為1根，雖然在最新的標(biāo)準(zhǔn)IEC 61034:2005中還特別提到：關(guān)于外徑大于80mm的大截面試樣增加了測(cè)量值的修訂方法，即：試驗(yàn)結(jié)果=測(cè)量值×80/D(D為電纜成品外徑)，但這就意味著試樣(大于40mm外徑的試樣與小于80mm外徑的)參與燃燒的可燃物的量明顯不對(duì)等的問(wèn)題，試樣外徑越大，參加燃燒的可燃物就越多，試樣的發(fā)煙量就越大，試驗(yàn)結(jié)果就較難合格。

因此，對(duì)于上述兩種情況，IEC 61034標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的考核指標(biāo)未與試樣的外徑相關(guān)聯(lián)，而在實(shí)際的測(cè)試方法的規(guī)定中卻和試樣的外徑相關(guān)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定造成的這一現(xiàn)象，成了電纜行業(yè)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)。

2.填充物對(duì)煙密度指標(biāo)的影響。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，低煙的填充料，特別是在無(wú)焰條件下填充料的燃燒對(duì)電纜整體的發(fā)煙量影響很大，如下圖所示的是兩根相同規(guī)格不同型號(hào)電纜的煙密度測(cè)試的結(jié)果：上面這根線是電纜WDZA-YJY 0.6/15×10的煙密度測(cè)試結(jié)果曲線最終的煙密度為65.47%；下面這根是電纜WDZAN-YJY 0.6/15×10的煙密度試驗(yàn)結(jié)果曲線最終的煙密度為43.13%。

圖2

需要說(shuō)明的是，兩個(gè)電纜均是玻纖帶繞包、玻纖繩填充，絕緣采用的均是XLPE，唯一的區(qū)別在于：WDZAN-YJY 0.6/15×10的電纜導(dǎo)體上繞包有云母帶，而最終的煙密度測(cè)試結(jié)果不合格，且與另一個(gè)型號(hào)的相差近20%。

經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)，煙主要來(lái)自于云母帶上的膠水和聚酯帶，聚酯帶的有煙發(fā)煙量和無(wú)焰發(fā)煙量都較大。不同的材料，發(fā)煙量不同，最大比光密度越大，發(fā)煙量越大，這種材料生產(chǎn)的電纜煙密度越容易不合格。

3.電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)煙密度指標(biāo)的影響，煙密度試驗(yàn)時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)要求配制的1L溶液實(shí)際燃燒時(shí)間差不多35分鐘，煙密度試驗(yàn)整個(gè)過(guò)程的時(shí)長(zhǎng)是40分鐘，在煙密度試驗(yàn)過(guò)程的最后5分鐘內(nèi)，電纜是在自燃。由于電纜的結(jié)構(gòu)比較特殊，研究發(fā)現(xiàn)，通常在35分鐘之內(nèi)與火焰接觸到的可燃燒材料基本都燒光了，此時(shí)發(fā)出的煙多是從未被引燃的部位釋放的，屬于無(wú)焰燃燒，而一般材料的無(wú)焰燃燒的發(fā)煙量往往比有焰燃燒的大，這也是我們通常看到煙密度試驗(yàn)的透光率曲線圖在30分鐘后快速下降的原因。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，1L標(biāo)準(zhǔn)溶液燃燒后釋放的能量是一定的，而每種材料都需要達(dá)到著火點(diǎn)后才能燃燒且相同的材料燃燒時(shí)間越長(zhǎng)釋放的煙越多，相同量的材料燃燒越充分釋放的煙越少，我們想到了在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中盡量縮短樣品的燃燒時(shí)間從而減少發(fā)煙量。

三、結(jié)束語(yǔ)

影響電纜煙密度指標(biāo)主要因素是電纜材料，但電纜的結(jié)構(gòu)也非常重要，對(duì)電纜的結(jié)構(gòu)略做調(diào)整后，不但可以提高電纜煙密度的合格率還可以降低電纜的成本。電纜企業(yè)在生產(chǎn)低煙電纜時(shí)，不但要從使用的材料上下功夫，還要控制電纜的外徑以及電纜的結(jié)構(gòu)。相同規(guī)格的電纜應(yīng)盡量把外徑做小；而電纜外徑處于煙密度試驗(yàn)根數(shù)跳躍處時(shí)，應(yīng)盡量放大外徑以減少試驗(yàn)根數(shù)；更重要的是注意多繞阻燃帶的同時(shí)把電纜中心層填充省去。如果以上三方面均考慮到的話(huà)，煙密度指標(biāo)基本不會(huì)有問(wèn)題。

[1]劉寧，龔國(guó)祥.低煙無(wú)鹵電(光)纜煙密度試驗(yàn)的考核指標(biāo)與測(cè)試[J].電線電纜,2010(5):39-41.

[2]ISO5959:2006,塑料煙生成第2部分:單室法測(cè)定煙密度試驗(yàn)方法[S].

[3]楊守生,盧林剛,阻燃劑對(duì)聚氯乙烯燃燒產(chǎn)煙影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].武警學(xué)院學(xué)報(bào),2010第26卷第2期.9-14.

[4]GB/T17651.2-1998idt IEC61034-2:1997電纜或光纜在特定條件下燃燒的煙密度測(cè)定第2部分:試驗(yàn)步驟和要求[S]

[5]李明珠，王申.材料及線纜煙密度測(cè)量方法比較[J].電線電纜,2011(4):28-30.

曲紅鵬(1981-)，男，漢族，河南南陽(yáng)市人，助理工程師，本科，武漢產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所電線中心，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。