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        淺議電線電纜阻燃性能

        2012-08-15 00:55:58陜西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所
        智能建筑與智慧城市 2012年6期
        關(guān)鍵詞:電線電纜線纜火焰

        文|陜西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 馮 群

        1 前言

        電線電纜是用以傳輸電(磁)能、信息和實(shí)現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品。它是由下列部分組成的集合體:一根或多根絕緣線芯,以及它們各自可能具有的包覆層、總保護(hù)層及外護(hù)層。電纜亦可有附加的沒(méi)有絕緣的導(dǎo)體,電線電纜主要包括裸線、電磁線及電機(jī)電器用的絕緣電線、電力電纜、通信電纜與光纜。電纜有電力電纜、控制電纜、補(bǔ)償電纜、屏蔽電纜、高溫電纜、計(jì)算機(jī)電纜、信號(hào)電纜、同軸電纜、耐火電纜、船用電纜等,它們都是由多股導(dǎo)線組成,具有連接電路、電器等用途。

        電線電纜產(chǎn)品是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的產(chǎn)品,近年來(lái),各級(jí)政府和技術(shù)監(jiān)督部門(mén)對(duì)電線電纜產(chǎn)品的質(zhì)量高度重視,每年組織開(kāi)展電線電纜產(chǎn)品監(jiān)督抽查工作,根據(jù)筆者單位歷年承擔(dān)監(jiān)督抽查工作來(lái)看,基本能夠反映本省電線電纜生產(chǎn)企業(yè)目前的產(chǎn)品質(zhì)量狀況,為政府和行政主管部門(mén)掌握本省電線電纜產(chǎn)品的總體質(zhì)量狀況提供第一手資料。通過(guò)多年來(lái)對(duì)此項(xiàng)工作的實(shí)施,本省電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量總體呈上升趨勢(shì),生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)此項(xiàng)工作對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提升逐步重視,歷年來(lái)出現(xiàn)的比較集中的一些產(chǎn)品不合格項(xiàng)目逐漸得以糾正。

        我們通過(guò)對(duì)日常各類檢驗(yàn)工作發(fā)現(xiàn),電線電纜阻燃性能等一些重要項(xiàng)目需要引起生產(chǎn)企業(yè)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)等方面的高度重視。為進(jìn)一步加深對(duì)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法等的理解,本文著重對(duì)電線電纜阻燃性能進(jìn)行論述和分析。

        2 電線電纜引發(fā)火災(zāi)的原因

        目前就使用的大部分電線電纜而言,其絕緣層和護(hù)套由各種聚合物組成,如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙乙烯(PP)等,這些材料都具有不同程度的可燃性,遇到高溫或者明火極易引起火災(zāi),個(gè)別甚至具有易燃性。建筑物越是稠密,人員越是集中,線纜鋪設(shè)密度越大,而引發(fā)火災(zāi)的可能性更大,如超高層建筑、大型娛樂(lè)場(chǎng)所、工礦企業(yè)、地下建筑等,往往都是線纜火災(zāi)高發(fā)地區(qū),而且更容易引起連續(xù)火災(zāi),造成更大的經(jīng)濟(jì)損失,并威脅到人身財(cái)產(chǎn)安全。

        線纜短路或?qū)w材質(zhì)問(wèn)題也是引發(fā)火災(zāi)的一個(gè)重要原因,即使是低壓線路,短路電流往往會(huì)是正常電壓的數(shù)百倍甚至數(shù)千倍,線路內(nèi)瞬間產(chǎn)生的熱量,伴隨線路短路點(diǎn)的火花,電弧溫度可達(dá)3000度以上,足以使線纜的絕緣和護(hù)套發(fā)生燃燒,即使保護(hù)器切斷電流,火焰也不會(huì)熄滅,仍舊有可能引燃臨近物品,發(fā)生火災(zāi)。

        線纜火災(zāi)發(fā)生之后,由于絕緣層和護(hù)套的材質(zhì)問(wèn)題,聚合物會(huì)在高溫和燃燒狀態(tài)下分解,釋放出氯化氫等有毒、腐蝕性氣體,這些氣體會(huì)直接危害人的生命財(cái)產(chǎn)安全,也會(huì)對(duì)機(jī)器設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)等造成損害,影響使用效果和壽命,嚴(yán)重降低設(shè)備的安全性和使用性,造成二次污染。

        3 阻燃電線電纜

        是指在規(guī)定條件下,試樣被燃燒,并撤去試驗(yàn)火源后,火焰的蔓延僅在限制范圍內(nèi),殘焰或殘灼在規(guī)定時(shí)間內(nèi),自行熄滅的線纜。其基本特征是,在火災(zāi)情況下,有可能被燒壞而不能正常使用,但可以止住火勢(shì)的蔓延,通俗的講就是電線電纜一旦失火,此類線纜能夠把燃燒控制在有限范圍內(nèi),不發(fā)生蔓延,保住其他設(shè)備或附近的物品,避免造成更大的損失。

        3.1 阻燃線纜的分類

        普通阻燃線纜:在制造過(guò)程中,選用火焰?zhèn)鞑ニ俣认鄬?duì)較低的材料作為電線電纜的護(hù)套和絕緣層材料,或者在絕緣層和護(hù)套中加入特定的能降低火焰迅速蔓延的添加劑,制成電線電纜。此類電線電纜主要考慮降低其火焰?zhèn)鞑ニ俣龋瑖?guó)際標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將其分為A、B、C三類,由于制作工藝簡(jiǎn)單而且成本相對(duì)較低,是目前用量最大的一類。

        低煙阻燃電線電纜:除考慮降低火焰?zhèn)鞑ニ俣纫酝?,還考慮要求降低燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙濃度,因此在制造過(guò)程中,絕緣層和護(hù)套中加入氫氧化鋁、硼酸鋅、碳酸鈣等抑煙劑起到降低煙濃度的作用,對(duì)此類電線電纜的檢驗(yàn),除了對(duì)碳化長(zhǎng)度檢驗(yàn)還要檢驗(yàn)煙濃度的指標(biāo)。

        低煙無(wú)鹵阻燃電線電纜:除阻止火焰蔓延特性外,還有燃燒時(shí)不產(chǎn)生濃煙,燃燒物的腐蝕性和毒性低等特性,因而減少了對(duì)儀器設(shè)備和建筑物的腐蝕及對(duì)人身的損害,對(duì)此類電線電纜主要檢測(cè)其燃燒碳化長(zhǎng)度,燃燒煙密度,同時(shí)檢驗(yàn)煙氣毒性成分含量,或煙氣對(duì)生物體的毒害程度,此類電線電纜生產(chǎn)成本較高,一般為安全性要求高或在重要的工程中使用。

        氟塑料阻燃電線電纜:用氟塑料作為護(hù)套和絕緣層的材料,依據(jù)對(duì)此類電線電纜的檢測(cè)結(jié)果來(lái)看氟材料的氧指數(shù)、火焰?zhèn)鞑ニ俣?、煙濃度、腐蝕性低,而且介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)、高速傳送頻帶的信號(hào)衰減比其他材料的電線電纜都小,物理性能也好很多,此類產(chǎn)品成本遠(yuǎn)高于其他種類產(chǎn)品。

        3.2 阻燃線纜與耐火線纜的區(qū)別

        耐火電纜是指:在規(guī)定試驗(yàn)條件下,試樣在火焰中被燃燒,在一定時(shí)間內(nèi)仍能保持正常運(yùn)行的性能。它的根本特性就是電纜在燃燒條件下仍然能維持該線路一段時(shí)間的正常工作。通俗地講,萬(wàn)一失火,電纜不會(huì)被容易就燃燒,回路比較安全。因此耐火電纜與阻燃電纜的主要區(qū)別是:耐火電纜在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能維持一段時(shí)間的正常供電,而阻燃電纜不具備這個(gè)特性。

        這個(gè)特性決定了耐火電纜在現(xiàn)代都市及工業(yè)建筑中起著重要的作用,因?yàn)橐坏┗馂?zāi)發(fā)生,控制、監(jiān)視、導(dǎo)引及報(bào)警等系統(tǒng)供電回路必須維持正常工作。因此,該電纜主要使用在應(yīng)急電源至用戶消防設(shè)備、火災(zāi)報(bào)警設(shè)備、通風(fēng)排煙設(shè)備、導(dǎo)行燈、緊急電源插座、緊急用電梯等供電回路。

        4 阻燃線纜的試驗(yàn)方法

        電線電纜阻燃性能的試驗(yàn)方法主要按照和GB/T 18380和GB/T 12666.2-2008兩種方法進(jìn)行檢測(cè)。

        (1) GB/T 18380方法可分為兩種具體方式進(jìn)行試驗(yàn)操作

        單根電線電纜垂直燃燒試驗(yàn)方法,將6000mm的電線電纜垂直安防在300mm×450mm×1200mm的試驗(yàn)箱內(nèi),用強(qiáng)度為1kW的燃?xì)鈬姛艚o電線電纜供火,按電線電纜的直徑不同供火時(shí)間從60s到480s不等,試驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)線纜的碳化高度判定試驗(yàn)結(jié)果,此種方法試驗(yàn)裝置及程度簡(jiǎn)單,便于操作,一般線纜企業(yè)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)都可建立,但此種方法不適合直徑小于0.8mm的電線電纜火截面積0.5mm2的小型規(guī)格絞線,并且單根電線電纜型式與電線電纜實(shí)際工程應(yīng)用情況有較大差距。

        成束電線電纜的垂直燃燒試驗(yàn)方法,將長(zhǎng)度為3.5m的多根電線電纜成束安裝,垂直于1000mm×2000mm×4000mm的實(shí)驗(yàn)箱內(nèi),用強(qiáng)度為20.6kW的燃?xì)鈬姛舸怪毕螂娋€電纜供火,A、B供火時(shí)間為40min,C供火20min,試驗(yàn)結(jié)束后電線電纜的碳化長(zhǎng)度不超過(guò)2.5m為通過(guò)。此種方法試驗(yàn)規(guī)模大,要求比單根電線電纜試驗(yàn)方法苛刻,但與實(shí)際電線電纜應(yīng)用情況接近。

        (2) GB/T 12666.2-2008方法試驗(yàn)操作

        試驗(yàn)前,試樣、設(shè)備和周圍空氣應(yīng)該在23±5℃溫度下達(dá)到熱平衡,整個(gè)試驗(yàn)期間周圍空氣溫度穩(wěn)定在23±5℃。試驗(yàn)用燃?xì)鉃榧夹g(shù)級(jí)甲烷,標(biāo)稱熱值37.36MJ/m3,允許使用其他等級(jí)的甲烷、天然氣、煤氣或丙烷。無(wú)論何種情況,燃?xì)鈶?yīng)能提供可校準(zhǔn)的火焰。

        固定噴燈底座的楔子應(yīng)能將噴燈燈管從豎直位置轉(zhuǎn)至與豎直位置成20角,同時(shí)等關(guān)口平面與燈管縱軸線的交點(diǎn)和試驗(yàn)火焰的藍(lán)色內(nèi)錐觸及試樣表面點(diǎn)之間的距離應(yīng)為40mm的供火位置。噴燈燈管縱軸線應(yīng)處在正交于試樣縱軸線,同時(shí)通過(guò)試樣中點(diǎn)的垂面內(nèi),使火焰藍(lán)色內(nèi)錐正好觸及試樣正表面中心線中點(diǎn)。

        實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有排氣通道,至少2m3應(yīng)位于試驗(yàn)火焰區(qū)域的上方,作為熱量和煙氣的積累空間。同時(shí)應(yīng)配備排風(fēng)機(jī),以便在試驗(yàn)后把煙氣排出試驗(yàn)區(qū)域。

        將試樣水平固定在試驗(yàn)箱內(nèi),底部平鋪一層不大于6mm的矩形醫(yī)用棉層,棉層面積不小于305mm×(150~200)mm,棉層表面以水平試樣的軸線為中心,棉層的上表面應(yīng)位于實(shí)驗(yàn)火焰的藍(lán)色內(nèi)錐觸及表面點(diǎn)的下方。試樣固定在水平支架上,支架間距230mm。

        試驗(yàn)前,噴燈豎直且遠(yuǎn)離試樣,并檢查火焰。保證其總高度為(125±10)mm。藍(lán)色內(nèi)錐高度40±2mm。將噴燈固定在楔形臺(tái)上,使噴燈處在供火位置。

        點(diǎn)燃噴燈向試樣供火30s,然后迅速移開(kāi)噴燈,避免造成對(duì)周圍空氣和底部棉層的擾動(dòng)。

        試驗(yàn)結(jié)果判定:

        (1)碳化長(zhǎng)度不大于100mm。

        (2)試驗(yàn)箱底部的棉層沒(méi)有被燃燒滴落物引燃。

        (3)如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有灼熱物、燃燒顆粒滴落在棉層或者楔子上,則重新試驗(yàn),棉層應(yīng)覆蓋以試樣水平軸為中心的305×355mm長(zhǎng)的試驗(yàn)表面,同時(shí)在噴燈周圍楔子的表面上鋪上棉層,試驗(yàn)結(jié)果仍以a、b兩項(xiàng)判定。

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