蔣仁章, 范 濤

(安徽太平洋電纜股份有限公司, 安徽 無為 238371)

0 引 言

目前,建筑市場上的防火電纜種類繁多,主要以礦物絕緣電纜(主要是BTTZ)以及衍生的隔離型防火電纜(YTTW、RTTZ、RTTW、TBTRZLY、NG-A)為主。隔離型防火電纜沒有具體的執(zhí)行標準,行業(yè)內都是根據(jù)公司的企業(yè)標準進行制造。

為了便于客戶選型和規(guī)范行業(yè)制造,本文對防火電纜產(chǎn)品類型、性能優(yōu)缺點、關鍵制造技術、使用場合以及未來隔離型防火電纜發(fā)展方向進行詳細介紹。

1 建筑電線電纜防火設計要求

1.1 電線電纜分類

電線電纜根據(jù)其本身具有的燃燒特性,分為普通電線電纜、阻燃電線電纜、耐火電線電纜、無鹵低煙阻燃電線電纜、無鹵低煙阻燃耐火電線電纜、隔離型防火電纜及礦物絕緣電纜[1-3]。電線電纜分類如表1所示。

表1 電線電纜分類

電纜耐火性能指標如表2所示。

表2 電纜耐火性能指標

C、W、Z試驗圖如圖1所示。

圖1 C、W、Z試驗圖

1.2 電線電纜的選用

DBJ 08-2048—2016《民用建筑電氣防火設計規(guī)程》明確規(guī)定,特級場所中消防設備供電干線及分支干線應采用礦物絕緣電纜,一級、二級公共建筑消防水泵的供電干線應采用礦物絕緣電纜、隔離型防火電纜或防火性能符合相關標準BS 6387—2013、BS 8491—2008的電纜。

2 防火電纜種類

2.1 常用防火電纜種類及執(zhí)行標準

常用防火電纜種類及執(zhí)行標準[4-6]如表3所示。

表3 常用防火電纜種類及執(zhí)行標準

2.2 柔性防火電纜與傳統(tǒng)防火電纜比較

(1) BTTZ礦物絕緣電纜是由導體、無機絕緣材料(通常是氧化鎂粉)和銅護套組合加工而成。

(2) YTTW、RTTZ隔離型防火電纜是由導體、無機礦物合成云母絕緣、銅護套扎紋縱包焊接組合加工而成。

(3) RTTW隔離型防火電纜是由導體、無機礦物云母絕緣、低煙無鹵阻燃輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣、防火泥填充、低煙無鹵阻燃聚烯烴護套、銅護套扎紋縱包焊接組合加工而成。

(4) TBTRZLY隔離型柔性防火電纜是由導體、無機礦物云母絕緣、低煙無鹵阻燃輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣、防火泥填充、低煙無鹵阻燃聚烯烴內護套、鋁合金帶(銅帶、不銹鋼帶)連鎖鎧裝、低煙無鹵阻燃聚烯烴外護套組合加工而成。

(5) NG-A(BTLY)隔離型柔性防火電纜是由導體、無機礦物云母絕緣、低煙無鹵阻燃輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣、鋁合金管、防火泥填充、低煙無鹵阻燃聚烯烴護套組合加工而成。

各類防火電纜性能對比如表4所示。

3 工藝研究

3.1 BTTZ礦物絕緣電纜制造工藝

BTTZ礦物絕緣電纜生產(chǎn)工藝有預制氧化鎂瓷柱法、氧化鎂粉自動灌裝法和氬弧焊連續(xù)焊接法3種。本文僅介紹傳統(tǒng)的預制氧化鎂瓷柱法工藝。

該工藝是將選好的氧化鎂粉烘干后加入特殊的粘結劑,使其制成糊狀。該添加劑一方面要保證預制氧化鎂瓷柱管坯壓制成型,另一方面要壓制氧化鎂瓷柱管坯,避免脫模。常用的粘結劑有纖維素、石蠟等材料。經(jīng)過處理后的粉料送到壓機上進行壓制成型,壓好后的氧化鎂瓷柱放進儲料箱或傳送帶,輸送到電爐內煅燒(煅燒溫度為1 200 ℃左右)。煅燒后的瓷柱送到裝配臺,為了避免裝配弄臟瓷柱,可先將其裝入管坯(長約為9 m),由專用芯桿定位,而后穿入所需的芯坯(長約為10 m)。為避免裝配時瓷柱吸潮,氧化鎂瓷柱應采用熱裝配,溫度不低于100 ℃,裝配完畢后進行反復拉拔和退火,直至成品。預制氧化鎂瓷柱法工藝流程如圖2所示。

3.2 NG-A(BTLY)鋁連續(xù)擠壓包覆、氬弧焊連續(xù)焊接工藝

NG-A(BTLY)金屬鋁管護套生產(chǎn)工藝有鋁連續(xù)擠壓包覆、氬弧焊連續(xù)焊接法。鋁連續(xù)擠壓包覆將一定數(shù)量的進料送進鋼制淬硬擠壓輪,擠壓輪圓周上加工成環(huán)狀的槽,用鋼制靴接近并覆蓋擠壓輪1/4的圓周。鋼靴一端被安裝在一根回轉軸上,另一端被液壓活塞緊壓在輪子上,當輪子旋轉時進料被擠壓進輪槽和靴之間的間隙。進料之間會產(chǎn)生高壓,一些能量被轉化為熱能,升高的溫度足以使物料變成半熔融狀態(tài)。靴內安裝著適合安裝模具的“模腔”,模腔的安裝應保證模具是從模腔出來的物料唯一出口。半熔融材料在壓力的推動下進入該模腔,并通過模具,這樣就能生產(chǎn)出按要求擠壓的各種截面的產(chǎn)品。該產(chǎn)品被臨近的冷卻水系統(tǒng)冷卻,然后被卷繞或進行其他操作。鋁連續(xù)擠壓包覆原理如圖3所示。

圖2 預制氧化鎂瓷柱法工藝流程

交聯(lián)聚乙烯塑料的熔融溫度在230 ℃左右,而鋁半熔融溫度在530 ℃左右,擠在絕緣上的溫度仍然較高,容易燙傷絕緣。為了保證絕緣不被燙傷,冷卻非常重要,冷卻水的流速、流量要大,冷卻水裝置距離?？诒M量近,使鋁管一出模口就能快速、充分冷卻。同時模具設計也非常重要,為了避免絕緣燙傷,鋁管內/外徑要偏大,所以采用擠管式模具擠制鋁護套,但為降低后道工序成本,鋁管還需進行拉拔減徑。

圖3 鋁連續(xù)擠壓包覆原理

氬弧焊連續(xù)焊接法工藝是在氬氣和氦氣的保護下采用經(jīng)過壓延的厚度均勻的鋁板,經(jīng)清洗、精切、縱包、焊接、拉拔、在線檢測來實現(xiàn)的,一鋁板為負極,鎢極為正極,通過低電壓、大電流來完成焊接。鎢極焊頭直徑只有2 mm,并且由保護氣體連續(xù)吹向焊點處,迅速帶走熱量,焊接部位快速冷卻,絕緣層不受任何影響。

連續(xù)擠壓包覆產(chǎn)品具有無縫不漏、材料利用率高、生產(chǎn)速度快、成本低等優(yōu)點,可生產(chǎn)15 mm以下的小直徑電纜,但容易燙傷絕緣線芯。氬弧焊連續(xù)焊接法可以避免絕緣線芯燙傷,但焊接用帶材規(guī)格較多,不易于統(tǒng)一生產(chǎn)。

3.3 TBTRZLY柔性防火電纜聯(lián)鎖鎧裝工藝

根據(jù)帶材的壓型模,目前聯(lián)鎖鎧裝的形式主要分為S型、Z型、矩形3種,S型聯(lián)鎖鎧裝的柔軟性較好,Z型聯(lián)鎖鎧裝的抗拉性較好,矩形聯(lián)鎖鎧裝的伸縮性較好。

聯(lián)鎖鎧裝用帶材可以是鍍鋅鋼帶、不銹鋼帶、銅帶、鋁合金帶等,鋁合金帶要求采用5052系列的鋁合金材料,其機械性能要求達到抗拉強度(280±10)MPa,伸長率控制在5%～8%。如果抗張強度太小,那么扎制的螺旋狀聯(lián)鎖鎧裝帶外觀不好,鋁合金的抗壓強度也達不到要求;若抗拉強度太大,則鋁合金不易彎曲,彈性大,加工困難。

3.4 阻燃防火礦物填充配方研制

防火阻燃填充物包括含硅粘合物、無機阻燃化合物、礦物化合物,還可包含硅酸鹽改性劑、硅酸鹽固化劑、顏料,具有優(yōu)異的防火效果,會失去水分吸收大量的熱量,以達到阻燃效果。

防火泥配方至關重要?；旌虾蟮姆阑鹉嘁缶哂幸欢ǖ恼扯?讓防火填充物質可以通過雙螺桿擠出機擠出包覆在纜芯上,同時包覆在線芯上的防火泥還應保持長期柔軟性。

4 柔性防火電纜發(fā)展方向

柔性防火電纜在性能上增加BS 6387—2013標準規(guī)定的C、W、Z技術要求,同時JG/T 313—2014標準已經(jīng)增加對YTTW的BS 6387—2013試驗要求,后續(xù)標準修訂也會增加對BTTZ相應技術要求。BTTZ礦物絕緣電纜在性能上與柔性防火電纜相比,其優(yōu)越性不在于耐火性能,而在于不可燃性能。柔性防火電纜的發(fā)展方向需要結合國家標準GB 31247—2014《電纜及光纜燃燒分級》[7],達到A級或B1燃燒等級。燃燒等級性能指標如表5所示。

表5 燃燒等級性能指標

4 結 語

防火的電纜的種類繁多,尤其是衍生的隔離型防火電纜目前沒有具體的執(zhí)行標準,行業(yè)內均是根據(jù)各自公司的企業(yè)標準進行制造的。