朱 斌，雷 毅，陳 忻，劉 韜

（蘇州熱工研究院有限公司，蘇州 215004）

0 引言

在核電廠中鋪設(shè)有大量的儀控和電力電纜，其中有相當(dāng)數(shù)量的電纜通過電纜廊道與各個不同的廠房設(shè)備相連接。電纜廊道屬于核電廠地下建筑部分，部分區(qū)域環(huán)境較為惡劣。在長期使用過程中，在廊道和管溝中鋪設(shè)的電纜容易存在霉化現(xiàn)象，有些區(qū)域電纜的霉化程度已經(jīng)非常嚴重，如果不及時清洗，將會對核電廠安全運行產(chǎn)生很大危害。因此，有必要對核電廠中已經(jīng)臟污發(fā)霉的電纜進行清潔研究，尋找簡單高效環(huán)保的除霉方式。

干冰（固體二氧化碳）清洗作為新型的高效環(huán)保表面清潔技術(shù)，起源于美國，在歐美等國家已經(jīng)廣泛應(yīng)用于模具除膠、設(shè)備清潔保養(yǎng)、石油管道除油去臟污、手機零部件去除毛刺等[1][2]。國內(nèi)有部分研究所和大學(xué)同時也開展了干冰在不同行業(yè)的應(yīng)用研究，汽車制造[3]，變電站絕緣子帶電清潔[4，5]，鐵路絕緣子清洗[6]，甚至文物清洗[7]等。本文旨在研究將干冰清洗技術(shù)應(yīng)用到核電廠發(fā)霉電纜的除霉作業(yè)，對干冰清洗效果進行了試驗，對清洗后對電纜的物理特性影響進行了分析，最后提出了利用干冰清洗電纜時效果最高的技術(shù)參數(shù)。

1 發(fā)霉電纜的分析

有關(guān)微生物霉菌繁殖研究報告指出[8，9，10]，物體表面長霉現(xiàn)象與物體周圍環(huán)境和材料本身性質(zhì)有關(guān)，霉菌生長的主要條件是溫度和濕度。電纜成分中的碳酸鈣、炭黑、石蠟或脂肪酸類等通常有助于霉菌生長，而電纜保護套中常用的氫氧化物和硬脂酸，可能導(dǎo)致表面長霉。在核電廠中，部分電纜所處環(huán)境陰暗封閉，當(dāng)環(huán)境相對濕度大于95%、周圍氣流小于0.2m/s、有菌源感染的情況下，電纜表面容易發(fā)霉。

通過對發(fā)霉電纜實際觀測，霉菌大部分呈片狀分布，表面覆蓋面積約60%～90%，霉菌主要生長于電纜表面。

2 干冰清洗原理

干冰清洗的獨特之處在于干冰顆粒在沖擊瞬間氣化。干冰顆粒的動量在沖擊瞬間消失，干冰顆粒與清洗表面間迅速發(fā)生熱交換，致使固態(tài)CO2迅速升華變?yōu)闅怏w。干冰顆粒在千分之幾秒內(nèi)體積膨脹近800倍，這樣就在沖擊點造成“微型爆炸”，從而高效地清洗污垢。

相對于傳統(tǒng)方法，電纜表面干冰清理的優(yōu)勢有：①無污染或污染極小，干冰揮發(fā)為二氧化碳，無任何殘留物。②干冰清洗較為柔和，大面積清洗對電纜表面不會有損傷。

3 測試用的臟污電纜狀態(tài)評估

測試用的臟污電纜為核電廠常用電纜，共白、灰、藍三種型號，來源于核電廠現(xiàn)場。針對三種臟污電纜，各截取一段作為樣本并選取3處表面狀態(tài)較好區(qū)域標記分組，用300倍光學(xué)顯微鏡觀測并記錄標記區(qū)域的微觀形貌，并用粗糙度儀檢測其表面粗糙度并記錄。

通過查詢電纜出廠參數(shù)報告，電纜絕緣層相關(guān)技術(shù)參數(shù)值如下：

圖1 灰色電纜表面形貌

圖2 藍色電纜表面形貌

圖3 白色電纜表面形貌

表1 粗糙度儀檢測電纜表面結(jié)果

表2 電纜絕緣層技術(shù)參數(shù)表

4 干冰清洗臟污電纜試驗方法

試驗的主要目的是觀測利用干冰清洗方法去除電纜表面臟污，同時針對性地探討效率最大化的具體清洗參數(shù)。

從三種類型的電纜上各截取試樣進行對比試驗，試樣長度100mm。

試驗設(shè)備采用儒眾智能科技的RC270單管干冰清洗機，如圖4所示。主要參數(shù)為：空氣流量0.3m3/min（0.7Mpa 空氣壓力時），清洗距離40mm；噴射角度75°～90°；干冰流量0.25kg/min；干冰類型為顆粒塊狀干冰（干冰顆粒度約150μm）和粉末塊狀干冰（干冰顆粒度約800μm）；噴嘴為圓型噴嘴。

試驗時分別采用粉末塊狀干冰和顆粒塊狀干冰對三種類型的電纜試樣進行清洗，對于1、3、5三組試樣用粉末塊狀干冰進行清洗，對于2、4、6三組試樣用顆粒塊狀干冰進行清洗。

圖4 RC270干冰清洗機

對于組號1-3、2-1、3-3、4-1、5-3、6-1用0.25Mpa 氣壓進行清洗；對于組號1-1、2-2、3-1、4-2、5-1、6-2用0.3Mpa 氣壓進行清洗；對于組號1-2、2-3、3-2、4-3、5-2、6-3用0.4Mpa 氣壓進行清洗，在清洗時長3s、6s、9s 時記錄電纜表面狀態(tài)并檢測其粗糙度值。

5 試驗結(jié)果與分析

表1 粉末塊狀干冰（干冰顆粒度150μm）出口氣壓0.25Mpa清洗電纜表面

表2 粉末塊狀干冰（干冰顆粒度150μm）出口氣壓0.3Mpa清洗電纜表面

表3 粉末塊狀干冰（干冰顆粒度150μm）出口氣壓0.4Mpa清洗電纜表面

表4 顆粒塊狀干冰（干冰顆粒度800μm）出口氣壓0.25Mpa清洗電纜表面

表5 顆粒塊狀干冰（干冰顆粒度800μm）出口氣壓0.3Mpa清洗電纜表面

通過上述試驗觀測記錄可以發(fā)現(xiàn)，對于三種類型的電纜，使用干冰清洗時不同氣壓對清洗效果影響較大。對于0.25Mpa 的氣壓值，干冰清洗電纜時不會對電纜表面造成損傷。對于0.4Mpa的氣壓值，干冰清洗電纜時沖擊力較大，對三種電纜表面都會造成一定的損傷。

對于采用粉末塊狀干冰在0.25Mpa 氣壓下清洗12s 后的電纜進行絕緣層檢測：

表7 粉末塊狀干冰（干冰顆粒度150μm）出口氣壓0.25Mpa清洗電纜粗糙度值

表8 粉末塊狀干冰（干冰顆粒度150μm）出口氣壓0.3Mpa清洗電纜粗糙度值

表9 粉末塊狀干冰（干冰顆粒度150μm）出口氣壓0.4Mpa清洗電纜粗糙度值

表10 顆粒塊狀干冰（干冰顆粒度800μm）出口氣壓0.25Mpa清洗電纜粗糙度值

表11 顆粒塊狀干冰（干冰顆粒度800μm）出口氣壓0.3Mpa清洗電纜粗糙度值

表12 顆粒塊狀干冰（干冰顆粒度800μm）出口氣壓0.4Mpa清洗電纜粗糙度值

表13 清洗后電纜絕緣層技術(shù)參數(shù)表

對清洗后的電纜絕緣層物理性能參數(shù)進行檢測后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過干冰清洗的電纜，其力學(xué)性能參數(shù)無明顯變化，絕緣參數(shù)滿足正常使用要求。

6 結(jié)束語

本文提出了電纜表面臟污的干冰清洗試驗與分析。結(jié)果表面，在氣源壓力0.7MPa 時，對于灰、白、藍三種類型的電纜表面臟污，使用塊狀干冰進行清洗較有很好的清洗效果，經(jīng)過切削噴出的干冰顆粒粒度大小對于電纜表面清洗具有一定影響，但是影響作用較小。對于測試中的三種電纜，在噴出氣壓不大于0.25MPa 時，干冰清洗基本不會造成損傷，但是當(dāng)噴出氣壓在0.4MPa或更高時，用干冰清洗電纜會對電纜表面絕緣層造成損傷。