船舶和海洋工程用低烟无卤电缆的技术性能

2010-06-07李永江陆云春赵爱林

江苏船舶 2010年5期

关键词：海洋工程船用舰船

李永江,陆云春,赵爱林

(江苏远洋东泽电缆股份有限公司,江苏扬州 225129)

船舶和海洋工程用低烟无卤电缆的技术性能

李永江,陆云春,赵爱林

(江苏远洋东泽电缆股份有限公司,江苏扬州 225129)

目前低烟无卤阻燃电缆广泛应用于船舶、舰船和海洋工程装备,成为与之配套的主流电缆产品。介绍了低烟无卤阻燃电缆的一些术语,对舰船和海洋工程用低烟无卤电缆的性能进行了归纳总结。

船用电缆;低烟无卤阻燃电缆;技术性能

0 引言

随着世界各国对环境保护以及健康理念的认识与关注,低烟无卤阻燃电缆广泛应用于船舶、舰船和海洋工程装备,成为与之配套的主流电缆产品。目前,不少技术人员对于低烟无卤阻燃电缆的技术性能尚不了解,不能准确地根据需要选择适合的电缆。本文将相关标准对舰船和海洋工程用低烟无卤阻燃电缆的性能要求进行了归纳总结,为相关人员提供参考。

1 术语释义

1.1 低烟

低烟是指电缆燃烧过程中不允许产生浓烟,需通过相关标准中规定的烟密度试验,具体测量电缆燃烧过程中的烟雾透光率或烟指数。

1.2 无卤

无卤主要指电缆不应含有氟、氯、溴、碘等卤族元素。一般通过测定电缆在燃烧过程中释放出的HCL气体含量、pH值、电导率、氟含量指标检测和卤素含量。

1.3 阻燃

阻燃是指电缆在火焰燃烧过程中,电缆表面的炭化应不超过标准规定的最大值,电缆在火焰情况下不助燃,火焰不蔓延,在规定的时间内能够自熄。船用电缆一般采用 IEC60332进行验证。

1.4 耐火

耐火主要指电缆在火焰燃烧的情况下能够在规定的时间内持续维持电路的畅通,保持所在线路的完整,其目的主要是为了火灾情况下能够为营救工作或设备短时安全运行提供保障。船用电缆通常采用 IEC60331进行验证。

2 舰用电缆性能

船用电缆中的无卤概念指标在舰用电缆和民用船电缆及海洋工程电缆的执行标准和规定要求是不相同的。舰用电缆的规定国内仅有 GJB196-1994《舰船用低烟电缆和软线通用规范》,且没有制定相应的单篇规范,而通用规范中没有低烟无卤等性能的具体指标,这使得大家对此各执一词,较难统一,给工作带来很大不便。现实中,鉴于美国军用标准MIL-DTL-24643舰船用低烟无卤电缆系列标准的技术要求最为先进,国内一般多采用该标准的技术指标。具体见表1。

表1 舰用电缆低烟无卤低毒性能

对于上述性能指标,需要在电缆进行首次批量生产前或结构发生重大变化后进行型式试验,平时生产中根据需要进行抽样检验。具体的试验方法按照美国军用标准 MIL-DTL-24643C或国家军用标准GJB1916进行。

3 船舶和海洋工程电缆性能

依据 IEC61892-4:2007《移动或固定离岸装置-电气设备第 4部分:(海上石油工业用)电缆》标准和 IEC60092-350:2008《船舶电气设备第 350部分:船舶和离岸装置用电力、控制和仪表电缆,一般结构和试验要求》,无卤电缆必须满足表2的技术性能。

表2 船用电缆低烟无卤性能

表2中的性能需要按照相应的IEC标准进行检测, 其中HCL气体含量、pH值和电导率按照IEC 60754《取自电缆的材料燃烧时析出气体的试验方法》试验;烟中透光率按照IEC61034《电缆在特定条件下燃烧的烟密度测定》试验;而氟含量检测则执行IEC60684-2《绝缘软套管第2部分试验方法》。

比较表1和表2数据可以发现, 舰用电缆和民用船电缆对于低烟无卤性能的指标要求有所不同。以HCL酸气含量为例, 军用船电缆要求最大为0.2%, 民用船电缆要求最大为0.5%, 可见军用舰缆的技术要求更为严格。将其他指标进行可比性转换, 结果同样显示军用舰缆要求更为严格。

4 低烟无卤电缆的阻燃原理与性能检测

低烟无卤阻燃电缆的阻燃机理与传统阻燃电缆不同。传统电缆主要依靠聚氯乙烯、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯等卤族材料作为电缆的护套,由于卤素元素具有抑制火焰的作用,从而达到阻燃的目的。但含卤阻燃电缆燃烧过程中会释放大量的有毒气体和腐蚀性气体及浓烟,给火灾逃生及营救带来困难,同时给设备造成腐蚀,形成二次伤害。低烟无卤电缆主要是在无卤材料中添加水和金属氧化物作为阻燃剂,利用其受热释放出的结晶水吸收热量,抑制聚合物温度的上升,阻止燃烧;同时脱水分解会产生大量水蒸气,稀释可燃气体而阻燃。目前常用的水和金属化合物有 A l(O H)3和 Mg(OH)2,吸热分解方程式为:

船用电缆阻燃性能标准为 IEC60332-1《单根绝缘电线或电缆的垂直燃烧试验》和IEC60332-3-22《成束电线或电缆的火焰垂直燃烧试验-A类》。

IEC60332-1对电缆的要求是供火1 min(电缆外径不大于25 mm)或2 min(电缆外径处25～ 50 mm之间)后移开喷灯, 火焰应熄灭;电缆燃烧后炭化起点与上支架下边缘距离应大于50 mm, 且若炭化向下延伸, 则离上支架下边缘的距离不超过540 mm。IEC60332-3-22的A类成束阻燃的要求是对电缆供火40 min, 电缆炭化部分所达到的高度需不超过2.5 m。

5 船用电缆耐火性能

根据SOLAS公约、IMO规则以及各国船级社对船舶入级规范的要求, 某些部位敷设的电缆需要具备耐火性能, 以便特殊情况下可保持电路畅通。根据电缆外径不同, 验证电缆耐火性能执行的标准和检测方法也不相同。

按照IEC60331的描述, 外径不大于20 mm的电缆, 按照IEC6033-21试验, 试验条件为750 ℃、90 min, 期间电缆应能保持电路的完整畅通;外径大于20 mm的电缆, 按照IEC60331-31试验, 试验条件为830 ℃、120 min, 并且对电缆外加敲击, 电缆同样需保持电路的畅通。