石油平台用瓷铠型耐泥浆防火电缆的研制

柏庆梅（江苏中辰电缆有限公司，江苏无锡214206）

石油平台用瓷铠型耐泥浆防火电缆的研制

柏庆梅
（江苏中辰电缆有限公司，江苏无锡214206）

介绍了石油平台用瓷铠型耐泥浆防火电缆的使用环境与要求，分析电缆结构及选材，指出了其优点和推广意义。

瓷铠；耐泥浆；防火

0　引 言

海洋领域的开采已经成为应对环境污染和缓解能源危机的焦点性技术和发展方向。作为油气勘探开发不可缺少的配置产品，石油平台用电缆也呈现出多样性。但因经受日照、风化、潮湿、磨损、冲击等多种不利环境的影响，尤其是经常受到耐水基泥浆或油基泥浆的腐蚀，市场上普通的石油平台用电缆存在僵硬、笨重、弯曲比较困难，常有开裂或破损现象，抗损性差，且使用寿命短等问题，因此石油平台装配用新型电缆的开发已成为亟待解决的问题。本文将介绍如何开发石油平台用瓷铠型耐泥浆防火电缆。

1　性能与结构

1.1 环境要求

因海洋石油开采的工作特殊性，经常会受到海风、海浪、地震、海啸等恶劣的工作环境的影响，故对电缆的使用提出了更高的要求。

（1）平台包含控制室、起居舱室、机械舱室和储油舱室，室内、舱内的机器设备等，且走廊多、通道窄，因空间的局限性与自身的载重性，电缆必须外径小、重量轻。

（2）在远离陆地的生产作业过程中，产生爆炸气体和可燃液体蒸汽等，是不可避免的，且平台上可接触的可燃物的种类及数量较多，一旦发生火灾，逃生和外部救援都相当困难，极易形成重特大伤亡事故，造成重大经济损失。因此电缆必须具有防火功能，在一定的时间里保持电力与信号的传输，让救援人员在无毒无烟雾、透光率极高的恶劣环境下进行疏散人员、物资救援等工作。

（3）因平台的供电特殊性，配电网的布线相对较复杂，为保证精密仪器在有限的空间里发挥准确的功效，电缆必须具备优越的抗电磁干扰性能特点。

（4）平台长期泊在海面上，为避免电缆在使用过程中经常受到泥浆、油泥等物质的腐蚀，出现开裂或破损现象，应采用聚醚型聚氨脂弹性体混合物作为护套，它不仅耐腐蚀、阻燃也增加了电缆的使用寿命。

1.2 电缆结构

按照上述要求，设计出新型石油平台用瓷铠型耐泥浆防火电缆的结构，导体采用圆形结构，3芯，规格为95 mm2，电压等级为0.6/1 kV。图1为该电缆的结构示意图。

图1　石油平台用瓷铠型耐泥浆防火电缆的结构

2　材料选择

2.1 导体

在这种要求苛刻的零缺陷的使用场所，必须保证电缆具有最优良的电气性能。选用体积电阻率不大于0.016 80 mm2/m的优质铜材，经工艺优化使得单丝在退火后的断裂伸长率达到30%以上，镀锡时没有一点漏隙，涂层均匀，以增强导体的防腐性和防氧化性能；要严格控制拉丝的尺寸，最佳的绞距设计与导体紧压系数的优化，确保了导体外观圆整，在同一个平面上没有明显的凹凸不平现象，使得绝缘层有效地紧密包覆在导体上，从而避免出现场强击穿现象。

2.2 绝缘

为了把耐火和绝缘集为一体，简化工序，减小电缆外径，降低电缆重量和制造成本，采用了新型瓷铠阻燃型陶瓷化硅橡胶云母带。它垂直燃烧时不延燃，且根本烧不着，也就满足了电缆绝缘本体不燃的设计。用打火机火焰（温度只有500～600℃）能够快速烧硬，且阻燃性能达到烧不着的VW-1，其电气性能与机械性能极其优良，不延燃、不滴落、不脆化、不脱落，具体性能指标见表1。

表1　新型瓷铠阻燃型陶瓷化硅橡胶云母带的主要性能

2.3 耐火阻燃隔火隔热层

为了保证产品能满足最高耐火等级BS 6387标准中的C、W、Z项，在瓷铠云母带绝缘外，线芯成缆时绕包瓷铠抗开裂高阻燃陶瓷化耐火复合带。它能够在温度500～600℃有焰、无焰情况下，烧成坚硬的陶瓷状铠体。温度越高、烧蚀时间越长，烧后的陶瓷状铠体越坚硬，不脱落，且陶瓷状铠体耐高温可达3000℃，对内层起到很好的隔火隔热效果，具体性能指标见表2。

表2　新型瓷铠抗开裂高阻燃陶瓷化耐火复合带的主要性能

2.4 屏蔽层

此种设计不仅有效地控制了电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射，抑制了电磁干扰在空间的传播，切断辐射干扰的传播途径，还可以增大电缆的机械强度，使电缆具有一定的柔软性，便于敷设。另外镀锡铜丝具有很好的抗腐蚀性，能提高电缆的使用寿命。

2.5 护套

需在恶劣的环境下使电缆正常运行，重点攻关的是耐泥浆、油泥等物质的腐蚀性和无卤阻燃性能，所以护套材料选用聚醚型聚氨酯，它不仅具有优异的抗撕裂强度、韧性好，而且还具有耐磨、耐日照、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候、耐臭氧等特性。

3　工艺控制

3.1 工艺流程

根据设计要求，该电缆的生产工艺流程为：拉丝→绞合→绕包硅橡胶云母带→成缆绕包硅橡胶复合带→编织屏蔽→挤包外护套→成品检验。

3.2 关键工序

（1）集绝缘与耐火层为一体的陶瓷化硅橡胶云母带的绕包。带材硅橡胶云母带重叠螺旋形成一个管筒状绝缘层，要平整地绕包在导体上，与绕包带的宽度、重叠率、收放线张力等有很大关系，需要做合理的控制。

（2）因聚醚型聚氨酯塑料是在聚氨酯树脂中添加阻燃剂共混起来的，故在操作工艺上一定要保证其良好的相容性及成品的稳定性。建议采用螺杆压缩比前端（挤出端、计量端）为1︰1，后端为1.2︰1的挤塑机，且采用螺杆水冷却系统缓解因熔料在生产中螺杆旋转剪切、摩擦产生的高温；协调好牵引速度与螺杆速度，以确保电缆外径均匀，不断优化挤塑机温度的分布，提高塑料挤出质量，使电缆护套表面光滑、圆整，充分塑化，达到预期的物理特性。

4　性能测试

电缆典型规格4×50-0.6/1 kV经检测验证，其性能指标均达到设计要求，产品主要性能见表3。

表3　电缆主要性能

5　结束语

产品委托中国电线电缆质量监督检验中心进行性能测试，其性能指标均符合Q/320282 DHY 011—2014《石油平台用瓷铠型耐泥浆防火电缆》的设计要求。

通过对电缆结构的优化设计，采用新型瓷铠阻燃型陶瓷化硅橡胶云母带和瓷铠抗开裂高阻燃陶瓷化耐火复合带，使得电缆外径小、重量轻、机械强度高、韧性好、耐寒、耐老化、耐气候、耐磨、耐火、耐泥浆、耐油，而且具有低烟、无卤、无毒、阻燃等性能，完全能适应石油平台苛刻的作业环境。

［1］ JG/T 313—2014 额定电压0.6/1 kV及以下金属护套无机矿物绝缘电缆及终端［S］.

［2］ ZC/J-03C-000-301—2014 新型瓷铠阻燃型陶瓷化硅橡胶云母带［S］.

［3］ ZC/J-03C-000-302—2014 新型瓷铠抗开裂高阻燃陶瓷化耐火复合带［S］.

［4］ BS 6387—1994 Testmethood for resistance to fire of cab1es required tomaintain circuit integrity under fire conditions［S］.

DeveloPm ent of M ud Resistant and FireProof Ceram ic A rm or Cab le for 0 il Platform s

BAIqing-mei
（Jiangsu Sinostat Cab1e Co.，Ltd.，Wuxi214206，China）

The using environment and requirements，the structure and materia1 se1ection of the mud resistant and fireProof ceramic armor cab1e for oi1P1atformswas Presented and it's advantages and Promoting significance were Put forward.

ceramic armor；mud resistant；fireProof cab1e

TM246.9

A

1672-6901（2016）03-0018-03

2015-06-16

柏庆梅（1972-），女，高级工程师.

作者地址：江苏宜兴市环科园氿南路8号［214206］.