纵向水密电缆密性检测方法

刘　勇（海军驻上海江南造船（集团）有限责任公司军事代表室，上海201913）

纵向水密电缆密性检测方法

刘勇
（海军驻上海江南造船（集团）有限责任公司军事代表室，上海201913）

电缆纵向水密性能决定海洋装备工作的稳定性，研制具有良好水密性能的纵向水密电缆至关重要。介绍了生产纵向水密电缆的一种工艺流程，重点讲述了纵向水密电缆密封性能检测过程中的水密性能、粘结力和可剥离性的检测方法及判据。

纵向水密电缆；水密封性能检测；粘结力检测；可剥离性检测

0　引 言

近年来，发展海洋经济，维护国家海洋权益，已经成为我国的基本国策之一。为此各类海洋装备的需求不断扩大，对于其配套设备和材料的性能要求也越来越高。纵向水密电缆就是各类海洋装备的重要配套材料之一。

本文将简单描述纵向水密电缆制造工艺流程和水密性试验设备的情况，重点介绍纵向水密电缆密封性能的检测方法，为批量生产和检测奠定基础。

1　有关水密电缆标准分析

1.1国际标准

IEC 60092-350：2008中的水密性试验条件：水压约在1min内升至0.1 MPa，保持3 h。试验期间，从电缆端头滴漏水的体积V不大于按式（1）计算出的体积，且任何情况下滴漏水的体积应符合V≤2 000 cm3。

式中：N为电缆芯数；A为每根导体的截面积。

1.2美国军标

MIL-DTL-24643C—2009中的水密性试验条件：水压为（0.17±0.004）MPa，保持6～6.25 h。判定依据：试样自由段滴漏水的体积小于标准的规定值，见表1。

表1　试样自由段滴漏水的体积

2　纵向水密电缆制造工艺

为确保纵向水密电缆试样通过测试，在电缆制造过程中，密封胶（阻水剂）在每一个工艺环节都需填充至电缆各个构件之间的间隙。其生产工艺填胶流程如图1所示。

从图1可知，在束丝复绞阶段，每一束单丝之间需要填胶；在绝缘挤胶阶段，绞合导体与绝缘之间进行填胶挤出；在成缆阶段，绞合绝缘线芯之间进行填胶成缆；在挤外护套阶段，缆芯和护套之间填胶挤出。

采用的密封胶需达到以下性能要求：粘结强度要符合成品电缆的耐压要求，且耐老化、耐油、耐化学腐蚀，固化后柔软有弹性，使得弯曲过程中导体及绝缘护套不易产生断裂。

图1　纵向水密电缆生产工艺填胶流程

3　纵向水密电缆检测

3.1水密性试验

将制造的纵向水密电缆进行水密性试验，按照美军标MIL-DTL-24643C—2009标准要求，采用静态耐水压（开端）测试方法对电缆进行检测：采用（1.5±0.05）m的电缆试样，一端穿过水压试验容器，另一端自由暴露在空气中，经受规定的试验压力和时间。试验压力按照单篇规范的规定值，试验时间不少于单篇规范的规定值，试验结果首先是渗漏水的体积应符合单篇规范的规定值；其次，试样承受水压端的任何电缆结构组件相对于护套位移不应大于6.4 mm。图2为电缆纵向相对位移示意图。

图2　电缆纵向相对位移示意图F—纵向作用力 D—缆芯直径

相对位移量的规定具有很强的现实意义。可以设想，当处在深海的纵向水密电缆在受到攻击或事故导致外护套受损后，高压海水将直接作用于电缆内部结构元件。如果此时结构元件相对于护套发生位移，且当位移达到一定数值时，高压海水将会穿透电缆内部的结构元件，使电缆本身成为海水穿透的通道，继而造成水密性能失效，这将是致命的。从图2可看出，位移试验中的位移量与密封层有很大关系，因此，要根据需要计算密封剂界面粘结力。

3.1.1密封剂界面粘结力的测试方法

以缆芯与护套之间的界面为例（见图2），密封胶作用于缆芯与护套之间，其粘结力f计算公式为：

f=CN=πDN（2）

式中：C为电缆缆芯的周长（mm）；N为密封胶的粘结力（N/mm）；D为电缆的缆芯外径（mm）。

电缆横截面受到的纵向作用力F计算公式为：

F=SP=πD2P/4（3）

在一定的水压下，当密封剂界面之间的粘结力f＜F时，结构被破坏，位移开始发生，随着位移量的增加，最终造成电缆结构破坏。因此，只有当密封胶的粘结力f＞F，电缆的组件相对与护套的位移才不会发生。由此可见，密封胶的粘结力存在理论下限值Nmin，而该下限值与电缆缆芯的直径和测试水压有密切关系。即粘结力f不变，水压和缆芯直径的变大都会使F＞f，从而导致位移增加。

3.1.2试验设备

耐水压试验设备示意图如图3所示，其方案如下：

（1）采用油-水转换缸，油压采用溢流阀和减压阀进行调节；

（2）恒压缸容积为26 L，配置各种规格的组套填料函，涵盖电缆外径范围为2.0～75 mm；

贵州西洋实业销售公司总经理崔玉峰在致辞中表示，西洋诺威施与合作伙伴们相聚于中国经济发展的前沿长三角地区，乘风起航，就是要彰显西洋逆势而上、乘势而为、顺势而行的决心和信念。2018年是西洋内提素质、外树形象、脱虚入实、求变强基，实现全面提升的一年，将与全国经销商携手并进、抓住机遇、迎接挑战。

（3）加压缸最大输出压力10 MPa，流量为8～9 L/min；

（4）为保证压力稳定，采用压力变送器、压力调节控制器来控制泵和阀的动作；

（5）整套装置的压力控制精度为±5%，为使压力相对稳定，需配置一套1.6 L的储能器。

图3　水压试验设备示意图

3.1.3检测方法

（1）由于美军标MIL-DTL-24643C—2009中所述的水密性试验和静态耐水压试验方法，并未给出升压速度、检测持续时间等具体参数，因此，结合电缆的实际工况条件，设定水压试验设备的升压时间最长为3 min，在升压阶段通过手动调节溢流装置，既可以逐步升压，也可以快速升压，这样能使升压过程模拟不同的突发事件工况条件；另外，参照美军标电缆水密性试验的条件，确定本试验持续时间为6 h。

（2）取制备的电缆样品1.5 m，确定电缆试样受压段的长度为1.2 m，将试样一端穿过填料函管，填充并压紧填料，试样另一端自由暴露在空气中，恒压缸中注满水，将水压在3 min内上升到规定值并维持测试时间为6 h，记录试验水压值及滴漏水的体积；测试完毕后，降低水压，取出试样，检查电缆结构元件相对护套的位移并测量位移量。

（3）置放电缆试样时，因电缆样品露出端的密封采用填料函密封方式，填料紧固压力的大小以保证电缆受压后不外移为度。为降低过分紧固造成的电缆紧缩，可设法增加填料与电缆外护套界面的摩擦力，如在电缆外径大于20 mm时，在电缆与填料接触的表面涂覆粘结剂，加大填料摩擦力，提升密封效果。

3.2纵向水密电缆阻水（密封）材料的可剥离性测试

在美军标MIL-DTL-24643C—2009中，对纵向水密电缆使用的阻水材料的易剥离性作了规范性要求：用于纵向水密电缆的阻水材料应与其他电缆材料相匹配，该材料应是清洁的，接触时是非粘性的，在安装者的手上不能留下任何残留物；同时该材料应当极易用手从电缆各部分和护套中剥离，不需要使用其他化学的或机械的处理方法。

3.2.1试验程序

取制备的电缆样品0.6 m，将试样的一端剥除护套、绕包、屏蔽等，使试样绝缘线芯裸露约0.25 m长；然后仅用手指（不能借助工具、布料或溶剂）将填料从所有外露的绝缘线芯或具有绕包层的所有线组（如带有总屏蔽或包带的双绞线组或三绞线组）外剥去至少0.2 m长；再至少从一个线组上剥去长度不小于0.13 m的绕包层和填料。用手指剥离填充物时，若偶尔有填充物粒屑残留在电缆的任何构件上，则可以用手指或干布轻擦的方法剥离这些粒屑。

3.2.2判别依据

出现下列任一情况，均认为试样不合格：

（1）密封材料硬化；

（2）密封材料粘到手指或电缆芯的任何部分（容许偶尔有细小的密封材料屑粒粘在电缆芯上，但能用手指或干布轻擦掉）；

（3）密封材料的残留物留在缆芯构件上；

（4）密封材料不能在5 min之内剥除。

3.3纵向水密电缆的气密性试验

为使纵向水密电缆不泄露舱内高压气体，近年来，对纵向水密电缆增加了气密性试验的要求。取10 m长的纵向水密电缆试样，一端充入0.5 MPa的氮气，另一端放入水中，保持30 min，观察有无气泡逸出。无气泡逸出为合格。

4　结束语

随着纵向水密电缆技术的不断发展，有些场合需要防止高压水蒸气通过纵向水密电缆泄露到舱室或外界，因此，对纵向水密电缆提出了要进行高压水蒸气密封试验的要求。由于目前尚无对此要求的标准，因此，高压水蒸气的检测压力和温度等均需根据具体的要求进行制定。这就对纵向水密电缆的标准和检测方法提出了更高的要求。

［1］ GJB 1916—1994 舰船用低烟电缆和软线通用规范［S］.

［2］ IEC 60092-350：2001 船用电力电缆 一般结构及试验要求［S］.

［3］ MIL-DTL-24643C—2009 Detail sPecification cables，electric，low smoke halogen free，for shiPboard use general sPecification ［S］.

［4］ 陈佶民，刘旌平，曾纪刚，等.舰船用无卤低烟阻燃纵向水密封电缆研究［J］.电线电缆，2005（4）：12-17.

Detection Method of Longitudinal Watertight Cable

LIU Yong
（The Navy in Shanghai Jiangnan ShiPyard（GrouP）Co.，Ltd.，Shanghai201913，China）

The stability of themarine equiPment is determined by the longitudinalwater tightness Performance of the cable，and the develoPment of the longitudinalwatertight cable with good water tightness Performance is very imPortant.A Process flow for the Production of verticalwatertight cables is introduced，and the detectionmethods and criteria of the water tightness，adhesion and striPPing ProPerties are described.

longitudinalwatertight cables；testing forwater sealing Performance；adhesion test；Peeling test

TM246

A

1672-6901（2016）02-0019-03

2015-08-11

刘 勇（1978—），男，工程师.

作者地址：上海市长兴岛长兴江南大道988号［201913］.