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技術(shù)文章

船用電線電纜防霉問題討論


20世紀50年代末,國外規(guī)定濕熱帶地區(qū)使用的電器產(chǎn)品,要求具有防霉性能,我國針對出口到這些地區(qū)的電線電纜,開展了電線電纜防霉技術(shù)研究,并制定了濕熱帶用電線電纜標準,防霉性能既包括產(chǎn)品性能指標,也突出了包裝要求。原機械部發(fā)正式文件,對于我國出口的濕熱帶用電線電纜,均應(yīng)貫徹濕熱帶用電線電纜標準要求。當時研究的內(nèi)容,主要是聚氯乙烯和聚乙烯,在聚氯乙烯配方中添加適量的防霉劑,就能符合標準要求,當時聚乙烯用量較少,并基本上不加無幾填料,適量添加硬脂酸,所以聚乙烯也比較容易能通過防霉試驗。原機械部廣州電器科學(xué)研究所,首先創(chuàng)建了防霉試驗室,以后上海電纜廠也建立了防霉試驗室,說明直屬部級研究所和企業(yè)均十分重視產(chǎn)品的防霉技術(shù)。
中國南方部分地區(qū),在梅雨季節(jié)也帶有濕熱帶氣候的性質(zhì),當然各年份中氣候的濕熱程度及其延續(xù)時間不等,霉菌生長程度也不相同。有時屬于干黃梅季節(jié),則電線電纜上霉菌生長不明顯;反之,則霉菌生長比較嚴重。由于20世紀60年代國內(nèi)電線電纜使用量不很大,所以在廣東省等地區(qū),未強制性規(guī)定采用防霉電線電纜。后來電線電纜產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代,天然材料逐步淘汰,大量應(yīng)用合成高分子材料,提高了產(chǎn)品固有防霉性能,久而久之,防霉問題逐漸淡化。
船用電纜的使用地區(qū)不受限制,20世紀60年代,無論對民用國**的船用電線電纜,對防霉性能比較重視,雖然不是所有的船都要求采用具有防霉性能的電線電纜,單至少用戶有要求時,應(yīng)作為形式試驗考核,在記憶中不少軍艦上有防霉要求。后來棉、麻和天然橡膠等容易生長霉菌的材料,在船用電線電纜產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)被淘汰,船用電纜產(chǎn)品應(yīng)等效采或等同用IEC標準,防霉性能指標不再考核。例如IEC 92-353(額定電壓0.6/1 kV擠包絕緣單芯和多芯船用電纜)和IEC 92-376(船用控制回路用多芯電纜)等產(chǎn)品標準,相應(yīng)國內(nèi)GB 9331.1~9331.5(船用電力電纜)和GB 9332.1~9332.5(船用控制電纜),當前修訂的JB/T9331 標準等等,均未列入防霉性能試驗要求。*新的船用電纜**標準也沒有防霉試驗。至于今后是否再會提出防霉要求,需要看總體技術(shù)發(fā)展而定。
2008年,中國不少地區(qū)雨期較長,雨量也很大,濕熱氣候環(huán)境異常嚴重,電線電纜防霉問題又引起重視。
1. 適合霉菌生長的條件
根據(jù)有關(guān)微生物霉菌繁殖研究報告,霉菌生長的主要條件是溫度和濕度。適合霉菌生長的一般溫度是15℃~35℃,而*適宜的溫度是25℃~30℃,當溫度低于0℃或高于40℃時,霉菌實際上停止生長。適合霉菌生長的相對濕度為80%~90%,而當相對濕度超過95%時,是霉菌生長*為旺盛的條件。因此環(huán)境溫度為30℃±2℃和相對濕度大于95%時,*適合于霉菌大量繁殖。此外,氣流對霉菌生長速度也有影響,氣流速度快可以限制霉菌的繁殖和生長,而在空氣不大流動的條件,霉菌生長很快。如果在高真空中,霉菌也不能生長。再說,電線電纜表面上霉菌的生長,也與其直接接觸到其他物體性質(zhì)有關(guān),如果其周圍物體由容易生長霉菌的材料制造,例如未經(jīng)防霉劑處理的一般木料,則木料生長霉菌后,霉菌容易蔓延到電線電纜表面。由此可看出,成品電線電纜的包裝與電纜本體表面的霉菌生長也大有關(guān)系。如今常用的鐵木結(jié)構(gòu)電纜盤,即使在正常包裝情況,其外僅用塑料薄膜包扎,實際上既不防水,也不防潮,在梅雨季節(jié),木質(zhì)材料首先生長霉菌,然后與木料接觸到的產(chǎn)品表面,通常是高分子材料,有可能受到霉菌的感染。
2. 材料對霉菌生長的影響
船用電線電纜產(chǎn)品的防霉性能,主要取決于暴露在空氣中的*外層的材料的性質(zhì),電纜護套*好用具有一定防霉性能的材料制成。天然膠中含有少量蛋白質(zhì),有利于霉菌生長;合成橡膠與塑料一般不利于霉菌生長。電纜料配方中的添加劑,如碳酸鈣、碳黑、石蠟或脂肪酸類(常用的硬脂酸等)等有助于霉菌生長;另一些添加劑,如多硫化合物、硫氫基等促進劑,卻能抑制霉菌生長。一般聚乙烯護套電纜,不大會生長菌霉,聚氯乙烯中的不同增塑劑品種及其添加量(%),對霉菌生長程度有些影響。至于目前*常用的無鹵低煙阻燃護套料,其中填充了大量氫氧化鋁和一定量的硬脂酸,這是否會影響防霉性能,至今未進行定量試驗,氫氧化鋁是呈堿性物質(zhì),也許對防霉性能是一個不利因素。當前核電站用IE級K3類電纜,大多數(shù)采用上述的無鹵低煙阻燃護套,表面生長霉菌可能性是存在的。提高產(chǎn)品防霉性能的主要途徑是配方中添加一些防霉劑,如水楊酰苯胺,惡唑酮等,當然所添加的防霉劑,不應(yīng)影響電纜料的固有性能。
3. 長霉對產(chǎn)品性能的影響
無護套的絕緣電線電纜和有護套的電線電纜,如果產(chǎn)品表面上長霉菌后,對二者的性能影響大有區(qū)別:
a)無護套的絕緣電線電纜:①影響產(chǎn)品外觀,表面變色,擦凈后在生長霉菌區(qū)域留下痕跡;②影響表面絕緣電阻,有漏電的可能;③影響體積電阻率;④*嚴重的情況,降低介電強度,可能發(fā)生電擊穿,當然機遇極少;⑤不排斥影響機械性能和高分子材料的降介,但可肯定,要發(fā)展到材料的機械性能明顯降低,并達到嚴重危害的時限,大大超過前4種現(xiàn)象。
b)有護套的絕緣船用電線電纜:從理化性能和電氣性能的變化現(xiàn)象,雖然與a)所述相似,若將電纜表面被蔓延的霉菌擦干凈,并且電纜在以后的敷設(shè)和運行中,護套不再生長霉菌,則從本質(zhì)上說對電線電纜的長期使用影響不大,但護套表面會留下生長過霉菌的痕跡。當電纜終端密封完好的情況下,電線電纜內(nèi)部不存在生長霉菌條件,因此可認為護套短時沾染霉菌,對絕緣沒有影響。護套的表面絕緣電阻、體積電阻率、介電強度等即使有一些變化,也不影響電線電纜使用。護套短時沾染霉菌,擦凈后一般不繼續(xù)生長霉菌,則是否繼續(xù)影響機械性能和高分子材料的降介,目前無法作出定論。
4. 防霉試驗方法
    1)試驗裝置
采用人工霉菌試驗箱,試驗箱內(nèi)應(yīng)有照明和觀察窗。并有可調(diào)節(jié)溫度和有噴茵裝置的噴菌箱。
    2)試驗條件
人工霉菌試驗箱的控制條件,應(yīng)滿足下列要求:
    a)箱內(nèi)有效試驗空間內(nèi)的溫度和相對濕度值與均勻性應(yīng)符合表1的要求。
b)試驗箱內(nèi)空氣流速應(yīng)小于0.2m/s 。
c)在試驗過程中應(yīng)每隔7晝夜換氣一次,換氣期間,指示點的溫度允許波動,相對適度應(yīng)部大于90%,但在2 h內(nèi)指示點的溫度和適度應(yīng)恢復(fù)到表1的規(guī)定。
d)箱內(nèi)頂部的冷凝水不允許滴落在試樣上,試樣表面不允許有直徑大于1 mm的水珠凝露。
表1  霉菌試驗條件控制
試驗條件
控制值
有效試驗區(qū)偏差
指示點控制值
溫度(℃)
相對濕度(%)
28
97
28±2
95~99
28±0.5
98±1
 
    3)試驗方法
a)每次試驗取4根試樣,電線產(chǎn)品試樣長度為2 m,電纜產(chǎn)品試樣長度為0.5~1 m。試樣表面用潔凈的柔軟的絨布擦凈。
    b)將試樣預(yù)先懸掛或在溫度大于25℃的噴菌箱內(nèi),把預(yù)先制備的混合霉菌孢子懸浮液,用噴嘴孔徑不大于0.5 mm噴霧器均勻噴射在試樣表面上。噴射在試樣表的滴液,其直徑應(yīng)不大于0.5 mm。試驗用菌種和袍子懸液的濃度及懸液培養(yǎng)方法,應(yīng)符合JB 840-1975《霉菌試驗方法》標準規(guī)定。
c)進行試驗時應(yīng)同時將上述懸液噴射在容易長霉的對照試樣上。對照試樣經(jīng)7天后,其長霉等級應(yīng)大于或等于2級,否則這次試驗作為無效,應(yīng)另行制備試樣和懸液重新試驗。
d)試樣經(jīng)霉菌抱子懸液噴射感染的所有試樣,應(yīng)迅速移至規(guī)定溫度和相對濕度的霉菌試驗箱內(nèi)。試驗樣品總的體積應(yīng)不超過試驗箱有效試驗空間的1/5。各試樣的間距應(yīng)不小于5 cm,不允許互相碰撞。
e)試驗周期為28天,在此周期內(nèi)不取出試樣檢查。試驗周期完成后。小心取出試樣,按表2規(guī)的分級方法進行判定長霉等級。
f )試驗結(jié)果以3根試樣以上相同數(shù)據(jù)為準。
表2  長霉等級判定
長霉等級
霉菌生長狀態(tài)
防霉性能評定
0
試樣表面用正常目力觀察,看不見霉菌生長。
沒有長霉
1
試樣表面霉菌呈個別點狀生長,霉斑直徑小于2 mm或類似菌絲呈成稀疏狀生長。
極輕微長霉
2
試樣表面霉菌呈稀疏斑點狀生長,其中個別霉斑直徑2~4 mm或絲呈稀疏網(wǎng)狀分布,生長區(qū)面積小于25%。
輕微長霉
3
試樣表面毒菌呈密集點狀生長或菌絲呈絨毛狀覆蓋,分布面達25%~50%。
中等長霉
4
試樣表面霉菌呈密集點狀生長或菌絲呈絨毛覆蓋,分布面積大于50%。
嚴重長霉
 
5. 后記
任何用途的船用電線電纜,在正常的包裝、運輸、儲存、敷設(shè)和運行過程,不管是電線電纜的絕緣或護套,生長霉菌終是一種變質(zhì)的現(xiàn)象。電線電纜敷設(shè)后,一般在運行狀態(tài)很可能不生長霉菌,如果停止運行一段時間,恰恰遇到適合霉菌生長條件的環(huán)境,電線電纜又發(fā)生霉菌生長現(xiàn)象,這說明電線電纜防霉性能仍然不佳,也是應(yīng)當引起重視的事。
深入研究產(chǎn)品的防霉問題,可先從材料著手,試驗驗證絕緣或護套材料的抗霉菌性能,需要建立的手段比較簡單,試驗設(shè)備成本較低,試樣準備的數(shù)量和品種多,試驗周期靈活,試驗過程容易調(diào)整。當確認材料具有足夠的抗霉菌性能,則推廣到電線電纜產(chǎn)品,也比較又把握。當前有少數(shù)用戶正在考慮電線電纜產(chǎn)品的抗霉菌問題,也許需要進一步論證。
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