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      公司新聞當前類(lèi)別
      阻燃低煙無(wú)鹵電線(xiàn)電纜在建筑工程中的應用
      發(fā)布時(shí)間:2014-8-2 8:54:26

      摘要:通過(guò)對阻燃低煙無(wú)鹵絕緣電纜及其要達到的IA級阻燃低煙無(wú)鹵絕緣電纜輻照交聯(lián)生產(chǎn)工藝的介紹.提出對一類(lèi)高層建筑以及重要的公共場(chǎng)所等防火等級高的建筑物,應按JGJ 16—2008《民用建筑電氣設計規范》要求使用低煙無(wú)鹵輻照交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。


          JGJ 16—2008《民用建筑電氣設計規范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《民規》)7.4.1條第二款第三項規定: “對一類(lèi)高層建筑以及重要的公共場(chǎng)所等防火要求高的建筑物,應采用阻燃低煙無(wú)鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、電線(xiàn)或無(wú)煙無(wú)鹵電力電纜、電線(xiàn)!庇捎凇白枞嫉蜔煙o(wú)鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣”制造需要特殊生產(chǎn)工藝(輻照交聯(lián)工藝).可能增加電纜成本。許多人認為要求過(guò)高,增加了線(xiàn)纜的投資。實(shí)際上早在2002年上海市就制定了DGJ 08—93—2002《民用建筑電線(xiàn)電纜防火設計規程》,其第5.1.3條規定: “當電線(xiàn)電纜成束敷設時(shí),應采用阻燃電線(xiàn)電纜”(此條為強條);第5.1.6條規定: “除直埋敷設的電纜和穿管敷設的電線(xiàn)電纜外,用于特級、一級場(chǎng)所的電線(xiàn)電纜應采用無(wú)鹵低煙型.用于二級場(chǎng)所的電線(xiàn)電纜宜采用無(wú)鹵低煙型” (該場(chǎng)所分級主要參照GB 50116—98《火災自動(dòng)報警系統設計規范》中火災自動(dòng)報警系統保護對象分級的規定)。上海市DGJ 08—93—2002與《民規》的要求是一致的,只是《民規》的要求更高。

          普通的交聯(lián)聚乙烯絕緣材料不含鹵素.雖然燃燒時(shí)不會(huì )產(chǎn)生大量毒氣及煙霧.但不具有阻燃性能。要增加阻燃性能.就需添加阻燃劑.目前較常用的是添加有鹵阻燃劑(如ZR—YJV型電纜、ZR—BV型電線(xiàn)等),這種電線(xiàn)電纜燃燒時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量有毒煙霧;而添加其它阻燃劑(如氫氧化物等).若采用非輻照的交聯(lián)工藝.會(huì )使電纜的機械及電氣性能下降.目前還只有采用輻照交聯(lián)工藝才能制造既不產(chǎn)生大量有毒煙霧。又能保證其機械及電氣性能的阻燃電力電纜、電線(xiàn),如阻燃低煙無(wú)鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電線(xiàn)電纜。

      1 電氣火災
          《中國火災統計年鑒》數據顯示1993。2007年15年間.全國共發(fā)生火災152.76萬(wàn)起.其中電氣火災37.37萬(wàn)起.占火災總起數的24.5%。而2008年全國全年共發(fā)生電氣火災4.57萬(wàn)起.更是占到了火災總數的30.1%。電氣火災無(wú)論發(fā)生起數和直接經(jīng)濟損失都占據了各類(lèi)火災之首位。在電氣火災中。因火災引燃線(xiàn)纜發(fā)出的有毒氣體導致大量人員傷亡.并阻礙消防人員滅火。因此設計中正確選用電線(xiàn)電
      纜,防止電線(xiàn)電纜的燃燒和降低電線(xiàn)電纜燃燒造成的危害.是非常重要的。
          正是基于有煙有毒電纜在火災時(shí)引起的危害.《民規》作出了上述“嚴格”的規定.要求采用阻燃低煙無(wú)鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電線(xiàn)電纜。是非常必要的。是否因此就增加了投資呢,還需作具體分析。

      2 阻燃電纜的分類(lèi)
          阻燃電纜的阻燃特性根據GB/T 19666—2005《阻燃和耐火電線(xiàn)電纜通則》分為A類(lèi)、B類(lèi)、C類(lèi)、D類(lèi).見(jiàn)表1?己顺墒娎|的阻燃性能的試驗方法參照GB/T 18380.31.33。36—2008《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗第3l,33~36部分》(見(jiàn)表2).帶型的丙烷燃氣噴燈的火焰與試樣接觸,在垂直燃燒40(20)rain后熄滅火焰,試樣中測得的炭化部分應不超過(guò)噴燈底邊以上2.5 m。A類(lèi)、B類(lèi)、C類(lèi)和D類(lèi)分別用以評定阻燃性能優(yōu)劣。

      表I 現行產(chǎn)品燃燒特性代號

      系列名稱(chēng)代號名稱(chēng)
      阻燃系列有鹵ZA阻燃A類(lèi)
      ZB阻燃B類(lèi)
      ZC阻燃C類(lèi)
      ZD阻燃D類(lèi)
      無(wú)鹵低煙WDZ無(wú)鹵低煙阻燃
      WDZA無(wú)鹵低煙阻燃A類(lèi)
      WDZB無(wú)鹵低煙阻燃B類(lèi)
      WDZC無(wú)鹵低煙阻燃C類(lèi)
      WDZD無(wú)鹵低煙阻燃D類(lèi)
      耐火系列有鹵N耐火
      ZAN阻燃A類(lèi)耐火
      ZBN阻燃B類(lèi)耐火
      ZCN阻燃C類(lèi)耐火
      ZDN阻燃D類(lèi)耐火
      無(wú)鹵低煙WDZN無(wú)鹵低煙阻燃耐火
      WDZAN無(wú)鹵低煙阻燃A類(lèi)耐火
      WDZBN無(wú)鹵低煙阻燃B類(lèi)耐火
      WDZCN無(wú)鹵低煙阻燃C類(lèi)耐火
      WDZDN無(wú)鹵低煙阻燃D類(lèi)耐火


      注:其他代號在考慮中。


      表2 GB/T 18380.31,33。36—2008試驗要求

      燃燒試驗箱尺寸(1 000 4-100)mill
      (2000 4-100)mm
      (40004-100)mm
      燃燒前空氣流量(5 0004-5 00)L/rain
      燃燒源類(lèi)型標稱(chēng)純度為95%的技術(shù)級丙烷
      流速(13.5 4-0.5)L/min
      熱值(73.7 4-1.68)MJ/h
      相當于(20.5 4-0.5)kW
      試品長(cháng)度3.5 m
      試品總體積中所含非金屬材料A類(lèi):7 L/m
      B類(lèi):3.5I/m
      C類(lèi):1.5 L/m
      D類(lèi):0.5 L/m
      拱火時(shí)間A類(lèi):40rain
      B類(lèi):40min
      C類(lèi):20min
      D類(lèi):20rain
      結果的判定試樣巾測得的炭化部分應不
      超過(guò)噴燈底邊以上2.5m


          公共安全行業(yè)標準GA 306.1—2007《阻燃及耐火電纜塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級和要求第l部分:阻燃電纜》將阻燃級別分為四級(I。iv),每級按阻燃試樣類(lèi)別分為A類(lèi)、B類(lèi)、C類(lèi)。見(jiàn)表3。該標準對低煙無(wú)鹵阻燃電纜的要求進(jìn)行了細化.比國家標準GB,T 19666—2005更高、更明確。其中最小透光率≥80%為I級、≥60%為II級、≥20%為III級、<20%為IV級。I級、II級為低煙無(wú)鹵型,III級和IV級為非低煙無(wú)鹵型。在一類(lèi)高層建筑以及重要的公共場(chǎng)所等防火要求高的建筑物,應采用IA或IB級低煙無(wú)鹵阻燃電纜.其它一般場(chǎng)所可采用IIA或lib級低煙無(wú)鹵阻燃電纜。目前只有采用輻照交聯(lián)工藝的阻燃低煙無(wú)鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜.可以達到I級。


      表3 阻燃級別及技術(shù)要求

      阻燃級別技術(shù)要求
      阻燃特煙氣毒性煙密度
      (最小透光率)
      耐腐蝕性
      試驗條件炭化高度PH值電導率
      I A級滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中A類(lèi)規定的要求
      ≤2.50m符合GB/T20285ZA2≥80%≥4.3≤10us/mm
      I B級滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中B類(lèi)規定的要求
      I C級

      滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中C類(lèi)規定的要求

      ⅡA級滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中A類(lèi)規定的要求
      ≥60%
      ⅡB級滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中B類(lèi)規定的要求
      ⅡC級滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中C類(lèi)規定的要求
      ⅢA級滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中A類(lèi)規定的要求
      符合GB/T20285ZA2≥20%-
      ⅢB級

      滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中B類(lèi)規定的要求

      ⅢC級滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中C類(lèi)規定的要求
      ⅣA級滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中A類(lèi)規定的要求
      ---
      ⅣB級滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中B類(lèi)規定的要求
      ⅣC級滿(mǎn)足GB,T 18380.3
      中C類(lèi)規定的要求

      3 阻燃材料的演變
          上世紀70年代許多國家開(kāi)始研制阻燃電線(xiàn)電纜.人們首先想到了用含有鹵素的材料來(lái)進(jìn)行阻燃,因為含有鹵素的材料具有很好的阻燃性。此類(lèi)材料分為兩種:一種是材料的基體樹(shù)脂含有鹵素,如聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)等;另一種是材料的基體樹(shù)脂不含鹵素.如聚乙烯(PE)等,添加溴聯(lián)苯醚(有鹵阻燃)、氯化石醋(低鹵阻燃),但是這些阻燃電線(xiàn)電纜存在高發(fā)煙高毒性的弊端.火災時(shí)會(huì )釋放出濃重的黑煙和氯化氫(HCI)氣體.造成被困人員看不到疏散路徑.吸入有毒氣體而窒息.形成二次災害。上世紀80年代國際上開(kāi)始研制低煙無(wú)鹵阻燃材料.這種材料的優(yōu)點(diǎn)是低煙、無(wú)毒.被明火燃燒時(shí),產(chǎn)生金屬氧化物和水蒸氣。

      4 低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴
          低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴是以無(wú)鹵聚烯烴為基體.將被EVA(乙烯一醋酸乙烯酯共聚物)活化了的大量氫氧化鎂或氫氧化鋁捏合在聚乙烯基體中.利用氫氧化物燃燒受熱時(shí)。分解成金屬氧化物和水.實(shí)現阻燃的目的。其反應式如下:Mg(OH)2一MgO+H20吸熱2A!(OH)3一Al:O 3+3H:0吸熱低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴是采用吸熱和金屬氧化物隔氧的方法來(lái)阻燃的,其阻燃機理:一是電線(xiàn)電纜燃燒時(shí).表面氫氧化物發(fā)生分解反應.該反應是吸熱反應.吸收周?chē)諝庵械拇罅繜崃浚档土穗娋(xiàn)電纜表面的溫度;二是生成的水分子.也吸收了電線(xiàn)電纜表面的大量熱量;三是產(chǎn)生的金屬氧化物結殼.阻止了氧氣與有機物的再一次接觸。

      5 交聯(lián)工藝
          低煙無(wú)鹵聚烯烴由于捏合了氫氧化物(也就是堿)作為阻燃劑,堿類(lèi)物質(zhì)很容易吸收空氣中的水分而潮解。使得絕緣層的絕緣電阻系數大幅度下降(可由原來(lái)的17.6 Mn/km降至O.1 MQ/km)。為防止潮解的發(fā)生.只有改變基體——聚烯烴的分子結構.由原來(lái)的線(xiàn)性結構變成三維網(wǎng)狀結構.形成致密層.以阻止空氣中的水分子與阻燃劑氫氧化物結合形成潮解.這一改變基體的過(guò)程稱(chēng)之為交聯(lián)。交聯(lián)的方式分為化學(xué)交聯(lián)和物理交聯(lián)兩類(lèi)。
      5.1 化學(xué)交聯(lián)
          化學(xué)交聯(lián)又分為干法交聯(lián)和溫水交聯(lián)兩種.干法交聯(lián)是在溫度達300。400℃的高壓氣體中.經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間使聚乙烯分子鏈交聯(lián)。由于阻燃劑——氫氧化物在此高溫中分解為金屬氧化物和水.在電纜表面會(huì )出現裂紋及水泡.破壞了電纜絕緣層的完整和絕緣.因此干法交聯(lián)不能用于低煙無(wú)鹵材料。溫水交聯(lián)是將電線(xiàn)電纜置于90℃的溫水中浸泡5.7 h.在此狀況下.阻燃劑——氫氧化物將吸收大量的水分(潮解反應).導致絕緣電阻下降,影響電纜的綜合性能.因此溫水交聯(lián)也不能用于低煙無(wú)鹵材料.
      5.2物理交聯(lián)
          物理交聯(lián)又稱(chēng)輻照交聯(lián).是利用電子加速器產(chǎn)生的高能量電子束流.轟擊絕緣層及護套。將高分子鏈打斷.被打斷的每一個(gè)斷點(diǎn)稱(chēng)為自由基.自由基不穩定.相互之間要重新組合.重新組合后由原來(lái)的鏈狀分子結構變成三維網(wǎng)狀的分子結構形成交聯(lián)。此交聯(lián)方式無(wú)高溫、無(wú)水,既能使聚烯烴交聯(lián)。又不影響阻燃性能及電氣性能.所以低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴只能采用輻照交聯(lián)的方式。

      6 輻照交聯(lián)低煙霧鹵阻燃電線(xiàn)電纜的性能
      6.1 電氣性能
          絕緣電阻常數(90℃):17.6MQ/km。
      6.2阻燃性能(無(wú)鹵、低煙特性)
      a.電纜燃燒時(shí)氣體逸出試驗:絕緣pH值為6.74(≥4.3),絕緣電導率為1.18(≤10)uS/mm。
      b. 電纜燃燒時(shí)煙濃度試驗:透表4電纜性?xún)r(jià)比對照表
      c.氧指數:38。
      d.炭化高度:≤2.5 m;自熄時(shí)間:≤60 min。

          上述括號內為IA級阻燃級別技術(shù)要求。通過(guò)對比,低煙無(wú)崗輻照交聯(lián)電纜的阻燃性能優(yōu)良.高于困標IA級的要求。

      6.3機械物理性能《耐高溫特性)
      a.135℃、168 h空氣箱老化試驗:老化后抗張強度保留率為106%,老化后斷裂伸長(cháng)率保留率為90%。
      b.熱延伸試驗(2000C、15 min):負載下伸長(cháng)率≤175%.冷卻后永久變形率≤15%。

          輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵電線(xiàn)電纜達到了GA306.1-2007中的IA級阻燃級別;其允許長(cháng)期最高工作溫度達到135℃;短路溫度在280℃時(shí),持續時(shí)間可達5min;敷射時(shí)的最小彎曲半徑,外徑小于25平方毫米及以下為7D(D為電線(xiàn)電纜外徑)、25平方毫米以上一般為10D(不同截面最小彎曲半徑略有不同,使用時(shí)需核實(shí));環(huán)境溫度最低-40℃。這些機械及電氣特征性?xún)?yōu)于普通交聯(lián)聚乙烯電纜。由于其優(yōu)異的阻燃絕緣性能,其90℃工作溫度下載流量比通載面的普通交聯(lián)聚乙烯電纜要大,電纜的使用壽命可達到35年,遠高于普通交聯(lián)聚乙烯電纜壽命(一般為20年)。因此采用輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵電線(xiàn)電纜即滿(mǎn)足了低煙無(wú)毒的高安全性要求,又具有一定的經(jīng)濟性。
          目前市場(chǎng)上還有一種低煙無(wú)鹵交聯(lián)聚乙烯的阻燃電纜,其絕緣層采用的是非阻燃絕緣材料,外層采用的是低煙無(wú)鹵阻燃聚乙烯材料,其阻燃級別最多只能達到II級,其性能與輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃電纜差距甚大,不能用于要求IA或IB級阻燃要求的建筑物內,其載流量與普通交聯(lián)聚乙烯電纜相當,不能稱(chēng)之為完全的底煙無(wú)鹵阻燃交聯(lián)聚乙烯阻燃電纜。在設計選型和安裝訂貨時(shí),一定要注意這兩類(lèi)電纜的差別,避免造成不必要的損失。表4為電纜性?xún)r(jià)比對照表。

      表4 電纜性?xún)r(jià)比對照表

      名稱(chēng)輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃
      聚乙烯絕緣低煙無(wú)鹵阻燃
      聚乙烯護套電纜
      交聯(lián)聚乙烯絕緣
      低煙無(wú)鹵阻燃聚乙烯
      護套電纜
      交聯(lián)聚乙烯絕緣
      阻燃聚氯乙烯
      護套電纜
      型號WDZ—IA—YJ(F)EWDZ—-IIA—-YJE
      (或WDZ—YJY)
      ZR—IIIA(或B、C)一YJV
      導體 GB 3953《電工圓銅線(xiàn)》
      絕緣輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚乙烯交聯(lián)聚乙烯
      填充低煙無(wú)鹵填充一般填充
      護套低煙無(wú)鹵阻燃聚乙烯護套聚氯乙烯護套
      導體允許
      工作溫度
      135℃90℃
      PH值6.74(接近中性,無(wú)毒)4.3(較強酸性,有毒)不作要求.劇毒
      氣體透光率97%60%不作要求
      載流量比1.31.01.0
      價(jià)格比1.141.091.0
      安全及可靠性很高較高一般
      使用壽命長(cháng)較長(cháng)


      7結束語(yǔ)
          《民規》7.4.1條第二款第三項所要求的電纜的絕緣和護套都為低煙無(wú)鹵阻燃聚乙烯.且為了保證絕緣層有可靠的機械性能和電氣性能.絕緣層必須交聯(lián)。因絕緣層中含有大量的氫氧化物阻燃劑。目前只能采用輻照交聯(lián)工藝.由于該工藝的特點(diǎn).使電纜具有良好的機械和電氣性能.具有超長(cháng)的使用壽命.可同時(shí)滿(mǎn)足安全性和經(jīng)濟性的要求。
          以上輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃電線(xiàn)電纜的綜合性能參數是上海八方電T集團提供的數據.其它公司的相關(guān)產(chǎn)品的性能參數應由相關(guān)公司提供.以滿(mǎn)足工程的使用要求。

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