在開發(fā)低壓耐熱電線電纜時,通常陷入對選擇何種耐熱導(dǎo)體、絕緣材料、護(hù)層結(jié)構(gòu)以及耐熱電線電纜的使用環(huán)境及方法陷入困惑。本文參考國外耐熱電線電纜的意見,對這些問題做簡要回答。
問1 :如果FEP (俗稱鐵氟龍--氟化乙烯丙烯共聚物)和硅橡膠絕緣電纜的連續(xù)額定溫度都是200℃,那么,其區(qū)別是什么?對于同一種用途而言,哪種材料更好些?
答:FEP 鐵氟龍是熱塑性塑料,在暴露于足夠高的溫度時會再次熔融。而硅橡膠是熱固性材料,在熱活化催化劑的作用下,在其分子內(nèi)可形成更強(qiáng)的化學(xué)鍵。當(dāng)暴露于過高的溫度下時,硅橡膠將會碳化或者降解為非常細(xì)的粉末。
這種根本性的差別,對于決定把電纜產(chǎn)品應(yīng)用于特高溫環(huán)境還是火焰環(huán)境是十分重要的。塑料類絕緣層會在安裝管道內(nèi)和電纜橋架上熔融,并滴落在下方的結(jié)構(gòu)和設(shè)備上,需要花費(fèi)昂貴的清理費(fèi)用或更換。而硅橡膠材料則相反,它高溫或火焰環(huán)境中只是碳化成粉末,清除和更換都很容易。另外,鐵氟龍是一種比硅橡膠硬的材料,極限抗拉強(qiáng)是硅橡膠的2倍。
這一差別就是,為什么硅橡膠絕緣電線電纜表面還要加上一個纖維編織層的原因。加上編織層可提高產(chǎn)品的耐切割性和耐磨性。
FEP 鐵氟龍既僵又硬。FEP絕緣層具有一定的記憶性,電線電纜繞在線盤上再放開來以后,會一直保持原來成卷包裝時的環(huán)形形狀。
硅橡膠絕緣電線電纜則相反,它們非常柔軟,對形狀沒有記憶性,很適合于反復(fù)彎曲的場合。
從電氣性能來看,這兩種材料都是良好的電氣絕緣材料。FEP特氟龍更適合于傳輸高頻交流信號,因?yàn)镕EP特氟龍可以擠制成薄的絕緣厚度,可減少信號路徑損耗,提高傳輸速率和延長傳輸距離,而不需要使用放大器。相反,硅橡膠絕緣電線電纜會在很長時間內(nèi)保留著電容電荷。
另外在防潮性方面,F(xiàn)EP 鐵氟龍是能防潮的。它不會吸收水分,即使絕緣厚度很薄,水分也不會滲入內(nèi)部。而硅橡膠就像許多電氣絕緣材料那樣,會吸收少量的水分,透過絕緣層進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部。
銅桿是電纜行業(yè)的主要原料,生產(chǎn)的方式主要有兩種——連鑄連軋法和上引連鑄法。由于生產(chǎn)銅桿的兩者的工藝不同,所生產(chǎn)的銅桿中的含氧量及外觀就不同。上引生產(chǎn)的銅桿,工藝得當(dāng)氧含量在10ppm以下,叫無氧銅桿;
低氧銅桿
工藝缺點(diǎn):
電解銅邊加入邊熔化,熔化銅水沒有條件進(jìn)行充分還原,整個熔化過程及出銅水過程,不能隔氧,所以含氧量非常高。熔銅燃料一般都為氣體,氣體燃燒過程中,會直接影響銅液化學(xué)成分理處,影響較大有硫和氫等。
工藝優(yōu)點(diǎn):
(1)產(chǎn)量高,一般小型機(jī)組每小時產(chǎn)量可達(dá)10~14噸。
(2)銅桿卸線采用梅花式,便于拉線機(jī)放線。
(3)收線重量大,一般每盤可達(dá)4噸。
低氧銅桿牌號及特性:
低氧銅桿牌號有三種,T1、T2、T3,低氧銅桿都為熱軋,所以為軟桿,代號為R。
(1)T1:用高純電解銅為原料(含銅量大于99.9975%)生產(chǎn)低氧銅桿。
(2)T2:用1#電解銅為原料(含銅量大于99.95%)生產(chǎn)低氧銅桿。
(3)T3:用2#電解銅為原料(含銅量大于99.90%)生產(chǎn)低氧銅桿。因高純電解銅和2#電解銅市場上很少,一般都用1#電解銅為原料,所以一般低氧銅桿牌號為:T2R。
無氧銅桿
無氧銅桿是不含氧也不含任何脫氧劑殘留物的純銅。但實(shí)際上還是含有非常微量氧和一些雜質(zhì)。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,氧的含量不大于0.02%,雜質(zhì)總含量不大于0.05%,銅的純度大于99.95%。
一般用電解銅生產(chǎn),電阻率低于低氧銅桿,因此在生產(chǎn)對電阻要求比較苛刻的產(chǎn)品中,無氧銅桿比較經(jīng)濟(jì);制造無氧銅桿要求質(zhì)量較高的原材料;
根據(jù)含氧量和雜質(zhì)含量,無氧銅桿又分為TU1和TU2銅桿。TU1無氧銅桿純度達(dá)到99.99%,氧含量不大于0.001%;TU2無氧銅純度達(dá)到99.95%,氧含量不大于0.002%。
兩者差別
低氧銅桿和無氧銅桿由于制造方法的不同,致使存在差別,具有各自的特點(diǎn)。
一、關(guān)于氧的吸入和脫去以及它的存在狀態(tài)
低氧銅桿的含氧量一般在200(175)—400(450)ppm,因此氧的進(jìn)入是在銅的液態(tài)下吸入的,而上引法無氧銅桿則相反,氧在液態(tài)銅下保持相當(dāng)時間后,被還原而脫去,通常這種桿的含氧量都在10—50ppm以下,低可達(dá)1-2ppm。無氧銅中的氧很低,所以這種銅的組織是均勻的單相組織對韌性有利。
二、雜物量和存在的熱軋缺陷的差別
無氧銅桿的可拉性在所有線徑里與低氧銅桿相比都是的,除上述組織原因外,無氧銅桿夾雜少,含氧量穩(wěn)定,無熱軋可能產(chǎn)生的缺陷,對氧監(jiān)控不嚴(yán),含氧量不穩(wěn)定將直接影響桿的性能。如果桿的表面氧化物能在后工序的連續(xù)清洗中得以彌補(bǔ)外,但比較麻煩的是有相當(dāng)多的氧化物存在于“皮下”,對拉線斷線影響更直接。
三、低氧銅桿和無氧銅桿的韌性有差別
兩者都可以拉到0.015mm,但在低溫超導(dǎo)線中的低溫級無氧銅,其細(xì)絲間的間距只有0.001mm。
四、低氧銅桿的制線工藝與無氧銅桿的有所不同
低氧銅桿的制線工藝不能照搬到無氧銅桿的制線工藝上來,至少兩者的退火工藝是不同的。因?yàn)榫€的柔軟性深受材料成份和制桿,制線和退火工藝的影響,不能簡單地說低氧銅或無氧銅誰軟誰硬。