船用和海洋工程電纜修補工藝探討

陸云春,李永江,孫 勇

(江蘇遠(yuǎn)洋東澤電纜股份有限公司,江蘇揚州 225129)

0 引言

船舶和海洋工程在施工、使用和修理等過程中,由于作業(yè)不當(dāng)、發(fā)生事故或自然災(zāi)害等原因,有可能會造成電纜外護(hù)套、鎧裝層,甚至絕緣和導(dǎo)體不同程度的損傷。電纜的損傷會給電纜的正常運行帶來不良影響,但在很多情況下無法更換電纜。為此,就需要通過修補使得電纜滿足使用要求。

1 損傷分類

按照損傷情況對電纜性能造成的影響,大致可以分為關(guān)鍵性損傷和一般性損傷。關(guān)鍵性損傷是指導(dǎo)體或絕緣全部或大部分破損,如導(dǎo)體整體斷裂、絕緣大面積機(jī)械損傷等;一般性損傷是指電纜外護(hù)套和鎧裝層局部破損。

電纜發(fā)生關(guān)鍵性破損,按照規(guī)范要求一般不允許進(jìn)行修補,必須更換電纜。本文重點討論電纜一般性損傷的修補,修補后的電纜,各項性能指標(biāo)應(yīng)能滿足使用要求,并需獲得現(xiàn)場驗船師和船東的認(rèn)可。

2 電纜修補工藝

根據(jù)船用和海洋工程用電纜的結(jié)構(gòu)組成,電纜的修補可分為導(dǎo)體修補、絕緣修補、非金屬擠包護(hù)套修補、編織鎧裝層修補。

2.1 導(dǎo)體修補

船用電纜的導(dǎo)體不允許進(jìn)行焊接修補,尤其是不允許對整根多芯絕緣線芯導(dǎo)體進(jìn)行修補。但某些特殊情況下由于船廠施工不當(dāng),發(fā)生導(dǎo)體斷裂,無法更換電纜,此時可進(jìn)行修補作為應(yīng)急使用。導(dǎo)體斷裂的修補主要采用對接冷壓法。

首先將損壞部分用電器清潔液洗凈,撥開損壞部分,然后用相同型號規(guī)格的電纜與損壞的電纜進(jìn)行對接,采用專用連接管將電纜線芯冷壓對接,然后進(jìn)行壓模,完成后需要測定導(dǎo)體電阻的合格性。此種方法僅僅可以用在小截面電纜導(dǎo)體上(一般不超過6 mm2),同時導(dǎo)體冷壓對接后表面需處理光滑,并且連接管、電纜和壓模的規(guī)格必須一致。實踐證明該種方法可行,但使用范圍有限。現(xiàn)在通常采用的方法是預(yù)防為主,采用備用線芯防止導(dǎo)體斷路。

2.2 線芯絕緣和非金屬護(hù)套修補

線芯絕緣的修補通常有以下幾種方法,可根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇:

2.2.1 熱縮型套管修補法

這是目前使用得較普遍的主要修補方法,其不但可以用作線芯絕緣的修補,同時可用作成品電纜非金屬擠包型護(hù)套的修補。

(1)修補原理

熱縮套管材料遇熱收縮,緊包在內(nèi)裹物上,與之形成一體。

(2)熱縮套管技術(shù)要求

①熱縮套管應(yīng)具有優(yōu)異靈敏的熱縮性;

②材料與原絕緣或護(hù)套材料相同或相似,性能優(yōu)于或不低于原絕緣或護(hù)套材料;

③熱縮套管的耐環(huán)境溫度的范圍應(yīng)能滿足使用要求,尤其是耐低溫性能,一般應(yīng)能達(dá)到 -30℃;

④熱縮套管的橫向收縮比(即直徑)應(yīng)不小于3,縱軸方向上不發(fā)生明顯收縮。

(3)套管尺寸選擇

為了使得修補方案最優(yōu)化,根據(jù)實踐經(jīng)驗以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求,選擇的熱縮套管內(nèi)徑和長度應(yīng)基本滿足下述公式的描述。套管內(nèi)徑可以按照式(1)進(jìn)行估算:

式中:D為熱縮套管的內(nèi)徑,mm;d為絕緣線芯或護(hù)套的外徑,mm。

套管長度按照式(2)和式(3)分別進(jìn)行選擇:

式中:L為熱縮套管的長度,mm;L1為護(hù)套修補長度,mm。

依據(jù)護(hù)套外徑,推薦修補護(hù)套的熱縮套管直徑見表1。

表1 修補電纜護(hù)套的熱縮套管直徑 mm

(4)修補操作方法

①將線芯或護(hù)套需要修補處兩端用專用刀片削成一定的斜度,但不能損傷導(dǎo)體或絕緣線芯。修補示意圖如圖1所示;

圖1 修補示意圖

②將用于修補的熱縮套管套封在線芯或護(hù)套修補處,用專用熱風(fēng)槍從套管中間向兩端沿圓周均勻加熱,使其逐漸收縮,直至緊裹在絕緣線芯或電纜護(hù)套上。在加熱過程中,套管應(yīng)不出現(xiàn)氣泡;

③加熱且待套管完全收縮后,用鋒利刀片小心修平加熱導(dǎo)致的殘余物,修補后的絕緣線芯或護(hù)套表面平整光滑,如圖 2所示。

2.2.2 繞包熱縮帶包管法

對于一些無法套入熱縮管的電纜,護(hù)套也可先將修補處兩側(cè)削成平緩的坡狀,然后采用繞包熱縮帶包管進(jìn)行修補,將熱縮帶含膠水的一面朝內(nèi);繞包后上下接縫處需要對齊,并且接縫口向上,在接縫重疊處用手或壓模緊壓包管3～5 min,使重疊層粘貼在一起;然后用熱風(fēng)槍在重疊層外來回加熱帶包管,從中間向兩端并沿圓周均勻加熱,直至帶包管收縮徹底包緊護(hù)套,連接端頭有液體膠水溢出。完成后將修補的多余部分用刀片輕輕削平。要求修補后的表面平整且光滑,否則應(yīng)重新進(jìn)行修補,直到形成合格的管狀為止。

圖2 修補后外觀圖

2.2.3 橡膠硫化澆注法

硫化橡膠澆注法僅能用作橡皮絕緣或橡皮護(hù)套電纜的修補。修補采用加熱橡皮使之硫化交聯(lián)與修補部分形成一體,達(dá)到修補的效果。用于修補的橡皮與被修補的橡皮電纜所用材料應(yīng)相同。

進(jìn)行修補時首先將需要修補部分的兩端頭橡皮削成約 45°左右的圓錐狀,并且不損傷導(dǎo)體或絕緣線芯;將削好成型的圓錐體用銼刀銼毛,使之凸凹有致。

將用于修補的橡皮材料敷設(shè)在圓錐處,或采用橡皮帶重疊繞包在圓錐處,繞包多層直至繞包外徑略大于絕緣線芯或電纜護(hù)套直徑。

先將專用的壓模硫化裝置升溫至 70～80℃,然后將敷有橡膠生膠或橡皮帶部分放置在壓模裝置上,旋轉(zhuǎn)壓模手柄至壓緊狀態(tài),待硫化結(jié)束后將壓模硫化裝置撤離。將修補的多余部分用刀片輕輕削平,使修補后的表面平整光滑。硫化的時間和溫度分別見表2、表3。

表2 線芯修補硫化時間與溫度

表3 護(hù)套修補硫化時間與壓力

完成后修補處應(yīng)連接良好,不得有分層,并且表面應(yīng)光滑,在彎曲作用的情況下不得有翹皮、起皺、脫層等不良現(xiàn)象發(fā)生。

用以上方法對電纜修補完成后,應(yīng)按照電纜的電壓等級所規(guī)定的耐受電壓標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行5min的高壓試驗,且不發(fā)生擊穿和閃絡(luò)現(xiàn)象。

2.2.4 金屬編織層修補

電纜的金屬絲編織層發(fā)生撞擊造成局部破損,一般按照如下方法進(jìn)行修補:

首先采用合適絲徑組成的編織網(wǎng)套套裹在編織層破損處,兩端重疊搭蓋住原來編織層約 25～30 mm。拉緊束牢編織網(wǎng)套,在其端部約 15～20 mm長度用與原編織材料相同的金屬絲緊密纏繞扎緊。

捆扎完畢后將金屬絲端頭磨平,并用電工膠帶將金屬絲端頭部位繞包裹緊;金屬絲束扎部分應(yīng)平整光滑,不得有毛刺,連接應(yīng)牢固。

3 結(jié)語

船用和海洋工程用電纜損傷故障時有發(fā)生,本文僅根據(jù)工作當(dāng)中接觸到的情況以及相關(guān)的國內(nèi)外成熟經(jīng)驗做法進(jìn)行了研究探討,為電纜現(xiàn)場使用者提供參考。

[1] 電線電纜專業(yè)技術(shù)工人培訓(xùn)教材編審委員會.電纜修補工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989.

[2] CB/T 3577-1994,船舶電纜修理技術(shù)要求[S].