交聯(lián)電纜絕緣線芯的若干問題分析

金金元

(浙江晨光電纜股份有限公司，浙江平湖314204)

0 引言

中壓交聯(lián)電纜一般指的是6～35 kV電壓等級(jí)的交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。該電壓等級(jí)的電纜，其絕緣厚度比低壓電纜的絕緣厚度均要厚，絕緣線芯在生產(chǎn)時(shí)如果控制不當(dāng)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)絕緣偏心、凹坑、露導(dǎo)體、漏洞、波浪、竹節(jié)形、局部放電量超標(biāo)等各種質(zhì)量問題。由于中壓交聯(lián)電纜的交貨長(zhǎng)度普遍較長(zhǎng)，這些質(zhì)量問題經(jīng)常造成電纜被迫分段，產(chǎn)生大量廢線，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量及交貨造成了很大影響。因此，本文對(duì)目前中壓交聯(lián)電纜生產(chǎn)過程中常見的若干質(zhì)量問題進(jìn)行分析，并提出了消除質(zhì)量問題的改進(jìn)方法。

1 絕緣線芯偏心

1.1 絕緣線芯偏心產(chǎn)生原因

目前，中壓交聯(lián)電纜的絕緣線芯采用的都是三層共擠工藝，也就是內(nèi)屏蔽、絕緣層、外屏蔽三層同時(shí)擠出。擠出設(shè)備大都采用國產(chǎn)或部分進(jìn)口的先進(jìn)懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)生產(chǎn)線，在工藝、溫度控制較好的情況下，擠出的三層厚度較均勻，有時(shí)也會(huì)發(fā)生絕緣層偏心，造成絕緣偏心的原因有以下幾個(gè)方面:(1)三層共擠機(jī)頭模具裝配不好，校正偏心的螺絲裝配時(shí)沒有完全擰緊，開機(jī)時(shí)間長(zhǎng)了后螺絲可能已松動(dòng)，使模具有點(diǎn)松動(dòng)移位造成了偏心;(2)模芯太大，模芯與模套之間的間隙在裝配時(shí)本身不均，使導(dǎo)體不易定位造成了偏心;(3)擠出機(jī)頭溫度不均勻，使出膠量不一致后造成偏心;(4)三層共擠機(jī)頭與懸鏈線中心位置有偏差也會(huì)造成偏心。

1.2 解決絕緣線芯偏心的方法

如在生產(chǎn)控制過程中發(fā)現(xiàn)了絕緣層偏心，可有以下幾種解決辦法:(1)在懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)機(jī)組擠包絕緣較厚的電纜時(shí)，應(yīng)注意在絕緣線芯進(jìn)入交聯(lián)硫化管后，提高第Ⅰ區(qū)加熱段的溫度，使絕緣外層盡早交聯(lián)，當(dāng)線芯出下密封后盡可能使用搓線器，以防止因絕緣自重而產(chǎn)生下垂變形后造成絕緣偏心;(2)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)哪＞撸涯Ｐ九c模套之間的間隙調(diào)均勻，校正偏心的螺絲裝配時(shí)應(yīng)完全擰緊，開機(jī)前要做全面的檢查，避免開機(jī)后壓力不平衡造成偏心;(3)導(dǎo)體線芯的圓整度和絞合導(dǎo)體表面的緊壓程度對(duì)絕緣擠出時(shí)的偏心度也有一定的影響，因此，對(duì)導(dǎo)體在絞合過程中應(yīng)嚴(yán)格控制導(dǎo)體的圓整度和導(dǎo)體表面的緊壓程度。

2 絕緣線芯表面凹凸不平、鼓包現(xiàn)象

2.1 絕緣線芯凹凸不平或鼓包產(chǎn)生的原因

2.1.1 老膠現(xiàn)象

交聯(lián)絕緣線芯在生產(chǎn)時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)老膠現(xiàn)象，也叫預(yù)交聯(lián)，是由于交聯(lián)料擠出時(shí)機(jī)頭過溫度過高或交聯(lián)料長(zhǎng)期停留在流道內(nèi)的死角所引起，該老膠呈琥珀色，停留時(shí)間越長(zhǎng)，其顏色越深，溫度越高其顏色也越深，圖1是顯微鏡放大后的老膠照片。一般有以下幾種原因會(huì)產(chǎn)生老膠:(1)擠出速度過快。螺桿轉(zhuǎn)速越快，螺筒內(nèi)交聯(lián)料剪切作用力越強(qiáng)烈，這樣使機(jī)身局部溫度升高，導(dǎo)致老膠現(xiàn)象產(chǎn)生;(2)交聯(lián)絕緣料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)，有一部分絕緣料產(chǎn)生過早交聯(lián)，這樣線芯在出模時(shí)就造成了表面凹凸不平，通常當(dāng)絕緣料溫度在115℃以上，膠料在15 min后就會(huì)逐步出現(xiàn)預(yù)交聯(lián)，時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)出現(xiàn)塊狀物，通常在這種情況下出現(xiàn)的老膠顏色較淺或不變色;(3)生產(chǎn)絕緣材料的基料變化對(duì)絕緣老膠的產(chǎn)生也有一定的影響;(4)過濾網(wǎng)襯墊位移造成分流板處的膠料壓力分布不均勻，形成流道死角，這種情況下也會(huì)產(chǎn)生老膠，同時(shí)也有可能因過濾網(wǎng)位移或?qū)訑?shù)、目數(shù)不夠，失去部分過濾的作用，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)后，也會(huì)使積累在螺桿頭上的老膠在擠出時(shí)被帶出，在絕緣層內(nèi)混入了老膠雜粒(見圖2實(shí)物照片)。

圖1 絕緣層中的黃色老膠

圖2 絕緣層中的白色膠粒

2.1.2 生膠現(xiàn)象

交聯(lián)絕緣線芯在生產(chǎn)時(shí)有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)生膠，也稱為絕緣僵塊或硬塊，缺陷點(diǎn)顏色同絕緣本色(見圖3)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是:(1)機(jī)頸或機(jī)頭的溫度不夠，造成內(nèi)部局部冷膠產(chǎn)生;(2)由于機(jī)身溫度或剪切力不夠而引起的局部塑化不好;(3)當(dāng)過濾網(wǎng)的襯墊不到位或?qū)訑?shù)、目數(shù)不夠，最終影響到交聯(lián)絕緣料的擠出壓力，也會(huì)產(chǎn)生生膠，使絕緣線芯表面出現(xiàn)凹凸的硬塊。

圖3 絕緣層表面出現(xiàn)的硬塊

2.2 解決絕緣線芯凹凸不平及鼓包的辦法

絕緣表面的“老膠”和“生膠”現(xiàn)象，在線芯外觀上差不多，容易引起混淆，因此要注意區(qū)分。解決方法:(1)從開機(jī)時(shí)間上進(jìn)行判斷，時(shí)間短的產(chǎn)生“生膠”可能性大，時(shí)間長(zhǎng)的產(chǎn)生“老膠”可能性大;(2)從工藝條件的變化來進(jìn)行判斷，結(jié)合“老膠”和“生膠”產(chǎn)生的原因進(jìn)行綜合分析;(3)擠出時(shí)出線速度要嚴(yán)格按照工藝規(guī)范要求執(zhí)行，擠出速度變化后，一定要密切關(guān)注擠塑機(jī)溫度的變化;(4)檢查機(jī)頭各部位的溫度控制是否準(zhǔn)確，查出是由哪個(gè)部位引起的，然后再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整;(5)對(duì)采購的原材料質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格加以監(jiān)控，確保材料供應(yīng)商提供質(zhì)量穩(wěn)定的原材料。

必要時(shí)應(yīng)采取調(diào)換材料、調(diào)整溫度、清理過濾網(wǎng)及機(jī)頭等查找原因，不斷積累開機(jī)經(jīng)驗(yàn)。

3 絕緣線芯露導(dǎo)體或漏洞現(xiàn)象

露導(dǎo)體或漏洞現(xiàn)象是指導(dǎo)體屏蔽層沒有完全包覆導(dǎo)電線芯的嚴(yán)重質(zhì)量問題。

3.1 絕緣線芯產(chǎn)生露導(dǎo)體或漏洞的原因

絕緣層露導(dǎo)體或漏洞產(chǎn)生原因如下:(1)在生產(chǎn)過程中，導(dǎo)體屏蔽擠塑機(jī)的溫度過高，使導(dǎo)體屏蔽的出膠量跟不上，造成導(dǎo)體屏蔽料擠出時(shí)拉薄拉破，使內(nèi)屏蔽出現(xiàn)漏洞;(2)內(nèi)屏蔽料受潮，擠出時(shí)沒有進(jìn)行烘干處理，擠出時(shí)內(nèi)屏蔽自然形成孔窩;(3)導(dǎo)體表面有針尖狀的毛刺，戳破本來就很薄的內(nèi)屏蔽;(4)導(dǎo)體絞合表面松散，內(nèi)屏蔽擠出時(shí)，大部分的屏蔽料都擠進(jìn)了導(dǎo)體縫隙內(nèi)，出現(xiàn)了屏蔽層的漏洞現(xiàn)象。圖4是電纜內(nèi)屏蔽出現(xiàn)的孔窩現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)露導(dǎo)體或漏洞現(xiàn)象;(5)導(dǎo)體保管不好，表面有灰塵或油污，在內(nèi)屏蔽擠出時(shí)產(chǎn)生滑脫，內(nèi)屏蔽沒有完全包覆導(dǎo)體，出現(xiàn)露導(dǎo)體或漏洞現(xiàn)象;(6)內(nèi)屏蔽擠出時(shí)料房?jī)?nèi)沒料時(shí)忘記加了(因?yàn)殡娎|絕緣線芯生產(chǎn)是采取24h運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)采用三班倒，操作工在長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)時(shí)易產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，特別是晚上生產(chǎn)，更易產(chǎn)生疲勞)。

圖4 內(nèi)屏蔽層表面出現(xiàn)的孔窩現(xiàn)象

3.2 解決絕緣線芯露導(dǎo)體或漏洞的辦法

絕緣線芯出現(xiàn)露導(dǎo)體或漏洞現(xiàn)象時(shí)，其解決辦法有:(1)根據(jù)材料工藝要求嚴(yán)格設(shè)定內(nèi)屏蔽擠塑機(jī)的機(jī)身溫度;(2)在交聯(lián)機(jī)三層共擠擠出前，內(nèi)屏蔽料應(yīng)進(jìn)行烘干處理;(3)對(duì)導(dǎo)體表面質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格控制，應(yīng)有相應(yīng)的導(dǎo)體半成品保管制度及質(zhì)量控制要求，結(jié)合公司自身的工藝水平制定內(nèi)屏蔽層厚度;(4)加強(qiáng)操作工的責(zé)任心教育，增加生產(chǎn)班次，縮短操作工的連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間，以減少疲勞，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

4 絕緣線芯表面波浪或竹節(jié)紋現(xiàn)象

這種現(xiàn)象主要表現(xiàn)為絕緣線芯表面有間斷性波浪或竹節(jié)紋形狀，嚴(yán)重影響了電纜絕緣線芯的表面質(zhì)量。

4.1 絕緣線芯表面波浪或竹節(jié)紋產(chǎn)生原因

交聯(lián)電纜絕緣線芯表面波浪或竹節(jié)紋產(chǎn)生的主要原因是:(1)絞合導(dǎo)體外徑不均勻;(2)絕緣擠出時(shí)模芯太小，致使導(dǎo)體緊擦模芯;(3)絞合導(dǎo)體外層節(jié)距偏大(一般多出現(xiàn)在鋁芯絞合導(dǎo)體上)，造成導(dǎo)體表面單絲松散;(4)絞合導(dǎo)體外層緊壓系數(shù)偏小，外層單絲之間有縫隙，硫化管內(nèi)的氮?dú)鈮毫^大(氮?dú)鈮毫σ膊灰诉^小)，絕緣還沒有完全冷卻，在絕緣線芯過懸鏈線下密封時(shí)橡皮孔徑又太緊;(5)冷卻水位高低不穩(wěn)定，導(dǎo)致電纜絕緣線芯冷卻不充分;(6)設(shè)備在牽引絕緣線芯時(shí)發(fā)生機(jī)械抖動(dòng)等。

4.2 解決絕緣線芯表面波浪或竹節(jié)紋的方法

解決絕緣線芯表面波浪或竹節(jié)紋的方法有:(1)對(duì)絞合導(dǎo)體應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)定，并加強(qiáng)生產(chǎn)過程的控制，確保只有完全符合要求的導(dǎo)體產(chǎn)品才能投入到下道工序;(2)根據(jù)工藝要求和絞合導(dǎo)體的實(shí)際狀況選擇模芯尺寸;(3)下密封橡皮孔徑不宜太緊，密封口應(yīng)有少量的水流出為宜;(4)嚴(yán)格控制水位，水位波動(dòng)范圍不應(yīng)超出工藝規(guī)定要求;(5)如果絕緣線芯生產(chǎn)時(shí)有機(jī)械抖動(dòng)，可以通過調(diào)節(jié)水位、改變生產(chǎn)線速等方法加以解決。

5 絕緣線芯局部放電量超標(biāo)現(xiàn)象

5.1 絕緣線芯局部放電量超標(biāo)原因

交聯(lián)電纜絕緣半成品生產(chǎn)完畢后，為了保證絕緣線芯的產(chǎn)品質(zhì)量，在投入下道工序前，應(yīng)先進(jìn)行絕緣線芯的結(jié)構(gòu)尺寸和熱延伸試驗(yàn)。在合格的情況下還需進(jìn)行半成品的局部放電試驗(yàn)，有時(shí)在試驗(yàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)絕緣線芯局部放電量超標(biāo)現(xiàn)象。產(chǎn)生局部放電量超標(biāo)的主要原因是絕緣層或屏蔽層中存在缺陷，如絕緣中有氣孔、雜質(zhì)、焦粒、老膠，外屏蔽擦傷、扎傷或表面有顆粒，另外，銅帶有卷口或卷邊，在屏蔽繞包時(shí)嵌入電纜絕緣屏蔽層內(nèi)，損傷了絕緣屏蔽層。所有這些缺陷均會(huì)造成電纜放電量偏大，產(chǎn)生不合格現(xiàn)象。

5.2 解決絕緣線芯局部放電量超標(biāo)的辦法

5.2.1 材料潔凈過程解決辦法

交聯(lián)電纜的絕緣材料潔凈控制是電纜絕緣線芯生產(chǎn)過程中最重要的控制環(huán)節(jié)。我們非常重視交聯(lián)電纜生產(chǎn)過程的潔凈度控制，材料生產(chǎn)專用房采用的是潔凈度達(dá)到100級(jí)的凈化房，對(duì)凈化房的操作工藝過程進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定:(1)凈化房的門及內(nèi)部各材料房間的門必須保持關(guān)閉，并確保風(fēng)淋室處于可運(yùn)動(dòng)狀態(tài);(2)所有材料在經(jīng)過風(fēng)淋室之前，必須先拆掉外面的塑料皮包裝，清理衛(wèi)生后才可進(jìn)入風(fēng)淋室;(3)材料箱在進(jìn)凈化房前，先進(jìn)行材料箱外圍包裝物的衛(wèi)生清理，必須將料箱外面的灰塵等雜物清理干凈才可進(jìn)入;(4)在正常交聯(lián)生產(chǎn)過程中，必須將料袋口與吸管扎緊，其它料袋口不得打開;(5)操作人員進(jìn)入凈化房工作時(shí)，應(yīng)更換專用工作服，并且必須經(jīng)過風(fēng)淋室風(fēng)淋，非操作人員未經(jīng)批準(zhǔn)不得入內(nèi)。這些解決辦法主要是為了防止雜質(zhì)進(jìn)入絕緣本體，有效避免絕緣線芯的局部放電量超標(biāo)，保證了絕緣線芯的產(chǎn)品質(zhì)量。

5.2.2 材料干燥及清理過程解決辦法

交聯(lián)材料干燥過程控制是電纜絕緣線芯生產(chǎn)過程中很重要的控制環(huán)節(jié)。主要解決辦法有以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):(1)交聯(lián)聚乙烯絕緣料為憎水型材料，如果絕緣料剛進(jìn)廠時(shí)間不長(zhǎng)，確認(rèn)絕緣料未受潮，在開箱使用時(shí)，一般不要求作干燥處理，但絕緣料存放時(shí)間已較長(zhǎng)，甚至超過3個(gè)月的情況下，應(yīng)進(jìn)行干燥處理，避免生產(chǎn)時(shí)絕緣層中有氣孔產(chǎn)生;(2)要定期清理螺桿、機(jī)頭和自動(dòng)加料的吸料斗，防止絕緣料粉塵的長(zhǎng)期堆積，加料房要保持清潔，要嚴(yán)格加料房管理制度，不讓雜質(zhì)混入絕緣體和屏蔽料中;(3)半導(dǎo)電屏蔽料含有的大量炭黑為親水性材料，一定要進(jìn)行干燥處理。如果對(duì)屏蔽料不進(jìn)行干燥，將潮氣帶入絕緣中，絕緣層會(huì)出現(xiàn)微孔等現(xiàn)象;(4)要避免頻繁更換不同生產(chǎn)廠家和不同生產(chǎn)批號(hào)的原材料，因?yàn)椴煌瑥S家和不同生產(chǎn)批號(hào)的原材料溫度控制及料的技術(shù)指標(biāo)均有差別;(5)要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)定制管理，防止絕緣線芯半成品在車間現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)、儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生的撞傷或擦傷現(xiàn)象;(6)要避免銅帶卷口或卷邊現(xiàn)象，防止在屏蔽繞包時(shí)嵌入電纜絕緣屏蔽層內(nèi)，劃傷絕緣屏蔽層。

6 結(jié)束語

除了上述提出的各種解決方法外，交聯(lián)電纜絕緣線芯生產(chǎn)控制過程中還應(yīng)嚴(yán)格把好原材料進(jìn)廠質(zhì)量關(guān)，根據(jù)不同廠家的原材料特性，及時(shí)調(diào)整工藝，盡量保證材料的相對(duì)穩(wěn)定性。同時(shí)在正常的生產(chǎn)過程中，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)定制管理和操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，只有這樣才能保證交聯(lián)電纜絕緣線芯的質(zhì)量。

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