淺談焊接技術對熱硫化電纜質量的影響

摘 要：文章簡要分析了焊接技術對熱硫化電纜質量的影響，并提出了新的改進技術。希望能為相關工作人員提供幫助。

關鍵詞：焊接技術；熱硫化電纜；影響

隨著海洋事業的蓬勃發展，水密電纜在水下工程的傳輸、控制等方面具有特殊意義，其應用范圍十分廣泛。在這些應用中，因水密電纜要與其他傳感器、連接器、水密設備進行連接或纜與纜之間的連接，而這種連接需要先焊接再硫化，所以硫化質量直接影響整個系統的運行穩定、安全和質量。

電纜硫化目前主要有兩種工藝，一是冷硫化，即采用A、B混合膠形式。這種硫化方法較為簡單，即先按硫化部位尺寸做一個簡單開放式模具，再把焊接后的接頭放入模具內，在常溫下把A、B兩種膠混合，灌進模具內，幾個小時后膠即凝固，硫化完成。由于這種硫化在常溫常壓下進行，模具內不受壓力，凝固膠自然輕松進入硫化纜之間，因此對焊接部位不會造成大的損壞，方便快速，成本低，硫化合格率很高，這種硫化多見于實驗現場。但這種硫化不耐久，怕風化，耐壓低（耐水壓100M以下），怕彎折，不結實，很少應用在重要部位。

第二種硫化方式是熱硫化。其過程是根據硫化纜形狀、尺寸做一個模具，把焊接后的硫化電纜放進模具內，添入計算好的生橡膠，通過硫化床的加熱、加壓并保壓一定時間（一般12小時以上）完成硫化。熱硫化后的電纜部位耐腐蝕、抗彎折、抗風化并可耐很高壓力（耐水壓500米以上），一般重要部位均要進行熱硫化，但這種硫化工藝復雜、成本高、硫化時間長，且容易出現質量問題。

熱硫化一般分高溫硫化和低溫硫化，而受連接器電器件、電纜外護層（聚氨酯）等不耐高溫影響，一般水密電纜的硫化多數為低溫高壓硫化。即在硫化時需要加熱（一般低于95°）、加壓（5Mp以上）。橡膠在低溫情況下加壓，密閉模具內橡膠在壓力下壓入各個焊點之間及電纜四周，這樣很容易導致焊點斷開、破損、短路等問題，進而出現硫化電纜質量問題。通過實驗得知，低溫熱硫化的合格率僅為70-80%。通過對不合格部位拆開分析，我們得出結論：因焊接方式不合理造成的硫化質量問題占不合格硫化電纜的95%以上，因此要想提高硫化電纜質量，就必須先解決焊接問題，提高焊接質量。

1 如何提高焊接質量

針對低溫硫化的特點，我們對傳統焊接進行認真總結、分析，糾正了傳統焊接方式，進行了如下的技術改進：

第一，用斜對式焊接替代以往的對齊式焊接。傳統焊接電纜內部電纜芯數時，采取的方法一般是把電纜剪斷，對兩端每個纜芯剪平，再連在一起焊接：這樣焊接后每個焊接點都集中在一起，因為焊接不可能保證絕對平滑，即使有熱縮管保護，但仍有凸起不平之處。當硫化時，由于高壓橡膠的擠壓，造成焊點之間的相互擠壓，進而出現熱縮管破損、斷路、短路現象。另外，焊點集中，容易造成焊接部位電纜太粗，模具增大，生膠多不利于硫化。為了解決以上問題，我們采取了斜對式焊接法，由于焊點均勻分布，每個焊點之間錯開，不擠在一起，在橡膠擠壓下也不易出現熱縮管破損情況。即使個別點擠破，由于焊點沒在一起，也不會造成短路現象。另外，由于焊點不集中，焊接后的電纜粗細均勻，易于硫化。

第二，用并靠式接線方式替代傳統的纏繞式接線方式。硫化要求焊點越平滑越好，因此對兩端焊接時首先要對被焊接的纜芯進行機械式連接，即把兩端纜芯擰在一起。一般有三種接法，即辮式擰接、麻花式擰接和并靠式對接。前兩種統稱為纏繞式接線，后種稱為并靠式對接。

我們針對如上三種接線方式做了焊接拉伸強度實驗：

試驗條件如表1所示：

圖中最上為辮擰式，當拉力到16-18kg左右時，從焊接連接處斷開。

第二個是麻花式擰接，當拉力到26-28kg時，線纜斷開，但不是從焊接處斷開。

第三是并靠對接式焊接，當拉力到24-26kg時，線纜斷開，但不是從焊點處斷開。

從以上結果看，第一種即辮式擰接方式承受拉力最低，其他兩種焊接方式承受拉力接近一致（誤差為1-2kg）。

另外，從焊點看，并靠式焊接焊點處比其他兩種方式光滑，焊接線徑細，利于硫化，并不會因壓力擠壓橡膠而造成破損。

第三，硫化工藝的其他改進：

（1）用厚壁熱縮管替代薄壁熱縮管。可增加耐壓程度，防止破損。

（2）固定捆綁焊接點。把焊接后的線纜用尼龍線捆綁好，防止橡膠擠壓造成線纜分散進而斷裂等。

（3）對模具改進，增加兩側固定，防止硫化時電纜往兩側拉伸。

2 結束語

通過以上技術改進，大大提高了硫化電纜的質量，節約了20-30%的生產成本，并保證了科研、生產需求。