探究影響MPP電纜保護管縱向回縮率的影響因素

國網杭州市臨安區供電公司 尤 敏 金旻昊 呂 華 國網杭州供電公司 夏 衍

MPP 是一種由改性聚丙烯為主要原料合成的新型管材，且它質地輕薄、內外壁光滑、摩擦力阻力小，因具有耐高溫的特性，所以可采取熱熔焊對接的方式對接，密封性能好，對地層結構破壞小，有良好的抗拉、抗壓性能、突出的耐腐蝕性能和良好的電氣絕緣性能，能有效提高電纜工作中的安全系數。它符合現代城市的發展需求，社會效益與經濟效益非常顯著，應用范圍十分廣泛。

1 MPP 的相關知識

MPP 主要以改性聚丙烯為原材料，它具有耐高溫，抗外壓等特點，能用于十千伏以上的高壓輸電線電纜保護管管材，運用MPP 材質的電纜保護管不需要大量破壞地面、房屋，能更好地適用于人們的正常生活，在道路、河床、房屋等下方設置電力電纜工程可使用的輕便材料。

1.1 MPP 電纜保護管的使用標準

MPP 電纜保護管可大面積適用于市政、電力、電信、煤氣、自來水、熱力等管線工程，同時還可以在一些沒有辦法實施開挖工程的地區進行鋪設管線工程，比如古跡保護區、鬧市、農作物種植基地、農田保護區、高速公路、河流海溝以及港珠澳大橋的海底電路建設。

MPP 電纜保護管長期使用溫度為-5℃～70℃，且在運輸過程中，不允許任意拋甩、撞擊、刻畫、劃線、在太陽下暴曬等現象，否則將會影響MPP 電纜保護管的使用壽命，或將會埋下不必要的安全隱患，在人們施工使用過程中，對人體造成觸電傷亡等情況。MPP 電纜保護管在采用熱熔對接時，兩管的軸線必須對齊，且兩端的端面要切削的垂直平整，不允許有一絲的粗糙，在應對不同天氣、海拔高度以及溫度時需要對加工溫度、加工時間、加工壓力等做出相應的機器和切割調整。

MPP 電力電纜保護管連接也有嚴格的溫度要求，不同的溫度將直接影響焊接的質量，甚至可能會對未來的使用造成不必要的安全隱患，MPP 電力電纜保護管采用熱熔對接的方式連接，給管材加熱的溫度應符合以下規定：190～240℃的熱熔對接時，將對接的電力管保持水平固定在對接設備的夾具上，保持兩根連接管水平，并且兩管需要對接好中心，以便于更好地連接。采用熱熔對接時應使用具有溫度調節的焊接設備，根據管材材質來控制熱熔溫度的高低和熱熔的時間，待焊接好后，應等待熱熔對接連接面自然冷卻，切不可進行物理降溫的方式進行急速冷卻，否則即會導致連接面炸裂，造成財力物力的浪費。

MPP 電力電纜保護管的溶解點約為200℃。焊接時溫度過低，將無法達到該管材的溶解點；但是溫度也不可過高，當溫度高于200℃時，產品將會熔化，因此焊接只能在溶解點范圍內完成，不可過高也不可過低，從而才不會影響焊接質量。MPP 電力電纜保護管的焊接溫度應當嚴格控制，溫度影響焊接質量也會影響產品質量。在確保焊接溫度后，還應當注意管材材料的選取，因含有雜質的產品在焊接過程中會對質量產生不利影響。當焊接質量較差時，內部的電纜會產生張力或者拉力，從而將會影響后續的使用，減少管材的使用時間。

1.2 MPP 電纜保護管的儲存條件

MPP 保護管應放在通風情況良好的、溫度不得超過40℃的倉庫內，于露天或施工現場放置的情況下，應有遮蓋物遮擋，以免陽光直射，對管材造成裂痕現象，也應避免火種的靠近，與火種、發熱電器等能導熱的器材的距離不得小于一米。雖然說MPP 電力電纜保護管質量好，各方面性能佳，但是在使用的過程中，還是需要注意影響MPP 電力電纜保護管易燃的六大因素，因這不僅僅關系著使用效果，還與安全有著密切的聯系：

電纜頭燃燒，這是由電纜頭的表面受到潮濕影響并且堆積大量污垢所致，從而引起電纜頭表層絕緣和引出線絕緣燃燒；絕緣損壞從而引起短路故障，可能會導致電纜相間或者鉛皮間的絕緣擊穿，產生的電弧使絕緣材料及電纜外保護層材料燃燒起火；電纜長時間過載運行，電纜絕緣材料的運行溫度超過正常發熱的最高允許溫度，使電纜的絕緣老化干枯，這種絕緣老化干枯的現象，通常發生在整個電纜線路上；火源和熱源都會導致電纜火災，因此必須遠離火種跟火源。

油浸電纜因高差發生淌、漏油，當油浸電纜敷設高差較大時，可能發生電纜淌油現象；中間接頭盒絕緣擊穿，電纜接頭盒的中間接頭因壓接不緊、焊接不牢或接頭材料選擇不當，運行中接頭氧化、發熱、流膠，使MPP 電力電纜護套管起火。管材也應按不同規格分類擺放好，整齊堆放，避免管材彎曲，影響后續的使用，管材堆放高度不得超過1.5米，自生產日期起，管材應在適宜的存放條件下存放一年以內，超過存放期的管材將不允許再被應用于市場中，否則將會在使用過程中造成漏電泄電等現象。

1.3 MPP 的軸向固定方式

軸向固定通常采用螺母、擋圈、壓板等配合軸肩和套筒實現軸上零件的軸向固定。軸肩的結構比較簡單，定位精準，能承受巨大的軸向力，更好地運用于軸向固定；圓螺母的固定可靠，且拆裝比較方便，也可承受較大的軸向力；軸端擋圈可應用于固定軸端零件，它可承受一定程度范圍內的震動以及沖擊載重負荷；彈性擋圈顧名思義就是具有一定的彈性，結果簡單緊湊，通常應用于固定滾動軸承，但它不能承受比較大的軸向力，可對管材有一定的緩震效果；套筒軸上不需要開槽、鉆孔和切制螺紋就能進行使用，所以它不會影響軸的疲勞強度。

1.4 MPP 電纜保護管與其他電纜保護管的區別

MPP 電纜保護管采用熱熔方式焊接，焊接頭的強度較高，可超長度地提高牽引力托管的性能，韌性好，并且具有優良的抗底層沉降以及卓越的抗震性能，MPP 電纜保護管在很大程度上改善了PE 管材在40℃以上時因溫度導致的力學性能大幅下降而不能用于電纜排管的問題，同時也解決了CPVC 電纜保護管的抗地層沉降性能差和不能使用高牽引力拖管的弊端，MPP 雖較其他材料制成的管材成本較高，但它也擁有自己的獨特的優勢，MPP 電纜保護管具有耐高溫的特性，它的管材呈現剛性，而PE管無法承受較高的溫度，且其材料呈熱塑性，在加熱時會發生流動變形，冷卻后可保持一定形狀，形狀改變可能無法正常的投入使用。MPP 管因其耐高溫的特點，在切割時不會分解變形，從而使切割面光滑整齊，而PE 管在切割時會軟化分解，切割面粗糙，從而將會影響美觀[1]。

管材的環向拉伸強度是在管材生產的過程中一項重要的指標，可以通過環向拉伸的實驗獲得其數據，通過此實驗，有利于快速分析管材的環向耐壓強度并為試驗者提供量化的數據，MPP 電纜保護管可以在-5～70℃的外界溫度中進行長達50年時間之久的工作，且MPP 管材彎曲模量高達900～1200MPa，拉伸強度達到20MPa 以上，熱變形的最高溫度可至120℃，而CPVC 管的材質生產的管質較脆，其材料的彎曲模量以及它的拉力小，熱變形溫度最高才可至80℃。MPP 電力管分為一般型MPP 電力保護管，其主要應用于電力鋪設時的排管管材。與傳統的電力電纜維護管比較，MPP 電力管具有不可比擬的優勢。

1.5 MPP 電纜保護管的應用前景

MPP 電纜保護管通過在管材內管的外壁軸向固定設置了一組分隔板，利用分隔板將外管的內部空間分成多個區域，因此以便于放置不同規格的電纜，從而使得電纜的內部整體排布更加井井有條，次序分明，放置的分隔板同時也為外管提供了一定的支持力，既較大程度地提高了MPP 電纜保護管的抗壓抗彎曲性能，也提高了管道對其施工管徑的適應性。MPP 管同時通過將第一外管中的中管一端與內管的斜管外壁連接，使第一外管與內管相連通，內管進入主干道上的電纜當中，同時第二外管也接入分支的電纜，并且分支的電纜集中分布在主干電纜的外側，十分合理地分配了新舊電纜的空間占比。

MPP 管也采用了在內管與外管之間設置凸環和凹環交替分布的設計，這種方法十分地新穎，實在國內外為數不多的設計方法，通過這種設計，強有力地保證了管道的徑向強度，以使管道徑向免于受壓出現凹陷現象，并且它的內管和外管都具有一定的柔韌性和壓縮性，所以MPP 管更能適應電纜的曲線引出，使得在安裝過程更加方便，得到抗壓能力更強的效果。

2 探究MPP 電纜保護管縱向回縮率的影響因素的實驗

實驗目的：根據MPP 電纜保護管的使用標準，進一步探索影響MPP 電纜保護管縱向回縮率的影響因素，從多方面分析并精準地得出結論，以便于MPP 電纜保護管更好地運用于人們的生活中。

實驗要求：實驗前準備好與實驗相關的器材以及實驗材料；明確實驗目的、原理、方法以及操作中的注意事項等，避免和減少發生錯誤；對實驗數據及其內容必須認真觀察記錄，然后再進行科學地分析，得出恰當的結論，并指出相應的解決方案。

實驗材料。見表1，可知MPP 電纜保護管的規格多樣，實驗材料的樣品參數相近，排除了材料不同的因素，能更好地進行實驗。

表1 樣品參數表

實驗方案。采用控制變量法分三組進行：取等長的規格為Ф98×3、Ф98×5、Ф98×8的一組內徑相同、壁厚不同的MPP 電纜保護管分別進行20分鐘、40分鐘的兩組實驗；取等長的規格為Ф98×3、Ф144×3、Ф174×3的一組壁厚相同、內徑不同的MPP 電纜保護管分別進行20分鐘、40分鐘的兩組實驗；取等長的規格為Ф156×8、Ф174×8、Ф195×8的一組壁厚相同、內徑不同的MPP 電纜保護管分別進行20分鐘、40分鐘的兩組實驗。

實驗結果。取等長的規格為Ф98×3、Ф98×5、Ф98×8的一組內徑相同、壁厚不同的MPP 電纜保護管分別進行20分鐘、40分鐘的兩組實驗；取等長的規格為Ф98×3、Ф144×3、Ф174×3的一組壁厚相同、內徑不同的MPP 電纜保護管分別進行20分鐘、40分鐘的兩組實驗；取等長的規格為Ф156×8、Ф174×8、Ф195×8的一組壁厚相同、內徑不同的MPP 電纜保護管分別進行20分鐘、40分鐘的兩組實驗。

實驗結果分析。由實驗可知，內徑相同、壁厚不同的MPP 電纜保護管的壁厚越大、回縮率越小，壁厚越小、回縮率越大。實驗材料在烘箱放置時間越長、回縮率越大，放置時間越短，回縮率越小；壁厚相同、內徑不同的MPP 電纜保護管的縱向回縮率基本保持一致。由此可知，內徑對MPP 電纜保護管的縱向回縮率影響不大，而壁厚對其縱向回縮率影響較大且呈負相關狀態，壁厚越大縱向回縮率越小。

3 實驗結論

縱向回縮率。是測定熱塑性塑料管材產品的性能優劣的一項重要指標，它反映的是熱塑性塑料管材產品在熱源的影響下管材的縱向塑性變化的穩定性能。它的測定有利于提高電纜保護管在使用的過程中對于氣溫變化以及管材的使用壽命。尤其是在室外暴露的給排水系統中，排水的管材更容易受到高溫條件的影響，會因溫度的變化而造成不同程度的變形，從而使管材脫落，進而影響管材的使用效果及其外表的美觀程度。

如何降低縱向回縮率。在MPP 電力電纜保護管的制作過程中，需要使得冷卻水套中的冷卻水的接觸面與管胚之間的距離為5～6mm 最為適宜，而原模具中的冷卻水套中的冷卻水的接觸面與管胚之間的距離為15～20mm，兩者相比之下，運用新方案可以大幅度地減少冷卻水套中的冷卻水接觸面與管胚之間的距離，從而能夠有效提高傳熱效率、改善管胚的冷卻效果以及MPP 電力電纜保護管的縱向回縮率的性能。同時在熔融狀態下的MPP 電纜保護管材質可通過芯模和口模形成的管狀空腔擠出管胚，擠出的管胚通過冷卻水冷卻后再通過定型套進行定型，這個技術方案可通過修改口模和芯模的尺寸，使它形成的管狀空腔的尺寸與所要求的尺寸保持一致，以免對管胚進行拉伸，也可以減少壁厚，從而影響MPP 管材的縱向回縮率。

在現代的電力電纜行業標準中，對管材的縱向回縮率的指標合格范圍的規定中，限定縱向回縮率一般為小于等于5%，并且沒有針對不同管材尺寸做更詳細的合格區間，也就是說，在施工使用過程中的MPP 管材縱向回縮率應保持在5%以內。從本實驗中得知，管材壁厚對MPP 電力電纜保護管的縱向回縮率指標影響最大，所以建議在行業技術標準中，縱向回縮率的合格條件應根據壁厚的不同而劃分為不同的合格標準，并不能單純地一概而論，從而使得我國的電力電纜管材的應用能更上一層樓。同時對電力電纜保護管有所研究的技術人員，應保持探索創新的認真態度對待每一個產品，使得我國電力電纜管材能夠得到更好的發展，從而為人類基礎建設事業做出更加偉大的貢獻。