探究影響MPP電纜保護(hù)管縱向回縮率的影響因素

國(guó)網(wǎng)杭州市臨安區(qū)供電公司 尤 敏 金旻昊 呂 華 國(guó)網(wǎng)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(zhì)地輕薄、內(nèi)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(duì)接的方式對(duì)接，密封性能好，對(duì)地層結(jié)構(gòu)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(shù)。它符合現(xiàn)代城市的發(fā)展需求，社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，應(yīng)用范圍十分廣泛。

1 MPP 的相關(guān)知識(shí)

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(diǎn)，能用于十千伏以上的高壓輸電線電纜保護(hù)管管材，運(yùn)用MPP 材質(zhì)的電纜保護(hù)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(shè)置電力電纜工程可使用的輕便材料。

1.1 MPP 電纜保護(hù)管的使用標(biāo)準(zhǔn)

MPP 電纜保護(hù)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(shí)還可以在一些沒有辦法實(shí)施開挖工程的地區(qū)進(jìn)行鋪設(shè)管線工程，比如古跡保護(hù)區(qū)、鬧市、農(nóng)作物種植基地、農(nóng)田保護(hù)區(qū)、高速公路、河流海溝以及港珠澳大橋的海底電路建設(shè)。

MPP 電纜保護(hù)管長(zhǎng)期使用溫度為-5℃～70℃，且在運(yùn)輸過程中，不允許任意拋甩、撞擊、刻畫、劃線、在太陽(yáng)下暴曬等現(xiàn)象，否則將會(huì)影響MPP 電纜保護(hù)管的使用壽命，或?qū)?huì)埋下不必要的安全隱患，在人們施工使用過程中，對(duì)人體造成觸電傷亡等情況。MPP 電纜保護(hù)管在采用熱熔對(duì)接時(shí)，兩管的軸線必須對(duì)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(yīng)對(duì)不同天氣、海拔高度以及溫度時(shí)需要對(duì)加工溫度、加工時(shí)間、加工壓力等做出相應(yīng)的機(jī)器和切割調(diào)整。

MPP 電力電纜保護(hù)管連接也有嚴(yán)格的溫度要求，不同的溫度將直接影響焊接的質(zhì)量，甚至可能會(huì)對(duì)未來的使用造成不必要的安全隱患，MPP 電力電纜保護(hù)管采用熱熔對(duì)接的方式連接，給管材加熱的溫度應(yīng)符合以下規(guī)定：190～240℃的熱熔對(duì)接時(shí)，將對(duì)接的電力管保持水平固定在對(duì)接設(shè)備的夾具上，保持兩根連接管水平，并且兩管需要對(duì)接好中心，以便于更好地連接。采用熱熔對(duì)接時(shí)應(yīng)使用具有溫度調(diào)節(jié)的焊接設(shè)備，根據(jù)管材材質(zhì)來控制熱熔溫度的高低和熱熔的時(shí)間，待焊接好后，應(yīng)等待熱熔對(duì)接連接面自然冷卻，切不可進(jìn)行物理降溫的方式進(jìn)行急速冷卻，否則即會(huì)導(dǎo)致連接面炸裂，造成財(cái)力物力的浪費(fèi)。

MPP 電力電纜保護(hù)管的溶解點(diǎn)約為200℃。焊接時(shí)溫度過低，將無法達(dá)到該管材的溶解點(diǎn)；但是溫度也不可過高，當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，產(chǎn)品將會(huì)熔化，因此焊接只能在溶解點(diǎn)范圍內(nèi)完成，不可過高也不可過低，從而才不會(huì)影響焊接質(zhì)量。MPP 電力電纜保護(hù)管的焊接溫度應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制，溫度影響焊接質(zhì)量也會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。在確保焊接溫度后，還應(yīng)當(dāng)注意管材材料的選取，因含有雜質(zhì)的產(chǎn)品在焊接過程中會(huì)對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。當(dāng)焊接質(zhì)量較差時(shí)，內(nèi)部的電纜會(huì)產(chǎn)生張力或者拉力，從而將會(huì)影響后續(xù)的使用，減少管材的使用時(shí)間。

1.2 MPP 電纜保護(hù)管的儲(chǔ)存條件

MPP 保護(hù)管應(yīng)放在通風(fēng)情況良好的、溫度不得超過40℃的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，于露天或施工現(xiàn)場(chǎng)放置的情況下，應(yīng)有遮蓋物遮擋，以免陽(yáng)光直射，對(duì)管材造成裂痕現(xiàn)象，也應(yīng)避免火種的靠近，與火種、發(fā)熱電器等能導(dǎo)熱的器材的距離不得小于一米。雖然說MPP 電力電纜保護(hù)管質(zhì)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(hù)管易燃的六大因素，因這不僅僅關(guān)系著使用效果，還與安全有著密切的聯(lián)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(huì)導(dǎo)致電纜相間或者鉛皮間的絕緣擊穿，產(chǎn)生的電弧使絕緣材料及電纜外保護(hù)層材料燃燒起火；電纜長(zhǎng)時(shí)間過載運(yùn)行，電纜絕緣材料的運(yùn)行溫度超過正常發(fā)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(xiàn)象，通常發(fā)生在整個(gè)電纜線路上；火源和熱源都會(huì)導(dǎo)致電纜火災(zāi)，因此必須遠(yuǎn)離火種跟火源。

油浸電纜因高差發(fā)生淌、漏油，當(dāng)油浸電纜敷設(shè)高差較大時(shí)，可能發(fā)生電纜淌油現(xiàn)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(dāng)，運(yùn)行中接頭氧化、發(fā)熱、流膠，使MPP 電力電纜護(hù)套管起火。管材也應(yīng)按不同規(guī)格分類擺放好，整齊堆放，避免管材彎曲，影響后續(xù)的使用，管材堆放高度不得超過1.5米，自生產(chǎn)日期起，管材應(yīng)在適宜的存放條件下存放一年以內(nèi)，超過存放期的管材將不允許再被應(yīng)用于市場(chǎng)中，否則將會(huì)在使用過程中造成漏電泄電等現(xiàn)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(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定。軸肩的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，定位精準(zhǔn)，能承受巨大的軸向力，更好地運(yùn)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(yīng)用于固定軸端零件，它可承受一定程度范圍內(nèi)的震動(dòng)以及沖擊載重負(fù)荷；彈性擋圈顧名思義就是具有一定的彈性，結(jié)果簡(jiǎn)單緊湊，通常應(yīng)用于固定滾動(dòng)軸承，但它不能承受比較大的軸向力，可對(duì)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(jìn)行使用，所以它不會(huì)影響軸的疲勞強(qiáng)度。

1.4 MPP 電纜保護(hù)管與其他電纜保護(hù)管的區(qū)別

MPP 電纜保護(hù)管采用熱熔方式焊接，焊接頭的強(qiáng)度較高，可超長(zhǎng)度地提高牽引力托管的性能，韌性好，并且具有優(yōu)良的抗底層沉降以及卓越的抗震性能，MPP 電纜保護(hù)管在很大程度上改善了PE 管材在40℃以上時(shí)因溫度導(dǎo)致的力學(xué)性能大幅下降而不能用于電纜排管的問題，同時(shí)也解決了CPVC 電纜保護(hù)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)，MPP 電纜保護(hù)管具有耐高溫的特性，它的管材呈現(xiàn)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(shí)會(huì)發(fā)生流動(dòng)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(diǎn)，在切割時(shí)不會(huì)分解變形，從而使切割面光滑整齊，而PE 管在切割時(shí)會(huì)軟化分解，切割面粗糙，從而將會(huì)影響美觀[1]。

管材的環(huán)向拉伸強(qiáng)度是在管材生產(chǎn)的過程中一項(xiàng)重要的指標(biāo)，可以通過環(huán)向拉伸的實(shí)驗(yàn)獲得其數(shù)據(jù)，通過此實(shí)驗(yàn)，有利于快速分析管材的環(huán)向耐壓強(qiáng)度并為試驗(yàn)者提供量化的數(shù)據(jù)，MPP 電纜保護(hù)管可以在-5～70℃的外界溫度中進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)50年時(shí)間之久的工作，且MPP 管材彎曲模量高達(dá)900～1200MPa，拉伸強(qiáng)度達(dá)到20MPa 以上，熱變形的最高溫度可至120℃，而CPVC 管的材質(zhì)生產(chǎn)的管質(zhì)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(hù)管，其主要應(yīng)用于電力鋪設(shè)時(shí)的排管管材。與傳統(tǒng)的電力電纜維護(hù)管比較，MPP 電力管具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

1.5 MPP 電纜保護(hù)管的應(yīng)用前景

MPP 電纜保護(hù)管通過在管材內(nèi)管的外壁軸向固定設(shè)置了一組分隔板，利用分隔板將外管的內(nèi)部空間分成多個(gè)區(qū)域，因此以便于放置不同規(guī)格的電纜，從而使得電纜的內(nèi)部整體排布更加井井有條，次序分明，放置的分隔板同時(shí)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(hù)管的抗壓抗彎曲性能，也提高了管道對(duì)其施工管徑的適應(yīng)性。MPP 管同時(shí)通過將第一外管中的中管一端與內(nèi)管的斜管外壁連接，使第一外管與內(nèi)管相連通，內(nèi)管進(jìn)入主干道上的電纜當(dāng)中，同時(shí)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(cè)，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(nèi)管與外管之間設(shè)置凸環(huán)和凹環(huán)交替分布的設(shè)計(jì)，這種方法十分地新穎，實(shí)在國(guó)內(nèi)外為數(shù)不多的設(shè)計(jì)方法，通過這種設(shè)計(jì)，強(qiáng)有力地保證了管道的徑向強(qiáng)度，以使管道徑向免于受壓出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象，并且它的內(nèi)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(yīng)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(qiáng)的效果。

2 探究MPP 電纜保護(hù)管縱向回縮率的影響因素的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模焊鶕?jù)MPP 電纜保護(hù)管的使用標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步探索影響MPP 電纜保護(hù)管縱向回縮率的影響因素，從多方面分析并精準(zhǔn)地得出結(jié)論，以便于MPP 電纜保護(hù)管更好地運(yùn)用于人們的生活中。

實(shí)驗(yàn)要求：實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備好與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的器材以及實(shí)驗(yàn)材料；明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法以及操作中的注意事?xiàng)等，避免和減少發(fā)生錯(cuò)誤；對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其內(nèi)容必須認(rèn)真觀察記錄，然后再進(jìn)行科學(xué)地分析，得出恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論，并指出相應(yīng)的解決方案。

實(shí)驗(yàn)材料。見表1，可知MPP 電纜保護(hù)管的規(guī)格多樣，實(shí)驗(yàn)材料的樣品參數(shù)相近，排除了材料不同的因素，能更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

表1 樣品參數(shù)表

實(shí)驗(yàn)方案。采用控制變量法分三組進(jìn)行：取等長(zhǎng)的規(guī)格為Ф98×3、Ф98×5、Ф98×8的一組內(nèi)徑相同、壁厚不同的MPP 電纜保護(hù)管分別進(jìn)行20分鐘、40分鐘的兩組實(shí)驗(yàn)；取等長(zhǎng)的規(guī)格為Ф98×3、Ф144×3、Ф174×3的一組壁厚相同、內(nèi)徑不同的MPP 電纜保護(hù)管分別進(jìn)行20分鐘、40分鐘的兩組實(shí)驗(yàn)；取等長(zhǎng)的規(guī)格為Ф156×8、Ф174×8、Ф195×8的一組壁厚相同、內(nèi)徑不同的MPP 電纜保護(hù)管分別進(jìn)行20分鐘、40分鐘的兩組實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果。取等長(zhǎng)的規(guī)格為Ф98×3、Ф98×5、Ф98×8的一組內(nèi)徑相同、壁厚不同的MPP 電纜保護(hù)管分別進(jìn)行20分鐘、40分鐘的兩組實(shí)驗(yàn)；取等長(zhǎng)的規(guī)格為Ф98×3、Ф144×3、Ф174×3的一組壁厚相同、內(nèi)徑不同的MPP 電纜保護(hù)管分別進(jìn)行20分鐘、40分鐘的兩組實(shí)驗(yàn)；取等長(zhǎng)的規(guī)格為Ф156×8、Ф174×8、Ф195×8的一組壁厚相同、內(nèi)徑不同的MPP 電纜保護(hù)管分別進(jìn)行20分鐘、40分鐘的兩組實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。由實(shí)驗(yàn)可知，內(nèi)徑相同、壁厚不同的MPP 電纜保護(hù)管的壁厚越大、回縮率越小，壁厚越小、回縮率越大。實(shí)驗(yàn)材料在烘箱放置時(shí)間越長(zhǎng)、回縮率越大，放置時(shí)間越短，回縮率越小；壁厚相同、內(nèi)徑不同的MPP 電纜保護(hù)管的縱向回縮率基本保持一致。由此可知，內(nèi)徑對(duì)MPP 電纜保護(hù)管的縱向回縮率影響不大，而壁厚對(duì)其縱向回縮率影響較大且呈負(fù)相關(guān)狀態(tài)，壁厚越大縱向回縮率越小。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

縱向回縮率。是測(cè)定熱塑性塑料管材產(chǎn)品的性能優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它反映的是熱塑性塑料管材產(chǎn)品在熱源的影響下管材的縱向塑性變化的穩(wěn)定性能。它的測(cè)定有利于提高電纜保護(hù)管在使用的過程中對(duì)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(tǒng)中，排水的管材更容易受到高溫條件的影響，會(huì)因溫度的變化而造成不同程度的變形，從而使管材脫落，進(jìn)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(hù)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(yùn)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(hù)管的縱向回縮率的性能。同時(shí)在熔融狀態(tài)下的MPP 電纜保護(hù)管材質(zhì)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(jìn)行定型，這個(gè)技術(shù)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(duì)管胚進(jìn)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(xiàn)代的電力電纜行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)管材的縱向回縮率的指標(biāo)合格范圍的規(guī)定中，限定縱向回縮率一般為小于等于5%，并且沒有針對(duì)不同管材尺寸做更詳細(xì)的合格區(qū)間，也就是說，在施工使用過程中的MPP 管材縱向回縮率應(yīng)保持在5%以內(nèi)。從本實(shí)驗(yàn)中得知，管材壁厚對(duì)MPP 電力電纜保護(hù)管的縱向回縮率指標(biāo)影響最大，所以建議在行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，縱向回縮率的合格條件應(yīng)根據(jù)壁厚的不同而劃分為不同的合格標(biāo)準(zhǔn)，并不能單純地一概而論，從而使得我國(guó)的電力電纜管材的應(yīng)用能更上一層樓。同時(shí)對(duì)電力電纜保護(hù)管有所研究的技術(shù)人員，應(yīng)保持探索創(chuàng)新的認(rèn)真態(tài)度對(duì)待每一個(gè)產(chǎn)品，使得我國(guó)電力電纜管材能夠得到更好的發(fā)展，從而為人類基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)做出更加偉大的貢獻(xiàn)。