建筑防火電纜的探討

蔣仁章, 范 濤

(安徽太平洋電纜股份有限公司, 安徽 無(wú)為 238371)

0 引 言

目前,建筑市場(chǎng)上的防火電纜種類繁多,主要以礦物絕緣電纜(主要是BTTZ)以及衍生的隔離型防火電纜(YTTW、RTTZ、RTTW、TBTRZLY、NG-A)為主。隔離型防火電纜沒(méi)有具體的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),行業(yè)內(nèi)都是根據(jù)公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造。

為了便于客戶選型和規(guī)范行業(yè)制造,本文對(duì)防火電纜產(chǎn)品類型、性能優(yōu)缺點(diǎn)、關(guān)鍵制造技術(shù)、使用場(chǎng)合以及未來(lái)隔離型防火電纜發(fā)展方向進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 建筑電線電纜防火設(shè)計(jì)要求

1.1 電線電纜分類

電線電纜根據(jù)其本身具有的燃燒特性,分為普通電線電纜、阻燃電線電纜、耐火電線電纜、無(wú)鹵低煙阻燃電線電纜、無(wú)鹵低煙阻燃耐火電線電纜、隔離型防火電纜及礦物絕緣電纜[1-3]。電線電纜分類如表1所示。

表1 電線電纜分類

電纜耐火性能指標(biāo)如表2所示。

表2 電纜耐火性能指標(biāo)

C、W、Z試驗(yàn)圖如圖1所示。

圖1 C、W、Z試驗(yàn)圖

1.2 電線電纜的選用

DBJ 08-2048—2016《民用建筑電氣防火設(shè)計(jì)規(guī)程》明確規(guī)定,特級(jí)場(chǎng)所中消防設(shè)備供電干線及分支干線應(yīng)采用礦物絕緣電纜,一級(jí)、二級(jí)公共建筑消防水泵的供電干線應(yīng)采用礦物絕緣電纜、隔離型防火電纜或防火性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)BS 6387—2013、BS 8491—2008的電纜。

2 防火電纜種類

2.1 常用防火電纜種類及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

常用防火電纜種類及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[4-6]如表3所示。

表3 常用防火電纜種類及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

2.2 柔性防火電纜與傳統(tǒng)防火電纜比較

(1) BTTZ礦物絕緣電纜是由導(dǎo)體、無(wú)機(jī)絕緣材料(通常是氧化鎂粉)和銅護(hù)套組合加工而成。

(2) YTTW、RTTZ隔離型防火電纜是由導(dǎo)體、無(wú)機(jī)礦物合成云母絕緣、銅護(hù)套扎紋縱包焊接組合加工而成。

(3) RTTW隔離型防火電纜是由導(dǎo)體、無(wú)機(jī)礦物云母絕緣、低煙無(wú)鹵阻燃輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣、防火泥填充、低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴護(hù)套、銅護(hù)套扎紋縱包焊接組合加工而成。

(4) TBTRZLY隔離型柔性防火電纜是由導(dǎo)體、無(wú)機(jī)礦物云母絕緣、低煙無(wú)鹵阻燃輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣、防火泥填充、低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴內(nèi)護(hù)套、鋁合金帶(銅帶、不銹鋼帶)連鎖鎧裝、低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴外護(hù)套組合加工而成。

(5) NG-A(BTLY)隔離型柔性防火電纜是由導(dǎo)體、無(wú)機(jī)礦物云母絕緣、低煙無(wú)鹵阻燃輻照交聯(lián)聚烯烴絕緣、鋁合金管、防火泥填充、低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴護(hù)套組合加工而成。

各類防火電纜性能對(duì)比如表4所示。

3 工藝研究

3.1 BTTZ礦物絕緣電纜制造工藝

BTTZ礦物絕緣電纜生產(chǎn)工藝有預(yù)制氧化鎂瓷柱法、氧化鎂粉自動(dòng)灌裝法和氬弧焊連續(xù)焊接法3種。本文僅介紹傳統(tǒng)的預(yù)制氧化鎂瓷柱法工藝。

該工藝是將選好的氧化鎂粉烘干后加入特殊的粘結(jié)劑,使其制成糊狀。該添加劑一方面要保證預(yù)制氧化鎂瓷柱管坯壓制成型,另一方面要壓制氧化鎂瓷柱管坯,避免脫模。常用的粘結(jié)劑有纖維素、石蠟等材料。經(jīng)過(guò)處理后的粉料送到壓機(jī)上進(jìn)行壓制成型,壓好后的氧化鎂瓷柱放進(jìn)儲(chǔ)料箱或傳送帶,輸送到電爐內(nèi)煅燒(煅燒溫度為1 200 ℃左右)。煅燒后的瓷柱送到裝配臺(tái),為了避免裝配弄臟瓷柱,可先將其裝入管坯(長(zhǎng)約為9 m),由專用芯桿定位,而后穿入所需的芯坯(長(zhǎng)約為10 m)。為避免裝配時(shí)瓷柱吸潮,氧化鎂瓷柱應(yīng)采用熱裝配,溫度不低于100 ℃,裝配完畢后進(jìn)行反復(fù)拉拔和退火,直至成品。預(yù)制氧化鎂瓷柱法工藝流程如圖2所示。

3.2 NG-A(BTLY)鋁連續(xù)擠壓包覆、氬弧焊連續(xù)焊接工藝

NG-A(BTLY)金屬鋁管護(hù)套生產(chǎn)工藝有鋁連續(xù)擠壓包覆、氬弧焊連續(xù)焊接法。鋁連續(xù)擠壓包覆將一定數(shù)量的進(jìn)料送進(jìn)鋼制淬硬擠壓輪,擠壓輪圓周上加工成環(huán)狀的槽,用鋼制靴接近并覆蓋擠壓輪1/4的圓周。鋼靴一端被安裝在一根回轉(zhuǎn)軸上,另一端被液壓活塞緊壓在輪子上,當(dāng)輪子旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)料被擠壓進(jìn)輪槽和靴之間的間隙。進(jìn)料之間會(huì)產(chǎn)生高壓,一些能量被轉(zhuǎn)化為熱能,升高的溫度足以使物料變成半熔融狀態(tài)。靴內(nèi)安裝著適合安裝模具的“模腔”,模腔的安裝應(yīng)保證模具是從模腔出來(lái)的物料唯一出口。半熔融材料在壓力的推動(dòng)下進(jìn)入該模腔,并通過(guò)模具,這樣就能生產(chǎn)出按要求擠壓的各種截面的產(chǎn)品。該產(chǎn)品被臨近的冷卻水系統(tǒng)冷卻,然后被卷繞或進(jìn)行其他操作。鋁連續(xù)擠壓包覆原理如圖3所示。

圖2 預(yù)制氧化鎂瓷柱法工藝流程

交聯(lián)聚乙烯塑料的熔融溫度在230 ℃左右,而鋁半熔融溫度在530 ℃左右,擠在絕緣上的溫度仍然較高,容易燙傷絕緣。為了保證絕緣不被燙傷,冷卻非常重要,冷卻水的流速、流量要大,冷卻水裝置距離?？诒M量近,使鋁管一出?？诰湍芸焖佟⒊浞掷鋮s。同時(shí)模具設(shè)計(jì)也非常重要,為了避免絕緣燙傷,鋁管內(nèi)/外徑要偏大,所以采用擠管式模具擠制鋁護(hù)套,但為降低后道工序成本,鋁管還需進(jìn)行拉拔減徑。

圖3 鋁連續(xù)擠壓包覆原理

氬弧焊連續(xù)焊接法工藝是在氬氣和氦氣的保護(hù)下采用經(jīng)過(guò)壓延的厚度均勻的鋁板,經(jīng)清洗、精切、縱包、焊接、拉拔、在線檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,一鋁板為負(fù)極,鎢極為正極,通過(guò)低電壓、大電流來(lái)完成焊接。鎢極焊頭直徑只有2 mm,并且由保護(hù)氣體連續(xù)吹向焊點(diǎn)處,迅速帶走熱量,焊接部位快速冷卻,絕緣層不受任何影響。

連續(xù)擠壓包覆產(chǎn)品具有無(wú)縫不漏、材料利用率高、生產(chǎn)速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn),可生產(chǎn)15 mm以下的小直徑電纜,但容易燙傷絕緣線芯。氬弧焊連續(xù)焊接法可以避免絕緣線芯燙傷,但焊接用帶材規(guī)格較多,不易于統(tǒng)一生產(chǎn)。

3.3 TBTRZLY柔性防火電纜聯(lián)鎖鎧裝工藝

根據(jù)帶材的壓型模,目前聯(lián)鎖鎧裝的形式主要分為S型、Z型、矩形3種,S型聯(lián)鎖鎧裝的柔軟性較好,Z型聯(lián)鎖鎧裝的抗拉性較好,矩形聯(lián)鎖鎧裝的伸縮性較好。

聯(lián)鎖鎧裝用帶材可以是鍍鋅鋼帶、不銹鋼帶、銅帶、鋁合金帶等,鋁合金帶要求采用5052系列的鋁合金材料,其機(jī)械性能要求達(dá)到抗拉強(qiáng)度(280±10)MPa,伸長(zhǎng)率控制在5%～8%。如果抗張強(qiáng)度太小,那么扎制的螺旋狀聯(lián)鎖鎧裝帶外觀不好,鋁合金的抗壓強(qiáng)度也達(dá)不到要求;若抗拉強(qiáng)度太大,則鋁合金不易彎曲,彈性大,加工困難。

3.4 阻燃防火礦物填充配方研制

防火阻燃填充物包括含硅粘合物、無(wú)機(jī)阻燃化合物、礦物化合物,還可包含硅酸鹽改性劑、硅酸鹽固化劑、顏料,具有優(yōu)異的防火效果,會(huì)失去水分吸收大量的熱量,以達(dá)到阻燃效果。

防火泥配方至關(guān)重要?；旌虾蟮姆阑鹉嘁缶哂幸欢ǖ恼扯?讓防火填充物質(zhì)可以通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出包覆在纜芯上,同時(shí)包覆在線芯上的防火泥還應(yīng)保持長(zhǎng)期柔軟性。

4 柔性防火電纜發(fā)展方向

柔性防火電纜在性能上增加BS 6387—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的C、W、Z技術(shù)要求,同時(shí)JG/T 313—2014標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)增加對(duì)YTTW的BS 6387—2013試驗(yàn)要求,后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)修訂也會(huì)增加對(duì)BTTZ相應(yīng)技術(shù)要求。BTTZ礦物絕緣電纜在性能上與柔性防火電纜相比,其優(yōu)越性不在于耐火性能,而在于不可燃性能。柔性防火電纜的發(fā)展方向需要結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 31247—2014《電纜及光纜燃燒分級(jí)》[7],達(dá)到A級(jí)或B1燃燒等級(jí)。燃燒等級(jí)性能指標(biāo)如表5所示。

表5 燃燒等級(jí)性能指標(biāo)

4 結(jié) 語(yǔ)

防火的電纜的種類繁多,尤其是衍生的隔離型防火電纜目前沒(méi)有具體的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),行業(yè)內(nèi)均是根據(jù)各自公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造的。