CN102982898B

CN102982898B - 采用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法

Info

Publication number: CN102982898B
Application number: CN201210472387.1A
Authority: CN
Inventors: 武玉; 龙风; 于敏; 金环; 韩奇阳; 凌峰
Original assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Current assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: CN102982898A

Abstract

本发明公开了一种采用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法，包括有导体，导体外侧设有氧化镁绝缘层，氧化镁绝缘层外侧设有铠甲层；具体方法包括以下步骤：对铠甲及铜导体内外表面清洁处理；铠甲及铜导体矫直后用热风枪对铠甲及铜导体表面进行烘烤以去除表面水膜；选用适合纯度和厚度的氧化镁材料，预制氧化镁瓷柱；将氧化镁瓷柱连续无间距套装至铜导体外侧，再将铠甲套装在氧化镁瓷柱外侧；将装配好的待成型电缆引导进入缩径成型设备缩径辊轮中缩径成型并整形制造符合最终尺寸要求的氧化镁矿物绝缘电缆；电缆包装、装箱，放置到干燥处储存。本发明具有防爆及抗辐射、寿命长、工作温度高、载流量大、耐过载、电磁兼容性能优异等优点。

Description

采用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法

技术领域

本发明属于电缆制造技术领域，具体涉及一种用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法。

背景技术

国际热核聚变实验反应堆（ITER）是目前全球最大的国际合作研究项目，合作方包括欧盟、美国、中国、日本、印度、俄罗斯、韩国等国家。该计划将集成当今国际上受控磁约束核聚变的主要科学和技术成果，首次建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，将研究解决大量技术难题，是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步。在ITER内部线圈制造项目设计过程中，考虑到实验过程中内部线圈处于恶劣的辐照环境并承受温升的影响，一种氧化镁矿物绝缘电缆被提出并用于ITER内部线圈导体的制作。

矿物绝缘电缆简称MI电缆（Mineral Insulated Cable），国内习惯称为氧化镁电缆或防火电缆，它是由矿物材料氧化镁粉作为绝缘铜芯铜护套电缆，矿物绝缘电缆由铜导体、氧化镁及金属护套等无机材料组成。矿物绝缘电缆具有防火、防水、防油、耐腐蚀、防爆及抗辐射、无老化、寿命长、工作温度高、载流量大、耐机械损伤、无卤无毒、耐过载、电磁屏蔽及电磁兼容性能优异等优点，被广泛应用于高层建筑、石油化工、机场、隧道、船舶、海上石油平台、航空航天、钢铁冶金、购物中心、停车场等场合。目前工业矿物绝缘电缆制造方法主要包括：预制氧化镁瓷柱法、氧化镁粉灌装法、氩弧焊连续焊接法等。

目前，聚变装置使用的超导体类型一般为CIC导体(Cable-In-Conduit-Conductor)，即超导电缆的外侧有一个厚的不锈钢导管。中科院等离子体物理研究所自主设计完成用于CIC导体冷挤压缩径成型制造生产线，用于ITER TF、PF、CC及Feeder线圈超导导体的生产。CIC导体冷挤压缩径成型制造生产线亦被发展用于氧化镁矿物绝缘电缆的制造。

发明目的

为弥补已有技术的不足，本发明提供一种用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法，电缆铠甲为不锈钢或者镍基合金，根据实际需要亦可采用铜等其它金属材料；绝缘层为氧化镁；导电部分为无氧铜或者铬锆铜等导电材料。根据不同绝缘等级制造不同厚度氧化镁绝缘层，电缆绝缘层致密无间隙且分布均匀，根据实际使用要求确定铠甲及铜导体力学及电学性能参数。

本发明采用的技术方案是：

一种采用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法，其特征在于，包括有导体，导体外侧设有氧化镁绝缘层，氧化镁绝缘层外侧设有铠甲层；具体方法包括以下步骤：

（1）装配前对铠甲及铜导体内外表面清洁处理，去除表面油污等；

（2）铠甲及铜导体矫直后用热风枪对铠甲及铜导体表面进行烘烤以去除表面水膜并及时组装，铠甲及铜导体材料不直度应控制小于1mm/m；

（3）根据设计需要选用适合纯度的氧化镁材料，为了得到较高的绝缘性能，可采用纯度大于99.4%的高纯度原料；

（4）根据电缆使用条件计算选择合适的氧化镁绝缘层的厚度，预制氧化镁瓷柱，氧化镁瓷柱内径大于铜导体外径1mm，氧化镁瓷柱外径小于铠甲内径1mm；氧化镁瓷柱成型压力约为2MPa；烧结温度1000℃~1200℃；烧结后的氧化镁瓷柱高度大于25mm；

（5）烧结后的氧化镁瓷柱采用氮气密闭保护，防止吸潮后绝缘性能下降，氧化镁瓷柱绝缘大于10GΩDC500V；

（6）在调整好水平高度的氮气保护槽内将氧化镁瓷柱连续无间距套装至铜导体外侧，再将铠甲套装在氧化镁瓷柱外侧，将装配好的电缆两端进行密封，防止缩径成型过程中氧化镁瓷柱吸潮降低绝缘等级；

（7）调节好缩径成型设备辊轮间距，保证最终成型的电缆外径达到最终尺寸公差要求；

（8）将装配好的待成型电缆放置到水平支架上，引导进入缩径成型设备缩径辊轮中缩径成型并整形制造符合最终尺寸要求的氧化镁矿物绝缘电缆；

（9）测量缩径成型后的最终电缆外径及不直度，缩径成型后的电缆外径公差应小于±0.15mm，不直度应小于1mm/m；

（10）缩径后的电缆两端采用热熔胶密封或者焊接可伐陶瓷封头，防止氧化镁绝缘层吸潮；

（11）电缆制造完成后进行绝缘电阻等电性能测试及无损探伤测试，电缆绝缘性能应大于10GΩDC 500V；出具生产过程中所有测试报告，电缆包装、装箱，放置到干燥处储存。

采用多组双辊对压式小压延量渐次缩径成型及辊压整形工艺制造氧化镁矿物绝缘电缆。

本发明的优点是：

本发明具有防火、防水、防油、耐腐蚀、防爆及抗辐射、无老化、寿命长、工作温度高、载流量大、耐机械损伤、无卤无毒、耐过载、电磁屏蔽及电磁兼容性能优异等优点。

附图说明

图1为本发明的辊压成型工艺原理图。

图2为本发明利用多对对压辊轮组辊压成型示意图。

图3a为缩径后圆管氧化镁矿物绝缘电缆结构示意图。

图3b为缩径后方管氧化镁矿物绝缘电缆结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种采用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法，包括有导体1，导体1外侧设有氧化镁绝缘层2，氧化镁绝缘层2外侧设有铠甲层3；具体方法包括以下步骤：

缩径成型过程为辊压成型工艺，辊压成型工艺原理如图1所示，电缆铠甲3被辊轮4咬入后，高度方向收到压缩，少部分金属宽展，大部分金属沿长度方向流动，多道辊轮4成型过程将逐渐减小电缆铠甲3外径至最终设计尺寸。

电缆缩径成型过程包括多对对压辊轮组，如图2所示，通过逐步增加下压量对电缆铠甲进行辊压成型，每对辊轮压下量为0.06mm~0.4mm以控制电缆铠甲3在每次辊压过程中的变形量在合理范围。相邻辊压轮4垂直位置放置对铠甲3宽展进行压缩以控制电缆外形尺寸误差。辊压缩径轮4.1组后面若干对辊压轮4为整形辊轮4.2，用以控制最终缩径成型电缆尺寸，要求缩径成型后电缆外径尺寸公差小于±0.2mm。

将装配好的待成型氧化镁矿物绝缘电缆引导进入缩径成型设备缩径辊轮中缩径成型并整形制造符合技术要求的氧化镁矿物绝缘电缆。

铜导体1可以选用铜棒或铜管，电缆铠甲3根据实际使用需要可以采用圆管或者方管材料，分别采用对应结构的缩径辊轮及整形辊轮。图3a为缩径后圆管氧化镁矿物绝缘电缆结构示意图，图3b为缩径后方管氧化镁矿物绝缘电缆结构示意图。

Claims

1.一种采用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法，其特征在于，包括有导体，导体外侧设有氧化镁绝缘层，氧化镁绝缘层外侧设有铠甲层；具体方法包括以下步骤：

（1）装配前对铠甲及铜导体内外表面清洁处理，去除表面油污；

（2）铠甲及铜导体矫直后用热风枪对铠甲及铜导体表面进行烘烤以去除表面水膜，铠甲及铜导体材料不直度应控制小于1mm/m；

（3）根据设计需要选用适合纯度的氧化镁材料，氧化镁材料的纯度不小于99.4%；

（4）根据电缆使用条件计算选择合适的氧化镁绝缘层的厚度，预制氧化镁瓷柱，氧化镁瓷柱内径大于铜导体外径1mm，氧化镁瓷柱外径小于铠甲内径1mm；氧化镁瓷柱成型压力为2MPa；烧结温度1000℃~1200℃；烧结后的氧化镁瓷柱高度大于25mm；

（5）烧结后的氧化镁瓷柱采用氮气密闭保护，氧化镁瓷柱绝缘大于10GΩDC500V；

（6）在调整好水平高度的氮气保护槽内将氧化镁瓷柱连续无间距套装至铜导体外侧，再将铠甲套装在氧化镁瓷柱外侧，将装配好的电缆两端进行密封；

（10）缩径后的电缆两端采用热熔胶密封或者焊接可伐陶瓷封头；

（11）电缆制造完成后进行绝缘电阻电性能测试及无损探伤测试，电缆绝缘性能应大于10GΩDC 500V；出具生产过程中所有测试报告，电缆包装、装箱，放置到干燥处储存。