CN105390201B - 一种耐高辐射剂量电缆及其制造方法 - Google Patents

一种耐高辐射剂量电缆及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种耐高辐射剂量电缆，自内而外包括导体、绝缘层、绕包层和护套层；所述导体有多根，每根导体外包裹绝缘层；绝缘层是绝缘带绕包在导体外；各根包裹绝缘层的导体绞合构成缆芯；该绝缘带是耐辐射包带；缆芯外包覆绕包层，在包裹绝缘层的导体与绕包层之间填有填充料；绕包层是由成缆包带紧密绕包而成；护套是轧纹铜护套。一种耐高辐射剂量电缆及其制造方法，步骤包括1)制造导体、2)制造绝缘层、3)成缆和4)轧纹铜护套。本电缆，其耐辐射能力非常强，可在高辐射的核电站环境中安全使用。

Description

一种耐高辐射剂量电缆及其制造方法
技术领域
本技术方案涉及电缆技术领域，尤其涉及耐高辐射剂量用的特殊电缆及其制造方法。
背景技术
现有技术中，一般耐辐射电缆为XLPO\EPR等绝缘，这些绝缘方式在高辐射剂量情况下非常容易出现老化，开裂等现象，导致电缆出现故障，大大降低了电缆的使用寿命。如何使电缆能够在高辐射剂量的情况下，保证电缆安全可靠的运行以及其它设备不被损坏，是亟需解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明创造提出了一种耐高辐射剂量电缆，其耐辐射性能优越，可在高辐射剂量的条件下使用，该耐高辐射剂量电缆的结构如下：
一种耐高辐射剂量电缆，其结构为：自内而外包括导体、绝缘层、绕包层和护套层；所述导体有多根，每根导体外包裹绝缘层；绝缘层是绝缘带绕包在导体外；各根包裹绝缘层的导体绞合构成缆芯；该绝缘带是耐辐射包带；缆芯外包覆绕包层，在包裹绝缘层的导体与绕包层之间填有填充料；绕包层是由成缆包带紧密绕包而成；护套是轧纹铜护套。
耐辐射带为聚酰亚胺带，搭盖率为25％～30％。优选为搭盖率是25％(耐辐射带的宽度规格根据线规选择，比如小线规格可选厚度0.15mm×宽度10mm)。
成缆包带材质为无纺布；绕包层的平均搭盖率不小于25％，且最小搭盖宽度不小于5mm。
成缆包带的宽度规格根据实际使用选择，例如规格为：厚度0.1mm×宽度20mm～厚度0.3mm×宽度80mm。
所述填充料为紧密填充的无尘岩棉绳(可选直径0.2mm的无尘岩棉绳)。所述填充料为紧密填充的无尘岩棉绳。根据线规选用岩棉绳即可，例如，小线一般直径2mm的岩棉绳。
所述轧纹铜护套由铜带焊接构成，铜带的宽度为：护套前缆芯的周长加上两倍的轧纹深度，再加两倍的铜带厚度。铜带厚度和轧纹深度根据线规进行不同选择。
本电缆的每个导体外的绝缘层都是包覆非金属绕包带，增加绝缘耐辐射性能，不出现绝缘和导体粘连的情况，增强了其机械性能。轧纹铜护套既提高了护套的保护作用又起到了一定的抗辐射作用，同时环保无污染，使电缆在高辐射剂量情况下电气性能稳定，抗老化性能优越，使用寿命长。
经过测试，与现有技术相比，本结构的电缆在采用特定材质的耐辐射绕包层后能满足耐辐射剂量达到4Mrad/h的同时，其机械性能、电性能、老化性能等没有明显降低。
由于该新型电缆采用的是新结构，传统工艺不能满足生产要求，生产出的电缆无法满足功能和性能要求，为了解决该问题，本发明创造还提供一种新的制造方法，具体如下：
一种耐高辐射剂量电缆的制造方法，步骤包括：
1)制造导体：把多根金属单丝绞合构成导体；金属单丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两根金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；相邻两层金属单丝的绞合方向相反；最外层单丝绞合节径比不大于20；
2)制造绝缘层：在导体外绕包绝缘带；
3)成缆：各根包覆绝缘带的导体以及填充料进行绞合，同时外部采用重叠绕包形式包覆成缆包带制得缆芯；
成缆节径比为25～35；
4)焊接轧纹铜护套：选用合适宽度的铜带进行焊接；铜带宽度为缆芯的周长加上两倍的轧纹深度再加两倍的铜带厚度；
线径(10.0～20.0)mm，铜带厚度0.4mm，轧纹深度(1.0～1.6)mm，轧纹节距(5.0～8.0)mm；
线径(20.0～35.0)mm，铜带厚度0.5mm，轧纹深度(1.6～2.1)mm，轧纹节距(7.0～11.0)mm；
线径(35.0～50.0)mm，铜带厚度0.6mm，轧纹深度(2.0～2.6)mm，轧纹节距(10.0～16.0)mm；
氩弧焊铜护套的焊接工艺是在氩气保护下，一铜带为负极，钨极为正极，通过低电压(电压一般可以是24V)，大电流来完成焊接，焊接时候，氩气连续吹向焊点处；
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流(180～210)A、氩气流量(14.0～16.0)L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流(210～230)A、氩气流量(14.0～16.0)L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流(范围值250～280)A、氩气流量(14.0～16.0)L/min。
实际作业中，较优参数为：
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流180A、氩气流量14.0L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流210A、氩气流量14.0L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流250A、氩气流量14.0L/min。
或者为：
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流200A、氩气流量15.0L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流220A、氩气流量15.0L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流260A、氩气流量15.0L/min。
或者为：
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流210A、氩气流量16.0L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流230A、氩气流量16.0L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流280A、氩气流量16.0L/min。
焊接铜带的机械强度试验，发现焊缝的抗拉强度(223N/mm2)略高于焊缝周围金属铜的抗拉强度(220N/mm2)，且又略高于铜带本身的抗拉强度(210N/mm2)。
通过本工艺方法，使得本电缆的合格率达到98％以上，同时，由于采用了独特的铜套焊接方法，使本电缆的耐辐射性能、防水性能大大由于同类产品，同时还能保证电缆优秀的机械性能。
附图说明
图1是具体实施例的电缆径向截面示意图；
图中：导体1、绝缘层2、绕包层3、护套层4、填充料5。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本技术方案进一步说明如下：
如图1，一种耐高辐射剂量电缆，自内而外包括导体、绝缘层、绕包层和护套层；所述导体有多根，每根导体外包裹绝缘层；绝缘层是绝缘带绕包在导体外；各根包裹绝缘层的导体绞合构成缆芯；该绝缘带是耐辐射包带；缆芯外包覆绕包层，在包裹绝缘层的导体与绕包层之间填有填充料；绕包层是由成缆包带紧密绕包而成；护套是轧纹铜护套。
耐辐射带为聚酰亚胺带，搭盖率为25％～30％。成缆包带材质为无纺布；绕包层的搭盖率为25％～35％，且最小搭盖宽度不小于5mm。作为优选，耐辐射带和成缆包带的搭盖率都是25％。
填充料为紧密填充的无尘岩棉绳。
轧纹铜护套由铜带焊接构成，铜带的宽度为：护套前缆芯的周长加上两倍的轧纹深度，再加两倍的铜带厚度。
每个导体采用多根软圆铜线绞合制成的导线，导线外部包覆绝缘层。绝缘层采用紧密绕包型带子。将各绝缘线芯绞合成缆芯，再绕包层。绕包层将各绝缘线芯紧紧束缚在一起，对缆芯进行了稳定处理。在绕包层外采用轧纹铜护套包覆。铜护套既提高了护套保护作用，又起到了抗辐射作用。
本例的电缆结构中，导体由普通单丝绞合而成的2类或5类导体，符合国标要求。绝缘层由一种耐辐射带材紧密绕包而成，绝缘电阻符合国标要求。填充材料为无尘岩棉绳，填充应紧密。绕包带采用一种紧密型带子，绕包层应紧密、圆整。护套采用铜带焊接。
本电缆制造方法，步骤包括1)制造导体、2)制造绝缘层、3)成缆和4)轧纹铜护套，其中：
步骤2)制造绝缘层：绝缘层采用绝缘带绕包形式生产；搭盖率不小于25％；
材质为聚酰亚胺带，小线规格一般0.15×10mm，带子宽度都有，根据实际选择。重叠绕包，搭盖率一般25％～30％，优选25％。
步骤3)成缆：各根包覆绝缘带的导体以及填充料进行绞合，同时外部采用绕包形式包覆成缆包带；成缆节径比控制为25～35；绕包层的平均搭盖率不小于25％；
导体符合GB/T 3956要求,填充为岩棉绳，小线规一般为直径2mm的岩棉绳。
重叠绕包，搭盖率一般25％-35％，优选25％。
4)轧纹铜护套：护套根据不同线规，选用合适厚度和宽度的铜带，并选择一定的轧纹深度和节距进行焊接。
铜带宽度一般为护套前缆芯的周长加上两倍的轧纹深度再加两倍的铜带厚度。铜带厚度和轧纹深度根据线规进行不同选择。
铜带厚度、轧纹深度、轧纹节距与线径相关，线径(10.0～20.0)mm，铜带厚度0.4mm，轧纹深度(1.0～1.6)mm，轧纹节距(5.0～8.0)mm；线径(20.0～35.0)mm，铜带厚度0.5mm，轧纹深度(1.6～2.1)mm，轧纹节距(7.0～11.0)mm；线径(35.0～50.0)mm，铜带厚度0.6mm，轧纹深度(2.0～2.6)mm，轧纹节距(10.0～16.0)mm。
焊接为氩弧焊，该铜护套的焊接工艺是在氩气保护下，一铜带为负极，钨极为正极，通过低电压(电弧电压是24V)，大电流来完成焊接，焊接时候，氩气连续吹向焊点处；
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流(180～210)A、氩气流量(14.0～16.0)L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流(210～230)A、氩气流量(14.0～16.0)L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流(范围值250～280)A、氩气流量(14.0～16.0)L/min。
例1为：
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流180A、氩气流量14.0L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流210A、氩气流量14.0L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流250A、氩气流量14.0L/min。
例2为：
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流200A、氩气流量15.0L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流220A、氩气流量15.0L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流260A、氩气流量15.0L/min。
例3为：
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流210A、氩气流量16.0L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流230A、氩气流量16.0L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流280A、氩气流量16.0L/min。
经过实践比对，例2工艺得到的电缆，其一次合格率达到99.8％以上，尤其是氩气流量、电压电流值的匹配，使焊接位置得到充分保护，并且温度降低速率可以使降温和焊接位置的温度达到最佳匹配。
例1工艺得到电缆，其一次合格率达到99.4％以上，其中，焊接厚度0.5mm的铜带时的工艺参数对应的合格率达到99.6％。
例3工艺得到电缆，其一次合格率达到99.6％以上，其中，焊接厚度0.4mm的铜带时的工艺参数对应的合格率达到99.7％。
本电缆的功能、性能的检测数据如下：
1结构尺寸
导体结构：满足GB/T 3956电缆的导体标准；
绝缘结构：绝缘厚度控制范围(0.68～2.62)mm；
护套厚度：护套厚度控制范围(0.38～0.70)mm；
电缆椭圆度：控制范围(0～3)％。
2电压试验
电缆导体与导体，导体与护套之间施加(1.25～3.5)kV的电压，持续时间至少15min，电缆不能发生击穿。
3绝缘电阻
常温下绝缘电阻与电缆长度的乘积大于100MΩ·km。
4弯曲试验
电缆经过特定的弯曲半径，正反向弯曲180°，重复次数(1～2)次。护套表面无裂纹，弯曲后电缆经过(1.25～3.5)kV的电压试验，电缆无击穿。
5辐照后电压试验
电缆辐照后，经过(1.25～3.5)kV的电压试验，电缆无击穿。
本例的电缆制造步骤包括：
1、导体：电缆导体采用导体符合GB/T 3956要求的2类或5类导体，导体由单丝绞合而成，结构满足国标要求。
2、绝缘：绝缘层采用绕包形式生产。由一种耐辐射带材进行重叠绕包，绕包应紧密，搭盖率不小于25％。绕包后应圆整、服贴、紧密，无漏包、褶皱等缺陷。
3、成缆：成缆按一定方向，成缆节径比控制为25-35。采用无尘岩棉绳填充，填充应紧密，缆芯外重叠绕包紧密型带子。平均搭盖率不小于25％，最小搭盖宽度不小于5mm。
4、轧纹铜护套：护套根据不同线规，选用合适厚度和宽度的铜带，并选择一定的轧纹深度和节距进行焊接。

Claims (8)

1.一种耐高辐射剂量电缆的制造方法，其特征是
所述耐高辐射剂量电缆，自内而外包括导体、绝缘层、绕包层和护套层；所述导体有多根，每根导体外包裹绝缘层；绝缘层是绝缘带绕包在导体外；各根包裹绝缘层的导体绞合构成缆芯；该绝缘带是耐辐射包带；缆芯外包覆绕包层，在包裹绝缘层的导体与绕包层之间填有填充料；绕包层是由成缆包带紧密绕包而成；护套是轧纹铜护套；
所述耐高辐射剂量电缆的制造方法，其步骤包括：
1)制造导体：把多根金属单丝绞合构成导体；金属单丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两根金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；相邻两层金属单丝的绞合方向相反；最外层单丝绞合节径比不大于20；
2)制造绝缘层：在导体外绕包绝缘带；
3)成缆：各根包覆绝缘带的导体以及填充料进行绞合，同时外部采用重叠绕包形式包覆成缆包带制得缆芯；
成缆节径比为25～35；
4)焊接轧纹铜护套：选用合适宽度的铜带进行焊接；铜带宽度为缆芯的周长加上两倍的轧纹深度再加两倍的铜带厚度；
铜带厚度0.4mm时，线径10.0～20.0mm，轧纹深度1.0～1.6mm，轧纹节距5.0～8.0mm；
铜带厚度0.5mm时，线径20.0～35.0mm，轧纹深度1.6～2.1mm，轧纹节距7.0～11.0mm；
铜带厚度0.6mm时，线径35.0～50.0mm，轧纹深度2.0～2.6mm，轧纹节距10.0～16.0mm；
氩弧焊铜护套的焊接工艺是在氩气保护下，一铜带为负极，钨极为正极，焊接时候，氩气连续吹向焊点处；
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流180～210A、氩气流量14.0～16.0L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流210～230A、氩气流量14.0～16.0L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流250～280A、氩气流量14.0～16.0L/min。
2.根据权利要求1所述电缆的制造方法，其特征是所述步骤4)中
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流180A、氩气流量14.0L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流210A、氩气流量14.0L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流250A、氩气流量14.0L/min。
3.根据权利要求1所述电缆的制造方法，其特征是所述步骤4)中
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流200A、氩气流量15.0L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流220A、氩气流量15.0L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流260A、氩气流量15.0L/min。
4.根据权利要求1所述电缆的制造方法，其特征是所述步骤4)中
焊接厚度0.4mm的铜带时，焊接基值电流210A、氩气流量16.0L/min；
焊接厚度0.5mm的铜带时，焊接基值电流230A、氩气流量16.0L/min；
焊接厚度0.6mm的铜带时，焊接基值电流280A、氩气流量16.0L/min。
5.根据权利要求1所述电缆的制造方法，其特征是耐辐射包带为聚酰亚胺带，搭盖率为25％～30％。
6.根据权利要求1所述电缆的制造方法，其特征是成缆包带材质为无纺布；绕包层的搭盖率为25％～35％，且最小搭盖宽度不小于5mm。
7.根据权利要求1所述电缆的制造方法，其特征是所述填充料为紧密填充的无尘岩棉绳。
8.根据权利要求1所述电缆的制造方法，其特征是所述耐辐射包带和成缆包带的搭盖率都是25％。
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