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K3類電纜熱壽命試驗數(shù)據(jù)及推算壽命的觀察

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電纜絕緣熱壽命評定是有關(guān)生產(chǎn)廠關(guān)心的問題，IE級K3類電纜絕緣的壽命評定是屬于單因子溫度的試驗。IEC 60216應(yīng)用阿累坭烏斯原理是眾所振動粉碎機(jī)公認(rèn)的試驗和推算方法。

1、上世紀(jì)八十年代高壓乙丙橡膠絕緣和含鹵阻燃乙丙橡膠絕激振器緣壽命試驗
&nKZS系列礦用篩采bsp; 回顧上世紀(jì)八十年代高壓乙丙橡膠絕緣和含鹵阻燃乙丙橡膠絕緣壽命試驗情況。試樣有二種形狀，一種為成品電纜絕緣線芯抽去導(dǎo)體的管狀試樣，另一種為成品絕緣切取啞鈴片試樣。試驗溫度取三點，即121℃ 136℃ 150℃，壽命終止點取試樣斷裂伸長率下到40%（絕對值）和斷裂伸長率的保留率下降到原始值的40%（相對值），試驗結(jié)果得到較好的相關(guān)性，但是推算壽命與期望值相差甚大。表1～4為試驗數(shù)據(jù)匯總，壽命推算結(jié)果均未超過10年，這是否能說明材料本身性能較差，或分析試驗方法和試樣等存在缺點，一時難以得出結(jié)論。以上二種材料配方并非為K3類電纜所設(shè)計，但根據(jù)經(jīng)驗，電纜的實際使用壽命一定在10年以上，主觀估計為二十年左右。

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2礦業(yè)輸送設(shè)備、交聯(lián)聚乙烯壽命試驗情況

當(dāng)前K3電纜絕緣多數(shù)采用交聯(lián)聚乙烯或無鹵低煙阻燃交聯(lián)聚烯烴，大約八年前，根據(jù)有關(guān)電纜廠的委托，電纜研究所對交聯(lián)聚乙烯進(jìn)行壽命評定工作，由于委托方要求限時提出報告，為壓縮試驗時間，制訂的試驗方案中，采取了較高的試驗溫度，這與IEC 60216推薦的試驗壽命終止時間以及最低試驗溫度與工作溫度之差值有出入，但不嚴(yán)重破碎機(jī)生產(chǎn)線影響總體趨勢。試樣取用硅烷交聯(lián)聚乙烯和輻照交聯(lián)聚乙烯，試樣制備有了改進(jìn)，采用特制管狀試樣，情況有所改善，試驗結(jié)果基本符合期望值。

滾筒篩根據(jù)經(jīng)驗對交聯(lián)聚烯烴的壽命評定應(yīng)注意以下方面：（1）所有試樣的材質(zhì)應(yīng)均勻并保持致性，制樣應(yīng)當(dāng)一次完成。（2）制備試樣的關(guān)鍵工藝最好與電纜加工相似。（3）試樣厚度及外圍周長可進(jìn)行預(yù)備性試驗來確定，以滿足試驗周期時限的要求。（4）防止試樣局部劃傷、拉伸和彎折等。選擇特制的管狀試樣能符合上述要求，而通常用顆粒料模壓后，切取啞鈴試片不能完全符合上述要求，從成品電纜上剝?nèi)〉墓軤钤嚇踊蚯腥〉膯♀徠嚇?，也不能完全符合上述要求，從而人為地下降了試驗壽命終止時間。

管狀試樣制作的步驟如下：在直徑為膠帶輸送機(jī)1.0 mm左右的光亮銅線外擠厚度為1.2±0.1 mm的可交聯(lián)聚烯烴或其他要求的材料，但不要擠得太緊以免不易抽出銅線，當(dāng)擠塑達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，才可將絕緣線芯作為正式試驗樣品，長度需充分滿足總的管狀試樣數(shù)量，然后進(jìn)行交聯(lián)（與電纜絕緣芯交聯(lián)工藝相同）。成圈試樣應(yīng)在二端各取約20 m樣品，按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行浸水耐電壓試驗、浸水絕緣電阻測量、原始抗張強(qiáng)度和斷裂伸長率試驗、熱收縮和熱延伸試驗，必要時需進(jìn)行凝膠率測定。二端取樣的試驗數(shù)據(jù)應(yīng)非常接近，以證明成圈試樣材質(zhì)的均一性。下一步是切取管狀試樣，長度適當(dāng)放長一些，并抽出銅線，抽銅線時應(yīng)避免拉伸絕緣空管。允許在管狀試樣的一端用適當(dāng)材料堵塞，但禁止插入金屬線，可以用局部熱壓密封法，不允許試樣二端均堵塞。管狀試樣總數(shù)應(yīng)有充分的批量備份。

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    給料設(shè)備關(guān)于計算符號的說明：T0和T 為試驗溫度（℃和K）
&n破碎機(jī)bsp;      t 為試驗壽命終止時間（h）
        τ 為推算90℃壽命（h碎石機(jī)設(shè)備）
  &nb環(huán)錘式破碎機(jī)sp;     n 為計算時取的溫度點

表5是一組硅烷交聯(lián)聚乙烯典型試驗數(shù)據(jù)，其推算結(jié)果看來可以接受。分析表5情況，與IEC 60216導(dǎo)則的推薦條件存在幾點差異：（1）最低試驗溫度135℃與工作溫度90℃的差值大于30℃，此時推算壽命的線性關(guān)系可能有變化。（2）最低試驗溫度135℃的t為38 h ，時間偏短，會使直線斜率偏陡。（3）最高試驗溫度180℃的t為2300 h ,，時間也偏短，影響直線延伸誤差原煤分級篩。不過γ仍超過95％，應(yīng)認(rèn)為τ值可信。用另一種方法進(jìn)行分析，即是將上述數(shù)據(jù)分二組，一組為135℃、150℃和165℃，另一組為150℃、165℃和180℃，分別用二組數(shù)據(jù)進(jìn)行三點法推算壽命，結(jié)果見表6和表7，在理論上τ和γ值都是有效的（參見圖4）。

表6的最低試驗溫度與額定使用溫度相差60℃，其推算壽命τ接近80年。表7的含意是最高試驗溫度下降到165℃，τ則接近20年，如果聯(lián)系EBASCO規(guī)范的解釋，實際使用壽命總是比實驗室推算壽命長得多，這樣的結(jié)果也無妨大局。前者γ為0.985，后者為0.995，均大于0.98，同樣有效，但表7的可信度比表6略高?？傊囼灧桨傅脑O(shè)計會影響τ和γ值。再觀察老化前數(shù)據(jù)，原始斷裂伸長率為400％，下降到50％時絕對值為200％，安全余度很大。為進(jìn)一步比較情況，用同樣方法進(jìn)行輻照交聯(lián)聚乙烯壽命試驗和推算。發(fā)現(xiàn)所選輻照交聯(lián)聚乙烯性能比硅烷交聯(lián)聚乙烯性能好，表8得到了證實（見圖5）。

從以上的觀察和分析，今后在壽命評定研究工作中，需要對試驗溫度、溫度級差和試驗時限進(jìn)行調(diào)整。對工作溫度為90℃的交聯(lián)聚烯烴和乙丙橡膠，試驗溫度可取120～165℃，其中135℃是規(guī)定必須選取的溫度點。溫度級差取15℃為宜，這樣滿足了四個試驗溫度點。最高試驗溫度的壽命終止時限會超過100 h ，最低試驗溫度時限也會超過5000 h 。試樣壽命終止參數(shù)，通常用斷裂伸長率下降到原始值的50％作為終止點，當(dāng)原始斷裂伸長率大于250％時，這樣的規(guī)定偏嚴(yán)，若終止點取原始值的30％，斷裂伸長率絕對值仍有75％，仍在安全限度內(nèi)。

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