广东建材２０１０年第６期 检测与监理 浅析交联聚乙烯材料的热延伸试验 郭俊豪吉家稍 （广东省建筑科学研究院） 摘 要：本文通过对交联聚乙烯材料主要特性的介绍，并将之与其他相似材料进行比较，以及结合 热延伸测试值的统计分析和在实际检测工作中的经验，指出进行交联聚乙烯材料试验时的可能存在 的影响结果的因素，提出第三方检测人员不能简单根据检测结果下结论，应该多结合理论经验，采用 科学、合理的试验手段，以提供较为公正、可靠的测试结果。 关键词：交联聚乙烯绝缘电力电缆；绝缘；热延伸；影响因素 １引言 交联聚乙烯（简称ＸＬＰＥ）作为一种聚烯烃材料， ２交联聚乙烯材料的主要特性 从表１中可知，交联聚乙烯（ＸＬＰＥ）不仅保持了聚乙 ＰＥ）交联前良好的物理机械性能、极好的化学稳定性 １９５２年由美国科学家查尔斯（ＣｈａｒＪｅｓｂｙ）在工作中偶 烯（然发现，距今已有５０多年历史了。ＸＬＰＥ是以电缆专用 和优异的介电性，还提高了长期使用温度（从原来的 的低密度聚乙烯（ＰＥ）为基础树脂，加入过氧化物体系、 ７０￣Ｃ提高到９０￣Ｃ），在耐环境应力开裂、耐蠕变及其它 抗氧化物体系等，经特殊的工艺制成的电缆绝缘料。经 物理机械性能都有所提高。交联聚乙烯的耐酸碱性及耐 过交联方式改型的聚乙烯，其力学性能、耐环境应力开 油性比聚乙烯强，其烯烧的产物同样是Ｃ０。和Ｈ。０，因此 裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和电性能等综 燃烧时对环境的危害很小，符合现代消防低烟无毒的要 合性能得到大幅度的改善。而且交联聚乙烯电缆因其结 求，是环保电缆材料的首选。 构轻便、施工简单、运行维护容易等原因，迅速发展起 来，尤其在我国电力电缆生产中是主要的绝缘料，因此 有着较大的发展空间［１１。 ３交联聚乙烯材料的热延伸试验 有机过氧化物化学交联、硅烷温水交联及电子辐射 交联是目前生产交联电缆最常用的方式。在生产过程中 上述的三级焊缝质量等级要求执行。焊接时，不得使用 对钢构件的质量进行检查。钢构件的变形、缺陷超出允 药皮脱落和焊芯生锈的焊条，施焊前，焊工应复查焊件 许偏差时，应进行处理。 接头质量和焊区的处理情况，当不符合要求时，应经修 整合格后方可施焊。 ７总结 钢梁采用了“楼面平台拼装、整体滑移”的方案。在 （４）施焊时，焊工应遵守焊接工艺，不得自由施焊及 在焊道外的母材上引弧。焊缝表面不得有裂纹、焊瘤、烧 吊装施工期间，各个工序紧密连接，没有发生任何安全、 穿、弧坑等缺陷，焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理， 质量事故，并且具有以下几个方面的优点：应查清原因，定出修补工艺后方可处理。焊接完毕，焊工 应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观 质量，检查合格后应在工艺规定的焊缝及部位打上焊工 钢印。 （１）分段制作运输降低钢结构运输的难度，降低了装 车、运输、卸车成本。 （２）楼面整体拼装成型并检验，便于钢梁拼装施工及 质量监督检验。而且有利于问题的处理。 （３）采用移动性较好的大型汽车式起重设备即可进 （５）材切割面和剪切面应无裂纹、夹渣、分层和大于 ｌｍｍ的缺棱。各加强筋与柱间的连接应牢固可靠，有疑 行分段吊装，降低工程成本。（４）钢梁两榀整体滑移，连成整体，增加钢梁稳定性， 义时应作强度校检。 （６）钢结构安装应按施工方案进行。安装程序必须保 便于流水作业，缩短施工周期，满足施工进度。● 证结构的稳定性和不导致永久性变形。钢结构安装前应 ——１３５—— 检测与监理 间质量控制和成品质量检查中，交联聚乙烯材料的交联 大程度上决定着材料的使用寿命，尤其是电力电缆在高 广东建材２０１０年第６期 表１聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯的主要特性比较 项目 聚乙烯ＰＥ 聚氯乙烯 交联聚乙 ＰＶＣ／Ａ 烯ＸＬＰＥ 程度一般均以“热延伸”这一技术参数来间接衡量，它很 Ｉ温下使用时就显得更加重要。目前，这三种方式交联出 Ｉ 来的电缆热延伸的合格标准是相同的，按现行的国际 ｌｌ体积电阻率（２０℃）（Ｑ・ｃｍ） １０ ０ １０１３ １０１２ 介电强度（ｋＶ／ｍｍ） ２５ ２０ ３５ 介质损耗角正切 ＜０．０００５ Ｏ．Ｏ５～０．１５ ＜０．０００５ 介电常数 ２．２６～２．４０ ５．Ｏ ２．３ ＧＢ或ＩＥＣ、ＢＳ等国际较通用的交联电缆标准，即“负载 下允许最大伸长率≤１７５％，冷却后最大永久伸长率≤ 密度（ｇ／ｃｍ。） 允许长期工作最高温度（。Ｃ） 瞬间短路温度（℃） 断裂伸长率（％） Ｏ．９２ ７５ ｌ５０ ≥３００ １．４０ ７０ １６０ ≥１５Ｏ ０．９２ ９０ ２５０ ≥２００ １５％”［ｚ］［３］，这一指标无论采用哪种方式生产的电力电缆 都具有相当的裕度。随着交联聚乙烯电线电缆广泛地应 用于建设工程领域中，第三方检验机构承检的该类电线 电缆也在逐年增加，所以我们应该准确了解该类产品的 主要特性，并对其热延伸试验的测试方法及出现异常的 测试结果有清楚的认识。 根据学界多年来对各种交联聚乙烯电缆绝缘的热 延伸值的统计分析与本人的实际工作经验，下面就交联 聚乙烯材料的热延伸试验情况展开分析。我们在正常的 检测时常常会发现，交联聚乙烯电缆绝缘在２００℃± ３＂Ｃ热延伸试验中负载下允许最大伸长率大大超过标准 规定的要求，或者试样放入烘箱内在很短时间内熔断， 但是如果马上再次制取试样进行复测，结果却符合要 求。若按照常规的实验程序，只要试验方法无误、制取样 品正确，根据检测结果完全可以下判定结论，但是对于 交联聚乙烯材料来说，这样做可能存在很大的风险。因 为交联聚乙烯材料的交联过程是一个与温度、湿度、时 间、绝缘厚度等因素有着紧密关联的、缓慢的、化学变化 的过程，尤其是自然交联的交联聚乙烯绝缘料，更加受 到以上因素的影响，完成交联的时间会存在较大的差 异，完全有可能在规定的试验周期内，尚未完成自然交 联。一旦随时间推移完成了自然交联，其性能有可能符 合国家标准规定的要求。对于此类情况，笔者认为在反 映试样当前情况的前提下，不能急于判定，而是应该适 当为试样提供一个促进交联的条件：在９０￣Ｃ±２￣Ｃ的热 水中浸泡４～５小时后再作热延伸试验。实践证明，此时 的试验结果可以作为判定依据。 另外，有些制造厂家片面追求商业利润，利用聚乙 烯（ＰＥ）和交联聚乙烯外形特征相近的特点，将聚乙烯冒 充交联聚乙烯，而聚乙烯是无论提供怎样的促进交联的 条件都不会产生交联变化的，它在性能上根本达不到交 联聚乙烯的要求，无论是机械性能还是电气性能。这就 要求检验人员应具有识别真假、优劣交联聚乙烯的能 力。其实，通过观察和工作积累，我们可以根据试样放入 烘箱后的熔断时间、熔断点来区分被检试样究竟属于是 交联得不够？是采用了劣质交联聚乙烯还是采用了聚乙 一１３６一 抗张强度（Ｎ／ｎａｎ。） ≥１Ｏ．０ ≥１２．５ ≥１２．５ 耐候性 差 差 一般 耐老化性 一般 一般 优良 耐油性 一般 一般 优良 低温脆化性 一般 一般 优良 烯？但是作为第三方检验人员来说，不能光凭经验下结 论，必须根据真实的数据来判定，所以对交联聚乙烯与 聚乙烯的性能特性要有深一步的认识与理解。 最后，笔者通过对三种电缆绝缘热延伸的大量实测 数据分析发现，它们在这一性能上存在一定的统计性差 异，即硅烷温水交联电缆的绝缘热延伸值最小、有机过 氧化物化学交联的次之、电子辐射交联的最大。 ４结论 综上所述，交联聚乙烯绝缘热延伸受多种因素的约 束，只要其中个别因素发生变化，就会引起热延伸值的 变化，可见判定交联聚乙烯热延伸应该考虑特殊因素。 从事第三方检验的人员，既不能草率为试验结果下定 论，因为这样存在着把合格的产品误判为不合格的风 险；也不能因为下结论有难度而避开试验不做，这样有 可能让不合格产品或假冒伪劣产品漏检。因此，进行交 联聚乙烯材料热延伸试验之前，排除试样尚未交联或完 全交联的可能是有必要的。我们应该结合理论经验，采 用科学、合理的试验手段，提供公正、可靠的测试结果。 ● 【参考文献】 ［１］将佩南，郑长胜，王国兴，交联电缆的发展动向与需求预测 ［Ｊ］，共用电，１９９５，（１）：１０～１２ ［２］ＧＢ／Ｔ １２７０６．卜２００８，额定电压ｌｋＶ（Ｕｍ＝１．２ｋＶ）到３５ｋＶ （Ｕｍ＝４０．５ｋＶ）挤包绝缘电力电缆及附件第１部分：额定电压ｌｋＶ （Ｕｍ＝１．２ｋＶ）到３ｋＶ（Ｕｍ＝３．６ｋＶ）电缆［Ｓ］ ［３］ＪＢ／Ｔ １０４３８—２００４，额定电压４５０／７５０Ｖ及以下交联聚氯乙烯 绝缘电线和电缆［ｓ］ ［４］ＧＢ／Ｔ ２９５１．２１－２００８，电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方 法第２１部分：弹性体混合料专用试验方法耐臭氧试验热延伸 试验浸矿物油试验电线电缆性能试验方法［Ｓ］