近年來(lái),國(guó)內(nèi)因核電快速發(fā)展而引起各配套行業(yè)的極大關(guān)注,電線(xiàn)電纜行業(yè)作為重要的配套產(chǎn)業(yè)同樣如此,隨著李克強(qiáng)總理對(duì)沿海核電建設(shè)的重申,核電用電纜的需求會(huì)極大的上升,給國(guó)內(nèi)的電線(xiàn)電纜生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)很好的發(fā)展契機(jī)。但是由于核電站對(duì)于核級(jí)電纜的標(biāo)準(zhǔn)要求很高,目前國(guó)內(nèi)盡管有專(zhuān)門(mén)研發(fā)和生產(chǎn)核級(jí)電纜的電纜企業(yè),但是真正能夠生產(chǎn)出優(yōu)秀的核級(jí)電纜的企業(yè)還在少數(shù)。
認(rèn)識(shí)K3類(lèi)電纜
電纜的運(yùn)行壽命和評(píng)定壽命是國(guó)內(nèi)電纜行業(yè)的慣用術(shù)語(yǔ),與美國(guó)IEEE 383-1974(1980年重新確認(rèn))核電站用IE級(jí)電纜、現(xiàn)場(chǎng)接頭和連接件型式試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語(yǔ)略有差異,該標(biāo)準(zhǔn)命名為安裝壽命和驗(yàn)證壽命。安裝壽命定義為:設(shè)備從安裝到拆除,設(shè)備可以符合設(shè)計(jì)和系統(tǒng)要求的期限。驗(yàn)證壽命的定義為:設(shè)計(jì)一套特殊工作條件方案,該方案的試驗(yàn)時(shí)限能證實(shí)設(shè)備符合要求的性能,因此驗(yàn)證壽命也可理解為資質(zhì)壽命。為驗(yàn)證壽命所擬訂的各種試驗(yàn)方案,它們的條件和時(shí)間不一定相同,但是從邏輯上講,驗(yàn)證壽命應(yīng)當(dāng)能證明符合安裝壽命的期望值。
驗(yàn)證壽命有一定的抽象含義,阿累尼烏斯公式是常用的手段。另外美國(guó)EBASCO火力發(fā)電規(guī)范中命名為服務(wù)壽命和推算壽命。這些名稱(chēng)雖不同,但要說(shuō)清楚的是同一個(gè)問(wèn)題,就是電纜究竟可使用多長(zhǎng)時(shí)間。IE級(jí)電纜運(yùn)行壽命要求為40年,后來(lái)又傾向提高到60年,對(duì)于一種新材料在未取得實(shí)際40或60年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)前,只能用加速老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)推算出壽命。新材料壽命評(píng)定試驗(yàn)是一項(xiàng)研究工作,40或60年時(shí)間很長(zhǎng),用相對(duì)較短時(shí)間加速老化試驗(yàn),推算結(jié)果也不會(huì)剛好等于40年,可能為20-80年之間,這也不能輕易判定20年不可取,80年一定很安全。
阿累尼烏斯公式雖然是一種驗(yàn)證壽命的重要也是常用手段,但它并非是標(biāo)準(zhǔn)的考核指標(biāo),比如40年的時(shí)間顯然有很長(zhǎng),用相對(duì)較短時(shí)間加速老化試驗(yàn),推算結(jié)果,也不會(huì)剛好等于40年,可能是在20-60年之間,因此說(shuō),它不能輕易判定新材料是否符合使用要求。
加速老化試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的溫度范圍、溫度級(jí)差、試樣形狀、試樣與空氣接觸表面積、試樣厚度、試樣制作工藝、批量試樣材質(zhì)均勻性、試樣壽命終止參數(shù)以及烘箱換氣量等等,均對(duì)推算結(jié)果有影響。設(shè)計(jì)一個(gè)比較完美的方案,需要經(jīng)過(guò)多次的前期驗(yàn)證工作,才能得到比較滿(mǎn)意的結(jié)論。
如今,我國(guó)生產(chǎn)的1E級(jí)K3類(lèi)電纜已有多年,通過(guò)鑒定的產(chǎn)品,都進(jìn)行過(guò)40年壽命評(píng)定。出于各種利益,有的認(rèn)為有效;有的認(rèn)為基本可信;有的認(rèn)為基本不可信;更有的認(rèn)為要全盤(pán)推翻,從新開(kāi)始洗牌。其實(shí)只要最終用戶(hù)認(rèn)可,才是最實(shí)在的。這一解釋可參考EBASCO規(guī)范對(duì)于物理壽命試驗(yàn)的結(jié)論中得到證實(shí),這個(gè)結(jié)論說(shuō)明:在電纜設(shè)計(jì)壽命期間,電纜工作中所出現(xiàn)情況,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)找不到完全等效施加物理?xiàng)l件的加速試驗(yàn)方法,只得應(yīng)用阿累尼烏斯技術(shù)或其他實(shí)驗(yàn)室技術(shù)。加速熱壽命試驗(yàn)只能提供材料的相對(duì)熱壽命數(shù)據(jù),進(jìn)一步看,由丁基橡膠絕緣電纜推測(cè)的結(jié)果說(shuō)明,采用阿累尼烏斯技術(shù)的加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù),外推法所導(dǎo)出的壽命時(shí)間,比實(shí)際壽命低。
雖然這樣的數(shù)據(jù),作為許可的概括性原則是不充分的。然而看來(lái)似乎可以說(shuō)明這樣一點(diǎn):一種新型絕緣加速熱壽命情況,與這種新絕緣已經(jīng)得到充分確認(rèn)具有優(yōu)越的長(zhǎng)期服務(wù)記錄,二者的對(duì)比是這種新絕緣能夠長(zhǎng)期使用的有利的證明》。從這個(gè)結(jié)論得到啟發(fā),用于低壓電纜的正常質(zhì)量的非阻燃交聯(lián)聚乙烯絕緣,自發(fā)明至今最長(zhǎng)的輻照交聯(lián)已超過(guò)50年,化學(xué)交聯(lián)和硅烷交聯(lián)也超過(guò)40年,從長(zhǎng)期90℃熱壽命來(lái)看,達(dá)到40年的運(yùn)行壽命國(guó)際上已沒(méi)有懷疑。但是用于低壓電纜的正常質(zhì)量的高填充物無(wú)鹵阻燃交聯(lián)聚乙烯絕緣,自發(fā)明至今最長(zhǎng)的材料未超過(guò)30年,實(shí)際使用中未發(fā)生熱老化而失效,當(dāng)然要證明達(dá)到40年運(yùn)行壽命的理由還不夠充分。
K1類(lèi)電纜與K3類(lèi)電纜的差距
2000年前后,少數(shù)企業(yè)開(kāi)發(fā)1E級(jí)K1類(lèi)電纜。在制造技術(shù)方面進(jìn)展還比較順利,但由于試驗(yàn)裝備和試驗(yàn)技術(shù)條件不夠成俗,產(chǎn)品遲遲不作鑒定。K1類(lèi)電纜的用量比K3類(lèi)電纜少得多,而開(kāi)發(fā)成本高出數(shù)倍,因此研發(fā)K1類(lèi)電纜廠也相對(duì)少得多。目前少數(shù)電纜廠的一部分K1類(lèi)品種電纜通過(guò)了技術(shù)鑒定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),K1類(lèi)電纜采用乙丙橡膠絕緣和乙丙橡膠護(hù)套結(jié)構(gòu),比較有把握通過(guò)泄漏事故試驗(yàn)。交聯(lián)聚烯烴絕緣和交聯(lián)聚烯烴護(hù)套結(jié)構(gòu),相對(duì)不易通過(guò)泄漏事故試驗(yàn)。當(dāng)然不是排斥采用交聯(lián)聚烯烴。
目前國(guó)內(nèi)的泄漏事故試驗(yàn),在原則上參考IEEE383-1974進(jìn)行,該標(biāo)準(zhǔn)本身也說(shuō)明試驗(yàn)條件允許變動(dòng),前幾年國(guó)內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備不完善,試驗(yàn)方法未規(guī)范化。目前包括北京、上海在內(nèi)的國(guó)內(nèi)一線(xiàn)城市都基本具備了泄漏事故試驗(yàn)的基本能力。但關(guān)于泄漏事故試驗(yàn)的具體程序,國(guó)外、國(guó)內(nèi)都不完全相同。比如就是同一個(gè)國(guó)家,現(xiàn)在和過(guò)去的程序也不完全相同。總的來(lái)說(shuō),由于試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)不夠,目前要肯定哪一種程序,最為正統(tǒng),最有權(quán)威性,還需要進(jìn)一步研討。
目前,縱觀國(guó)內(nèi)近萬(wàn)家電纜生產(chǎn)企業(yè),能夠通過(guò)K1類(lèi)電纜鑒定的企業(yè)少之又少,但是因?yàn)楹穗娬窘ㄔO(shè)吸引了全國(guó)乃至全球的眼光,以及近年來(lái)國(guó)內(nèi)電纜行業(yè)加大技術(shù)研發(fā)力度的呼吁空前高漲,近年來(lái)關(guān)于核級(jí)電纜研發(fā)的力度明顯增加、技術(shù)水平得到快速的發(fā)展,在這樣的發(fā)展態(tài)勢(shì)下,我們相信全面完成核級(jí)電纜的國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)近在眼前。