CN104795161A - 一种海洋工程装备用电力电缆及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋工程装备用电缆制造技术领域，具体指一种海洋工程装备用电力电缆及其制备工艺，电缆包括有成缆线芯，成缆线芯由多股绝缘线芯绞合成缆，绝缘线芯包括有电缆导体，电缆导体由多根镀锡铜丝绞合而成，电缆导体外绕包有防火层，防火层外挤包有绝缘层；成缆线芯的外层设有耐油污内护层，耐油污内护层与绝缘线芯之间设有填充绳；耐油污内护层的外层设有编织铠装层，编织铠装层外挤包有耐油污外护层；本发明公开的海洋工程装备用电缆具有结构尺寸紧凑、高机械强度、阻燃、耐紫外线、防火、高耐油污和燃烧后无污染的特性；由于制备工艺的改进，电缆的整体质量有了明显的减小优化，电缆的耐扭曲性能则大大得到了提高。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程装备用电缆制造技术领域，具体指一种海洋工程装备用电力电缆及其制备工艺。
背景技术
随着世界各国对海洋资源的大力开采，海洋工程迅速发展，使得海洋工程用电缆的需求不断扩大，同时对其也提出了非常高的技术要求。海洋工程电缆是指配套在海洋工程项目上的特种电缆，如各类钻机模块，采油平台等项目所用的动力、控制和仪表电缆，除了要求高机械强度、防火等性能以下，还特别要求具备优异的耐油污性能。
已有技术中海洋工程电缆一般使用的是船用电缆替代，其耐油污性能不是特别突出。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种海洋工程装备用电力电缆及其制备工艺。
为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：
一种海洋工程装备用电力电缆，所述的电缆包括有成缆线芯，所述的成缆线芯由多股绝缘线芯绞合成缆，所述的绝缘线芯包括有电缆导体，所述的电缆导体由多根镀锡铜丝绞合而成，所述的电缆导体外 绕包有防火层，所述的防火层外挤包有绝缘层；所述的成缆线芯的外层设有耐油污内护层，所述的耐油污内护层与所述的绝缘线芯之间设有填充绳；所述的耐油污内护层的外层设有编织铠装层，所述的编织铠装层外挤包有耐油污外护层。
所述的防火层为双层云母带防火层，所述的云母带的厚度为0.05～0.15mm，所述的双层云母带的搭盖率不小于20％。
所述的内护层为耐油污90℃辐照交联低烟无卤聚烯烃内护层。
所述的编织铠装层为镀锡铜丝编织铠装层，所述的镀锡铜丝编织铠装层主要起到防电磁干扰、消除电缆表面电位和机械保护的作用。
所述的外护层为耐油污90℃辐照交联低烟无卤聚烯烃外护层。
所述的绝缘层为硅烷交联聚乙烯绝缘层。
一种海洋工程装备用电力电缆的制备工艺，所述的电缆的制备工艺包括以下步骤：
步骤1，拉丝：选用高纯度无氧铜杆(含氧量小于20ppm，铜含量大于99.9％)，然后将高纯度无氧铜杆经拉丝机拉制成铜丝，拉丝过程中将拉丝润滑液的温度控制在30～40℃，pH值控制在7.5～8.5，浓度为0.5％，铜丝拉制完成后进行质量检验；
步骤2，退火镀锡：将步骤1中的铜丝进行退火，然后依次进行烘干、冷却、酸洗、镀锡、润滑和收线，镀锡时采用的锡不低于2号锡锭，比重为7.3g/cm3，抗拉强度16.66N/mm2，电阻率≤0.115Ω.mm2/m，电导率15％，铜丝的退火镀锡工艺完成后进行质量检验；
步骤3，束丝：取步骤2中的镀锡铜丝七根，按照“1+6”排列 方式通过单节距束绞机进行绞合，所述“1+6”的排列方式是指：中间一根、周边六根同心正规绞合；
或取镀锡铜丝十九根，按照“1+6+12”的排列方式通过单节距束绞机进行绞合，所述“1+6+12”的排列方式是指：中间为一根、次外层为六根和外层为十二根同心正规绞合；
或取镀锡铜丝三十七根，按照“1+6+12+18”的排列方式通过单节距束绞机进行绞合，所述的“1+6+12+18”的排列方式是指：中间为一根、次外层为六根、第三层为十二根和最外层为十八根同心绞合，绞合中最外层为左向，相邻层绞合方向相反，绞合完成后得到电缆导体并且进行质量检验；
该单节距束绞机采用恒张力控制***，当镀锡铜丝的直径不大于1.0mm时，每根镀锡铜丝的张力不大于400N；
步骤4，防火绕包：选取厚度为0.05～0.15mm的云母带，然后通过绕包装置将步骤3中电缆导体外依次绕包两层云母带，绕包工艺完成后得到成缆线芯并进行质量检验；
步骤5，通过挤出机在步骤4中的成缆线芯外挤包低烟无卤聚烯烃内护层，为了消除非极性材料结晶过程中产生的内应力，必须将挤出后的低烟无卤聚烯烃内护层浸入水槽中进行分段冷却，其水槽内的水的温度控制在50～70℃之间；
步骤6，对步骤5中的低烟无卤聚烯烃内护层进行辐照交联得到辐照交联低烟无卤聚烯烃内护层，辐照交联工艺完成后进行质量检验，所述的低烟无卤聚烯烃内护层通过辐照交联工艺后，可以提高低 烟无卤聚烯烃内护层的耐温、耐磨、耐应力开裂、耐溶剂和耐油污性能。
步骤7，首先设定编织机的编织角为40～50°、编织密度不小于85％，然后通过编织机在步骤6的中的辐照交联低烟无卤聚烯烃内护层外编织镀锡铜丝编织铠装层，编织工艺完成后进行质量检验；
步骤8，通过挤出机在镀锡铜丝编织铠装层外挤包低烟无卤聚烯烃外护层，为了消除非极性材料结晶过程中产生的内应力，必须将挤出后的低烟无卤聚烯烃外护层浸入水槽中进行分段冷却，其水槽内的水的温度控制在50～70℃之间；
步骤9，对步骤8中的低烟无卤聚烯烃外护层进行辐照交联得到辐照交联低烟无卤聚烯烃外护层，辐照交联工艺完成后得到电缆并进行质量检验，所述的低烟无卤聚烯烃外护层通过辐照交联工艺后，可以提高低烟无卤聚烯烃外护层的耐温、耐磨、耐应力开裂、耐溶剂和耐油污性能。
步骤10，最后在电缆的辐照交联低烟无卤聚烯烃外护层的外表面印标志，印完标志后得到电缆成品，然后对电缆成品进行最终的质量检验，检验合格后包装入库。
所述的步骤5和步骤8中的挤出机的螺杆为低压缩比低烟无卤螺杆，所述的低压缩比低烟无卤螺杆的长径比L/D为20～25，所述的低压缩比低烟无卤螺杆的压缩比1～1.5；所述的低烟无卤聚烯烃内护层通过挤出机的半挤压式模具挤出，所述的半挤压式模具的模芯外锥角为25°、模套内锥角35～40°、模套定径区长度不大于2mm， 所述的半挤压式模具的拉伸比不大于1.5、平衡比0.9～1.1。
所述的步骤6和步骤9中的辐照交联工艺中的辐照剂量为12～14Mrad，电子束能量为1.5～2.5MeV，束流为10～20mA，该辐照交联工艺主要是为了提高电缆的耐温等级、耐磨、耐应力开裂、耐溶剂和耐油污性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明公开的一种海洋工程装备用电力电缆具有结构尺寸紧凑、高机械强度、阻燃、耐紫外线、防火和高耐油污的特点，所有材料均为低烟无卤环保材料，燃烧后无污染，适用于海洋工程装备领域高油污的环境。
2、本发明公开的一种海洋工程装备用电力电缆的内护层和外护层均采用高耐油辐照交联低烟无卤聚烯烃材料，具有双层防油污的特点，同时，辐照交联后该类材料又具有高机械强度、耐磨、耐应力开裂、耐溶剂的性能，能够大大提高海洋工程电缆在高油污环境下的使用寿命。
3、本发明公开的一种海洋工程装备用电力电缆的镀锡铜丝的束绞采用单节距束绞机，每根镀锡铜丝的都采用恒张力控制***控制，束绞后的电缆导体特别柔软、外形非常圆整，圆整度不大于5％，达到正规绞合的效果，同时在减小外形尺寸、电缆整体重量、耐扭曲性能上优于同类型产品。
附图说明
图1是本发明的实施例的剖面结构示意图。
附图标记说明：电缆导体1，防火层2，绝缘层3，填充绳4，内护层5，编织铠装层6，外护层7。
具体实施方式
下面根据说明书附图详细说明本发明的具体实施例：
一种海洋工程装备用电力电缆，所述的电缆包括有成缆线芯，所述的成缆线芯由多股绝缘线芯绞合成缆，所述的绝缘线芯包括有电缆导体1，所述的电缆导体1由多根镀锡铜丝绞合而成，所述的电缆导体1外绕包有防火层2，所述的防火层2外挤包有绝缘层3；所述的成缆线芯的外层设有耐油污内护层5，所述的耐油污内护层5与所述的绝缘线芯之间设有填充绳4；所述的耐油污内护层5的外层设有编织铠装层6，所述的编织铠装层6外挤包有耐油污外护层7；所述的防火层2为双层云母带防火层2，所述的云母带的厚度为0.05～0.15mm，所述的双层云母带的搭盖率不小于20％；所述的内护层5为耐油污90℃辐照交联低烟无卤聚烯烃内护层5；所述的编织铠装层6为镀锡铜丝编织铠装层6，所述的镀锡铜丝编织铠装层6主要起到防电磁干扰、消除电缆表面电位和机械保护的作用；所述的外护层7为耐油污90℃辐照交联低烟无卤聚烯烃外护层7；所述的绝缘层3为硅烷交联聚乙烯绝缘层3。
一种海洋工程装备用电力电缆的制备工艺，所述的电缆的制备工艺包括以下步骤：
步骤1，拉丝：选用高纯度无氧铜杆(含氧量小于20ppm，铜含量大于99.9％)，然后将高纯度无氧铜杆经拉丝机拉制成铜丝，拉丝过程中将拉丝润滑液的温度控制在30～40℃，pH值控制在7.5～8.5，浓度为0.5％，铜丝拉制完成后进行质量检验；
步骤2，退火镀锡：将步骤1中的铜丝进行退火，然后依次进行烘干、冷却、酸洗、镀锡、润滑和收线，镀锡时采用的锡不低于2号锡锭，比重为7.3g/cm3，抗拉强度16.66N/mm2，电阻率≤0.115Ω.mm2/m，电导率15％，铜丝的退火镀锡工艺完成后进行质量检验；
步骤3，束丝：取步骤2中的镀锡铜丝七根，按照“1+6”排列方式通过单节距束绞机进行绞合，所述“1+6”的排列方式是指：中间一根、周边六根同心正规绞合；
或取镀锡铜丝十九根，按照“1+6+12”的排列方式通过单节距束绞机进行绞合，所述“1+6+12”的排列方式是指：中间为一根、次外层为六根和外层为十二根同心正规绞合；
或取镀锡铜丝三十七根，按照“1+6+12+18”的排列方式通过单节距束绞机进行绞合，所述的“1+6+12+18”的排列方式是指：中间为一根、次外层为六根、第三层为十二根和最外层为十八根同心绞合，绞合中最外层为左向，相邻层绞合方向相反，绞合完成后得到电缆导体1并且进行质量检验；
该单节距束绞机采用恒张力控制***，当镀锡铜丝的直径不大于1.0mm时，每根镀锡铜丝的张力不大于400N；
步骤4，防火绕包：选取厚度为0.05～0.15mm的云母带，然后 通过绕包装置将步骤3中电缆导体1外依次绕包两层云母带，绕包工艺完成后得到成缆线芯并进行质量检验；
步骤5，通过挤出机在步骤4中的成缆线芯外挤包低烟无卤聚烯烃内护层5，为了消除非极性材料结晶过程中产生的内应力，必须将挤出后的低烟无卤聚烯烃内护层5浸入水槽中进行分段冷却，其水槽内的水的温度控制在50～70℃之间；
步骤6，对步骤5中的低烟无卤聚烯烃内护层5进行辐照交联得到辐照交联低烟无卤聚烯烃内护层5，辐照交联工艺完成后进行质量检验，所述的低烟无卤聚烯烃内护层5通过辐照交联工艺后，可以提高低烟无卤聚烯烃内护层5的耐温、耐磨、耐应力开裂、耐溶剂和耐油污性能。
步骤7，首先设定编织机的编织角为40～50°、编织密度不小于85％，然后通过编织机在步骤6的中的辐照交联低烟无卤聚烯烃内护层5外编织镀锡铜丝编织铠装层6，编织工艺完成后进行质量检验；
步骤8，通过挤出机在镀锡铜丝编织铠装层6外挤包低烟无卤聚烯烃外护层7，为了消除非极性材料结晶过程中产生的内应力，必须将挤出后的低烟无卤聚烯烃外护层7浸入水槽中进行分段冷却，其水槽内的水的温度控制在50～70℃之间；
步骤9，对步骤8中的低烟无卤聚烯烃外护层7进行辐照交联得到辐照交联低烟无卤聚烯烃外护层7，辐照交联工艺完成后得到电缆并进行质量检验，所述的低烟无卤聚烯烃外护层7通过辐照交联工艺后，可以提高低烟无卤聚烯烃外护层7的耐温、耐磨、耐应力开裂、 耐溶剂和耐油污性能。
步骤10，最后在电缆的辐照交联低烟无卤聚烯烃外护层7的外表面印标志，印完标志后得到电缆成品，然后对电缆成品进行最终的质量检验，检验合格后包装入库。
所述的步骤5和步骤8中的挤出机的螺杆为低压缩比低烟无卤螺杆，所述的低压缩比低烟无卤螺杆的长径比L/D为20～25，所述的低压缩比低烟无卤螺杆的压缩比1～1.5；所述的低烟无卤聚烯烃内护层5通过挤出机的半挤压式模具挤出，所述的半挤压式模具的模芯外锥角为25°、模套内锥角35～40°、模套定径区长度不大于2mm，所述的半挤压式模具的拉伸比不大于1.5、平衡比0.9～1.1。
所述的步骤6和步骤9中的辐照交联工艺中的辐照剂量为12～14Mrad，电子束能量为1.5～2.5MeV，束流为10～20mA，该辐照交联工艺主要是为了提高电缆的耐温等级、耐磨、耐应力开裂、耐溶剂和耐油污性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明公开的一种海洋工程装备用电力电缆具有结构尺寸紧凑、高机械强度、阻燃、耐紫外线、防火和高耐油污的特点，所有材料均为低烟无卤环保材料，燃烧后无污染，适用于海洋工程装备领域高油污的环境。
2、本发明公开的一种海洋工程装备用电力电缆的内护层5和外护层7均采用高耐油辐照交联低烟无卤聚烯烃材料，具有双层防油污的特点，同时，辐照交联后该类材料又具有高机械强度、耐磨、耐应 力开裂、耐溶剂的性能，能够大大提高海洋工程电缆在高油污环境下的使用寿命。
3、本发明公开的一种海洋工程装备用电力电缆的镀锡铜丝的束绞采用单节距束绞机，每根镀锡铜丝的都采用恒张力控制***控制，束绞后的电缆导体1特别柔软、外形非常圆整，圆整度不大于5％，达到正规绞合的效果，同时在减小外形尺寸、电缆整体重量、耐扭曲性能上优于同类型产品。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种海洋工程装备用电力电缆，其特征在于：所述的电缆包括有成缆线芯，所述的成缆线芯由多股绝缘线芯绞合成缆，所述的绝缘线芯包括有电缆导体，所述的电缆导体由多根镀锡铜丝绞合而成，所述的电缆导体外绕包有防火层，所述的防火层外挤包有绝缘层；所述的成缆线芯的外层设有耐油污内护层，所述的耐油污内护层与所述的绝缘线芯之间设有填充绳；所述的耐油污内护层的外层设有编织铠装层，所述的编织铠装层外挤包有耐油污外护层。
2.根据权利要求1所述的一种海洋工程装备用电力电缆，其特征在于：所述的防火层为双层云母带防火层，所述的云母带的厚度为0.05～0.15mm。
3.根据权利要求1所述的一种海洋工程装备用电力电缆，其特征在于：所述的内护层为耐油污90℃辐照交联低烟无卤聚烯烃内护层。
4.根据权利要求1所述的一种海洋工程装备用电力电缆，其特征在于：所述的编织铠装层为镀锡铜丝编织铠装层。
5.根据权利要求1所述的一种海洋工程装备用电力电缆，其特征在于：所述的外护层为耐油污90℃辐照交联低烟无卤聚烯烃外护层。
6.根据权利要求1所述的一种海洋工程装备用电力电缆，其特征在于：所述的绝缘层为硅烷交联聚乙烯绝缘层。
7.根据权利要求1所述一种海洋工程装备用电力电缆的制备工艺，其特征在于：所述的电缆的制备工艺包括以下步骤：
步骤1，拉丝：选用高纯度无氧铜杆(含氧量小于20ppm，铜含量大于99.9％)，然后将高纯度无氧铜杆经拉丝机拉制成铜丝，拉丝 过程中将拉丝润滑液的温度控制在30～40℃，pH值控制在7.5～8.5，浓度为0.5％，铜丝拉制完成后进行质量检验；
步骤2，退火镀锡：将步骤1中的铜丝进行退火，然后依次进行烘干、冷却、酸洗、镀锡、润滑和收线，镀锡时采用的锡不低于2号锡锭，比重为7.3g/cm3，抗拉强度16.66N/mm2，电阻率≤0.115Ω.mm2/m，电导率15％，铜丝的退火镀锡工艺完成后进行质量检验；
步骤3，束丝：取步骤2中的镀锡铜丝七根，按照“1+6”排列方式通过单节距束绞机进行绞合，所述“1+6”的排列方式是指：中间一根、周边六根同心正规绞合；
或取镀锡铜丝十九根，按照“1+6+12”的排列方式通过单节距束绞机进行绞合，所述“1+6+12”的排列方式是指：中间为一根、次外层为六根和外层为十二根同心正规绞合；
或取镀锡铜丝三十七根，按照“1+6+12+18”的排列方式通过单节距束绞机进行绞合，所述的“1+6+12+18”的排列方式是指：中间为一根、次外层为六根、第三层为十二根和最外层为十八根同心绞合，绞合中最外层为左向，相邻层绞合方向相反，绞合完成后得到电缆导体并且进行质量检验；
步骤4，防火绕包：选取厚度为0.05～0.15mm的云母带，然后通过绕包装置将步骤3中电缆导体外依次绕包两层云母带，绕包工艺完成后得到成缆线芯并进行质量检验；
步骤5，通过挤出机在步骤4中的成缆线芯外挤包低烟无卤聚烯烃内护层，然后对挤出后低烟无卤聚烯烃内护层进行分段冷却；
步骤6，对步骤5中的低烟无卤聚烯烃内护层进行辐照交联得到辐照交联低烟无卤聚烯烃内护层，辐照交联工艺完成后进行质量检验；
步骤7，首先设定编织机的编织角为40～50°、编织密度不小于85％，然后通过编织机在步骤6的中的辐照交联低烟无卤聚烯烃内护层外编织镀锡铜丝编织铠装层，编织工艺完成后进行质量检验；
步骤8，通过挤出机在镀锡铜丝编织铠装层外挤包低烟无卤聚烯烃外护层，然后对挤出后低烟无卤聚烯烃外护层进行分段冷却；
步骤9，对步骤8中的低烟无卤聚烯烃外护层进行辐照交联得到辐照交联低烟无卤聚烯烃外护层，辐照交联工艺完成后得到电缆并进行质量检验；
步骤10，最后在电缆的辐照交联低烟无卤聚烯烃外护层的外表面印标志，印完标志后得到电缆成品，然后对电缆成品进行最终的质量检验，检验合格后包装入库。
8.根据权利要求7所述的一种海洋工程装备用电力电缆的制备工艺，其特征在于：所述的步骤5和步骤8中的挤出机的螺杆为低压缩比低烟无卤螺杆，所述的低压缩比低烟无卤螺杆的长径比L/D为20～25，所述的低压缩比低烟无卤螺杆的压缩比1～1.5；所述的低烟无卤聚烯烃内护层通过挤出机的半挤压式模具挤出，所述的半挤压式模具的模芯外锥角为25°、模套内锥角35～40°、模套定径区长度不大于2mm，所述的半挤压式模具的拉伸比不大于1.5、平衡比0.9～1.1。
9.根据权利要求7所述的一种海洋工程装备用电力电缆的制备工艺，其特征在于：所述的步骤6和步骤9中的辐照交联工艺中的辐照剂量为12～14Mrad，电子束能量为1.5～2.5MeV，束流为10～20mA。
10.根据权利要求7所述的一种海洋工程装备用电力电缆的制备工艺，其特征在于：所述的步骤5和步骤8中的水槽内水的温度控制在50～70℃之间。
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