
在热缩管大家族里,双壁热缩管凭借着“外层绝缘保护+内层热熔胶密封”双重设计的优势,在防水防潮场景下成为了主力军,并且被广泛应用到埋地电缆接头、户外连接点以及通信基站等各个领域当中去。但是许多用户在选择的时候只会考虑该产品是否可以起到密封和防潮的作用,并不会注意到另外一个也很重要的问题:它可以承受多大的温度呢?当环境温度超过可以接受的程度时又会怎样呢?实际上,在高温下使用的话,轻者会导致密封不严,重者甚至会引发安全问题,造成的危害要比人们所想得要严重的多。本文就对双壁热缩管的耐温性能进行详细的阐述,并且还对在高温下使用该产品所造成的各种危害进行了深入剖析。
1. 先给出答案:常规耐温范围是怎样的
市场上常见的双壁热缩管外层基材为聚烯烃,内层则是热熔胶。两部分所用材料的耐高温性能决定整个管道的最大允许工作温度,并且一般以内层热熔胶作为薄弱环节。
外层聚乙烯管体:一般的聚乙烯管在长时间使用的条件下,其工作温度一般是75~105℃之间,而标有“105℃”字样的聚乙烯管是最常见的;部分使用了耐温改性的配方或者交联度较高的产品可以达到125℃甚至是135℃的长时间使用的级别。
内层热熔胶:它是最关键的一步。一般的热熔胶软化点多为80~95℃之间,在长时间工作的条件下,其最高允许的工作温度一般不会超过90℃。因此整个管子的实际耐温极限一般是由这一层胶来决定的,普通的双壁热缩管在长时间使用的条件下所能承受的最大温度为90℃~105℃之间较为合理。
另外收缩施工温度也是一码事:要加热到100℃以上才可以让管体完全收缩、热熔胶全部融化流淌,在此期间只有在安装时才会出现,并且时间很短不会对材料造成伤害。两个温度的概念不能搞混,“工作温度”和“施工温度”。
二是内外两层之间要互相配合好,在一定的温度下会把密封结构给破坏掉
要想弄清楚超温和其影响的关系,则必须了解双壁管工作原理。外层管体收缩之后起到机械包裹和绝缘的作用;内层热熔胶在收缩施工的时候被加热融化、流淌填满电线和管道之间的小空隙,在降温之后凝固起来,从而把水分完全堵在外边。密封性可靠性的基础是“胶体始终处于固体状态”。
当环境温度接近或者达到热熔胶软化的温度时,上述的前提就会被打破:固体状态下的胶体会再次软化并变粘,在密封界面处产生松弛现象;温度越来越高,胶就会融化流出,在裂缝里流出来或者向低的地方流去;当温度下降的时候,即使熔胶再次凝固了,但是之前填满的界面现在已经出现了空洞和位移,密封性也就无法保持了。
三、高温使用造成的四种危害
第一种结果就是密封性不好了,防水变成了导水。热熔胶软化流失之后,管体和线缆之间形成的密封界面出现了裂缝,外面的水分以及雨滴就会沿着这些裂缝渗透到接头里面去。本来是为了防潮而设计出来的套管,在这个时候就犹如一顶漏水的帽子一样,把水包在了接头上,并且无法排出,比起没有使用套管来要好得多。埋设在地下的电缆如果被水浸湿之后,在电缆内部就会沿着芯线向四周蔓延开来,从而造成故障范围越来越大。
第二个方面的危害就是管体发生形变和老化,从而降低其防护年限。外层聚烯烃长时间处于高温状态之下容易造成氧化老化的现象,在此期间管壁会变得坚硬、发黄、发脆,并且失去弹性的特点。超温和不严重的可能会在几个月之后才会表现出来,而严重的超温情况则会在短时间内造成管体变软塌陷、鼓包和局部变形等问题,并最终导致整个包裹形态被完全破坏。
第三种结果就是胶体析出造成污染,并产生一系列的问题。熔化的热熔胶沿着电缆流淌,在接线端子、继电器触点以及各种类型的连接器插孔处渗透进去,并且会造成接触不良和绝缘距离变短的问题。对于配电箱和通信设备内的析出性污染问题,在排查上具有很大的困难,并且常常会成为困扰运维人员的“疑难杂症”。
第四种危害是安全隐患加重。最严重的后果是,在超温伴有电气故障的情况下:管体和胶体在高温的作用下加快了碳化的速度,绝缘性能也迅速降低,有可能引起表面爬电、局部放电甚至是燃烧。虽然双壁管使用的材料具有阻燃的设计,但是长时间处于高温状态的老化材料其阻燃性能也会随之减弱。在电缆集中的沟道和桥架中,一个接头损坏可能会引起一系列事故的发生。
第四部分容易踩到“超温坑”的情况有以下几种:
根据常见的经验教训,在下列几种情况中容易发生超温现象:
第一种是载流量较大的电缆接头。当大电流流过接头的时候,由于接触电阻的存在,在短时间内就会产生大量的热能使得接头局部的温度远远高于周围的环境温度,而此时环境中的最高气温也只有四十度左右的话那么在这样的高温下如果接头处还没有达到或者已经超过一百摄氏度的程度的话那就说明问题不大了。大电流通过接头时,由于接触电阻的存在,在短时间里会产生大量热量使接头局部温度大大高于周围环境温度,在这种情况下如果不及时采取措施来降低该区域的温度的话就有可能造成事故的发生从而给人们的生命财产安全带来威胁。在选择的时候要按照“接头的实际温度”,而不能用“环境温度”。
第二是靠近发热部位的地方。设备内变压器、镇流器、加热元件、功率电阻周围的辐射热量会使得局部微环境温度远远高于室温标称值。
第三种情况就是户外曝晒的地方。在夏天强烈的太阳照射之下,黑色物体表面的温度要比外界气温高几十度甚至上百摄氏度,在这样的高温环境下,地表温度和电缆本身的热量会相互叠加起来,从而有可能超过普通的双壁管道所能承受的最大值。
四是误用场景。有的人为了省事就把双壁管使用到了发动机舱或者加温设备旁边的地方,这就是典型的技能匹配错误。
第五点是由于温度低的原因,应该更换哪个人来出场
当环境温度超过常规双壁管所能承受的程度的时候,就存在三种提升方案可以选择:
第一种方法是选择高温级别的双壁钢管。一些生产厂家可以供应出125℃级别的耐高温双壁产品,并且使用了高软化点的内层和更加耐热的外层配方,在稍微超出常理的情况下也能发挥出色的作用,密封结构的优势依然存在。
第二种方法就是使用PVDF热缩套管。长时间使用的最高温度可以达到150摄氏度,机械强度和化学稳定性能都比较好,在需要更高的温度但是又对水汽有较高要求的情况下适用,并且在必要的时候还需要配合密封胶来处理端部。
第三种方法是使用氟橡胶热缩套管代替原来的材料。对于发动机舱、高温设备周围等长时间处于150℃以上的环境中,并且伴随着油污的情况,在这样的环境下使用的氟橡胶产品几乎就是最好的选择,它在耐温、耐介质方面的能力也是该类产品的顶级表现。对于花纹热缩管、普通单壁管等常规产品来说,它们的耐温能力跟一般的聚烯烃双壁管差不多,并不适合用作升级替换方案。
第六条 实用建议:把温度账算在前面
在选择的时候可以培养出以下三种习惯:第一种是实际测量或者估算接头和线缆实际运行时所处的温度,并不是单纯地去观察一下环境温度;二是选择型号的时候要预留20°以上温升余地,不能把设备放在满载的状态下运行;第三,在重要的地方安装之后要做一次带有负载的温度升高复测,以确定接头的温度处于管材所能承受的范围内。施工端也需要注意,在加热收缩的时候,热风枪不能长时间对着一个地方进行炙烤,这样也会造成局部过热从而导致胶体过度流失以及管体损坏。
七、结语
双壁热缩管一般长期使用的最高温度为90~105℃左右,在这个过程中,瓶颈并不在于外层管体上,而是在于内层热熔胶处。超过此限,则密封不严、胶体分离、管体老化等安全问题就会相继出现,防水卫士也有可能成为故障源。要遵守的一个基本原则是根据实际情况来选择材料,并给一定的温差空间;温度低的话就把高温级双壁管、PVDF热缩管或者氟橡胶热缩套管顶上去。把温度这门课提前学好,在密封防护上才不会被时间、热量所打败。