淺議電線電纜阻燃性能

文｜陜西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 馮 群

1 前言

電線電纜是用以傳輸電（磁）能、信息和實(shí)現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品。它是由下列部分組成的集合體：一根或多根絕緣線芯，以及它們各自可能具有的包覆層、總保護(hù)層及外護(hù)層。電纜亦可有附加的沒有絕緣的導(dǎo)體，電線電纜主要包括裸線、電磁線及電機(jī)電器用的絕緣電線、電力電纜、通信電纜與光纜。電纜有電力電纜、控制電纜、補(bǔ)償電纜、屏蔽電纜、高溫電纜、計(jì)算機(jī)電纜、信號(hào)電纜、同軸電纜、耐火電纜、船用電纜等，它們都是由多股導(dǎo)線組成，具有連接電路、電器等用途。

電線電纜產(chǎn)品是關(guān)系到國計(jì)民生的產(chǎn)品，近年來，各級(jí)政府和技術(shù)監(jiān)督部門對(duì)電線電纜產(chǎn)品的質(zhì)量高度重視，每年組織開展電線電纜產(chǎn)品監(jiān)督抽查工作，根據(jù)筆者單位歷年承擔(dān)監(jiān)督抽查工作來看，基本能夠反映本省電線電纜生產(chǎn)企業(yè)目前的產(chǎn)品質(zhì)量狀況，為政府和行政主管部門掌握本省電線電纜產(chǎn)品的總體質(zhì)量狀況提供第一手資料。通過多年來對(duì)此項(xiàng)工作的實(shí)施，本省電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量總體呈上升趨勢，生產(chǎn)企業(yè)通過此項(xiàng)工作對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提升逐步重視，歷年來出現(xiàn)的比較集中的一些產(chǎn)品不合格項(xiàng)目逐漸得以糾正。

我們通過對(duì)日常各類檢驗(yàn)工作發(fā)現(xiàn)，電線電纜阻燃性能等一些重要項(xiàng)目需要引起生產(chǎn)企業(yè)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)等方面的高度重視。為進(jìn)一步加深對(duì)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法等的理解，本文著重對(duì)電線電纜阻燃性能進(jìn)行論述和分析。

2 電線電纜引發(fā)火災(zāi)的原因

目前就使用的大部分電線電纜而言，其絕緣層和護(hù)套由各種聚合物組成，如聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙乙烯（PP）等，這些材料都具有不同程度的可燃性，遇到高溫或者明火極易引起火災(zāi)，個(gè)別甚至具有易燃性。建筑物越是稠密，人員越是集中，線纜鋪設(shè)密度越大，而引發(fā)火災(zāi)的可能性更大，如超高層建筑、大型娛樂場所、工礦企業(yè)、地下建筑等，往往都是線纜火災(zāi)高發(fā)地區(qū)，而且更容易引起連續(xù)火災(zāi)，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失，并威脅到人身財(cái)產(chǎn)安全。

線纜短路或?qū)w材質(zhì)問題也是引發(fā)火災(zāi)的一個(gè)重要原因，即使是低壓線路，短路電流往往會(huì)是正常電壓的數(shù)百倍甚至數(shù)千倍，線路內(nèi)瞬間產(chǎn)生的熱量，伴隨線路短路點(diǎn)的火花，電弧溫度可達(dá)3000度以上，足以使線纜的絕緣和護(hù)套發(fā)生燃燒，即使保護(hù)器切斷電流，火焰也不會(huì)熄滅，仍舊有可能引燃臨近物品，發(fā)生火災(zāi)。

線纜火災(zāi)發(fā)生之后，由于絕緣層和護(hù)套的材質(zhì)問題，聚合物會(huì)在高溫和燃燒狀態(tài)下分解，釋放出氯化氫等有毒、腐蝕性氣體，這些氣體會(huì)直接危害人的生命財(cái)產(chǎn)安全，也會(huì)對(duì)機(jī)器設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)等造成損害，影響使用效果和壽命，嚴(yán)重降低設(shè)備的安全性和使用性，造成二次污染。

3 阻燃電線電纜

是指在規(guī)定條件下，試樣被燃燒，并撤去試驗(yàn)火源后，火焰的蔓延僅在限制范圍內(nèi)，殘焰或殘灼在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，自行熄滅的線纜。其基本特征是，在火災(zāi)情況下，有可能被燒壞而不能正常使用，但可以止住火勢的蔓延，通俗的講就是電線電纜一旦失火，此類線纜能夠把燃燒控制在有限范圍內(nèi)，不發(fā)生蔓延，保住其他設(shè)備或附近的物品，避免造成更大的損失。

3.1 阻燃線纜的分類

普通阻燃線纜：在制造過程中，選用火焰?zhèn)鞑ニ俣认鄬?duì)較低的材料作為電線電纜的護(hù)套和絕緣層材料，或者在絕緣層和護(hù)套中加入特定的能降低火焰迅速蔓延的添加劑，制成電線電纜。此類電線電纜主要考慮降低其火焰?zhèn)鞑ニ俣?，國際標(biāo)準(zhǔn)和我國國家標(biāo)準(zhǔn)將其分為A、B、C三類，由于制作工藝簡單而且成本相對(duì)較低，是目前用量最大的一類。

低煙阻燃電線電纜：除考慮降低火焰?zhèn)鞑ニ俣纫酝?，還考慮要求降低燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙濃度，因此在制造過程中，絕緣層和護(hù)套中加入氫氧化鋁、硼酸鋅、碳酸鈣等抑煙劑起到降低煙濃度的作用，對(duì)此類電線電纜的檢驗(yàn)，除了對(duì)碳化長度檢驗(yàn)還要檢驗(yàn)煙濃度的指標(biāo)。

低煙無鹵阻燃電線電纜：除阻止火焰蔓延特性外，還有燃燒時(shí)不產(chǎn)生濃煙，燃燒物的腐蝕性和毒性低等特性，因而減少了對(duì)儀器設(shè)備和建筑物的腐蝕及對(duì)人身的損害，對(duì)此類電線電纜主要檢測其燃燒碳化長度，燃燒煙密度，同時(shí)檢驗(yàn)煙氣毒性成分含量，或煙氣對(duì)生物體的毒害程度，此類電線電纜生產(chǎn)成本較高，一般為安全性要求高或在重要的工程中使用。

氟塑料阻燃電線電纜：用氟塑料作為護(hù)套和絕緣層的材料，依據(jù)對(duì)此類電線電纜的檢測結(jié)果來看氟材料的氧指數(shù)、火焰?zhèn)鞑ニ俣取煗舛?、腐蝕性低，而且介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)、高速傳送頻帶的信號(hào)衰減比其他材料的電線電纜都小，物理性能也好很多，此類產(chǎn)品成本遠(yuǎn)高于其他種類產(chǎn)品。

3.2 阻燃線纜與耐火線纜的區(qū)別

耐火電纜是指：在規(guī)定試驗(yàn)條件下，試樣在火焰中被燃燒，在一定時(shí)間內(nèi)仍能保持正常運(yùn)行的性能。它的根本特性就是電纜在燃燒條件下仍然能維持該線路一段時(shí)間的正常工作。通俗地講，萬一失火，電纜不會(huì)被容易就燃燒，回路比較安全。因此耐火電纜與阻燃電纜的主要區(qū)別是：耐火電纜在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能維持一段時(shí)間的正常供電，而阻燃電纜不具備這個(gè)特性。

這個(gè)特性決定了耐火電纜在現(xiàn)代都市及工業(yè)建筑中起著重要的作用，因?yàn)橐坏┗馂?zāi)發(fā)生，控制、監(jiān)視、導(dǎo)引及報(bào)警等系統(tǒng)供電回路必須維持正常工作。因此，該電纜主要使用在應(yīng)急電源至用戶消防設(shè)備、火災(zāi)報(bào)警設(shè)備、通風(fēng)排煙設(shè)備、導(dǎo)行燈、緊急電源插座、緊急用電梯等供電回路。

4 阻燃線纜的試驗(yàn)方法

電線電纜阻燃性能的試驗(yàn)方法主要按照和GB/T 18380和GB/T 12666.2-2008兩種方法進(jìn)行檢測。

（1） GB/T 18380方法可分為兩種具體方式進(jìn)行試驗(yàn)操作

單根電線電纜垂直燃燒試驗(yàn)方法，將6000mm的電線電纜垂直安防在300mm×450mm×1200mm的試驗(yàn)箱內(nèi)，用強(qiáng)度為1kW的燃?xì)鈬姛艚o電線電纜供火，按電線電纜的直徑不同供火時(shí)間從60s到480s不等，試驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)線纜的碳化高度判定試驗(yàn)結(jié)果，此種方法試驗(yàn)裝置及程度簡單，便于操作，一般線纜企業(yè)和檢測機(jī)構(gòu)都可建立，但此種方法不適合直徑小于0.8mm的電線電纜火截面積0.5mm2的小型規(guī)格絞線，并且單根電線電纜型式與電線電纜實(shí)際工程應(yīng)用情況有較大差距。

成束電線電纜的垂直燃燒試驗(yàn)方法，將長度為3.5m的多根電線電纜成束安裝，垂直于1000mm×2000mm×4000mm的實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，用強(qiáng)度為20.6kW的燃?xì)鈬姛舸怪毕螂娋€電纜供火，A、B供火時(shí)間為40min，C供火20min，試驗(yàn)結(jié)束后電線電纜的碳化長度不超過2.5m為通過。此種方法試驗(yàn)規(guī)模大，要求比單根電線電纜試驗(yàn)方法苛刻，但與實(shí)際電線電纜應(yīng)用情況接近。

（2） GB/T 12666.2-2008方法試驗(yàn)操作

試驗(yàn)前，試樣、設(shè)備和周圍空氣應(yīng)該在23±5℃溫度下達(dá)到熱平衡，整個(gè)試驗(yàn)期間周圍空氣溫度穩(wěn)定在23±5℃。試驗(yàn)用燃?xì)鉃榧夹g(shù)級(jí)甲烷，標(biāo)稱熱值37.36MJ/m3，允許使用其他等級(jí)的甲烷、天然氣、煤氣或丙烷。無論何種情況，燃?xì)鈶?yīng)能提供可校準(zhǔn)的火焰。

固定噴燈底座的楔子應(yīng)能將噴燈燈管從豎直位置轉(zhuǎn)至與豎直位置成20角，同時(shí)等關(guān)口平面與燈管縱軸線的交點(diǎn)和試驗(yàn)火焰的藍(lán)色內(nèi)錐觸及試樣表面點(diǎn)之間的距離應(yīng)為40mm的供火位置。噴燈燈管縱軸線應(yīng)處在正交于試樣縱軸線，同時(shí)通過試樣中點(diǎn)的垂面內(nèi)，使火焰藍(lán)色內(nèi)錐正好觸及試樣正表面中心線中點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具有排氣通道，至少2m3應(yīng)位于試驗(yàn)火焰區(qū)域的上方，作為熱量和煙氣的積累空間。同時(shí)應(yīng)配備排風(fēng)機(jī)，以便在試驗(yàn)后把煙氣排出試驗(yàn)區(qū)域。

將試樣水平固定在試驗(yàn)箱內(nèi)，底部平鋪一層不大于6mm的矩形醫(yī)用棉層，棉層面積不小于305mm×（150～200）mm，棉層表面以水平試樣的軸線為中心，棉層的上表面應(yīng)位于實(shí)驗(yàn)火焰的藍(lán)色內(nèi)錐觸及表面點(diǎn)的下方。試樣固定在水平支架上，支架間距230mm。

試驗(yàn)前，噴燈豎直且遠(yuǎn)離試樣，并檢查火焰。保證其總高度為（125±10）mm。藍(lán)色內(nèi)錐高度40±2mm。將噴燈固定在楔形臺(tái)上，使噴燈處在供火位置。

點(diǎn)燃噴燈向試樣供火30s，然后迅速移開噴燈，避免造成對(duì)周圍空氣和底部棉層的擾動(dòng)。

試驗(yàn)結(jié)果判定：

（1）碳化長度不大于100mm。

（2）試驗(yàn)箱底部的棉層沒有被燃燒滴落物引燃。

（3）如果實(shí)驗(yàn)過程中有灼熱物、燃燒顆粒滴落在棉層或者楔子上，則重新試驗(yàn)，棉層應(yīng)覆蓋以試樣水平軸為中心的305×355mm長的試驗(yàn)表面，同時(shí)在噴燈周圍楔子的表面上鋪上棉層，試驗(yàn)結(jié)果仍以a、b兩項(xiàng)判定。