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辐照交联低压电线电缆的简介

2021-12-29 11:21     来源:小微电气     电子加速器 辐照交联
辐照交联设备

摘要:对现有辐照交联设备、材料、产品及各类执行标准进行了简要分析和介绍,对辐照交联技术以后几年的应用市场进行了预测,对电子加速器交联技术的应用有一定的参考价值。

一、引言:

辐射加工是近30年来发展起来的一项技术,是核工业转民用事业的一大支柱产业。国外从50年代就开始研究用高能射线进行细菌灭活、有机材料改性、种子改良等。随着1Mrad以上大功率电子加速器开发成功并快速工业化,辐照交联电线电缆逐步由实验实走向实用,到70年代初期,发达国家的辐照交联电线电缆产业已进了工业化的规模,70年代到80年代以年递增15-20%的平均增长率增长。我国于80年代初开始生产高能电子加速器,但发展速度缓慢。进入90年代后,由于辐照交联电线电缆的市场需求猛增,带动了辐射加工电缆业的快速发展。

二、辐照交联技术的国内外现状

电线电缆用高能电子加速器主要分为高频高压型和ELV型,从技术角度来说这两种加速器各有优势,但由于高频高压型加速器初期投资较小,受到各个公司的欢迎。从能量角度来看,电线电缆用加速器主要集中在1Mev到3.5Mev之间。能量越高,射线的穿透力就越强,对应辐照厚度也越大,所以一般电线电缆企业都会配置两台或两台以上的辐照交联设备,用于覆盖电线电缆全部产品。目前,全世界用于电线电缆的电子辐照加速器约有1000台,主要集中在北美、欧洲、日本、俄罗斯、中国及韩国等国家。我国现有电子辐照加速器近600台,占全球产能的60%以上。国内电子加速器的生产也占到了全球市场的50%以上。

三、我国辐射交联电线电缆行业现状

随着近几年的发展,我国电线电缆行业辐照加工技术有了长足的发展,主要表现在如下几个方面。

1、加速器设备国产率快速增长:

90年代初,电子加速器在各个行业的应用快速增长,特别是在基因工程、种子改良、污水处理、热缩材料及电线电缆行业上的应用。但是当时国内电子加速器的生产技术还不成熟,只有先锋电机厂等几家企业能生产,而且性能也不太理想,所以那时加速器主要以进口为主,设备主要来自苏联、美国、法国及日本等国家。

2000年后,随着技术消化吸收并成熟,国内加速器引来了爆发式增长,也逐渐形成达胜、爱邦以生产高频高压型加速器为主生产企业,以及进口代理ELV型加速器的山西壹泰科公司,生产能力及市场占有率达到全球市场的50%以上。线缆行业拥有的电子辐照加速器生产线也迅速增长到近300台以上。目前,我国辐照加工电线电缆生产线的生产能力已稳居世界第一。

2、辐照交联电线电缆产品在各行各业得到认可:

90年代初,由于辐照设备技术不成熟,而辐照交联材料需进口,国产材料质量不稳定无法进行替代,并且标准编制严重滞后等原因,造成辐照电线电缆产品销价居高不下,市场可认度和接受度较低。这又返过来影响了企业的经济效益,从造成交联电线电缆产品开发一度停滞。

随着欧盟、日本等国逐渐推进各类环保指令,PVC由低烟无卤聚烯烃材料替代成为必然,由于非交联低烟无卤产品存在寿命低、耐环境性能差等先天缺陷,交联型低烟无卤得到快速发展,而低烟无卤最佳交联工艺就是采用辐照交联。从2000年开始辐照交联电线电缆进入了各行各业,现在已形成1000亿以上的市场规模,并且还在逐步增长。特别是最近几年,随着新能源行业的快速发展,辐照交联特种电线电缆已开发出上百种细分产品。

3、辐照交联电线电缆产品分类及执行标准:

1)、1KV及以下辐照交联电线电缆,包括各种阻燃(A、B、C、D阻燃等级)、耐火型(NH)、无卤低烟型(WDZ)。该产品是应用最广、市场容量最大的一类产品。现阶段国家已把环保提高到战略层面,绿色环保产品的使用也深入人心,低烟无卤环保材料生产的电线电缆取代聚氯乙烯材料生产的产品已是大势所趋。主要的执行标准为:GB/T 12706、GA306、GB/T 19666、JB/T10491。

2)、辐照交联聚乙烯绝缘控制电缆,包括各种阻燃(A、B、C、D阻燃等级)、耐火型(NH)、无卤低烟型(WDZ)。此产品是在信号传输应用上的一次升级。主要的执行标准为:GB/T 9330、GB/T19666。

3)、1KV及以下辐照交联光伏电缆,包括直流端应用和交流端应用。随着光伏组件成本降低,光伏行业得到了快速发展,光伏作为光伏行业专用电线电缆也得到了快速发展。主要的执行标准为:TUV 2Pfg 1169、EN 50618、IEC62930、UL4703、CEEIA B218。

4)、辐照交联聚烯烃绝缘机车电缆,该产品随着机车内饰无卤阻燃化推进也得到了市场的认可。主要的执行标准为:GB/T 12528、TB/T 1484、EN 50264、EN50364、TJ/CL254、TJ/CL313。

5)、辐照交联聚氯乙烯(XLPVC)绝缘电线,由于部分电子线应用时必需进行沾锡或焊接,高温下PVC绝缘电线就会出现缩皮露铜现象,影响产品寿命,而PVC只能采用辐照交联法生产,所以此产品在电气装备行业应用非常广泛。主要的执行标准为:UL 758、UL1581、UL2556。

6)、辐照交联聚烯烃绝缘电线,此产品主要在105℃到150℃高温环境下使用,也是PVC电子线的一类升级产品。主要的执行标准为:UL758、UL1581、UL2556、JB/T10491。

7)、辐照交联汽车线,主要有低压电线和高压电线两部分,低压电线主要应用于传统燃油汽车,车内高压线主要用于新能源汽车。主要的执行标准为:JASO D 608、SAE J1128、VW 60306、ISO 6722。

8)、其它还有核电站电缆、冲电桩电缆、架空电缆、船用电缆、潜油泵电缆等细分市场,主要采用企业标准或行业标准进行生产。

4、辐照交联电线电缆材料的主要分类:

1)、90℃~150℃无卤阻燃辐照交联电缆绝缘料及护套料。

2)、90℃~105℃辐照交联聚氯乙烯电缆料。

3)、120℃光伏电缆专用无卤低烟辐照交联绝缘料及护套料。

4)、90℃~150℃机车电缆专用辐照交联绝缘料及护套料;

5)、90℃~150℃汽车专用辐照交联绝缘料及护套料;

6)、K1、K2及K3级核电站电缆专用辐照交联料。

由于辐照交联电线电缆主要集中在特殊场合、特殊环境中使用,对材料的要求也各有不同,有时会根据不同客户进行调整,所以大部份产品对材料的要求在产品标准中进行了规定,或采用规格书形式根据客户之间进行约定。

四、辐照交联电线电缆的发展

电线电缆是电能传输、信息传输及各种电器连接必须不可少的基础产品。随着社会发展,各行各业、千家万户将引来5G,智能化、人机交互、快速获取及人工替代的快速发展,这离不开电线电缆产品上述领域中使用。但由于特殊的应用也对电线电缆产品不断提出了更高的要求,常规工艺已很难满足某些环境下的特殊性能,而采用辐照交联改性工艺能明显提高电线电缆的工作温度、耐溶剂、耐油、耐开裂及使用寿命。近几年来我国在电子加速器研制、材料开发、标准制定及产品设计等各方面也有了一定的基础,市场对辐照电线电缆产品也逐步认可和使用,可以预计在今后十年内辐照交联型电线电缆将会引来快速发展。后续几年可重点发展产品主要有几以几种:

1)、建筑布电线:随着社会发展,国家和业主对环境的要求会越来越高,都将要求使用绿色环保产品,而辐照交联低烟无卤布电线作为阻燃、耐火、无毒、环保产品的最优产品将逐步替代普通的聚氯乙烯线缆,市场前景将十分宽广。按全国装修装饰协会的统计,将会有500亿左右的市场规模。

2)、光伏电缆(直流端和交流端):可循环能源是国家战略,而光能是目前除核能外所有能源的根本。我国光伏行业已发展为世界第一,但是从使用率来说只有总能源需要的5%左右,随着光伏电池板转换效率进一步提高,后续几年光伏行业的发展将稳步进行。

3)、汽车线:汽车已成为我国的支柱产业,随着汽车的自动化程度越来越高,新能源车的快速普及,车内敷设的电线数量和长度将不断增长。由于受狭窄空间限制及使用条件苛刻,使具有高的耐磨、长寿命、耐高温性、易焊接、阻燃等特点的辐照交联聚氯乙烯绝缘汽车电线及辐照交联聚烯烃绝缘汽车电线获得大量客户认可,特别是新能源车中的电池与电机的连接线市场前景良好。

4)、电子线(电气装备线):这类产品规格多型号杂,但是用量非常大,包括电子、电机、家用电器、灯具、计算机和仪器仪表等均要使用,随着电器智能化发展,各种特殊要求的电线电缆产品将大范围应用,可以预计今后几年内该类国内产品也将逐渐使用辐照交联电线。

5)、核电及航空航天产品等:各种恶劣环境下电线电缆产品的使用也将采用辐照交联技术进行生产。

6)、其它产品:结构化泡沫产品、高导热地暧管(PEX);各类5G用、核电用、高压直流输电用热缩冷缩电线电缆附件等。

五、结束语

我国在80年代从俄罗斯引进第一台电子加速器开始,经过几十年消化吸收改善,已可以与国际先进水平共台竞技。但是在辐照交联材料的研发上仍有较大差距,特别是在高强度、高阻燃及绝缘电阻稳定性上需加大技术投入,提高创新能力。随着新材料性能的不断提升,辐照交联电线电缆产品将获得更广的应用。

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