Αντοχή στη θερμότητα και αντοχή στη φωτιά καλωδίων και συρμάτων, άκαυστη μόνωση

Είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς τον σύγχρονο κόσμο χωρίς ενσύρματες και καλωδιακές επικοινωνίες, ο όγκος των οποίων, παρεμπιπτόντως, συνεχώς αυξάνεται και αυξάνεται. Η υψηλή πυκνότητα των ηλεκτρικών καλωδίων σε διάφορες, όχι πάντα ιδανικές συνθήκες για μόνωση καλωδίων, αυξάνει τον κίνδυνο πυρκαγιάς. Για παράδειγμα, κάθε χρόνο στις ΗΠΑ λόγω πυρκαγιών που προκαλούνται από πυρκαγιές καλωδίων, η κρατική οικονομία υφίσταται απώλειες περίπου 6 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Έτσι, το ζήτημα της δημιουργίας αξιόπιστων πυρίμαχων καλωδίων και καλωδίων που δεν διαχέουν την καύση γίνεται όλο και πιο επείγον.

Έτσι, η πυρασφάλεια του καλωδίου καθορίζεται από τους ακόλουθους πέντε δείκτες:

Μη πολλαπλασιαστική καύση

Η μη διάδοση της καύσης νοείται ως η ικανότητα του καλωδίου να αυτοσβήνει αμέσως μετά το τέλος της φλόγας. Αυτός ο δείκτης μπορεί να υπολογιστεί ποσοτικά σε όλο το μήκος του καλωδίου που έχει υποστεί ζημιά από πυρκαγιά μετά το τέλος της φλόγας.

Οπτική πυκνότητα καπνού

Η μέγιστη ειδική οπτική πυκνότητα του μέσου στο χώρο κατά την καύση ενός πειραματικού δείγματος καλωδίου χαρακτηρίζει το επίπεδο καπνού που είναι χαρακτηριστικό αυτού του τύπου καλωδίων κατά την καύση τους. Αυτή η παράμετρος αντικατοπτρίζει πόσο γρήγορα εξαπλώνεται ο καπνός σε ένα δωμάτιο που έχει πληγεί από πυρκαγιά, εάν ενεργοποιηθεί ένα τέτοιο καλώδιο. Αυτό είναι σημαντικό για τον καθορισμό των συνθηκών για την κατάσβεση μιας πυρκαγιάς.

Διαβρωτική δραστηριότητα προϊόντων εξαγωγής αερίων

Όσο μεγαλύτερη είναι η διαβρωτικότητα των προϊόντων που εκπέμπουν αέρια, τόσο μεγαλύτερη είναι η ζημιά από τη φωτιά. Με υψηλή διαβρωτική ικανότητα των προϊόντων απελευθέρωσης αερίου, ο ηλεκτρικός εξοπλισμός σε ένα δωμάτιο που καλύπτεται από φωτιά καταστρέφεται. Ποσοτικά, αυτή η παράμετρος προσδιορίζεται από την απελευθέρωση: υδροχλωρίου, υδροβρωμιούχου, διοξειδίου του θείου κ.λπ. — από την ποσότητα των ενεργών αυτών προϊόντων.

Τοξικότητα αερίων

Κατά κανόνα, η τοξικότητα των εκπομπών αερίων οδηγεί σε ατυχήματα και θύματα σε πυρκαγιές. Τα τοξικά αυτά προϊόντα είναι κυρίως: αμμωνία, μονοξείδιο του άνθρακα, υδροκυάνιο, υδρόθειο, διοξείδιο του θείου κ.λπ.

Αντοχή στη φωτιά

Τα πυρίμαχα καλώδια διατηρούν τα χαρακτηριστικά τους υπό την επίδραση ανοιχτής φλόγας, αυτός ο δείκτης υπολογίζεται με την πάροδο του χρόνου — από 15 λεπτά έως 3 ώρες — κατά τη διάρκεια του οποίου το πυρίμαχο καλώδιο μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί.

Μόνωση καλωδίων και αντοχή στη φωτιά

Η πυρασφάλεια του καλωδίου καθορίζεται κυρίως από το υλικό της μόνωσης και την προστατευτική του επίστρωση, καθώς και από τον σχεδιασμό του καλωδίου. Τα πολυμερή υλικά που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μόνωσης χαρακτηρίζονται από παραμέτρους πυρασφάλειας όπως:

• Ευφλεκτότητα;

• δείκτης οξυγόνου;

• Συντελεστής παραγωγής καπνού;

• Δραστηριότητα διάβρωσης προϊόντων εξαγωγής αερίων.

• Τοξικότητα προϊόντων καύσης.

Ευφλεκτότητα

Σύμφωνα με το GOST 12.1.044-89, χαρακτηρίζεται η ευφλεκτότητα των υλικών, δηλαδή η ικανότητά τους να καίγονται. Τα υλικά διαφέρουν: άκαυστα, δύσκολα καίγονται και εύφλεκτα.

Τα μη εύφλεκτα υλικά γενικά δεν μπορούν να καούν στον αέρα. Τα μη εύφλεκτα υλικά μπορούν να αναφλεγούν παρουσία αέρα, αλλά μόλις αφαιρεθεί η πηγή της φλόγας, δεν μπορούν να συνεχίσουν να καίγονται από μόνα τους.

Τα εύφλεκτα υλικά μπορούν να αυτοαναφλεγούν και μπορούν να συνεχίσουν να καίγονται μετά την αφαίρεση της πηγής της φλόγας.Το σημαντικό εδώ είναι ότι οι ποσοτικοί δείκτες ευφλεκτότητας συχνά δεν υποδεικνύουν πλήρως την πυρασφάλεια του καλωδίου.

Δείκτης οξυγόνου

Για ακριβέστερη εκτίμηση της ευφλεκτότητας του υλικού κατά τη διάρκεια της δοκιμής, χρησιμοποιείται ο «δείκτης οξυγόνου», ο οποίος είναι ίσος με τον ελάχιστο όγκο οξυγόνου στο μείγμα αζώτου-οξυγόνου, στον οποίο μπορεί να γίνει σταθερή καύση του δεδομένου υλικού. θέση. Ένας δείκτης οξυγόνου μικρότερος από 21 υποδεικνύει την ευφλεκτότητα του υλικού, δηλαδή, τέτοιο υλικό μπορεί να καεί στον αέρα ακόμη και μετά την αφαίρεση της πηγής ανάφλεξης.

Συντελεστής παραγωγής καπνού

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, ο συντελεστής καπνού αντανακλά την οπτική πυκνότητα του καπνού κατά την καύση του υλικού στον θάλαμο δοκιμής ή σε εσωτερικούς χώρους. Αυτή η παράμετρος προσδιορίζεται με φωτομετρική καταγραφή της εξασθένησης του φωτισμού λόγω της διέλευσης του φωτός από ένα χώρο γεμάτο καπνό. Το Εθνικό Γραφείο Προτύπων των ΗΠΑ, για παράδειγμα, ορίζει δύο αναλογίες καπνού: σιγοκαίει και φλέγεται. Η μέγιστη οπτική πυκνότητα καπνού προσδιορίζεται για διαφορετικά υλικά:

Διαβρωτική δραστηριότητα προϊόντων εξαγωγής αερίων

Σύμφωνα με την περιεκτικότητα σε υδροχλώριο, υδροβρωμίδιο, οξείδιο του θείου και υδροφθόριο, σύμφωνα με τις συστάσεις της IEC, αξιολογείται η διαβρωτική ικανότητα των προϊόντων εξαγωγής αερίων. Για αυτό, χρησιμοποιούνται γνωστές αναλυτικές μέθοδοι, όταν το δείγμα θερμαίνεται σε θάλαμο καύσης σε θερμοκρασία 800 ° C για 20 λεπτά.

Τοξικότητα προϊόντων καύσης

Μέσω της ποσότητας των τοξικών αερίων που απελευθερώνονται κατά την καύση, όπως: μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα, υδροχλώριο, υδροφθόριο, υδροβρώμιο, οξείδιο του θείου, οξείδιο του αζώτου και υδροκυάνιο, ο βαθμός τοξικότητας των προϊόντων καύσης αξιολογείται κατά τη δοκιμή του υλικό που θερμαίνεται σε θερμοκρασία 800 ° C. Γνωστό γεγονός: κυρίως στη βιομηχανία καλωδίων, μονώσεις PVC, καουτσούκ και πολυαιθυλένιο χρησιμοποιούνται για μόνωση.

Η ένωση PVC είναι το λιγότερο εύφλεκτο υλικό λόγω της χημικής της δομής, στην οποία δεν υπάρχουν διπλοί δεσμοί στα μόρια και υπάρχουν άτομα χλωρίου.

Σε περίπτωση πυρκαγιάς, το PVC αποσυντίθεται και απελευθερώνει υδροχλώριο, το οποίο εμποδίζει την εξάπλωση της φωτιάς. Αλλά όταν αλληλεπιδρά με νερό ή ατμό, το υδροχλώριο μετατρέπεται σε υδροχλωρικό οξύ, το οποίο είναι πολύ διαβρωτικό. Επιπλέον, το υδροχλώριο είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο, επομένως η χρήση PVC περιορίζεται στην παραγωγή μόνωσης για πυρίμαχα και πυρίμαχα καλώδια.

Αυξημένη αντοχή στη φωτιά και αντοχή στη θερμότητα

Με την προσθήκη αναστολέων στο PVC είναι δυνατό να αυξηθεί η αντοχή του στη φωτιά. Έτσι, η εισαγωγή φωσφορικών πλαστικοποιητών, επιβραδυντικών φλόγας, πληρωτικών — μειώνει την ευφλεκτότητα των ενώσεων PVC. Ταυτόχρονα, μειώνονται και οι εκπομπές αερίων σε περίπτωση πυρκαγιάς, καθώς οι αναστολείς δεσμεύουν το υδροχλώριο, κατακρημνίζοντάς το με τη μορφή ενός μη εύφλεκτου δωματίου.

Το πολυαιθυλένιο είναι πιο εύφλεκτο και για να γίνει η μόνωση πολυαιθυλενίου άκαυστη, προστίθενται επιβραδυντικά φλόγας σε αυτό, τα οποία συμβάλλουν στην αυτοσβέση της μόνωσης πολυαιθυλενίου με βάση την τροποποιημένη σύνθεση. Η πιο κοινή λύση είναι ένα μείγμα τριοξειδίου του αντιμονίου και χλωριωμένης παραφίνης, λόγω του οποίου επιτυγχάνεται πλεονέκτημα έναντι του PVC - μειωμένη εκπομπή αερίων, μειωμένη τοξικότητα και κίνδυνος για τους ανθρώπους.

Όσο για τη μόνωση από καουτσούκ, το καουτσούκ είναι το λιγότερο εύφλεκτο. καουτσούκ πολυχλωροπρενίου, το οποίο χρησιμοποιήθηκε ευρέως ως υλικό θήκης καλωδίων. Το πιο ανθεκτικό στη φωτιά καουτσούκ είναι το καουτσούκ σιλικόνης, το χλωροσουλφονωμένο ή χλωριωμένο πολυαιθυλένιο ("hypalon") και άλλα πολυμερή που μοιάζουν με καουτσούκ.

Τα πολυμερή που βασίζονται σε φθοροπολυμερή όπως το τετραφθοροαιθυλένιο είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στη φλόγα λόγω του πολύ υψηλού δείκτη οξυγόνου και της χαμηλής εξάτμισης.Αλλά σε θερμοκρασίες θήκης καλωδίου πάνω από 300°C, τέτοια υλικά γίνονται τοξικά, επικίνδυνα για τον άνθρωπο και επίσης διαβρωτικά για τον ηλεκτρικό εξοπλισμό.

Τα εμποτισμένα καλώδια με μόνωση χαρτιού και με επένδυση αλουμινίου ήταν τα πρώτα πυρίμαχα καλώδια τροφοδοσίας.

Τα καλώδια υψηλής τάσης των εμπορικών σημάτων TsAABnlG και AABnlG σε δέσμες δεν εξαπλώνουν την καύση και αντέχουν 20 λεπτά έκθεσης σε ανοιχτή φλόγα στο περίβλημα, δηλαδή η αντοχή στη φωτιά αυτών των καλωδίων έχει επιβεβαιωθεί σε δοκιμές.

Το προστατευτικό τους κάλυμμα έχει μια περίπλοκη δομή: ένα ζευγάρι λωρίδες από γαλβανισμένο χάλυβα και ένα μαξιλάρι από υαλοβάμβακα κάτω από τον προφυλακτήρα. Επιπλέον, η πυραντίσταση παρέχεται από την παρουσία κελυφών, θωράκισης και μεταλλικών οθονών, που συμβάλλουν στη βελτίωση της ποιότητας και της αντοχής στη φωτιά των καλωδίων, ακόμη και με πλαστική μόνωση.

Όταν απαιτείται επιβράδυνση φλόγας από το καλώδιο, τότε χρησιμοποιείται θωρακισμένο καλώδιο με μόνωση PVC από χαλκό ή αλουμίνιο αγωγούς τομέα ή στρογγυλού σχήματος. Στους πυρήνες που συστρέφονται μαζί με τη γέμιση, προστίθεται ένα πηνίο από τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο ή λωρίδες πολυπροπυλενίου, οι οποίες είναι διατεταγμένες με ένα κενό.

Μετά την εφαρμογή των λωρίδων γίνεται με εξώθηση αυτοσβενόμενη μόνωση ιμάντα πολυαιθυλενίου. Στη συνέχεια, εφαρμόζεται μια λωρίδα από ημιαγώγιμο χαρτί καλωδίου με διάκενο και στη συνέχεια ένα ζεύγος χαλύβδινων λωρίδων πάχους 0,3 έως 0,5 mm που σχηματίζουν μια θωράκιση. Οι άνω ζώνες καλύπτουν τα κενά των υποκείμενων ζωνών. Το σώμα είναι κατασκευασμένο από μίγμα PVC χαμηλής ευφλεκτότητας με πάχος 2,2-2,4 mm.

Ως αποτέλεσμα, το περίβλημα σε συνδυασμό με ταινίες πληροί πλήρως τις απαιτήσεις επιβραδυντικού φλόγας για τα καλώδια AVBVng και VBVng όταν τοποθετούνται σε δέσμες, παρά το απλό κάλυμμα PVC.

Μερικές χρήσιμες λύσεις για τα πυρίμαχα καλώδια είναι λωρίδες γυάλινης μαρμαρυγίας πάνω από τον πυρήνα. Τέτοια πυρίμαχα φράγματα, μαζί με μια ένωση PVC, εξασφαλίζουν μακροχρόνια αντίσταση της θήκης του καλωδίου στη δράση της φλόγας. χρησιμοποιούνται σε καλώδια για τάσεις έως 6 kV.

Τα σκευάσματα που δεν εκπέμπουν υδραλογονίδια όταν καίγονται, όπως το διασταυρωμένο πολυαιθυλένιο με επιβραδυντικά φλόγας και τα ορυκτά πληρωτικά, είναι τα καλύτερα για την πυροπροστασία των καλωδίων.

Επιπλέον, μερικές φορές βαφές γαλακτώματος με βάση το νερό και μελάνια με άκαυστα εξαρτήματα εφαρμόζονται στο περίβλημα του καλωδίου, με ψεκασμό ή βούρτσισμα, για να παρέχουν πρόσθετη προστασία στο καλώδιο. Η στρώση εφαρμόζεται με πάχος περίπου 1,5 mm, ενώ η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος του καλωδίου μειώνεται μόνο κατά 5%.

Χρησιμοποιούνται ευρέως θερμοανθεκτικά καλώδια με ορυκτή μόνωση και σε χαλύβδινα περιβλήματα, όπως KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S κ.λπ. Εδώ, τα καλώδια περικλείονται σε θήκες από κράμα ή ανοξείδωτο χάλυβα. Η μόνωση μεταξύ των πυρήνων και των κελυφών είναι κατασκευασμένη από οξείδιο μαγνησίου ή περίκλαση.