核电厂安全壳内仪表与控制电缆的老化管理经验(2)
时间:2014-12-02 10:34来源:未知 作者:y930712 点击:
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2 电缆的老化机理 在现场环境下,电缆的绝缘和护套等聚合物材料随着时间的推移会发生各种缓慢的、不可逆的化学变化和物理变化,这些变化就是电缆的
2 电缆的老化机理
在现场环境下,电缆的绝缘和护套等聚合物材料随着时间的推移会发生各种缓慢的、不可逆的化学变化和物理变化,这些变化就是电缆的老化过程。从宏观上来看,表现为材料的延伸率降低,即材料的抗拉强度减弱;护套材料的硬度或抗压模量增大;材料的密度增加;电气性能改变(如介质损耗增加)。
电缆的老化机理可分为影响分子结构的化学老化机理和影响材料混合物成分的物理老化机理。
2.1 化学老化机理
(1)高分子链断裂:一个高分子链断裂为2个或多个新链,一般为烷氧基或过氧化根断链,导致物质性质的改变。
(2)交联反应:在2个相邻高分子间共价键的结构发生交联,使原先物质的有效成分减少。
(3)氧化反应:这是一种自由基的链式反应,在氧化反应开始阶段,在温度和辐照的影响下,由于共价键的断裂而产生反应性物质,即自由基,氧化反应既导致断链,又生成交联,这取决于氧化链式反应过程中各阶段的分子运动情况,它随着聚合物中添加剂的不同而不同。
(4)氧扩散控制过程:聚合材料中自由基的初速率大于溶解氧扩散的速率时,老化快慢由氧扩散来控制。
(5)协同效应:当各个环境因素的综合影响大于其各个单一影响之和时,会产生这种效应,如对聚合物而言,既受热,又受到辐照。
2.2 物理老化机理
(1)增塑剂蒸发:材料表面的增塑剂向周围的空气中挥发,其留下的空隙又被由材料的核心向表面扩散的增塑剂所填塞,这2种挥发和填塞的分子运动并存,强弱由温度所决定。
(2)增塑剂迁移:在使用增塑材料的多层电缆中,增塑剂在不同材料层间迁移,直到各层材料中的增塑剂达到均衡状态。
3 环境鉴定
为了保证电缆的设计裕度,必须采用环境鉴定的方法,通过加速老化试验,模拟电缆在运行寿期末经受设计基准事件,验证电缆可以保证其功能,从而证明电缆在服役期的可靠性能。许多国家环境鉴定依据的标准是IEEE-323[6]、IEEE-383[7],前者是针对核电厂所有1E级设备的一个通用的标准,后者叙述了针对1E级电缆的试验方案。
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