关于乙丙橡胶绝缘辐照交联工艺技术的说明

关于乙丙橡胶绝缘辐照交联工艺技术的说明
众所周知,交联电线电缆以其耐温等级高、抗过载能力强、物理机械性能好、使用寿命长等优点,已被广泛采用。过氧化物的化学交联、电子束的辐照交联、硅烷的温水交联三种交联方式生产的线缆,在交联线缆市场上共存。由于化学交联生产工艺的特殊性,在耐高压、大截面线缆上有其它交联方式不可替代的优势;中低压普通交联线缆,辐照交联、温水交联相互竞争已成现实;但在耐高温、阻燃和除聚乙烯材料外的其它聚合物交联上辐照交联有其独特的优势。
一、加速器的工作原理
工业应用最广的是高(电)压加速器,它是通过产生高压的方法,在电位场中实现带电粒子的加速,带电粒子的能量增加值由通过的电位差决定,E=e△U,其中E的单位电子伏(eV),U的单位(V)。高压加速器有三个基本部分:①高压发生器、②电子和加速管、③束流引出系统。
内网审计①、高压发生器
高压发生器的任务是提高网路电压,脉冲加速器的作用也是贮存能量,以大大提高工作脉冲时间的功率。产生高压的方式很多,产生方式的不同带来了加速器工作原理的不同。高压发生器通常采用FS6气体绝缘。
②、电子和加速管
电子是发射电子的装置,通过改变温度来调整电子是发射电子的多少,从而控制束流大小;加速管由电极和绝缘子构成,绝缘子一般采用陶瓷或有机材料,电极材料有钛、不锈钢、铝合金。不同的加速装置中的电极、绝缘子及其它组件的结构是各不相同的,决定了不同的电子束参数(能量、束流强度、面积和脉冲宽度)。
③、束流引出系统
束流引出系统由扩束磁铁和箔窗组成,引出窗的箔一般选用钛制作,对于初始截面很小的电子束,在加速管下加扩束磁铁,使电子束在一个或两个方向上扫描,束流沿长度方向的展宽是根据被照物体所需剂量的均匀性及使箔窗受热均匀性决定的,而束流沿宽度方向的展宽仅是为减少箔窗的热负载。
木质骨灰盒加速管和束流引出系统均要通过真空系统实现高真空(10Pa),箔窗采用水和高速风机进行冷却。
二、加速器的主要工作参数
工业用电子加速器能量范围150kev-12mev,分三类,低能(150kev-500kev);中能(0.5-5.0Mev);高能(5.0-12Mev)。低能加速器主要用于涂层固化、薄膜改性、柔性薄型复合材料改性等;
高能加速器主要用于医疗用品消毒、食品保鲜、电子器件改性等;中能加速器主要用于电线电缆、热收缩材料、聚乙烯发泡塑料交联、橡胶硫化、废气废水处理等。用于电线电缆辐照用加速器能量范围1.5-3.0Mev ,束流强度10-40mA,束功率20-120KW 。
电子束的穿透能力是选取加速器能量的主要依据,实用上电子束的穿透能力g/cm2以材料的厚度d(cm)X 材料的密度p(g/cm3)来表示,不同能量的束流在物质中有确定的分布(图1),为了保证辐照均匀性,通常选取束流进入被照物和穿出被照物剂量相等(约为相对剂量的60%)深度作为电子束的穿透深度,如果材料较
厚可采用双面辐照,双面辐照的电子束的穿透深度是单面辐照电子束穿透深度的2.4倍(图2),按“等剂量”原则,确定“有效作用范围”是被照物厚度与加速器能量的最佳匹配。
备注:kev电场的能量单位,1000电子伏特,是为使电子加速通过1000V电压差所需要的能量。
三、辐照装置简介
要实现加速器的辐照加工,除加速器外必须配置相应的辐照装置,如束下传动装置、张力控制和收放线装置、计算机控制系统和必要的检测设备。
1、传动装置
塑料破碎机刀片
对辐照小截面电线电缆通常采用8字或变型哑铃的排线方式,如图3、图4。
图3.  8字型排线方式
图4.  变型哑铃型排线方式
装置不锈钢制作的滚筒,可根据电线电缆弯曲半径等要求确定滚筒直径大小,根据加速器的束流宽度确定滚筒的长短,根据线缆规格的大小,配备不同尺寸间隔导线梳齿架,根据最小和最大截面线缆在束下传动装置缠绕圈数及剂量要求,确定装置的最大和最小稳定跑线速度(四轮同步)。
2、张力控制和收放线装置
张力控制是辐照小截面电线电缆必不可少的装置,它是确保整个线缆传输系统建立合适的张力和控制收放线装置速度的装置,张力过大会导致线缆拉长或拉断,过小会导致乱线、脱轮,所以张力控制器要可靠。收放线装置要求与束下传动装置速度相匹配,速度由张力控制器控制,另外在束下传动装置和收放线装置间加上必要的托线辊(轮),实现确保整个线缆传输系统的可靠运转。
3、计算机控制系统
除加速器本身应配备计算机控制系统外,要实现束下传动装置与加速器束流的同步跟踪,即剂量跟踪,
才能保证线缆升降速过程和整个辐照过程的剂量一致性,建立计算机控制系统才能实现这一目的。
4、双面辐照装置
在辐照线径较大的线缆时,由于线缆线芯的扭力较大,线缆通过束下传动装置滚筒多次绕曲翻转过程中会出现无规律的转动,对于单向束流辐照过程中会造成线缆圆周范围内的辐照剂量不均匀,严重地影响着辐照线缆质量,为解决这一问题,必须实现在线缆通过束下时,上、下面同时受到束流辐照,通常采用增加反射磁铁的方法,将预留的部分电子束通过反射磁铁改变其运行方向(180度左右),实现上、下面同时受到束流辐照。对于辐照小截面电线电缆也可采用此方法。
四、辐照工艺参数的确定
1、辐照能量的确定
对于新建或大修后的加速器能量要进行标定,根据标定值来选择能量。根据线缆包覆材料的半弦长的厚度,按E=2.5dp+0.25(E: 能量(Mev); d: 半弦长的厚度(cm); p: 材料的密度(g/cm3)。在实际辐照中可采取“宜高不宜低”的方法,但不宜过高,过高能量带来束功率的浪费。
2、辐照剂量的确定
对于新建或大修后的加速器辐照剂量也要进行标定,标定应在实际辐照装置上进行,确定特定条件下的剂量参数(k),通过调整线缆在加速器束下缠绕圈数(n)、束流强度(I)、线缆运行速度(V)来实现在一定剂量(D)条件下的线缆辐照。
关系公式:D=KIn/v
或:K=DV/In
例:线缆在加速器束下缠绕20圈,束流强度20mA,线缆运行速度100m/min条件下标定的剂量为100KGy。即:K=DV/In=(100x100)/(20x20)=25
在实际辐照线缆过程中调整参数实现在一定剂量辐照举例:
3g无线摄像机如果一种线缆的辐照剂量130 KGy
(1) 通过调整速度(其它参数不变)
V=KIn/D=(25x20x20)/130=76.92(m)
(2) 通过调整圈数(其它参数不变)cd4543
n=DV/KI=(130x100)/(25x20)=26(圈)
(3) 通过调整束流强度(其它参数不变)
I=DU/Kn= (130x100) / (25x20)=26(mA)
(4) 束流强度不变的条件下通过同时调整圈数提高速度,如n=40则:
V=KIn/D=(25x20x40) / 130=153.85(m)
实际辐照中,在一定剂量条件下,通常是在加速器额定束流强度上限运行,通过调整线缆在加速器束下缠绕的圈数不同,确定线缆运行速度的高低。
3、扫描宽度的影响
扫描宽度的变化直接影响束流密度和束流强度,所以要根据扫描宽度的变化来确定束流强度大小,例如,上述标定的剂量条件下的扫描宽度为70cm,将扫描宽度调整为60cm,要实现相同的辐照剂量I=20x60/70=17.14(mA),当然也可以通过改变其它参数的方法来实现相同的辐照剂量。
五、辐照线缆产品的质量控制
辐照线缆产品的质量控制涉及整个线缆的生产的全过程,包括从原材料采购、线芯加工、线缆挤出、辐照过程、辐照剂量、辐照质量检测控制等方面,在此主要介绍涉及辐照方面的质量控制。
1、辐照过程质量控制
(1)加速器和所有辅助设备应有操作规程,按操作规程进行运行操作;
储物柜电子锁(2)所有辅助设备都要通过计算机控制系统与加速器实现连锁,即当任何一个辅助设备没准备好时,加速器不能出束流;任何一个辅助设备在运行中发生故障时,加速器自动停机;
(3)设备必须完好,任何部分的设备故障都可能带来线缆的损伤;
(4)辐照过程中线缆线芯必须可靠接地,如不接地电子束会在线芯上积累形成很高的电压,产生放电,击穿绝缘层;
(5)两线头相接一定要可靠平滑,并以“小拉大”的原则接线,反之会造成断线的不良后果;
(6)整个线缆传输过程中的导辊、梳齿不能有任何毛刺,避免线缆表面的划伤。
2、辐照剂量的控制
(a)加速器的辐照剂量标定工作,由中国计量院负责。常规的剂量测量工作是加速器运行中不可缺少的,通过剂量控制可以控制产品的质量,剂量测量可采用块状或连续带状薄膜剂量片,经一定方式条件下的辐照,用分光光度计进行剂量测量。
(b) 辐照的过程形成材料的交联,改变了材料的原始物理机械性能,在抗拉强度随剂量的升高而升高,达到一定极限的同时断裂伸长率随剂量的升高而明显下降(如图5、6所示),老化指标也会因材料交联度的变化而变化。欠剂量或过剂量都将影响线缆的产品质量,因此要根据不同材料的特性,依据线缆的综合指标来确定最佳的辐照剂量,实现线缆质量的最优。
3 、辐照交联度的控制
对辐照产品的辐照质量最直接的控制方法是控制产品的交联度,线缆交联度一般用测试热延伸率(20N/mm2,200oC,15min)的方法代替,热延伸率随辐照剂量增大而变小直至饱和。对相同材料、相同工艺条件下生产出的线缆只要控制住了材料的交联度,也就控制住了其它性能指标,所以对辐照交联过程的热延伸检测是必不可少的。热延伸检测分在线检测和最终产品检测,在线检测是确定合适剂量的依据,同时通过规定抽样的在线检测,根据其变化大小,来反映辐照过程中的剂量一致性的好坏,但在线检测结果不应作为最终产品检测结果,在线检测时线缆的交联状态还不稳定,必须放置一定时间(24小时以上),使
其交联状态稳定后的检测才是线缆真实的性能指标。

本文发布于:2024-09-22 20:30:13,感谢您对本站的认可!

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