低摩擦MPP復(fù)合電力導(dǎo)管

1、地下排管敷設(shè)用電纜導(dǎo)管對(duì)比及復(fù)合MPP管的改進(jìn) 根據(jù)中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/802的規(guī)定，電力電纜用導(dǎo)管分為以下幾類： 玻璃纖維增強(qiáng)塑料電纜導(dǎo)管； 氯化聚氯乙烯及硬聚氯乙烯塑料電纜導(dǎo)管； 氯化聚氯乙烯及硬聚氯乙烯塑料雙壁波紋電纜導(dǎo)管； 纖維水泥電纜導(dǎo)管； 承插式混凝土預(yù)制電纜導(dǎo)管； 非開挖用改性聚丙烯塑料電纜導(dǎo)管。 以上各類電纜導(dǎo)管均有其各自的特點(diǎn)，在工程中具體要使用什么管道，要根據(jù)其使用條件，施工條件，性價(jià)比，供應(yīng)條件等來確定。目前使用較多的是玻璃纖維增強(qiáng)塑料電纜導(dǎo)管和非開挖用改性聚丙烯塑料電纜導(dǎo)管，以下就這兩種管道從其材料，結(jié)構(gòu)，性能的角度來進(jìn)行闡述。玻璃纖維增強(qiáng)塑料電纜導(dǎo)管 玻璃

2、纖維增強(qiáng)塑料電纜導(dǎo)管是由玻璃纖維增強(qiáng)的不飽和聚酯樹脂（UP)成型的，其基體材料為：不飽和聚酯樹脂及玻璃纖維不飽和聚酯（UP) 指分子主鏈上含有不飽和鍵的聚酯，是由不飽和及部分飽和的二元酸（或酸酐）與飽和二元醇縮聚而成，在縮聚反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量交聯(lián)單體配制成粘稠的液體樹脂。由于該樹脂中含有不飽和鍵，在適當(dāng)?shù)臈l件下可轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗懿蝗鄣捏w型結(jié)構(gòu)。 1.1單體原料 二元酸：工業(yè)上常用的不飽和二元酸是順丁烯二酸酐；常用的飽和二元酸是飽和鄰苯二甲酸酐； 二元醇：工業(yè)上常用的二元醇是1,2-丙二醇（簡(jiǎn)稱丙二醇）； 交聯(lián)單體：工業(yè)上常用的交聯(lián)單體是苯乙烯。 1.2 合成機(jī)理 1.2.1：酸酐開環(huán)與二元醇

3、加成反應(yīng)形成羥基酸OOOOOOOOCR O+HOROHHOROCRCOHCC 1.2.2：羥基酸進(jìn)一步縮聚形成聚酯OOOOOOOOOOOO2HOROCRCOHHOROCRCOROCRCOH+H2O 1.2.3：羥基酸與二元醇進(jìn)行縮聚OOOOOOOOHOROCRCOH+HOROHHOROCRCOROH+H2O 1.3不飽和聚酯的固化 不飽和聚酯樹脂可通過固化劑或其它方式引發(fā)其分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵與交聯(lián)單體進(jìn)行自由基型共聚反應(yīng)，使線性不飽和聚酯分子鏈交聯(lián)成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的體型結(jié)構(gòu)。 液態(tài)凝膠態(tài)-固態(tài)2：玻璃纖維2.1玻璃纖維是以 HYPERLINK /doc/6831991.html t _blan

4、k 玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝，最后形成各類產(chǎn)品，玻璃纖維單絲的直徑從幾個(gè)微米到二十幾米個(gè)微米。玻璃纖維比有機(jī)纖維耐溫高，不燃，抗腐，隔熱，抗拉強(qiáng)度高。 2.2材料組成 玻璃纖維主要成分為 HYPERLINK /doc/2659148.html t H:電力套管玻璃鋼及相關(guān)資料_blank 二氧化硅、 HYPERLINK /doc/1017528.html t H:電力套管玻璃鋼及相關(guān)資料_blank 氧化鋁、 HYPERLINK /doc/988576.html t H:電力套管玻璃鋼及相關(guān)資料_blank 氧化鈣、氧化硼、 HYPERLINK /doc/151

5、3865.html t H:電力套管玻璃鋼及相關(guān)資料_blank 氧化鎂、 HYPERLINK /doc/2982785.html t H:電力套管玻璃鋼及相關(guān)資料_blank 氧化鈉等，根據(jù)玻璃中堿金屬氧化物含量的多少，可分為無堿玻璃纖維(氧化鈉0%2%，SiO2 5557%,Al2O3 1017%,CaO 1225%,MgO 08%,B2O3 8.5%）、中堿玻璃纖維（氧化鈉8%12%）和高堿玻璃纖維（氧化鈉13%以上）。從性能上看，無堿、中堿、高堿玻璃纖維其強(qiáng)度依次降低、耐久性依次變差、絕緣性依次減弱，尤其是高堿玻璃纖維其對(duì)水的敏感性較強(qiáng)。 2.3性能特點(diǎn)拉伸強(qiáng)度高，伸長(zhǎng)率小(3%)；彈

6、性系數(shù)高，剛性強(qiáng)；拉伸強(qiáng)度高；為無機(jī)纖維，具有不燃性，耐化學(xué)性佳；尺寸穩(wěn)定性，耐熱性均較好。玻璃纖維主要用于不飽和聚酯樹脂的增強(qiáng)。下表為不飽和聚酯樹脂與玻璃纖維增強(qiáng)樹脂及鋁合金性能對(duì)比： 表1性能不飽和聚酯樹脂玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂鋁合金密度（g/cm2）1.31.71.92.7拉伸強(qiáng)度（MPa)4218035070250壓縮強(qiáng)度(MPa)15021025070170彎曲強(qiáng)度(MPa)9021035070180下表為玻璃纖維增強(qiáng)塑料電纜導(dǎo)管的技術(shù)性能： 表2序號(hào)項(xiàng)目單位技術(shù)性能指標(biāo)1拉伸強(qiáng)度MPa1602彎曲強(qiáng)度MPa1903浸水后彎曲強(qiáng)度MPa1504巴氏硬度385環(huán)剛度（5%）KPa應(yīng)

7、符合DL/T802.2中表3的規(guī)定，且當(dāng)管徑變化量5%時(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)顯著性事件6負(fù)荷變形溫度(Tfe1.8)oc1607落錘沖擊應(yīng)符合DL/T802.2中表4的規(guī)定，試樣內(nèi)外壁不應(yīng)有分層，裂縫或破裂8接頭密封性能0.1MPa水壓下保持15分鐘，接頭處不應(yīng)有漏水，滲水9堿金屬氧化物含量%無堿玻璃纖維應(yīng)0.8；中堿玻璃纖維11.6-12.410氧指數(shù)%26從以上兩表可以看出，使用玻璃纖維增強(qiáng)的不飽和聚酯樹脂能達(dá)到電纜導(dǎo)管的技術(shù)要求。玻璃纖維增強(qiáng)塑料電纜導(dǎo)管性能特點(diǎn)： ：強(qiáng)度高； ：剛性好，抵抗外負(fù)載能力強(qiáng)； ：耐熱性能優(yōu)異，熱變形溫度很高； ：耐腐蝕能力強(qiáng)，弱酸，弱堿對(duì)其無明顯影響； ：絕緣性能優(yōu)異

8、； ：密度較低，重量較輕； ：采用承插式連接，安裝方便等。 玻璃纖維增強(qiáng)塑料電纜導(dǎo)管具有很多優(yōu)點(diǎn)，但在安裝過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)卡死電纜，增加電纜出故障的幾率。非開挖用改性聚丙烯塑料電纜導(dǎo)管 非開挖用改性聚丙烯塑料電纜導(dǎo)管是已聚丙烯樹脂為主體，添加其他聚烯烴及少量抗氧劑，穩(wěn)定劑以及其他有利于提高導(dǎo)管力學(xué)及加工性能的添加劑而形成的一種穩(wěn)定的復(fù)合體系。其主要材料為聚丙烯。聚丙烯(PP)樹脂大多為乳白色顆粒物，無味，無臭，無毒，是常用樹脂里最輕的一種。 1.1力學(xué)性能：聚丙烯具有良好的綜合力學(xué)性能，具體數(shù)據(jù)見下表，同時(shí)聚丙烯具有優(yōu)良的耐彎曲疲勞性。 1.2熱性能：聚丙烯長(zhǎng)期使用溫度能達(dá)到

9、100-1200C，是常用塑料里耐溫性最好的材料。 1.3化學(xué)性能：聚丙烯具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，在1000C以下，大多數(shù)的無機(jī)酸，堿，鹽對(duì)聚丙烯無破壞作用。但聚丙烯的光穩(wěn)定性較差，特別是在受到光和熱的同時(shí)作用下，會(huì)出現(xiàn)熱氧老化現(xiàn)象，導(dǎo)致分子鏈發(fā)生降解。聚丙烯綜合性能表 表3序號(hào)性能單位指標(biāo)1密度g/cm20.89-0.912拉伸屈服強(qiáng)度MPa30-393伸長(zhǎng)率%2004拉伸彈性模量MPa1100-16005壓縮強(qiáng)度MPa39-566彎曲強(qiáng)度MPa42-567缺口沖擊強(qiáng)度0.58維卡軟化點(diǎn)0C1503.非開挖用改性聚丙烯塑料電纜導(dǎo)管技術(shù)性能指標(biāo) 表4項(xiàng)目單位技術(shù)性能指標(biāo)密度g/cm20.90-0

10、.94環(huán)剛度（3%）（常溫）KPaSN24等級(jí)24；SN32等級(jí)32；SN40等級(jí)40壓扁實(shí)驗(yàn)加荷至試樣垂直方向變形量為原直徑的50%時(shí)，試樣不應(yīng)出現(xiàn)裂縫或破裂落錘沖擊按DL/802.7中表3實(shí)驗(yàn)，試樣不應(yīng)出現(xiàn)裂縫或破裂維卡軟化溫度0C150拉伸強(qiáng)度MPa管材25；熔接接頭22.5斷裂伸長(zhǎng)率%400%彎曲強(qiáng)度MPa36從表3，表4可以看出聚丙烯樹脂能滿足電纜導(dǎo)管技術(shù)性能要求。改性聚丙烯塑料電纜導(dǎo)管性能特點(diǎn) ：重量輕； ：耐熱性能優(yōu)異； ：耐化學(xué)性能優(yōu)良； ：電絕緣性能優(yōu)異； 改性聚丙烯塑料電纜導(dǎo)管其剛性較玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂管道差，耐光性差，特別是在受到光和熱的同時(shí)作用下會(huì)出現(xiàn)熱氧老化現(xiàn)

11、象，其連接方式采用熱熔連接，接頭處內(nèi)溢料會(huì)增加電纜穿管阻力。結(jié)構(gòu)改進(jìn)1玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂改性聚丙烯玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂改性聚丙烯 圖1 這種管道將具有玻璃纖維增強(qiáng)塑料電纜導(dǎo)管及改性聚丙烯電纜導(dǎo)管的一些共同的優(yōu)點(diǎn)，如：重量輕，運(yùn)輸方便；：剛性好，抵抗外負(fù)載能力強(qiáng)；：耐化學(xué)性能優(yōu)良；耐光性能好；：耐熱性能好;：絕緣性能優(yōu)異；：使用承插式連接，安裝方便；：安裝過程中不會(huì)出現(xiàn)拉絲的現(xiàn)象，等。結(jié)構(gòu)改進(jìn)2低摩擦的改性聚丙烯玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂低摩擦的改性聚丙烯玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂改性聚丙烯 這種管道不僅具有結(jié)構(gòu)改進(jìn)1中雙層復(fù)合管道的所有特點(diǎn)，同時(shí)管道具有了新的特征。常用塑料的摩擦

12、系數(shù)一般在0.4左右，按GB 50217電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范，電纜穿管敷設(shè)時(shí)，摩擦系數(shù)常取0.4。低摩擦改性聚丙烯/玻璃鋼復(fù)合電力管是在改性聚丙烯管內(nèi)層（與電力電纜的接觸層），復(fù)合擠出一層固體潤(rùn)滑層（低摩擦改性聚丙烯層），該潤(rùn)滑層具有與改性聚丙烯基本相同的物理及化學(xué)性能，但通過再次改性后，在保持其機(jī)械及力學(xué)性能的情況下，其摩擦系數(shù)有較大程度的降低，能達(dá)到0.15-0.22。 摩擦系數(shù)的降低，使電力電纜在穿管敷設(shè)中牽引力及側(cè)壓力（彎曲情況下）降低，減小了施工難度，同時(shí)降低了電纜故障的幾率。計(jì)算說明 以下相關(guān)公式均來自于GB 50217電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范。 電纜穿管敷設(shè)時(shí)容許最大管長(zhǎng)與電纜容許拉

13、力和側(cè)壓力的關(guān)系： Ti=nTm Tj=mTm PjPm Ti=n：從電纜送入端起至第n個(gè)直線段拉出時(shí)的牽引力（N)； Tj=m：從電纜送入端起至第m個(gè)彎曲段拉出時(shí)的牽引力(N)； Tm：電纜容許拉力； Pj：電纜在第j個(gè)彎曲段的側(cè)壓力（N/m)； Pm：電纜容許側(cè)壓力（N/m)。水平管路電纜牽引力計(jì)算公式： 直線段： Ti=To+CWLi To:起始段拉力，可按20米左右長(zhǎng)度電纜摩擦力計(jì)； :摩擦系數(shù)； C：電纜重量校正系數(shù)，2根電纜時(shí)，C取1.1； W：電纜單位長(zhǎng)度重量（Kg/m)； Li：第i段直線管長(zhǎng)（m)； 彎曲段： Tj=Tie （尤拉公式，為等值長(zhǎng)度代換系數(shù)的簡(jiǎn)化方程） ：第j段

14、彎曲管的夾角角度（rad)彎曲段電纜側(cè)壓力計(jì)算公式： Pj=Tj/Rj (一根電纜） Rj:第j段彎曲管段半徑（m)；用牽引頭方式的電纜容許拉力的計(jì)算公式 ： Tm=kqs k:校正系數(shù)，電力電纜k=1;控制電纜k=0.6；: 導(dǎo)體允許抗拉強(qiáng)度；q:電纜芯數(shù)；s:電纜導(dǎo)體截面（mm2) ；計(jì)算舉例 例1： 使用牽引頭方式牽引電纜（型號(hào)：YJLW03-Z-64/110-1400;重量：8.995Kg/m) 穿越100米電纜管； 電纜容許最大拉力： Tm=kqs=168.6N/mm21400mm2=27440N=2798Kg電纜最大容許側(cè)壓力：Pm=305.9(Kg/m) (GB 50217電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范)T1=T0CWLi 按設(shè)計(jì)規(guī)范：To取20米長(zhǎng)度電纜摩擦力； 取0.4；T1=0.418.995200.418.995100=431.76KgTm如果使用低摩擦改性聚丙烯/玻璃鋼復(fù)合電力管，摩擦系數(shù)取0.2則T11=0.218.995200.218.995100=215.88KgTm；牽引力減少了50%； 例2： 在例1的前端有一個(gè)90o的平面彎曲，彎曲半徑為2.5米，計(jì)算其牽引力及側(cè)壓力。