钢丝铠装电缆生产工艺及技术要求
时间：2017-06-24 阅读：1750
钢丝铠装电缆生产工艺及技术要求
天津市电缆总厂橡塑电缆厂
一、钢丝铠装电缆相关标准要求和理解
GB/T12706-2008《额定电压1kV到35kV挤包绝缘电力电缆及附件》（或IEC60502）为钢丝铠装电力电缆标准，此标准对钢丝铠装要求（依GB/T12706.1-2008为例）：
材料：钢丝应为镀锌钢丝。在用于交流回路的单芯电缆铠装应采用非磁性材料，非磁性金属丝一般有不锈钢钢丝、铝合金丝等（GB/T12706.1-2008中12.2）。
钢丝直径要求：钢丝标称直径：0.8 mm，1.25 mm,1.6 mm,2.0 mm,2.5 mm,3.15mm（GB/T12706.1-2008中12.4）；钢丝zui小直径不小于标称直径的95%（GB/T12706.1-2008中16.7.3）。
铠装要求：钢丝铠装应紧密，既使相邻钢丝间的间隙为zui小（标准GB/T12706.1-2008中12.6）。
GB/T9330-2008《塑料绝缘控制电缆》为钢丝铠装控制电缆标准，此标准引用GB /T2952.1-2008标准和间接引用GB/T 3082- 2008标准，对钢丝铠装要求：
材料：钢丝应为镀锌钢丝（GB/T9330.1-2008中6.6.2）。
钢丝直径要求：钢丝标称直径：0.8 mm，1.25 mm,1.6 mm,2.0 mm,2.5 mm（GB/T9330.1-2008中6.6.2）；钢丝直径公差应符合GB/T 3082-2008（GB/T9330.1-2008中6.6）。
铠装要求：钢丝铠装由钢丝单层左向或双层钢丝内层右向、外层左向绕包在内衬层上，并且钢丝之间间隙的总和应不超过一根钢丝的直径（GB/T9330.1-2008中6.6.1）。
二、铠装用钢丝质量要求
控制电缆钢丝铠装质量应符合GB/T 3082-2008《铠装电缆用热镀锌或热镀锌-5%铝-混合稀土合金镀层低碳钢丝》；低压电力电缆钢丝铠装质量可以参照GB/T 3082-2008《铠装电缆用热镀锌或热镀锌-5%铝-混合稀土合金镀层低碳钢丝》要求，但可以不必按照此标准考核。
铠装用钢丝镀层类别分为两类：一类为镀锌层；另一类为镀锌-5%铝-混合稀土合金镀层。日常生产中使用的钢丝多为镀锌层类。
钢丝镀层级别按镀层重量分为两组：Ⅰ组和Ⅱ组。标准规定，铠装钢丝应优先采用下列标称尺寸的钢丝：0.8 mm，1.25 mm,1.6 mm,2.0 mm,2.5 mm,3.15mm，4.0 mm，5.0 mm，6.0 mm。从标准上的规定，我们可以看出：铠装用钢丝的直径偏差允许范围还是比较大的，而且钢丝直径不包括钢丝上的非金属防蚀层。根据制造商的工艺控制水平，双方可以协商决定，允许采用比规定直径更大的钢丝。
钢丝所做拉力试验、扭转试验、缠绕试验（见表1），镀层重量试验（见表2）等试验应符合GB/T 3082-2008的要求。对接头的技术要求，标准强调："钢丝交货盘卷应由一根钢丝组成，钢丝在zui后一道拉拔前允许焊接；有镀层的成品钢丝不应有任何的接头。"
表1 钢丝力学及工艺性能
标称直径 | 抗拉强度Rm | 断后伸长率 | 扭 转 | 缠 绕 | |||
% | 标距 | 次数/3600 | 标距 | 芯棒直径与钢丝标称直径之比 | 缠绕圈数 | ||
0.8 | 345～495 | 10 | 250 | 24 | 150 | - | |
1.25 | 22 | 1 | 8 | ||||
1.6 | 22 | ||||||
2.0 | 20 | ||||||
2.5 | 20 | ||||||
3.15 | 19 | ||||||
4.0 | 15 | ||||||
5.0 | 10 | ||||||
6.0 | 10 | ||||||
表2 钢丝镀层重量及缠绕试验
标称直径（㎜） | Ⅰ组 | Ⅱ组 | ||||
锌层重量 | 缠绕试验 | 锌层重量 | 缠绕试验 | |||
芯棒直径为钢丝标称直径的倍数 | 缠绕圈 | 芯棒直径为钢丝标称直径的倍数 | 缠绕圈数 | |||
0.8 | 112 | 2 | 6 | 150 | 2 | 6 |
1.25 | 150 | 200 | ||||
1.6 | 150 | 4 | 220 | 4 | ||
2.0 | 190 | 240 | ||||
2.5 | 210 | 260 | ||||
3.15 | 240 | 275 | ||||
4.0 | 270 | 5 | 290 | 5 | ||
5.0 | ||||||
6.0 | 300 | |||||
说明：1、中间尺寸的钢丝，按相邻较大钢丝直径规定值；2、镀层应附着牢固，按本表规定进行附着试验后，镀层不能开裂或起层到能用裸手指擦试掉的程度；3、钢丝表面应镀有均匀、连续的镀层，不得有裂纹、斑疤和漏镀的地方。 | ||||||
三、铠装钢丝直径的确定
电力电缆钢丝标称直径应符合表3要求，钢丝zui小直径不小于标称直径的95%；控制电缆的钢丝标称直径和偏差应符合表3。
表3铠装钢丝的标称直径
铠装前假定直径d/㎜ | 铠装细钢丝标称直径/㎜（不小于） | 允许偏差/㎜ | 铠装粗钢丝标称直径/㎜ | 允许偏差/㎜ |
d≤10 | 0.8 | ±0.04 | / | / |
10＜d≤15 | 1.25 | ±0.05 | ||
15＜d≤25 | 1.6 | ±0.05 | 4.0～6.0 | 丝径≤4.2（±0.10）； |
25＜d≤35 | 2.0 | ±0.05 | ||
35＜d≤60 | 2.5 | ±0.05 | ||
d＞60 | 3.15 | ±0.08 | ||
说明：1、粗钢丝铠装电缆的型号在GB/T12706-2008标准的附录中提到了，但在标准的正文中对粗钢丝的直径未有明确规定；2、在GB/T2952-2008中对粗钢丝的直径规定为4.0～6.0mm范围之间。 | ||||
四、铠装钢丝根数的确定
根据标准要求钢丝铠装电缆钢丝根数可按照GB/T 2952-2008《电缆外护层》中公式进行计算（钢丝铠装电力电缆标准中无引用GB/T 2952-2008《电缆外护层》，只能参照此标准）：
N=π(D-d)sinα/d-N0≤1
α=tg-1[L/(π(D-d)]
N0为整数
式中：
N-铠装钢丝总间隙相当于钢丝的根数；
N0-实测铠装钢丝根数；
D-钢丝铠装层的实测外径，mm；
d-铠装钢丝（包括防蚀层）的实测外径，mm；
α-钢丝绕包角，（°）；
L-实测钢丝绕包节距，mm。
钢丝的根数和节距有一定的关系，在以上三个约束条件中，有三个未知数，即N0，α，L.我们需要的是钢丝的根数和节距。实际上仅仅根据以上三个约束条件，我们只能计算出钢丝的zui多根数，即π(D-d)sinα/d并取整数，但是按这个根数来生产，就会产生根数偏多，绞合后钢丝节距太大，这是不合适的，而zui少的钢丝根数却难以计算，因为钢丝根数降低，节距也同时降低，但同样可以满足上式要求。
参照导体正规绞合的结构，极限理论节径比为10.1，极限的实际节径比更小一些，相应的极限绕包角度为72.73度。由此，我们可以通过假定一个角度，或者假定一个节径比来计算，例如假定L=10D, 并令π(D-d)sinα/d-N0=1，就可以计算出钢丝的根数。
五、钢丝铠装电缆铠装工艺其他注意事项
1、钢丝铠装的形式
采用退扭方式，进行钢丝铠装时，需针对不同规格的钢丝，根据工艺要求，调整预变形器的弧高和弧宽，使钢丝变形为与电缆直径、节距相匹配的螺旋形，这样铠装钢丝就不易松散。但目前很多制造商，在钢丝铠装生产线上，未使用预变形器；也有制造商，在生产外径较大的钢丝铠装电缆时，常常采用盘绞机铠装钢丝，即钢丝静态放线，收线盘旋转，这种方式属于不退扭铠装。这两种钢丝铠装形式，铠装效果都不太理想。生产时，在铠装钢丝外绕包一到两层无纺布等绕包带，以防止钢丝松散，影响钢丝铠装质量。
2、钢丝铠装电缆扭转应力释放
钢丝铠装电缆在成缆及钢丝铠装过程中，存在着一定量的剩余扭矩。在钢丝铠装后剩余扭矩须得到有效释放，防止钢丝铠装电缆在敷设时径向旋转。电缆的径向旋转如处理不当，会造成比较严重的质量事故，轻则铠装层变形、外护套受损，重则电缆线芯直接被拉断。
3、双层钢丝铠装
为确保双层钢丝铠装特种电缆（如光缆、光电复合电缆、勘探电缆等电缆），在使用过程中的结构稳定性，需设计电缆双层钢丝铠装工艺参数，使内外两个钢丝铠装层对铠装电缆形成的扭矩大小相等，方向相反，即钢丝铠装电缆的扭矩达到平衡，确保电缆铠装后的结构稳定。