一、國外標準規(guī)定
1.美國標準
美國現行有效的艦船電纜標準主要有MIL-DTL-24643C:2011、MIL-DTL-24640C:211和MIL-DTL-915G:2002等3個通用規(guī)范及相關的單篇規(guī)范,其中涉及輕型電纜的是MIL-DTL-24640C:2011,包括300V及600V的電纜。此外,還有手冊MIL-HDBK-299,其對包括輕型電纜在內的所有船用電纜數據進行了比較歸納,用于指導電纜選型。
美國標準MIL-DTL-24640C:2011的標準名稱為《船用輕型低煙電纜通用規(guī)范》,即規(guī)定的對象是低煙電纜,而非無鹵電纜,標準中對絕緣不進行鹵素含量要求。線芯采用SAE AS 81044/12 或SAE AS 81044/9的航空絕緣線芯,絕緣為交聯聚烯烴和聚偏氟乙烯(PVDF),護套采用交聯聚烯烴,其最主要的特點是絕緣層薄、外徑小、質量輕。
目前,主要的線芯供應商為美國瑞侃,即泰科公司,我國以往多是采購該公司SPEC 44規(guī)格的線芯,再進行加工生產,但該線芯無法滿足GJB 774A-2020提出的無鹵要求。
此外,MIL-DTL-24643C:2011已將電纜稱為低煙無鹵電纜,對絕緣亦提出了無鹵要求,其明確要求絕緣、護套和填充的鹵素含量小于0.2%。由于艦船環(huán)境大致相同,未來MIL-DTL-24640C在換版時可能亦會對電纜絕緣提出無鹵要求。
2.德國標準
德國艦船電纜標準主要是VG 95218,該標準包括一系列詳細規(guī)范,包含了電纜的通用要求、試驗方法、材料、線芯、結構、檢驗等詳細內容。相關輕型電纜標準主要是VG 95218-61,VG 95218-64、VG 95218-65和VG 95218-66 等4個標準,分別對應電力電纜和不同屏蔽形式的通信電纜。
該標準結合艦船環(huán)境提出了低煙、無鹵、低毒、阻燃等性能要求。電纜“輕便”的發(fā)展理念則是除了優(yōu)化結構和厚度等工藝參數外,還通過提高產品的耐溫等級和載流量等參數性能,進而在確定功率下降低產品的絕緣層厚度,以減小電纜外徑質量等。
3.英國標準
英國艦船電纜早期主要是執(zhí)行標準,即NES標準;后來統(tǒng)一納入英國標準,即DEF STAN標準。
艦船電纜的相關標準主要有:Def Stan 02-512(NES-512)《電纜、電氣及相關項目使用導則》,規(guī)定了艦船電纜的分類、特點及其應用;Def Stan 02-517(NES-517)《電纜要求》,主要用于明確各類電纜的技術指標;Def Stan 02-525(NES-525)《有限火災危險的薄壁絕緣電纜要求》,主要用于小規(guī)格薄壁電纜;Def Stan 02-526(NES-526)《一般用途有限火災危害的橡皮絕緣護套電纜要求》,是目前英國艦船用電纜選型的核心規(guī)范;Def Stan 02-527(NES-527)《耐火、高溫區(qū)域和阻燃護套電纜要求》,主要適用于阻燃和耐火電纜;DEF STAN 61-12《公制電線、軟線和電纜》,是目前英國各型電纜的通用要求。
其中,涉及艦船用輕型薄壁電纜的相關標準及規(guī)范主要是Def Stan 02-512 Part 8,Def Stan 02-525和Def Stan 61-12 Part 25等。Def Stan 02-512 Part 8用于指導輕型電纜選型應用;Def Stan 02-525作為Def Stan 61-12 Part 25的補充,主要規(guī)定的是未包含在Def Stan 61-12 Part 25標準內的截面積不超過2.5mm2的小規(guī)格電纜;Def Stan 61-12 Part 25規(guī)定的截面為10mm2。Def Stan 02-525 和Def Stan 61-12 Part 25均為產品標準,要求絕緣線芯符合Def Stan 61-12 Part 18,護套符合Def Stan 61-12 Part 31。
基于此,這兩個標準提出了如下要求:絕緣層的標稱厚度為0.20~0.25 mm;從實際環(huán)境和使用壽命角度出發(fā),規(guī)定了絕緣收縮、動態(tài)切通、耐磨損、缺口擴展、高溫不粘連等機械性能;規(guī)定線芯須通過耐熱試驗(120℃,40000h),168 h加速熱老化后耐壓不擊穿等熱壽命周期性能;提出了低煙、無鹵、低毒等指標要求。
二、國內標準規(guī)定
1.國家標準
我國目前有效的艦船電纜通用規(guī)范包括GJB 1916-1994《艦船低煙電纜和軟線通用規(guī)范》和GJB 774A-2020《艦船用電線電纜通用規(guī)范》。
其中,GJB 1916-1994除導體截面積和結構外,基本上采納了MIL-C-24643A:1994的內容,沒有給定具體的材料性能和結構參數,行業(yè)對于材料性能自行參照了美國標準。GJB 774A-2020替代GJB 774-1989,給出了具體的材料性能要求,增加了低煙、無鹵電纜的具體指標。GJB 774-1989的主要內容采取了MIL-C-915F:1985(主要針對普通含鹵電纜)。
但令人遺憾的是,GJB 1916-1994和GJB 774A-2020均未涉及輕型電纜的相關內容,包括輕型電纜的命名、結構、對絕緣層材料的特殊性能要求和絕緣厚度規(guī)定等,操作指導意義受限,需要后續(xù)單篇規(guī)范補充說明。
2.標準
鑒于GJB 1916-1994技術指標規(guī)定欠缺,操作性較差,修訂的GJB 1916A沒有發(fā)布;GJB 774A-2020沒有單篇規(guī)范配套,具體產品無結構參數,指導作用受限。裝備部水面艦艇裝備局提出制定標準《艦船電力電纜通用規(guī)范》和相應的詳細單篇規(guī)范,目前已報批。
《艦船電力電纜通用規(guī)范》在編制過程中一方面借鑒了GJB 774A-2020的相關技術內容,同時又根據艦船的實際需求和電纜應用情況,對GJB 774A-2020欠缺的內容進行了完善。
《艦船用電力電纜通用規(guī)范》增加了輕型電力電纜的命名和結構描述,明確其系列代號為JQ,采用薄壁絕緣、單層護套結構,但不降低各項成品電纜性能,從而為艦船用輕型電力電纜的設計、制造、應用指明了方向,也為后續(xù)單篇規(guī)范的編制奠定了基礎。
3.船級社規(guī)范規(guī)定
目前,主要的船級社規(guī)范均對電纜有相關描述,但美國ABS船級社規(guī)范和挪威DNV-GL規(guī)范除外,基本上沒有明確的采標規(guī)定。
美國ABS船級社規(guī)范《國際艦船建造和入級指南(2021)》確定輕型電纜須滿足MIL-DTL-24640C:2011的要求;
DNV-GL規(guī)范則專門發(fā)布了相關的輕型電纜技術規(guī)范DNVGL-CP-0400:2019 Lightweight Electric Cables,明確了輕型電纜產品結構、材料、性能和試驗的相關要求,考慮到薄壁絕緣會對線芯的物理機械性能產生影響,進而可能影響產品的整體性能和使用安全,該規(guī)范提高了絕緣和線芯物理機械性能的要求,絕緣抗張強度要求提高到20MPa,線芯增加了動態(tài)切通、切口擴展和耐磨損等性能要求;在熱性能方面,熱壽命周期按照BS 3G 230方法要通過105℃,20000h試驗;168h加速熱老化溫度提高為150℃,且要求不發(fā)生耐壓擊穿;同時增加了過載性能要求和高溫絕緣不粘連的要求。
三、行業(yè)現狀分析
目前,艦船用輕型電纜主要用于軍船配套,由于國家標準通用規(guī)范沒有相關內容的描述和結構參數規(guī)定,標準通用規(guī)范和詳細規(guī)范也沒有發(fā)布,該電纜標準尚存在空白。
一方面,行業(yè)廠家各自制定企業(yè)標準指導生產,諸如參照MIL-DTL-24643C:2011,為了減重,在不改變材料的情況下直接人為降低厚度,采取類似瑞侃線芯結構,不考慮無鹵性能等。另一方面,也存在用戶需求單位對艦船用輕型電纜技術指標要求不細致,以前期個別廠家的電纜參數作為總體要求,持續(xù)采用多年前的技術參數不變更等情況。
這兩個方面都是因行業(yè)未制定輕型電纜相關國家標準或行業(yè)標準,電纜生產者與使用者之間因缺乏連接橋梁造成的不良后果。定型產品與性能需求存在偏差,同一型號產品結構不同、性能偏差,甚至不滿足要求,導致標準化程度較低、產品性能不一致,各種弊端顯現。
因此,制定符合我國實際情況的統(tǒng)一的標準以指導和規(guī)范艦船輕型電纜生產和使用迫在眉睫。同時,艦船用輕型電纜標準的制定必須兼顧設計、制造、選型以及應用需求。
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