基于硬度的船用聚氯乙烯电缆绝缘老化快速检验方法研究

摘要

船用电缆在船舶电气系统中承担着输送电能、传递信息等重要任务，其绝缘层的老化状态以及绝缘性能将直接影响到船舶的稳定运营和人员安全。船用电缆长时间工作在高温、高湿度、强光照的恶劣环境，电缆绝缘层在热氧的共同作用下，内部会产生小分子链段和含氧基团。其内部化学结构的变化会影响电缆的机械性能、绝缘性能等，大大缩短其使用寿命，进而造成船用电缆失效。为了及时发现失效的船用电缆并有效处理，有必要对船用电缆进行细致研究，并了解其老化过程中存在的规律。 聚氯乙烯材料是一种重要的船用电缆绝缘材料，具有优良的热稳定性和电绝缘性能。本文以船用聚氯乙烯电缆作为研究对象，主要开展了以下几点工作:(1)对船用聚氯乙烯电缆进行了加速热老化试验，并对老化后电缆试样的硬度、断裂伸长率、拉伸强度、绝缘电阻、交联密度等特征量进行了测量，得到了在老化过程中电缆各性能参数的变化规律;(2)从理论上分析了船用聚氯乙烯绝缘层在热氧老化过程中发生的一系列化学反应，建立并验证了硬度与交联密度之间的数学模型，说明硬度可以很好地反映船用聚氯乙烯电缆的实际老化程度;(3)最后通过对剩余硬度保留率的分析、拟合，得到了基于剩余硬度保留率的船用聚氯乙烯电缆剩余寿命检测模型，并据此提出了一种对船用聚氯乙烯电缆剩余寿命进行快速检测的新方法。 通过本文研究工作，得到了船用聚氯乙烯电缆绝缘层的老化规律，建立了聚氯乙烯橡胶的剩余硬度保留率与老化寿命之间的经验模型，结合所建立的预测模型可以实现对船用聚氯乙烯电缆剩余寿命的无损评估。相比于传统的评估方法，该方法操作更加简单、工作量少、成本更低廉，同时对其他用途的聚氯乙烯电缆研究具有参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1研究背景与意义

1．2国内外研究现状

1．2．1加速老化试验研究现状

1．2．2寿命预测模型研究现状

1．2．3 电缆绝缘性能检测研究现状

1．3本文主要研究对象及内容

1．3．1 研究对象

1．3．2研究内容

2船用PVC电缆老化试验及性能变化

2．1试验准备工作

2．1．1试验材料及设备简介

2．1．2试样制备

2．2试验过程及测试结果

2．2．1 烘箱加速老化试验

2．2．2绝缘电阻检测及测量结果

2．2．3硬度检测及测量结果

2．2．4拉伸试验及测量结果

2．2．5交联密度测量结果

2．3本章小结

3船用PVC电缆绝缘层老化的反应机理

3．1 船用PVC电缆的老化原因

3．2船用PVC电缆绝缘层内部老化反应

3．2．1 离子型反应机理

3．2．2游离基反应历程

3．2．3氧化断链

3．2．4交联反应

3．3船用PVC电缆绝缘层硬度与交联密度间关系

3．3．1 绝缘层硬度机理分析

3．3．2硬度与交联密度理论模型修正与验证

3．4本章小结

4船用PVC电缆剩余寿命分析模型及快速检测方法

4．1 数据处理

4．1．1 断裂伸长保留率

4．1．2剩余硬度保留率

4．2热氧老化寿命模型

4．3基于剩余硬度保留率的电缆老化寿命分析

4．4基于剩余硬度保留率的寿命预测模型

4．5基于剩余硬度保留率的寿命检测方法

4．6本章小结

结论

参考文献

致谢

作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果