前言

由于電線的輻照工藝較為復雜，很多人盡管生產了很久的輻照交聯電線，但對其工作原因及其可能對電線外觀及性能產生的負面影響認識模糊，從而對相關的質量狀態判斷不準甚至誤判。本文旨在讓大家對輻照工藝有更深入的了解，從而對輻照電線的品質狀態作出正確的判斷和處理。

一、輻照原理

電子槍產生陰極射線，在高電壓作用下，產生高能電子束流，撞擊金屬箔板從而生產γ射線。當電線從高能γ射線下通過時，絕緣體高分子將被動吸收極強的能量。高分子材料C-H鍵在吸收大量能量后被打開，同時在高能量的作用下，原相對獨立的鏈狀結構變成同層相聯、層層相聯的更穩固的三維網狀結構。

γ射線的能量，有三個方面的作用：一是打開高分子材料的C-H鍵;二是使被照物的電子得到激發;三是加劇被照物分子的運動速度，從而使其溫度大幅提升。

因此，要確保輻照電線的綜合性能，對輻照劑量適宜性的控制顯得非常重要。劑量過大或過小，將對電線性能產生不利的影響。

二、輻照劑量

所謂輻照劑量是指單位質量的材料在輻照過程中所吸收的能量。國際標準上，通常是用每千克材料所吸收多少焦耳(J)的能量來定義。輻照劑量的國際單位為Gy(戈瑞)，故1Gy=1J/kg。輻照劑量還用一個通用單位，叫拉特(Rad)。戈瑞與拉特之間的換算方式是：10KGy=1M Rad(兆 拉特).

理論上，依據輻照劑量的定義，其計算公式是：

D = dE/dM ≈ K•I/V (MRad) E = V•I

(其中，I表示束流，單位：mA;V表示速度，單位：m/s;K為修正系數，取值：100～200)。

從計算公式中可以看出，電子加速器所產生輻照劑量的大小受諸多因素制約。同時，不同配方的絕緣體實際吸收的有效劑量也受多重因素的制約。因此，輻照劑量的大小，在實際操作中，往往是一個經驗值。

大量實驗證明，PVC合適的輻照劑量理論上為4~6MRad，而XLPE的輻照劑量理論上為10~20MRad。

絕緣材料所吸收有效輻照劑量的多少，體現為不同的絕緣材料的交聯程度(即所謂的交聯度)。故可以用檢測絕緣材的熱延伸率來最終確定合適的劑量。

三、合適輻照劑量的確定

線纜交聯度一般用測試熱延伸率(20n/mm2,200℃,15min)的方法代替。熱延伸率隨輻照劑量增大而變小直至飽和。對相同材料、相同工藝條件下生產出的線纜只要控制住了材料的交聯度，也就控制住了其它性能指標，所以對輻照交聯過程的熱延伸檢測是必不可少的。 延伸檢測分在線檢測和最終產品檢測，在線檢測是確定合適劑量的依據，同時通過規定抽樣的在線檢測，根據其變化大小，來反映輻照過程中的劑量一致性的好壞。

各類輻照交聯電線的輻照劑量經驗值詳見表一。

(表一)

四、輻照交聯工藝對電線可能產生的負面影響

輻照交聯工藝在提升絕緣材料結構的穩定性或耐溫方面起了有效的作用。如果輻照劑量掌握得不好或輻照工藝控制不當，將不可避免地較大的負責影響。主要表現在：

1) 產品表面性能

I)表面劃痕

高分子C-H鍵被高能量打開重新組合時，因不可避免地產生小分子析出物，該析出物疏松地附著在電線表面，故電線表面極易出現外力刮白現象。由于刮白僅限于電線表面極薄的析出物，故線材對的電性能不會產生任何影響。所刮“白痕”可以通過加熱方式恢復原狀。為了減少小分子析出物的數量，可以通過更改材料配方和在保證電線綜合性能的前提下，適當降低輻照劑量。

II)變色

輻照的高能量易使絕緣材料中的交聯劑生產化學變化，導致電線發黃或發紅。故必須控制合適的輻照劑量和注意材料的熱穩定性。

2)產品的機械物理性能及電性能

I)伸長率不足

過交聯(即交聯度過大)易使絕緣材料的加速老化，導致材料的伸長率達不到標準要求。

II)耐壓不良

輻照劑量過大，導致材料產生過交聯是一種很重要的原因之一。對于輻照線的耐壓不良，接下來的章節將作詳細分析。

五、輻照交聯電線耐壓不良原因分析及改善對策

輻照交聯電線耐壓不良產生的原因很多，但可以大致分兩類

1)真擊穿

即確實因絕緣體損傷導致的擊穿。其情形亦可分兩種

I)絕緣體破損

絕緣破損可直接導致高壓通不過，但由于芯線押出時過了火花機，故這種情況出現的可能性不大，除非是在輻照過程放線時被外力刮傷。

II)絕緣體雜質

這種可能性存在于：工廠機臺少，XLPE與PVC電線共用一個機臺押出，但由于沒有徹底清機，導致XLPE中混有PVC顆粒。由于兩種材料的熱腫脹系數不同，在輻照過程中，PVC顆粒會在受熱過程中與絕緣體之間產生裂痕，從而產生高壓擊穿。

基于此，建議在力所能及的情況下，盡可能專機專用，以減少清機損耗及不良發生機率。

III)絕緣體老化

過大的輻照劑量，絕緣體的溫度提升越大，絕緣材料的老化程度會加劇，最明顯的是伸長率的下降，同時表現其耐電壓性能直接下降。

預防措施：選擇合適的的輻照劑量。

2)假擊穿

即絕緣體不是真正被外電壓擊穿，而是由于在輻照過程中，導體或鋁箔或編織在通過電子束流時，聚集了大量的自由電子，由于未接地或接地不良，大量電子并沒得到釋放。在耐壓檢測過程中，一旦接觸到導體，殘存的自由電子就會流入檢測裝置，造成“高壓擊穿”或“漏電”報警的假象。

處理辦法：

I)對于已做好的成品，接地24小時處理，讓殘存的自由電子全部流走，如有地線、鋁箔、斜包或編織，按同樣方式處理。

II)未輻照前的電線，如有接頭，必須采用導體與導體直接對接的方式，以確保每根導體暢通。

III)輻照時，導體必須做接地處理(對輻照廠的要求)。

結束語

輻照交聯電線工藝相對復雜，如果控制不當，極易造成品質問題，正確認識工藝要領，嚴格控制工藝參數 ，是解決其品質問題的唯一途徑。