在高温线缆防护施工过程中,氟橡胶热缩套管收缩完毕之后,管壁表面有时候会出现一些大小不一样的气泡。有的泡是单独的小突起,有的连在一起形成蜂窝状;有的在管口处,有的则在管子中部;有的冷却之后会自己消失,有的则会永远固定下来。起泡会破坏产品的外观,并且底部常常存在空洞,密封性已经被破坏了。对于这样的情况,施工人员最先提出的问题就是:这些空气是从哪里来的呢?当管子收缩的时候就会形成一个密闭的空间,在这个空间里泡里面的气体是不可能凭空产生的,它一定是有来源的。找到源头之后再进行针对性的处理。
一、基材表面及管材内壁所留下的空气
起泡中出现频率最高的空气来源,在于安装过程中被“关”在了管材与基材之间形成的空气。热缩管套在基材上之后,管壁和基材之间是无法避免地存在着空隙的。加热收缩的时候,管材由外向内收缩,间隙慢慢变小,但是没有排气孔的话,空气就无法及时排出,在管壁和基材之间会被压缩。当温度进一步上升时,被压缩的空气体积会变大,压力也会增加,在管道最脆弱的地方就会形成一个气泡。
氟橡胶热缩套管的收缩温度比较高,在加热的过程中管材软化的程度比较大,空气被压缩的程度也会更大一些。当管材和基材之间存在的空隙比较小的时候,空气排出的途径会被堵住,从而增加了起泡的风险。对于双壁热缩管来说,在加热的时候内层热熔胶就会熔化并流出来,而胶体本身也会占据一些间隙的空间,如果胶体流动的速度比外层收缩的速度要快的话,那么空气就会被封存在这两者的中间,从而形成了一个气泡。胶体流动性好、加热均匀、空气可以随着胶体一起流动出来。
基材形状对于排气的影响非常大。线缆束、接头、分叉结构等不规则表面,管材不能够均匀地贴合在上面,凹角处很容易堆积起空气来。如果基材表面比较粗糙或者有凹坑、锈蚀等现象的话,那么空气中就有可能会隐藏在这些微小的缝隙之中,并且随着温度的变化而发生膨胀和收缩的过程,在这种情况下就会出现一些裂缝,从而使得空气得以逸出。在施工之前要对基材表面进行清洁、干燥处理,并不是为了胶体粘接,而是为了减少空气中存在的空间。
二、管材内部的水分子,在高温的作用下会蒸发
空气并不是由空气本身构成的,水蒸气也能够产生气泡。氟橡胶热缩套管在储存、运输的过程中,由于内外壁都容易吸收空气中的水汽,所以内壁和外壁上可能会附着一些微量的水分。当存放环境的湿度较大时,或者是管材包装密封不良的情况下,水份就会渗透到管材表面。基材表面也有可能存在一层水膜,在金属件长时间处于潮湿环境之中之后,其表面上就会形成一层不易被发现的水汽层。
加热收缩的时候,管材的温度会很快升至175℃以上,在此之后吸收的水分就会在100℃左右开始蒸发成为水蒸气。水蒸气的体积是液体水膨胀一千多倍的结果,在管道内外壁之间形成的密闭空间中产生了很大的压力。当气体不能被排出的时候,在管壁软化的情况下把气泡顶出来。该类气泡的特点为:泡壁比较薄,在一些情况下可以看见泡内的微小水珠凝结;泡的位置一般是在管材中段或者基材表面不平的地方,因为在这些地方气体容易积聚。
氟橡胶热缩管对于水汽更加敏感。氟橡胶材料在潮湿环境中的吸收少量水分,在高温下水分释放产生气泡。在冬季施工的时候,管道材料从寒冷的环境中拿到温暖的室内,在这个过程中表面会形成一层水汽,如果没有及时擦拭干净就进行安装的话,在加热的过程中这些水汽就会变成一个个气泡。基材在低温环境下的表面凝结的水膜也需要进行处理。在施工之前把管材、基材都放到一个干燥的地方静置回温,这是防止水蒸气起泡的一种有效方法。
第三种情况就是加热的方式不正确,使得空气不能够被排出
即使基材、管材都已经干燥了,但是加热的方式不对也会造成起泡。热缩管收缩的时候,空气要从管口处排出。当加热是从管材的中间部位开始,而两端的空气则因为被堵塞在管道内部而不能排出,在此过程中,中间受热收缩的管壁会把空气压缩成泡。正确的加热顺序应该是由一端慢慢推向另一端,在管材还没有完全收缩的时候,在一端留出一个排空口。对于长管段可以由中间向两边分别加热,但是每一段的加热方向都要向着最近的管口推进。
使用火焰喷枪直接烤制要比用热风枪容易产生气泡。火焰温度很高,热量很集中,在管材表面很快地软化和收缩了,但是里面的空气还没有来得及排出去就被堵住了。热风枪可以调节温度和热量分布,这样管材受热更加均匀,空气也有足够的时间排走。在加热的过程中,热风枪要保持匀速移动,并且不能长时间停留在某一个地方,也不能只对管材的一侧进行加热。
冷却的速度也会对气泡的产生造成影响。用冷水急速冷却的管材,外层很快凝固成型,而里面的空气和蒸汽还没有来得及排出,在管壁里面形成了固定的气泡。自然冷却使管材由外向内逐渐降温,在此期间内部气体有更多的机会通过管端逸出,从而减少了气泡残留的风险。对于厚壁管或者大口径管,在冷却的时候要花费更多的时间,直到用手去摸不会觉得热,并且管壁已经完全硬化为止。
第四部分是关于材料配方和工艺中所含有的挥发性物质
起泡的原因除了上述原因外,还有可能是由于管材材料本身的缘故。氟橡胶在配方里会加有硫化剂、促进剂、加工助剂等很多种配合剂,在这些配合剂当中有一些小分子物质,在高温的作用之下可能会发生挥发的现象。如果管材在生产过程中硫化不够,剩余的没有被完全吸收的配合剂,在安装加热器的时候会释放出一些气体,这些气体会在管壁内部形成许多微小的气泡。这种情况在劣质管材中更为普遍,表现为气泡的数量多、分布均匀、泡径很小,类似于蜂窝状。
管材在生产过程中如果有水或者溶剂残留在里面,在加热的时候也会产生蒸汽而形成气泡。在氟橡胶的混炼、挤出等工艺过程中,如果原料没有被充分干燥或者是加工时的温度控制不准的话,那么材料内部就有可能夹杂有少量的水汽以及一些低分子挥发性物质。这些物质在常温下是稳定的,但是当它们被安装的时候会因为高温而释放出来。
花纹热缩管表面的纹路结构使得它在挤出、膨胀的过程中更易包覆住空气。纹理中的凹陷部分,在制作过程中如果没有被充分压平的话,就会留下一些细微的气孔。加热收缩的时候,这些气穴里面的空气受热膨胀,在纹理根部产生一些细微的气泡。优质花纹管在制作时会用到真空排气、充分压力控制等方法来降低内部气穴的风险,而劣质产品的做法可能会有所不同,在这方面偷工减料也是有可能的。
第五种是不同的材料体系中起泡倾向的不同
各种材质系统的热缩管,起泡的情况不一样,表现也各不相同。
PVDF热缩管起泡的问题比较少,主要是由于PVDF材料本身的吸水性较低,在加工过程中所用到的加热温度较高,配方中的易挥发物质含量也较少。但是PVDF管材刚性强,在收缩的时候要较高的温度,如果加热不均,管材局部软化过多而其它地方还没有收缩,空气就会在没有完全收缩的地方积聚起来。由于PVDF管材具有很好的透明度,所以气泡很容易被发现,并且容易被人误解为产品存在质量问题。
双壁热缩管起泡的风险要比单壁管高很多,在加热的时候,内层胶体会发生流动性变化,而胶体和基材之间形成的空气如果没有及时排出的话,就会被胶体包裹起来形成气泡。胶体的粘度会影响到排气的效果:如果粘度太大,胶体会变得很黏稠,从而使得空气难以被排出;粘度太小的话,就会有大量的胶体流失到空气中去,最后在外部形成的收缩之后,在里面就形成了一个空洞。优质的双壁管在设计的时候就会考虑到胶体的流动性以及排气性的平衡问题,在施工过程中所用到的加热方法也会影响到起泡的程度,但是这些因素都起着决定性的作用。
花纹热缩管的纹路结构,在收缩的时候会把里面的空气进行复杂的压缩处理。纹理凸起的地方会首先接触到基材或者胶体,而纹理凹陷处则会形成一个空气聚集的空间。当加热的速度过快时,空气没有足够的时间从管端排出,在纹理凹陷的地方就形成了气泡。对于既有花纹又有双壁结构的管材,起泡的风险会增加,因此在施工过程中对工艺的要求也会提高。
线缆标识使用了管子,但是出现了起泡的问题,从而影响到了标识的清晰度。气泡使得管道内壁局部凸起,在此区域内字符发生拉伸变形,打印或者书写出来的文字会出现断笔和模糊的情况。标识管一般直径较小、壁厚较薄,气泡的影响会更大一些。在施工过程中要特别注意标识管加热的均匀程度,防止局部过热而产生气泡,并且保证线缆表面干净、干燥,从而减少水蒸气的影响。
第六条 起泡之后的判断和处理
收缩之后出现了气泡的管材,要确定气泡的种类以及它的严重性。
注意观察气泡的分布情况以及它的形状。孤立的小气泡,泡壁完整,位置在管口附近,可能是排气不畅造成的,管材的密封功能可能部分保留。蜂窝状的气泡,壁很薄而且是透明的,大多和材料挥发分或者水分有关,密封性大概率已经被破坏了。气泡主要分布在管材中段并且体积比较大,一般情况下是由于空气被封闭在内部而不能排出。
用手去按住气泡。泡壁有弹性、按压之后可以恢复原状的,说明该管道材料并没有严重的老化或者脆化现象,气泡是在安装过程中产生的。泡壁发脆、按压之后产生裂纹或者破裂的,该种材料很有可能已经被高温破坏了。如果泡内的液体或者有雾状的现象出现的话,那么水蒸气的可能性就比较大了。
对于密封性要求较高的地方,起泡的管材要进行更换。气泡底部的空洞就是水汽以及各种污染物渗入的地方,在长时间运行的过程中,密封性难以得到保障。对于非关键防护或者临时使用的场合,在气泡的数量较少、泡壁完好、管材的整体柔韧性正常的条件下,可以继续使用,但是要定期对气泡的情况进行检查,看是否有气泡扩大或者开裂的现象。
第七条 预防起泡的方法
预防起泡的主要方法就是使空气、水蒸气等物质能够流通,并且在管材收缩的过程中给予它适当的加热。
在安装之前要对基材进行彻底的清洁和干燥工作。使用无水乙醇擦除油脂、污渍以及水分,并且用干的压缩空气把灰尘吹掉。如果基材表面有凹坑或者缝隙的话,可以使用耐高温腻子来填补之后再进行安装。对于潮湿的环境,在基材表面可以先缠上一层很薄的干燥玻璃纤维布做为排气层。
管材从包装中取出来之后要马上进行安装工作,不能让其长时间处在潮湿的环境中。当管材表面出现凝结水雾时,要用干净柔软的布把水汽擦干之后再套上去。在低温环境下的施工中,把管材放到温暖、干燥的地方回温一段时间,以免表面结露。
加热的时候是从一头到另一头均匀地推进,使空气从另外一边排出。对于长管段,可以由中间往两边依次加热,但是每次加热的方向都是向着最近的管口。使用热风枪时,要保证其加热到完全收缩温度以上的程度但是又不高于材料分解温度,风口和管材之间要留有一定的距离,并且不能长时间停留在那里。在加热的过程中要轻柔地转动管材,使里面的空气排出来。
收缩完毕之后会自然冷却,并且不能使用冷水急速降温。在冷却的过程中如果有气泡出现的话,可以使用热风枪给气泡处加温,使管壁再次软化,并且用手掌心从气泡底部向上推压,把里面的空气挤出来。之后再让管材自行冷却定型。补救措施要等到管材完全冷却之后才去做,等定型了以后就不能再消除气泡了。
八、总结
氟橡胶热缩套管收缩之后出现气泡的情况,其原因主要有以下几种:在安装的时候把空气封在了管壁和基材之间;管道和基材表面附着有水汽,在温度升高时会逸出;材料内部存在一些易挥发的物质,在温度上升的情况下就会散发出来。还有加热的方法不正确使得空气不能被排出。由水蒸气以及材料挥发产生的气泡一般比较均匀地分布在管道上,并且这些气泡直径较小,如果排气不畅的话,则会集中出现在管段中间或者管口处。了解各个来源之间的差异,在施工过程中有针对性地进行预防:基材干燥、管材回温、从一端到另一端加热、自然冷却。堵住空气来源的道路,留下排气口,起泡的问题就可以控制到最小的程度了。

