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氟橡胶热缩套管收缩后开裂,多半和这几步有关

作者:超级管理员时间:2026-09-281 次浏览

信息摘要:

在高温线缆防护施工过程中,氟橡胶热缩套管收缩后出现了裂纹,这是比发白、起泡更加严重的一种失效形式。发白可能是外观上的问题,起泡可能是局部有空洞,但是开裂就表示管壁的完整性和密封、绝···...

  在高温线缆防护施工过程中,氟橡胶热缩套管收缩后出现了裂纹,这是比发白、起泡更加严重的一种失效形式。发白可能是外观上的问题,起泡可能是局部有空洞,但是开裂就表示管壁的完整性和密封、绝缘的功能都受到了影响。裂纹可能会出现于管口边缘、管身中部、弯曲部位或者和基材棱角相接触的地方;形态上会是纵向撕裂、横向断裂或者细微的龟裂纹。对于开裂的问题,施工人员一般会把责任推到“管子的质量不好”上,但是实际上的原因往往隐藏在这几个安装操作的关键环节之中。把这三步弄清楚了,开裂的问题大都找到了原因。

  一、材料交联度和配方缺陷

  氟橡胶热缩套管的耐温性、弹性和分子链交联网络有关。交联度不够,分子链之间相互连接不紧密,在受热收缩的时候,管壁所承受的收缩应力能力降低,薄弱的地方就会出现裂缝。交联度不足的原因可能是由于生产过程中的原因造成的:辐照剂量过低、硫化时间不够或者配方中含有大量的不能被交联的填充材料等。这种管材在常温下外表看起来没有问题,但是当它被加热收缩的时候就会暴露出它的强度不够的问题。

  另外一种是由于材料本身的缺陷造成的开裂,并且在配方中存在易挥发的物质也是造成这种现象的原因之一。氟橡胶在混炼、挤出的过程中,如果加入了过多的加工助剂或者溶剂,并且在加热的时候这些成分会迅速地挥发出来,在管道内壁上就会产生一些很小的气泡。气穴在收缩应力的作用下会形成裂纹,而裂纹是从气穴开始向四周扩散,并且最后贯通整个管道。开裂的特点是从管壁内侧开始产生裂缝,在断面上可以见到气孔或者分层的现象。

  对于材料层面上的开裂情况,可以通过查看裂纹的分布特点来进行判断。如果交联度不够的话,裂纹就会多出现在管壁比较薄的地方或者纹理凹陷的地方,并且同一批管材,在相同的施工条件下反复出现。如果是因为配方的原因,那么裂纹可能会伴随着起泡或者发白,在断面上会有杂质或者是气孔。对于已经出现裂缝的管材,不建议再继续使用了,因为交联网络受到损伤之后是不能够用重新加热的方法来恢复的。

  二、基材毛刺和棱角没有进行打磨处理

  基材表面的毛刺、锐边和棱角等,都是热缩管收缩之后出现开裂的原因。氟橡胶热缩套管收缩的时候,管壁受到径向回弹力的作用而紧紧地包裹着基材。如果基材表面存在尖锐凸起的话,在管壁收缩的时候,这部分材料就会被拉伸变薄。当拉伸应力大于材料的断裂强度时,裂纹就会由毛刺尖端开始扩展。

  金属接头边缘的飞边、铸造件的合模线、机加工残留的锐角、焊接点的凸起等缺陷,在安装之前不进行处理的话,收缩之后就会出现开裂的情况,几乎可以确定。毛刺的高度以及尖锐的程度决定着开裂的风险:如果毛刺的高度大于管道壁厚的一半,则该毛刺刺穿或撕裂管道的可能性很大。即使毛刺并没有直接刺穿管道壁,但是它所造成的地方应力集中,在温度变化以及振动的作用下会慢慢发展成为裂缝。

  处理基材上的毛刺,在安装之前进行预处理的一个必要的环节。使用细齿锉刀或者砂纸来磨掉金属上的毛刺,用锋利的刀片把塑料上的飞边削平,用刮刀来修正铸造合模线。打磨的方向是从毛刺根部到基材表面的一次性进行,并且不能来回磨擦。打磨之后要用干净的布把碎屑擦掉,然后用手摸一摸看有没有尖锐的东西。对于不能全部消除的凹坑,可以使用耐高温腻子填平,等它干透之后再装上管道材料。花纹热缩管由于表面有纹路,在凸起和凹陷的地方本身的壁厚就不一致,对于毛刺的敏感性要比光面管高很多,因此基材处理要更加严谨。

  三、加热温度和加热方法

  加热过程中的问题氟橡胶热缩套管在收缩之后出现开裂现象,加热操作是最常见的原因。氟橡胶的完全收缩温度一般都大于等于175℃,有些产品的完全收缩温度还要更高一些。如果热风枪的加热温度设置过低的话,那么管材就会因为热量不够而不能充分地收缩下来,从而使得管壁与基材之间不能形成一个紧密的整体,在之后的实际应用过程中遇到外界力量的作用时就很容易出现裂缝的情况。但是如果温度调得太高,在很短的时间内,管材表面所承受的热量远远超过了完全收缩所需要的热量,因此材料发生了热降解,分子链断裂,管壁变得非常脆弱,在冷却之后轻轻一碰就会破裂。

  加热不均也会造成开裂。当管材在圆周方向上受到不同程度的加热时,最先被加热的一侧会对没有被加热的一侧造成拉伸作用,从而使得管壁内部分布着不均匀的应力。经过冷却之后,在应力集中的地方就成为了裂纹开始的地方。使用火焰喷枪直接烤制要比用电吹风加热容易使局部过热,因为火焰温度可以达到上千摄氏度,远远超过了氟橡胶所能承受的最高温度。即使是用热风枪,在风口停留的时间长了之后,该处也会出现过热的情况。

  正确的加热方法是用热风枪从一头到另一头慢慢移动,使管材得到均匀的加热和收缩。使用热风枪时,要保证其加热到完全收缩温度以上的程度,但是又不能离材料分解温度太近,在使用的时候要注意风口和管材之间要有一定的距离。对于大口径管材来说,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。在加热的过程中要轻柔地转动管材,使里面的空气排出,并且保证圆周方向上的受热是均匀的。收缩之后要让管材自然冷却,并不能使用冷水急冷,因为内外冷却速度不同会造成较大的热应力,从而提高开裂的风险。

  第四部分:冷却方法和残余应力

  冷却方法对于氟橡胶热缩套管在收缩后保持完整性的影响很大。用冷水或者冷风急速降温的管材,在表面上很快地收缩并硬化了,但是它的内部仍然在慢慢地冷却中。内外冷却的速度不一样,在管壁内部形成了温度梯度,外层已经固化了但是内层还在收缩,这两者之间产生的应力差会在管壁中累积起来。当应力大于材料所能承受的最大应力时,裂纹就会由应力集中的地方开始。

  自然冷却使管壁各个层次一起降温,应力分布更加均匀。冷却的时间一般为5~10分钟左右,对于厚壁管或者大口径管来说,则要花费更多的时间来使管道变冷并且达到完全硬化的效果。在寒冷环境下进行管道安装的时候,管材冷却的速度本身就比较快了,在这样的情况下再加上冷风吹拂,那么开裂的风险就会更大一些。此时可以把管材放在避风的地方自然冷却,也可以用保温材料临时覆盖,减慢冷却速度。

  除了冷却产生的残余应力之外,在收缩的过程中也会产生一些残余应力。管材在膨胀的时候会被强行拉伸,在收缩的时候分子链会反弹回来,但是如果没有完全反弹出来的话,一部分应力就会被“冻结”到管道壁里面去了。安装过程中加热温度不够或者加热时间太短,都会造成回弹不全、残留应力在以后的使用中慢慢释放出来,从而产生延迟开裂。所以要保证管材有足够大的收缩量和完全回弹的能力,这是减小残余应力的重要途径。

  五、氟橡胶热缩管的弹性回缩和基材约束

  氟橡胶热缩管具有较好的弹性回缩性能,在收缩之后管壁对于基材的抱紧能力很强。在光滑基材上具有较强的抱紧力,在有约束的基材上可能会成为开裂的原因。当基材的热膨胀系数远远小于氟橡胶的时候,在温度的变化下,管材想要伸缩但是受到基材的限制,两者之间就会产生交变应力。温度和湿度的变化不断的作用在管道上,而这些变化又不断地积累起来,在长时间的作用下,管道就会出现疲劳开裂的情况。

  基材形状也会对约束的程度产生影响。圆柱形基材受到的约束是均匀的,而管材在圆周方向上所受的压力是一致的。方形、椭圆形或者不规则截面的基材,管材在棱角处受到的约束集中,在这些地方管壁所受的应力比较大。如果基材本身存在热胀冷缩的现象,则问题会更加复杂。氟橡胶热缩管在高温下有很好的弹性,但是长时间处在高强度约束的状态下,它的弹性就会慢慢减弱,压缩永久变形也会变大,密封界面也会出现松动的情况,裂纹有可能从最受约束的地方开始。

  对于要在温度差异较大的环境里使用到的管材,在选择的时候要考虑到基材和管材之间的热膨胀匹配情况。如果是金属基材的话,它的热膨胀系数远远小于氟橡胶,所以应该适当加大管壁厚度或者选用弹性好的配方来吸收温度变化所造成的尺寸差异。在安装的时候要保证管材收缩到位,不能出现局部松弛或者过紧的情况。

  第六部分 不同材料体系的开裂特征和联系

  氟橡胶热缩套管出现开裂的问题,在不同的材料体系里表现不一样,弄清楚这些差别可以更好地找出问题的原因。

  双壁热缩管开裂的主要部位是内、外层界面以及外壁上的薄弱地方。内层热熔胶在加热的时候会熔化并流出来,在这个过程中如果热熔胶的流动性不够好或者分布不均的话,在冷却之后就会出现裂缝现象。剖开之后常常会看到胶层分布不均匀的现象。对于双壁管来说,开裂的判定不能仅仅依靠外壁来判断,还要检查内胶层是否完好无损,因为内胶层的缺陷往往就是外壁开裂的原因。

  PVDF热缩管开裂的主要形式是脆性断裂。PVDF材料具有很高的刚性和较低的柔韧性,在低温环境或者受到冲击载荷的情况下很容易出现裂缝。收缩之后如冷却速度过快,则内部残存的热应力会在以后的时候被释放出来,从而造成延迟开裂。PVDF管的裂纹一般为直线形,断口处平整光滑,并无明显的塑性变形现象。安装的时候要避开低温环境施工,在收缩之后自然冷却,并且不能急冷。

  花纹热缩管出现开裂一般是从纹路的根部开始的。纹理的凸起和凹陷处壁厚不一样,在收缩的时候应力分布也不均匀,根部就变成了应力集中点。如果基材上有毛刺,而这些毛刺的尖端正好处在纹理凹陷的地方,那么在这个地方壁厚最薄、刺穿的风险最大。花纹管的裂纹顺着纹理方向蔓延开来,在断裂处可以看见纹理结构留下的痕迹。

  线缆标识使用了管道的破裂影响到了信息的可读性。标识管一般直径较小、壁厚较薄,对于安装的操作更加敏感。加热时间长或者冷却速度慢都会造成标识管开裂。当裂纹穿过了字符区域的时候,标识的内容就会出现残缺不全的情况,运维人员也很难准确地辨认出线缆编号。标识管的选择要以柔韧性的材料为主,在安装的时候要注意控制好加热温度,使管材收缩之后能够和电线电缆很好地贴合在一起而不会产生过多的残余应力。

  第七条 储运和安装环境对产品的影响

  开裂的问题有时候会在安装之前就埋下了祸根。氟橡胶热缩套管如果长时间处于阳光直射或者高温环境之中,外壁材料就会慢慢变老、分子链也会开始断裂、柔韧性也随之减弱。老化管材在外观上看起来很完好,但是当它被加热收缩的时候就会露出原形,表面会出现很多细微的裂纹。储存环境的湿度也很重要,管材吸湿之后再加热的时候水汽化,在管壁内形成蒸汽压力,有可能撑裂外壁。

  安装环境的温度也会增加开裂的风险。在低温下,管材会变得比较坚硬,在穿上套的时候就会比较困难了,强行拉扯的话就有可能会在管壁上产生一些细微的裂缝。裂纹随着加热收缩而扩大,并且变得可以看见了。在冬季施工时,要把管材放在暖和的地方回温一段时间,等它的柔韧性恢复过来之后再进行安装。基材在低温下表面可能会形成一层凝结水膜,在加热的时候这层水膜会开始蒸发,从而增加了开裂的风险。

  第八条 预防开裂的操作程序

  防止氟橡胶热缩套管收缩之后出现开裂的情况,要从材料选择一直到施工过程中的每一个环节都进行严格的把控。

  在选择材料的时候要确定管材的交联度、配方以及耐温等级是否符合使用需求。在高温或者温度变化剧烈的情况下,要选用具有较好的弹性和较小残余应力的配方。查看管材表面是否有老化现象、内壁是否含有杂质或者气泡。储运过程中要保证管材密封包装,并且存放于避光、干燥、常温的地方。在使用之前要对管材进行检查,看是否有变硬、发脆或者表面粉化的现象。

  在施工过程中,第一项工作就是把基材彻底清理干净。去毛刺、锐边、锈蚀和油污,用砂纸打磨平整,用无水乙醇擦洗干净。第二步就是检查管材的状态了。管材回温至常温后,表面没有结露现象,内壁也没有受到任何损伤。第三步是把管材裁剪下来。根据纵向收缩率预留一定的余地,然后对切口进行修整和打磨使其光滑。第四步试套。确认管材可以顺利地穿过基材最粗的部分。第五步加热。使用热风枪,在两端之间以恒定的速度移动,并且把温度调到完全收缩温度之上、远离分解温度的地方。第六步冷却。自然冷却,不需要强制降温。第七步检查。检查管壁是否有裂纹、变白或者出现气泡,并用手轻轻按压来验证其弹性的是否良好。

  开裂是氟橡胶热缩套管失效中最为严重的形式,它会直接损伤到管道壁的完整度。材料交联度不够、基材上有毛刺没有去除掉、加热时的温度设置不正确、降温的速度过快、基材受到的约束太大、储存和运输过程中出现的老化现象等等,任何一个或者几个这样的因素单独存在或者是相互叠加在一起的时候都会造成开裂。把每一项都做好了,开裂的问题就可以在根源上得到解决。管材收缩之后应该是一整无缺、紧密贴合并且富有弹性的状态,如果有任何裂缝出现的话,则说明在安装过程中可能存在一些问题,需要进行进一步检查和修正。


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