[发明专利]采用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法

说明书

技术领域

本发明属于电缆制造技术领域，具体涉及一种用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法。

背景技术

国际热核聚变实验反应堆（ITER）是目前全球最大的国际合作研究项目，合作方包括欧盟、美国、中国、日本、印度、俄罗斯、韩国等国家。该计划将集成当今国际上受控磁约束核聚变的主要科学和技术成果，首次建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，将研究解决大量技术难题，是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步。在ITER内部线圈制造项目设计过程中，考虑到实验过程中内部线圈处于恶劣的辐照环境并承受温升的影响，一种氧化镁矿物绝缘电缆被提出并用于ITER内部线圈导体的制作。

矿物绝缘电缆简称MI电缆（Mineral Insulated Cable），国内习惯称为氧化镁电缆或防火电缆，它是由矿物材料氧化镁粉作为绝缘铜芯铜护套电缆，矿物绝缘电缆由铜导体、氧化镁及金属护套等无机材料组成。矿物绝缘电缆具有防火、防水、防油、耐腐蚀、防爆及抗辐射、无老化、寿命长、工作温度高、载流量大、耐机械损伤、无卤无毒、耐过载、电磁屏蔽及电磁兼容性能优异等优点，被广泛应用于高层建筑、石油化工、机场、隧道、船舶、海上石油平台、航空航天、钢铁冶金、购物中心、停车场等场合。目前工业矿物绝缘电缆制造方法主要包括：预制氧化镁瓷柱法、氧化镁粉灌装法、氩弧焊连续焊接法等。

目前，聚变装置使用的超导体类型一般为CIC导体(Cable-In-Conduit-Conductor)，即超导电缆的外侧有一个厚的不锈钢导管。中科院等离子体物理研究所自主设计完成用于CIC导体冷挤压缩径成型制造生产线，用于ITER TF、PF、CC及Feeder线圈超导导体的生产。CIC导体冷挤压缩径成型制造生产线亦被发展用于氧化镁矿物绝缘电缆的制造。

发明目的

为弥补已有技术的不足，本发明提供一种用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法，电缆铠甲为不锈钢或者镍基合金，根据实际需要亦可采用铜等其它金属材料；绝缘层为氧化镁；导电部分为无氧铜或者铬锆铜等导电材料。根据不同绝缘等级制造不同厚度氧化镁绝缘层，电缆绝缘层致密无间隙且分布均匀，根据实际使用要求确定铠甲及铜导体力学及电学性能参数。

本发明采用的技术方案是：

一种采用冷挤压缩径成型法制造氧化镁矿物绝缘电缆的方法，其特征在于，包括有导体，导体外侧设有氧化镁绝缘层，氧化镁绝缘层外侧设有铠甲层；具体方法包括以下步骤：

（1）装配前对铠甲及铜导体内外表面清洁处理，去除表面油污等；

（2）铠甲及铜导体矫直后用热风枪对铠甲及铜导体表面进行烘烤以去除表面水膜并及时组装，铠甲及铜导体材料不直度应控制小于1mm/m；

（3）根据设计需要选用适合纯度的氧化镁材料，为了得到较高的绝缘性能，可采用纯度大于99.4%的高纯度原料；

（4）根据电缆使用条件计算选择合适的氧化镁绝缘层的厚度，预制氧化镁瓷柱，氧化镁瓷柱内径大于铜导体外径1mm，氧化镁瓷柱外径小于铠甲内径1mm；氧化镁瓷柱成型压力约为2MPa；烧结温度1000℃~1200℃；烧结后的氧化镁瓷柱高度大于25mm；

（5）烧结后的氧化镁瓷柱采用氮气密闭保护，防止吸潮后绝缘性能下降，氧化镁瓷柱绝缘大于10GΩDC500V；

（6）在调整好水平高度的氮气保护槽内将氧化镁瓷柱连续无间距套装至铜导体外侧，再将铠甲套装在氧化镁瓷柱外侧，将装配好的电缆两端进行密封，防止缩径成型过程中氧化镁瓷柱吸潮降低绝缘等级；

（7）调节好缩径成型设备辊轮间距，保证最终成型的电缆外径达到最终尺寸公差要求；

（8）将装配好的待成型电缆放置到水平支架上，引导进入缩径成型设备缩径辊轮中缩径成型并整形制造符合最终尺寸要求的氧化镁矿物绝缘电缆；

（9）测量缩径成型后的最终电缆外径及不直度，缩径成型后的电缆外径公差应小于±0.15mm，不直度应小于1mm/m；

（10）缩径后的电缆两端采用热熔胶密封或者焊接可伐陶瓷封头，防止氧化镁绝缘层吸潮；

（11）电缆制造完成后进行绝缘电阻等电性能测试及无损探伤测试，电缆绝缘性能应大于10GΩDC 500V；出具生产过程中所有测试报告，电缆包装、装箱，放置到干燥处储存。

采用多组双辊对压式小压延量渐次缩径成型及辊压整形工艺制造氧化镁矿物绝缘电缆。

本发明的优点是：