电缆线护套的金属护套

常用来作为金属护套的材料有铅、铝和钢。按其加工万式不同,可以分热压金属和焊接金属套两种,此外还有采用成型金属管作为电缆线金属护套的,如钢管电缆线的护套等。用于护套的铅、铝、钢等金属的主要物理性能列于表2-2-24。铅是质地柔软、熔点较低的重金属,由于铅冶炼方便、容易加工成形、化学稳定性好等优点,因此最早在1830年英国人就采用冷拔铅管来制作电缆线的密封护套了。1879年瑞士人发明了直接在电缆线绝缘芯上采用熔融铅挤出成形的方法,铅包电缆线得到广泛应用的发展。直到今天仍占重要地位。

根据国家标准,电缆线用铅材料应不低于五号铅(Pb-5),即含铅量在99.9%以上。纯铅耐腐蚀性较好,但机械强度差且有很大的蠕变性和疲劳电裂性,在受到振动的地方,如沿桥梁,沿公路敷设时,甚至在远距离运送电缆线的过程中的振动都会引起龟裂现象。因此纯铅套几乎不再使用。为了提高铅护套的性能,从1882年第-次在铅中加入3%的锡制成铅合金作为电缆线的护套起,将近一个世纪以来,电缆线铅合金护套无论从配方还是加工工艺.上都取得了较大进展，使铅护套的性能有了较大提高。表2-2-25列出目前国内外用作电缆线铅护套的铅合金材料成分。

在我国，目前用作电缆线护套的铅合金主要是铅锑铜合金,它是一种固熔体型的合金。由于在铅中加入锑和微量的铜,使铅的晶粒细化和再结晶温度提高,因此,强度和耐振性能有所改善。试验表明，在相同应力作用下，铅锑铜合金的耐振动疲劳次数约比纯铅大2.7倍左右。1973年我国研制成功了铅碲砷合金(相当于国外的碲合金),其耐振动疲劳寿命差不多比铅锑合金提高了两倍。铅砷合金是一种弥散强化型合金,已在我国的超高压自容式充油电缆线中作为密封护套使用。但是,即使是铅合金,作为电缆线密封护套,其自身的强度仍嫌太低,特别是铅的资源短缺,更难满足现代电缆线工业发展的需要。因此,尽管电缆线护套已经具有将近一个世纪的制造和使用经验,人们还是必须寻求新的金属材料来代替它，目前就是以铝代铅。

铝的比重还不到铅的1/4,但强度却几乎是铅的5倍,在导电、导热、屏蔽性能等方面都比铅好，特别是铝的资源十分丰富，因此用铝制作电缆线的密封护套,早就引起人们的注意。不过,由于铝的熔点比铅高,约为铅的两倍,因此,如果像压铅那样,把铝熔融挤出来制作护套是不可能的，因为这不仅可能烧坏绝缘层,而且由于熔融铝的变形阻力大,且易与铁反应而侵蚀挤出机内部的零件,这个难题直到本世纪50年代才得到解决。人们用预热铝坯直接挤出以制造电缆线铝护套的压铝机研究成功,不仅使铝包电缆线的大量生产成为可能，而且使铝护套-跃而为世界公认的电缆线金属护套的技术发展方向。根据我国标准规定,作为电缆线铝护套的铝材应选用一号铝(AI-1)以上,即含铝量就不小于99.5%。实际上为了满足压铝机对铝坯的高可塑性要求,通常采用的是更高纯度的铝，如特一号铝(A1-00),其含铝量在99.7%以上(表2-2-4).

与铅护套比较,铝护套的性能比较全面。首先是它的蟎变性和疲劳龟裂性比铅或铅合金要小得多,机械强度要高得多,敷设在振动场所也不需要防震装置;在落差较大或过载的情况下，铅包电缆线常会发生护套胀破、漏油等故障,铝包电缆线则可避免;在自容式充油充气电缆线等场合,铝护套可以在承受1.5MPa(15大气压)的内压力下正常运行,而铅护套则非用黄铜带等加固不可;在地下直接埋设的情况下，铝护套无须像铅护套那样,要用钢带铠装,因而其外护层的结构可大大简化,材料也有较大的节省;铝的电导率约比铅高7倍,因此,不仅有良好的屏蔽性和防雷性,而且在有些场合,可以直接作为接地保护的第四芯;铝护套所需厚度比铅薄且比重小，因此铝包电缆线的重量一般只有铅包电缆线的30%~70%,既方便运输和施工,价格也比较便宜。铝护套的缺点是没有铅护套那样柔软。不过,实践表明,直径在40mm以下的铝包电缆线,在施工敷设过程中,并没有碰到什么实际的困难,而直径在40mm以上的铝包电缆线,其柔软性可通过轧纹来提高。其次是铝比铅活泼,铝护套的耐蚀性一般认为比铅低,但是,在大气中,铝护套的表面由于氧化而迅速形成一层附着性良好和致密的保护性氧化铝膜,从而使它的耐蚀性有很大提高。实践表明,裸铝包电缆线在架空敷设的条件下其耐蚀性可以与裸铅包电缆线相媲美。铝护套的，腐蚀只是在氧化铝膜受到破坏而又得不到恢复的情况下发生，例如在某些强酸(如盐酸)和碱性介质中,铝的腐蚀破坏就比较迅速，而硝酸、重铬酸盐等强氧化剂对铝则无腐蚀作用。同样,铅的耐蚀性也不是在所有环境中都高,例如稀硫酸和盐酸对铅几乎不起腐蚀作用,而硝酸、醋酸、有机质及强碱性介质对铅的腐蚀就很强烈。应当注意,如果把铝护套与铅护套连接起来，那么受腐蚀的是铝而不是铅，这是因为铝-铅接触构成的腐蚀电池中,铝的电极电位相对为负而成为腐蚀电池的阳极。电缆线的使用环境很复杂,为确保铝包电缆线的安全运行,在土壤、管道和水下敷设的场合，必须选用防水性能良好的高聚物外护层来保护它。最后一点，就是铝护套采用封焊时,必须设法除去铝护套表面的氧化铝膜才能进行,致使铝焊接工艺比较复杂。目前多采用低温反应蜡焊工艺或无溶剂铝焊料摩擦钎焊工艺。

除了铅和铝之外,也有采用带材纵包熔焊的方法来制造电缆线的密封护套,并用轧纹的方法降低其刚性,这就是所谓焊接皱纹金属护套。焊接皱纹金属护套的特点是选材不受限制,如铝、铜、钢,不锈钢等金属都可加工，这就不仅为设计各种不同使用要求的电缆线护套层提供了可能性，而且由于采用带材元厚度均一,不存在热压金属套容易发生的偏心问题。特别值得注意的是,焊接金属护套的制造设备比较简单,因此,也是一个值得注意的发展方向。

皱纹钢护套具有良好的耐压缩、耐冲击、耐振动等性能,可以用于地下及振动场合。由于钢铁不耐腐蚀,因此无论在什么样的敷设方式下，皱纹钢护套的外面均要采用防水性能好的外护层。由于它防腐蚀问题尚未彻底解决,目前采用还是比较少，尤其不宜用于直埋电缆线。