作者：行業(yè)資深專家、武漢產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所/國家電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（武漢）   金群

我國電線電纜企業(yè)數(shù)量眾多，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，要想提升質(zhì)量的同時有效的控制成本、合法的獲得競爭優(yōu)勢，有效的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求控制材料成本、降低廢品率是有效的手段。本文擬從對電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量形成有直接影響的絕緣、護(hù)套材料控制方面，選取GB/T5023-2008《額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜》（下文簡稱GB/T5023）、GB/T9330-2008《塑料絕緣控制電纜》（下文簡稱GB/T9330）、GB/T12706-2008《額定電壓1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)擠包絕緣電力電纜及附件》（下文簡稱GB/T12706）、GB/T14049-2008《額定電壓10 kV 架空絕緣電纜基本信息》（下文簡稱GB/T14049）等電纜產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)族）的要求，對比GB/T8815-2008《電線電纜用軟聚氯乙烯塑料》（下文簡稱GB/T8815）、GB/T32129-2015《電線電纜用無鹵低煙阻燃電纜料》（下文簡稱GB/T32129）等電纜材料國家標(biāo)準(zhǔn)及GB/T18380-2008《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗》（下文簡稱GB/T18380）、GB/T2951-2008《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗方法》（下文簡稱GB/T2951）等標(biāo)準(zhǔn)族的要求，結(jié)合常見質(zhì)量問題，對行業(yè)在絕緣及護(hù)套材料幾個認(rèn)識誤區(qū)進(jìn)行了分析探討。

傳統(tǒng)上，由于電線電纜產(chǎn)品中絕緣和護(hù)套材料占其材料總成本的比例通常不超過20%，因此很多電纜企業(yè)將其視為非重要材料，質(zhì)量極易被忽視，導(dǎo)致在供應(yīng)商選擇、材料型號選擇及進(jìn)貨檢驗方面存在較大的隨意性。同時，“西安奧凱問題電纜”事件的爆發(fā)引起了社會對電線電纜產(chǎn)品“導(dǎo)體打折”問題的充分重視，在產(chǎn)品質(zhì)量方面，各界越來越多的將目光聚焦到電纜導(dǎo)體質(zhì)量上。加之目前在對電纜企業(yè)有剛性約束的《強制性產(chǎn)品認(rèn)證實施細(xì)則  電線電纜產(chǎn)品》CQC-C0101-2014、2018年12月1日生效的《電線電纜產(chǎn)品生產(chǎn)許可證實施細(xì)則》中，對工廠材料檢驗的要求僅限于制定檢驗/驗證規(guī)定、保存檢驗/驗證記錄，使企業(yè)無需對材料檢驗做出實質(zhì)技術(shù)性規(guī)定即可通過審查，很多企業(yè)因此在一定程度上覺得絕緣、護(hù)套材料質(zhì)量不太重要。

實際上，絕緣和護(hù)套材料的質(zhì)量決定了電纜的電氣絕緣性能、機械物理性能、耐環(huán)境條件性能，直接影響電纜耐燃燒性能，在電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，70%左右的考核項目是由絕緣和護(hù)套材料質(zhì)量決定或與其有關(guān)。筆者對部分典型產(chǎn)品的與絕緣護(hù)套材料質(zhì)量直接相關(guān)的項目數(shù)相對試驗總項目數(shù)占比進(jìn)行了統(tǒng)計，數(shù)據(jù)見表1：

表1

此外，從我中心對近三年承擔(dān)的電線電纜國家監(jiān)督抽查及省級監(jiān)督抽查數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析上來看，由于絕緣及護(hù)套材料原因?qū)е碌牟缓细駭?shù)占比也為約70%，數(shù)據(jù)見表2：

表2

出于幫助電纜企業(yè)進(jìn)行質(zhì)量提升的需要，我中心2017至2018年以風(fēng)險風(fēng)險監(jiān)測的方式對某市電纜企業(yè)在生產(chǎn)線上所用的絕緣及護(hù)套材料抽樣進(jìn)行了，共抽查104批次，結(jié)果顯示合格率僅為81%

從上面分析我們不難發(fā)現(xiàn)，雖然絕緣及護(hù)套材料占電纜材料總成本不到20% ，但它們直接影響了約70%的電纜成品質(zhì)量特性，導(dǎo)致了約70%的質(zhì)量不合格，并且目前我們電纜企業(yè)所用的原材料質(zhì)量堪憂，屬于貨真價實的“關(guān)鍵少數(shù)”，在電線電纜質(zhì)量提升中，高度重視絕緣及護(hù)套材料的質(zhì)量，充分做好這方面的質(zhì)量控制能夠用較少的投入獲得較大的收益進(jìn)而增強企業(yè)競爭力，同時《強制性產(chǎn)品認(rèn)證實施細(xì)則  電線電纜產(chǎn)品》、《電線電纜產(chǎn)品生產(chǎn)許可證實施細(xì)則》本質(zhì)上是通過產(chǎn)品一致性、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的符合性等要求對材料質(zhì)量進(jìn)行了規(guī)定，必須引起充分重視。

對于電線電纜絕緣及護(hù)套生產(chǎn)中常用的聚氯乙烯（以下簡稱PVC）、交聯(lián)聚乙烯（以下簡稱XLPE）及無鹵低煙聚烯烴材料，均有各自的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前電線電纜企業(yè)普遍認(rèn)為這些材料標(biāo)準(zhǔn)均為權(quán)威組織發(fā)布，采購符合材料標(biāo)準(zhǔn)要求的絕緣及護(hù)套料就能滿足電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此在采購合同中基本以這些材料標(biāo)準(zhǔn)作為質(zhì)量驗收依據(jù)。

電線電纜絕緣和護(hù)套的生產(chǎn)中PVC應(yīng)用得最廣泛。就PVC絕緣而言，GB/T5023規(guī)定的所使用的材料型號分別為PVC/C（導(dǎo)體最高工作溫度70℃）、PVC/D（導(dǎo)體最高工作溫度70℃柔軟型）、PVC/E型（導(dǎo)體最高工作溫度90℃），GB/T9330分別為PVC/A（導(dǎo)體長期允許的工作溫度70℃）、PVC/D（導(dǎo)體長期允許的工作溫度70℃柔軟型），GB/T12706規(guī)定的型號分別為PVC/A（導(dǎo)體長期允許的工作溫度70℃，≤1.8/3kV級）、PVC/B（導(dǎo)體長期允許的工作溫度70℃，3.6/6kV級），而電纜企業(yè)采購PVC電纜料的習(xí)慣引用的驗收標(biāo)準(zhǔn)為GB/T8815，其中將PVC絕緣材料分類為J-70（導(dǎo)體最高工作溫度70℃）、JR-70（導(dǎo)體最高工作溫度70℃柔軟型）、J-90（導(dǎo)體最高工作溫度90℃）、JGD-70（導(dǎo)體最高工作溫度70℃，3.6/6kV及以下）。需要注意的是，雖然GB/T8815標(biāo)準(zhǔn)也給出了對應(yīng)工作溫度等，對于電纜產(chǎn)品材料選用上有一定的參考性，但是GB/T8815標(biāo)準(zhǔn)和電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在實際材料型號、試驗項目、指標(biāo)要求、試驗方法上都有著一定的差異，并且目前未見有公認(rèn)的技術(shù)文件確定這些差異間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)或替換關(guān)系。下面在表3中舉例說明PVC材料需注意的部分差異：

表3

相似的問題還在XLPE絕緣及無鹵低煙聚烯烴護(hù)套產(chǎn)品上，需注意的部分差異見表4：

表4

通過上面對比分析可見，如果簡單不加區(qū)分的采用符合各自標(biāo)準(zhǔn)的絕緣及護(hù)套料來制造各類電線電纜產(chǎn)品，帶來的后果將是產(chǎn)品質(zhì)量不合格或者是成本的上升（基于同樣的原因，內(nèi)護(hù)套等材料也是如此）。由此可見，我們電纜企業(yè)在材料選用及驗收過程中，需要在將材料標(biāo)準(zhǔn)作為采購合同的質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，將符合電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)并有良好的工藝性能作為兜底條款。

在我們檢驗工作中，經(jīng)常有企業(yè)在收到不合格報告存在疑惑——先前用同樣的材料及工藝生產(chǎn)的類似產(chǎn)品都能通過檢驗，現(xiàn)在怎么通不過？實際上，電線電纜產(chǎn)品針對預(yù)期使用條件的不同形成型號規(guī)格繁多，即使同一個標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的產(chǎn)品亦有數(shù)十至上百個型號規(guī)格，不同型號間存在材料、結(jié)構(gòu)及尺寸上的差異，同型號不同規(guī)格間存在結(jié)構(gòu)、尺寸上存在差異，這些差異會使同樣材料即便經(jīng)過同樣工藝也會呈現(xiàn)出不同的整體質(zhì)量特性。以下是幾個普遍存在且值得注意的問題：

——低壓擠包絕緣的交聯(lián)。目前，在低壓擠包交聯(lián)絕緣生產(chǎn)上，基本都采用硅烷交聯(lián)絕緣材料，其實現(xiàn)交聯(lián)過程的化學(xué)反應(yīng)原理為：交聯(lián)聚乙烯聚合物通過加溫，在硅烷醇縮合催化劑的作用下，遇水發(fā)生水解，從而形成網(wǎng)狀的氧烷鏈交聯(lián)結(jié)構(gòu)。因而在交聯(lián)方式上是通過溫水或蒸汽的蒸煮實現(xiàn)擠包絕緣的交聯(lián)，此過程的主要工藝參數(shù)為蒸煮的溫度和時間，各廠的交聯(lián)工藝文件基本都統(tǒng)一采用將溫度控制在90℃至95℃、交聯(lián)時間6小時左右。實際上，不同規(guī)格的電纜有著不同的絕緣厚度，隨著厚度的增加，絕緣內(nèi)外層達(dá)到工藝溫度及接觸水分子完成水解進(jìn)而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的時間存在一定差異；即便同一絕緣厚度的線芯，隨著裝盤層數(shù)的增加，卷繞在電纜盤上的表層線芯和中間層線芯達(dá)到工藝溫度及接觸水分子完成水解進(jìn)而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的時間也存在一定差異。此外，考慮到不同供應(yīng)商生產(chǎn)交聯(lián)料在配方、基料、催化劑、抗氧劑等方面的差異，其產(chǎn)品也有著不同的工藝特性、需要不同的工藝參數(shù)。因此，一刀切的采用一個工藝參數(shù)，容易出現(xiàn)：由于上述原因中間層蒸煮不足造成交聯(lián)不充分，導(dǎo)致熱延伸試驗不合格，或者過度蒸煮確保交聯(lián)充分，但增加了能耗、降低了生產(chǎn)效率，使得生產(chǎn)成本上升。解決辦法為將該過程作為特殊過程，做好過程參數(shù)確認(rèn)，列出不同供應(yīng)商的材料在不同絕緣厚度和裝盤層數(shù)的工藝參數(shù)，實現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量。

——電纜的阻燃與抑煙。當(dāng)前電線電纜燃燒性能均按照GB/T18380標(biāo)準(zhǔn)族的要求進(jìn)行，在GB/T18380中將燃燒分為單根垂直燃燒和成束，大多數(shù)電纜用戶及企業(yè)都認(rèn)為成束燃燒的級別高于單根垂直燃燒，成束燃燒中按照A類（含AFR類）、B類、C類、D類來分，級別依次降低，且行業(yè)慣例認(rèn)為燃燒性能是由電纜中非金屬材料的氧指數(shù)來決定的，燃燒要求越高對材料的氧指數(shù)越高，慣例要求的材料氧指數(shù)見表5（D類基本無企業(yè)生產(chǎn)，未納入）。

表5

很多企業(yè)認(rèn)為只要材料符合上表要求，所生產(chǎn)的任何產(chǎn)品都能合格，遺憾的是這實際上是對標(biāo)準(zhǔn)的誤讀，且我們測試的實際情況不能支持上述慣例說法。從從材料標(biāo)準(zhǔn)而言，氧指數(shù)反應(yīng)了材料燃燒所需的最低氧濃度，它有高低之分，但產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的角度來看，無任何一個標(biāo)準(zhǔn)說明了燃燒等級分類上誰高誰低，從試驗方法標(biāo)準(zhǔn)族GB/T18380的試驗原理上來看，區(qū)分各類燃燒級別的依據(jù)是每米試樣內(nèi)非金屬材料的體積及供火時間，其模擬的是電纜在不同敷設(shè)方式、固定的氧氣供給條件下抗火焰蔓延的能力而非耐燃燒的級別高低。我們的實驗數(shù)據(jù)也說明了上述問題：近期我中心分別接收到來自福建及湖北電纜企業(yè)的WDZB-BYJ產(chǎn)品各一個，均是通過了B類成束燃燒，但是未能通過單根垂直燃燒試驗。

低煙電纜要求材料具有較好的抑煙特性，但材料的比光密度不等同于成品的煙密度，我們應(yīng)該關(guān)注材料比光密度試驗標(biāo)準(zhǔn)GB/T8323.2-2008在說明應(yīng)用范圍的1.3中的表述——“本測試主要用于研發(fā)和建筑物、火車、船只等的消防安全工程，而不能作為建筑物等級評定的基礎(chǔ)或其他目的。沒有提供預(yù)測在其他（實際）燃燒條件下由暴露在熱源或火焰中的材料產(chǎn)生煙密度的基礎(chǔ)，也沒有建立與其他測試方法得到的數(shù)據(jù)的任何聯(lián)系……”，因此，我們不能簡單的認(rèn)為材料比煙密度合格與否決定了成品煙密度是否合格。

實際上，我們在2014年完成的原國家質(zhì)檢總局科研課題“低煙無鹵阻燃環(huán)保電纜結(jié)構(gòu)、工藝與材料之間的關(guān)系”的研究結(jié)果顯示，材料的比光密度、表5所列氧指數(shù)分別為電纜通過煙密度和成束燃燒試驗的必要條件但非充分條件，是否能通過試驗還需要對電纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，需注意以下幾點：1、外護(hù)套下設(shè)計阻燃隔氧層以盡量延遲火焰深入至內(nèi)層的時間；2、電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)盡可能的緊密，以避免因在燃燒過程中氣流速度在縫隙中加快而助長火勢；3、就聚烯烴材料而言，除考慮氧指數(shù)外，還應(yīng)有還必須在燃燒過程中能分解吸熱、產(chǎn)生水蒸氣稀釋氧氣濃度并帶走熱量，同時還應(yīng)有良好的結(jié)殼性，以將熱量及氧氣隔絕在隔氧層及絕緣外；4、填充材料應(yīng)同樣采用抑煙產(chǎn)品，避免其在受熱過程中的產(chǎn)煙導(dǎo)致成品煙密度過高以上因素的協(xié)同作用，在提高阻燃性能的同時還能達(dá)到抑制煙產(chǎn)生的效果；5、注意由于煙密度試驗方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T17651.2-1998規(guī)定試樣產(chǎn)品外徑在40mm、20mm、10mm、5mm這幾處各需依次增加一根樣品，由此會帶來煙密度測試值的跳躍，在產(chǎn)品設(shè)計上，當(dāng)外徑接近這幾個數(shù)值時宜考慮適當(dāng)加大以跨過跳躍點獲取有利試驗條件、增大通過試驗的可能性b。

b需要注意的是，此處只是合理的規(guī)避了標(biāo)準(zhǔn)中不利試驗的條件，增加了通過試驗的可能性，并非在本質(zhì)上提高了產(chǎn)品在使用條件下的煙密度性能，實際上情況正好相反——由于電纜外徑加大增加了表面過火面積而增加了產(chǎn)煙量。

電線電纜用絕緣及護(hù)套材料的檢驗需要專用的樣品制備設(shè)備和部分專用檢驗設(shè)備，樣品制備過程也較為復(fù)雜，且部分性能的測試周期可長達(dá)10天左右，因此部分希望對原材料質(zhì)量進(jìn)行自我把控的企業(yè)會有這樣的質(zhì)疑：難道我們額外配備了這么多資源后，每次進(jìn)貨抽檢還需要十來天才能知道結(jié)果，數(shù)十上百噸的材料堆放在倉庫等待結(jié)果才能確定是否能夠投入生產(chǎn)，這沒有可操作性，絕緣和護(hù)套材料質(zhì)量不易控制！

實際上在做好成品檢驗和供應(yīng)商管理工作后，這些材料的質(zhì)量是完全能夠在幾乎不額外增加成本的條件下得到有效控制的。首先，許可證和3C的管理規(guī)定均要求工廠做好成品出廠檢驗，我們可以在擠出工藝記錄中做好原材料追溯記錄，再結(jié)合出廠檢驗要求增加熱收縮試驗等少數(shù)老化前項目，即可通過出廠檢驗結(jié)果追溯驗證材料是否合格，此外，電纜企業(yè)出于投標(biāo)等需要經(jīng)常會進(jìn)行型式試驗，可在此時注明原材料來源，通過型式試驗來驗證材料的全性能是否合格。在此基礎(chǔ)上，和供應(yīng)商簽訂年度合同，約定這樣的質(zhì)量控制方式：正常供貨模式下出現(xiàn)一次不合格后，首先賠償先期帶來的損失，后續(xù)縮減采購量并采取加嚴(yán)控制模式，需對供貨產(chǎn)品逐批進(jìn)行全性能測試后方可投入使用，若連續(xù)3批次合格則回到正常供貨模式，若再有不合格則取消合格供應(yīng)商資格。如此一來，可將電線電纜企業(yè)的進(jìn)貨檢驗壓力轉(zhuǎn)變?yōu)椴牧瞎?yīng)商質(zhì)量控制及誠信的壓力，有效的提高材料質(zhì)量。

通過上面的分析不難看出，切實提高絕緣及護(hù)套材料質(zhì)量是提高電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。

從宏觀上，我們需要推動材料標(biāo)準(zhǔn)的修訂，促進(jìn)材料與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)間協(xié)調(diào)一致，提高材料標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的支持度；以實際使用條件為導(dǎo)向修訂試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，使得試驗條件更接近實際、所得數(shù)據(jù)更客觀的反應(yīng)產(chǎn)品在實際條件下的質(zhì)量水平。

從微觀上，電線電纜生產(chǎn)企業(yè)宜針對表3、表4梳理出來的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及材料標(biāo)準(zhǔn)間的差異以及“誤區(qū)三”中的問題及思路，做好產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選型及工藝驗證工作，以確保電線電纜成品質(zhì)量符合要求為前提，通過合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，做好各型號規(guī)格的產(chǎn)品設(shè)計驗證，正確的選用材料，采用合理的加工工藝，降低能耗、提高生產(chǎn)效率從而降低成本。在采購控制上，需建立有效的材料進(jìn)貨檢驗/驗證規(guī)則和互利的供應(yīng)商管理制度。