經(jīng)過幾十年發(fā)展,我國的電線電纜業(yè)已成為線纜制造大國和出口大國。在世界范圍內(nèi),中國電線電纜總產(chǎn)值已超過美國,成為世界上第一大電線電纜生產(chǎn)國。
伴隨著中國電線電纜行業(yè)高速發(fā)展,新增企業(yè)數(shù)量不斷上升,行業(yè)整體技術水平得到大幅提高,但依然沒有走出大而不強的怪圈,和世界一流企業(yè)相比具有很大的差距。我國電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量總體水平還不高,產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查合格率長期在低位徘徊,中小企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量波動較大,部分企業(yè)履行產(chǎn)品質(zhì)量主體責任意識不強,偷工減料、制假售假等質(zhì)量失信和違法現(xiàn)象比較突出,質(zhì)量問題對安全、環(huán)保和健康帶來較大隱患。同時,電線電纜總體產(chǎn)能嚴重過剩,普通電線電纜生產(chǎn)裝備利用率普遍不足40%,產(chǎn)業(yè)集中度不高,企業(yè)發(fā)展后勁不足,自主創(chuàng)新能力不強,中低端產(chǎn)品的同質(zhì)化競爭嚴重,行業(yè)無序過度擴張,市場競爭不規(guī)范。這些問題嚴重制約電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量進一步提升。
雖然存在這些問題,但我國線纜行業(yè)正面臨新的機會,即在發(fā)展中快速提高自身核心競爭力的機會。從中國經(jīng)濟快速發(fā)展與歷史增長來看,近幾年,我國電線電纜需求每年有15%的增長,也就是說國民經(jīng)濟GDP每增長7%,電纜就有15%的增幅。
我國電線電纜材料的發(fā)展是隨著電線電纜的發(fā)展而發(fā)展起來的,但高壓電纜用的超凈交聯(lián)聚乙烯絕緣料,國內(nèi)至今都無法生產(chǎn),還有很多特種電線電纜的材料都還依靠進口。由于電線電纜上游產(chǎn)品及生產(chǎn)設備的因素,使我國電線電纜行業(yè)特定領域的突破成為瓶頸。
一、電線電纜產(chǎn)品發(fā)展方向
1、生態(tài)環(huán)保電線電纜
我國電線電纜行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構已經(jīng)調(diào)整好發(fā)展方向。隨著歐盟頒布ROHS指令,生態(tài)環(huán)保電線電纜的研發(fā)和大規(guī)模采用已成為國際趨勢。隨著生態(tài)環(huán)保意識的增加,無鹵低煙交聯(lián)聚烯烴絕緣電線電纜的應用會逐步擴大。
目前,國內(nèi)外阻燃、防火電纜應用已擴大到很多領域,如礦用、通用橡套電纜、電梯電纜、家用電器用線纜均有不同程度的阻燃要求。我國北京、上海等重點城市已采用無鹵低煙交聯(lián)聚烯烴絕緣電線電纜。
著眼于技術創(chuàng)新、關注原材料的可持續(xù)利用,只有減少環(huán)境污染,才能有效提高資源的利用率、降低成本。可以預言,哪個企業(yè)在這方面做得好,成為電線電纜行業(yè)的領跑者就將指日可待。
2、新能源及海洋油氣開發(fā)用特種電纜
按照能源規(guī)劃,至2020年10年間,包括核電、風能、太陽能、生物質(zhì)能、潔凈煤、智能電網(wǎng)、分布式能源、車用新能源在內(nèi)的新興能源產(chǎn)業(yè)預計將累計增加5萬億投資。
建設海上風電場是目前國際新能源發(fā)展的重要方向,也將是我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。對于海底電纜來說,其在海上風力發(fā)電及輸電上的應用擁有廣闊的市場前景。
由于海底電纜工程被世界各國公認為復雜困難的大型工程,從環(huán)境探測、海洋物理調(diào)查,以及電纜的設計、制造和安裝,都應用復雜技術,所以至今海底電纜的制造廠家在世界上依然為數(shù)不多。我國應用的高壓海底電力電纜目前大部分仍然需要進口。
據(jù)測算,2010年我國海底綜合電纜的供需缺口在3000千米左右。而我國目前能生產(chǎn)海底綜合電纜的企業(yè)僅有少數(shù)幾家,年產(chǎn)能約為1500~2000千米。
在海底電纜技術上,國內(nèi)的技術水平還不能與國外同行相比,特別是制造220千伏及以上電壓等級光電復合海底電纜、海底交聯(lián)電纜技術目前國內(nèi)處于研制階段,一些深海和石油平臺用的高技術含量產(chǎn)品國內(nèi)也只是處于接觸階段;一些特種海纜技術更是知之甚少,我們要走的路還很遠。
我國是一個海洋大國,擁有300多萬平方千米的海域和18000千米長的海岸線,沿海分布有6000多個島嶼,在淺海大陸架蘊藏著豐富的海底油田和天然氣,沿海又是我國經(jīng)濟發(fā)達區(qū),國內(nèi)沿海島嶼發(fā)展急需用電,由于建設電站成本高、周期長,再加上燃料供應困難等因素,故此,對中小型海島的供電、通信需要通過大長度光電復合海底電纜來解決。
海洋工程用電纜品種較多,如應用于水下機器人(ROV)、拖曳聲納、潛艇聲納、海洋地質(zhì)調(diào)查、海洋石油天然氣勘探、海洋石油地震系統(tǒng)、水下攝像、埋纜機、海底工作站、海洋傳感器等;已經(jīng)形成一個獨立的電纜產(chǎn)品體系,如:ROV臍帶纜和中性電纜、聲納電纜、光-電拖曳電纜、海洋地球物理和地震纜、深?v向水密電纜、海底電力電纜和光電復合纜、水下油氣生產(chǎn)系統(tǒng)用電/液、電/光/液臍帶纜等。目前,國內(nèi)雖有一定的制造基礎,但仍存在空白和薄弱環(huán)節(jié),如高附加值的電/液、電/光/液臍帶纜全部依賴進口!笆濉逼陂g,預計國內(nèi)海上油氣開采用臍帶纜年需求量約在100~150公里左右。
海洋工程用電纜的另一大類為海上石油平臺電纜。海上石油平臺主要有自升式和半潛式鉆井二種,長期以來,在我國海域采油的石油平臺幾乎都是外國進口平臺,配套電纜多數(shù)也隨之進口。
各電纜生產(chǎn)企業(yè)如能抓住機遇、自主創(chuàng)新,利用自己有利的條件發(fā)展有優(yōu)勢的海纜產(chǎn)品,不但能夠在國內(nèi)市場占有一席之地,也很有可能充分發(fā)揮國內(nèi)成本優(yōu)勢,進軍國際市場。有資料顯示,近年來我國在推廣使用高效節(jié)能電力電纜方面與發(fā)達國家和國際先進水平相比差距明顯,在很大程度上是與使用高效節(jié)能的材料和采用新技術有關。因此,大力推廣應用高效的新材料已成為電線電纜行業(yè)能否持續(xù)快速發(fā)展的當務之急。對線纜企業(yè)來說,這將是一場技術水平和采用新工藝材料的拼殺和較量。
3、航空電線電纜
當前航空電線電纜有二大系列:一種是聚酰亞胺-氟46復合薄膜繞包燒結(jié)絕緣電纜,主要用于軍用直升飛機,已經(jīng)國產(chǎn)化,考慮到電線質(zhì)量,復合薄膜仍進口。另一種是輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯共聚物絕緣電纜,是近代軍用和民用大型飛機使用較多的品種?s寫為X-ETFE絕緣電線。大型軍用運輸機每架用線量達7~8噸。X-ETFE比重為1.73,工作溫度可提高到200℃,薄壁絕緣結(jié)構單層絕緣厚度為0.15mm,電線重量輕,相對載流量大,化學性能穩(wěn)定,電氣、機械及耐輻照性能優(yōu)異,也是航天飛行器使用重大品種之一。我國自主生產(chǎn)大型客機,仍會選用這個品種。
X-ETFE(X-F40)絕緣航空電線電纜,制造技術難度較大,幾乎每一道生產(chǎn)工序,都存在一些問題:
(1)單線束絞要求精度高,外層不允許有跳線,否則最小絕緣厚度會不合格。
(2)目前國內(nèi)無絕緣原材料供應,需從杜邦公司或大金公司進口。
(3)目前國內(nèi)尚未解決合適的敏化劑。進口敏化劑母料粒子,困難重重。而進口可直接擠出和輻照交聯(lián)的成品粒子料,價格驚人。
(4)自行開發(fā)原材料及其混煉和造粒,在設備和工藝上都有很大難度。
(5)電線薄絕緣擠出不易控制,如偏心、拉伸比等參數(shù)。
(6)需研究理想的輻照劑量,以獲得最佳的交聯(lián)度。
(7)需研究經(jīng)過輻照電線的后處理條件,否則,電氣性能和機械性能,不一定能完全達到標準要求。
二、電線電纜料的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
。ㄒ唬╇娋電纜絕緣和護套料,一般采用熱塑性樹脂為主,主要有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、氟樹脂、氯化聚醚和聚酰胺等,其中應用較廣泛的是PE、PVC和PP。
隨著世界電纜業(yè)的發(fā)展,相應于以上電纜的各種電纜料的需求也在不斷增長。同時,高壓電纜用的超凈交聯(lián)聚乙烯絕緣料,國內(nèi)至今都無法生產(chǎn),還有很多特種電線電纜的材料還依靠進口。
1、PE電纜料
國外早于20世紀40年代就將PE用于通訊電纜;90年代中后期,PE電纜就已在PE制品中占據(jù)了重要位置。近年來.隨著環(huán)保呼聲的提高,國際上正逐步以PE代替PVC,使得PE電纜料樹脂的消耗量逐年提高。
2、交聯(lián)PE電纜料
電力電纜正向交聯(lián)PE方向不斷發(fā)展。目前,國際上從1kV低壓纜,6.35kV中低壓纜至110kV高壓纜都傾向于用交聯(lián)PE。國際上交聯(lián)PE生產(chǎn)技術主要分三大類:輻射交聯(lián),主要生產(chǎn)電器裝備用電纜;硅烷交聯(lián),用硅烷作為交聯(lián)劑,在催化劑作用下使PE交聯(lián);化學交聯(lián),以低密度聚乙烯(LDPE)為基料,有機過氧化物為交聯(lián)劑,適合于高溫、高壓、高頻等條件下使用的線纜,可制造6-35kV、35.110kV中高壓電纜、航空電纜、控制電纜等。
3、阻燃PE電纜料
上世紀80年代初,國外已研制出低煙無鹵阻燃電纜料;到80年代后期,已經(jīng)開發(fā)了第二代電線電纜用無鹵阻燃塑料。同第一代產(chǎn)品相比,第二代無鹵阻燃塑料除了在阻燃性能、發(fā)煙性、毒性、腐蝕性能、力學性能、電性能上有所改進外,其高速擠出性能是一大特征。
4、屏蔽電纜料
屏蔽電纜料是電纜中用于保護主絕緣層不被破壞的半導電復合材料。目前,國際上已有不少聚烯烴制造商開發(fā)并生產(chǎn)出了交聯(lián)PE電纜用半導電屏蔽專用料。
5、PVC電纜料
在電線電纜的絕緣和護套材料中,PVC比較便宜,機械性能優(yōu)良,加工方便,使得它長久以來成為電線電纜行業(yè)使用數(shù)量最多的材料。進入20世紀末以來,PVC材料的環(huán)境問題被廣泛認識,一些發(fā)達國家已提出了限制或全面禁止使用PVC電纜的法令建議。近年來,控制和禁止使用PVC材料已形成了強有力的趨勢。
雖然用無鹵料取代PVC材料的呼聲越來越高,但是PVC本身具有短期內(nèi)還無法取代的優(yōu)勢(如價格低廉,阻燃性好,加工設備、工藝簡單,硬度可調(diào)范圍廣,電絕緣性好,耐油、耐化學試劑等),所以短期內(nèi)在全世界范圍完全禁止PVC的使用并不現(xiàn)實。
6、PP電纜料
PP因其機械性能、電性能、耐磨性、耐化學試劑特別是耐油的優(yōu)越性能,大量用于電力電纜架空線及電器裝備電纜。由于要求耐低溫和柔軟性,所以國外線纜用PP為乙丙嵌段共聚物。
(二)新材料的開發(fā)
除船用電纜外,所有車輛用電線電纜,在非動力系統(tǒng)使用范圍方面,有一個共同特點,就是要求輕、小、薄壁絕緣、耐磨、耐油、阻燃和耐濕,有的要求耐溫等級為125℃,少數(shù)為150℃。由于電線用量比較多,這樣的背景下,選用氟塑料絕緣是不經(jīng)濟的,因為氟塑料價格過高,性能余度過高,當前交聯(lián)聚烯烴的性能并不理想,根據(jù)很多電線抽樣試驗結(jié)果,交聯(lián)聚烯烴絕緣線常處于合格邊緣,因此不夠安全可靠,制造過程又需要多一道輻照交聯(lián)工序。假如換一種思路,如放棄交聯(lián)聚烯烴,開發(fā)新材料,可能效果更好。
開發(fā)和推廣新材料希望滿足以下要求:a)工作溫度為125~150℃。b)可熱塑擠出加工,不必交聯(lián)。c)可擠薄壁絕緣。c)相對柔軟,便于安裝。d)主要性能超過交聯(lián)聚烯烴。e)原料來源可靠。f)開發(fā)期限短。g)價格可以接受。
隨著我國經(jīng)濟體制改革的不斷深入和市場經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展,中國電纜行業(yè)企業(yè)的重組和產(chǎn)品結(jié)構的調(diào)整與整合勢在必行,只有找到新的經(jīng)濟發(fā)展動力,才能完成由大到強的跨越,造就一流的企業(yè)