氟橡胶热缩套管收缩温度不够，会有什么后果

　　经常被人忽视的一个操作上的小问题

　　在使用氟橡胶热缩套管的时候，热风枪的温度是否合适，很多人的经验是靠感觉来判断的。管子“看上去变小了”就认为安装好了。但是氟橡胶热缩套管的全收温度大约为175℃，远远大于普通的聚烯烃热缩管所达到的105～110℃。热风枪的加热温度不达标、与工件的距离过大或者移动速度过快等情况下，管壁表面的温度有可能一直达不到这个标准。管子收缩到一半就会停止，或者是外层收缩而内层没有收缩，用肉眼看不出来，但是它所带来的后果会随着以后使用的进程逐渐显现出来。

　　收缩温度低的话，就是分子链得不到足够大的能量来实现反弹。氟橡胶热缩套管的形状记忆效应要依靠辐射交联网络以及分子链的构象回弹来实现，而温度就是开启这一过程的关键因素。当温度不够的时候，分子链会被冻结在半伸展的状态下，管道壁不能达到设计上的最小子内径，内部残留的应力没有得到充分地释放。处于这种“半成品”的状态下，从安装完毕的那一瞬间开始，就开始带上了各种各样的隐患进入到服役阶段了。

　　后果一：管壁和基材之间的缝隙没有被填满，所以密封效果很差

　　收缩温度不足所造成的直接结果就是管壁不能很好地与基材接触。管壁看上去已经紧紧地抱住基材了，但是从微观的角度来看，在管壁和基材之间存在一个连续的空气间隙。该间隙大小一般为几十微米左右，在肉眼中几乎看不见，但是它却可以让水分、尘埃以及各种化学物质自由流通。

　　氟橡胶热缩套管的主要作用就是密封和防护。在化工管路、户外电气接头、汽车线束等场合下，管壁和基材之间形成的密封界面就是最后一道防止外界介质入侵的安全屏障。如果收缩不到位的话，那么这个屏障在一开始的时候就根本不存在了。水汽通过缝隙渗透进去，在温度的变化下不断凝结、蒸发，从而加快了界面处的老化速度。当化学介质进入到间隙之中之后，就会直接与被保护的基材相接触，即使氟橡胶本身具有很好的耐腐蚀性能，在没有接触到的情况下也不能起到保护作用。

　　对于双壁热缩管来说，问题就更为严重了。内层热熔胶要达到完全收缩温度下的充分熔融流动，才能够填满管道壁和基材之间微小的空间。如果外层管壁的温度达不到175℃的话，那么内层橡胶层就只能是变软了，并没有真正的熔化，流动能力不够强，不能够进入到基材表面的小凹槽里去。经过冷却之后，胶层和基材之间的只是物理接触，并没有形成真正的粘接、密封效果大大降低。

　　结果二是抱持力不够，在基材上面滑动

　　完全收缩的氟橡胶热缩套管，管壁用过盈配合的方法抱住基材，径向的压力是稳定的并且持续存在的。当收缩温度不当时，管子外表面不能达到规定的最低尺寸要求，即过盈量小或者抱紧力低。

　　在静止状态下的下降幅度不容易被发现，但是当遇到振动或者温度的变化时，问题就表现出来了。管壁和基材之间发生相对滑动时，就会加重内表面的磨损，而磨损所产生的碎片，在间隙处堆积起来，从而降低贴合程度。在振动环境里，管道内壁的小位移不断重复出现，在端部切口中所受到的应力集中越来越大，最后有可能造成端部翘起或者开裂的情况。

　　对于垂直安装的管路或者线缆来说，抱紧力不够就表示着管壁可能会因为重力的作用慢慢下移。滑动的过程中，管壁和基材之间产生的摩擦会使原本就不足的抱合力更加薄弱。在非常严重的状况下，管道可能会脱离应该被防护的地方，并且失去所有的防护作用。

　　花纹热缩管在此处存在更大的风险。它表面的纹路增大了管壁的表面积，并且增大了管壁和外界接触的部分之间的摩擦力。但是如果管道本身没有足够的抱紧力来防止外摩擦力使管壁在基材上产生滑动，则两层之间就会有更大的相对位移。

　　第三种结果就是残留应力会在以后的使用过程中被释放出来，从而产生翘边、裂纹等现象

　　当收缩温度不足的时候，管壁内侧的分子链并没有完全完成充分的构象回弹，在交联网络里还存在着没有释放出来的剩余应力。残留下来的应力并不会一直保持静止的状态存在于管道内壁上。之后随着温度的变化、振动或者机械外力的作用，在这些地方就会找到一个释放的地方。

　　最常使用的释放方法就是端部翘边。管壁在端部切口中是自由的，并且不受基材限制。剩余应力在此处集中爆发出来，管道外层由两端向中间逐渐展开，并且形成了一个喇叭状的开口。翘边一出现，密封就起不了作用了，水汽、介质就会顺着翘边直接进入到管壁和基材之间。

　　另外一种泄压的方式就是裂纹。应力集中比较严重的部位，钢管壁处的裂纹扩展程度也较低。当外界施加的压力，例如由于温度急剧变化而引起的热应力、或者是基体在运转过程中所产生的一些微小位移等，与已经存在的残余应力相叠加的时候，管道壁处局部应力有可能会超过材料所能承受的最大值。裂纹由应力集中的地方开始生长，并沿着管道壁上的薄弱部位蔓延开来。一般的裂纹并不是由管壁中间开始的，而是在端部切口处或者和基材相接触的界面上萌生出来的，因为在这些地方应力集中最为严重。

　　PVDF热缩管在这方面的表现和氟橡胶热缩套管不同。PVDF属于半硬质材料，在收缩不完全的情况下，由于其管壁具有较高的刚性，所以能够更好地保持自身的形态，并且端部翘边的现象也较轻于氟橡胶。但是PVDF的断裂伸长率小于氟橡胶，当残余应力被释放出来而产生裂纹时，裂纹的发展速度会比较快。氟橡胶属于弹性体，在残余应力被释放的时候更有可能表现出的是形变而不会出现断裂的情况。但是如果长时间处在残余应力的状态下的话，那么弹性储备就会一直被消耗掉，最后仍然可能会以开裂的形式来表现它的失效状态。

　　第四种结果就是电气绝缘性降低，空气间隙成了薄弱环节

　　在对电气绝缘进行使用的时候，如果收缩温度不足的话就会造成空气间隙不达标从而成为直接的绝缘薄弱环节。空气中击穿场强远远小于氟橡胶材料自身。在高压环境下，管壁和基材之间存在的空气间隙就成为了局部放电的发生点。局部放电会在间隙里不断重复地出现，并逐渐腐蚀管道内部、外部以及基体表面，最后可能造成绝缘击穿。

　　即使是电压等级不高的情况下，空气间隙也会影响到绝缘电阻的测量结果。在湿度大的地方，间隙里的水分会凝结成一层连续的水膜，在这里形成了一个表面泄露电流可以穿过的通道。绝缘电阻降低的现象，在开始的时候并不容易被发现，但是随着时间的推移，在水膜不断地在间隙里形成与消失的过程中，界面处的污染物就会不断累积起来，从而导致绝缘性能越来越差。

　　收缩不全的氟橡胶热缩套管，在电气绝缘场合中所存在的风险，并非仅仅局限于管壁和基材之间的接触不可控的问题上。完全收口的管道，管壁与基材紧密接触，电场分布十分均匀。当收缩不够的时候，管壁和基材之间接触的压力是不均匀的，在一些地方紧密接触，而在另外一些地方则悬空。电场集中在悬空区域，并且局部场强大于空气的击穿场强，从而产生局部放电。

　　第五种结果是温度循环加快而失效，使用寿命大大降低

　　收缩温度不高的管道，在温控环境中使用的时间要比完全收缩过的管道短很多。原因是由于残余应力、空气间隙这两大因素，在温度循环过程中都被一起扩大了。

　　当温度上升的时候，管道内壁会想往外扩张，但是基础材料的伸缩量比较小。如果管壁和基材之间本来就有空隙的话，那么管壁在膨胀的时候就不会受到基材限制了，在空隙里可以自由膨胀。当温度下降的时候，管道内壁会收缩，而两者的距离就会越来越大。每次温度循环的时候，间隙都处在“扩大-收缩”的过程中不断变化着，管壁和基材之间相互移动也是一直在进行中的。

　　反复移动会对管道内壁端部切口以及应力集中部位产生持续性的疲劳作用。残余应力会在每次循环的时候被激发出来，在分子链受到不断的拉伸和压缩的作用之后，它会逐渐产生一种无法逆转的破坏。裂纹会在几十次或者几百次的循环之后产生，并且会很快蔓延开来。而完全收口的管道，在温度变化的时候，管壁会随着基材一起膨胀或收缩，因此在接口处产生的相对位移非常小，疲劳损伤累积的速度也十分缓慢。

　　与几种常见的热缩管进行比较

　　将氟橡胶热缩套管放到热缩管大家族的位置上来看的话，由于收缩温度不足所造成的后果，在各种材料中都有不同的表现形式。

　　普通的聚乙烯热缩管，在达到105℃～110℃的时候才会开始收缩，它的安装容错率很高，即使稍微降低一些温度也可以基本上被压缩到位。但是聚乙烯和聚丙烯等塑料材料的耐热极限较低，在接近它们的冷结晶点的地方工作的时候，管道内壁可能会发生第二次收缩。花纹热缩管的全收温度和普通的聚烯烃管一样，在其表面上有纹路，因此当它收缩不完全的时候，在沟槽处就会产生应力集中。

　　双壁热缩管对于收缩温度要求较高。外层管壁要达到完全收缩的温度，内层热熔胶要达到熔化温度并且保持足够的时间。只要其中一个温度标准没有达标，那么密封的效果就会受到影响。当双壁管收缩不全的时候，胶层不能够很好的熔融流动，在管壁和基材之间留有空隙，并且密封的功能也就此丧失了。

　　PVDF热缩管的全干温度大约为175℃左右，和氟橡胶热缩套管相近。PVDF属于半硬质材料，在收缩不完全的情况下，管壁的刚性使得它的形状保持的能力比较强，端部翘边的可能性较小。但是PVDF的断裂伸长率小于氟橡胶，当应力被释放的时候很容易出现裂纹。氟橡胶热缩管和氟橡胶热缩套管都属于氟橡胶系列，在柔韧性的方面是一致的，在收缩不完全的时候更倾向于变形而不发生断裂，但是它们密封性能的丧失是相同的。

　　怎样确定收缩温度是否足够

　　确定收缩温度够不够，并不是单单看“管道收口了没”。以下三个评判标准可以用于安装过程以及冷却之后。

　　在加热的过程中要仔细观察管壁的形状和基材是否完全一致。如果有某个地方还能看到管壁和基材之间有一道亮线或者一道暗影，那么这个地方还不能完全贴合在一起。使用戴耐高温手套的手指轻轻按压在管道上，并且要感觉到是否有回缩的空间存在。完全收缩的氟橡胶热缩套管，在被捏压之后会马上恢复原状;如果在按压的时候管壁还能够被明显的压扁，然后放手之后才会慢慢地恢复原状，那么就说明温度或者时间不够。

　　冷却之后再看端部是不是紧紧地粘在基材上，用手轻轻一碰端部应该不会脱落。用手指去推管子，在管子可以沿着基材移动的情况下，说明收缩后内径还大于基材直径。查看管壁表面是否出现皱纹、气泡或者局部变白的现象，这些都是收缩不均的表现。

　　在需要精确尺寸的地方可以使用卡尺来量出收缩之后管道的外径。以2：1收缩比的氟橡胶热缩套管为例，标称尺寸为12.7mm的管子，在完全收缩后最大的内径是6.4mm。实际测量出的外径减去两边的壁厚之后就可以得到内径的一个近似值了。如果实际测量的内径远远大于标称值完全收缩后的内径，则表示收缩不彻底。

　　收缩温度低了，管道就无法完成自己的任务

　　一根氟橡胶热缩套管的价值，并不是因为它“套上去”了，而是因为它“收缩到位”了。对收缩温度不高的管道，在安装完毕之后就开始带有间隙、残留应力以及不足的抱紧力进入使用阶段。这些现象在刚开始的时候并不会马上表现出现故障的情况，但是它们会随着温度的变化、振动以及各种化学介质的影响而逐渐扩大，并最终通过密封失效、绝缘降低、端口翘起或者管道表面开裂等方式显现出来。

　　正确的方法是使热风枪的温度足够高，并且要保证加热过程均匀一致，从而使得管道外表面所接受到的实际热量能够达到完全收缩所需的温度。管径大、壁厚的管道，在加热时要使用较长的时间，并且在移动的时候也要放慢速度。当环境温度较低的时候，热量散发的速度会加快一些，所以要适当地进行补偿。安装过程中稍微花费一些时间来保证收缩得当，要比事后返工或者故障排查要划算很多。