Полиэтилен (ПЭ) широко используется визоляция и оболочка силовых кабелей и телекоммуникационных кабелейиз-за его превосходной механической прочности, жесткости, термостойкости, изоляции и химической стабильности. Однако из-за структурных характеристик самого ПЭ его устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды относительно низкая. Эта проблема становится особенно заметной, когда ПЭ используется в качестве внешней оболочки бронированных кабелей большого сечения.
1. Механизм растрескивания полиэтиленовой оболочки
Растрескивание полиэтиленовой оболочки в основном происходит в двух ситуациях:
a. Растрескивание под воздействием окружающей среды: Это явление, при котором оболочка подвергается хрупкому растрескиванию с поверхности из-за комбинированного напряжения или воздействия окружающей среды после установки и эксплуатации кабеля. Это в первую очередь вызвано внутренним напряжением внутри оболочки и длительным воздействием полярных жидкостей. Обширные исследования по модификации материалов в значительной степени разрешили этот тип растрескивания.
b. Механическое растрескивание под действием напряжений: Это происходит из-за структурных недостатков кабеля или ненадлежащих процессов экструзии оболочки, что приводит к значительной концентрации напряжений и растрескиванию, вызванному деформацией во время монтажа кабеля. Этот тип растрескивания более выражен во внешних оболочках кабелей с большой площадью сечения, бронированных стальной лентой.
2. Причины растрескивания полиэтиленовой оболочки и меры по ее устранению
2.1 Влияние кабеляСтальная лентаСтруктура
В кабелях с большим внешним диаметром бронированный слой обычно состоит из двухслойных стальных ленточных оберток. В зависимости от внешнего диаметра кабеля толщина стальной ленты варьируется (0,2 мм, 0,5 мм и 0,8 мм). Более толстые бронированные стальные ленты имеют большую жесткость и худшую пластичность, что приводит к большему расстоянию между верхним и нижним слоями. Во время экструзии это приводит к значительным различиям в толщине оболочки между верхним и нижним слоями поверхности бронированного слоя. Более тонкие области оболочки по краям внешней стальной ленты испытывают наибольшую концентрацию напряжений и являются основными областями, где в будущем происходит растрескивание.
Для смягчения воздействия бронированной стальной ленты на внешнюю оболочку между стальной лентой и полиэтиленовой оболочкой наматывается или экструдируется буферный слой определенной толщины. Этот буферный слой должен быть равномерно плотным, без складок и выступов. Добавление буферного слоя улучшает гладкость между двумя слоями стальной ленты, обеспечивает равномерную толщину полиэтиленовой оболочки и, в сочетании с усадкой полиэтиленовой оболочки, снижает внутреннее напряжение.
ONEWORLD предоставляет пользователям различную толщинуармированные материалы из оцинкованной стальной лентыдля удовлетворения разнообразных потребностей.
2.2 Влияние процесса производства кабеля
Основными проблемами процесса экструзии оболочек бронированных кабелей большого наружного диаметра являются недостаточное охлаждение, неправильная подготовка формы и чрезмерный коэффициент растяжения, что приводит к чрезмерному внутреннему напряжению внутри оболочки. Кабели большого размера из-за их толстой и широкой оболочки часто сталкиваются с ограничениями по длине и объему водяных желобов на линиях экструзии. Охлаждение от более чем 200 градусов Цельсия во время экструзии до комнатной температуры создает проблемы. Недостаточное охлаждение приводит к более мягкой оболочке около слоя брони, что приводит к царапинам на поверхности оболочки при намотке кабеля, что в конечном итоге приводит к потенциальным трещинам и разрывам во время укладки кабеля из-за внешних сил. Более того, недостаточное охлаждение способствует увеличению внутренних сил усадки после намотки, повышая риск растрескивания оболочки под действием значительных внешних сил. Для обеспечения достаточного охлаждения рекомендуется увеличить длину или объем водяных желобов. Важно снизить скорость экструзии, сохраняя при этом надлежащую пластификацию оболочки и предоставляя достаточно времени для охлаждения во время намотки. Кроме того, рассматривая полиэтилен как кристаллический полимер, метод охлаждения с сегментированным снижением температуры от 70-75°C до 50-55°C и, наконец, до комнатной температуры помогает снизить внутренние напряжения в процессе охлаждения.
2.3 Влияние радиуса намотки на намотку кабеля
При намотке кабеля производители придерживаются отраслевых стандартов при выборе соответствующих катушек для доставки. Однако обеспечение большой длины доставки для кабелей с большим наружным диаметром создает проблемы при выборе подходящих катушек. Чтобы соответствовать указанным длинам доставки, некоторые производители уменьшают диаметры ствола катушки, что приводит к недостаточному радиусу изгиба кабеля. Чрезмерный изгиб приводит к смещению слоев брони, вызывая значительные сдвигающие усилия на оболочке. В тяжелых случаях заусенцы бронированной стальной полосы могут прокалывать амортизирующий слой, внедряясь непосредственно в оболочку и вызывая трещины или щели по краю стальной полосы. Во время прокладки кабеля боковые изгибающие и тянущие силы приводят к растрескиванию оболочки вдоль этих щелей, особенно для кабелей, расположенных ближе к внутренним слоям катушки, что делает их более склонными к поломке.
2.4 Влияние условий строительства и монтажа на месте
Для стандартизации конструкции кабеля рекомендуется минимизировать скорость укладки кабеля, избегая чрезмерного бокового давления, изгиба, тяговых усилий и столкновений поверхностей, обеспечивая цивилизованную среду строительства. Предпочтительно, перед установкой кабеля, дать кабелю отдохнуть при температуре 50-60°C, чтобы снять внутреннее напряжение с оболочки. Избегайте длительного воздействия прямых солнечных лучей на кабели, так как разница температур на разных сторонах кабеля может привести к концентрации напряжений, увеличивая риск растрескивания оболочки во время укладки кабеля.
Время публикации: 18 декабря 2023 г.