Полиэтилен (ПЭ) широко используется визоляция и оболочка силовых кабелей и телекоммуникационных кабелейБлагодаря своей превосходной механической прочности, ударной вязкости, термостойкости, изоляционным свойствам и химической стабильности, полиэтилен обладает относительно низкой стойкостью к растрескиванию под воздействием окружающей среды. Эта проблема становится особенно актуальной при использовании полиэтилена в качестве внешней оболочки бронированных кабелей большого сечения.
1. Механизм растрескивания полиэтиленовой оболочки
Растрескивание полиэтиленовой оболочки в основном происходит в двух ситуациях:
а. Растрескивание под воздействием окружающей среды: явление, при котором оболочка кабеля разрушается хрупкими трещинами с поверхности под воздействием комбинированных напряжений или воздействия окружающей среды после прокладки и эксплуатации кабеля. В первую очередь, это вызвано внутренним напряжением в оболочке и длительным воздействием полярных жидкостей. Обширные исследования в области модификации материалов позволили существенно решить проблему этого типа растрескивания.
б. Механическое растрескивание под действием напряжений: возникает из-за структурных дефектов кабеля или неправильной экструзии оболочки, что приводит к значительной концентрации напряжений и деформационному растрескиванию при монтаже кабеля. Этот тип растрескивания более выражен во внешних оболочках кабелей большого сечения с броней из стальной ленты.
2. Причины растрескивания полиэтиленовой оболочки и меры по ее устранению
2.1 Влияние кабеляСтальная лентаСтруктура
В кабелях с большим наружным диаметром бронированный слой обычно состоит из двухслойной обмотки стальной лентой. В зависимости от наружного диаметра кабеля толщина стальной ленты варьируется (0,2 мм, 0,5 мм и 0,8 мм). Более толстые бронированные стальные ленты обладают большей жёсткостью и меньшей пластичностью, что приводит к увеличению расстояния между верхним и нижним слоями. В процессе экструзии это приводит к существенной разнице в толщине оболочки между верхним и нижним слоями поверхности бронированного слоя. Более тонкие участки оболочки по краям наружной стальной ленты испытывают наибольшую концентрацию напряжений и являются основными зонами будущего образования трещин.
Для смягчения воздействия стальной бронированной ленты на внешнюю оболочку между стальной лентой и полиэтиленовой оболочкой наматывается или экструдируется буферный слой определённой 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 внутренние напряжения.
ONEWORLD предоставляет пользователям различные толщиныармированные материалы из оцинкованной стальной лентыдля удовлетворения разнообразных потребностей.
2.2 Влияние процесса производства кабеля
Основными проблемами экструзии оболочек бронированных кабелей большого наружного диаметра являются недостаточное охлаждение, неправильная подготовка пресс-формы и чрезмерная степень растяжения, что приводит к возникновению избыточных внутренних напряжений в оболочке. Кабели большого диаметра из-за их толстой и широкой оболочки часто сталкиваются с ограничениями по длине и объему водосточных желобов на экструзионных линиях. Охлаждение с температуры более 200 градусов Цельсия во время экструзии до комнатной температуры создает определенные трудности. Недостаточное охлаждение приводит к размягчению оболочки вблизи слоя брони, что приводит к появлению царапин на поверхности оболочки при смотке кабеля в бухту и, в конечном итоге, к потенциальным трещинам и разрывам при укладке кабеля под воздействием внешних сил. Более того, недостаточное охлаждение способствует увеличению внутренних усадочных усилий после смотки, что повышает риск растрескивания оболочки под действием значительных внешних сил. Для обеспечения достаточного охлаждения рекомендуется увеличить длину или объем водосточных желобов. Важно снизить скорость экструзии, сохраняя при этом необходимую пластификацию оболочки и обеспечивая достаточное время для охлаждения во время смотки. Кроме того, рассматривая полиэтилен как кристаллический полимер, метод охлаждения с сегментированным снижением температуры — с 70-75°С до 50-55°С и, наконец, до комнатной температуры — помогает снять внутренние напряжения в процессе охлаждения.
2.3 Влияние радиуса намотки на намотку кабеля
При намотке кабеля производители придерживаются отраслевых стандартов при выборе подходящих катушек для доставки. Однако обеспечение большой длины доставки для кабелей с большим наружным диаметром создает трудности при выборе подходящих катушек. Чтобы обеспечить заданную длину доставки, некоторые производители уменьшают диаметр барабана, что приводит к недостаточному радиусу изгиба кабеля. Чрезмерный изгиб приводит к смещению слоев брони, вызывая значительные сдвигающие усилия в оболочке. В тяжелых случаях заусенцы бронированной стальной полосы могут проткнуть амортизирующий слой, внедряясь непосредственно в оболочку и вызывая трещины или надрывы по краю стальной полосы. Во время укладки кабеля боковые изгибающие и тянущие усилия приводят к растрескиванию оболочки вдоль этих трещин, особенно для кабелей, расположенных ближе к внутренним слоям барабана, что делает их более склонными к поломке.
2.4 Влияние условий строительства и монтажа на месте
Для стандартизации конструкции кабеля рекомендуется минимизировать скорость прокладки, избегая чрезмерного бокового давления, изгибов, тяговых усилий и столкновений с поверхностями, обеспечивая комфортные условия для строительства. Перед прокладкой кабеля желательно дать ему отстояться при температуре 50–60 °C для снятия внутренних напряжений в оболочке. Избегайте длительного воздействия прямых солнечных лучей на кабели, поскольку разница температур по разные стороны кабеля может привести к концентрации напряжений и, следовательно, к растрескиванию оболочки во время прокладки.
Время публикации: 18 декабря 2023 г.