Роль антиоксидантов в увеличении срока службы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE)
Сшитый полиэтилен (XLPE)— основной изоляционный материал, используемый в кабелях среднего и высокого напряжения. На протяжении всего срока эксплуатации эти кабели подвергаются различным воздействиям, включая изменение климатических условий, колебания температуры, механические нагрузки и химическое взаимодействие. В совокупности эти факторы влияют на прочность и долговечность кабелей.
Значение антиоксидантов в системах сшитого полиэтилена
Для обеспечения длительного срока службы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) крайне важно выбрать подходящий антиоксидант для полиэтиленовой системы. Антиоксиданты играют ключевую роль в защите полиэтилена от окислительной деградации. Быстро реагируя со свободными радикалами, образующимися в материале, антиоксиданты образуют более стабильные соединения, такие как гидропероксиды. Это особенно важно, поскольку большинство процессов сшивания СПЭ основано на использовании пероксидов.
Процесс деградации полимеров
Со временем большинство полимеров постепенно становятся хрупкими из-за продолжающейся деградации. Конец срока службы полимеров обычно определяется как момент, когда их относительное удлинение при разрыве снижается до 50% от первоначального значения. Превышение этого порога даже незначительный изгиб кабеля может привести к растрескиванию и выходу из строя. Международные стандарты часто используют этот критерий для оценки эксплуатационных характеристик полиолефинов, включая сшитые полиолефины.
Модель Аррениуса для прогнозирования срока службы кабеля
Связь между температурой и сроком службы кабеля обычно описывается уравнением Аррениуса. Эта математическая модель выражает скорость химической реакции следующим образом:
K= D e(-Ea/RT)
Где:
K: Удельная скорость реакции
D: Константа
Ea: Энергия активации
R: Газовая постоянная Больцмана (8,617 x 10-5 эВ/К)
T: Абсолютная температура в градусах Кельвина (273+ Температура в °C)
Преобразовав алгебраически, уравнение можно выразить в линейной форме: y = mx+b
Из этого уравнения можно вывести энергию активации (Ea) с использованием графических данных, что позволяет точно прогнозировать срок службы кабеля в различных условиях.
Испытания на ускоренное старение
Для определения срока службы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) испытуемые образцы должны быть подвергнуты экспериментам по ускоренному старению как минимум при трёх (предпочтительно четырёх) различных температурах. Диапазон температур должен быть достаточным для установления линейной зависимости между временем до отказа и температурой. В частности, для обеспечения достоверности данных испытаний минимальное значение температуры воздействия должно обеспечивать среднее время до отказа не менее 5000 часов.
Используя этот строгий подход и выбирая высокоэффективные антиоксиданты, можно значительно повысить эксплуатационную надежность и долговечность кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Время публикации: 23 января 2025 г.