Polietilena (PE) este utilizată pe scară largă înizolația și învelișul cablurilor de energie electrică și a cablurilor de telecomunicațiidatorită rezistenței sale mecanice excelente, tenacității, rezistenței la căldură, izolației și stabilității chimice. Cu toate acestea, datorită caracteristicilor structurale ale PE în sine, rezistența sa la fisurarea sub stres din mediul înconjurător este relativ slabă. Această problemă devine deosebit de pronunțată atunci când PE este utilizat ca înveliș exterior al cablurilor blindate de secțiune mare.
1. Mecanismul fisurării tecii de PE
Fisurarea învelișului de PE apare în principal în două situații:
a. Fisurarea sub tensiune din mediul înconjurător: Aceasta se referă la fenomenul în care teaca suferă fisuri fragile de la suprafață din cauza solicitărilor combinate sau a expunerii la medii de mediu după instalarea și operarea cablului. Este cauzată în principal de stresul intern din interiorul tecii și de expunerea prelungită la lichide polare. Cercetări ample privind modificarea materialelor au rezolvat substanțial acest tip de fisurare.
b. Fisurarea sub stres mecanic: Aceasta apare din cauza deficiențelor structurale ale cablului sau a proceselor necorespunzătoare de extrudare a mantalei, ceea ce duce la o concentrare semnificativă a stresului și la fisuri induse de deformare în timpul instalării cablului. Acest tip de fisură este mai pronunțat în mantele exterioare ale cablurilor blindate cu bandă de oțel de secțiune mare.
2. Cauzele fisurării tecii din PE și măsuri de îmbunătățire
2.1 Influența cabluluiBandă de oțelStructura
În cazul cablurilor cu diametre exterioare mai mari, stratul blindat este de obicei compus din înfășurări de bandă de oțel cu strat dublu. În funcție de diametrul exterior al cablului, grosimea benzii de oțel variază (0,2 mm, 0,5 mm și 0,8 mm). Benzile de oțel blindate mai groase au o rigiditate mai mare și o plasticitate mai slabă, rezultând o distanță mai mare între straturile superioare și cele inferioare. În timpul extrudării, acest lucru provoacă diferențe semnificative în grosimea tecii dintre straturile superioare și inferioare ale suprafeței stratului blindat. Zonele mai subțiri ale tecii de la marginile benzii de oțel exterioare prezintă cea mai mare concentrare de stres și sunt principalele zone în care apar fisuri viitoare.
Pentru a atenua impactul benzii de oțel blindate asupra tecii exterioare, un strat tampon de o anumită grosime este înfășurat sau extrudat între banda de oțel și teaca de PE. Acest strat tampon trebuie să fie uniform dens, fără cute sau proeminențe. Adăugarea unui strat tampon îmbunătățește netezimea dintre cele două straturi de bandă de oțel, asigură o grosime uniformă a tecii de PE și, combinată cu contracția tecii de PE, reduce tensiunea internă.
ONEWORLD oferă utilizatorilor diferite grosimi demateriale blindate cu bandă de oțel galvanizatpentru a satisface nevoi diverse.
2.2 Impactul procesului de producție a cablurilor
Principalele probleme ale procesului de extrudare a mantalelor blindate pentru cabluri cu diametru exterior mare sunt răcirea inadecvată, pregătirea necorespunzătoare a matriței și raportul de întindere excesiv, rezultând o tensiune internă excesivă în interiorul mantalei. Cablurile de dimensiuni mari, datorită mantalei lor groase și late, se confruntă adesea cu limitări în ceea ce privește lungimea și volumul jgheaburilor de apă pe liniile de producție de extrudare. Răcirea de la peste 200 de grade Celsius în timpul extrudării la temperatura camerei prezintă provocări. Răcirea inadecvată duce la o manta mai moale în apropierea stratului de armură, provocând zgârieturi pe suprafața mantalei atunci când cablul este înfășurat, rezultând în cele din urmă fisuri și ruperi în timpul pozării cablului din cauza forțelor externe. Mai mult, răcirea insuficientă contribuie la creșterea forțelor de contracție interne după înfășurare, crescând riscul de fisurare a mantalei sub forțe externe substanțiale. Pentru a asigura o răcire suficientă, se recomandă creșterea lungimii sau a volumului jgheaburilor de apă. Reducerea vitezei de extrudare, menținând în același timp o plastifiere adecvată a mantalei și permițând suficient timp pentru răcire în timpul înfășurării, este esențială. În plus, considerând polietilena ca un polimer cristalin, o metodă de răcire prin reducerea segmentată a temperaturii, de la 70-75°C la 50-55°C și, în final, la temperatura camerei, ajută la atenuarea tensiunilor interne în timpul procesului de răcire.
2.3 Influența razei de înfășurare asupra înfășurării cablului
În timpul înfășurării cablurilor, producătorii respectă standardele industriale pentru selectarea rolelor de livrare adecvate. Cu toate acestea, adaptarea la lungimi de livrare mari pentru cabluri cu diametru exterior mare prezintă dificultăți în selectarea rolelor adecvate. Pentru a respecta lungimile de livrare specificate, unii producători reduc diametrele cilindrului rolei, rezultând raze de îndoire insuficiente pentru cablu. Îndoirea excesivă duce la deplasarea straturilor de armură, provocând forțe de forfecare semnificative asupra tecii. În cazuri grave, bavurile benzii de oțel blindate pot perfora stratul de amortizare, încadrându-se direct în teacă și provocând crăpături sau fisuri de-a lungul marginii benzii de oțel. În timpul pozării cablurilor, forțele laterale de îndoire și tracțiune determină fisurarea tecii de-a lungul acestor fisuri, în special pentru cablurile mai apropiate de straturile interioare ale rolei, făcându-le mai predispuse la rupere.
2.4 Impactul mediului de construcție și instalare la fața locului
Pentru a standardiza construcția cablurilor, se recomandă reducerea la minimum a vitezei de pozare a cablurilor, evitând presiunea laterală excesivă, forțele de îndoire, tracțiune și coliziunile de suprafață, asigurând un mediu de construcție civilizat. De preferință, înainte de instalarea cablului, lăsați cablul să se odihnească la 50-60°C pentru a elibera tensiunea internă din manta. Evitați expunerea prelungită a cablurilor la lumina directă a soarelui, deoarece diferențele de temperatură pe diferite părți ale cablului pot duce la concentrarea tensiunilor, crescând riscul de fisurare a mantacii în timpul pozării cablurilor.
Data publicării: 18 decembrie 2023