Rolul antioxidanților în creșterea duratei de viață a cablurilor izolate din polietilenă reticulată (XLPE)
Polietilenă reticulată (XLPE)este un material izolant principal utilizat în cablurile de medie și înaltă tensiune. De-a lungul duratei lor de viață, aceste cabluri se confruntă cu diverse provocări, inclusiv condiții climatice variabile, fluctuații de temperatură, solicitări mecanice și interacțiuni chimice. Acești factori influențează împreună durabilitatea și longevitatea cablurilor.
Importanța antioxidanților în sistemele XLPE
Pentru a asigura o durată de viață extinsă a cablurilor izolate cu XLPE, alegerea unui antioxidant adecvat pentru sistemul de polietilenă este crucială. Antioxidanții joacă un rol esențial în protejarea polietilenei împotriva degradării oxidative. Prin reacția rapidă cu radicalii liberi generați în material, antioxidanții formează compuși mai stabili, cum ar fi hidroperoxizii. Acest lucru este deosebit de important deoarece majoritatea proceselor de reticulare pentru XLPE sunt pe bază de peroxid.
Procesul de degradare a polimerilor
În timp, majoritatea polimerilor devin treptat fragili din cauza degradării continue. Sfârșitul duratei de viață a polimerilor este de obicei definit ca punctul în care alungirea lor la rupere scade la 50% din valoarea inițială. Dincolo de acest prag, chiar și o îndoire minoră a cablului poate duce la fisuri și defectare. Standardele internaționale adoptă adesea acest criteriu pentru poliolefine, inclusiv poliolefine reticulate, pentru a evalua performanța materialelor.
Modelul Arrhenius pentru predicția duratei de viață a cablurilor
Relația dintre temperatură și durata de viață a cablului este descrisă în mod obișnuit folosind ecuația lui Arrhenius. Acest model matematic exprimă viteza unei reacții chimice ca:
K = D e(-Ea/RT)
Unde:
K: Viteză specifică de reacție
D: Constant
Ea: Energie de activare
R: Constanta gazului Boltzmann (8,617 x 10⁻⁵ eV/K)
T: Temperatura absolută în Kelvin (273+ Temp în °C)
Rearanjată algebric, ecuația poate fi exprimată ca formă liniară: y = mx + b
Din această ecuație, energia de activare (Ea) poate fi derivată folosind date grafice, permițând predicții precise ale duratei de viață a cablului în diverse condiții.
Teste de îmbătrânire accelerată
Pentru a determina durata de viață a cablurilor cu izolație XLPE, eșantioanele de testare ar trebui supuse unor experimente de îmbătrânire accelerată la cel puțin trei (de preferință patru) temperaturi distincte. Aceste temperaturi trebuie să se întindă pe un interval suficient pentru a stabili o relație liniară între timpul până la defectare și temperatură. În special, cea mai scăzută temperatură de expunere ar trebui să ducă la un timp mediu până la punctul final de cel puțin 5.000 de ore pentru a asigura validitatea datelor de testare.
Prin utilizarea acestei abordări riguroase și selectarea unor antioxidanți de înaltă performanță, fiabilitatea operațională și longevitatea cablurilor izolate cu XLPE pot fi îmbunătățite semnificativ.
Data publicării: 23 ian. 2025