Polyetylen (PE) er mye brukt iisolasjon og kapping av strømkabler og telekommunikasjonskablerpå grunn av sin utmerkede mekaniske styrke, seighet, varmebestandighet, isolasjon og kjemisk stabilitet. På grunn av de strukturelle egenskapene til PE i seg selv, er dens motstand mot sprekkdannelser i miljøet relativt dårlig. Dette problemet blir spesielt fremtredende når PE brukes som den ytre kappen til pansrede kabler med stor seksjon.
1. Mekanisme for PE-kappesprekker
Sprekking av PE-kappe forekommer hovedsakelig i to situasjoner:
en. Miljøspenningssprekker: Dette refererer til fenomenet hvor kappen gjennomgår sprø sprekker fra overflaten på grunn av kombinert stress eller eksponering for miljømedier etter kabelinstallasjon og drift. Det er først og fremst forårsaket av indre stress i kappen og langvarig eksponering for polare væsker. Omfattende forskning på materialmodifikasjon har i vesentlig grad løst denne typen sprekker.
b. Mekanisk spenningssprekker: Dette oppstår på grunn av strukturelle mangler i kabelen eller upassende mantelekstruderingsprosesser, som fører til betydelig spenningskonsentrasjon og deformasjonsindusert sprekkdannelse under kabelinstallasjon. Denne typen sprekker er mer uttalt i de ytre kappene til pansrede kabler med stor seksjon av stålbånd.
2. Årsaker til sprekker i PE-kappen og forbedringstiltak
2.1 Påvirkning av kabelStåltapeStruktur
I kabler med større ytre diametre er det pansrede laget typisk sammensatt av dobbeltlags stålbånd. Avhengig av kabelens ytre diameter, varierer ståltapetykkelsen (0,2 mm, 0,5 mm og 0,8 mm). Tykkere armerte stålbånd har høyere stivhet og dårligere plastisitet, noe som resulterer i større avstand mellom øvre og nedre lag. Under ekstrudering forårsaker dette betydelige forskjeller i kappetykkelse mellom øvre og nedre lag av panserlagets overflate. Tynnere kappeområder ved kantene av den ytre ståltapen opplever den største spenningskonsentrasjonen og er de primære områdene hvor fremtidig sprekkdannelse oppstår.
For å dempe innvirkningen av det pansrede stålbåndet på den ytre kappen, pakkes eller ekstruderes et bufferlag av en viss tykkelse mellom stålbåndet og PE-kappen. Dette bufferlaget skal være jevnt tett, uten rynker eller fremspring. Tilsetningen av et bufferlag forbedrer jevnheten mellom de to lagene med ståltape, sikrer jevn PE-kappetykkelse og, kombinert med sammentrekningen av PE-kappen, reduserer den indre spenningen.
ONEWORLD gir brukere forskjellige tykkelser pågalvanisert ståltape pansrede materialerfor å møte ulike behov.
2.2 Effekten av kabelproduksjonsprosessen
De primære problemene med ekstruderingsprosessen av pansrede kabelkapper med stor ytre diameter er utilstrekkelig kjøling, feil støpeforberedelse og overdreven strekkforhold, noe som resulterer i overdreven indre spenning i kappen. Kabler av store størrelser, på grunn av deres tykke og brede kappe, møter ofte begrensninger i lengden og volumet av vannkar på ekstruderingslinjer. Nedkjøling fra over 200 grader Celsius under ekstrudering til romtemperatur byr på utfordringer. Utilstrekkelig kjøling fører til en mykere kappe nær panserlaget, noe som forårsaker riper på kappens overflate når kabelen kveiles, noe som til slutt resulterer i potensielle sprekker og brudd under kabellegging på grunn av ytre krefter. Dessuten bidrar utilstrekkelig kjøling til økte indre krympekrefter etter vikling, noe som øker risikoen for at kappen sprekker under betydelige ytre krefter. For å sikre tilstrekkelig kjøling anbefales det å øke lengden eller volumet på vannkar. Det er viktig å senke ekstruderingshastigheten mens man opprettholder riktig kappeplastisering og gi god tid til avkjøling under vikling. I tillegg, å vurdere polyetylen som en krystallinsk polymer, en segmentert temperaturreduksjonskjølemetode, fra 70-75 °C til 50-55 °C, og til slutt til romtemperatur, bidrar til å lindre indre spenninger under kjøleprosessen.
2.3 Påvirkning av kveilradius på kabelkveiling
Under kabelkveiling følger produsentene industristandarder for valg av passende leveringsspoler. Å imøtekomme lange leveringslengder for kabler med stor ytre diameter byr imidlertid på utfordringer med å velge passende sneller. For å møte spesifiserte leveringslengder, reduserer noen produsenter trommelens diameter, noe som resulterer i utilstrekkelige bøyeradier for kabelen. Overdreven bøying fører til forskyvning i panserlag, noe som forårsaker betydelige skjærkrefter på kappen. I alvorlige tilfeller kan den pansrede stålstrimmelens grader stikke hull i det dempende laget, legge seg direkte inn i kappen og forårsake sprekker eller sprekker langs kanten av stålbåndet. Under kabellegging forårsaker sidebøye- og trekkkreftene at kappen sprekker langs disse sprekkene, spesielt for kabler nærmere spolens indre lag, noe som gjør dem mer utsatt for brudd.
2.4 Konsekvenser av bygge- og installasjonsmiljø på stedet
For å standardisere kabelkonstruksjonen, anbefales det å minimere kabelleggingshastigheten, unngå for stort sidetrykk, bøying, trekkkrefter og overflatekollisjoner, for å sikre et sivilisert konstruksjonsmiljø. Før kabelinstallasjon, la fortrinnsvis kabelen hvile ved 50-60°C for å frigjøre indre belastning fra kappen. Unngå langvarig eksponering av kabler for direkte sollys, ettersom temperaturforskjeller på ulike sider av kabelen kan føre til spenningskonsentrasjon, noe som øker risikoen for kappesprekker under kabellegging.
Innleggstid: 18. desember 2023