تجزیه و تحلیل ترک خوردگی غلاف پلی اتیلن در کابل های زرهی بخش بزرگ

پلی اتیلن (PE) به طور گسترده ای درعایق و غربالگری کابل های برق و کابل های مخابراتیبا توجه به استحکام مکانیکی عالی ، چقرمگی ، مقاومت در برابر حرارت ، عایق و ثبات شیمیایی. با این حال ، با توجه به ویژگی های ساختاری خود PE ، مقاومت آن در برابر ترک خوردگی استرس محیطی نسبتاً ضعیف است. این مسئله هنگامی که از PE به عنوان غلاف بیرونی کابل های زرهی بخش بزرگ استفاده می شود ، به ویژه برجسته می شود.

1. مکانیسم ترک خوردگی PE
ترک خوردگی PE عمدتا در دو حالت رخ می دهد:

الف ترک خوردگی استرس محیطی: این به پدیده ای اشاره دارد که در آن غلاف به دلیل استرس ترکیبی یا قرار گرفتن در معرض رسانه های محیطی پس از نصب و عملکرد کابل ، ترک خوردگی شکننده از سطح را نشان می دهد. این امر در درجه اول ناشی از استرس داخلی در داخل غلاف و قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در معرض مایعات قطبی است. تحقیقات گسترده در مورد اصلاح مواد به طور قابل توجهی این نوع ترک خوردگی را برطرف کرده است.

ب. ترک خوردگی استرس مکانیکی: این به دلیل کمبود ساختاری در کابل یا فرآیندهای نامناسب اکستروژن غلاف رخ می دهد و منجر به غلظت استرس قابل توجهی و ترک خوردگی ناشی از تغییر شکل در حین نصب کابل می شود. این نوع ترک خوردگی در غلافهای بیرونی کابل های زرهی نوار استیل بزرگ برجسته تر است.

2. علل ترک خوردگی و اقدامات بهبودی
2.1 تأثیر کابلنوار فولادیساختار
در کابل هایی با قطر بیرونی بزرگتر ، لایه زرهی به طور معمول از بسته های نوار استیل دو لایه تشکیل شده است. بسته به قطر بیرونی کابل ، ضخامت نوار استیل متفاوت است (0.2 میلی متر ، 0.5 میلی متر و 0.8 میلی متر). نوارهای زرهی ضخیم تر از استحکام بالاتر و انعطاف پذیری ضعیف تر برخوردار هستند و در نتیجه فاصله بیشتری بین لایه های فوقانی و تحتانی ایجاد می شود. در حین اکستروژن ، این باعث ایجاد اختلاف معنی داری در ضخامت غلاف بین لایه های فوقانی و تحتانی سطح لایه زرهی می شود. نواحی غلاف نازک تر در لبه های نوار فولادی بیرونی بیشترین غلظت استرس را تجربه می کند و مناطقی اصلی است که ترک خوردگی آینده رخ می دهد.

برای کاهش تأثیر نوار فلزی زرهی بر روی غلاف بیرونی ، یک لایه بافر از ضخامت مشخص بین نوار فولادی و غلاف PE پیچیده یا اکسترود می شود. این لایه بافر باید به طور یکنواخت متراکم و بدون چین و چروک یا برآمدگی باشد. علاوه بر این از یک لایه بافر ، صافی بین دو لایه نوار فولادی را بهبود می بخشد ، ضخامت یکنواخت غلاف PE را تضمین می کند و همراه با انقباض غلاف PE ، استرس داخلی را کاهش می دهد.

Oneworld ضخامت های مختلفی را در اختیار کاربران قرار می دهدمواد زرهی نوار استیل گالوانیزهبرای رفع نیازهای متنوع

2.2 تأثیر فرآیند تولید کابل

مشکلات اصلی در مورد فرآیند اکستروژن غلاف کابل زرهی با قطر بیرونی بزرگ ، خنک کننده ناکافی ، آماده سازی نادرست قالب و نسبت کشش بیش از حد است و در نتیجه استرس داخلی بیش از حد در داخل غلاف ایجاد می شود. کابل های بزرگ به دلیل غلافهای ضخیم و گسترده ، اغلب در طول و حجم فرورفتگی های آب در خطوط تولید اکستروژن محدودیت هایی دارند. خنک شدن از بیش از 200 درجه سانتیگراد در طول اکستروژن به دمای اتاق چالش هایی را ایجاد می کند. خنک کننده ناکافی منجر به یک غلاف نرمتر در نزدیکی لایه زره می شود و باعث خراش روی سطح غلاف هنگام سیم پیچ می شود و در نهایت منجر به ترک های احتمالی و شکستگی در هنگام تخمگذار کابل به دلیل نیروهای خارجی می شود. علاوه بر این ، خنک کننده کافی به افزایش نیروهای انقباض داخلی پس از سیم کشی کمک می کند و خطر ترک خوردگی غلاف را تحت نیروهای خارجی قابل توجهی بالا می برد. برای اطمینان از خنک کننده کافی ، افزایش طول یا حجم فرورفتگی آب توصیه می شود. کاهش سرعت اکستروژن در حالی که حفظ پلاستیک سازی مناسب غلاف و اجازه دادن به زمان کافی برای خنک کننده در هنگام سیم کشی ضروری است. علاوه بر این ، با در نظر گرفتن پلی اتیلن به عنوان یک پلیمر کریستالی ، یک روش خنک کننده کاهش دما تقسیم شده ، از 70-75 درجه سانتیگراد تا 50-55 درجه سانتیگراد و در نهایت به دمای اتاق ، به کاهش فشارهای داخلی در طی فرآیند خنک کننده کمک می کند.

2.3 تأثیر شعاع سیم پیچ بر روی سیم کشی کابل

در حین سیم کشی کابل ، تولید کنندگان برای انتخاب قرقره های تحویل مناسب به استانداردهای صنعت پایبند هستند. با این حال ، داشتن طول تحویل طولانی برای کابل های قطر بیرونی بزرگ ، در انتخاب قرقره های مناسب چالش هایی را ایجاد می کند. برای تحقق طول تحویل مشخص ، برخی از تولید کنندگان قطر بشکه حلقه را کاهش می دهند و در نتیجه شعاع خمش کافی برای کابل ایجاد نمی شود. خم بیش از حد منجر به جابجایی در لایه های زره ​​پوش می شود و باعث ایجاد نیروهای برشی قابل توجهی در غلاف می شود. در موارد شدید ، آسترهای نوار فلزی زره ​​پوش می توانند لایه کوسن را سوراخ کنند و مستقیماً درون غلاف قرار بگیرند و باعث ترک یا شکاف در امتداد لبه نوار فولادی شوند. در حین تخمگذار کابل ، خم شدن جانبی و نیروهای کشیده باعث می شود که غلاف در این شکاف ها شکسته شود ، به خصوص برای کابل های نزدیک به لایه های داخلی حلقه ، و آنها را مستعد شکستگی می کند.

2.4 تأثیر محیط ساخت و ساز در محل

برای استاندارد سازی ساخت و ساز کابل ، توصیه می شود سرعت تخمگذار کابل را به حداقل برسانید ، از فشار بیش از حد جانبی ، خم شدن ، کشش نیروها و برخوردهای سطحی جلوگیری کنید و از یک محیط ساختمانی متمدن اطمینان حاصل کنید. ترجیحاً قبل از نصب کابل ، اجازه دهید کابل در دمای 50-60 درجه سانتیگراد استراحت کند تا استرس داخلی را از غلاف آزاد کند. از قرار گرفتن در معرض طولانی مدت کابل ها برای هدایت نور خورشید خودداری کنید ، زیرا دمای دیفرانسیل در طرف های مختلف کابل ممکن است منجر به غلظت استرس شود و خطر ترک خوردگی غلاف را در هنگام تخمگذار کابل افزایش می دهد.