تجزیه و تحلیل ترک خوردگی غلاف پلی اتیلن در کابل های زره ​​پوش با بخش بزرگ

پلی اتیلن (PE) به طور گسترده در صنعت استفاده می شودعایق بندی و روکش کابل های برق و کابل های مخابراتیبه دلیل استحکام مکانیکی عالی، چقرمگی، مقاومت در برابر حرارت، عایق و پایداری شیمیایی. با این حال، به دلیل ویژگی های ساختاری خود پلی اتیلن، مقاومت آن در برابر ترک خوردگی استرس محیطی نسبتا ضعیف است. این موضوع به ویژه زمانی برجسته می شود که پلی اتیلن به عنوان غلاف بیرونی کابل های زره ​​پوش با بخش بزرگ استفاده شود.

1. مکانیسم ترک غلاف پلی اتیلن
ترک خوردگی غلاف پلی اتیلن عمدتاً در دو حالت رخ می دهد:

الف ترک خوردگی استرس محیطی: این به پدیده ای اطلاق می شود که غلاف پس از نصب و راه اندازی کابل، به دلیل تنش ترکیبی یا قرار گرفتن در معرض محیط های محیطی دچار ترک خوردگی شکننده از سطح می شود. این در درجه اول به دلیل استرس داخلی در غلاف و قرار گرفتن طولانی مدت در معرض مایعات قطبی ایجاد می شود. تحقیقات گسترده در مورد اصلاح مواد به طور قابل ملاحظه ای این نوع ترک خوردگی را حل کرده است.

ب ترک‌خوردگی استرس مکانیکی: این به دلیل نقص ساختاری در کابل یا فرآیندهای اکستروژن نامناسب غلاف رخ می‌دهد که منجر به غلظت قابل توجه تنش و ترک‌خوردگی ناشی از تغییر شکل در هنگام نصب کابل می‌شود. این نوع ترک در غلاف بیرونی کابل‌های زره‌دار نواری فولادی با مقطع بزرگ بیشتر مشهود است.

2. علل ترک خوردگی غلاف پلی اتیلن و اقدامات بهبود
2.1 نفوذ کابلنوار استیلساختار
در کابل هایی با قطر بیرونی بزرگتر، لایه زره پوش معمولاً از نوارهای فولادی دولایه تشکیل شده است. بسته به قطر خارجی کابل، ضخامت نوار فولادی متفاوت است (0.2mm، 0.5mm و 0.8mm). نوارهای فولادی زره ​​پوش ضخیم تر، استحکام بالاتر و انعطاف پذیری ضعیف تری دارند و در نتیجه فاصله بیشتری بین لایه های بالایی و پایینی ایجاد می شود. در حین اکستروژن، این باعث تفاوت قابل توجهی در ضخامت غلاف بین لایه های بالایی و پایینی سطح لایه زرهی می شود. نواحی غلاف نازک‌تر در لبه‌های نوار فولادی بیرونی بیشترین غلظت تنش را تجربه می‌کنند و نواحی اولیه‌ای هستند که ترک‌خوردگی در آینده رخ می‌دهد.

برای کاهش ضربه نوار فولادی زره ​​پوش بر روی غلاف بیرونی، یک لایه بافر با ضخامت معین بین نوار فولادی و غلاف پلی اتیلن پیچیده یا اکسترود می شود. این لایه بافر باید به طور یکنواخت متراکم و بدون چروک یا برآمدگی باشد. افزودن 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 پلی اتیلن، استرس داخلی را کاهش می دهد.

ONEWORLD ضخامت های مختلف را در اختیار کاربران قرار می دهدمواد زره پوش نوار فولادی گالوانیزهبرای رفع نیازهای مختلف

2.2 تأثیر فرآیند تولید کابل

مسائل اولیه در مورد فرآیند اکستروژن غلاف کابل زرهی با قطر بیرونی بزرگ عبارتند از خنک کننده ناکافی، آماده سازی نامناسب قالب، و نسبت کشش بیش از حد، که منجر به استرس داخلی بیش از حد در غلاف می شود. کابل های سایز بزرگ به دلیل غلاف ضخیم و عریض خود، اغلب با محدودیت هایی در طول و حجم فرورفتگی آب در خطوط تولید اکستروژن مواجه هستند. خنک شدن از بیش از 200 درجه سانتیگراد در حین اکستروژن تا دمای اتاق چالش هایی را ایجاد می کند. خنک‌سازی ناکافی منجر به غلاف نرم‌تر در نزدیکی لایه زره می‌شود و در هنگام سیم پیچی کابل باعث خراشیدگی روی سطح غلاف می‌شود و در نهایت منجر به ترک‌های احتمالی و شکستگی در هنگام کابل‌گذاری در اثر نیروهای خارجی می‌شود. علاوه بر این، خنک کننده ناکافی به افزایش نیروهای انقباض داخلی پس از سیم پیچ کمک می کند و خطر ترک خوردن غلاف تحت نیروهای خارجی قابل توجه را افزایش می دهد. برای اطمینان از خنک سازی کافی، افزایش طول یا حجم آبراهه ها توصیه می شود. کاهش سرعت اکستروژن با حفظ پلاستیک سازی مناسب غلاف و دادن زمان کافی برای خنک شدن در طول سیم پیچی ضروری است. علاوه بر این، در نظر گرفتن پلی اتیلن به عنوان یک پلیمر کریستالی، یک روش خنک‌سازی کاهش دما قطعه‌بندی شده، از 70-75 درجه سانتی‌گراد به 50-55 درجه سانتی‌گراد و در نهایت به دمای اتاق، به کاهش تنش‌های داخلی در طول فرآیند خنک‌سازی کمک می‌کند.

2.3 تأثیر شعاع سیم پیچ در سیم پیچی کابل

در طول سیم پیچی کابل، سازندگان استانداردهای صنعتی را برای انتخاب قرقره های تحویل مناسب رعایت می کنند. با این حال، در نظر گرفتن طول های تحویل طولانی برای کابل های با قطر بیرونی بزرگ، چالش هایی را در انتخاب قرقره های مناسب ایجاد می کند. برای رسیدن به طول های تحویل مشخص، برخی از تولیدکنندگان قطر لوله قرقره را کاهش می دهند و در نتیجه شعاع خمشی کافی برای کابل ایجاد نمی شود. خمش بیش از حد منجر به جابجایی در لایه های زره ​​می شود و باعث ایجاد نیروهای برشی قابل توجهی روی غلاف می شود. در موارد شدید، فرزهای نوار فولادی زره ​​پوش می توانند لایه بالشتک را سوراخ کرده و مستقیماً در غلاف فرو رفته و باعث ایجاد ترک یا شکاف در لبه نوار فولادی شوند. در طول کابل گذاری، نیروهای خمشی و کششی جانبی باعث ترک خوردن غلاف در امتداد این شکاف ها می شود، به خصوص برای کابل هایی که به لایه های داخلی قرقره نزدیک ترند، و آنها را بیشتر در معرض شکستگی قرار می دهد.

2.4 تأثیر محیط ساخت و ساز و نصب در محل

برای استاندارد ساختن کابل، توصیه می شود سرعت کابل گذاری را به حداقل برسانید، از فشار جانبی بیش از حد، خمش، نیروهای کششی و برخوردهای سطحی اجتناب کنید و از یک محیط ساخت و ساز متمدن اطمینان حاصل کنید. ترجیحاً قبل از نصب کابل، اجازه دهید کابل در دمای 50-60 درجه سانتیگراد استراحت کند تا فشار داخلی از غلاف خارج شود. از قرار گرفتن طولانی مدت کابل ها در برابر نور مستقیم خورشید خودداری کنید، زیرا دماهای متفاوت در طرف های مختلف کابل ممکن است منجر به تمرکز تنش شود و خطر ترک خوردن غلاف در طول کابل گذاری را افزایش دهد.