افزایش طول عمر کابل XLPE با آنتی اکسیدان ها

نقش آنتی‌اکسیدان‌ها در افزایش طول عمر کابل‌های عایق پلی‌اتیلن کراس لینک شده (XLPE)

پلی اتیلن شبکه ای (XLPE)یک ماده عایق اصلی است که در کابل‌های ولتاژ متوسط ​​و بالا استفاده می‌شود. این کابل‌ها در طول عمر عملیاتی خود با چالش‌های متنوعی از جمله شرایط آب و هوایی مختلف، نوسانات دما، فشار مکانیکی و فعل و انفعالات شیمیایی روبرو می‌شوند. این عوامل در مجموع بر دوام و طول عمر کابل‌ها تأثیر می‌گذارند.

اهمیت آنتی‌اکسیدان‌ها در سیستم‌های XLPE

برای اطمینان از طول عمر طولانی کابل‌های عایق XLPE، انتخاب یک آنتی‌اکسیدان مناسب برای سیستم پلی‌اتیلن بسیار مهم است. آنتی‌اکسیدان‌ها نقش محوری در محافظت از پلی‌اتیلن در برابر تخریب اکسیداتیو دارند. آنتی‌اکسیدان‌ها با واکنش سریع با رادیکال‌های آزاد تولید شده در داخل ماده، ترکیبات پایدارتری مانند هیدروپراکسیدها را تشکیل می‌دهند. این امر به ویژه حیاتی است زیرا اکثر فرآیندهای اتصال عرضی برای XLPE مبتنی بر پراکسید هستند.

فرآیند تخریب پلیمرها

با گذشت زمان، اکثر پلیمرها به دلیل تخریب مداوم، به تدریج شکننده می‌شوند. پایان عمر پلیمرها معمولاً به عنوان نقطه‌ای تعریف می‌شود که در آن ازدیاد طول در هنگام شکست آنها به 50٪ مقدار اولیه کاهش می‌یابد. فراتر از این آستانه، حتی خم شدن جزئی کابل می‌تواند منجر به ترک خوردگی و شکست شود. استانداردهای بین‌المللی اغلب این معیار را برای پلی‌اولفین‌ها، از جمله پلی‌اولفین‌های شبکه‌ای، برای ارزیابی عملکرد مواد اتخاذ می‌کنند.

مدل آرنیوس برای پیش‌بینی عمر کابل

رابطه بین دما و طول عمر کابل معمولاً با استفاده از معادله آرنیوس توصیف می‌شود. این مدل ریاضی، سرعت یک واکنش شیمیایی را به صورت زیر بیان می‌کند:

K= D e(-Ea/RT)

کجا:

K: سرعت واکنش ویژه

د: ثابت

Ea: انرژی فعال‌سازی

R: ثابت گاز بولتزمن (8.617 x 10-5 eV/K)

T: دمای مطلق بر حسب کلوین (۲۷۳+ دما بر حسب درجه سانتیگراد)

با بازآرایی جبری، معادله را می‌توان به صورت خطی بیان کرد: y = mx+b

از این معادله، انرژی فعال‌سازی (Ea) را می‌توان با استفاده از داده‌های گرافیکی استخراج کرد و پیش‌بینی‌های دقیقی از عمر کابل را در شرایط مختلف امکان‌پذیر ساخت.

آزمایش‌های پیری تسریع‌شده

برای تعیین طول عمر کابل‌های عایق XLPE، نمونه‌های آزمایشی باید در حداقل سه (ترجیحاً چهار) دمای مجزا تحت آزمایش‌های پیری تسریع‌شده قرار گیرند. این دماها باید در محدوده کافی باشند تا رابطه خطی بین زمان تا خرابی و دما برقرار شود. نکته قابل توجه این است که کمترین دمای قرار گرفتن در معرض باید منجر به میانگین زمان تا نقطه پایان حداقل 5000 ساعت شود تا اعتبار داده‌های آزمایش تضمین شود.

با به کارگیری این رویکرد دقیق و انتخاب آنتی‌اکسیدان‌های با عملکرد بالا، می‌توان قابلیت اطمینان عملیاتی و طول عمر کابل‌های عایق XLPE را به طور قابل توجهی افزایش داد.