Problém prasknutí velkoprofilového pancéřovaného PE kabelu s vnějším pláštěm

Polyetylen (PE) je široce používán v izolaci a plášti silových kabelů a telefonních kabelů pro svou dobrou mechanickou pevnost, houževnatost, tepelnou odolnost, izolaci a chemickou stabilitu. Avšak vzhledem ke struktuře samotného PE je jeho odolnost vůči praskání způsobenému namáháním špatná, zvláště když se PE používá jako vnější plášť pancéřovaného kabelu s velkým průřezem, problém praskání je obzvláště významný.

1.Mechanismus praskání PE pláště

Praskání PE pláště má především následující dvě situace: jedna je praskání v prostředí napětí, odkazuje na kabel v instalaci a provozu, plášť v kombinaci napětí nebo prostředí kontaktu média, z povrchu jevu křehkého praskání.

Toto praskání je obecně způsobeno dvěma faktory: jedním je existence vnitřního pnutí v plášti, druhým je plášť kabelu po dlouhou dobu v kontaktu s polární kapalinou. Tento druh praskání závisí především na odolnosti materiálu samotného vůči praskání způsobenému namáháním, díky mnohaletým výzkumům modifikací materiálů byla tato situace zásadně vyřešena.

Druhým je praskání mechanickým napětím, protože kabel má nedostatky ve struktuře nebo proces vytlačování pláště není vhodný, ve struktuře pláště je velké napětí a je snadné vytvořit koncentraci napětí, takže se kabel deformuje a praskání během konstrukce uvolnění kabelu. Tento druh praskání je patrnější ve vnějším plášti pancéřové vrstvy z ocelové páskové velkoplošné oceli.

2.Příčiny praskání PE pláště a opatření ke zlepšení

2.a. Vliv konstrukce kabelového ocelového pásu

Když je vnější průměr lana velký, je pancéřová vrstva obecně vyrobena z dvojitých vrstev ovinutí mezery ocelového pásu. V závislosti na vnějším průměru kabelu je tloušťka ocelového pásu 0,2 mm, 0,5 mm a 0,8 mm. Čím větší je tloušťka pancéřovaného ocelového pásu, tím silnější je tuhost, čím horší je plasticita, tím větší je vzdálenost mezi spodními vrstvami ocelového pásu.

Při procesu vytlačování a protahování je rozdíl tlouštěk mezi horním a spodním ocelovým pásem na povrchu pancéřové vrstvy velmi velký. Část pláště na okraji vnějšího ocelového pásu má nejtenčí tloušťku a nejkoncentrovanější vnitřní napětí, což je hlavní místo vzniku trhlin v budoucnu. Aby se předešlo vlivu vnějšího pláště pancéřovaného ocelového pásu, měla by být mezi ocelový pás a vnější plášť PE obalena nebo vytlačována nárazníková vrstva o určité tloušťce a nárazníková vrstva by měla být pevně stejnoměrná, bez vrásek, bez hrbolků.

Přidání nárazníkové vrstvy zlepší rovinnost mezi dvěma vrstvami ocelového pásu tak, aby tloušťka materiálu PE pláště byla stejnoměrná, kromě smrštění pláště PE, takže se na plášti neobjeví jev volného vaku, také nebalte příliš těsně, čímž se snižuje vnitřní pnutí.

2.b. Vliv procesu výroby kabelů

Hlavní problémy existující v procesu vytlačování pancéřovaného pláště kabelů o velkém průměru jsou nedostatečné chlazení, nepřiměřená konfigurace formy, nadměrný poměr tahu a nadměrné vnitřní napětí v plášti. Vzhledem k silnému plášti a velkému vnějšímu průměru je délka a objem vodní nádrže ve výrobní lince pro obecné vytlačování omezena. Je obtížné ochladit kabel z vysoké teploty více než 200 stupňů na normální teplotu, když je plášť vytlačován.

Není-li chlazení pláště po vytlačení dostatečné, bude část pláště v blízkosti pancéřové vrstvy měkká a je snadné způsobit řeznou stopu na povrchu pláště způsobenou ocelovým pásem, když je hotový kabel deska je ohnutá, což má za následek prasknutí vnějšího pláště působením větší vnější síly během konstrukce uvolnění kabelu.

Na druhou stranu nedostatečné chlazení pláště způsobí po dalším ochlazení kabelu do kotouče větší vnitřní kontrakční sílu, takže při působení větší vnější síly se zvyšuje pravděpodobnost prasknutí pláště. Aby bylo zajištěno dostatečné chlazení kabelu, může být délka nebo objem nádrže přiměřeně zvětšena a rychlost vytlačování může být přiměřeně snížena na základě dobré plastifikace pláště, aby bylo zajištěno, že vnitřní a vnější vrstvy pláště kabelu byly plně ochlazeny, když je kabel nasazen na cívku.

Současně, vzhledem k tomu, že polyethylen je krystalický polymer, je vhodné použít režim chlazení segmentů teplou vodou, aby se snížilo vnitřní pnutí vznikající během chlazení. Obecně se ochladí ze 70-75 °C na 50-55 °C a nakonec se ochladí na pokojovou teplotu.

2.c. Vliv poloměru ohybu kabelu

Když je kabel opleten, musí výrobce kabelu vybrat vhodný žlab podle průmyslové normy JB/T 8137.1-2013. Pokud je však délka dodávky požadovaná uživatelem dlouhá, je velmi obtížné vybrat vhodnou cívku pro hotový kabel s velkým vnějším průměrem a velkou délkou.

Někteří výrobci, aby zaručili dodací délku, museli řezat s malým průměrem trubky, způsobeným nedostatečným poloměrem ohybu, pancéřová vrstva kvůli ohybu je příliš velký posuv, velká smyková síla na plášť, vážné při pancéřování ocelového pásu otřepy propíchnou nárazníkovou vrstvu přímo uloženou v plášti, plášť podél okraje pásu praskne nebo praskne. Při konstrukci uvolnění kabelu je kabel vystaven velké příčné ohybové síle a tahové síle, což má za následek praskání podél směru trhliny pláště po odklopení hotového kabelu z žlabu a kabel v blízkosti plášťové vrstvy je více náchylné k praskání.

2.d. Vliv stavby staveniště a prostředí pokládky

Konstrukce kabelu by měla být standardizována a provedena v přísném souladu s normovými požadavky. Doporučuje se co nejvíce snížit rychlost uvolňování kabelu, aby se zabránilo nadměrnému bočnímu tlaku, ohybové síle a tahové síle na kabel a aby se zabránilo kolizi s povrchem kabelu, aby byla zajištěna bezpečná konstrukce.

Zároveň zajistěte, aby minimální instalační poloměr ohybu kabelu odpovídal konstrukčním požadavkům při výstavbě. Poloměr ohybu jednožilového pancéřovaného kabelu je â¥15D a poloměr ohybu třížilového pancéřovaného kabelu je â¥12D (D je vnější průměr kabelu).

Před položením kabelu je nejlepší jej umístit na určitou dobu při teplotě 50-60 °C, aby se uvolnilo vnitřní napětí v plášti. Kabel by zároveň neměl být dlouhodobě vystaven slunci, protože teplota různých stran kabelu není během expozice konzistentní, což je náchylné na koncentraci napětí, což zvyšuje riziko prasknutí pláště během konstrukce a odpojování kabelu.

Závěr

Prasknutí velkoprofilového pancéřovaného PE kabelu je obtížný problém, kterému musí výrobci kabelů čelit. Aby se zlepšila odolnost PE pláště kabelu proti praskání, měl by být řízen z mnoha aspektů, jako je samotný materiál pláště, struktura kabelu, technologie výroby a prostředí pokládky, aby se prodloužila životnost kabelu a zajistila kvalita kabel.