Problém prasknutia veľkého pancierového PE kábla s vonkajším plášťom

Polyetylén (PE) je široko používaný v izolácii a plášti napájacích káblov a telefónnych káblov pre svoju dobrú mechanickú pevnosť, húževnatosť, tepelnú odolnosť, izoláciu a chemickú stabilitu. Avšak vzhľadom na štruktúru samotného PE je jeho odolnosť voči praskaniu vplyvom prostredia slabá, najmä keď sa PE používa ako vonkajší plášť pancierového kábla s veľkým prierezom, problém praskania je obzvlášť výrazný.

1. Mechanizmus praskania PE plášťa

Prasknutie PE plášťa má hlavne tieto dve situácie: jedna je praskanie vplyvom prostredia, vzťahuje sa na kábel pri inštalácii a prevádzke, plášť v kombinácii s napätím alebo kontaktom prostredia s médiom z povrchu javu krehkého praskania.

Toto praskanie je vo všeobecnosti spôsobené dvoma faktormi: jedným je existencia vnútorného napätia v plášti, druhým je plášť kábla po dlhú dobu v kontakte s polárnou kvapalinou. Tento druh praskania závisí hlavne od odolnosti materiálu samotného voči praskaniu vplyvom prostredia, mnohoročným výskumom modifikácie materiálu bola táto situácia zásadne vyriešená.

Ďalším je praskanie mechanickým napätím, pretože kábel má nedostatky v štruktúre alebo proces vytláčania plášťa nie je vhodný, v štruktúre plášťa je veľké napätie a je ľahké vytvoriť koncentráciu napätia, takže sa kábel deformuje a praskanie počas konštrukcie uvoľnenia kábla. Tento druh praskania je zreteľnejší vo vonkajšom plášti pancierovej vrstvy z oceľovej pásky s veľkým prierezom.

2. Príčiny praskania PE plášťa a opatrenia na zlepšenie

2.a. Vplyv konštrukcie káblového oceľového pásu

Keď je vonkajší priemer kábla veľký, pancierová vrstva je vo všeobecnosti vyrobená z dvojitých vrstiev oceľového pásu. V závislosti od vonkajšieho priemeru kábla je hrúbka oceľového pásu 0,2 mm, 0,5 mm a 0,8 mm. Čím väčšia je hrúbka pancierového oceľového pásu, tým silnejšia je tuhosť, čím horšia plasticita, tým väčšia je vzdialenosť medzi spodnými vrstvami oceľového pásu.

V procese extrúzie a preťahovania je rozdiel hrúbky medzi horným a spodným oceľovým pásom na povrchu pancierovej vrstvy veľmi veľký. Časť plášťa na okraji vonkajšieho oceľového pásu má najtenšiu hrúbku a najkoncentrovanejšie vnútorné napätie, čo je hlavným miestom vzniku trhlín v budúcnosti. Aby sa predišlo vplyvu vonkajšieho plášťa pancierového oceľového pásu, medzi oceľovým pásom a vonkajším plášťom PE by mala byť zabalená alebo vytlačená vrstva nárazníka s určitou hrúbkou a vrstva nárazníka by mala byť pevne rovnomerná, bez vrások, bez hrbolčekov.

Pridanie vyrovnávacej vrstvy zlepšuje rovinnosť medzi dvoma vrstvami oceľového pásu tak, aby hrúbka materiálu PE plášťa bola rovnomerná, okrem kontrakcie PE plášťa, takže sa na plášti neobjaví jav uvoľneného vrecka, tiež spôsobí nebaliť príliš tesne, čím sa znižuje vnútorné napätie.

2.b. Vplyv procesu výroby káblov

Hlavnými problémami, ktoré existujú v procese vytláčania pancierového plášťa kábla s veľkým priemerom, sú nedostatočné chladenie, neprimeraná konfigurácia formy, nadmerný ťahový pomer a nadmerné vnútorné napätie v plášti. V dôsledku hrubého plášťa a veľkého vonkajšieho priemeru je dĺžka a objem nádrže na vodu vo všeobecnej extrúznej výrobnej linke obmedzená. Je ťažké ochladiť kábel z vysokej teploty viac ako 200 stupňov na normálnu teplotu, keď je plášť vytláčaný.

Ak chladenie plášťa po vytlačení nie je dostatočné, časť plášťa v blízkosti pancierovej vrstvy bude mäkká a je ľahké spôsobiť reznú stopu na povrchu plášťa spôsobenú oceľovým pásom, keď je hotový kábel doska je ohnutá, čo má za následok prasknutie vonkajšieho plášťa pod väčšou vonkajšou silou počas konštrukcie uvoľnenia kábla.

Na druhej strane nedostatočné chladenie plášťa spôsobí po ďalšom ochladzovaní kábla do kotúča väčšiu vnútornú kontrakčnú silu, takže pri pôsobení väčšej vonkajšej sily sa zvyšuje pravdepodobnosť prasknutia plášťa. Aby sa zabezpečilo dostatočné chladenie kábla, dĺžka alebo objem nádrže sa môže primerane zväčšiť a rýchlosť vytláčania sa môže primerane znížiť na základe dobrej plastifikácie plášťa, aby sa zabezpečilo, že vnútorné a vonkajšie vrstvy plášť kábla bol úplne ochladený, keď bol kábel nasadený na cievku.

Súčasne, vzhľadom na to, že polyetylén je kryštalický polymér, je vhodné prijať režim chladenia teplou vodou segmentového chladenia, aby sa znížilo vnútorné napätie vznikajúce počas chladenia. Vo všeobecnosti sa ochladí zo 70 – 75 °C na 50 – 55 °C a nakoniec sa ochladí na izbovú teplotu.

2.c. Vplyv polomeru ohybu kábla

Keď je kábel opletený, výrobca kábla musí vybrať vhodný žľab podľa priemyselnej normy JB/T 8137.1-2013. Ak je však užívateľom požadovaná dĺžka dodávky dlhá, je veľmi ťažké vybrať vhodnú cievku pre hotový kábel s veľkým vonkajším priemerom a veľkou dĺžkou.

Niektorí výrobcovia, aby zaručili dodaciu dĺžku, museli rezať s malým priemerom rúrky, čo je spôsobené tým, že polomer ohybu nestačí, pancierová vrstva v dôsledku ohybu je príliš veľký posun, veľká šmyková sila na plášť, vážne pri pancierovaní oceľového pásu otrepy prepichnú tlmiacu vrstvu priamo zapustenú v plášti, puzdro pozdĺž okraja pásu praskne alebo praskne. Počas konštrukcie uvoľnenia kábla je kábel vystavený veľkej priečnej ohybovej sile a ťahovej sile, čo má za následok praskanie pozdĺž smeru prasknutia plášťa po rozložení hotového kábla z žľabu a kábel v blízkosti plášťovej vrstvy je viac náchylné na praskanie.

2.d. Vplyv konštrukcie staveniska a prostredia kladenia

Konštrukcia kábla by mala byť štandardizovaná a vykonaná v prísnom súlade s normovými požiadavkami. Odporúča sa čo najviac znížiť rýchlosť uvoľňovania kábla, aby sa predišlo nadmernému bočnému tlaku, ohybovej sile a ťahovej sile na kábel a aby sa zabránilo kolízii s povrchom kábla, aby sa zabezpečila bezpečná konštrukcia.

Zároveň dbajte na to, aby minimálny inštalačný polomer ohybu kábla pri výstavbe vyhovoval konštrukčným požiadavkám. Polomer ohybu jednožilového pancierového kábla je â¥15D a polomer ohybu trojžilového pancierového kábla je â¥12D (D je vonkajší priemer kábla).

Pred položením kábla je najlepšie ho umiestniť na určitý čas pri teplote 50 – 60 °C, aby sa uvoľnilo vnútorné napätie v plášti. Kábel by zároveň nemal byť dlhodobo vystavený slnku, pretože teplota rôznych strán kábla nie je počas expozície konzistentná, čo je náchylné na koncentráciu napätia, čo zvyšuje riziko prasknutia plášťa počas konštrukcia a odpojenie kábla.

Záver

Prasknutie pancierového plášťa PE káblov s veľkým prierezom je zložitý problém, ktorému musia čeliť výrobcovia káblov. Aby sa zlepšila odolnosť PE plášťa kábla proti praskaniu, mala by byť kontrolovaná z mnohých aspektov, ako je samotný materiál plášťa, konštrukcia kábla, výrobná technológia a prostredie kladenia, aby sa predĺžila životnosť kábla a zabezpečila kvalita kábel.