Il polietilene (PE) è ampiamente usato inIsolamento e guaina di cavi elettrici e cavi di telecomunicazioneGrazie alla sua eccellente resistenza meccanica, resistenza, resistenza al calore, isolamento e stabilità chimica. Tuttavia, a causa delle caratteristiche strutturali della stessa PE, la sua resistenza allo stress ambientale è relativamente scarsa. Questo problema diventa particolarmente evidente quando PE viene utilizzato come guaina esterna dei cavi corazzati di grandi sezioni.
1. Meccanismo di cracking della guaina PE
La guaina PE si verifica principalmente in due situazioni:
UN. Cracking di stress ambientale: si riferisce al fenomeno in cui la guaina subisce fragili crack dalla superficie a causa dello stress combinato o dell'esposizione a supporti ambientali dopo l'installazione e il funzionamento dei cavi. È causato principalmente da stress interno all'interno della guaina e esposizione prolungata ai liquidi polari. Una ricerca approfondita sulla modifica del materiale ha sostanzialmente risolto questo tipo di cracking.
B. Cracking di sollecitazione meccanica: ciò si verifica a causa di carenze strutturali nel cavo o processi di estrusione di guaina inappropriati, portando a una significativa concentrazione di sollecitazione e crack indotti dalla deformazione durante l'installazione del cavo. Questo tipo di cracking è più pronunciato nelle guaine esterne di cavi corazzati in nastro acciaio di grandi dimensioni.
2. Cause di cracking della guaina PE e misure di miglioramento
2.1 Influenza del cavoNastro d'acciaioStruttura
Nei cavi con diametri esterni più grandi, lo strato corazzato è in genere composto da involucri in acciaio a doppio strato. A seconda del diametro esterno del cavo, lo spessore del nastro in acciaio varia (0,2 mm, 0,5 mm e 0,8 mm). I nastri in acciaio corazzato più spessi hanno una rigidità più elevata e una plasticità più scarsa, con conseguente maggiore spaziatura tra gli strati superiori e inferiori. Durante l'estrusione, ciò provoca differenze significative nello spessore della guaina tra gli strati superiori e inferiori della superficie dello strato corazzato. Le aree di guaina più sottili ai bordi del nastro in acciaio esterno sperimentano la massima concentrazione di stress e sono le aree primarie in cui si verificano il futro cracking.
Per mitigare l'impatto del nastro in acciaio corazzato sulla guaina esterna, uno strato tampone di un certo spessore viene avvolto o estruso tra il nastro d'acciaio e la guaina PE. Questo strato buffering dovrebbe essere uniformemente denso, senza rughe o sporgenze. L'aggiunta di uno strato tampone migliora la levigatezza tra i due strati di nastro d'acciaio, garantisce uno spessore uniforme della guaina PE e, combinata con la contrazione della guaina PE, riduce lo stress interno.
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2.2 Impatto del processo di produzione dei cavi
I problemi principali con il processo di estrusione di grandi guaine per cavi corazzate di diametro esterno sono un raffreddamento inadeguato, una preparazione impropria dello stampo e un rapporto di stretching eccessivo, con conseguente eccessiva sollecitazione interna all'interno della guaina. I cavi di grandi dimensioni, a causa delle loro guaine spesse e larghe, spesso affrontano i limiti della lunghezza e del volume delle vasche d'acqua sulle linee di produzione di estrusione. Il raffreddamento da oltre 200 gradi Celsius durante l'estrusione a temperatura ambiente pone sfide. Il raffreddamento inadeguato conduce a una guaina più morbida vicino allo strato di armatura, causando graffi sulla superficie della guaina quando il cavo è arrotolato, con conseguenti potenziali crepe e rotture durante la posa del cavo a causa di forze esterne. Inoltre, un raffreddamento insufficiente contribuisce ad un aumento delle forze di rimpatrio interno dopo la avvolgimento, elevando il rischio di crack di guaina sotto sostanziali forze esterne. Per garantire un raffreddamento sufficiente, si consiglia di aumentare la lunghezza o il volume delle vasche d'acqua. È essenziale abbassare la velocità di estrusione mantenendo una corretta plastificazione delle guaine e consentire un ampio tempo per il raffreddamento durante la avvolgimento. Inoltre, considerando il polietilene come un polimero cristallino, un metodo di raffreddamento a riduzione della temperatura segmentata, da 70-75 ° C a 50-55 ° C e infine a temperatura ambiente, aiuta a alleviare le sollecitazioni interne durante il processo di raffreddamento.
2.3 Influenza del raggio di avvolgimento sulla avvolgimento del cavo
Durante la avvolgimento del cavo, i produttori aderiscono agli standard del settore per la selezione di bobine di consegna appropriate. Tuttavia, accomodanti lunghe lunghezze di consegna per grandi cavi di diametro esterno pone sfide nella selezione di bobine adeguate. Per soddisfare le lunghezze di consegna specificate, alcuni produttori riducono i diametri della canna del bobina, con conseguenti raggi di piegatura insufficienti per il cavo. La flessione eccessiva porta allo spostamento degli strati di armatura, causando significative forze di taglio sulla guaina. Nei casi più gravi, le bara della striscia in acciaio corazzate possono perforare lo strato ammortizzante, incorporando direttamente nella guaina e causando crepe o fessure lungo il bordo della striscia di acciaio. Durante la posa del cavo, la flessione laterale e le forze di trazione fanno sì che la guaina si rompa lungo queste fessure, in particolare per i cavi più vicini agli strati interni della bobina, rendendoli più inclini alla rottura.
2.4 Impatto dell'ambiente di costruzione e installazione in loco
Per standardizzare la costruzione del cavo, si consiglia di ridurre al minimo la velocità di posa del cavo, evitando una pressione laterale eccessiva, flessione, forze di trazione e collisioni di superficie, garantendo un ambiente di costruzione civile. Preferibilmente, prima dell'installazione del cavo, consentire al cavo di riposare a 50-60 ° C di rilasciare sollecitazioni interne dalla guaina. Evitare un'esposizione prolungata dei cavi alla luce solare diretta, poiché le temperature differenziali su vari lati del cavo possono portare a concentrazione di sollecitazione, aumentando il rischio di crack di guaina durante la posa del cavo.
Tempo post: dicembre 18-2023