Polietilen (PE) se pogosto uporablja vIzolacija in obloga električnih in telekomunikacijskih kablovzaradi odlične mehanske trdnosti, žilavosti, toplotne odpornosti, izolacije in kemične stabilnosti. Vendar pa je zaradi strukturnih značilnosti samega PE njegova odpornost na razpoke zaradi napetosti v okolju razmeroma slaba. Ta težava postane še posebej pomembna, ko se PE uporablja kot zunanji ovoj oklepnih kablov velikega preseka.
1. Mehanizem pokanja PE ovoja
Pokanje PE ovoja se pojavi predvsem v dveh situacijah:
a. Razpoke zaradi obremenitve iz okolja: To se nanaša na pojav, ko je ovoj podvržen krhkemu pokanju s površine zaradi kombinirane obremenitve ali izpostavljenosti okoljskim medijem po namestitvi in delovanju kabla. Vzrok je predvsem notranja obremenitev v ovoju in dolgotrajna izpostavljenost polarnim tekočinam. Obsežne raziskave modifikacije materiala so v bistvu rešile to vrsto razpok.
b. Razpoke zaradi mehanske napetosti: Do tega pride zaradi strukturnih pomanjkljivosti v kablu ali neustreznih postopkov iztiskanja plašča, kar vodi do znatne koncentracije napetosti in razpok, ki jih povzroči deformacija med namestitvijo kabla. Ta vrsta razpok je bolj izrazita v zunanjih plaščih oklepnih kablov z jeklenimi trakovi velikega preseka.
2. Vzroki za razpoke PE ovoja in ukrepi za izboljšanje
2.1 Vpliv kablaJekleni trakStruktura
Pri kablih z večjim zunanjim premerom je oklepna plast običajno sestavljena iz dvoslojnih jeklenih trakov. Debelina jeklenega traku je odvisna od zunanjega premera kabla (0,2 mm, 0,5 mm in 0,8 mm). Debelejši oklepni jekleni trakovi imajo večjo togost in slabšo plastičnost, zaradi česar je večji razmik med zgornjo in spodnjo plastjo. Med iztiskanjem to povzroči znatne razlike v debelini plašča med zgornjo in spodnjo plastjo površine oklepne plasti. Območja tanjšega plašča na robovih zunanjega jeklenega traku doživljajo največjo koncentracijo napetosti in so primarna področja, kjer v prihodnosti pride do razpok.
Za ublažitev vpliva oklepnega jeklenega traku na zunanji plašč je med jekleni trak in PE plašč ovita ali ekstrudirana varovalna plast določene debeline. Ta vmesni sloj mora biti enakomerno gost, brez gub ali izboklin. Dodatek varovalnega sloja izboljša gladkost med obema slojema jeklenega traku, zagotovi enakomerno debelino PE ovoja in v kombinaciji s krčenjem PE ovoja zmanjša notranje napetosti.
ONEWORLD uporabnikom ponuja različne debelineoklepni materiali iz pocinkanega jeklenega trakuzadovoljiti različne potrebe.
2.2 Vpliv procesa izdelave kablov
Primarne težave s postopkom iztiskanja oklepnih kabelskih plaščev velikega zunanjega premera so neustrezno hlajenje, neustrezna priprava kalupa in preveliko razmerje raztezanja, kar ima za posledico čezmerno notranjo napetost v plašču. Kabli velikih dimenzij se zaradi svojih debelih in širokih plaščev pogosto soočajo z omejitvami glede dolžine in prostornine vodnih korit na ekstrudiranih proizvodnih linijah. Hlajenje z več kot 200 stopinj Celzija med ekstrudiranjem na sobno temperaturo predstavlja izziv. Neustrezno hlajenje vodi do mehkejšega plašča v bližini oklepne plasti, kar povzroča praske na površini plašča, ko je kabel zvit, kar sčasoma povzroči morebitne razpoke in zlom med polaganjem kabla zaradi zunanjih sil. Poleg tega nezadostno hlajenje prispeva k večjim notranjim silam krčenja po zvijanju, kar poveča tveganje za razpoke plašča pod znatnimi zunanjimi silami. Za zagotovitev zadostnega hlajenja je priporočljivo povečati dolžino ali prostornino vodnih korit. Znižanje hitrosti iztiskanja ob ohranjanju pravilne plastifikacije plašča in omogočanju dovolj časa za hlajenje med zvijanjem je bistvenega pomena. Poleg tega upoštevanje polietilena kot kristalnega polimera, segmentirana metoda hlajenja za zmanjšanje temperature, s 70-75 °C na 50-55 °C in končno na sobno temperaturo, pomaga zmanjšati notranje napetosti med postopkom hlajenja.
2.3 Vpliv polmera navitja na navijanje kabla
Med zvijanjem kabla se proizvajalci držijo industrijskih standardov za izbiro ustreznih dostavnih kolutov. Vendar prilagajanje dolgih dobavnih dolžin za kable z velikim zunanjim premerom predstavlja izziv pri izbiri ustreznih kolutov. Da bi izpolnili določene dobavne dolžine, nekateri proizvajalci zmanjšajo premer cevi koluta, kar povzroči nezadostne upogibne radije za kabel. Prekomerno upogibanje povzroči premik v oklepnih plasteh, kar povzroči znatne strižne sile na plašču. V hudih primerih lahko robovi oklepnega jeklenega traku predrejo blažilno plast, se vdelajo neposredno v plašč in povzročijo razpoke ali razpoke vzdolž roba jeklenega traku. Med polaganjem kabla stranske upogibne in vlečne sile povzročijo, da plašč poči vzdolž teh razpok, zlasti pri kablih, ki so bližje notranjim slojem koluta, zaradi česar so bolj nagnjeni k zlomu.
2.4 Vpliv okolja gradnje in namestitve na kraju samem
Za standardizacijo konstrukcije kablov je priporočljivo zmanjšati hitrost polaganja kablov, izogibati se pretiranemu bočnemu pritisku, upogibanju, vlečnim silam in površinskim trkom, kar zagotavlja civilizirano gradbeno okolje. Priporočljivo je, da pred namestitvijo kabla pustite kabel počivati pri 50-60 °C, da sprosti notranjo napetost iz ovoja. Izogibajte se dolgotrajni izpostavljenosti kablov neposredni sončni svetlobi, saj lahko razlike v temperaturah na različnih straneh kabla povzročijo koncentracijo napetosti, kar poveča tveganje za pokanje plašča med polaganjem kabla.
Čas objave: 18. december 2023