Polietilen (PE) se pogosto uporablja vizolacija in plašč energetskih 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 okoljskih napetosti relativno slaba. Ta težava postane še posebej izrazita, ko se PE uporablja kot zunanji plašč oklepnih kablov velikega preseka.
1. Mehanizem razpokanja PE ovoja
Razpoke PE ovoja se pojavljajo predvsem v dveh situacijah:
a. Razpoke zaradi okoljskih napetosti: To se nanaša na pojav, pri katerem plašč zaradi kombinirane obremenitve ali izpostavljenosti okoljskim medijem po namestitvi in delovanju kabla na površini krhko razpoka. To je predvsem posledica notranjih napetosti v plašču in dolgotrajne izpostavljenosti polarnim tekočinam. Obsežne raziskave modifikacije materialov so to vrsto razpok v veliki meri odpravile.
b. Mehanske razpoke zaradi napetosti: Do njih pride zaradi strukturnih pomanjkljivosti v kablu ali neustreznih postopkov ekstrudiranja plašča, kar vodi do znatne koncentracije napetosti in razpok zaradi deformacij med namestitvijo kabla. Ta vrsta razpok je bolj izrazita v zunanjih plaščih kablov z velikim prerezom, oklepnih z jeklenim trakom.
2. Vzroki za razpoke v PE ovoju 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 se razlikuje glede na zunanji premer kabla (0,2 mm, 0,5 mm in 0,8 mm). Debelejši oklepni jekleni trakovi imajo večjo togost in slabšo plastičnost, kar ima za posledico večji razmik med zgornjo in spodnjo plastjo. Med ekstruzijo to povzroča znatne razlike v debelini plašča med zgornjo in spodnjo plastjo površine oklepne plasti. Tanjša območja plašča na robovih zunanjega jeklenega traku so izpostavljena največji koncentraciji napetosti in so glavna območja, kjer se v prihodnosti pojavijo razpoke.
Za ublažitev vpliva oklepnega jeklenega traku na zunanji plašč se med jekleni trak in PE plašč ovije ali ekstrudira puferska plast določene debeline. Ta puferska plast mora biti enakomerno gosta, brez gub ali izboklin. Dodatek puferske plasti izboljša gladkost med obema plastema jeklenega traku, zagotavlja enakomerno debelino PE plašča in v kombinaciji s krčenjem PE plašča zmanjša notranje napetosti.
ONEWORLD uporabnikom ponuja različne debelineoklepni materiali iz pocinkanega jeklenega trakuza zadovoljevanje raznolikih potreb.
2.2 Vpliv procesa proizvodnje kablov
Glavne težave pri postopku ekstrudiranja oklepnih kabelskih plaščev velikega zunanjega premera so neustrezno hlajenje, nepravilna priprava kalupa in prekomerno razmerje raztezanja, kar povzroči prekomerno notranjo napetost v plašču. Veliki kabli se zaradi svojih debelih in širokih plaščev pogosto soočajo z omejitvami glede dolžine in prostornine vodnih korit na proizvodnih linijah za ekstrudiranje. Ohlajanje z več kot 200 stopinj Celzija med ekstrudiranjem na sobno temperaturo predstavlja izziv. Neustrezno hlajenje vodi do mehkejšega plašča v bližini oklepne plasti, kar povzroči praske na površini plašča, ko je kabel navit, kar sčasoma povzroči morebitne razpoke in lom med polaganjem kabla zaradi zunanjih sil. Poleg tega nezadostno hlajenje prispeva k povečanim notranjim silam krčenja po navijanju, kar poveča tveganje za razpoke plašča pod vplivom znatnih zunanjih sil. Za zagotovitev zadostnega hlajenja je priporočljivo povečati dolžino ali prostornino vodnih korit. Bistveno je znižati hitrost ekstrudiranja ob ohranjanju ustrezne plastifikacije plašča in omogočiti dovolj časa za hlajenje med navijanjem. Poleg tega, če upoštevamo polietilen kot kristaliničen polimer, metoda segmentiranega hlajenja z znižanjem temperature od 70–75 °C do 50–55 °C in končno na sobno temperaturo pomaga zmanjšati notranje napetosti med procesom hlajenja.
2.3 Vpliv polmera navijanja na navijanje kabla
Med navijanjem kablov se proizvajalci držijo industrijskih standardov za izbiro ustreznih kolutov. Vendar pa prilagajanje dolgim dolžinam dobave za kable z velikim zunanjim premerom predstavlja izziv pri izbiri ustreznih kolutov. Da bi dosegli določene dolžine dobave, nekateri proizvajalci zmanjšajo premere cevi kolutov, kar ima za posledico nezadostne polmere upogibanja za kabel. Prekomerno upogibanje povzroči premik v oklepnih plasteh, kar povzroči znatne strižne sile na plašč. V hujših primerih lahko ostružki oklepnega jeklenega traku prebodejo blažilno plast, se vtisnejo neposredno v plašč in povzročijo razpoke ali režnje vzdolž roba jeklenega traku. Med polaganjem kabla bočne sile upogibanja in vlečenja povzročijo, da plašč poči vzdolž teh razpok, zlasti pri kablih, ki so bližje notranjim plastem koluta, zaradi česar so bolj nagnjeni k lomljenju.
2.4 Vpliv gradbenega in montažnega okolja na lokaciji
Za standardizacijo konstrukcije kablov je priporočljivo zmanjšati hitrost polaganja kabla, se izogniti prekomernemu bočnemu pritisku, upogibanju, vlečnim silam in trkom s površino, s čimer se zagotovi civilizirano gradbeno okolje. Pred namestitvijo kabla ga je najbolje segreti na 50–60 °C, da se sprosti notranja napetost iz plašča. Izogibajte se dolgotrajni izpostavljenosti kablov neposredni sončni svetlobi, saj lahko različne temperature na različnih straneh kabla povzročijo koncentracijo napetosti, kar poveča tveganje za razpoke plašča med polaganjem kabla.
Čas objave: 18. dec. 2023