Polyethylen (PE) se široce používá vizolace a opláštění silových kabelů a telekomunikačních kabelůdíky své vynikající mechanické pevnosti, houževnatosti, tepelné odolnosti, izolaci a chemické stabilitě. Vzhledem k strukturálním vlastnostem samotného PE je však jeho odolnost vůči praskání v důsledku působení environmentálního napětí relativně nízká. Tento problém se stává obzvláště významným, když se PE používá jako vnější plášť pancéřovaných kabelů s velkým průřezem.
1. Mechanismus praskání PE pláště
Praskání PE pláště se vyskytuje hlavně ve dvou situacích:
a. Praskání v důsledku působení environmentálního napětí: Jedná se o jev, kdy plášť po instalaci a provozu kabelu podléhá křehkému praskání od povrchu v důsledku kombinovaného napětí nebo vystavení environmentálním médiím. Je to primárně způsobeno vnitřním napětím v plášti a dlouhodobým vystavením polárním kapalinám. Rozsáhlý výzkum modifikace materiálů tento typ praskání podstatně vyřešil.
b. Praskání v důsledku mechanického napětí: K němu dochází v důsledku strukturálních vad kabelu nebo nevhodných procesů extruze pláště, což vede k významné koncentraci napětí a praskání vyvolanému deformacím během instalace kabelu. Tento typ praskání je výraznější ve vnějších pláštích kabelů s velkým průřezem pancéřovaných ocelovou páskou.
2. Příčiny praskání PE pláště a opatření k jejich zlepšení
2.1 Vliv kabeluOcelová páskaStruktura
U kabelů s větším vnějším průměrem se pancéřová vrstva obvykle skládá z dvouvrstvých ocelových pásek. V závislosti na vnějším průměru kabelu se tloušťka ocelové pásky liší (0,2 mm, 0,5 mm a 0,8 mm). Silnější pancéřové ocelové pásky mají vyšší tuhost a horší plasticitu, což má za následek větší vzdálenosti mezi horní a spodní vrstvou. Během extruze to způsobuje značné rozdíly v tloušťce pláště mezi horní a spodní vrstvou povrchu pancéřové vrstvy. Tenčí oblasti pláště na okrajích vnější ocelové pásky vykazují největší koncentraci napětí a jsou primárními oblastmi, kde dochází k budoucímu praskání.
Pro zmírnění dopadu pancéřované ocelové pásky na vnější plášť se mezi ocelovou pásku a PE plášť vkládá nebo vytlačuje ochranná vrstva určité tloušťky. Tato ochranná vrstva by měla být rovnoměrně hustá, bez vrásek nebo výstupků. Přidání ochranné vrstvy zlepšuje hladkost mezi oběma vrstvami ocelové pásky, zajišťuje rovnoměrnou tloušťku PE pláště a v kombinaci se smrštěním PE pláště snižuje vnitřní pnutí.
ONEWORLD nabízí uživatelům různé tloušťkypancéřové materiály z pozinkované ocelové páskyaby uspokojily rozmanité potřeby.
2.2 Dopad procesu výroby kabelů
Hlavními problémy s procesem extruze pancéřovaných plášťů kabelů s velkým vnějším průměrem jsou nedostatečné chlazení, nesprávná příprava formy a nadměrný poměr natahování, což vede k nadměrnému vnitřnímu napětí uvnitř pláště. Velkokapacitní kabely se kvůli svým silným a širokým plášťům často potýkají s omezeními v délce a objemu vodních žlabů na výrobních linkách pro extruzi. Ochlazení z více než 200 stupňů Celsia během extruze na pokojovou teplotu představuje problém. Nedostatečné chlazení vede k měkčímu plášti v blízkosti pancéřové vrstvy, což způsobuje poškrábání povrchu pláště při navíjení kabelu, což nakonec vede k potenciálním prasklinám a zlomení během pokládky kabelu v důsledku vnějších sil. Nedostatečné chlazení navíc přispívá ke zvýšení vnitřních smršťovacích sil po navíjení, což zvyšuje riziko praskání pláště při působení značných vnějších sil. Pro zajištění dostatečného chlazení se doporučuje zvětšit délku nebo objem vodních žlabů. Zásadní je snížit rychlost extruze při zachování správné plastifikace pláště a poskytnout dostatek času na chlazení během navíjení. Navíc, vzhledem k tomu, že polyethylen je krystalický polymer, pomáhá segmentovaná metoda ochlazování se snížením teploty ze 70–75 °C na 50–55 °C a nakonec na pokojovou teplotu zmírnit vnitřní pnutí během procesu ochlazování.
2.3 Vliv poloměru vinutí na vinutí kabelu
Během navíjení kabelů se výrobci řídí průmyslovými standardy pro výběr vhodných dodávacích bubnů. Avšak přizpůsobení dlouhým dodacím délkám kabelů s velkým vnějším průměrem představuje při výběru vhodných bubnů výzvy. Aby někteří výrobci splnili specifikované dodací délky, zmenšují průměry válců bubnů, což má za následek nedostatečné poloměry ohybu kabelu. Nadměrné ohýbání vede k posunutí pancéřových vrstev a způsobuje značné smykové síly na plášť. V závažných případech mohou otřepy pancéřového ocelového pásu prorazit tlumicí vrstvu, zabořit se přímo do pláště a způsobit praskliny nebo trhliny podél okraje ocelového pásu. Během pokládky kabelu způsobují boční ohybové a tahové síly praskání pláště podél těchto trhlin, zejména u kabelů blíže k vnitřním vrstvám cívky, což je činí náchylnějšími k zlomení.
2.4 Dopad stavebního a instalačního prostředí na místě
Pro standardizaci konstrukce kabelů se doporučuje minimalizovat rychlost pokládky kabelu, vyhýbat se nadměrnému bočnímu tlaku, ohýbání, tahovým silám a kolizím s povrchy, čímž se zajistí civilizované stavební prostředí. Před instalací kabelu je vhodné nechat kabel v klidu při teplotě 50–60 °C, aby se uvolnilo vnitřní pnutí z pláště. Zabraňte delšímu vystavení kabelů přímému slunečnímu záření, protože rozdílné teploty na různých stranách kabelu mohou vést ke koncentraci napětí a zvyšovat riziko praskání pláště během pokládky kabelu.
Čas zveřejnění: 18. prosince 2023