Polyethylen (PE) er meget anvendt iisolering og beklædning af strømkabler og telekommunikationskablerpå grund af dens fremragende mekaniske styrke, sejhed, varmebestandighed, isolering og kemiske stabilitet. På grund af selve PE's strukturelle egenskaber er dens modstandsdygtighed over for miljømæssige spændingsrevner imidlertid relativt dårlig. Dette problem bliver særligt fremtrædende, når PE bruges som den ydre kappe af store armerede kabler.
1. Mekanisme for revnedannelse i PE-kappen
Revner i PE-kappen forekommer hovedsageligt i to situationer:
a. Miljømæssig spændingsrevnedannelse: Dette refererer til det fænomen, hvor kappen udsættes for sprød revnedannelse fra overfladen på grund af kombineret belastning eller eksponering for miljømedier efter kabelinstallation og drift. Det er primært forårsaget af indre belastninger i kappen og langvarig eksponering for polære væsker. Omfattende forskning i materialemodifikation har i væsentlig grad løst denne type revnedannelse.
b. Mekanisk spændingsrevnedannelse: Dette opstår på grund af strukturelle mangler i kablet eller uhensigtsmæssige kappeekstruderingsprocesser, hvilket fører til betydelig spændingskoncentration og deformationsinduceret revnedannelse under kabelinstallation. Denne type revnedannelse er mere udtalt i de ydre kapper af kabler med stort tværsnit af stålbåndsarmering.
2. Årsager til revner i PE-kappen og forbedringsforanstaltninger
2.1 Kabels indflydelseStålbåndStruktur
I kabler med større ydre diametre består det armerede lag typisk af dobbeltlags stålbåndsviklinger. Afhængigt af kablets ydre diameter varierer stålbåndets tykkelse (0,2 mm, 0,5 mm og 0,8 mm). Tykkere armerede stålbånd har højere stivhed og dårligere plasticitet, hvilket resulterer i større afstand mellem øvre og nedre lag. Under ekstrudering forårsager dette betydelige forskelle i kappetykkelsen mellem de øvre og nedre lag af det armerede lags overflade. Tyndere kappeområder ved kanterne af det ydre stålbånd oplever den største spændingskoncentration og er de primære områder, hvor fremtidig revnedannelse opstår.
For at afbøde virkningen af det pansrede stålbånd på den ydre kappe, vikles eller ekstruderes et bufferlag af en vis tykkelse mellem stålbåndet og PE-kappen. Dette bufferlag skal være ensartet tæt, uden rynker eller fremspring. Tilføjelsen af et bufferlag forbedrer glatheden mellem de to lag stålbånd, sikrer ensartet PE-kappetykkelse og reducerer, kombineret med sammentrækningen af PE-kappen, den indre spænding.
ONEWORLD tilbyder brugerne forskellige tykkelser afgalvaniseret stålbånd pansrede materialerat imødekomme forskellige behov.
2.2 Indvirkning af kabelproduktionsprocessen
De primære problemer med ekstruderingsprocessen af pansrede kabelkapper med stor ydre diameter er utilstrækkelig køling, forkert formforberedelse og overdreven strækning, hvilket resulterer i for stor indre spænding i kappen. Store kabler har på grund af deres tykke og brede kapper ofte begrænsninger i længden og volumen af vandtrug på ekstruderingsproduktionslinjer. Nedkøling fra over 200 grader Celsius under ekstrudering til stuetemperatur udgør udfordringer. Utilstrækkelig køling fører til en blødere kappe nær panserlaget, hvilket forårsager ridser på kappens overflade, når kablet vikles, hvilket i sidste ende resulterer i potentielle revner og brud under kabellægning på grund af eksterne kræfter. Desuden bidrager utilstrækkelig køling til øgede interne krympekræfter efter vikling, hvilket øger risikoen for revner i kappen under betydelige eksterne kræfter. For at sikre tilstrækkelig køling anbefales det at øge længden eller volumen af vandtrug. Det er vigtigt at sænke ekstruderingshastigheden, samtidig med at korrekt plastificering af kappen opretholdes, og at der er rigelig tid til afkøling under vikling. Derudover, betragtes polyethylen som en krystallinsk polymer, og en segmenteret temperaturreduktionsmetode, fra 70-75 °C til 50-55 °C og endelig til stuetemperatur, hjælper med at afhjælpe interne spændinger under køleprocessen.
2.3 Indflydelse af viklingsradius på kabelvikling
Under kabeloprulning overholder producenterne branchestandarder for valg af passende leveringsspoler. Det er dog en udfordring at imødekomme lange leveringslængder for kabler med stor ydre diameter, når det gælder valg af passende spoler. For at opfylde de specificerede leveringslængder reducerer nogle producenter spolens diameter, hvilket resulterer i utilstrækkelige bøjningsradier for kablet. Overdreven bøjning fører til forskydning i armeringslagene, hvilket forårsager betydelige forskydningskræfter på kappen. I alvorlige tilfælde kan grater i det armerede stålbånd gennembore det polstrede lag, sætte sig direkte ind i kappen og forårsage revner eller sprækker langs kanten af stålbåndet. Under kabellægning forårsager de laterale bøjnings- og trækkræfter, at kappen revner langs disse sprækker, især for kabler tættere på spolens indre lag, hvilket gør dem mere tilbøjelige til brud.
2.4 Indvirkning af bygge- og installationsmiljøet på stedet
For at standardisere kabelkonstruktionen anbefales det at minimere kabellægningshastigheden, undgå for højt sideværts tryk, bøjning, trækkræfter og overfladekollisioner og sikre et civiliseret byggemiljø. Lad kablet helst hvile ved 50-60 °C før kabelinstallation for at frigøre indre spændinger fra kappen. Undgå langvarig udsættelse af kabler for direkte sollys, da temperaturforskelle på forskellige sider af kablet kan føre til spændingskoncentration, hvilket øger risikoen for revner i kappen under kabellægning.
Opslagstidspunkt: 18. dec. 2023