Rissproblem bei großflächigem, gepanzertem PE-Außenmantelkabel

Polyethylen (PE) wird aufgrund seiner guten mechanischen Festigkeit, Zähigkeit, Hitzebeständigkeit, Isolierung und chemischen Stabilität häufig in der Isolierung und Ummantelung von Stromkabeln und Telefonkabeln verwendet. Aufgrund der Struktur von PE selbst ist seine Beständigkeit gegenüber Spannungsrissen in der Umgebung jedoch gering, insbesondere wenn PE als Außenmantel von armierten Kabeln mit großem Querschnitt verwendet wird, ist das Problem der Rissbildung besonders ausgeprägt.

1.Mechanismus der Rissbildung des PE-Mantels

Bei PE-Mantelrissen treten hauptsächlich die folgenden zwei Situationen auf: Zum einen handelt es sich um Spannungsrisse in der Umgebung, die sich auf das Kabel bei der Installation und den Betrieb beziehen, der Mantel in der Kombination von Stress oder Kontakt mit Umweltmedien, von der Oberfläche aus kommt es zu spröden Rissen.

Diese Rissbildung wird im Allgemeinen durch zwei Faktoren verursacht: Zum einen durch das Vorhandensein innerer Spannungen im Mantel und zum anderen dadurch, dass der Kabelmantel längere Zeit mit polarer Flüssigkeit in Kontakt kommt. Diese Art der Rissbildung hängt hauptsächlich von der Widerstandsfähigkeit des Materials selbst gegenüber Spannungsrissen in der Umgebung ab. Durch langjährige Materialmodifikationsforschung wurde dieses Problem grundlegend gelöst.

Das andere sind mechanische Spannungsrisse, da das Kabel Mängel in der Struktur aufweist oder der Mantelextrusionsprozess nicht geeignet ist, es zu großen Spannungen in der Struktur des Mantels kommt und es leicht zu Spannungskonzentrationen kommt, so dass es zu einer Verformung des Kabels kommt und Rissbildung während der Konstruktion des Kabelauslösers. Diese Art von Rissbildung ist im Außenmantel einer großflächigen Stahlbandpanzerschicht deutlicher zu erkennen.

2.Ursachen für Risse im PE-Mantel und Verbesserungsmaßnahmen

2.a. Einfluss der Kabelstahlbandstruktur

Wenn der Außendurchmesser des Kabels groß ist, besteht die Panzerschicht im Allgemeinen aus doppelten Schichten einer Stahlbandspaltumhüllung. Abhängig vom Außendurchmesser des Kabels beträgt die Dicke des Stahlbandes 0,2 mm, 0,5 mm und 0,8 mm. Je dicker das gepanzerte Stahlband ist, desto stärker ist die Steifigkeit, desto schlechter ist die Plastizität und desto größer ist der Abstand zwischen den unteren Schichten des Stahlbandes.

Beim Extrudieren und Strecken ist der Dickenunterschied zwischen den oberen und unteren Stahlbändern auf der Oberfläche der Panzerschicht sehr groß. Der Teil des Mantels an der Kante des äußeren Stahlbandes weist die geringste Dicke und die größte Konzentration der inneren Spannung auf und ist der Hauptort für zukünftige Risse. Um den Einfluss des Außenmantels des gepanzerten Stahlgürtels zu vermeiden, sollte die Pufferschicht mit einer bestimmten Dicke zwischen dem Stahlgürtel und dem PE-Außenmantel eingewickelt oder extrudiert werden, und die Pufferschicht sollte eng gleichmäßig sein, keine Falten, keine Beulen.

Das Hinzufügen einer Pufferschicht verbessert die Ebenheit zwischen den beiden Schichten des Stahlbandes, so dass die Dicke des PE-Mantelmaterials gleichmäßig ist, zusätzlich zur Kontraktion des PE-Mantels, so dass der Mantel nicht das Phänomen eines losen Beutels aufweist nicht zu fest packen, wodurch die innere Spannung verringert wird.

2.b. Einfluss des Kabelproduktionsprozesses

Die Hauptprobleme beim Extrusionsprozess von armierten Kabelmänteln mit großem Durchmesser sind unzureichende Kühlung, unangemessene Formkonfiguration, übermäßiges Zugverhältnis und übermäßige innere Spannung im Mantel. Aufgrund des dicken Mantels und des großen Außendurchmessers sind Länge und Volumen des Wassertanks in der allgemeinen Extrusionsproduktionslinie begrenzt. Es ist schwierig, das Kabel beim Extrudieren des Mantels von der hohen Temperatur von mehr als 200 Grad auf die normale Temperatur abzukühlen.

Wenn die Abkühlung des Mantels nach der Extrusion nicht ausreicht, ist der Teil des Mantels in der Nähe der Panzerschicht weich, und es kann leicht zu Schnittspuren auf der Oberfläche des Mantels kommen, die durch den Stahlgürtel beim fertigen Kabel verursacht werden Die Platte wird verbogen, was bei der Konstruktion des Kabelauslösers bei größerer äußerer Kraft zum Reißen des Außenmantels führt.

Andererseits führt eine unzureichende Kühlung des Mantels nach weiterer Abkühlung des Kabels zu einer Scheibe zu einer größeren inneren Kontraktionskraft, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Risses des Mantels unter Einwirkung einer größeren äußeren Kraft zunimmt. Um eine ausreichende Kühlung des Kabels zu gewährleisten, kann die Länge bzw. das Volumen des Tanks entsprechend vergrößert und die Extrusionsgeschwindigkeit aufgrund einer guten Plastifizierung des Mantels entsprechend verringert werden, um so sicherzustellen, dass die Innen- und Außenschicht Die Teile des Kabelmantels sind vollständig abgekühlt, wenn das Kabel auf die Spule gesteckt wird.

Da es sich bei Polyethylen um ein kristallines Polymer handelt, ist es gleichzeitig ratsam, den Warmwasserkühlmodus der Segmentkühlung zu verwenden, um die beim Abkühlen entstehenden inneren Spannungen zu reduzieren. Im Allgemeinen wird es von 70–75 °C auf 50–55 °C abgekühlt und schließlich auf Raumtemperatur abgekühlt.

2.c. Einfluss des Biegeradius des Kabels

Beim Verlegen des Kabels muss der Kabelhersteller die geeignete Zustellungsrinne gemäß der Industrienorm JB/T 8137.1-2013 auswählen. Wenn jedoch die vom Benutzer geforderte Lieferlänge lang ist, ist es sehr schwierig, die geeignete Spule für das fertige Kabel mit großem Außendurchmesser und großer Länge auszuwählen.

Um die Lieferlänge zu gewährleisten, mussten einige Hersteller mit kleinen Rohrdurchmessern schneiden, da der Biegeradius nicht ausreicht, die Panzerschicht aufgrund der Biegung zu große Verschiebungen aufweist, große Scherkräfte auf den Mantel wirken, was bei gepanzerten Stahlgürteln schwerwiegend ist Grate stechen in die direkt in der Ummantelung eingebettete Pufferschicht ein, die Ummantelung entlang der Bandkante reißt oder bricht. Während der Konstruktion des Kabelauslösers wird das Kabel einer großen Biege- und Zugkraft in Querrichtung ausgesetzt, was zu Rissen entlang der Rissrichtung des Mantels führt, nachdem das fertige Kabel aus der Schale entfaltet wurde, und das Kabel in der Nähe der Mantelschicht ist größer anfällig für Risse.

2.d. Der Einfluss der Baustellenkonstruktion und der Verlegeumgebung

Der Kabelaufbau sollte standardisiert und in strikter Übereinstimmung mit den Normanforderungen ausgeführt werden. Es wird empfohlen, die Geschwindigkeit der Kabelfreigabe so weit wie möglich zu reduzieren, um übermäßigen Seitendruck, Biegekräfte und Zugkräfte auf das Kabel zu vermeiden und eine Kollision der Kabeloberfläche zu vermeiden, um eine sichere Konstruktion zu gewährleisten.

Gleichzeitig ist beim Bau darauf zu achten, dass der minimale Installationsbiegeradius des Kabels den Designanforderungen entspricht. Der Biegeradius des einadrigen gepanzerten Kabels beträgt â¥15D, und der Biegeradius des dreiadrigen gepanzerten Kabels beträgt â¥12D (D ist der Kabelaußendurchmesser).

Bevor Sie das Kabel verlegen, legen Sie es am besten eine Zeit lang bei 50-60 °C ab, um die innere Spannung im Mantel abzubauen. Gleichzeitig sollte das Kabel nicht für längere Zeit der Sonne ausgesetzt werden, da die Temperatur auf den verschiedenen Seiten des Kabels während der Einwirkung nicht konstant ist, was zu Spannungskonzentrationen führt, was das Risiko von Mantelrissen erhöht Kabelaufbau und -trennung.

Abschluss

Die Rissbildung großflächiger gepanzerter PE-Kabelmäntel ist ein schwieriges Problem, mit dem sich Kabelhersteller auseinandersetzen müssen. Um die Rissfestigkeit des PE-Kabelmantels zu verbessern, sollte dieser unter vielen Aspekten kontrolliert werden, wie z. B. dem Mantelmaterial selbst, der Kabelstruktur, der Produktionstechnologie und der Verlegeumgebung, um die Lebensdauer des Kabels zu verlängern und die Qualität sicherzustellen Kabel.