Sự cố nứt của cáp bọc ngoài PE bọc thép tiết diện lớn

Polyetylen (PE) được sử dụng rộng rãi trong cách điện và vỏ bọc của cáp điện và cáp điện thoại vì độ bền cơ học tốt, độ dẻo dai, khả năng chịu nhiệt, cách điện và ổn định hóa học. Tuy nhiên, do bản thân cấu trúc của PE nên khả năng chống nứt do ứng suất môi trường kém, đặc biệt khi PE được sử dụng làm vỏ bọc bên ngoài của cáp bọc thép có tiết diện lớn thì vấn đề nứt đặc biệt nổi bật.

1.Cơ chế nứt vỏ PE

Nứt vỏ PE chủ yếu có hai tình huống sau: một là nứt do ứng suất môi trường, đề cập đến cáp trong quá trình lắp đặt và vận hành, vỏ bọc trong sự kết hợp của ứng suất hoặc tiếp xúc với môi trường, từ bề mặt của hiện tượng nứt giòn.

Vết nứt này thường do hai yếu tố gây ra: một là tồn tại ứng suất bên trong vỏ bọc, hai là vỏ cáp tiếp xúc lâu với chất lỏng phân cực. Loại vết nứt này chủ yếu phụ thuộc vào khả năng chống lại hiệu suất nứt do ứng suất môi trường của vật liệu, qua nhiều năm nghiên cứu sửa đổi vật liệu, tình trạng này đã được giải quyết về cơ bản.

Loại còn lại là nứt ứng suất cơ học, do kết cấu cáp có thiếu sót hoặc quy trình đùn vỏ không phù hợp, kết cấu vỏ có ứng suất lớn, dễ sinh ra ứng suất tập trung, dẫn đến biến dạng cáp. và nứt trong quá trình thi công thả cáp. Loại vết nứt này rõ ràng hơn ở lớp bọc bên ngoài của lớp băng thép bọc thép tiết diện lớn.

2.Nguyên nhân gây nứt vỏ PE và biện pháp khắc phục

2.a. Ảnh hưởng của cấu trúc dải thép cáp

Khi đường kính ngoài của cáp lớn, lớp bọc thép thường được làm bằng hai lớp bọc khoảng cách đai thép. Tùy theo đường kính ngoài của sợi cáp mà độ dày của dải thép là 0,2mm, 0,5mm và 0,8mm. Độ dày của dải thép bọc thép càng lớn thì độ cứng càng mạnh, độ dẻo càng kém, khoảng cách giữa các lớp dưới của dải thép càng lớn.

Trong quá trình ép đùn và kéo dài, sự khác biệt về độ dày giữa các dải thép trên và dưới trên bề mặt của lớp bọc thép là rất lớn. Phần vỏ bọc ở mép dải thép ngoài có bề dày mỏng nhất và tập trung ứng suất bên trong nhất, là vị trí chủ yếu xảy ra nứt trong tương lai. Để tránh ảnh hưởng của lớp vỏ ngoài đai thép bọc thép, lớp đệm có độ dày nhất định nên được bọc hoặc ép đùn giữa đai thép và lớp vỏ ngoài PE, lớp đệm phải đồng nhất chặt chẽ, không nhăn, không lồi lõm.

Việc bổ sung lớp đệm, cải thiện độ phẳng giữa hai lớp đai thép, để độ dày của vật liệu vỏ bọc PE đồng đều, ngoài ra còn có sự co lại của vỏ bọc PE, do đó vỏ bọc sẽ không xuất hiện hiện tượng túi lỏng lẻo, cũng sẽ không đóng gói quá chặt, do đó làm giảm căng thẳng bên trong.

2.b. Ảnh hưởng của quá trình sản xuất cáp

Các vấn đề chính tồn tại trong quá trình ép đùn vỏ bọc cáp bọc thép đường kính lớn là làm mát không đủ, cấu hình khuôn không hợp lý, tỷ lệ kéo quá mức và ứng suất bên trong quá mức trong vỏ bọc. Do vỏ bọc dày và đường kính ngoài lớn nên chiều dài và thể tích của bình chứa nước trong dây chuyền sản xuất máy ép đùn nói chung bị hạn chế. Rất khó để làm mát cáp từ nhiệt độ cao hơn 200 độ xuống nhiệt độ bình thường khi vỏ bọc được ép đùn.

Nếu việc làm mát vỏ bọc không đủ sau khi ép đùn, phần vỏ bọc gần lớp bọc thép sẽ mềm và dễ gây ra vết cắt trên bề mặt vỏ bọc do đai thép gây ra khi cáp hoàn thiện tấm bị cong dẫn đến nứt lớp vỏ ngoài dưới tác dụng của ngoại lực lớn hơn trong quá trình thi công nhả cáp.

Mặt khác, việc làm mát vỏ bọc không đủ sẽ gây ra lực co bên trong lớn hơn sau khi cáp được làm mát thêm vào đĩa, do đó khả năng nứt vỏ bọc tăng lên dưới tác động của ngoại lực lớn hơn. Để đảm bảo đủ làm mát cáp, chiều dài hoặc thể tích của bể có thể được tăng lên một cách thích hợp và tốc độ đùn có thể được giảm xuống một cách thích hợp trên cơ sở vỏ bọc dẻo hóa tốt, để đảm bảo rằng các lớp bên trong và bên ngoài của vỏ cáp đã được làm mát hoàn toàn khi cáp được đặt trên cuộn dây.

Đồng thời, coi polyetylen là một polyme kết tinh, nên áp dụng chế độ làm mát phân đoạn bằng nước ấm để giảm ứng suất bên trong sinh ra trong quá trình làm mát. Nói chung, nó được làm mát từ 70-75â đến 50-55â, và cuối cùng được làm mát đến nhiệt độ phòng.

2.c. Ảnh hưởng của bán kính uốn của cáp

Khi cáp được xếp thành lớp, nhà sản xuất cáp phải chọn khay phân phối thích hợp theo tiêu chuẩn công nghiệp JB/T 8137.1-2013. Tuy nhiên, khi chiều dài giao hàng theo yêu cầu của người dùng dài, rất khó chọn cuộn dây thích hợp cho cáp thành phẩm có đường kính ngoài lớn và chiều dài lớn.

Một số nhà sản xuất để đảm bảo chiều dài giao hàng, đã phải cắt với đường kính ống nhỏ, gây ra bởi bán kính uốn không đủ, lớp bọc thép do uốn cong chuyển vị quá lớn, lực cắt lớn trên vỏ bọc, nghiêm trọng khi đai thép bọc thép các gờ sẽ chọc thủng lớp đệm được nhúng trực tiếp vào vỏ bọc, vỏ bọc dọc theo các vết nứt hoặc vết nứt ở mép dải. Trong quá trình thi công thả cáp, cáp phải chịu lực uốn ngang và lực căng lớn, dẫn đến nứt dọc theo hướng nứt của vỏ bọc sau khi cáp thành phẩm được bung ra khỏi khay, cáp gần với lớp vỏ hơn dễ bị nứt.

2.d. Ảnh hưởng của công trường xây dựng và môi trường đặt

Việc xây dựng cáp phải được tiêu chuẩn hóa và thực hiện theo đúng các yêu cầu tiêu chuẩn. Nên giảm tốc độ nhả cáp càng nhiều càng tốt để tránh áp lực bên quá mức, lực uốn và lực kéo lên cáp, đồng thời tránh va chạm bề mặt cáp để đảm bảo thi công an toàn.

Đồng thời, đảm bảo bán kính uốn lắp đặt tối thiểu của cáp đáp ứng yêu cầu thiết kế trong quá trình thi công. Bán kính uốn của cáp bọc thép một lõi là ¥15D và bán kính uốn của cáp bọc thép ba lõi là ¥12D (D là đường kính ngoài của cáp).

Trước khi đặt cáp, tốt nhất là đặt nó ở nhiệt độ 50-60℃ trong một khoảng thời gian để giải phóng ứng suất bên trong vỏ bọc. Đồng thời, không nên để cáp tiếp xúc với ánh nắng mặt trời trong thời gian dài, vì nhiệt độ của các mặt khác nhau của cáp không đồng nhất trong quá trình tiếp xúc, dễ bị tập trung ứng suất, làm tăng nguy cơ nứt vỏ trong quá trình. xây dựng cáp và ngắt kết nối.

Phần kết luận

Việc nứt vỏ cáp PE bọc thép tiết diện lớn là một bài toán khó mà các nhà sản xuất cáp phải đối mặt. Để cải thiện khả năng chống nứt của vỏ bọc PE của cáp, nó cần được kiểm soát từ nhiều khía cạnh, chẳng hạn như vật liệu vỏ bọc, cấu trúc cáp, công nghệ sản xuất và môi trường đặt, để kéo dài tuổi thọ của cáp và đảm bảo chất lượng của cáp cáp.