Zaščitni plašči in kabelski plašči: namen, materiali, vrste, protikorozijski, oklepni

Imenovanje zaščitnih lupin in pokrovov

Zaščitni pokrovi služijo za zaščito izolacijske plasti žice ali kabla od vpliva okolja, predvsem pa od vpliva vlage. Manj ko je izolacija kabla ali žice odporna na vlago, bolj popoln je treba uporabiti plašč.

Fizični pogoji delovanja kabla prav tako vplivajo na izbiro materiala plašča, na primer, če je potrebna večja fleksibilnost kabla, je treba uporabiti fleksibilen plašč.

Za zadrževanje je malo uporabljenih materialov, in sicer svinec, aluminij, guma, plastika in njihove kombinacije.

Zaščitni pokrovi žic in kablov služijo za zaščito prevodnika pred mehanskimi obremenitvami med polaganjem ali med delovanjem, pa tudi za zaščito kabelskih plaščev pred korozijo, zato se protikorozijski premazi včasih razlikujejo od skupine zaščitnih pokrovov.

Kot protikorozijski premaz se najpogosteje uporablja kabelski papir, ki se nanese iz plasti s hkratnim zalivanjem z bitumenskimi sestavki ustrezne viskoznosti.

Zaščitni plašči so sestavljeni iz bombažne ali kabelske preje, nanesene v obliki pletenice ali pletenice na izolacijsko plast ali zaščitni ovoj kabla ali pletenice na izolacijsko plast ali zaščitni plašč kabla ali prevodnika.

Pokrivanje zaščitnih ohišij s plastiko je zelo razširjeno za zaščito pred korozijo in mehanskimi poškodbami.

Kot protikorozijski premaz se najpogosteje uporablja kabelski papir, ki se nanese iz plasti s hkratnim zalivanjem z bitumenskimi sestavki ustrezne viskoznosti.

Pletenica iz tankih jeklenih žic se pogosto uporablja za mehansko zaščito gibljivih žic in kablov.

V številnih izvedbah so pletenice iz bombažne in druge preje prekrite s posebnimi laki (premazni laki), ki ščitijo žico pred vplivi okolja, pred delovanjem ozona in povečajo odpornost žice na vlago in bencin.

Uporabljajo se tudi kompozitne obloge iz umetne mase, kovinske folije in blaga ali premazanega papirja, ki lahko v nekaterih primerih nadomestijo svinčeni plašč (zlasti za kable, ki se uporabljajo za notranje in začasne instalacije).

Zadrževalni materiali

Svinec je glavni material, iz katerega so izdelani najbolj zanesljivi jopiči. Glavna prednost svinčenega plašča pred vsemi ostalimi plašči in prevlekami je njegova popolna odpornost na vlago, zadostna fleksibilnost ter možnost hitrega in poceni nanašanja na kabel s pomočjo svinčene stiskalnice.

Vendar pa ima svinec številne pomanjkljivosti: visoko specifično težo, nizko mehansko trdnost, nezadostno odpornost proti mehanski in elektrokemični koroziji.

Vse to, ob upoštevanju omejenih in naravnih zalog svinca, zahteva izboljšanje kakovosti svinčenih plaščev, uvajanje nadomestkov in oblikovanje novih vrst kabelskih izdelkov brez svinčenih plaščev.

Za potopitev kabelskih plaščev se uporablja svinec, ki ni nižji od stopnje C-3, z vsebnostjo svinca 99,86%.

Mehanska trdnost svinčene lupine je v veliki meri določena z njeno strukturo.Finoporozna struktura, ki jo dobimo kot rezultat izdelave lupine iz svinčenih razredov C-2 in C-3 s hitrim in intenzivnim hlajenjem ekstrudirane lupine, je najbolj mehansko močan in stabilen.

S srednjo in grobo zrnato strukturo dobimo pike nizke kakovosti. Iz takšnih lupin tudi v normalnih proizvodnih pogojih rastejo svinčevi kristali, ki se nato premikajo drug glede na drugega vzdolž cepilnih ravnin, kar vodi do prezgodnjega uničenja lupine.

Zelo čist svinec je zelo nagnjen k tvorbi in rasti kristalov tudi pri sobni temperaturi, zaradi česar ni primeren za proizvodnjo svinčenih ovojnic.

Ukrep za boj proti kristalizaciji svinca je poleg hlajenja po svinčenju dodajanje kositra, antimona, kalcija, telura, bakra in drugih kovin svincu.

Kabel za bojno križarjenje, zgrajen za Kraljevo mornarico Velike Britanije, naročen leta 1920. Trije vodniki, oplaščeni s svincem, v oklepu.

Najboljši dodatek je kositer, ki ob vsebnosti svinca v količini 1-3 mas.% zagotavlja stabilno drobnozrnato strukturo. Vendar je kositer zelo redek in ga trenutno v kabelskih plaščih nadomeščajo druge kovine.

Vnos antimona v svinec v količini od 0,6 do 0,8% ugodno vpliva na strukturo svinčeve lupine in poveča mehansko trdnost, nekoliko zmanjša elastičnost, to je upogibno sposobnost svinčene lupine. Dodatek telurja v količini približno 0,05 % daje dobre rezultate. Razširil se je tudi tako imenovani bakreni svinec, to je svinec s primesjo bakra - v količini okoli 0,05 %.

Poleg dvojnih zlitin obstajajo trikomponentne zlitine svinca s kadmijem, kositrom (0,15%), antimonom in drugimi kovinami. Te zlitine so manj priročne za izdelavo in rezultati njihovih preskusov so podobni rezultatom nekaterih binarnih zlitin in bakra in svinca.

Aluminij se lahko uporablja tudi za izdelavo kabelskih plaščev. V ta namen se uporablja tako tehnični kot aluminij visoke čistosti (z vsebnostjo aluminija 99,5 in 99,99%), katerega mehanske lastnosti so boljše od svinca in svinčevih zlitin.

Trdnost aluminijaste lupine je vsaj 2-3 krat večja od trdnosti svinca. Temperatura rekristalizacije aluminija in njegova odpornost na vibracije sta bistveno višji kot pri svincu.

Specifična teža aluminija je 2,7, svinca pa 11,4, zato lahko zamenjava svinčenega plašča z aluminijem močno zmanjša težo kabla in poveča mehansko trdnost plašča, kar bo omogočilo v nekaterih primerih zavrniti ojačitev kabla z jeklenimi trakovi.

Glavna pomanjkljivost aluminija je njegova nezadostna odpornost proti koroziji… Postopek nanašanja plašča na kabel je bistveno zapleten zaradi visokega tališča aluminija (657 ° C) in povečanega pritiska med stiskanjem, ki doseže trikratnik pritiska pri iztisku svinčenega plašča.

Aluminijasto oblogo je mogoče nanesti ne le s stiskanjem, temveč tudi s hladno metodo, pri kateri se izolirane žice in kabli vlečejo v aluminijaste cevi, predhodno izdelane z ekstrudiranjem, čemur sledi oplaščenje z vlečenjem ali valjanjem. Ta metoda omogoča uporabo komercialnega aluminija.

Precej pogosta je metoda hladnega varjenja aluminijastega plašča, ki je sestavljena iz dejstva, da robovi aluminijastega traku, nameščenega vzdolžno na kabel, potekajo med valji, s pomočjo katerih se na aluminij ustvari visok specifični pritisk, ki zadostuje za njegovo hladno varjenje.

Plastične mase se trenutno uspešno uporabljajo za izdelavo zaščitnih plaščev za žice in kable namesto svinca.Kadar je potrebna večja fleksibilnost kablov, so najprimernejši vulkanizirani kavčuk in plastični plašči.

Vulkanizirani gumijasti pokrovi cevi se najpogosteje uporabljajo v proizvodnji kablov. na naravnem ali sintetičnem kavčuku in iz termoplastičnih materialov, kot so PVC, polietilen.

Mehanska trdnost takšnih lupin je precej visoka (trdnost v razponu od 1,0 do 2,0 kg / mm2, raztezek od 100 do 300%).

Glavna pomanjkljivost je opazna prepustnost vlage, ki se razume kot vrednost, ki označuje sposobnost materiala, da prehaja vodno paro pod vplivom razlike v tlaku na obeh straneh plasti materiala.

Vulkanizirana guma na naravnem kavčuku lahko dolgo deluje v temperaturnem območju od -60 do + 65 ° C. Za večino plastičnih mas so te meje veliko ožje, zlasti pri temperaturah pod nič stopinj.

Obstajajo silikonske gume, novi gumijasti materiali, ki so silicijevi silicijevi polimeri.To so visokomolekularne snovi, v osnovi katerih je struktura atomov silicija združena z atomi ogljika.

Plašč iz termoplastičnih materialov lahko v primerjavi s svinčenim plaščem kablov znatno zmanjša težo kabla in poveča korozijsko odpornost plašča in mehansko trdnost (glejte tudi — Žice in kabli z gumijasto izolacijo).

Uničenje svinčenega plašča

Mehanska trdnost svinčenega plašča je potrebna za zagotovitev zadostne zaščite izolacijske plasti pred okoljem, ki obdaja kabel. Ta lastnost (mehanska trdnost) se mora ob delovanju kabla ohraniti dolgo časa in se sčasoma ne spremeni pod vplivom mehanskih (vibracije) in kemičnih (korozija) vzrokov.

Mehanske lastnosti svinčenih plaščev in njihova stabilnost pod vplivom različnih vzrokov so odvisne predvsem od zgradbe plašča in njegovih sprememb pod vplivom toplote in tresljajev.

Kabli s svinčenim plaščem z grobozrnato strukturo pogosto ne prenesejo dolgotrajnega transporta, tudi po železnici (zlasti poleti).

Pod vplivom tresenja in povišane temperature začnejo rasti kristali svinca, na lupini se pojavi mreža drobnih razpok, ki se vse bolj poglabljajo in na koncu vodijo do uničenja lupine.Svinčeni plašči kablov, položenih na mostovih, so še posebej dovzetni za poškodbe zaradi vibracij.

Obstajajo primeri, ko so svinčeni kabli, poslani poleti po železnici več tisoč kilometrov, prispeli na cilj s popolnoma uničeno lupino.

Takšni primeri se najpogosteje pojavljajo na svinčenih plaščih iz čistega svinca. Dodatki kositra, antimona, telura in nekaterih drugih kovin dajejo stabilno drobnozrnato strukturo in se zato uporabljajo pri izdelavi svinčenih kabelskih plaščev.

Ko uhajajoči tok zapusti svinčeni ovoj kabla, položenega v vlažno apnenčasto prst, ki vsebuje C0 ion3svinčev karbonat PbC03, na izstopni točki, kjer se svinčeni ovoj pozneje uniči.

Elektrokemična korozija svinca lahko privede do popolnega uničenja svinčenega ovoja v enem do dveh letih, saj lahko tok 1 A na leto prenese približno 25 kg svinca ali 9 kg železa in torej s povprečnim uhajajočim tokom 0,005 A v enem letu uniči okoli 170 g svinca ali okoli 41,0 g železa.

Radikalen ukrep boj proti elektrokemični koroziji je tako imenovana katodna zaščita, ki temelji na dejstvu, da ima zaščitena kovina negativni potencial glede na okoliške strukture, zaradi česar je ta kovina odporna na skoraj vse vrste talne korozije.

Minimalni elektronegativni potencial, pri katerem prenehajo vse vrste korozije, je 0,85 V za jeklene cevi in ​​0,55 V za svinčene ovoje električnih kablov.

V številnih primerih prevleka svinčenega plašča zagotavlja dobro zaščito pred elektrokorozijo z zaščitnim pokrovom, ki je sestavljen iz plasti polprevodnega bitumna, dveh polprevodnih gumijastih trakov in pritrdilnega belega traku. dobimo nekakšen elektronski filter, ki prepušča električni tok, ki zapušča ovoj, in loči svinec od neposrednega učinka prejetega pri ionski elektrolizi.

Mehanske sile v plašču kabla

Mehanske sile v kabelskem plašču nastanejo kot posledica pretakanja impregnacijske mešanice v navpično obešenem napajalni kabli, pa tudi zaradi toplotnega raztezanja impregnacijske mešanice pri segrevanju kabla. V sodobnem visokonapetostni kabli, napolnjeni z oljem in plinom svinčeni plašč mora vzdržati velik notranji pritisk.

S segrevanjem impregnacijske zmesi se tlak v kablu poveča na vrednost, ki ustreza hidrostatičnemu tlaku. Boljša kot je impregnacija izolacijske plasti, večji je tlak v kablu med segrevanjem, saj se z izboljšanjem impregnacije kabla zmanjšuje prostornina plinskih vključkov.

Pod vplivom pritiska, ki deluje na notranjo stran plašča, se slednji rad razteza in če je presežena meja elastične deformacije svinca, pride do trajne deformacije, ki oslabi svinčni ovoj in zmanjša operativno delovanje. lastnosti kabla.

Ponavljajoči se cikli segrevanja in ohlajanja kabla, ki povzročijo trajne deformacije v svincu, lahko povzročijo pretrganje svinčenega plašča.

Ker svinec brez dodatkov pri sobni temperaturi skoraj nima meje elastičnosti, bo pojav takšnih trajnih deformacij v svinčenem plašču delovnega kabla nedvomno povzročil kršitev njegove mehanske trdnosti.

Prisotnost dodatkov v svincu poveča mehanske lastnosti in predvsem mejo elastičnosti plašča, zato je za kable, ki so izpostavljeni pritisku od znotraj, obvezna uporaba legiranega svinca ali posebnih dvojnih in trojnih zlitin.

Zmanjšanje mehanskih lastnosti svinčenega tulca skozi čas določa njegovo življenjsko dobo.S tega vidika se pojavi koncept "krivulje življenjske dobe lupine", ki pomeni razmerje med natezno trdnostjo v tulcu in trajanjem njegovega ukrepati dokler lupina ne poči .

V primerih, ko je potrebna ojačitev svinčenega plašča kabla, na primer pri kablih, polnjenih s plinom ali namenjenih za polaganje na strmo nagnjeni poti, uporaba tračnega oklepa iz dveh tankih medeninastih ali jeklenih trakov poveča mehansko trdnost kabla. plašča in ga naredi primernega za visok tlak, ki se razvija v kablu.

Oklepni kabli

Svinčeni plašč ne zagotavlja zadostne zaščite pred mehanskimi vplivi, na primer naključnimi udarci po kablu med montažo, predvsem pa pred nateznimi silami, ki nastanejo tako med polaganjem kabla kot med njegovim delovanjem.

Pri kablih za navpično polaganje, predvsem v reke in morje, je potrebno zaščititi svinčeni plašč pred nateznimi silami, saj se brez takšne zaščite svinčeni plašč sčasoma strga ali poškoduje.

Obstajata dve glavni vrsti oklepa: trak, ki ščiti kabel predvsem pred naključnimi mehanskimi vplivi med polaganjem, in žica - pred nateznimi silami.

Tračni oklep je sestavljen iz dveh jeklenih trakov, položenih na podlago iz vlaknatih materialov, tako da reže med zavoji enega traku prekrivajo zavoje drugega traku. Razmiki med robovi zavojev enega traku so enaki približno tretjini širine traku, prekrivanje zavojev enega traku z zavoji drugega pa mora biti vsaj četrtina širine traku. trak oklepni trak.

Takšna izvedba kabelskega oklepa omogoča zaščito svinčenega plašča pred udarci z lopato pri polaganju kabla in drugimi ne premočnimi mehanskimi vplivi, hkrati pa ohranja prožnost, potrebno za polaganje kabla, ki jo dobimo s premikanjem « zavoji oklepnega traku glede na drugega.

Pomanjkljivost tračnega oklepa je možnost premika zavojev oklepnega traku, ko se kabel med polaganjem vleče po tleh. Tak oklep se uporablja predvsem za armiranje podzemnih kablov, pa tudi kablov, položenih v zaprtih prostorih v kabelskih tunelih in na stenah zgradb.

Jekleni trak, ki se uporablja v kabelski industriji, mora imeti natezno trdnost od 30 do 42 kg/mm2, ker je trak z visoko natezno trdnostjo zelo vzmeten in slabo sedi na kablu med rezervacijo. Zahtevan je raztezek ob pretrgu 20 - 36 % (pri ocenjeni dolžini vzorca 100 mm).

Za armiranje napajalnih kablov se uporablja jekleni trak debeline 0,3, 0,5 in 0,8 mm ter širine 15, 20, 25, 30, 35, 45 in 60 mm, odvisno od premera kabla. Trak je treba dostaviti v krogih s premerom približno 500 - 700 mm.

Oklepna žica se uporablja okrogla in segmentirana (ravna). Okrogla žica se uporablja za armiranje kablov, ki morajo vzdržati znatne natezne sile med namestitvijo ali delovanjem (npr. podmorski kabli). Segmentirana žica se uporablja za kable, položene v rudnikih in na strmih nagnjenih poteh.

Za zaščito pred korozijo mora biti žica, ki se uporablja za armiranje, prevlečena z debelo neprekinjeno plastjo cinka.

V rezervi se na kabel na blazini nanese žični oklep, podoben traku, ki je lahko sestavljen iz plasti kabelske preje, predhodno impregnirane s spojino proti gnitju, prekrite s plastjo bitumenske mešanice na vrhu.

Pri žičnih oklepih je smer zasuka vzeta v nasprotni smeri od smeri polnega zasuka kabelskih žil.

Za zaščito oklepa pred korozijo (korozijo) je prekrit z bitumensko spojino in plastjo predhodno impregnirane kabelske preje, prekrite na vrhu z isto spojino. Zunanja plast kabelske preje je zasnovana ne le za zaščito oklepnega traku ali oklepne žice pred korozijo, ampak služi tudi za pritrditev, to pomeni, da ne dovoljuje premikanja oklepnih trakov in drži oklepne žice v vrvici.

Kabli, namenjeni za notranjo montažo, zaradi požarne varnosti ne smejo imeti plasti impregnirane kabelske preje preko armirane prevleke. Takšni kabli, na primer kabli znamke SBG, morajo biti armirani z lakiranim armirnim trakom.

Postopek rezervacije je sestavljen iz nanašanja zaščitnih prevlek in oklepov.Svinčeni kabel je treba nanesti v zaporedju: plast bitumenske zmesi, prepletena z dvema pasovoma kabelskega papirja (protikorozijski premaz), plast spojine, kabelske preje ali impregniranega sulfatnega papirja (blazina pod oklepom), plast bitumenske zmesi , oklep iz dveh jeklenih trakov ali jeklenih žic, plasti bitumenske zmesi, kabelske preje (zunanja prevleka), plasti bitumenske zmesi in raztopine krede.