Apsauginiai apvalkalai ir kabelių apvalkalai: paskirtis, medžiagos, tipai, antikoroziniai, šarvuoti
Apsauginių apvalkalų ir dangtelių paskyrimas
Apsauginiai dangteliai skirti apsaugoti izoliacinį sluoksnį laidas ar kabelis nuo aplinkos, bet daugiausia nuo drėgmės įtakos. Kuo mažiau atspari drėgmei kabelio ar laido izoliacija, tuo tobulesnis apvalkalas turi būti uždėtas.
Fizinės kabelio eksploatavimo sąlygos taip pat turi įtakos renkantis apvalkalo medžiagą, pavyzdžiui, jei reikia didesnio kabelio lankstumo, reikia naudoti lankstų apvalkalą.
Apsaugojimui naudojama nedaug medžiagų, būtent švinas, aliuminis, guma, plastikai ir jų deriniai.
Apsauginiai laidų ir kabelių dangčiai skirti apsaugoti laidininką nuo mechaninio įtempimo tiesiant ar eksploatuojant, taip pat apsaugoti kabelių apvalkalus nuo korozijos, todėl iš apsauginių gaubtų grupės kartais išskiriamos antikorozinės dangos.
Kaip antikorozinė danga dažniausiai naudojamas kabelių popierius, tepamas iš sluoksnio, tuo pačiu metu laistant tinkamo klampumo bitumo kompozicijomis.
Apsauginiai apvalkalai susideda iš medvilnės arba kabelių siūlų, uždėtų pynimo arba pynimo pavidalu ant izoliacinio sluoksnio arba apsauginio kabelio apvalkalo arba pynimo ant izoliacinio sluoksnio arba kabelio arba laidininko apsauginio apvalkalo.
Apsauginių korpusų dengimas plastikais yra plačiai paplitęs siekiant apsaugoti juos nuo korozijos ir mechaninių pažeidimų.
Kaip antikorozinė danga dažniausiai naudojamas kabelių popierius, tepamas iš sluoksnio, tuo pačiu metu laistant tinkamo klampumo bitumo kompozicijomis.
Plonų plieninių vielų pynė dažnai naudojama mechaninei lanksčių laidų ir kabelių apsaugai.
Daugelyje konstrukcijų pynės, pagamintos iš medvilnės ir kitų siūlų, yra padengtos specialiais lakais (dengiamaisiais lakais), kurie apsaugo vielą nuo aplinkos poveikio, nuo ozono poveikio ir padidina vielos atsparumą drėgmei ir benzinui.
Taip pat naudojamos kompozicinės dangos iš plastiko, metalinės folijos ir audinio arba padengto popieriaus, kai kuriais atvejais gali pakeisti švino apvalkalą (ypač kabeliams, naudojamiems patalpose ir laikinai).
Laikymo medžiagos
Švinas yra pagrindinė medžiaga, iš kurios gaminamos patikimiausios liemenės. Pagrindinis švino apvalkalo pranašumas prieš visus kitus apvalkalus ir dangas yra visiškas atsparumas drėgmei, pakankamas lankstumas ir galimybė greitai ir pigiai užtepti ant kabelio naudojant švino presą.
Tačiau švinas turi daug trūkumų: didelis savitasis svoris, mažas mechaninis stiprumas, nepakankamas atsparumas mechaninei ir elektrocheminei korozijai.
Visa tai, atsižvelgiant į ribotas ir natūralias švino atsargas, lemia būtinybę gerinti švino apvalkalų kokybę, įvesti pakaitalus ir kurti naujų tipų kabelių gaminius be švino apvalkalų.
Švinas ne žemesnis kaip C-3 klasė, kurio švino kiekis yra 99,86 %, naudojamas kabelių apvalkalams grimzti.
Švino apvalkalo mechaninį stiprumą daugiausia lemia jo struktūra. Smulkios porėtos struktūros, gautos gaminant apvalkalą iš C-2 ir C-3 klasių švino, greitai ir intensyviai aušinant ekstruzinį apvalkalą, yra Mechaniškai stipriausias ir stabiliausias.
Esant vidutinei ir stambiai grūdėtumo struktūrai, gaunami žemos kokybės taškai. Iš tokių apvalkalų, net ir įprastomis gamybos sąlygomis, išauga švino kristalai, kurie vėliau pasislenka vienas kito atžvilgiu išilgai skilimo plokštumų, ir tai lemia priešlaikinį apvalkalo sunaikinimą.
Labai grynas švinas yra labai linkęs formuotis ir augti kristalams net kambario temperatūroje, todėl jis netinkamas švino apvalkalų gamybai.
Priemonė kovojant su švino kristalizacija yra ne tik aušinimas po švino padengimo, bet ir alavo, stibio, kalcio, telūro, vario ir kitų metalų įdėjimas į šviną.
Mūšio kreiserio kabelis, pastatytas Didžiosios Britanijos karališkajam kariniam jūrų laivynui, pradėtas eksploatuoti 1920 m. Trys laidininkai su švininiu apvalkalu, šarvuoti.
Geriausias priedas yra alavas, kuris, esant 1–3 % masės švino, suteikia stabilią smulkiagrūdę struktūrą. Tačiau alavo yra labai mažai ir šiuo metu kabelių apvalkaluose jį keičia kiti metalai.
Stibio įterpimas į šviną nuo 0,6 iki 0,8% palankiai veikia švino apvalkalo struktūrą ir padidina mechaninį stiprumą, šiek tiek sumažindamas elastingumą, tai yra, švino apvalkalo gebėjimą lenktis. Telūro pridėjimas maždaug 0,05% duoda gerų rezultatų. Taip pat plačiai paplito vadinamasis varinis švinas, kuris yra švinas su vario priemaiša – apie 0,05 %.
Be dvigubų lydinių, yra trijų komponentų švino lydiniai su kadmiu, alavu (0,15%), stibiu ir kitais metalais. Šiuos lydinius yra mažiau patogu gaminti, o jų bandymų rezultatai yra artimi kai kurių dvejetainių lydinių ir vario-švino bandymų rezultatams.
Aliuminis taip pat gali būti naudojamas kabelių apvalkalams gaminti. Tam naudojamas tiek techninis, tiek didelio grynumo aliuminis (su aliuminio kiekiu 99,5 ir 99,99%), kurio mechaninės charakteristikos yra geresnės nei švino ir švino lydinių.
Aliuminio korpuso stiprumas yra bent 2-3 kartus didesnis už švino stiprumą. Aliuminio rekristalizavimo temperatūra ir atsparumas vibracijai yra žymiai aukštesnis nei švino.
Aliuminio savitasis sunkis yra 2,7, o švino - 11,4, todėl pakeitus švino apvalkalą aliuminiu, gali labai sumažėti kabelio svoris ir padidėti apvalkalo mechaninis stiprumas, todėl tai bus įmanoma. kai kuriais atvejais atsisakyti kabelio sutvirtinimo plieninėmis juostomis.
Pagrindinis aliuminio trūkumas yra jo nepakankamas atsparumas korozijai... Apvalkalo uždėjimo ant kabelio procesą labai apsunkina aukšta aliuminio lydymosi temperatūra (657 °C) ir padidėjęs slėgis spaudžiant, kuris tris kartus viršija slėgį išstumiant švino apvalkalą.
Aliuminio apvalkalą galima uždėti ne tik presavimo, bet ir šalto metodo būdu, kai izoliuoti laidai ir kabeliai įtraukiami į aliuminio vamzdžius, anksčiau pagamintus ekstruzijos būdu, o po to apvalkalą traukiant arba valcuojant. Šis metodas leidžia naudoti komercinės klasės aliuminį.
Gana paplitęs šalto aliuminio apvalkalo suvirinimo būdas, susidedantis iš to, kad išilgai ant kabelio uždėti aliuminio juostos kraštai praeina tarp ritinėlių, kurių pagalba ant aliuminio sukuriamas didelis specifinis slėgis, kurio pakanka. jo šaltam suvirinimui.
Šiuo metu iš plastiko sėkmingai gaminami apsauginiai apvalkalai laidams ir kabeliams vietoj švino.Kai reikalingas didesnis kabelio lankstumas, labiausiai tinka vulkanizuotos gumos ir plastiko apvalkalai.
Kabelių gamyboje plačiausiai naudojami vulkanizuotų guminių žarnų gaubtai. ant natūralios arba sintetinės gumos ir iš termoplastinių medžiagų, tokių kaip PVC, polietilenas.
Tokių korpusų mechaninis stiprumas yra gana didelis (plyšimo stiprumas svyruoja nuo 1,0 iki 2,0 kg / mm2, pailgėjimas nuo 100 iki 300%).
Pagrindinis trūkumas yra pastebimas drėgmės pralaidumas, kuris suprantamas kaip vertė, apibūdinanti medžiagos gebėjimą praleisti vandens garus, veikiant slėgio skirtumui abiejose medžiagos sluoksnio pusėse.
Vulkanizuota guma ant natūralaus kaučiuko gali dirbti ilgą laiką temperatūros diapazone nuo -60 iki + 65 ° C. Daugumai plastikų šios ribos yra daug siauresnės, ypač esant žemesnei nei nulio laipsnių temperatūrai.
Yra silikoninės gumos, naujos guminės medžiagos, kurios yra silicio silicio polimerai.Tai didelės molekulinės medžiagos, kurių pagrindu silicio atomų struktūra yra sujungta su anglies atomais.
Iš termoplastinių medžiagų pagamintas apvalkalas, palyginti su kabelių švininiu apvalkalu, gali žymiai sumažinti kabelio svorį ir padidinti apvalkalo atsparumą korozijai bei mechaninį stiprumą (taip pat žr. Laidai ir kabeliai su gumine izoliacija).
Švino apvalkalo sunaikinimas
Švino apvalkalo mechaninis stiprumas yra būtinas norint užtikrinti pakankamą izoliacinio sluoksnio apsaugą nuo kabelį supančios aplinkos. Ši savybė (mechaninis stiprumas) turi išlikti ilgą laiką eksploatuojant kabelį kelis dešimtmečius ir laikui bėgant nekisti, veikiant mechaninėms (vibracijos) ir cheminėms (korozijos) priežastims.
Švino apvalkalų mechaninės savybės ir jų stabilumas veikiant įvairioms priežastims daugiausia priklauso nuo apvalkalo sandaros ir jos pokyčių veikiant šilumai ir vibracijai.
Kabeliai su švino apvalkalu su stambiagrūdė struktūra dažnai neatlaiko ilgalaikio transportavimo net geležinkeliu (ypač vasarą).
Veikiant drebėjimui ir padidėjusiai temperatūrai, pradeda augti švino kristalai, ant apvalkalo atsiranda smulkių įtrūkimų tinklas, kuris vis labiau gilėja ir galiausiai veda prie apvalkalo sunaikinimo.Ant tiltų klojamų kabelių švininiai apvalkalai yra ypač jautrūs vibracijai.
Yra buvę atvejų, kai švininiai kabeliai, vasarą geležinkeliu nusiųsti kelis tūkstančius kilometrų, į paskirties vietą atkeliavo su visiškai sunaikintu apvalkalu.
Tokie atvejai dažniausiai pasitaiko ant švino apvalkalų, pagamintų iš gryno švino. Alavo, stibio, telūro ir kai kurių kitų metalų priedai suteikia stabilią smulkiagrūdę struktūrą, todėl yra naudojami švino kabelių apvalkalų gamyboje.
Kai nuotėkio srovė palieka kabelio švininį apvalkalą, nutiestą drėgname kalkingame grunte, kuriame yra C0 jonų3 švino karbonato PbC03, išėjimo taške, kur švino apvalkalas vėliau sunaikinamas.
Dėl elektrocheminės švino korozijos švino apvalkalas gali visiškai sunaikinti per vienerius ar dvejus metus, nes 1A srovė per metus gali pernešti apie 25 kg švino arba 9 kg geležies, todėl vidutinė nuotėkio srovė yra 0,005 A vienerius metus sunaikina apie 170 g švino arba apie 41,0 g geležies.
Radikali priemonė kovoti su elektrochemine korozija yra vadinamoji katodinė apsauga, pagrįsta tuo, kad apsaugotam metalui suteikiamas neigiamas potencialas aplinkinių konstrukcijų atžvilgiu, todėl šis metalas yra atsparus beveik visų tipų dirvožemio korozijai.
Mažiausias elektroneigiamas potencialas, kuriam esant baigiasi visų tipų korozija, yra 0,85 V plieniniams vamzdžiams ir 0,55 V elektros kabelių švininiams apvalkalams.
Daugeliu atvejų švino apvalkalo danga gerai apsaugo nuo elektrokorozijos su apsaugine danga, kurią sudaro pusiau laidžio bitumo sluoksnis, dvi pusiau laidžios guminės juostelės ir fiksuojanti balta juosta. gaunamas elektroninis filtras, kuris praleidžia iš apvalkalo išeinančią elektros srovę ir atskiria laidą nuo tiesioginio gaunamo poveikio. jonų elektrolizėje.
Mechaninės jėgos kabelio apvalkale
Mechaninės jėgos kabelio apvalkale atsiranda dėl impregnuojamojo mišinio srauto vertikaliai pakabintame maitinimo kabeliai, taip pat dėl impregnuojamojo mišinio šiluminio plėtimosi kabelį kaitinant. Šiuolaikinėje aukštos įtampos kabeliai, užpildyti alyva ir dujomis švino apvalkalas turi atlaikyti didelį vidinį slėgį.
Kaitinant impregnavimo mišinį, slėgis kabelyje padidėja iki vertės, atitinkančios hidrostatinį slėgį. Kuo geriau impregnuojamas izoliacinis sluoksnis, tuo didesnis slėgis kabelyje gaunamas kaitinant, nes gerėjant kabelio impregnavimui mažėja dujų inkliuzų tūris.
Veikiant slėgiui, veikiančiam vidinę apvalkalo pusę, pastaroji linkusi plėstis, o viršijus švino tamprios deformacijos ribą, įvyks nuolatinė deformacija, kuri susilpnina švino apvalkalą ir sumažina eksploatacines savybes. kabelio savybės.
Dėl pasikartojančių kabelio šildymo ir aušinimo ciklų, dėl kurių laidas nuolat deformuojasi, švino apvalkalas gali plyšti.
Kadangi švinas be priedų kambario temperatūroje beveik neturi tamprumo ribos, tokių nuolatinių deformacijų atsiradimas darbinio kabelio švino apvalkale neabejotinai sukels jo mechaninio stiprumo pažeidimą.
Švino priedų buvimas padidina mechanines savybes ir ypač apvalkalo tamprumo ribą, todėl kabeliams, kuriuos slėgis iš vidaus, privaloma naudoti legiruotą šviną arba specialius dvigubus ir trigubus lydinius.
Švino apvalkalo mechaninių savybių sumažėjimas laikui bėgant lemia jo eksploatavimo trukmę.Šiuo požiūriu atsiranda „apvalkalo tarnavimo laiko kreivės“ sąvoka, kuri reiškia ryšį tarp apvalkalo tempimo stiprio ir jo veikimo trukmės. veiksmas iki apvalkalo plyšimo .
Tais atvejais, kai reikalingas kabelio švininio apvalkalo sutvirtinimas, pavyzdžiui, kabeliuose, užpildytuose dujomis arba skirtuose tiesti ant stačios nuolydžio, dviejų plonų žalvario arba plieninių juostų juostos šarvai padidina mechaninį kabelio stiprumą. apvalkalas ir tinkamas aukštam slėgiui, besivystančiam kabelyje.
Šarvuoti kabeliai
Švino apvalkalas neužtikrina pakankamos apsaugos nuo mechaninių poveikių, pavyzdžiui, atsitiktinio smūgio į kabelį montavimo metu, o ypač nuo tempimo jėgų, atsirandančių tiek tiesiant kabelį, tiek jį eksploatuojant.
Vertikalios instaliacijos kabeliuose, ypač upėje ir jūroje, būtina apsaugoti švino apvalkalą nuo tempimo jėgų, nes be tokios apsaugos laikui bėgant švino apvalkalas plyš arba bus pažeistas.
Yra du pagrindiniai šarvų tipai: juosta, apsauganti kabelį pirmiausia nuo atsitiktinių mechaninių poveikių tiesiant, ir vielos – nuo tempimo jėgų.
Juostinius šarvus sudaro dvi plieninės juostos, sluoksniuotos ant pluoštinių medžiagų pagrindo taip, kad tarpai tarp vienos juostos vijų sutaptų su kitos juostos posūkiais. Tarpai tarp vienos juostos posūkių kraštų yra lygūs maždaug trečdaliui juostos pločio, o vienos juostos posūkių sutapimas su kitos juostos posūkiais turi būti ne mažesnis kaip ketvirtadalis juostos pločio. juostelė šarvuota juosta.
Toks kabelio šarvų įgyvendinimas leidžia apsaugoti švino apvalkalą nuo smūgio kastuvu klojant kabelį ir kitų ne per stiprių mechaninių poveikių, o kartu išsaugo lankstumą, būtiną kabelio klojimui, kuris gaunamas judant « juostos šarvų lenkimai vienas kito atžvilgiu.
Juostinių šarvų trūkumas yra galimybė pasislinkti šarvų juostos vingių, kai kabelis klojimo metu tempiamas žeme. Tokie šarvai daugiausia naudojami šarvuoti požeminius kabelius, taip pat kabelius, klojamus patalpose kabelių tuneliuose ir ant pastatų sienų.
Kabelių pramonėje naudojamos plieninės juostos tempiamasis stipris turėtų būti nuo 30 iki 42 kg/mm2, nes didelio atsparumo tempimui juosta yra labai elastinga ir užsakymo metu blogai priglunda prie kabelio. Reikalingas pailgėjimas lūžimo metu 20–36 % (numatomas mėginio ilgis 100 mm).
Galios kabeliams šarvuoti naudojama 0,3, 0,5 ir 0,8 mm storio ir 15, 20, 25, 30, 35, 45 ir 60 mm pločio plieninė juosta, priklausomai nuo kabelio skersmens. Juosta turi būti tiekiama maždaug 500–700 mm skersmens apskritimais.
Šarvo viela naudojama apvali ir segmentuota (plokščia). Apvali viela naudojama šarvuoti kabelius, kurie montavimo ar eksploatacijos metu turi atlaikyti dideles tempimo jėgas (pvz., povandeniniai kabeliai). Segmentinė viela naudojama kabeliams, nutiestiems kasyklose ir stačiose nuolydžiose trasose.
Siekiant apsaugoti nuo korozijos, šarvuoti naudojama viela turi būti padengta storu ištisiniu cinko sluoksniu.
Rezervuojant, ant kabelio ant pagalvėlės uždedamas vielos šarvas, panašus į juostą, kurį gali sudaryti kabelių siūlų sluoksnis, iš anksto impregnuotas antipuvimo mišiniu, ant viršaus padengtas bituminio mišinio sluoksniu.
Vieliniams šarvams sukimo kryptis imama priešinga kabelio gyslų sukimo krypčiai.
Siekiant apsaugoti šarvus nuo korozijos (korozijos), jis yra padengtas bituminiu mišiniu ir iš anksto impregnuotų kabelių siūlų sluoksniu, padengtu tuo pačiu junginiu. Kabelio siūlų išorinis sluoksnis skirtas ne tik apsaugoti šarvuotą juostą ar šarvuotą laidą nuo korozijos, bet ir tarnauja tvirtinimui, tai yra neleidžia šarvuotoms juostoms judėti ir laiko šarvuotus laidus špagate.
Kabeliuose, skirtuose montuoti patalpose, priešgaisrinės saugos sumetimais virš šarvuotos dangos neturi būti impregnuotų kabelių siūlų sluoksnio. Tokie kabeliai, pavyzdžiui, SBG prekės ženklo kabeliai, turi būti šarvuoti lakuota šarvų juosta.
Rezervavimo procesą sudaro apsauginių gaubtų ir šarvų uždėjimas.Švininis kabelis turi būti dedamas iš eilės: bituminės kompozicijos sluoksnis, susuktas dviem kabelio popieriaus juostelėmis (antikorozinė danga), mišinio sluoksnis, kabelių siūlai arba impregnuotas sulfatinis popierius (pagalvėlė po šarvais), bituminės kompozicijos sluoksnis. , šarvai iš dviejų plieninių juostų arba plieninių vielų, bituminės kompozicijos sluoksnio, kabelių siūlų (išorinio dangčio), bituminės kompozicijos sluoksnio ir kreidos tirpalo.