Polyethylene (PE) được sử dụng rộng rãi tronglớp cách điện và vỏ bọc của cáp điện và cáp viễn thôngNhờ có độ bền cơ học, độ dẻo dai, khả năng chịu nhiệt, cách điện và ổn định hóa học tuyệt vời, PE được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, do đặc tính cấu trúc của chính PE, khả năng chống nứt do ứng suất môi trường của nó tương đối kém. Vấn đề này trở nên đặc biệt nổi bật khi PE được sử dụng làm lớp vỏ ngoài của cáp bọc thép tiết diện lớn.
1. Cơ chế nứt vỡ lớp vỏ PE
Hiện tượng nứt vỏ PE chủ yếu xảy ra trong hai trường hợp:
a. Nứt do ứng suất môi trường: Hiện tượng này xảy ra khi lớp vỏ cáp bị nứt giòn từ bề mặt do ứng suất kết hợp hoặc tiếp xúc với môi trường sau khi lắp đặt và vận hành. Nguyên nhân chính là do ứng suất bên trong lớp vỏ và tiếp xúc lâu dài với chất lỏng phân cực. Nghiên cứu sâu rộng về cải tiến vật liệu đã giải quyết đáng kể loại nứt này.
b. Nứt do ứng suất cơ học: Hiện tượng này xảy ra do các khiếm khuyết về cấu trúc trong cáp hoặc quy trình ép đùn vỏ bọc không phù hợp, dẫn đến sự tập trung ứng suất đáng kể và nứt do biến dạng trong quá trình lắp đặt cáp. Loại nứt này thường thấy rõ hơn ở lớp vỏ ngoài của các loại cáp bọc thép dạng băng có tiết diện lớn.
2. Nguyên nhân gây nứt vỏ PE và các biện pháp khắc phục
2.1 Ảnh hưởng của cápBăng thépKết cấu
Trong các loại cáp có đường kính ngoài lớn hơn, lớp bọc thép thường được cấu tạo từ hai lớp băng thép. Tùy thuộc vào đường kính ngoài của cáp, độ dày của băng thép sẽ khác nhau (0,2mm, 0,5mm và 0,8mm). Băng thép bọc thép dày hơn có độ cứng cao hơn và độ dẻo kém hơn, dẫn đến khoảng cách giữa lớp trên và lớp dưới lớn hơn. Trong quá trình ép đùn, điều này gây ra sự khác biệt đáng kể về độ dày lớp vỏ giữa lớp trên và lớp dưới của bề mặt lớp bọc thép. Các vùng vỏ mỏng hơn ở mép của băng thép ngoài chịu sự tập trung ứng suất lớn nhất và là những khu vực chính dễ xảy ra nứt vỡ trong tương lai.
Để giảm thiểu tác động của lớp thép bọc thép lên lớp vỏ ngoài, một lớp đệm có độ dày nhất định được quấn hoặc ép giữa lớp thép và lớp vỏ PE. Lớp đệm này phải có mật độ đồng đều, không có nếp nhăn hoặc chỗ lồi lõm. Việc bổ sung lớp đệm giúp cải thiện độ nhẵn mịn giữa hai lớp thép, đảm bảo độ dày đồng đều của lớp vỏ PE, và kết hợp với sự co lại của lớp vỏ PE, làm giảm ứng suất bên trong.
ONEWORLD cung cấp cho người dùng nhiều độ dày khác nhau.băng thép mạ kẽm, vật liệu bọc thépĐáp ứng các nhu cầu đa dạng.
2.2 Tác động của quy trình sản xuất cáp
Các vấn đề chính trong quá trình ép đùn vỏ cáp bọc thép đường kính ngoài lớn là làm mát không đầy đủ, chuẩn bị khuôn không đúng cách và tỷ lệ kéo giãn quá mức, dẫn đến ứng suất bên trong vỏ cáp quá lớn. Do vỏ cáp dày và rộng, các loại cáp cỡ lớn thường gặp hạn chế về chiều dài và thể tích máng nước trên dây chuyền sản xuất ép đùn. Việc làm nguội từ hơn 200 độ C trong quá trình ép đùn xuống nhiệt độ phòng gây ra nhiều khó khăn. Làm mát không đầy đủ dẫn đến vỏ cáp mềm hơn gần lớp bọc thép, gây ra hiện tượng xước trên bề mặt vỏ cáp khi cuộn cáp, cuối cùng dẫn đến khả năng nứt và đứt trong quá trình đặt cáp do tác động từ bên ngoài. Hơn nữa, làm mát không đủ góp phần làm tăng lực co ngót bên trong sau khi cuộn, làm tăng nguy cơ nứt vỏ cáp dưới tác động của lực bên ngoài đáng kể. Để đảm bảo làm mát đầy đủ, nên tăng chiều dài hoặc thể tích máng nước. Giảm tốc độ ép đùn trong khi vẫn duy trì độ dẻo của vỏ cáp và dành đủ thời gian để làm mát trong quá trình cuộn là điều cần thiết. Ngoài ra, xét đến việc polyetylen là một polyme kết tinh, phương pháp làm nguội giảm nhiệt độ theo từng giai đoạn, từ 70-75°C xuống 50-55°C, và cuối cùng là nhiệt độ phòng, giúp giảm bớt ứng suất bên trong trong quá trình làm nguội.
2.3 Ảnh hưởng của bán kính cuộn dây đến quá trình cuộn dây cáp
Trong quá trình cuộn cáp, các nhà sản xuất tuân thủ các tiêu chuẩn ngành để lựa chọn cuộn cáp phù hợp. Tuy nhiên, việc đáp ứng chiều dài giao hàng lớn cho các loại cáp có đường kính ngoài lớn đặt ra thách thức trong việc lựa chọn cuộn cáp phù hợp. Để đáp ứng chiều dài giao hàng quy định, một số nhà sản xuất giảm đường kính thùng cuộn, dẫn đến bán kính uốn cong không đủ cho cáp. Uốn cong quá mức dẫn đến sự dịch chuyển các lớp thép bọc, gây ra lực cắt đáng kể lên vỏ cáp. Trong trường hợp nghiêm trọng, các gờ của dải thép bọc có thể xuyên thủng lớp đệm, găm trực tiếp vào vỏ cáp và gây ra các vết nứt dọc theo mép của dải thép. Trong quá trình đặt cáp, lực uốn cong và lực kéo ngang khiến vỏ cáp bị nứt dọc theo các vết nứt này, đặc biệt là đối với các loại cáp gần các lớp bên trong của cuộn, khiến chúng dễ bị đứt hơn.
2.4 Tác động của Môi trường Thi công và Lắp đặt tại Công trường
Để chuẩn hóa việc thi công cáp, nên giảm thiểu tốc độ đặt cáp, tránh áp lực ngang quá mức, uốn cong, lực kéo và va chạm trên bề mặt, đảm bảo môi trường thi công an toàn. Tốt nhất, trước khi lắp đặt cáp, nên để cáp nghỉ ở nhiệt độ 50-60°C để giải phóng ứng suất bên trong vỏ cáp. Tránh để cáp tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời trong thời gian dài, vì sự chênh lệch nhiệt độ ở các phía khác nhau của cáp có thể dẫn đến tập trung ứng suất, làm tăng nguy cơ nứt vỏ cáp trong quá trình đặt cáp.
Thời gian đăng bài: 18/12/2023