Polyetylen (PE) được sử dụng rộng rãi trongcách điện và vỏ bọc của cáp điện và cáp viễn thôngdo độ bền cơ học, độ dẻo dai, khả năng chịu nhiệt, cách điện và độ ổn định hóa học tuyệt vời của nó. Tuy nhiên, do đặc điểm cấu trúc của bản thân PE, khả năng chống nứt ứng suất môi trường của nó tương đối kém. Vấn đề này trở nên đặc biệt nổi bật khi PE được sử dụng làm vỏ ngoài của cáp bọc thép tiết diện lớn.
1. Cơ chế nứt vỏ PE
Vỏ PE bị nứt chủ yếu xảy ra trong hai trường hợp:
a. Nứt ứng suất môi trường: Đây là hiện tượng vỏ bọc bị nứt giòn từ bề mặt do ứng suất kết hợp hoặc tiếp xúc với môi trường sau khi lắp đặt và vận hành cáp. Nguyên nhân chủ yếu là do ứng suất bên trong vỏ bọc và tiếp xúc lâu dài với chất lỏng phân cực. Nghiên cứu sâu rộng về biến đổi vật liệu đã giải quyết đáng kể loại nứt này.
b. Nứt ứng suất cơ học: Điều này xảy ra do khiếm khuyết về cấu trúc trong cáp hoặc quá trình đùn vỏ bọc không phù hợp, dẫn đến tập trung ứng suất đáng kể và nứt do biến dạng trong quá trình lắp đặt cáp. Loại nứt này rõ rệt hơn ở vỏ bọc ngoài của cáp bọc băng thép tiết diện lớn.
2. Nguyên nhân gây nứt vỏ PE và biện pháp cải thiện
2.1 Ảnh hưởng của cápBăng thépKết cấu
Trong các loại cáp có đường kính ngoài lớn hơn, lớp bọc thép thường được tạo thành từ các lớp băng thép hai lớp. Tùy thuộc vào đường kính ngoài của cáp, độ dày của băng thép thay đổi (0,2 mm, 0,5 mm và 0,8 mm). Băng thép bọc thép dày hơn có độ cứng cao hơn và độ dẻo kém hơn, dẫn đến khoảng cách lớn hơn giữa các lớp trên và dưới. Trong quá trình đùn, điều này gây ra sự khác biệt đáng kể về độ dày của lớp vỏ giữa các lớp trên và dưới của bề mặt lớp bọc thép. Các khu vực lớp vỏ mỏng hơn ở các cạnh của băng thép bên ngoài trải qua sự tập trung ứng suất lớn nhất và là những khu vực chính xảy ra nứt trong tương lai.
Để giảm thiểu tác động của băng thép bọc thép lên vỏ bọc ngoài, một lớp đệm có độ dày nhất định được quấn hoặc đùn giữa băng thép và vỏ PE. Lớp đệm này phải có độ dày đồng đều, không có nếp nhăn hoặc lồi lõm. Việc bổ sung lớp đệm giúp cải thiện độ mịn giữa hai lớp băng thép, đảm bảo độ dày vỏ PE đồng đều và kết hợp với sự co lại của vỏ PE, làm giảm ứng suất bên trong.
ONEWORLD cung cấp cho người dùng các độ dày khác nhauvật liệu bọc thép băng mạ kẽmđể đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau.
2.2 Tác động của quá trình sản xuất cáp
Các vấn đề chính với quy trình đùn vỏ cáp bọc thép đường kính ngoài lớn là làm mát không đủ, chuẩn bị khuôn không đúng cách và tỷ lệ kéo giãn quá mức, dẫn đến ứng suất bên trong quá mức bên trong vỏ. Cáp cỡ lớn, do có vỏ dày và rộng, thường gặp phải hạn chế về chiều dài và thể tích máng nước trên dây chuyền sản xuất đùn. Làm mát từ hơn 200 độ C trong quá trình đùn xuống nhiệt độ phòng đặt ra nhiều thách thức. Làm mát không đủ dẫn đến vỏ mềm hơn gần lớp giáp, gây trầy xước bề mặt vỏ khi cáp được cuộn, cuối cùng dẫn đến nứt và đứt tiềm ẩn trong quá trình lắp đặt cáp do tác động của lực 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 dưới tác động của lực bên ngoài lớn. Để đảm bảo làm mát đủ, nên tăng chiều dài hoặc thể tích máng nước. Giảm tốc độ đùn trong khi vẫn duy trì độ dẻo hóa vỏ thích hợp và dành đủ thời gian để làm mát trong quá trình cuộn là điều cần thiết. Ngoài ra, khi coi polyethylene là một loại polyme tinh thể, phương pháp làm mát giảm nhiệt độ theo từng đoạn, từ 70-75°C xuống 50-55°C và cuối cùng là xuống nhiệt độ phòng, giúp giảm bớt ứng suất bên trong trong quá trình làm mát.
2.3 Ảnh hưởng của bán kính cuộn dây đến cuộn dây cáp
Trong quá trình cuộn cáp, các nhà sản xuất tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp để lựa chọn các cuộn phân phối phù hợp. Tuy nhiên, việc đáp ứng các chiều dài phân phối dài cho các loại cáp có đường kính ngoài lớn đặt ra những thách thức trong việc lựa chọn các cuộn phù hợp. Để đáp ứng các chiều dài phân phối được chỉ 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 trong các lớp bọc, gây ra lực cắt đáng kể trên vỏ bọc. Trong những trường hợp nghiêm trọng, các gờ của dải thép bọc có thể xuyên thủng lớp đệm, nhúng trực tiếp vào vỏ bọc và gây ra các vết nứt hoặc khe hở dọc theo mép của dải thép. Trong quá trình lắp cáp, lực uốn và lực kéo ngang khiến vỏ bọc 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 gãy hơn.
2.4 Tác động của môi trường xây dựng và lắp đặt tại chỗ
Để chuẩn hóa việc thi công cáp, nên giảm thiểu tốc độ lắp đặt cáp, tránh áp lực ngang quá mức, lực uốn, lực kéo và va chạm bề mặt, đảm bảo môi trường thi công văn minh. Tốt nhất là trước khi lắp đặt cáp, hãy để cáp nghỉ ở nhiệt độ 50-60°C để giải phóng ứng suất bên trong vỏ cáp. Tránh để cáp tiếp xúc lâu với ánh sáng mặt trời trực tiếp, vì nhiệt độ chênh lệch ở các mặt khác nhau của cáp có thể dẫn đến tập trung ứng suất, làm tăng nguy cơ nứt vỏ cáp trong quá trình lắp đặt cáp.
Thời gian đăng: 18-12-2023