Polyethylene (PE) được sử dụng rộng rãi trongcách điện và vỏ bọc cáp điện, cáp viễn thôngdo độ bền cơ học tuyệt vời, độ dẻo dai, khả năng chịu nhiệt, cách nhiệt và ổn định hóa học. Tuy nhiên, do đặc điểm cấu trúc của bản thân PE nên 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 vỏ bọc bên ngoài của cáp bọc thép tiết diện lớn.
1. Cơ chế nứt vỏ PE
Vết nứt vỏ PE chủ yếu xảy ra trong hai trường hợp:
Một. Nứt ứng suất môi trường: Điều này đề cập đến hiện tượng vỏ bọc bị nứt giòn trên bề mặt do ứng suất kết hợp hoặc tiếp xúc với môi trường môi trường sau khi lắp đặt và vận hành cáp. Nguyên nhân chủ yếu là do căng thẳng bên trong vỏ bọc và tiếp xúc kéo dài với chất lỏng phân cực. Nghiên cứu sâu rộng về biến đổi vật liệu đã giải quyết được cơ bản loại vết nứt này.
b. Nứt ứng suất cơ học: Điều này xảy ra do thiếu sót về cấu trúc trong cáp hoặc do quá trình đùn vỏ bọc không phù hợp, dẫn đến sự tập trung ứng suất đáng kể và gây ra vết nứt do biến dạng trong quá trình lắp đặt cáp. Kiểu nứt này rõ rệt hơn ở lớp vỏ ngoài của cáp bọc thép 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 bao gồm các lớp băng thép bọc thép hai lớp. Tùy thuộc vào đường kính ngoài của cáp, độ dày băng thép khác nhau (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 giữa các lớp trên và lớp dưới lớn hơn. Trong quá trình ép đùn, điều này gây ra sự khác biệt đáng kể về độ dày vỏ bọc giữa lớp trên và lớp dưới của bề mặt lớp bọc thép. Các khu vực vỏ mỏng hơn ở các cạnh của băng thép bên ngoài chịu sự tập trung ứng suất lớn nhất và là khu vực chính xảy ra vết nứt trong tương lai.
Để giảm thiểu tác động của băng thép bọc thép lên lớp vỏ bên ngoài, một lớp đệm có độ dày nhất định được bọc hoặc ép đùn giữa băng thép và vỏ PE. Lớp đệm này phải dày đặc 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, đồng thời kết hợp với sự co lại của vỏ PE giúp giảm ứng suất bên trong.
ONEWORLD cung cấp cho người dùng các độ dày khác nhau củavật liệu bọc thép băng mạ kẽmđể đáp ứng 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 có 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 trong vỏ bọc. Các loại cáp có kích thước lớn do có vỏ bọc dày và rộng nên thường gặp hạn chế về chiều dài và thể tích máng nước trên dây chuyền sản xuất máy đùn. Việc hạ nhiệt độ từ hơn 200 độ C trong quá trình ép đùn xuống nhiệt độ phòng đặt ra nhiều thách thức. Việc làm mát không đủ dẫn đến lớp vỏ mềm hơn ở gần lớp giáp, gây trầy xước trên bề mặt vỏ khi cuộn cáp, cuối cùng dẫn đến tiềm ẩn các vết nứt và đứt trong quá trình rải cáp do ngoại lực. Hơn nữa, việc làm mát không đủ góp phần làm tăng lực co ngót bên trong sau khi cuộn, làm tăng nguy cơ nứt vỏ bọc dưới tác dụng của lực bên ngoài đáng kể. Để đảm bảo đủ khả năng làm mát, nên tăng chiều dài hoặc thể tích của máng nước. Việc giảm tốc độ đùn trong khi vẫn duy trì độ dẻo thích hợp của vỏ bọc và dành nhiều thời gian để làm mát trong quá trình cuộn là điều cần thiết. Ngoài ra, coi polyetylen như một polyme tinh thể, phương pháp làm mát 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 căng thẳng bên trong trong quá trình làm mát.
2.3 Ảnh hưởng của bán kính cuộn dây đến cuộn cáp
Trong quá trình cuộn cáp, các nhà sản xuất tuân thủ các tiêu chuẩn ngành để lựa chọn cuộn phân phối thích hợp. Tuy nhiên, việc cung cấp chiều dài phân phối dài cho cáp có đường kính ngoài lớn đặt ra thách thức trong việc lựa chọn cuộn phù hợp. Để đáp ứng độ dài phân phối được chỉ định, một số nhà sản xuất giảm đường kính thùng cuộn, dẫn đến bán kính uốn của cáp không đủ. Sự uốn cong quá mức dẫn đến sự dịch chuyển trong các lớp giáp, gây ra lực cắt đáng kể lên vỏ bọc. Trong trường hợp nghiêm trọng, các gờ của dải thép bọc thép có thể xuyên qua lớp đệm, ăn sâu vào vỏ bọc và gây ra các vết nứt hoặc vết nứt dọc theo mép của dải thép. Trong quá trình rải cáp, lực uốn và kéo theo phương ngang làm cho vỏ cáp bị nứt dọc theo các vết nứt này, đặc biệt đối với các loại cáp ở gần các lớp bên trong của cuộn cáp hơn, khiến chúng dễ bị đứt 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 rải cáp, tránh lực ép ngang quá mức, lực uốn, lực kéo và va chạm bề mặt, đảm bảo môi trường xây dựng văn minh. Tốt nhất, trước khi lắp đặt cáp, hãy để cáp ở nhiệt độ 50-60°C để giải phóng ứng suất bên trong vỏ bọc. Tránh để cáp tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời trong thời gian dài, vì nhiệt độ chênh lệch ở các mặt khác nhau của cáp có thể dẫn đến sự tập trung ứng suất, làm tăng nguy cơ nứt vỏ bọc trong quá trình đặt cáp.
Thời gian đăng: 18-12-2023