Aizsargapvalki un kabeļu apvalki: mērķis, materiāli, veidi, pretkorozijas, bruņu
Aizsargapvalku un pārsegu iecelšana
Aizsargpārsegi kalpo izolācijas slāņa aizsardzībai vads vai kabelis no apkārtējās vides ietekmes, bet galvenokārt no mitruma ietekmes. Jo mazāk mitrumizturīga ir kabeļa vai stieples izolācija, jo ideālāk ir jāuzliek apvalks.
Apvalka materiāla izvēli ietekmē arī kabeļa fiziskie ekspluatācijas apstākļi, piemēram, ja nepieciešams palielināt kabeļa elastību, tad jāizmanto elastīgs apvalks.
Ierobežošanai tiek izmantoti daži materiāli, proti, svins, alumīnijs, gumija, plastmasa un to kombinācijas.
Vadu un kabeļu aizsargapvalki kalpo, lai aizsargātu vadītāju no mehāniskās slodzes ieguldīšanas vai ekspluatācijas laikā, kā arī lai aizsargātu kabeļu apvalkus no korozijas, tāpēc pretkorozijas pārklājumi dažkārt tiek izdalīti no aizsargpārsegu grupas.
Kā pretkorozijas pārklājums visbiežāk tiek izmantots kabeļu papīrs, kas tiek uzklāts no slāņa ar vienlaicīgu laistīšanu ar atbilstošas viskozitātes bitumena kompozīcijām.
Aizsargapvalkus veido kokvilnas vai kabeļu pavedieni, kas uzklāti pinuma vai pinuma veidā uz kabeļa izolācijas slāņa vai aizsargapvalka, vai pinuma uz kabeļa vai vadītāja izolācijas slāņa vai aizsargapvalka.
Aizsargapvalku pārklāšana ar plastmasu ir plaši izplatīta, lai pasargātu tos no korozijas un mehāniskiem bojājumiem.
Kā pretkorozijas pārklājums visbiežāk tiek izmantots kabeļu papīrs, kas tiek uzklāts no slāņa ar vienlaicīgu laistīšanu ar atbilstošas viskozitātes bitumena kompozīcijām.
Elastīgu vadu un kabeļu mehāniskai aizsardzībai bieži izmanto plānu tērauda stiepļu pinumu.
Vairākos dizainos no kokvilnas un citiem pavedieniem izgatavotas bizes ir pārklātas ar speciālām lakām (pārklājuma lakām), kas aizsargā stiepli no apkārtējās vides ietekmes, no ozona iedarbības un palielina stieples izturību pret mitrumu un benzīnu.
Tiek izmantoti arī plastmasas, metāla folijas un auduma vai pārklāta papīra pārklājumi, kas dažos gadījumos var aizstāt svina apvalku (īpaši kabeļiem, ko izmanto iekštelpu un pagaidu instalācijām).
Aizturošie materiāli
Svins ir galvenais materiāls, no kura tiek izgatavotas visuzticamākās vestes. Galvenā svina apvalka priekšrocība salīdzinājumā ar visiem pārējiem apvalkiem un pārklājumiem ir tā pilnīga mitruma izturība, pietiekama elastība un iespēja ātri un lēti uzklāt uz kabeļa, izmantojot svina presi.
Tomēr svinam ir daudz trūkumu: liels īpatnējais svars, zema mehāniskā izturība, nepietiekama izturība pret mehānisko un elektroķīmisko koroziju.
Tas viss, ņemot vērā ierobežotās un dabiskās svina rezerves, rada nepieciešamību uzlabot svina apvalku kvalitāti, ieviest aizstājējus un izstrādāt jaunus kabeļu izstrādājumu veidus bez svina apvalkiem.
Svins, kas nav zemāks par C-3 pakāpi, ar svina saturu 99,86%, tiek izmantots kabeļu apvalku nogremdēšanai.
Svina čaulas mehānisko izturību lielā mērā nosaka tā struktūra Smalki porainā struktūra, kas iegūta čaumalas ražošanas rezultātā no svina markas C-2 un C-3 ar ātru un intensīvu ekstrudētā apvalka dzesēšanu ir mehāniski izturīgākā un stabilākā.
Ar vidēju un rupju graudu struktūru tiek iegūti zemas kvalitātes punktiņi. No šādiem apvalkiem pat normālos ražošanas apstākļos izaug svina kristāli, kas pēc tam pārvietojas viens pret otru pa šķelšanās plaknēm, un tas noved pie priekšlaicīgas čaulas iznīcināšanas.
Ļoti tīrs svins ir ļoti pakļauts kristālu veidošanai un augšanai pat istabas temperatūrā, tāpēc tas nav piemērots svina apvalku ražošanai.
Pasākums, lai apkarotu svina kristalizāciju, ir papildus dzesēšanai pēc svina pārklāšanas, alvas, antimona, kalcija, telūra, vara un citu metālu pievienošana svinam.
Kaujas kreisera kabelis, būvēts Lielbritānijas Karaliskajai flotei, nodots ekspluatācijā 1920. gadā. Trīs vadītāji ar svina apvalku, bruņās.
Vislabākā piedeva ir alva, kas, atrodoties svinā 1-3% no svara, nodrošina stabilu smalkgraudainu struktūru. Tomēr alvas ir ļoti maz, un pašlaik to kabeļu apvalkos aizstāj citi metāli.
Antimona ievadīšana svinā 0,6 līdz 0,8% daudzumā labvēlīgi ietekmē svina apvalka struktūru un palielina mehānisko izturību, nedaudz pazeminot elastību, tas ir, svina čaumalas spēju saliekties. Telūra pievienošana apmēram 0,05% apmērā dod labus rezultātus. Plaši izplatījās arī tā sauktais vara svins, kas ir svins ar vara piejaukumu — apmēram 0,05% apmērā.
Papildus dubultajiem sakausējumiem ir trīskārši svina sakausējumi ar kadmiju, alvu (0,15%), antimonu un citiem metāliem. Šos sakausējumus ir mazāk ērti ražot, un to testa rezultāti ir tuvi dažu bināro sakausējumu un vara-svina rezultātiem.
Alumīniju var izmantot arī kabeļu apvalku izgatavošanai. Šim nolūkam tiek izmantots gan tehniskais, gan augstas tīrības alumīnijs (ar alumīnija saturu 99,5 un 99,99%), kura mehāniskās īpašības ir labākas nekā svinam un svina sakausējumiem.
Alumīnija apvalka izturība ir vismaz 2-3 reizes lielāka par svina izturību. Alumīnija pārkristalizācijas temperatūra, kā arī tā izturība pret vibrācijām ir ievērojami augstāka nekā svina temperatūra.
Alumīnija īpatnējais svars ir 2,7 un svina 11,4, tāpēc svina apvalka nomaiņa ar alumīniju var ievērojami samazināt kabeļa svaru un palielināt apvalka mehānisko izturību, kas dos iespēju dažos gadījumos atteikties no kabeļa pastiprināšanas ar tērauda sloksnēm.
Galvenais alumīnija trūkums ir tā nepietiekama izturība pret koroziju… Apvalka uzlikšanas procesu kabelim ievērojami sarežģī alumīnija augstā kušanas temperatūra (657 °C) un paaugstinātais spiediens presēšanas laikā, kas trīs reizes pārsniedz spiedienu, izspiežot svina apvalku.
Alumīnija apvalku var uzklāt ne tikai ar gofrēšanu, bet arī ar aukstu metodi, kurā izolēti vadi un kabeļi tiek ievilkti alumīnija caurulēs, kas iepriekš izgatavotas ar ekstrūzijas palīdzību, kam seko apšuvums ar vilkšanu vai velmēšanu. Šī metode ļauj izmantot komerciālas kvalitātes alumīniju.
Diezgan izplatīta ir alumīnija apvalka aukstās metināšanas metode, kas sastāv no tā, ka kabelim gareniski uzliktās alumīnija sloksnes malas iziet starp rullīšiem, ar kuru palīdzību uz alumīnija tiek radīts augsts īpatnējais spiediens, kas ir pietiekams. tā aukstajai metināšanai.
Šobrīd svina vietā vadu un kabeļu aizsargapvalkus sekmīgi izmanto plastmasu.Ja nepieciešama palielināta kabeļu elastība, vispiemērotākie ir vulkanizētas gumijas un plastmasas apvalki.
Kabeļu ražošanā visplašāk tiek izmantoti vulkanizēti gumijas šļūteņu pārsegi. uz dabīgām vai sintētiskām gumijām un no termoplastiskiem materiāliem, piemēram, PVC, polietilēna.
Šādu čaulu mehāniskā izturība ir diezgan augsta (plīsuma izturība diapazonā no 1,0 līdz 2,0 kg / mm2, pagarinājums no 100 līdz 300%).
Galvenais trūkums ir ievērojamā mitruma caurlaidība, kas tiek saprasta kā vērtība, kas raksturo materiāla spēju izvadīt ūdens tvaikus spiediena starpības ietekmē abās materiāla slāņa pusēs.
Vulkanizēta gumija uz dabiskā kaučuka var ilgstoši darboties temperatūras diapazonā no -60 līdz + 65 ° C. Lielākajai daļai plastmasas šīs robežas ir daudz šaurākas, īpaši temperatūrām, kas zemākas par nulles grādiem.
Ir silikona gumijas, jauni gumijas materiāli, kas ir silīcija silīcija polimēri.Tās ir augstas molekulārās vielas, kuru pamatā silīcija atomu struktūra ir apvienota ar oglekļa atomiem.
No termoplastiskiem materiāliem izgatavots apvalks, salīdzinot ar kabeļu svina apvalku, var ievērojami samazināt kabeļa svaru un palielināt apvalka izturību pret koroziju un mehānisko izturību (skatīt arī — Vadi un kabeļi ar gumijas izolāciju).
Svina apvalka iznīcināšana
Svina apvalka mehāniskā izturība ir nepieciešama, lai nodrošinātu pietiekamu izolācijas slāņa aizsardzību no apkārtējās vides. Šī īpašība (mehāniskā izturība) ilgstoši jāsaglabā kabeļa darbības laikā vairākas desmitgades un laika gaitā nedrīkst mainīties mehānisku (vibrācijas) un ķīmisko (korozijas) cēloņu ietekmē.
Svina apvalku mehāniskās īpašības un to stabilitāte dažādu cēloņu ietekmē galvenokārt ir atkarīgas no apvalka struktūras un tās izmaiņām siltuma un vibrācijas ietekmē.
Kabeļi ar svina apvalku ar rupjgraudainu struktūru bieži vien neiztur ilgstošu transportēšanu pat pa dzelzceļu (īpaši vasarā).
Kratīšanas un paaugstinātas temperatūras ietekmē sāk augt svina kristāli, uz čaumalas parādās mazu plaisu tīkls, kas arvien vairāk padziļinās un visbeidzot noved pie čaulas iznīcināšanas.Uz tiltiem novietoto kabeļu svina apvalki ir īpaši jutīgi pret vibrācijas bojājumiem.
Ir bijuši gadījumi, kad svina kabeļi, kas vasarā sūtīti pa dzelzceļu vairāku tūkstošu kilometru garumā, nonāca galamērķī ar pilnībā iznīcinātu čaulu.
Šādi gadījumi visbiežāk notiek uz svina apvalkiem, kas izgatavoti no tīra svina. Alvas, antimona, telūra un dažu citu metālu piedevas nodrošina stabilu smalkgraudainu struktūru un tāpēc tiek izmantotas svina kabeļu apvalku ražošanā.
Kad noplūdes strāva atstāj kabeļa svina apvalku, kas novietots mitrā kaļķainā augsnē, kas satur C0 jonu3 svina karbonātu PbC03, izejas punktā, kur svina apvalks pēc tam tiek iznīcināts.
Svina elektroķīmiskā korozija var izraisīt pilnīgu svina apvalka iznīcināšanu viena līdz divu gadu laikā, jo 1A strāva gadā var pārvadāt apmēram 25 kg svina vai 9 kg dzelzs, un tādējādi ar vidējo noplūdes strāvu 0,005 A in gadā iznīcina apmēram 170 g svina vai aptuveni 41,0 g dzelzs.
Radikāls pasākums cīņa pret elektroķīmisko koroziju ir tā sauktā katoda aizsardzība, kuras pamatā ir fakts, ka aizsargātajam metālam ir piešķirts negatīvs potenciāls attiecībā pret apkārtējām konstrukcijām, kas padara šo metālu imūnu pret gandrīz visa veida augsnes koroziju.
Minimālais elektronegatīvais potenciāls, pie kura izbeidzas visa veida korozija, ir 0,85 V tērauda caurulēm un 0,55 V elektrisko kabeļu svina apvalkiem.
Vairākos gadījumos svina apvalka pārklājums nodrošina labu aizsardzību pret elektrokoroziju ar aizsargpārsegu, kas sastāv no pusvadoša bitumena slāņa, divām pusvadošām gumijas sloksnēm un fiksējošas baltas lentes. tiek iegūts sava veida elektroniskais filtrs, kas laiž garām elektrisko strāvu, kas iziet no apvalka, un atdala vadu no saņemtā tiešās iedarbības. jonu elektrolīzē.
Mehāniskie spēki kabeļa apvalkā
Mehāniskie spēki kabeļa apvalkā rodas impregnēšanas maisījuma plūsmas rezultātā vertikāli piekārtā strāvas kabeļi, kā arī impregnējošā maisījuma termiskās izplešanās dēļ, kad kabelis tiek uzkarsēts. Mūsdienu valodā augstsprieguma kabeļi, kas piepildīti ar eļļu un gāzi svina apvalkam jāiztur ievērojams iekšējais spiediens.
Kad impregnēšanas maisījums tiek uzkarsēts, spiediens kabelī palielinās līdz vērtībai, kas atbilst hidrostatiskajam spiedienam. Jo labāk ir izolācijas slāņa impregnēšana, jo lielāks spiediens tiek iegūts kabelī sildīšanas laikā, jo, uzlabojoties kabeļa impregnēšanai, samazinās gāzes ieslēgumu apjoms.
Spiediena ietekmē, kas iedarbojas uz apvalka iekšējo pusi, pēdējam ir tendence izplesties, un, ja tiek pārsniegta svina elastīgās deformācijas robeža, tad notiks paliekoša deformācija, kas vājina svina apvalku un samazina ekspluatācijas laiku. kabeļa īpašības.
Atkārtoti kabeļa sildīšanas un dzesēšanas cikli, kas izraisa paliekošas deformācijas vadā, var izraisīt svina apvalka plīsumu.
Tā kā svinam bez piedevām istabas temperatūrā nav gandrīz nekādu elastības ierobežojumu, šādu paliekošu deformāciju parādīšanās darba kabeļa svina apvalkā neapšaubāmi novedīs pie tā mehāniskās izturības pārkāpuma.
Piedevu klātbūtne svinā palielina apvalka mehāniskās īpašības un jo īpaši elastības robežu, tāpēc kabeļiem, kas pakļauti spiedienam no iekšpuses, obligāti jāizmanto leģētais svins vai speciālie dubultie un trīskārši sakausējumi.
Svina apvalka mehānisko īpašību samazināšanās laika gaitā nosaka tā kalpošanas ilgumu, no šī viedokļa rodas jēdziens «čaulas dzīves līkne», kas nozīmē saistību starp stiepes izturību čaulā un tā kalpošanas ilgumu. darbība līdz čaulas plīsumam .
Gadījumos, kad ir nepieciešama kabeļa svina apvalka pastiprināšana, piemēram, kabeļos, kas pildīti ar gāzi vai paredzēti ieklāšanai uz stāvas slīpas trases, divu plānu misiņa vai tērauda sloksņu sloksnes bruņu uzlikšana palielina kabeļa mehānisko izturību. apvalku un padara to piemērotu augstam spiedienam, attīstoties kabelī.
Bruņu kabeļi
Svina apvalks nenodrošina pietiekamu aizsardzību pret mehāniskām ietekmēm, piemēram, nejaušu triecienu pret kabeli uzstādīšanas laikā, un jo īpaši pret stiepes spēkiem, kas rodas gan kabeļa ieguldīšanas laikā, gan tā ekspluatācijas laikā.
Kabeļos vertikālai uzstādīšanai, īpaši upē un jūrā, ir nepieciešams aizsargāt svina apvalku no stiepes spēkiem, jo bez šādas aizsardzības svina apvalks laika gaitā tiks saplēsts vai bojāts.
Ir divi galvenie bruņu veidi: lente, kas pasargā kabeli galvenokārt no nejaušas mehāniskas ietekmes ieklāšanas laikā, un stieple - no stiepes spēkiem.
Sloksnes bruņas sastāv no divām tērauda sloksnēm, kas uzklātas uz šķiedru materiālu pamatnes tā, lai spraugas starp vienas sloksnes pagriezieniem pārklājas ar otras sloksnes pagriezieniem. Atstarpes starp vienas sloksnes pagriezienu malām ir vienādas ar apmēram trešdaļu no sloksnes platuma, un vienas sloksnes pagriezienu pārklāšanās ar otras sloksnes pagriezieniem ir vismaz ceturtdaļa no sloksnes platuma. sloksne bruņu sloksne.
Šāda kabeļa bruņu realizācija ļauj pasargāt svina apvalku no sitieniem ar lāpstu kabeļa ielikšanas laikā un citām ne pārāk spēcīgām mehāniskām ietekmēm un vienlaikus saglabā kabeļa ieguldīšanai nepieciešamo elastību, ko iegūst, pārvietojot « lentes bruņu līkumi viens pret otru.
Lentes bruņu trūkums ir iespēja pārvietot bruņu lentes līkumus, kad kabeli velk pa zemi ieklāšanas laikā. Šādas bruņas galvenokārt tiek izmantotas pazemes kabeļu bruņošanai, kā arī kabeļiem, kas ievilkti iekštelpās kabeļu tuneļos un uz ēku sienām.
Kabeļu rūpniecībā izmantotās tērauda lentes stiepes izturībai jābūt no 30 līdz 42 kg/mm2, jo lente ar augstu stiepes izturību ir ļoti atsperīga un rezervēšanas laikā slikti pieguļ uz kabeļa. Nepieciešams pagarinājums pie pārrāvuma 20–36% (ar paredzamo parauga garumu 100 mm).
Strāvas kabeļu bruņošanai izmanto tērauda lenti, kuras biezums ir 0,3, 0,5 un 0,8 mm un platums 15, 20, 25, 30, 35, 45 un 60 mm, atkarībā no kabeļa diametra. Lente jāpiegādā apļos ar diametru aptuveni 500 - 700 mm.
Bruņu stieple tiek izmantota apaļa un segmentēta (plakana). Apaļo vadu izmanto, lai apbruņotu kabeļus, kuriem uzstādīšanas vai darbības laikā jāiztur ievērojami stiepes spēki (piemēram, zemūdens kabeļi). Segmentēto vadu izmanto kabeļiem, kas novietoti raktuvēs un stāvos slīpos maršrutos.
Lai aizsargātu pret koroziju, bruņojumam izmantotā stieple jāpārklāj ar biezu, nepārtrauktu cinka slāni.
Rezervācijā uz kabeļa uz spilvena tiek uzklāts stiepļu bruņas, kas līdzīgs lentei, kas var sastāvēt no kabeļu dzijas slāņa, kas iepriekš piesūcināts ar pretpuves savienojumu, kas pārklāts ar bitumena maisījuma slāni.
Stiepļu bruņām vērpšanas virzienu ņem virzienā, kas ir pretējs kabeļu serdeņu pilnīgas savīšanas virzienam.
Lai aizsargātu bruņas no korozijas (korozijas), tās ir pārklātas ar bitumena savienojumu un iepriekš piesūcinātas kabeļu dzijas slānis, kas pārklāts no augšas ar tādu pašu savienojumu. Kabeļu dzijas ārējais slānis ir paredzēts ne tikai bruņu lentes vai bruņu stieples aizsardzībai pret koroziju, bet arī kalpo stiprināšanai, tas ir, neļauj bruņu lentēm kustēties un notur bruņu vadus auklā.
Kabeļiem, kas paredzēti uzstādīšanai iekštelpās, ugunsdrošības apsvērumu dēļ virs bruņu pārklājuma nedrīkst būt impregnētas kabeļu dzijas slānis. Šādiem kabeļiem, piemēram, SBG zīmola kabeļiem, jābūt bruņotiem ar lakotu bruņu lenti.
Rezervācijas process sastāv no aizsargpārsegu un bruņu uzlikšanas.Svina kabelis jāuzklāj secīgi: bitumena sastāva slānis, kas savīti ar divām kabeļa papīra sloksnēm (pretkorozijas pārklājums), savienojuma slānis, kabeļu dzijas vai impregnēts sulfātpapīrs (spilvens zem bruņām), bitumena sastāva slānis. , bruņas, kas izgatavotas no divām tērauda sloksnēm vai tērauda stieplēm, bitumena sastāva slānis, kabeļu dzijas (ārējais apvalks), bitumena sastāva slānis un krīta šķīdums.