鎧裝聚乙烯外護套電纜開裂問題
發(fā)布時間：
2021-12-20
? ? 聚乙烯（PE）由于具有良好的機械強度、韌性、耐熱性、絕緣和化學穩(wěn)定性，被廣泛地應用于電力電纜、市話電纜的絕緣和護套上。但是由于聚乙烯本身的結構原因，使得它的耐環(huán)境應力開裂性能較差，特別是聚乙烯用作大截面的鎧裝電纜外護套時，開裂問題尤為突出。
聚乙烯（PE）由于具有良好的機械強度、韌性、耐熱性、絕緣和化學穩(wěn)定性，被廣泛地應用于電力電纜、市話電纜的絕緣和護套上。但是由于聚乙烯本身的結構原因，使得它的耐環(huán)境應力開裂性能較差，特別是聚乙烯用作大截面的鎧裝電纜外護套時，開裂問題尤為突出。
一、PE護套開裂的機理
PE護套開裂主要有以下兩種情況：一種是耐環(huán)境應力開裂，指的是電纜在安裝運行后，護套在組合應力的作用或者環(huán)境介質接觸時，從表面開始產生的脆性開裂現(xiàn)象。這種開裂一般是由兩個因素造成的：一是護套存在內應力，二是電纜護套長時間接觸了極性液體。這種開裂主要取決于材料本身耐環(huán)境應力開裂性能，通過多年的材料改性研究這種情況已得到根本解決。另一種是機械應力開裂，是因為電纜在結構上存在缺點或者護套擠出工藝不合適，護套在結構上存在較大的應力，且容易產生應力集中，使電纜在施工放纜時產生變形而開裂。這種開裂在大截面的鋼帶鎧裝層的外護套中更為明顯。
二、PE護套開裂原因及改善措施
1 電纜鋼帶結構的影響
當電纜的外徑較大時，鎧裝層一般采用雙層鋼帶間隙繞包而成。根據(jù)電纜外徑的不同，鋼帶厚度有0.2mm、0.5mm和0.8mm之分。鎧裝鋼帶的厚度越大，剛性越強，塑性就越差，鋼帶上下層的間距越大。在擠出拉伸過程中，導致鎧裝層的表面上下層鋼帶之間的護套厚度差很大。在外層鋼帶邊緣的部分護套厚度最薄，內部應力最集中，是未來發(fā)生開裂的主要位置。為避免鎧裝鋼帶對外護套的影響，在鋼帶和PE外護套間繞包或擠包一定厚度的緩沖層，緩沖層應緊密均勻、無褶皺、無凸起。緩沖層的加入，改善了兩層鋼帶之間的平整度，使PE護套料的厚度均勻，在加上PE護套的收縮作用，使得護套既不會出現(xiàn)松包現(xiàn)象，也不會包的太緊，從而減小了內應力。
2 電纜生產工藝的影響
大外徑鎧裝電纜護套擠塑工藝存在的主要問題是護套擠出時冷卻不夠，模具配制不合理，拉伸比過大，造成護套中內應力過大。大規(guī)格電纜因護套厚、外徑大，一般擠出生產線水槽的長度和體積有限，護套擠出時從二百多度的高溫冷卻至常溫比較困難。擠出后若護套冷卻不充分，靠近鎧裝層的護套部分會比較軟，電纜在成品盤彎曲時很容易造成鋼帶在護套表面造成切痕，致使在施工放纜時，外護套承受較大外力而開裂。另一方面護套冷卻不夠，會造成電纜成盤后進一步冷卻產生較大內收縮力，使護套在較大外力作用下開裂的幾率上升。為了保證電纜充分冷卻，可適當增加水槽的長度或者體積，在保證護套塑化良好的基礎上適當降低擠出速度，保證上盤時電纜護套內外層已冷卻充分。同時考慮到聚乙烯為結晶型聚合物，宜采用分段降溫的溫水冷卻方式，以減小冷卻過程中產生的內應力。一般采用由70-75℃冷卻至50-55℃，最后冷卻至室溫的方法。
3 電纜成盤彎曲半徑的影響
電纜成盤時，電纜廠家需要按照行業(yè)標準JB/T 8137.1-2013規(guī)定，選擇合適的交貨盤。但是當用戶要求的交貨長度較長時，大外徑大段長的成品電纜，選用適宜的盤具十分困難。有些生產廠家為保證交貨長度，不得不減小盤具的筒體直徑，造成電纜彎曲半徑不夠，鎧裝層因電纜彎曲過大而產生位移，對護套產生較大的剪切力，嚴重時鎧裝鋼帶毛邊會扎破緩沖層直接嵌入護套內，使護套沿鋼帶邊沿產生裂紋或裂縫。在施工放纜時，電纜受到橫向彎切力和拉力很大，造成成品電纜從盤上展開后護套沿裂紋方向開裂，電纜盤靠近筒體層的電纜更易開裂。
4 現(xiàn)場施工及敷設環(huán)境的影響
規(guī)范電纜施工，嚴格按照GB/T 50168-2006要求進行施工，建議盡量降低放纜速度，避免對電纜產生過大的側壓力、彎切力和拉力，避免電纜表面的碰撞，文明施工。同時保證施工時電纜的最小安裝彎曲半徑符合國標GB/T 12706.1-2008的規(guī)定，單芯鎧裝電纜彎曲半徑≥15D，三芯鎧裝電纜彎曲半徑≥12D（D為電纜外徑）。電纜敷設前最好在50-60℃條件下放置一段時間，使護套中的內應力得到釋放。同時避免電纜長時間在太陽下暴曬，因為暴曬時，電纜不同側面溫度不一致，容易產生應力集中，在電纜施工放纜時，增加了護套開裂的風險。
最后，大截面鎧裝聚乙烯電纜護套開裂問題是電纜廠家須面對的一個難題。為提高電纜PE外護套的耐開裂性能，應從護套材料本身、電纜結構、生產工藝及敷設環(huán)境等多方面控制，延長電纜的使用壽命，保證電纜的質量。
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