ניתוח סדקים במעטפת פוליאתילן בכבלים משורינים בעלי חתך גדול

פוליאתילן (PE) נמצא בשימוש נרחב בבידוד וכיסוי כבלי חשמל וכבלי תקשורתבשל חוזקו המכני המעולה, קשיחותו, עמידותו בחום, בידודו ויציבותו הכימית. עם זאת, בשל המאפיינים המבניים של PE עצמו, עמידותו בפני סדקים כתוצאה ממאמץ סביבתי נמוכה יחסית. בעיה זו בולטת במיוחד כאשר PE משמש כמעטפת חיצונית של כבלים משורינים בעלי חתך גדול.

1. מנגנון סדקים של מעטפת PE
סדקים במעטפת PE מתרחשים בעיקר בשני מצבים:

א. סדקים כתוצאה ממאמץ סביבתי: תופעה זו מתייחסת לתופעה שבה המעטפת עוברת סדקים שבירים מפני השטח עקב מאמץ משולב או חשיפה למדיה סביבתית לאחר התקנה ותפעול הכבל. זה נגרם בעיקר עקב מאמץ פנימי בתוך המעטפת וחשיפה ממושכת לנוזלים קוטביים. מחקר מקיף על שינוי חומרים פתר באופן משמעותי סוג זה של סדקים.

ב. סדקים כתוצאה ממאמץ מכני: סדקים אלה מתרחשים עקב ליקויים מבניים בכבל או תהליכי שיחול לא מתאימים של מעטפת, מה שמוביל לריכוז מאמץ משמעותי וסדקים הנגרמים מעיוות במהלך התקנת הכבל. סוג זה של סדקים בולט יותר במעטפות החיצוניות של כבלים בעלי חתך גדול משוריין בסרט פלדה.

2. גורמים לסדיקה במעטפת PE ואמצעי שיפור
2.1 השפעת הכבליםסרט פלדהמִבְנֶה
בכבלים בעלי קטרים חיצוניים גדולים יותר, שכבת השריון מורכבת בדרך כלל מליטות סרט פלדה דו-שכבתיות. בהתאם לקוטר החיצוני של הכבל, עובי סרט הפלדה משתנה (0.2 מ"מ, 0.5 מ"מ ו-0.8 מ"מ). סרטי פלדה משוריינים עבים יותר הם בעלי קשיחות גבוהה יותר ופלסטיות נמוכה יותר, וכתוצאה מכך מרווח גדול יותר בין השכבות העליונות והתחתונות. במהלך האקסטרוזיה, הדבר גורם להבדלים משמעותיים בעובי המעטפת בין השכבות העליונות והתחתונות של פני השטח של שכבת השריון. אזורי מעטפת דקים יותר בקצוות סרט הפלדה החיצוני חווים את ריכוז המאמץ הגדול ביותר והם האזורים העיקריים שבהם מתרחשים סדקים עתידיים.

כדי למתן את השפעת סרט הפלדה המשוריין על המעטפת החיצונית, שכבת חיץ בעובי מסוים עוטפת או מוחצבת בין סרט הפלדה למעטפת ה-PE. שכבת חיץ זו צריכה להיות צפופה באופן אחיד, ללא קמטים או בליטות. הוספת שכבת חיץ משפרת את החלקות בין שתי שכבות סרט הפלדה, מבטיחה עובי מעטפת PE אחיד, ובשילוב עם התכווצות מעטפת ה-PE, מפחיתה את הלחץ הפנימי.

ONEWORLD מספק למשתמשים עוביים שונים שלחומרי משוריינים של סרט פלדה מגולווןכדי לענות על צרכים מגוונים.

2.2 השפעת תהליך ייצור הכבלים

הבעיות העיקריות בתהליך האקסטרוזיה של מעטפות כבלים משורינות בקוטר חיצוני גדול הן קירור לא מספק, הכנה לא נכונה של התבנית ויחס מתיחה מוגזם, מה שמוביל ללחץ פנימי מוגזם בתוך המעטפת. כבלים גדולים, בשל מעטפותיהם העבות והרחבות, מתמודדים לעתים קרובות עם מגבלות באורך ובנפח של שקעי המים בקווי ייצור של אקסטרוזיה. קירור ממעל 200 מעלות צלזיוס במהלך האקסטרוזיה לטמפרטורת החדר מציב אתגרים. קירור לא מספק מוביל למעטפת רכה יותר ליד שכבת השריון, מה שגורם לשריטות על פני השטח של המעטפת כאשר הכבל מלופף, ובסופו של דבר מוביל לסדקים ושברים אפשריים במהלך הנחת הכבל עקב כוחות חיצוניים. יתר על כן, קירור לא מספק תורם לכוחות הצטמקות פנימיים מוגברים לאחר האקסטרוזיה, מה שמגביר את הסיכון לסדיקת המעטפת תחת כוחות חיצוניים משמעותיים. כדי להבטיח קירור מספיק, מומלץ להגדיל את אורך או נפח שקעי המים. חיוני להפחית את מהירות האקסטרוזיה תוך שמירה על פלסטיות נכונה של המעטפת ולאפשר זמן קירור מספק במהלך האקסטרוזיה. בנוסף, בהתחשב בפוליאתילן פולימר גבישי, שיטת קירור להפחתת טמפרטורה מפולחת, מ-70-75 מעלות צלזיוס ל-50-55 מעלות צלזיוס, ולבסוף לטמפרטורת החדר, מסייעת להקל על מתחים פנימיים במהלך תהליך הקירור.

2.3 השפעת רדיוס הליפוף על ליפוף כבלים

במהלך סלילת כבלים, יצרנים פועלים לפי תקני התעשייה לבחירת סלילי אספקה מתאימים. עם זאת, התאמת אורכי אספקה ארוכים לכבלים בקוטר חיצוני גדול מציבה אתגרים בבחירת סלילים מתאימים. כדי לעמוד באורכי אספקה שצוינו, חלק מהיצרנים מפחיתים את קוטר חביות הגלילים, וכתוצאה מכך רדיוס כיפוף לא מספיק של הכבל. כיפוף מוגזם מוביל לתזוזה בשכבות השריון, מה שגורם לכוחות גזירה משמעותיים על המעטפת. במקרים חמורים, הקוצים של רצועת הפלדה המשוריינת יכולים לחדור את שכבת הריפוד, להיטמע ישירות במעטפת ולגרום לסדקים או סדקים לאורך קצה רצועת הפלדה. במהלך הנחת הכבלים, כוחות הכיפוף והמשיכה הצידיים גורמים למעטפת להיסדק לאורך סדקים אלה, במיוחד עבור כבלים הקרובים יותר לשכבות הפנימיות של הגליל, מה שהופך אותם מועדים יותר לשבירה.

2.4 השפעת סביבת הבנייה וההתקנה באתר

כדי לתקנן את בניית הכבלים, מומלץ למזער את מהירות הנחת הכבלים, להימנע מלחץ רוחבי מוגזם, כיפוף, כוחות משיכה והתנגשויות פני השטח, ולהבטיח סביבת בנייה מתורבתת. עדיף, לפני התקנת הכבל, לאפשר לכבל לנוח בטמפרטורה של 50-60 מעלות צלזיוס כדי לשחרר את המאמץ הפנימי מהמעטפת. יש להימנע מחשיפה ממושכת של כבלים לאור שמש ישיר, מכיוון שטמפרטורות שונות בצדדים שונים של הכבל עלולות להוביל לריכוז מאמץ, מה שמגדיל את הסיכון לסדקים במעטפת במהלך הנחת הכבל.