שיפור חיי כבל XLPE בעזרת נוגדי חמצון

תפקידם של נוגדי חמצון בשיפור תוחלת החיים של כבלים מבודדים מפוליאתילן צולב (XLPE)

פוליאתילן צולב (XLPE)הוא חומר מבודד עיקרי המשמש בכבלים במתח בינוני וגבוה. לאורך חייהם התפעוליים, כבלים אלה נתקלים באתגרים מגוונים, כולל תנאי אקלים משתנים, תנודות טמפרטורה, עומס מכני ואינטראקציות כימיות. גורמים אלה משפיעים יחד על עמידותם ואורך החיים של הכבלים.

חשיבותם של נוגדי חמצון במערכות XLPE

כדי להבטיח חיי שירות ארוכים יותר לכבלים מבודדים ב-XLPE, בחירת נוגד חמצון מתאים למערכת הפוליאתילן היא קריטית. נוגדי חמצון ממלאים תפקיד מרכזי בהגנה על פוליאתילן מפני פירוק חמצוני. על ידי תגובה מהירה עם רדיקלים חופשיים הנוצרים בתוך החומר, נוגדי חמצון יוצרים תרכובות יציבות יותר, כגון הידרופראוקסידים. זה חיוני במיוחד מכיוון שרוב תהליכי הקישור הצולב עבור XLPE מבוססים על מי חמצן.

תהליך הפירוק של פולימרים

עם הזמן, רוב הפולימרים הופכים בהדרגה לשבירים עקב התדרדרות מתמשכת. סוף חיי הפולימרים מוגדר בדרך כלל כנקודה שבה התארכותם בשבירה פוחתת ל-50% מהערך המקורי. מעבר לסף זה, אפילו כיפוף קל של הכבל יכול להוביל לסדקים ולכשל. תקנים בינלאומיים מאמצים לעתים קרובות קריטריון זה עבור פוליאולפינים, כולל פוליאולפינים מקושרים צולבים, כדי להעריך את ביצועי החומר.

מודל ארניוס לחיזוי חיי כבל

הקשר בין טמפרטורה למשך חיי כבל מתואר בדרך כלל באמצעות משוואת ארניוס. מודל מתמטי זה מבטא את קצב התגובה הכימית כך:

K= D e(-Ea/RT)

אֵיפֹה:

K: קצב תגובה ספציפי

ד: קבוע

Ea: אנרגיית שפעול

R: קבוע גז בולצמן (8.617 x 10-5 eV/K)

ט: טמפרטורה מוחלטת בקלווין (273+ מעלות צלזיוס)

בסידור אלגברי, ניתן לבטא את המשוואה בצורה ליניארית: y = mx+b

ממשוואה זו ניתן לגזור את אנרגיית השפעול (Ea) באמצעות נתונים גרפיים, המאפשרים תחזיות מדויקות של חיי הכבל בתנאים שונים.

בדיקות הזדקנות מואצות

כדי לקבוע את תוחלת החיים של כבלים מבודדים ב-XLPE, יש לעבור ניסויי הזדקנות מואצים על דגימות הבדיקה במינימום של שלוש (רצוי ארבע) טמפרטורות שונות. טמפרטורות אלו חייבות להתפרש על פני טווח מספיק כדי ליצור קשר ליניארי בין זמן הכשל לטמפרטורה. ראוי לציין, שטמפרטורת החשיפה הנמוכה ביותר צריכה להביא לזמן עד לסיום ממוצע של לפחות 5,000 שעות כדי להבטיח את תוקף נתוני הבדיקה.

על ידי שימוש בגישה קפדנית זו ובחירת נוגדי חמצון בעלי ביצועים גבוהים, ניתן לשפר משמעותית את אמינות התפעול ואת אורך החיים של כבלים מבודדים XLPE.