ניתוח מעמיק של גורמי חדירת לחות בכבלים עמידים באש: פרספקטיבה של שרשרת מלאה, מחומרי ליבה ומבנה ועד להנדסה

כבלים עמידים בפני אש הם גלגלי חיים להבטחת קישוריות חשמל בבניינים ובמתקנים תעשייתיים בתנאים קיצוניים. בעוד שביצועי האש יוצאי הדופן שלהם הם קריטיים, חדירת לחות מהווה סיכון נסתר אך תכוף שיכול לפגוע קשות בביצועים החשמליים, בעמידות לטווח ארוך ואף להוביל לכשל בתפקוד הגנה מפני אש שלהם. כמומחים מושרשים עמוק בתחום חומרי הכבלים, ONE WORLD מבינים שמניעת לחות בכבלים היא בעיה מערכתית המשתרעת על פני כל השרשרת, החל מבחירת חומרי ליבה כמו תרכובות בידוד ותרכובות ציפוי, ועד להתקנה, בנייה ותחזוקה שוטפת. מאמר זה יבצע ניתוח מעמיק של גורמי חדירת לחות, החל ממאפייני חומרי ליבה כמו LSZH, XLPE ומגנזיום אוקסיד.

1. אונטולוגיה של כבלים: חומרי ליבה ומבנה כבסיס למניעת לחות

עמידות הלחות של כבל עמיד באש נקבעת באופן בסיסי על ידי התכונות והתכנון הסינרגטי של חומרי הליבה שלו.

מוליך: מוליכים מנחושת או אלומיניום בעלי טוהר גבוה הם יציבים מבחינה כימית בעצמם. עם זאת, אם לחות חודרת, היא עלולה לעורר קורוזיה אלקטרוכימית מתמשכת, מה שמוביל להפחתת חתך המוליך, עלייה בהתנגדות, וכתוצאה מכך להפוך לנקודת פוטנציאל להתחממות יתר מקומית.

שכבת בידוד: מחסום הליבה מפני לחות

תרכובות בידוד מינרליות אנאורגניות (למשל, מגנזיום אוקסיד, נציץ): חומרים כמו מגנזיום אוקסיד ומיקה אינם דליקים מטבעם ועמידים לטמפרטורות גבוהות. עם זאת, המבנה המיקרוסקופי של ציפויי האבקה או סרט הנציץ שלהם מכיל פערים אינהרנטיים שיכולים להפוך בקלות לנתיבים לפיזור אדי מים. לכן, כבלים המשתמשים בתרכובות בידוד כאלה (למשל, כבלים מבודדים מינרליים) חייבים להסתמך על מעטפת מתכת רציפה (למשל, צינור נחושת) כדי להשיג איטום הרמטי. אם מעטפת מתכת זו ניזוק במהלך הייצור או ההתקנה, חדירת לחות לתוך המדיום המבודד כמו מגנזיום אוקסיד תגרום לירידה חדה בהתנגדות הבידוד שלו.

תרכובות בידוד פולימריות (למשל, XLPE): עמידות הלחות שלפוליאתילן צולב (XLPE)נובע ממבנה הרשת התלת-ממדי שנוצר במהלך תהליך הקישור הצילי. מבנה זה משפר משמעותית את צפיפות הפולימר, וחוסם ביעילות חדירת מולקולות מים. תרכובות בידוד XLPE איכותיות מציגות ספיגת מים נמוכה מאוד (בדרך כלל <0.1%). לעומת זאת, XLPE נחות או ישן עם פגמים יכול ליצור תעלות ספיגת לחות עקב שבירה של שרשרת מולקולרית, מה שמוביל לפגיעה קבועה בביצועי הבידוד.

נדן: קו ההגנה הראשון מפני הסביבה

תרכובת ציפוי דלת עשן ללא הלוגן (LSZH)עמידות הלחות והעמידות בפני הידרוליזה של חומרי LSZH תלויות ישירות בתכנון הפורמולציה ובתאימות בין מטריצת הפולימר שלה (למשל, פוליאולפין) לבין חומרי מילוי הידרוקסיד אנאורגניים (למשל, אלומיניום הידרוקסיד, מגנזיום הידרוקסיד). תרכובת ציפוי LSZH איכותית חייבת, תוך מתן עמידות בפני בעירה, להשיג ספיגת מים נמוכה ועמידות מצוינת להידרוליזה לטווח ארוך באמצעות תהליכי פורמולציה קפדניים כדי להבטיח ביצועי הגנה יציבים בסביבות לחות או מצטברות מים.

מעטפת מתכת (למשל, סרט מרוכב אלומיניום-פלסטיק): כמחסום לחות רדיאלי קלאסי, יעילותו של סרט מרוכב אלומיניום-פלסטיק תלויה במידה רבה בטכנולוגיית העיבוד והאיטום בחפיפה האורכית שלו. אם האיטום באמצעות דבק חם בצומת זה אינו רציף או פגום, שלמות המחסום כולו נפגעת באופן משמעותי.

2. התקנה ובנייה: מבחן השטח של מערכת הגנת החומרים

מעל 80% ממקרי חדירת לחות בכבלים מתרחשים במהלך שלב ההתקנה והבנייה. איכות הבנייה קובעת ישירות האם ניתן לנצל במלואה את עמידות הלחות הטבועה בכבל.

בקרת סביבה לא מספקת: ביצוע הנחת כבלים, חיתוך וחיבור בסביבות עם לחות יחסית העולה על 85% גורם לאדי מים מהאוויר להתעבות במהירות על חיתוכי הכבלים ועל המשטחים החשופים של תרכובות בידוד וחומרי מילוי. עבור כבלים מבודדים מינרלים המכילים מגנזיום אוקסיד, יש להגביל את זמן החשיפה באופן מוחלט; אחרת, אבקת המגנזיום אוקסיד תספוג במהירות לחות מהאוויר.

פגמים בטכנולוגיית איטום ובחומרי עזר:

חיבורים וסיום: צינורות הצטמקות בחום, סיומות הצטמקות בקור או חומרי האיטום הנוצקים המשמשים כאן הם החוליות הקריטיות ביותר במערכת הגנת הלחות. אם לחומרי האיטום הללו אין כוח הצטמקות מספיק, חוזק הידבקות לקוי לתרכובת ציפוי הכבל (למשל, LSZH), או עמידות נמוכה להזדקנות, הם הופכים מיד לקיצורי דרך לחדירת אדי מים.

תעלות ותעלות כבלים: לאחר התקנת כבלים, אם קצות התעלות אינם אטומים היטב עם מרק או חומר איטום מקצועי עמיד באש, התעלות הופכות ל"תעלה" הצוברת לחות או אפילו מים עומדים, ושוחקת באופן כרוני את המעטפת החיצונית של הכבל.

נזק מכני: כיפוף מעבר לרדיוס הכיפוף המינימלי במהלך ההתקנה, משיכה בעזרת כלים חדים או קצוות חדים לאורך נתיב ההנחה עלולים לגרום לשריטות, שקעים או סדקים זעירים בלתי נראים במעטפת LSZH או בסרט המרוכב מאלומיניום-פלסטיק, ולגרום לפגוע לצמיתות בשלמות האיטום שלהם.

3. תפעול, תחזוקה וסביבה: עמידות החומר בשירות ארוך טווח

לאחר הפעלת כבל, עמידותו ללחות תלויה בעמידות חומרי הכבל תחת לחץ סביבתי ארוך טווח.

פיקוח על תחזוקה:

איטום לקוי או נזק למכסי תעלות/בארות כבלים מאפשרים כניסה ישירה של מי גשמים ומי עיבוי. טבילה ארוכת טווח בוחנת קשות את גבולות העמידות להידרוליזה של תרכובת הציפוי LSZH.

אי קביעת משטר בדיקה תקופתי מונע זיהוי והחלפה בזמן של חומרי איטום ישנים וסדוקים, צינורות מתכווצים בחום וחומרי איטום אחרים.

השפעות הזדקנות של לחץ סביבתי על חומרים:

מחזורי טמפרטורה: הבדלי טמפרטורה יומיים ועונתיים גורמים ל"אפקט נשימה" בתוך הכבל. מאמץ מחזורי זה, הפועל לטווח ארוך על חומרים פולימריים כמו XLPE ו-LSZH, יכול לגרום לפגמי מיקרו-עייפות, וליצור תנאים לחדירת לחות.

קורוזיה כימית: בקרקע חומצית/בסיסית או בסביבות תעשייתיות המכילות מדיה קורוזיבית, הן שרשראות הפולימר של מעטפת ה-LSZH והן מעטפות המתכת עלולות לסבול מהתקפה כימית, מה שמוביל לאבקה של החומר, ניקוב ואובדן תפקוד ההגנה.

סיכום והמלצות

מניעת לחות בכבלים עמידים בפני אש היא פרויקט שיטתי הדורש תיאום רב-ממדי מבפנים החוצה. זה מתחיל בחומרי הליבה של הכבלים - כגון תרכובות בידוד XLPE בעלות מבנה צולב צפוף, תרכובות ציפוי LSZH עמידות להידרוליזה שפותחו מדעית, ומערכות בידוד מגנזיום אוקסיד המסתמכות על מעטפות מתכת לאיטום מוחלט. זה מתממש באמצעות בנייה סטנדרטית ויישום קפדני של חומרי עזר כמו חומרי איטום וצינורות מתכווצים בחום. ובסופו של דבר זה תלוי בניהול תחזוקה חזויה.

לכן, בחירת מוצרים המיוצרים מחומרי כבלים בעלי ביצועים גבוהים (למשל, LSZH איכותיים, XLPE, מגנזיום אוקסיד) ובעלי תכנון מבני חזק היא אבן הפינה הבסיסית לבניית עמידות בפני לחות לאורך כל מחזור החיים של הכבל. הבנה וכיבוד מעמיקים של התכונות הפיזיקליות והכימיות של כל חומר כבל הן נקודת המוצא לזיהוי, הערכה ומניעה יעילים של סיכוני חדירת לחות.