O polietileno (PE) é amplamente utilizado naisolamento e revestimento de cabos de energia e cabos de telecomunicaçõesdevido à sua excelente resistência mecânica, tenacidade, resistência ao calor, isolamento e estabilidade química. No entanto, devido às características estruturais do próprio PE, a sua resistência à fissuração por tensão ambiental é relativamente fraca. Esta questão torna-se particularmente proeminente quando o PE é usado como revestimento externo de cabos blindados de grande seção.
1. Mecanismo de rachadura da bainha de PE
A fissuração da bainha de PE ocorre principalmente em duas situações:
um. Fissuração por tensão ambiental: Refere-se ao fenômeno em que a bainha sofre fissuras quebradiças na superfície devido à tensão combinada ou à exposição ao meio ambiente após a instalação e operação do cabo. É causado principalmente por estresse interno dentro da bainha e exposição prolongada a líquidos polares. Extensas pesquisas sobre modificação de materiais resolveram substancialmente esse tipo de fissuração.
b. Fissuras por tensão mecânica: Isto ocorre devido a deficiências estruturais no cabo ou processos inadequados de extrusão da bainha, levando a uma concentração significativa de tensões e fissuras induzidas por deformação durante a instalação do cabo. Este tipo de fissuração é mais pronunciado nas bainhas externas dos cabos blindados com fita de aço de grande seção.
2. Causas de rachaduras na bainha de PE e medidas de melhoria
2.1 Influência do CaboFita de açoEstrutura
Em cabos com diâmetros externos maiores, a camada blindada é normalmente composta por fitas de aço de camada dupla. Dependendo do diâmetro externo do cabo, a espessura da fita de aço varia (0,2 mm, 0,5 mm e 0,8 mm). Fitas de aço blindadas mais espessas apresentam maior rigidez e menor plasticidade, resultando em maior espaçamento entre as camadas superior e inferior. Durante a extrusão, isto provoca diferenças significativas na espessura do revestimento entre as camadas superior e inferior da superfície da camada blindada. As áreas de bainha mais finas nas bordas da fita de aço externa sofrem a maior concentração de tensão e são as principais áreas onde ocorrem fissuras futuras.
Para mitigar o impacto da fita de aço blindada na bainha externa, uma camada tampão de uma certa espessura é enrolada ou extrudada entre a fita de aço e a bainha de PE. Esta camada tampão deve ser uniformemente densa, sem rugas ou saliências. A adição de uma camada tampão melhora a suavidade entre as duas camadas de fita de aço, garante uma espessura uniforme da bainha de PE e, combinada com a contração da bainha de PE, reduz o estresse interno.
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2.2 Impacto do Processo de Produção de Cabos
Os principais problemas com o processo de extrusão de bainhas de cabos blindados de grande diâmetro externo são resfriamento inadequado, preparação inadequada do molde e taxa de alongamento excessiva, resultando em tensão interna excessiva dentro da bainha. Cabos de grande porte, devido às suas bainhas espessas e largas, muitas vezes enfrentam limitações no comprimento e no volume dos bebedouros nas linhas de produção de extrusão. O resfriamento de mais de 200 graus Celsius durante a extrusão até a temperatura ambiente apresenta desafios. O resfriamento inadequado leva a uma bainha mais macia perto da camada de armadura, causando arranhões na superfície da bainha quando o cabo é enrolado, resultando eventualmente em possíveis rachaduras e quebras durante a colocação do cabo devido a forças externas. Além disso, o arrefecimento insuficiente contribui para o aumento das forças de contracção internas após o enrolamento, elevando o risco de fissuração da bainha sob forças externas substanciais. Para garantir um resfriamento suficiente, recomenda-se aumentar o comprimento ou o volume dos bebedouros. É essencial diminuir a velocidade de extrusão enquanto mantém a plastificação adequada da bainha e permite tempo suficiente para resfriamento durante o enrolamento. Além disso, considerando o polietileno como um polímero cristalino, um método de resfriamento segmentado por redução de temperatura, de 70-75°C a 50-55°C, e finalmente à temperatura ambiente, ajuda a aliviar tensões internas durante o processo de resfriamento.
2.3 Influência do raio de enrolamento no enrolamento do cabo
Durante o enrolamento do cabo, os fabricantes seguem os padrões da indústria para selecionar bobinas de entrega apropriadas. No entanto, acomodar comprimentos de entrega longos para cabos de grande diâmetro externo representa desafios na seleção de bobinas adequadas. Para atender aos comprimentos de entrega especificados, alguns fabricantes reduzem os diâmetros do cilindro da bobina, resultando em raios de curvatura insuficientes para o cabo. A flexão excessiva leva ao deslocamento nas camadas da armadura, causando forças de cisalhamento significativas na bainha. Em casos graves, as rebarbas da tira de aço blindada podem perfurar a camada de amortecimento, incorporando-se diretamente na bainha e causando rachaduras ou fissuras ao longo da borda da tira de aço. Durante a colocação do cabo, as forças laterais de flexão e tração fazem com que a bainha rache ao longo dessas fissuras, especialmente para cabos mais próximos das camadas internas da bobina, tornando-os mais propensos à quebra.
2.4 Impacto do Ambiente de Construção e Instalação no Local
Para padronizar a construção dos cabos, é aconselhável minimizar a velocidade de assentamento dos cabos, evitando pressão lateral excessiva, flexão, forças de tração e colisões superficiais, garantindo um ambiente de construção civilizado. De preferência, antes da instalação do cabo, deixe-o repousar a 50-60°C para aliviar a tensão interna da bainha. Evite a exposição prolongada dos cabos à luz solar direta, pois as diferenças de temperatura em vários lados do cabo podem levar à concentração de tensões, aumentando o risco de rachaduras na bainha durante a instalação do cabo.
Horário da postagem: 18 de dezembro de 2023