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, o PE apresenta uma resistência relativamente baixa à formação de fissuras por tensão ambiental. Este problema torna-se particularmente evidente quando o PE é utilizado como revestimento externo de cabos blindados de grande seção.
1. Mecanismo de fissuração da bainha de PE
A fissuração da bainha de PE ocorre principalmente em duas situações:
a. Trincas por Tensão Ambiental: Refere-se ao fenômeno em que a capa sofre fissuras frágeis na superfície devido à tensão combinada ou à exposição a meios ambientais após a instalação e operação do cabo. É causada principalmente por tensões internas na capa e pela exposição prolongada a líquidos polares. Pesquisas extensivas sobre modificação de materiais resolveram substancialmente esse tipo de trinca.
b. Fissuras por Tensão Mecânica: ocorrem devido a deficiências estruturais no cabo ou a processos inadequados de extrusão da capa, levando a uma concentração significativa de tensões e fissuras induzidas por deformação durante a instalação do cabo. Esse tipo de fissura é mais pronunciado nas capas externas de cabos com armadura de 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 enrolamentos de fita 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, isso causa diferenças significativas na espessura da capa entre as camadas superior e inferior da superfície da camada blindada. As áreas de capa mais finas nas bordas da fita de aço externa sofrem a maior concentração de tensões e são as principais áreas onde ocorrem futuras fissuras.
Para atenuar o impacto da fita de aço blindada na bainha externa, uma camada de amortecimento de determinada espessura é enrolada ou extrudada entre a fita de aço e a bainha de PE. Essa camada de amortecimento deve ser uniformemente densa, sem rugas ou saliências. A adição de uma camada de amortecimento melhora a lisura 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 a tensão interna.
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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 o resfriamento inadequado, a preparação inadequada do molde e a taxa de alongamento excessiva, resultando em tensão interna excessiva na bainha. Cabos de grande porte, devido às suas bainhas espessas e largas, frequentemente enfrentam limitações no comprimento e no volume dos canais de água 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 o assentamento do cabo devido a forças externas. Além disso, o resfriamento insuficiente contribui para o aumento das forças de contração interna após o enrolamento, elevando o risco de rachaduras na bainha sob forças externas substanciais. Para garantir o resfriamento suficiente, recomenda-se aumentar o comprimento ou o volume dos canais de água. Reduzir a velocidade de extrusão, mantendo a plastificação adequada da bainha e permitindo tempo suficiente para o resfriamento durante o enrolamento, é essencial. Além disso, considerando o polietileno como um polímero cristalino, um método de resfriamento segmentado por redução de temperatura, de 70-75 °C para 50-55 °C e, finalmente, para a 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 longos comprimentos de entrega 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 curvatura excessiva leva ao deslocamento nas camadas da armadura, causando forças de cisalhamento significativas na capa. Em casos graves, as rebarbas da tira de aço blindada podem perfurar a camada de amortecimento, cravando-se diretamente na capa e causando rachaduras ou fissuras ao longo da borda da tira de aço. Durante a instalação do cabo, as forças laterais de flexão e tração fazem com que a capa 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, recomenda-se minimizar a velocidade de instalação dos cabos, evitando pressão lateral excessiva, flexão, forças de tração e colisões de superfície, garantindo um ambiente de construção civilizado. De preferência, antes da instalação do cabo, deixe-o descansar a 50-60 °C para liberar a tensão interna da capa. 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 capa durante a instalação.
Data de publicação: 18 de dezembro de 2023