Zaštitni omotači i omotači kabela: namjena, materijali, vrste, antikorozivni, oklopljeni

Imenovanje zaštitnih školjki i poklopaca

Zaštitne obloge služe za zaštitu izolacijskog sloja žica ili kabel od utjecaja okoline, ali uglavnom od utjecaja vlage. Što je izolacija kabela ili žice manje otporna na vlagu, potrebno je primijeniti savršeniji omotač.

Fizički radni uvjeti kabela također utječu na izbor materijala omotača, na primjer, ako je potrebna povećana fleksibilnost kabela, tada treba koristiti fleksibilni omotač.

Malo je materijala korištenih za zadržavanje, naime olovo, aluminij, guma, plastika i njihove kombinacije.

Zaštitni omotači žica i kabela služe za zaštitu vodiča od mehaničkih naprezanja tijekom polaganja ili tijekom rada, kao i za zaštitu omotača kabela od korozije, stoga se antikorozivni premazi ponekad razlikuju od skupine zaštitnih pokrova.

Kao antikorozivni premaz najčešće se koristi kabelski papir koji se nanosi iz sloja uz istovremeno zalijevanje bitumenskim sastavima odgovarajuće viskoznosti.

Zaštitni omotači sastoje se od pamučne ili kabelske pređe nanesene u obliku pletenice ili pletenice na izolacijski sloj ili zaštitni plašt kabela ili pletenice na izolacijski sloj ili zaštitni plašt kabela ili vodiča.

Prekrivanje zaštitnih kućišta plastikom je široko rasprostranjeno radi zaštite od korozije i mehaničkih oštećenja.

Kao antikorozivni premaz najčešće se koristi kabelski papir koji se nanosi iz sloja uz istovremeno zalijevanje bitumenskim sastavima odgovarajuće viskoznosti.

Pletenica od tankih čeličnih žica često se koristi za mehaničku zaštitu savitljivih žica i kabela.

U nizu izvedbi pletenice od pamučne i druge pređe prekrivaju se posebnim lakovima (premaznim lakovima) koji štite žicu od utjecaja okoline, od djelovanja ozona i povećavaju otpornost žice na vlagu i benzin.

Također se koriste kompozitne obloge od plastike, metalne folije i tkanine ili premazanog papira, au nekim slučajevima mogu zamijeniti olovni omotač (osobito za kabele koji se koriste za unutarnje i privremene instalacije).

Materijali za zadržavanje

Olovo je glavni materijal od kojeg se izrađuju najpouzdaniji prsluci. Glavna prednost olovnog plašta u odnosu na sve ostale plašteve i premaze je njegova potpuna otpornost na vlagu, dovoljna fleksibilnost i mogućnost brzog i jeftinog nanošenja na kabel pomoću olovne preše.

Međutim, olovo ima mnoge nedostatke: visoku specifičnu težinu, nisku mehaničku čvrstoću, nedovoljnu otpornost na mehaničku i elektrokemijsku koroziju.

Sve to, s obzirom na ograničene i prirodne rezerve olova, čini nužnim poboljšanje kvalitete olovnih plašta, uvođenje supstituta i projektiranje novih vrsta kabelskih proizvoda bez olovnih plašta.

Za utapanje plašta kabela koristi se olovo ne niže od razreda C-3, s udjelom olova od 99,86%.

Mehanička čvrstoća olovnog omotača uvelike je određena njegovom strukturom.Finoporozna struktura dobivena kao rezultat proizvodnje omotača od olova razreda C-2 i C-3 uz brzo i intenzivno hlađenje ekstrudiranog omotača je mehanički najčvršći i stabilniji .

Sa srednjom i grubom zrnastom strukturom dobivaju se točkice niske kvalitete. Iz takvih školjki, čak iu normalnim uvjetima proizvodnje, rastu kristali olova, koji se zatim međusobno pomiču duž ravnina cijepanja, što dovodi do preranog uništenja školjke.

Vrlo čisto olovo vrlo je sklono stvaranju i rastu kristala čak i na sobnoj temperaturi, što ga čini neprikladnim za proizvodnju olovnih omotača.

Mjera za suzbijanje kristalizacije olova je, osim hlađenja nakon presvlačenja olovom, dodavanje kositra, antimona, kalcija, telura, bakra i drugih metala u olovo.

Kabel bojnog krstaša, izgrađen za Kraljevsku mornaricu Velike Britanije, pušten u službu 1920. Tri vodiča, obložena olovom, u oklopu.

Najbolji aditiv je kositar, koji u olovu u količini od 1-3% težinski daje stabilnu sitnozrnastu strukturu. Međutim, kositar je vrlo rijedak i trenutno se zamjenjuje drugim metalima u omotačima kabela.

Unošenje antimona u olovo u količini od 0,6 do 0,8% povoljno utječe na strukturu olovnog omotača i povećava mehaničku čvrstoću, donekle smanjujući elastičnost, odnosno sposobnost savijanja olovnog omotača. Dodatak telura u količini od oko 0,05% daje dobre rezultate. Takozvano bakreno olovo, koje je olovo s primjesom bakra - u količini od oko 0,05% - također je postalo široko rasprostranjeno.

Osim dvostrukih legura postoje i ternarne legure olova s ​​kadmijem, kositrom (0,15%), antimonom i drugim metalima. Te su legure manje prikladne za proizvodnju i njihovi rezultati ispitivanja slični su onima nekih binarnih legura i bakar-olovo.

Aluminij se također može koristiti za izradu kabelskih omotača. U tu svrhu koristi se tehnički aluminij i aluminij visoke čistoće (s udjelom aluminija 99,5 i 99,99%), čija su mehanička svojstva bolja od olova i olovnih legura.

Čvrstoća aluminijske ljuske je najmanje 2-3 puta veća od čvrstoće olova. Temperatura rekristalizacije aluminija, kao i njegova otpornost na vibracije, znatno su više nego kod olova.

Specifična težina aluminija je 2,7, a olova 11,4, stoga zamjena olovnog plašta aluminijem može rezultirati velikim smanjenjem težine kabela i povećanjem mehaničke čvrstoće plašta, što će omogućiti u nekim slučajevima odbiti ojačanje kabela čeličnim trakama.

Glavni nedostatak aluminija je njegov nedovoljna otpornost na koroziju… Proces nanošenja plašta na kabel znatno je kompliciran visokim talištem aluminija (657 °C) i povećanim tlakom tijekom prešanja, koji doseže trostruki tlak pri istiskivanju olovnog plašta.

Aluminijski omotač može se postaviti ne samo presovanjem, već i hladnom metodom, u kojoj se izolirane žice i kabeli uvlače u aluminijske cijevi prethodno izrađene ekstruzijom, nakon čega slijedi oblaganje izvlačenjem ili valjanjem. Ova metoda omogućuje upotrebu komercijalnog aluminija.

Dosta je uobičajena metoda hladnog zavarivanja aluminijskog plašta, koja se sastoji u tome da rubovi aluminijske trake nanesene uzdužno na kabel prolaze između valjaka, uz pomoć kojih se stvara visok specifični pritisak na aluminij, dovoljan za njegovo hladno zavarivanje.

Trenutno se plastika uspješno koristi za izradu zaštitnih omotača za žice i kabele umjesto olova.Kada je potrebna veća fleksibilnost kabela, najprikladniji su omotači od vulkanizirane gume i plastike.

Vulkanizirani gumeni poklopci crijeva najčešće se koriste u proizvodnji kabela. na prirodnoj ili sintetičkoj gumi te od termoplastičnih materijala kao što su PVC, polietilen.

Mehanička čvrstoća takvih školjki je prilično visoka (čvrstoća na kidanje u rasponu od 1,0 do 2,0 kg / mm2, istezanje od 100 do 300%).

Glavni nedostatak je primjetna propusnost vlage, koja se shvaća kao vrijednost koja karakterizira sposobnost materijala da propušta vodenu paru pod utjecajem razlike tlaka s obje strane sloja materijala.

Vulkanizirana guma na prirodnoj gumi može dugo raditi u temperaturnom rasponu od -60 do + 65 ° C. Za većinu plastike ove granice su mnogo uže, posebno za temperature ispod nula stupnjeva.

Postoje silikonske gume, novi gumeni materijali koji su silicijevi silicijski polimeri.To su visokomolekularne tvari u čijoj je osnovi struktura atoma silicija spojena s atomima ugljika.

Plašt izrađen od termoplastičnih materijala, u usporedbi s olovnim plaštom kabela, može značajno smanjiti težinu kabela i povećati otpornost plašta na koroziju i mehaničku čvrstoću (vidi također — Žice i kabeli s gumenom izolacijom).

Uništenje olovnog omotača

Mehanička čvrstoća olovnog plašta neophodna je kako bi se osigurala dovoljna zaštita izolacijskog sloja od okoline koja okružuje kabel. Ovo svojstvo (mehanička čvrstoća) mora se održati dugo tijekom rada kabela nekoliko desetljeća i ne mijenjati se tijekom vremena pod utjecajem mehaničkih (vibracije) i kemijskih (korozija) uzroka.

Mehanička svojstva olovnih plašta i njihova stabilnost pod utjecajem različitih uzroka ovise uglavnom o strukturi plašta i njegovim promjenama pod utjecajem topline i vibracija.

Kabeli s olovnim plaštom grubo zrnate strukture često ne podnose dugotrajni transport, čak ni željeznicom (osobito ljeti).

Pod utjecajem trešnje i povišene temperature počinju rasti kristali olova, na ljusci se pojavljuje mreža sitnih pukotina koje se sve više produbljuju i na kraju dovode do uništenja ljuske.Olovni omotači kabela položenih na mostove posebno su osjetljivi na oštećenja od vibracija.

Bilo je slučajeva kada su olovni kabeli, poslani ljeti željeznicom nekoliko tisuća kilometara, stigli na odredište s potpuno uništenom ljuskom.

Takvi se slučajevi najčešće događaju na olovnim omotačima od čistog olova. Dodaci kositra, antimona, telura i nekih drugih metala daju stabilnu fino zrnastu strukturu i stoga se koriste u proizvodnji olovnih kabelskih plašta.

Kada struja curenja napusti olovni omotač kabela položenog u vlažno vapnenačko tlo koje sadrži C0 ion3olovo karbonat PbC03 na izlaznoj točki gdje se olovni omotač naknadno uništava.

Elektrokemijska korozija olova može dovesti do potpunog uništenja olovnog omotača u jednoj do dvije godine, budući da struja od 1 A godišnje može nositi oko 25 kg olova ili 9 kg željeza, pa stoga uz prosječnu struju curenja od 0,005 A u jedne godine uništi oko 170 g olova ili oko 41,0 g željeza.

Radikalna mjera borba protiv elektrokemijske korozije je tzv. katodna zaštita, koja se temelji na činjenici da se zaštićenom metalu daje negativan potencijal u odnosu na okolne strukture, što ovaj metal čini otpornim na gotovo sve vrste korozije tla.

Minimalni elektronegativni potencijal pri kojem prestaju sve vrste korozije je 0,85 V za čelične cijevi i 0,55 V za olovne plašteve električnih kabela.

U nizu slučajeva, premaz olovnog plašta pruža dobru zaštitu od elektrokorozije sa zaštitnim omotačem koji se sastoji od sloja poluprovodljivog bitumena, dvije poluprovodljive gumene trake i pričvrsne bijele trake. dobiva se neka vrsta elektroničkog filtra koji propušta električnu struju koja izlazi iz omotača i odvaja olovo od izravnog učinka primljenog u ionskoj elektrolizi.

Mehaničke sile u plaštu kabela

Mehaničke sile u plaštu kabela nastaju kao rezultat strujanja impregnacijske smjese u okomito ovješenom strujni kablovi, kao i zbog toplinskog širenja impregnacijske smjese kada se kabel zagrijava. U modernom visokonaponski kablovi punjeni uljem i plinom olovni omotač mora izdržati znatan unutarnji pritisak.

Kako se smjesa za impregniranje zagrijava, tlak u kabelu raste do vrijednosti koja odgovara hidrostatskom tlaku. Što je bolja impregnacija izolacijskog sloja, to se veći tlak dobiva u kabelu tijekom zagrijavanja, budući da se volumen plinskih inkluzija smanjuje s poboljšanjem impregnacije kabela.

Pod utjecajem pritiska koji djeluje na unutarnju stranu omotača, ovaj se nastoji proširiti, a ako se prekorači granica elastične deformacije elektrode, dolazi do trajne deformacije, koja slabi ovojnicu i smanjuje operativnost. svojstva kabla.

Ponovljeni ciklusi zagrijavanja i hlađenja kabela koji rezultiraju trajnim deformacijama u olovi mogu uzrokovati pucanje olovnog omotača.

Budući da olovo bez aditiva na sobnoj temperaturi nema gotovo nikakvu granicu elastičnosti, pojava takvih trajnih deformacija u olovnom omotaču radnog kabela nedvojbeno će dovesti do kršenja njegove mehaničke čvrstoće.

Prisutnost aditiva u olovu povećava mehanička svojstva, a posebno granicu elastičnosti plašta, stoga je za kabele izložene pritisku iznutra obavezna upotreba legiranog olova ili posebnih dvostrukih i trostrukih legura.

Smanjenje mehaničkih svojstava olovnog omotača tijekom vremena određuje njegov životni vijek. S tog stajališta proizlazi koncept «krivulje životnog vijeka omotača», koji označava odnos između vlačne čvrstoće u omotaču i trajanja njegovog djelovanje do pucanja ljuske .

U slučajevima kada je potrebno ojačanje olovnog plašta kabela, na primjer kod kabela punjenih plinom ili namijenjenih za polaganje na strmo nagnutoj trasi, primjenom trakastog oklopa od dvije tanke mjedene ili čelične trake povećava se mehanička čvrstoća kabela. omotač i čini ga pogodnim za visoki tlak koji se razvija u kabelu.

Oklopljeni kablovi

Olovni plašt ne pruža dovoljnu zaštitu od mehaničkih utjecaja, na primjer slučajnih udaraca u kabel tijekom instalacije, a posebno od vlačnih sila koje se javljaju kako tijekom polaganja kabela, tako i tijekom njegovog rada.

Kod kabela za vertikalnu instalaciju, posebno u rijeci i moru, potrebno je zaštititi olovni plašt od vlačnih sila, jer će se bez takve zaštite olovni plašt s vremenom pokidati ili oštetiti.

Postoje dvije glavne vrste oklopa: traka, koja štiti kabel prvenstveno od slučajnih mehaničkih utjecaja tijekom polaganja i žice - od vlačnih sila.

Trakasti oklop se sastoji od dvije čelične trake naslagane na podlogu od vlaknastih materijala tako da razmaci između zavoja jedne trake preklapaju zavoje druge trake. Razmaci između rubova zavoja jedne trake jednaki su otprilike trećini širine trake, a preklapanje zavoja jedne trake s zavojima druge treba iznositi najmanje četvrtinu širine trake. traka oklopljena traka.

Takva izvedba kabelskog oklopa omogućuje zaštitu olovnog plašta od udaraca lopatom pri polaganju kabela i drugih ne prejakih mehaničkih utjecaja, a istovremeno zadržava fleksibilnost potrebnu za polaganje kabela, koja se dobiva pomicanjem « zavoji oklopa trake jedan u odnosu na drugi.

Nedostatak oklopne trake je mogućnost pomicanja zavoja oklopne trake kada se kabel vuče po tlu tijekom polaganja. Ovakav oklop uglavnom se koristi za armiranje podzemnih kabela, kao i kabela položenih u zatvorenom prostoru u kabelskim tunelima i na zidovima zgrada.

Čelična traka koja se koristi u industriji kabela trebala bi imati vlačnu čvrstoću od 30 do 42 kg/mm2, jer je traka visoke vlačne čvrstoće vrlo elastična i ne leži dobro na kabelu tijekom bušenja. Potrebno je istezanje pri prekidu 20 - 36% (s procijenjenom duljinom uzorka od 100 mm).

Za armiranje energetskih kabela koristi se čelična traka debljine 0,3, 0,5 i 0,8 mm i širine 15, 20, 25, 30, 35, 45 i 60 mm, ovisno o promjeru kabela. Traku treba isporučiti u krugovima promjera oko 500 - 700 mm.

Oklopna žica se koristi okrugla i segmentirana (ravna). Okrugla žica se koristi za armiranje kabela koji moraju izdržati značajne vlačne sile tijekom instalacije ili rada (npr. podmorski kabeli). Segmentirana žica koristi se za kabele položene u rudnicima i na strmim nagibima.

Za zaštitu od korozije, žica koja se koristi za armiranje mora biti presvučena debelim, kontinuiranim slojem cinka.

U rezervi, žičani oklop, sličan traci, nanosi se na kabel na jastuku, koji se može sastojati od sloja kabelske pređe prethodno impregnirane spojem protiv truljenja, prekrivenog slojem bitumenske smjese na vrhu.

Kod žičane armature smjer uvijanja uzima se u smjeru suprotnom od smjera punog uvijanja žila kabela.

Za zaštitu oklopa od korozije (korozije), prekriven je bitumenskom smjesom i slojem prethodno impregnirane kabelske pređe prekrivene na vrhu istom smjesom. Vanjski sloj kabelske pređe dizajniran je ne samo za zaštitu oklopne trake ili oklopne žice od korozije, već služi i za pričvršćivanje, odnosno ne dopušta pomicanje oklopnih traka i drži oklopne žice u konopcu.

Kabeli namijenjeni za unutarnju instalaciju ne smiju imati sloj impregnirane kabelske pređe preko armirane obloge iz razloga zaštite od požara. Takvi kabeli, na primjer kabeli marke SBG, moraju biti oklopljeni lakiranom armaturnom trakom.

Proces rezervacije sastoji se od nanošenja zaštitnih navlaka i oklopa.Olovni kabel treba nanositi u nizu: sloj bitumenske smjese upleten s dvije trake kabelskog papira (antikorozivni premaz), sloj spoja, kabelske pređe ili impregniranog sulfatnog papira (jastuk ispod oklopa), sloj bitumenske smjese , oklop izrađen od dvije čelične trake ili čelične žice, sloja bitumenske smjese, kabelske pređe (vanjski omotač), sloja bitumenske smjese i otopine krede.