鎧裝聚乙烯外護(hù)套電纜開裂問題
發(fā)布時間：
2021-12-20
? ? 聚乙烯（PE）由于具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、韌性、耐熱性、絕緣和化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛地應(yīng)用于電力電纜、市話電纜的絕緣和護(hù)套上。但是由于聚乙烯本身的結(jié)構(gòu)原因，使得它的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能較差，特別是聚乙烯用作大截面的鎧裝電纜外護(hù)套時，開裂問題尤為突出。
聚乙烯（PE）由于具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、韌性、耐熱性、絕緣和化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛地應(yīng)用于電力電纜、市話電纜的絕緣和護(hù)套上。但是由于聚乙烯本身的結(jié)構(gòu)原因，使得它的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能較差，特別是聚乙烯用作大截面的鎧裝電纜外護(hù)套時，開裂問題尤為突出。
一、PE護(hù)套開裂的機(jī)理
PE護(hù)套開裂主要有以下兩種情況：一種是耐環(huán)境應(yīng)力開裂，指的是電纜在安裝運(yùn)行后，護(hù)套在組合應(yīng)力的作用或者環(huán)境介質(zhì)接觸時，從表面開始產(chǎn)生的脆性開裂現(xiàn)象。這種開裂一般是由兩個因素造成的：一是護(hù)套存在內(nèi)應(yīng)力，二是電纜護(hù)套長時間接觸了極性液體。這種開裂主要取決于材料本身耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能，通過多年的材料改性研究這種情況已得到根本解決。另一種是機(jī)械應(yīng)力開裂，是因?yàn)殡娎|在結(jié)構(gòu)上存在缺點(diǎn)或者護(hù)套擠出工藝不合適，護(hù)套在結(jié)構(gòu)上存在較大的應(yīng)力，且容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使電纜在施工放纜時產(chǎn)生變形而開裂。這種開裂在大截面的鋼帶鎧裝層的外護(hù)套中更為明顯。
二、PE護(hù)套開裂原因及改善措施
1 電纜鋼帶結(jié)構(gòu)的影響
當(dāng)電纜的外徑較大時，鎧裝層一般采用雙層鋼帶間隙繞包而成。根據(jù)電纜外徑的不同，鋼帶厚度有0.2mm、0.5mm和0.8mm之分。鎧裝鋼帶的厚度越大，剛性越強(qiáng)，塑性就越差，鋼帶上下層的間距越大。在擠出拉伸過程中，導(dǎo)致鎧裝層的表面上下層鋼帶之間的護(hù)套厚度差很大。在外層鋼帶邊緣的部分護(hù)套厚度最薄，內(nèi)部應(yīng)力最集中，是未來發(fā)生開裂的主要位置。為避免鎧裝鋼帶對外護(hù)套的影響，在鋼帶和PE外護(hù)套間繞包或擠包一定厚度的緩沖層，緩沖層應(yīng)緊密均勻、無褶皺、無凸起。緩沖層的加入，改善了兩層鋼帶之間的平整度，使PE護(hù)套料的厚度均勻，在加上PE護(hù)套的收縮作用，使得護(hù)套既不會出現(xiàn)松包現(xiàn)象，也不會包的太緊，從而減小了內(nèi)應(yīng)力。
2 電纜生產(chǎn)工藝的影響
大外徑鎧裝電纜護(hù)套擠塑工藝存在的主要問題是護(hù)套擠出時冷卻不夠，模具配制不合理，拉伸比過大，造成護(hù)套中內(nèi)應(yīng)力過大。大規(guī)格電纜因護(hù)套厚、外徑大，一般擠出生產(chǎn)線水槽的長度和體積有限，護(hù)套擠出時從二百多度的高溫冷卻至常溫比較困難。擠出后若護(hù)套冷卻不充分，靠近鎧裝層的護(hù)套部分會比較軟，電纜在成品盤彎曲時很容易造成鋼帶在護(hù)套表面造成切痕，致使在施工放纜時，外護(hù)套承受較大外力而開裂。另一方面護(hù)套冷卻不夠，會造成電纜成盤后進(jìn)一步冷卻產(chǎn)生較大內(nèi)收縮力，使護(hù)套在較大外力作用下開裂的幾率上升。為了保證電纜充分冷卻，可適當(dāng)增加水槽的長度或者體積，在保證護(hù)套塑化良好的基礎(chǔ)上適當(dāng)降低擠出速度，保證上盤時電纜護(hù)套內(nèi)外層已冷卻充分。同時考慮到聚乙烯為結(jié)晶型聚合物，宜采用分段降溫的溫水冷卻方式，以減小冷卻過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。一般采用由70-75℃冷卻至50-55℃，最后冷卻至室溫的方法。
3 電纜成盤彎曲半徑的影響
電纜成盤時，電纜廠家需要按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 8137.1-2013規(guī)定，選擇合適的交貨盤。但是當(dāng)用戶要求的交貨長度較長時，大外徑大段長的成品電纜，選用適宜的盤具十分困難。有些生產(chǎn)廠家為保證交貨長度，不得不減小盤具的筒體直徑，造成電纜彎曲半徑不夠，鎧裝層因電纜彎曲過大而產(chǎn)生位移，對護(hù)套產(chǎn)生較大的剪切力，嚴(yán)重時鎧裝鋼帶毛邊會扎破緩沖層直接嵌入護(hù)套內(nèi)，使護(hù)套沿鋼帶邊沿產(chǎn)生裂紋或裂縫。在施工放纜時，電纜受到橫向彎切力和拉力很大，造成成品電纜從盤上展開后護(hù)套沿裂紋方向開裂，電纜盤靠近筒體層的電纜更易開裂。
4 現(xiàn)場施工及敷設(shè)環(huán)境的影響
規(guī)范電纜施工，嚴(yán)格按照GB/T 50168-2006要求進(jìn)行施工，建議盡量降低放纜速度，避免對電纜產(chǎn)生過大的側(cè)壓力、彎切力和拉力，避免電纜表面的碰撞，文明施工。同時保證施工時電纜的最小安裝彎曲半徑符合國標(biāo)GB/T 12706.1-2008的規(guī)定，單芯鎧裝電纜彎曲半徑≥15D，三芯鎧裝電纜彎曲半徑≥12D（D為電纜外徑）。電纜敷設(shè)前最好在50-60℃條件下放置一段時間，使護(hù)套中的內(nèi)應(yīng)力得到釋放。同時避免電纜長時間在太陽下暴曬，因?yàn)楸駮r，電纜不同側(cè)面溫度不一致，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在電纜施工放纜時，增加了護(hù)套開裂的風(fēng)險。
最后，大截面鎧裝聚乙烯電纜護(hù)套開裂問題是電纜廠家須面對的一個難題。為提高電纜PE外護(hù)套的耐開裂性能，應(yīng)從護(hù)套材料本身、電纜結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝及敷設(shè)環(huán)境等多方面控制，延長電纜的使用壽命，保證電纜的質(zhì)量。
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