Kaitseümbrised ja kaablikatted: otstarve, materjalid, tüübid, korrosioonivastane, soomustatud
Kaitsekestade ja -katete määramine
Kaitsekatted kaitsevad isolatsioonikihti juhe või kaabel keskkonna, aga peamiselt niiskuse mõjust. Mida vähem niiskuskindel on kaabli või traadi isolatsioon, seda täiuslikum on ümbris.
Kaabli füüsilised töötingimused mõjutavad ka ümbrise materjali valikut, näiteks kui on vaja kaabli suuremat painduvust, tuleks kasutada painduvat kesta.
Kinnitamiseks kasutatakse vähe materjale, nimelt plii, alumiiniumi, kummi, plasti ja nende kombinatsioone.
Juhtmete ja kaablite kaitsekatted kaitsevad juhti mehaanilise pinge eest paigaldamise või töötamise ajal, samuti kaitsevad kaablikesta korrosiooni eest, seetõttu eristatakse korrosioonivastaseid katteid mõnikord kaitsekatete rühmast.
Korrosioonivastase kattena kasutatakse kõige sagedamini kaablipaberit, mis kantakse kihist koos samaaegse kastmisega sobiva viskoossusega bituumeni koostistega.
Kaitseümbrised koosnevad puuvillasest või kaablilõngast, mis kantakse punutud või punutud kujul kaabli isoleerkihile või kaitsekestale või punutisest kaabli või juhtme isoleerkihile või kaitsekestale.
Kaitseümbriste katmine plastikuga on laialt levinud, et kaitsta neid korrosiooni ja mehaaniliste kahjustuste eest.
Korrosioonivastase kattena kasutatakse kõige sagedamini kaablipaberit, mis kantakse kihist koos samaaegse kastmisega sobiva viskoossusega bituumeni koostistega.
Painduvate juhtmete ja kaablite mehaaniliseks kaitseks kasutatakse sageli õhukestest terastraatidest punutist.
Paljude konstruktsioonide puhul on puuvillast ja muudest lõngadest punutised kaetud spetsiaalsete lakkidega (kattelakid), mis kaitsevad traati keskkonnamõjude, osooni mõju eest ning suurendavad traadi vastupidavust niiskusele ja bensiinile.
Kasutatakse ka plastikust, metallfooliumist ja riidest või kaetud paberist komposiitkatteid, mis võivad mõnel juhul asendada pliikest (eriti sise- ja ajutiste paigalduste kaablite puhul).
Materjalide säilitamine
Plii on peamine materjal, millest valmistatakse kõige usaldusväärsemad vestid. Plii ümbrise peamiseks eeliseks kõigi teiste ümbriste ja katete ees on selle täielik niiskuskindlus, piisav paindlikkus ning võimalus pliipressi abil kiiresti ja odavalt kaablile kanda.
Pliil on aga palju puudusi: suur erikaal, madal mehaaniline tugevus, ebapiisav vastupidavus mehaanilisele ja elektrokeemilisele korrosioonile.
Kõik see, võttes arvesse plii piiratud ja looduslikke varusid, tingib vajaduse parandada pliikestade kvaliteeti, võtta kasutusele asendusi ja kavandada uut tüüpi pliikestadeta kaablitooteid.
Kaablikestade uputamiseks kasutatakse pliid, mis ei ole madalam kui klass C-3, pliisisaldusega 99,86%.
Plii kesta mehaanilise tugevuse määrab suuresti selle struktuur.Piiklassidest C-2 ja C-3 valmistatud kesta valmistamise tulemusena koos ekstrudeeritud kesta kiire ja intensiivse jahutamisega peenpoorne struktuur on mehaaniliselt kõige tugevam ja stabiilsem.
Keskmise ja jämedateralise struktuuriga saadakse madala kvaliteediga täpid. Sellistest kestadest kasvavad isegi tavalistes tootmistingimustes pliikristallid, mis seejärel nihkuvad üksteise suhtes mööda lõhenemistasandeid ja see toob kaasa kesta enneaegse hävimise.
Väga puhas plii on väga altid kristallide tekkele ja kasvule isegi toatemperatuuril, mistõttu see ei sobi pliikestade tootmiseks.
Meede plii kristalliseerumise vastu võitlemiseks on lisaks jahutamisele pärast pliiga katmist tina, antimoni, kaltsiumi, telluuri, vase ja muude metallide lisamine pliile.
Lahinguristleja kaabel, ehitatud Suurbritannia kuningliku mereväe jaoks, kasutusele võetud 1920. aastal. Kolm juhti, pliiümbrisega, soomustega.
Parim lisand on tina, mis pliis 1-3 massiprotsenti sisaldades annab stabiilse peeneteralise struktuuri. Tina on aga väga vähe ja praegu asendatakse seda kaablikestes teiste metallidega.
Antimoni lisamine plii koguses 0,6–0,8% mõjutab soodsalt plii kesta struktuuri ja suurendab mehaanilist tugevust, alandades mõnevõrra elastsust, st plii kesta paindevõimet. Häid tulemusi annab telluuri lisamine koguses umbes 0,05%. Laialt levis ka nn vaskplii, mis on plii vase lisandiga — koguses umbes 0,05%.
Lisaks topeltsulamitele on plii kolmekomponentsed sulamid kaadmiumi, tina (0,15%), antimoni ja muude metallidega. Neid sulameid on vähem mugav valmistada ja nende katsetulemused on lähedased mõne kahekomponentse sulami ja vase-plii omadele.
Alumiiniumist saab valmistada ka kaablikestasid. Selleks kasutatakse nii tehnilist kui ka kõrge puhtusastmega alumiiniumi (alumiiniumisisaldusega 99,5 ja 99,99%), mille mehaanilised omadused on paremad kui pliil ja pliisulamitel.
Alumiiniumkesta tugevus on vähemalt 2-3 korda suurem kui plii tugevus. Alumiiniumi ümberkristallimistemperatuur ja vibratsioonikindlus on oluliselt kõrgemad kui plii omad.
Alumiiniumi erikaal on 2,7 ja plii oma 11,4, seetõttu võib plii mantli asendamine alumiiniumiga kaasa tuua kaabli massi olulise vähenemise ja kesta mehaanilise tugevuse suurenemise, mis võimaldab seda mõnel juhul keelduda kaabli tugevdamisest terasribadega.
Alumiiniumi peamine puudus on see ebapiisav korrosioonikindlus… Kaablile mantli pealekandmise protsessi raskendab oluliselt alumiiniumi kõrge sulamistemperatuur (657 °C) ja pressimise ajal tõusev rõhk, mis ulatub plii ümbrise väljalükkamisel kolmekordse rõhuni.
Alumiiniumkatet saab peale pressida ka külmmeetodil, mille käigus tõmmatakse isoleeritud juhtmed ja kaablid eelnevalt ekstrusiooniga valmistatud alumiiniumtorudesse, millele järgneb kattekiht tõmbamise või rullimise teel. See meetod võimaldab kasutada kaubandusliku kvaliteediga alumiiniumi.
Üsna levinud on alumiiniumkesta külmkeevitamise meetod, mis seisneb selles, et kaablile pikisuunas kantud alumiiniumriba servad lähevad rullikute vahele, mille abil tekitatakse alumiiniumile suur erirõhk, millest piisab. selle külmkeevitamiseks.
Praegu kasutatakse plii asemel edukalt juhtmete ja kaablite kaitsekestade tootmiseks plastikut.Kui on vaja suurendada kaabli painduvust, sobivad kõige paremini vulkaniseeritud kummist ja plastikust ümbrised.
Vulkaniseeritud kummist voolikukatted on kaablitootmises kõige laialdasemalt kasutatavad. naturaalsetel või sünteetilistel kummidel ja termoplastilistest materjalidest nagu PVC, polüetüleen.
Selliste kestade mehaaniline tugevus on üsna kõrge (rebenemistugevus vahemikus 1,0–2,0 kg / mm2, pikenemine 100–300%).
Peamine puudus on märgatav niiskuse läbilaskvus, mille all mõistetakse väärtust, mis iseloomustab materjali võimet läbida veeauru rõhuerinevuse mõjul materjalikihi mõlemal küljel.
Looduslikul kummil olev vulkaniseeritud kumm võib töötada pikka aega temperatuurivahemikus -60 kuni + 65 ° C. Enamiku plastide puhul on need piirid palju kitsamad, eriti kui temperatuur on alla null kraadi.
Seal on silikoonkummid, uued kummimaterjalid, mis on räni räni polümeerid.Need on kõrgmolekulaarsed ained, mille alusel on räni aatomite struktuur ühendatud süsinikuaatomitega.
Termoplastsetest materjalidest valmistatud kest võib võrreldes kaablite pliiümbrisega oluliselt vähendada kaabli kaalu ning suurendada mantli korrosioonikindlust ja mehaanilist tugevust (vt ka — Kummiisolatsiooniga juhtmed ja kaablid).
Plii ümbrise hävitamine
Plii mantli mehaaniline tugevus on vajalik, et tagada isoleerkihi piisav kaitse kaablit ümbritseva keskkonna eest. See omadus (mehaaniline tugevus) peab säilima pikka aega kaabli töötamise ajal mitu aastakümmet ega tohi aja jooksul muutuda mehaaniliste (vibratsioon) ja keemiliste (korrosioon) põhjuste mõjul.
Pliikestade mehaanilised omadused ja stabiilsus erinevate põhjuste mõjul sõltuvad peamiselt ümbrise struktuurist ning selle muutustest kuumuse ja vibratsiooni mõjul.
Jämedateralise struktuuriga pliist ümbrisega kaablid ei kannata sageli pikaajalist transporti isegi raudteel (eriti suvel).
Raputamise ja kõrgendatud temperatuuri mõjul hakkavad kasvama pliikristallid, kestale tekib väikeste pragude võrgustik, mis aina enam süvenevad ja viimaks viivad kesta hävimiseni.Vibratsioonikahjustustele on eriti vastuvõtlikud sildadele asetatud kaablite pliisümbrised.
On olnud juhtumeid, kus suvel raudteel mitme tuhande kilomeetri kaugusele saadetud pliikaablid jõudsid sihtkohta täielikult hävinud kestaga.
Sellised juhtumid esinevad kõige sagedamini puhtast pliist valmistatud pliist ümbristel. Tina, antimoni, telluuri ja mõnede teiste metallide lisandid annavad stabiilse peeneteralise struktuuri ja seetõttu kasutatakse neid pliikaablikestade valmistamisel.
Kui lekkevool väljub C0 ioon3pliikarbonaati PbC03 sisaldavasse niiskesse lubjarikkasse pinnasesse asetatud kaabli pliikestast väljumispunktis, kus pliikest hiljem hävib.
Plii elektrokeemiline korrosioon võib viia plii ümbrise täieliku hävimiseni ühe kuni kahe aasta jooksul, kuna 1A voolutugevus aastas võib kanda umbes 25 kg pliid või 9 kg rauda ja seega keskmise lekkevooluga 0,005 A in üks aasta hävitab umbes 170 g pliid või umbes 41,0 g rauda.
Radikaalne meede võitlus elektrokeemilise korrosiooni vastu on nn katoodkaitse, mis põhineb asjaolul, et kaitstud metallile antakse ümbritsevate konstruktsioonide suhtes negatiivne potentsiaal, mis muudab selle metalli immuunseks peaaegu igat tüüpi pinnase korrosiooni suhtes.
Minimaalne elektronegatiivne potentsiaal, mille juures igat tüüpi korrosioon lakkab, on terastorude puhul 0,85 V ja elektrikaablite pliikestade puhul 0,55 V.
Paljudel juhtudel annab plii ümbrise kate hea kaitse elektrokorrosiooni eest kaitsekattega, mis koosneb pooljuhtiva bituumeni kihist, kahest pooljuhtivast kummiribast ja kinnitavast valgest teibist. saadakse elektrooniline filter, mis laseb läbi kestast väljuva elektrivoolu ja eraldab juhtme vastuvõetava otsemõjust. ioonelektrolüüsis.
Mehaanilised jõud kaabli kestas
Mehaanilised jõud kaabli kestas tekivad immutussegu voolamise tagajärjel vertikaalselt rippuvas toitekaablid, samuti immutussegu soojuspaisumise tõttu kaabli kuumutamisel. Kaasaegses õli ja gaasiga täidetud kõrgepingekaablid plii ümbris peab taluma märkimisväärset siserõhku.
Impregneerimissegu kuumutamisel tõuseb rõhk kaablis hüdrostaatilisele rõhule vastava väärtuseni. Mida parem on isolatsioonikihi immutamine, seda suurem on rõhk kaablis kuumutamisel, kuna gaasisulgude maht väheneb koos kaabli immutamise paranemisega.
Mantli siseküljele mõjuva rõhu mõjul kipub viimane laienema ja plii elastse deformatsiooni piiri ületamisel tekib jäävdeformatsioon, mis nõrgestab plii kesta ja vähendab töövõimet. kaabli omadused.
Kaabli korduvad kuumutamis- ja jahutustsüklid, mille tulemuseks on juhtmes püsivad deformatsioonid, võivad põhjustada juhtmekesta purunemise.
Kuna pliil ilma lisanditeta toatemperatuuril pole peaaegu mingit elastsuse piiri, põhjustab selliste jäävdeformatsioonide ilmnemine töökaabli plii ümbrises kahtlemata selle mehaanilise tugevuse rikkumist.
Lisandite esinemine pliis suurendab ümbrise mehaanilisi omadusi ja eelkõige elastsuse piiri, seetõttu on seestpoolt tuleva surve all olevate kaablite puhul kohustuslik kasutada legeeritud pliid või spetsiaalseid kahe- ja kolmekordseid sulameid.
Plii kesta mehaaniliste omaduste vähenemine ajas määrab selle eluea, millest lähtuvalt tekib mõiste «kesta eluea kõver», mis tähendab seost kesta tõmbetugevuse ja selle kestuse vahel. toime kuni kesta rebenemiseni .
Juhtudel, kui on vaja kaabli plii mantli tugevdamist, näiteks gaasiga täidetud kaablites või järsu kaldega rajale paigaldamiseks, suurendab kahe õhukese messing- või terasriba ribasoomuse kasutamine kaabli mehaanilist tugevust. kest ja muudab selle sobivaks kõrge rõhu jaoks, arenedes kaablis.
Soomustatud kaablid
Plii mantel ei paku piisavat kaitset mehaaniliste mõjude eest, näiteks juhuslike löökide eest kaablile paigaldamise ajal, eriti aga tõmbejõudude eest, mis tekivad nii kaabli paigaldamisel kui ka töö ajal.
Vertikaalseks paigaldamiseks mõeldud kaablites, eriti jões ja meres, on vaja pliikestat kaitsta tõmbejõudude eest, sest ilma sellise kaitseta pliikest aja jooksul rebeneb või kahjustub.
Soomust on kahte peamist tüüpi: lint, mis kaitseb kaablit paigaldamise ajal peamiselt juhuslike mehaaniliste mõjude eest, ja traat - tõmbejõudude eest.
Ribasoomus koosneb kahest terasribast, mis on asetatud kiudmaterjalide alusele nii, et ühe riba keerdude vahelised vahed kattuvad teise riba keerdude vahel. Ühe riba keerdude servade vahed on võrdsed umbes kolmandikuga riba laiusest ja ühe riba keerdude kattumine pööretega peaks olema vähemalt veerand riba laiusest. riba soomustatud riba.
Kaablisoomuse selline teostus võimaldab kaitsta plii mantlit kaabli paigaldamisel labidaga löömise ja muude mitte liiga tugevate mehaaniliste mõjude eest ning samal ajal säilitab kaabli paigaldamiseks vajaliku paindlikkuse, mis saadakse liigutades « lintsoomuse painded üksteise suhtes.
Lintsoomuse miinuseks on soomuslindi painde nihkumise võimalus, kui kaablit ladumise ajal mööda maad lohistatakse. Sellist soomust kasutatakse peamiselt maa-aluste kaablite, aga ka siseruumides kaablitunnelitesse ja hoonete seintele paigaldatavate kaablite armeerimiseks.
Kaablitööstuses kasutatava teraslindi tõmbetugevus peaks olema 30 kuni 42 kg/mm2, sest suure tõmbetugevusega lint on väga vetruv ja ei istu broneerimisel hästi kaablile. Vajalik on katkevenivus 20–36% (hinnangulise proovi pikkusega 100 mm).
Jõukaablite soomutamiseks kasutatakse teraslinti paksusega 0,3, 0,5 ja 0,8 mm ning laiusega 15, 20, 25, 30, 35, 45 ja 60 mm, olenevalt kaabli läbimõõdust. Lint tuleks tarnida umbes 500–700 mm läbimõõduga ringidena.
Soomustraati kasutatakse ümmarguse ja segmenteeritud (tasapinnalise). Ümartraati kasutatakse soomuskaablite tugevdamiseks, mis peavad taluma paigaldamise või kasutamise ajal märkimisväärseid tõmbejõude (nt merekaablid). Segmenttraati kasutatakse kaevandustes ja järskudel kaldega teedel paigaldatavate kaablite jaoks.
Korrosiooni eest kaitsmiseks peab soomustamiseks kasutatav traat olema kaetud paksu pideva tsingikihiga.
Reservatsioonina kantakse kaablile teibiga sarnane traatsoomus padjale, mis võib koosneda mädanemisvastase seguga eelnevalt immutatud kaablilõnga kihist, mis on pealt kaetud bituumensegu kihiga.
Traatsoomuse puhul võetakse keerdumise suund kaablisüdamike täieliku keerdumise suunale vastupidises suunas.
Soomuse kaitsmiseks korrosiooni (korrosiooni) eest kaetakse see bituumenseguga ja pealt kaetakse sama seguga eelimmutatud kaablilõnga kiht. Kaablilõnga välimine kiht ei ole mõeldud mitte ainult soomuslindi või soomustraadi kaitsmiseks korrosiooni eest, vaid on mõeldud ka kinnitamiseks, see tähendab, et see ei lase soomustatud lintidel liikuda ja hoiab soomustatud juhtmeid nööris.
Sisepaigaldamiseks mõeldud kaablitel ei tohi tuleohutuse huvides soomustatud kattekihi kohal olla immutatud kaablilõnga kihti. Sellised kaablid, näiteks SBG kaubamärgi kaablid, peavad olema kaetud lakitud soomusteibiga.
Broneerimisprotsess seisneb kaitsekatete ja soomuse pealekandmises.Pliikaabel tuleks peale kanda järjestikku: bituumenkompositsiooni kiht, mis on keeratud kahe kaabliribaga (korrosioonivastane kate), segukiht, trosslõnga või immutatud sulfaatpaberi kiht (padi soomuse all), kiht bituumenkompositsiooni. , kahest terasribast või terastraadist valmistatud soomus, bituumenkoostise kiht, trosslõng (välimine kate), bituumenkompositsiooni kiht ja kriidilahus.