Защитни обвивки и кабелни обвивки: предназначение, материали, видове, антикорозионни, бронирани
Назначаване на защитни черупки и капаци
Защитните обвивки служат за защита на изолационния слой проводник или кабел от влиянието на околната среда, но главно от влиянието на влагата. Колкото по-малко влагоустойчива е изолацията на кабела или проводника, толкова по-перфектна обвивка трябва да се постави.
Физическите условия на работа на кабела също влияят върху избора на материала на обвивката, например, ако се изисква повишена гъвкавост на кабела, тогава трябва да се използва гъвкава обвивка.
Материалите, използвани за ограничаване, са малко, а именно олово, алуминий, каучук, пластмаси и комбинации от тях.
Защитните капаци на проводници и кабели служат за защита на проводника от механични натоварвания по време на полагане или по време на работа, както и за защита на кабелните обвивки от корозия, поради което антикорозионните покрития понякога се разграничават от групата на защитните капаци.
Като антикорозионно покритие най -често се използва кабелна хартия, нанесена от слой със едновременно поливане с битумни състави с подходящ вискозитет.
Защитните обвивки се състоят от памучни или кабелни прежди, нанесени под формата на плитка или плитка върху изолационния слой или защитна обвивка на кабела или плитка върху изолационния слой или защитна обвивка на кабела или проводника.
Покритието на защитни обвивки с пластмаси е широко разпространено, за да ги предпази от корозия и механични повреди.
Като антикорозионно покритие най -често се използва кабелна хартия, нанесена от слой със едновременно поливане с битумни състави с подходящ вискозитет.
За механична защита на гъвкави проводници и кабели често се използва оплетка от тънки стоманени проводници.
В редица дизайни плитките, изработени от памук и други прежди, са покрити със специални лакове (покривни лакове), които предпазват проводника от влиянието на околната среда, от действието на озона и увеличават устойчивостта на влага и бензин на жицата.
Използват се и комбинирани покрития от пластмаси, метално фолио и плат или лакирана хартия, които в някои случаи могат да заменят оловната обвивка (особено при кабели, използвани за вътрешни и временни инсталации).
Задържащи материали
Оловото е основният материал, от който са изработени най -надеждните жилетки. Основното предимство на оловната обвивка пред всички други обвивки и покрития е нейната пълна влагоустойчивост, достатъчна гъвкавост и възможност за бързо и евтино нанасяне върху кабела с помощта на оловна преса.
Оловото обаче има много недостатъци: високо специфично тегло, ниска механична якост, недостатъчна устойчивост на механична и електрохимична корозия.
Всичко това, като се вземат предвид ограничените и естествени запаси на олово, налага да се подобри качеството на оловните обвивки, да се въведат заместители и да се проектират нови видове кабелни продукти без оловни обвивки.
За и потъване на кабелни обвивки се използва олово не по-ниско от клас C-3, със съдържание на олово 99,86%.
Механичната якост на оловната обвивка до голяма степен се определя от нейната структура.Финопорестата структура, получена в резултат на производството на корпуса от оловни марки С-2 и С-3 с бързо и интензивно охлаждане на екструдираната обвивка, е най-механично здравата и стабилна.
Със средна и едрозърнеста структура се получават точки с ниско качество. От такива черупки дори при нормални производствени условия растат оловни кристали, които след това се изместват един спрямо друг по равнините на разцепване и това води до преждевременно разрушаване на черупката.
Много чистото олово е много предразположено към образуване и растеж на кристали дори при стайна температура, поради което е неподходящо за производството на оловни обвивки.
Мерка за борба с кристализацията на олово е, в допълнение към охлаждането след оловно покритие, добавянето на калай, антимон, калций, телур, мед и други метали към оловото.
Кабел за боен крайцер, построен за Кралския флот на Великобритания, постъпил на въоръжение през 1920 г. Три проводника, в оловна обвивка, в броня.
Най -добрата добавка е калайът, който, когато се съдържа в олово в количество от 1 — 3% тегловни, осигурява стабилна финозърнеста структура. Въпреки това калайът е много оскъден и в момента се заменя в кабелните обвивки с други метали.
Въвеждането на антимон в олово в количество от 0,6 до 0,8% влияе благоприятно върху структурата на оловната обвивка и увеличава механичната якост, като понижава донякъде еластичността, тоест способността на оловната обвивка да се огъва. Добавка от телур в количество от около 0,05% дава добри резултати. Разпространение получи и така нареченият меден олово, което е олово с примес на мед — в количество от около 0,05%.
В допълнение към двойните сплави, има тройни сплави на олово с кадмий, калай (0,15%), антимон и други метали. Тези сплави са по -малко удобни за производство и резултатите от техните тестове са близки до тези за някои бинарни сплави и медно олово.
Алуминият може да се използва и за направата на кабелни якета. За тази цел се използва както технически, така и високо чист алуминий (със съдържание на алуминий 99,5 и 99,99%), чиито механични характеристики са по -добри от тези на оловото и оловните сплави.
Здравината на алуминиевата обвивка е поне 2 — 3 пъти по -висока от здравината на оловната. Температурата на прекристализация на алуминия, както и устойчивостта му на вибрации, са значително по -високи от тези на оловото.
Специфичното тегло на алуминия е 2,7, а на оловото — 11,4, поради което при смяна на оловната обвивка с алуминиева може да се получи голямо намаляване на теглото на кабела и увеличаване на механичната якост на обвивката, което ще направи възможно в някои случаи да откаже въоръжаването на кабела със стоманени ленти.
Основният недостатък на алуминия е неговият недостатъчна устойчивост на корозия… Процесът на нанасяне на обвивката върху кабела е значително усложнен от високата точка на топене на алуминия (657 ° C) и повишеното налягане по време на пресоването, което достига три пъти налягането при изтласкване на оловната обвивка.
Алуминиевата обвивка може да се нанася не само чрез кримпване, но и по студен метод, при който изолирани проводници и кабели се изтеглят в алуминиеви тръби, предварително направени чрез екструзия, последвано от обвивка чрез изтегляне или валцуване. Този метод дава възможност да се използва търговски клас алуминий.
Доста разпространен е методът за студено заваряване на алуминиева обвивка, който се състои в това, че ръбовете на алуминиева лента, нанесена надлъжно към кабела, преминават между ролки, с помощта на които се създава високо специфично налягане върху алуминия, достатъчно за студеното му заваряване.
Понастоящем пластмасите се използват успешно за производството на защитни обвивки за проводници и кабели вместо оловни.Когато се изисква повишена гъвкавост на кабелите, вулканизираните гумени и пластмасови обвивки са най -подходящи.
Капаците на маркучи от вулканизиран каучук са най -широко използваните в производството на кабели. върху естествени или синтетични каучуци и от термопластични материали като PVC, полиетилен.
Механичната якост на такива черупки е доста висока (якост на скъсване в диапазона от 1,0 до 2,0 кг / мм2, удължение от 100 до 300%).
Основният недостатък е забележимата пропускливост на влага, която се разбира като стойност, характеризираща способността на материала да пропуска водни пари под въздействието на разлика в налягането от двете страни на слоя материал.
Вулканизираният каучук върху естествен каучук може да работи дълго време в температурния диапазон от -60 до + 65 ° C. За повечето пластмаси тези граници са много по -тесни, особено за температури под нула градуса.
Съществуват силиконови каучуци, нови каучукови материали, които са силициеви силициеви полимери.Това са високомолекулни вещества, в чиято основа структурата на силициевите атоми се комбинира с въглеродни атоми.
Кожухът, изработен от термопластични материали, в сравнение с оловната обвивка на кабелите, може значително да намали теглото на кабела и да увеличи устойчивостта на корозия на обвивката и механичната якост (вижте също — Проводници и кабели с гумена изолация).
Разрушаване на оловната обвивка
Механичната якост на оловната обвивка е необходима, за да се осигури достатъчна защита на изолационния слой от околната среда, обграждаща кабела. Това свойство (механична якост) трябва да се поддържа дълго време по време на работа на кабела в продължение на няколко десетилетия и да не се променя с течение на времето под въздействието на механични (вибрации) и химически (корозия) причини.
Механичните свойства на оловните обвивки и тяхната стабилност под въздействието на различни причини зависят главно от структурата на обвивката и нейните промени под въздействието на топлина и вибрации.
Кабелите с оловна обвивка с едрозърнеста структура често не издържат на дългосрочен транспорт, дори по железопътен транспорт (особено през лятото).
Под въздействието на разклащане и повишена температура оловните кристали започват да растат, върху черупката се появява мрежа от малки пукнатини, които се задълбочават все повече и накрая, водят до разрушаване на черупката. Оловните обвивки на кабели, положени върху мостове, са особено податливи на вибрационни повреди.
Имало е случаи, когато оловни кабели, изпратени през лятото с железопътен транспорт за няколко хиляди километра, са пристигали на местоназначението си с напълно разрушен снаряд.
Такива случаи най -често се случват върху оловни обвивки, изработени от чисто олово. Добавките от калай, антимон, телур и някои други метали придават стабилна финозърнеста структура и затова се използват при производството на оловни кабелни обвивки.
Когато токът на изтичане напуска оловната обвивка на кабел, положен във влажна варова почва, съдържаща C0 йони3оловен карбонат РbС03 на изходната точка, където оловната обвивка впоследствие се разрушава.
Електрохимичната корозия на оловото може да доведе до пълно разрушаване на оловната обвивка за една до две години, тъй като ток от 1А годишно може да носи около 25 кг олово или 9 кг желязо и следователно със среден ток на изтичане от 0,005 А за една година унищожи около 170 г олово или около 41,0 г желязо.
Радикална мярка борба с електрохимичната корозия е така наречената катодна защита, базирана на факта, че защитеният метал е придаден с отрицателен потенциал по отношение на околните структури, което прави този метал имунизиран срещу почти всички видове корозия на почвата.
Минималният електроотрицателен потенциал, при който всички видове корозия престават, е 0,85 за стоманени тръби и 0,55 V за оловни обвивки на електрически кабели.
В редица случаи покритието на оловната обвивка добре предпазва от електрокорозия със защитен капак, състоящ се от слой от полупроводящ битум, две полупроводникови гумени ленти и закрепваща бяла лента.В този случай се получава един вид електронен филтър, който пропуска електрическия ток, напускащ обвивката, и отделя оловото от директния ефект на получената при йонна електролиза.
Механични сили в обвивката на кабела
Механичните сили в обвивката на кабела възникват в резултат на потока на импрегниращата смес във вертикално окачен захранващи кабели, както и поради термично разширение на импрегниращата смес при нагряване на кабела. В съвременния кабели с високо напрежение, пълни с масло и газ оловната обвивка трябва да издържа на значително вътрешно налягане.
С нагряването на импрегниращата смес налягането в кабела се увеличава до стойност, съответстваща на хидростатичното налягане. Колкото по -добро е импрегнирането на изолационния слой, толкова по -голямо налягане се получава в кабела при нагряване, тъй като обемът на газовите включвания намалява с подобряването на импрегнирането на кабела.
Под влияние на налягането, действащо от вътрешната страна на обвивката, последната има тенденция да се разширява и ако границата на еластична деформация на оловото бъде превишена, тогава ще се получи постоянна деформация, която отслабва оловната обвивка и намалява експлоатационните свойства на кабела.
Повтарянето на циклите на нагряване и охлаждане на кабела, което води до трайни деформации в оловото, може да доведе до скъсване на оловната обвивка.
Тъй като оловото без добавки при стайна температура почти няма граница на еластичност, появата на такива трайни деформации в оловната обвивка на работещия кабел несъмнено ще доведе до нарушаване на неговата механична якост.
Наличието на добавки в оловото увеличава механичните свойства и по -специално еластичната граница на обвивката, поради което за кабели, изложени на натиск отвътре, е задължително да се използва легирано олово или специални двойни и тройни сплави.
Намаляването на механичните свойства на оловната обвивка с течение на времето определя продължителността на живота й. От тази гледна точка възниква концепцията за «кривата на живота на обвивката», която означава връзката между силата на опън в черупката и продължителността на нейното действие до разкъсване на черупката.
В случаите, когато се изисква укрепване на оловната обвивка на кабела, например в газонапълнени кабели или предназначени за полагане по стръмно наклонен маршрут, прилагането на лентова броня от две тънки месингови или стоманени ленти увеличава механичната якост на обвивката и го прави подходящ за високо налягане, развиващо се в кабела.
Броневи кабели
Оловната обвивка не осигурява достатъчна защита срещу механични влияния, например случайни удари върху кабела по време на монтажа и по -специално срещу сили на опън, възникващи както при полагане на кабела, така и по време на експлоатацията му.
При кабели за вертикален монтаж, особено в реката и морето, е необходимо да се предпази оловната обвивка от сили на опън, тъй като без такава защита, оловната обвивка ще бъде разкъсана или повредена с течение на времето.
Има два основни вида броня: лента, която предпазва кабела предимно от случайни механични влияния по време на полагане, и тел — от сили на опън.
Бронята на лентата се състои от две стоманени ленти, наслоени върху подложка от влакнести материали, така че празнините между завоите на едната лента да се припокриват с завоите на другата лента. Пролуките между ръбовете на завоите на едната лента са равни на около една трета от ширината на лентата, а припокриването на завоите на едната лента с завои, другата, трябва да бъде най -малко една четвърт от ширината на лентата бронирана лента.
Подобно изпълнение на кабелната броня позволява да се предпази оловната обвивка от удряне с лопата при полагане на кабела и други не твърде силни механични влияния и в същото време запазва гъвкавостта, необходима за полагане на кабела, която се получава чрез преместване на «завои на лентовата броня един спрямо друг.
Недостатъкът на лентовата броня е възможността за изместване на завоите на броневата лента при плъзгане на кабела по земята по време на полагане. Такава броня се използва главно за брониране на подземни кабели, както и кабели, положени на закрито в кабелни тунели и по стените на сгради.
Стоманената лента, използвана в кабелната промишленост, трябва да има якост на опън от 30 до 42 кг / мм2, тъй като лентата с висока якост на опън е много пружинираща и не стои добре на кабела по време на резервацията. Изисква се удължаване при скъсване 20 — 36% (с прогнозна дължина на пробата 100 mm).
За брониране на захранващи кабели се използва стоманена лента с дебелина 0,3, 0,5 и 0,8 мм и широчина 15, 20, 25, 30, 35, 45 и 60 мм, в зависимост от диаметъра на кабела. Лентата трябва да се доставя в кръгове с диаметър около 500 — 700 мм.
Тел за броня се използва кръгла и сегментна (плоска). Кръглата жица се използва за брониране на кабели, които трябва да издържат на значителни сили на опън по време на монтаж или работа (например подводни кабели). Сегментният проводник се използва за кабели, положени в мини и по стръмни наклонени трасета.
За да се предпази от корозия, жицата, използвана за брониране, трябва да бъде покрита с плътен, непрекъснат слой цинк.
При резервация, телена броня, подобно на лента, се нанася върху кабела върху възглавница, която може да се състои от слой от кабелна прежда, предварително импрегнирана със съединение против гниене, покрито със слой битумна смес отгоре.
За броня от тел посоката на усукване се взема в посока, обратна на посоката на пълното усукване на кабелните жила.
За да се предпази бронята от корозия (корозия), тя е покрита с битумно съединение и слой от предварително импрегнирана кабелна прежда, покрита отгоре със същото съединение. Външният слой на кабелната прежда е предназначен не само за защита на бронираната лента или бронираната тел от корозия, но освен това служи за закрепване, тоест не позволява на бронените ленти да се движат и задържа бронираните проводници в канап.
Кабелите, предназначени за вътрешен монтаж, не трябва да имат слой от импрегнирана кабелна прежда върху бронираното покритие от съображения за пожарна безопасност. Такива кабели, например кабели от марката SBG, трябва да бъдат бронирани с лакирана бронирана лента.
Процесът на резервация се състои от налагане на защитни капаци и броня. Оловен кабел трябва да се прилага последователно: слой от битумен състав, усукан с две ленти от кабелна хартия (антикорозионно покритие), слой от съединение, кабелна прежда или импрегнирана сулфатна хартия (възглавница под бронята), слой от битумен състав , броня, изработена от две стоманени ленти или стоманени проводници, слой от битумен състав, кабелна прежда (външен капак), слой от битумен състав и разтвор на тебешир.