Beskyttelseskapper og kabelkapper: formål, materialer, typer, anti-korrosjon, pansret

Utnevnelse av beskyttende skall og deksler

Beskyttelsesdeksler tjener til å beskytte isolasjonslaget ledning eller kabel fra påvirkning av miljøet, men hovedsakelig fra påvirkning av fuktighet. Jo mindre fuktbestandig isolasjonen til kabelen eller ledningen er, desto mer perfekt må kappen påføres.

De fysiske driftsforholdene til kabelen påvirker også valg av kappemateriale, for eksempel hvis økt fleksibilitet av kabelen er nødvendig, bør en fleksibel kappe brukes.

Materialer som brukes til inneslutning er få, nemlig bly, aluminium, gummi, plast og kombinasjoner derav.

Beskyttelsesdeksler av ledninger og kabler tjener til å beskytte lederen mot mekanisk belastning under legging eller under drift, samt å beskytte kabelkapper mot korrosjon, derfor skilles anti-korrosjonsbelegg noen ganger fra gruppen av beskyttelsesdeksler.

Som et anti-korrosjonsbelegg brukes oftest kabelpapir, påført fra et lag med samtidig vanning med bitumensammensetninger med passende viskositet.

Beskyttelseskapper består av bomull eller kabelgarn påført i form av en flette eller flette på isolasjonssjiktet eller beskyttende kappe på kabelen eller en flette på isolasjonssjiktet eller beskyttelseskappen til kabelen eller lederen.

Å dekke beskyttende foringsrør med plast er utbredt for å beskytte dem mot korrosjon og mekanisk skade.

Som et anti-korrosjonsbelegg brukes oftest kabelpapir, påført fra et lag med samtidig vanning med bitumensammensetninger med passende viskositet.

En flette av tynne ståltråder brukes ofte til mekanisk beskyttelse av fleksible ledninger og kabler.

I en rekke design er fletter laget av bomull og andre garn dekket med spesielle lakker (belegglakker) som beskytter ledningen mot påvirkning av miljøet, fra virkningen av ozon og øker ledningens motstand mot fuktighet og bensin.

Komposittbelegg av plast, metallfolie og klut eller bestrøket papir brukes også, og kan i noen tilfeller erstatte blykappen (spesielt for kabler som brukes til innendørs og midlertidige installasjoner).

Holde materialer

Bly er hovedmaterialet som de mest pålitelige vestene er laget av. Hovedfordelen med blykappen fremfor alle andre kapper og belegg er dens fullstendige fuktmotstand, tilstrekkelig fleksibilitet og muligheten til å raskt og billig påføre kabelen ved hjelp av en blypresse.

Imidlertid har bly mange ulemper: høy egenvekt, lav mekanisk styrke, utilstrekkelig motstand mot mekanisk og elektrokjemisk korrosjon.

Alt dette, tatt i betraktning de begrensede og naturlige reservene av bly, gjør det nødvendig å forbedre kvaliteten på blykapper, å introdusere erstatninger og å designe nye typer kabelprodukter uten blykapper.

Bly ikke lavere enn klasse C-3, med blyinnhold på 99,86 %, brukes til å senke kabelkapper.

Den mekaniske styrken til blyskallet bestemmes i stor grad av strukturen.Den finporøse strukturen oppnådd som et resultat av produksjonen av skallet fra blykvalitetene C-2 og C-3 med rask og intensiv avkjøling av det ekstruderte skallet er mest mekanisk sterk og stabil.

Med middels og grov kornstruktur oppnås prikker av lav kvalitet. Fra slike skjell vokser det, selv under normale produksjonsforhold, blykrystaller, som deretter forskyves i forhold til hverandre langs spaltningsplanene, og dette fører til for tidlig ødeleggelse av skallet.

Svært rent bly er svært utsatt for krystalldannelse og vekst selv ved romtemperatur, noe som gjør det uegnet for produksjon av blykapper.

Et tiltak for å bekjempe blykrystallisering er, i tillegg til avkjøling etter blybelegg, tilsetning av tinn, antimon, kalsium, tellur, kobber og andre metaller til blyet.

Battlecruiser-kabel, bygget for Royal Navy of Great Britain, tatt i bruk i 1920. Tre ledere, blymantel, i rustning.

Det beste tilsetningsstoffet er tinn, som, når det er inneholdt i bly i en mengde på 1-3 vekt%, gir en stabil finkornet struktur. Tinn er imidlertid svært lite og blir for tiden erstattet i kabelkapper med andre metaller.

Innføring av antimon i bly i en mengde på 0,6 til 0,8 % påvirker strukturen til blyskallet gunstig og øker den mekaniske styrken, noe som reduserer elastisiteten, det vil si blyskallets evne til å bøye seg. En tilsetning av tellur i en mengde på ca. 0,05 % gir gode resultater. Det såkalte kobberblyet, som er bly med innblanding av kobber — i en mengde på ca. 0,05 % — ble også utbredt.

I tillegg til dobbeltlegeringer finnes ternære legeringer av bly med kadmium, tinn (0,15%), antimon og andre metaller. Disse legeringene er mindre hensiktsmessige å produsere, og testresultatene deres er nær de for noen binære legeringer og kobber-bly.

Aluminium kan også brukes til å lage kabelkapper. Til dette formål brukes både teknisk og høyrent aluminium (med aluminiuminnhold 99,5 og 99,99%), hvis mekaniske egenskaper er bedre enn bly og blylegeringer.

Styrken til aluminiumsskallet er minst 2-3 ganger høyere enn styrken til blyet. Omkrystalliseringstemperaturen til aluminium, så vel som motstanden mot vibrasjoner, er betydelig høyere enn for bly.

Egenvekten til aluminium er 2,7 og bly er 11,4, derfor kan erstatning av blykappen med aluminium resultere i en stor reduksjon i kabelens vekt og en økning i den mekaniske styrken til kappen, noe som vil gjøre det mulig i noen tilfeller å nekte forsterkning av kabelen med stållister.

Den største ulempen med aluminium er dens utilstrekkelig korrosjonsbestandighet… Prosessen med å påføre kappen på kabelen er betydelig komplisert av det høye smeltepunktet til aluminium (657 °C) og det økte trykket under pressingen, som når tre ganger trykket når blykappen skyves ut.

Aluminiumsmantel kan påføres ikke bare ved krymping, men også ved en kald metode, der isolerte ledninger og kabler trekkes inn i aluminiumsrør som tidligere er laget ved ekstrudering, etterfulgt av mantel ved trekking eller rulling. Denne metoden gjør det mulig å bruke aluminium av kommersiell kvalitet.

Metoden for kaldsveising av en aluminiumkappe er ganske vanlig, som består i det faktum at kantene på en aluminiumsstrimmel som påføres i lengderetningen på kabelen passerer mellom ruller, ved hjelp av hvilken et høyt spesifikt trykk skapes på aluminiumet, tilstrekkelig for sin kaldsveising.

For tiden brukes plast med hell til å produsere beskyttelseshylster for ledninger og kabler i stedet for bly. Når økt kabelfleksibilitet er nødvendig, er vulkanisert gummi og plasthylster mest egnet.

Slangedeksler av vulkanisert gummi er de mest brukte i kabelproduksjon. på naturlig eller syntetisk gummi og fra termoplastiske materialer som PVC, polyetylen.

Den mekaniske styrken til slike skall er ganske høy (rivestyrke i området fra 1,0 til 2,0 kg / mm2, forlengelse fra 100 til 300%).

Den største ulempen er den merkbare fuktighetspermeabiliteten, som forstås som en verdi som karakteriserer materialets evne til å passere vanndamp under påvirkning av en trykkforskjell på begge sider av materiallaget.

Vulkanisert gummi på naturgummi kan fungere lenge i temperaturområdet fra -60 til + 65 ° C. For de fleste plaster er disse grensene mye smalere, spesielt for temperaturer under null grader.

Det er silikongummi, nye gummimaterialer som er silisiumsilisiumpolymerer.Dette er høymolekylære stoffer, på grunnlag av hvilke strukturen til silisiumatomer er kombinert med karbonatomer.

Kappen laget av termoplastiske materialer, sammenlignet med blykappen til kablene, kan redusere vekten av kabelen betydelig og øke korrosjonsmotstanden til kappen og mekanisk styrke (se også - Ledninger og kabler med gummiisolasjon).

Ødeleggelse av blykappen

Den mekaniske styrken til blykappen er nødvendig for å sikre tilstrekkelig beskyttelse av isolasjonslaget fra miljøet rundt kabelen. Denne egenskapen (mekanisk styrke) må opprettholdes i lang tid under driften av kabelen i flere tiår og ikke endres over tid under påvirkning av mekaniske (vibrasjoner) og kjemiske (korrosjon) årsaker.

De mekaniske egenskapene til blyhylser og deres stabilitet under påvirkning av forskjellige årsaker avhenger hovedsakelig av kappens struktur og endringer under påvirkning av varme og vibrasjoner.

Kabler med blykappe med grovkornet struktur tåler ofte ikke langvarig transport, selv på jernbane (spesielt om sommeren).

Under påvirkning av risting og økt temperatur begynner blykrystaller å vokse, et nettverk av små sprekker vises på skallet, som utdypes mer og mer og til slutt fører til ødeleggelse av skallet.Blykappene til kabler lagt på broer er spesielt utsatt for vibrasjonsskader.

Det har vært tilfeller der blykabler, sendt om sommeren med jernbane i flere tusen kilometer, kom til bestemmelsesstedet med et fullstendig ødelagt skall.

Slike tilfeller forekommer oftest på blykapper laget av rent bly. Tilsetninger av tinn, antimon, tellur og enkelte andre metaller gir en stabil finkornstruktur og brukes derfor i produksjon av blykabelkapper.

Når lekkasjestrømmen forlater blykappen til en kabel lagt i fuktig kalkholdig jord som inneholder C0-ion3blykarbonat PbC03 ved utgangspunktet hvor blykappen deretter ødelegges.

Elektrokjemisk korrosjon av bly kan føre til fullstendig ødeleggelse av blykappen i løpet av ett til to år, siden en strøm på 1A per år kan bære rundt 25 kg bly eller 9 kg jern, og derfor med en gjennomsnittlig lekkasjestrøm på 0,005 A i ett år ødelegger ca 170 g bly eller ca 41,0 g jern.

Et radikalt tiltak bekjempe elektrokjemisk korrosjon er den såkalte katodiske beskyttelsen, basert på at det beskyttede metallet gis et negativt potensial i forhold til de omkringliggende strukturene, noe som gjør dette metallet immun mot nesten alle typer jordkorrosjon.

Det minste elektronegative potensialet der alle typer korrosjon opphører er 0,85 V for stålrør og 0,55 V for blykapper til elektriske kabler.

I en rekke tilfeller gir belegget av blykappen god beskyttelse mot elektrokorrosjon med et beskyttelsesdeksel bestående av et lag halvledende bitumen, to halvledende gummilister og en feste hvit tape. et slags elektronisk filter oppnås, som passerer den elektriske strømmen som forlater kappen, og skiller ledningen fra den direkte effekten av den mottatte i ioneelektrolyse.

Mekaniske krefter i kabelkappen

Mekaniske krefter i kabelkappen oppstår som følge av strømmen av impregneringsblandingen i en vertikalt opphengt strømkabler, samt på grunn av termisk ekspansjon av impregneringsblandingen når kabelen varmes opp. I moderne høyspentkabler fylt med olje og gass blykappen må tåle betydelig indre trykk.

Etter hvert som impregneringsblandingen varmes opp, øker trykket i kabelen til en verdi som tilsvarer det hydrostatiske trykket. Jo bedre impregnering av isolasjonslaget er, jo større blir trykket i kabelen under oppvarming, siden volumet av gassinneslutninger avtar med forbedringen av impregneringen av kabelen.

Under påvirkning av trykket som virker på innsiden av kappen, har sistnevnte en tendens til å ekspandere, og hvis grensen for elastisk deformasjon av ledningen overskrides, vil det oppstå en permanent deformasjon, som svekker blyhylsen og reduserer operasjonen. egenskapene til kabelen.

Gjentatte oppvarmings- og avkjølingssykluser av kabelen som resulterer i permanente deformasjoner i ledningen kan føre til at blykappen brister.

Siden bly uten tilsetningsstoffer ved romtemperatur nesten ikke har noen elastisk grense, vil utseendet til slike permanente deformasjoner i blykappen til arbeidskabelen utvilsomt føre til et brudd på dens mekaniske styrke.

Tilstedeværelsen av tilsetningsstoffer i blyet øker de mekaniske egenskapene og spesielt den elastiske grensen til kappen, derfor er det obligatorisk å bruke legert bly eller spesielle dobbelt- og trippellegeringer for kabler som er utsatt for trykk fra innsiden.

Reduksjonen av de mekaniske egenskapene til blyskallet over tid bestemmer dets levetid Fra dette synspunkt oppstår begrepet «shell life curve», som betyr forholdet mellom strekkfastheten i skallet og varigheten av dets. handling til skallet sprekker.

I tilfeller hvor forsterkning av kabelens blykappe er nødvendig, for eksempel i gassfylte kabler eller beregnet for legging på en bratt skrånende trasé, øker påføringen av en stripepanser av to tynne messing- eller stålstrimler den mekaniske styrken til kappe og gjør den egnet for høyt trykk, utvikles i kabelen.

Pansrede kabler

Blykappen gir ikke tilstrekkelig beskyttelse mot mekaniske påvirkninger, for eksempel utilsiktede støt på kabelen under installasjon, og spesielt mot strekkkrefter som oppstår både under leggingen av kabelen og under driften.

I kabler for vertikal installasjon, spesielt i elv og sjø, er det nødvendig å beskytte blykappen mot strekkkrefter, fordi uten slik beskyttelse vil blykappen bli revet eller skadet over tid.

Det er to hovedtyper av rustning: tape, som beskytter kabelen først og fremst mot utilsiktet mekanisk påvirkning under legging, og wire - mot strekkkrefter.

Strimmelpansringen består av to stålstrimler lagdelt på en bakside av fibrøse materialer slik at gapene mellom vindingene på den ene strimmelen overlapper vindingene til den andre strimmelen. Mellomrommene mellom kantene på svingene på en stripe er lik omtrent en tredjedel av bredden på stripen, og overlappingen av svingene på en stripe med svingene, den andre, bør være minst en fjerdedel av bredden på stripen. stripe pansret stripe.

En slik implementering av kabelpansringen gjør det mulig å beskytte blykappen fra å treffe med en spade ved legging av kabelen og andre ikke for sterke mekaniske påvirkninger, og samtidig bevare fleksibiliteten som er nødvendig for å legge kabelen, som oppnås ved å flytte « bøyninger av båndrustningen i forhold til hverandre.

Ulempen med båndpansringen er muligheten for forskyvning av bøyningene på panserbåndet når kabelen dras langs bakken under legging. Slik pansring brukes hovedsakelig til armering av jordkabler, samt kabler lagt innendørs i kabeltunneler og på vegger av bygninger.

Stålbåndet som brukes i kabelindustrien bør ha en strekkfasthet på 30 til 42 kg/mm2, fordi båndet med høy strekkfasthet er svært fjærende og sitter dårlig på kabelen under bestilling. Bruddforlengelse 20 - 36 % kreves (med en estimert prøvelengde på 100 mm).

For armering av strømkabler brukes et stålbånd med en tykkelse på 0,3, 0,5 og 0,8 mm og en bredde på 15, 20, 25, 30, 35, 45 og 60 mm, avhengig av kabelens diameter. Tapen skal leveres i sirkler med en diameter på ca 500 - 700 mm.

Pansertråd brukes rund og segmentert (flat). Rund wire brukes til å pansere kabler som skal tåle betydelige strekkkrefter under installasjon eller drift (f.eks. sjøkabler). Segmentert ledning brukes til kabler lagt i gruver og på bratte skrånende ruter.

For å beskytte mot korrosjon, må ledningen som brukes til pansring være belagt med et tykt, sammenhengende lag av sink.

I reservasjon påføres en wirepanser, lik tape, på kabelen på en pute, som kan bestå av et lag kabelgarn pre-impregnert med en anti-råteblanding, dekket med et lag bituminøs blanding på toppen.

For wirepanser tas vridningsretningen i motsatt retning av retningen for full vridning av kabelkjernene.

For å beskytte rustningen mot korrosjon (korrosjon) er den dekket med en bituminøs blanding og et lag med forhåndsimpregnert kabelgarn dekket på toppen med samme blanding. Det ytre laget av kabelgarnet er utformet ikke bare for å beskytte det pansrede båndet eller den pansrede ledningen mot korrosjon, men tjener også til festing, det vil si at det ikke lar de pansrede båndene bevege seg og holder de pansrede ledningene i en hyssing.

Kabler beregnet for innendørs montering skal av brannsikkerhetsgrunner ikke ha et lag impregnert kabelgarn over panserbelegget. Slike kabler, for eksempel kabler av merket SBG, skal armeres med lakkert pansertape.

Reservasjonsprosessen består av påføring av beskyttelsesdeksler og rustning.Blykabel skal påføres i rekkefølge: et lag av bituminøs sammensetning tvunnet med to strimler av kabelpapir (anti-korrosjonsbelegg), et lag med sammensatt, kabelgarn eller impregnert sulfatpapir (pute under rustningen), et lag med bituminøs sammensetning , en rustning laget av to stålstrimler eller ståltråder, et lag med bituminøs sammensetning, kabelgarn (ytre deksel), et lag med bituminøs sammensetning og krittløsning.