Beskyttelseskapper og kabelkapper: formål, materialer, typer, anti-korrosion, pansrede

Udnævnelse af beskyttende skaller og dæksler

Beskyttelsesdæksler tjener til at beskytte isoleringslaget ledning eller kabel fra påvirkning af miljøet, men hovedsageligt fra påvirkning af fugt. Jo mindre fugtbestandig isoleringen af ​​kablet eller ledningen er, jo mere perfekt skal kappen påføres.

De fysiske driftsforhold for kablet har også indflydelse på valget af kappemateriale, hvis f.eks. øget fleksibilitet af kablet er påkrævet, bør der anvendes en fleksibel kappe.

Materialer, der anvendes til indeslutning, er få, nemlig bly, aluminium, gummi, plast og kombinationer heraf.

Beskyttende dæksler af ledninger og kabler tjener til at beskytte lederen mod mekanisk belastning under lægning eller under drift, samt til at beskytte kabelkapper mod korrosion, derfor skelnes anti-korrosionsbelægninger nogle gange fra gruppen af ​​beskyttelsesdæksler.

Som en anti-korrosionsbelægning bruges kabelpapir oftest, påført fra et lag med samtidig vanding med bitumensammensætninger af passende viskositet.

Beskyttelseskapper består af bomulds- eller kabelgarn påført i form af en fletning eller fletning på isoleringslaget eller beskyttelseskappe af kablet eller en fletning på isoleringslaget eller beskyttelseskappe af kablet eller lederen.

Tildækning af beskyttelseshylstre med plast er udbredt for at beskytte dem mod korrosion og mekaniske skader.

Som en anti-korrosionsbelægning bruges kabelpapir oftest, påført fra et lag med samtidig vanding med bitumensammensætninger af passende viskositet.

En fletning af tynde ståltråde bruges ofte til mekanisk beskyttelse af fleksible ledninger og kabler.

I en række designs er fletninger lavet af bomuld og andre garner beklædt med specielle lakker (coating-lakker), der beskytter tråden mod påvirkning af miljøet, mod påvirkning af ozon og øger trådens modstand mod fugt og benzin.

Kompositbelægninger af plast, metalfolie og stof eller bestrøget papir anvendes også, og kan i nogle tilfælde erstatte blykappen (især til kabler, der bruges til indendørs og midlertidige installationer).

Fastholdende materialer

Bly er det vigtigste materiale, som de mest pålidelige veste er lavet af. Den største fordel ved blykappen i forhold til alle andre hylstre og belægninger er dens fuldstændige fugtbestandighed, tilstrækkelig fleksibilitet og evnen til hurtigt og billigt at påføre kablet ved hjælp af en blypresse.

Imidlertid har bly mange ulemper: høj vægtfylde, lav mekanisk styrke, utilstrækkelig modstand mod mekanisk og elektrokemisk korrosion.

Alt dette, under hensyntagen til de begrænsede og naturlige reserver af bly, gør det nødvendigt at forbedre kvaliteten af ​​blykapper, at indføre erstatninger og at designe nye typer kabelprodukter uden blykapper.

Bly, der ikke er lavere end klasse C-3, med et blyindhold på 99,86 %, bruges til at synke kabelkapper.

Blyskallens mekaniske styrke bestemmes i høj grad af dens struktur Den finporøse struktur opnået som følge af fremstillingen af ​​skallen fra blykvaliteterne C-2 og C-3 med hurtig og intensiv afkøling af den ekstruderede skal er mest mekanisk stærk og stabil.

Med en medium og grov kornstruktur opnås prikker af lav kvalitet. Fra sådanne skaller vokser, selv under normale produktionsforhold, blykrystaller, som så forskydes i forhold til hinanden langs spaltningsplanerne, og dette fører til for tidlig ødelæggelse af skallen.

Meget rent bly er meget udsat for krystaldannelse og vækst selv ved stuetemperatur, hvilket gør det uegnet til fremstilling af blykapper.

En foranstaltning til at bekæmpe blykrystallisation er, udover afkøling efter blybelægning, tilsætning af tin, antimon, calcium, tellur, kobber og andre metaller til blyet.

Battlecruiser-kabel, bygget til Royal Navy of Great Britain, taget i brug i 1920. Tre ledere, blybeklædt, i panser.

Det bedste tilsætningsstof er tin, som, når det er indeholdt i bly i en mængde på 1-3 vægtprocent, giver en stabil finkornet struktur. Tin er dog meget sjældent og bliver i øjeblikket erstattet i kabelkapper med andre metaller.

Indføringen af ​​antimon i bly i en mængde på 0,6 til 0,8% påvirker gunstigt strukturen af ​​blyskallen og øger den mekaniske styrke, hvilket sænker elasticiteten noget, det vil sige blyskallens evne til at bøje. En tilsætning af tellur i en mængde på ca. 0,05% giver gode resultater. Det såkaldte kobberbly, som er bly med en iblanding af kobber - i en mængde på omkring 0,05% - blev også udbredt.

Ud over dobbeltlegeringer findes ternære legeringer af bly med cadmium, tin (0,15%), antimon og andre metaller. Disse legeringer er mindre bekvemme at fremstille, og deres testresultater er tæt på resultaterne af nogle binære legeringer og kobber-bly.

Aluminium kan også bruges til at lave kabelkapper. Til dette formål anvendes både teknisk og højrent aluminium (med aluminiumindhold 99,5 og 99,99%), hvis mekaniske egenskaber er bedre end bly og blylegeringer.

Styrken af ​​aluminiumsskallen er mindst 2-3 gange højere end blyets styrke. Omkrystallisationstemperaturen for aluminium, såvel som dets modstandsdygtighed over for vibrationer, er betydeligt højere end bly.

Aluminiums vægtfylde er 2,7 og bly er 11,4, derfor kan udskiftning af blykappen med aluminium resultere i en stor reduktion af kablets vægt og en forøgelse af kappens mekaniske styrke, hvilket vil gøre det muligt i nogle tilfælde at nægte forstærkning af kablet med stålbånd.

Den største ulempe ved aluminium er dens utilstrækkelig korrosionsbestandighed... Processen med at påføre kappen på kablet er betydeligt kompliceret af det høje smeltepunkt af aluminium (657 ° C) og det øgede tryk under presning, som når tre gange trykket, når blykappen skubbes ud.

Aluminiumsbeklædning kan påføres ikke kun ved krympning, men også ved en kold metode, hvor isolerede ledninger og kabler trækkes ind i aluminiumsrør, der tidligere er fremstillet ved ekstrudering, efterfulgt af beklædning ved trækning eller rulning. Denne metode gør det muligt at bruge kommerciel aluminium.

Metoden til koldsvejsning af en aluminiumkappe er ret almindelig, som består i, at kanterne af en aluminiumsstrimmel påført på langs af kablet passerer mellem ruller, ved hjælp af hvilken der skabes et højt specifikt tryk på aluminiumet, tilstrækkeligt for sin koldsvejsning.

I øjeblikket er plast med succes brugt til at fremstille beskyttelseskapper til ledninger og kabler i stedet for bly. Når øget kabelfleksibilitet er påkrævet, er vulkaniseret gummi og plastikkapper bedst egnede.

Vulkaniserede gummislangedæksler er de mest udbredte i kabelfremstilling. på naturlige eller syntetiske gummier og fra termoplastiske materialer såsom PVC, polyethylen.

Den mekaniske styrke af sådanne skaller er ret høj (rivestyrke i området fra 1,0 til 2,0 kg / mm2, forlængelse fra 100 til 300%).

Den største ulempe er den mærkbare fugtgennemtrængelighed, som forstås som en værdi, der karakteriserer materialets evne til at passere vanddamp under påvirkning af en trykforskel på begge sider af materialelaget.

Vulkaniseret gummi på naturgummi kan arbejde i lang tid i temperaturområdet fra -60 til + 65 ° C. For de fleste plasttyper er disse grænser meget smallere, især for temperaturer under nul grader.

Der er silikonegummi, nye gummimaterialer, der er siliciumsiliciumpolymerer.Dette er højmolekylære stoffer, på grundlag af hvilke siliciumatomernes struktur er kombineret med kulstofatomer.

Kappen lavet af termoplastiske materialer kan sammenlignet med kablernes blykappe reducere vægten af ​​kablet betydeligt og øge korrosionsbestandigheden af ​​kappen og den mekaniske styrke (se også — Ledninger og kabler med gummiisolering).

Ødelæggelse af blykappen

Den mekaniske styrke af blykappen er nødvendig for at sikre tilstrækkelig beskyttelse af det isolerende lag mod omgivelserne omkring kablet. Denne egenskab (mekanisk styrke) skal opretholdes i lang tid under driften af ​​kablet i flere årtier og ikke ændre sig over tid under påvirkning af mekaniske (vibrationer) og kemiske (korrosion) årsager.

De mekaniske egenskaber af blykapper og deres stabilitet under indflydelse af forskellige årsager afhænger hovedsageligt af kappens struktur og dens ændringer under påvirkning af varme og vibrationer.

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

Under påvirkning af rystning og øget temperatur begynder blykrystaller at vokse, et netværk af små revner vises på skallen, som bliver mere og mere dybere og til sidst fører til ødelæggelsen af ​​skallen.Blykapperne på kabler lagt på broer er særligt modtagelige for vibrationsskader.

Der har været tilfælde, hvor blykabler, sendt om sommeren med jernbane i flere tusinde kilometer, ankom til deres bestemmelsessted med en fuldstændig ødelagt skal.

Sådanne tilfælde forekommer oftest på blyskeder lavet af rent bly. Tilsætninger af tin, antimon, tellur og nogle andre metaller giver en stabil finkornet struktur og bruges derfor til fremstilling af blykabelkapper.

Når lækstrømmen forlader blykappen på et kabel lagt i fugtig kalkholdig jord indeholdende C0 ion3blycarbonat PbC03 ved udgangspunktet, hvor blykappen efterfølgende ødelægges.

Elektrokemisk korrosion af bly kan føre til fuldstændig ødelæggelse af blykappen på et til to år, da en strøm på 1A om året kan bære omkring 25 kg bly eller 9 kg jern, og derfor med en gennemsnitlig lækstrøm på 0,005 A i et år ødelægger omkring 170 g bly eller omkring 41,0 g jern.

En radikal foranstaltning bekæmpelse af elektrokemisk korrosion er den såkaldte katodiske beskyttelse, baseret på, at det beskyttede metal får et negativt potentiale i forhold til de omgivende strukturer, hvilket gør dette metal immunt over for næsten alle typer jordkorrosion.

Det minimale elektronegative potentiale, ved hvilket alle typer af korrosion ophører, er 0,85 V for stålrør og 0,55 V for blykapper af elektriske kabler.

I en række tilfælde giver blykappens belægning en god beskyttelse mod elektrokorrosion med et beskyttelsesdæksel bestående af et lag halvledende bitumen, to halvledende gummilister og et fastgørende hvidt tape. der opnås en slags elektronisk filter, som passerer den elektriske strøm, der forlader kappen, og adskiller ledningen fra den direkte effekt af den modtagne ved ionelektrolyse.

Mekaniske kræfter i kabelkappen

Mekaniske kræfter i kabelkappen opstår som følge af strømmen af ​​imprægneringsblandingen i en vertikalt ophængt strømkabler, samt på grund af termisk udvidelse af imprægneringsblandingen, når kablet opvarmes. I moderne højspændingskabler fyldt med olie og gas blykappen skal modstå et betydeligt indre tryk.

Efterhånden som imprægneringsblandingen opvarmes, stiger trykket i kablet til en værdi, der svarer til det hydrostatiske tryk. Jo bedre imprægneringen af ​​det isolerende lag er, jo større bliver trykket i kablet under opvarmning, da volumenet af gasindeslutninger falder med forbedringen af ​​imprægneringen af ​​kablet.

Under påvirkning af trykket, der virker på indersiden af ​​kappen, har sidstnævnte tendens til at udvide sig, og hvis grænsen for elastisk deformation af ledningen overskrides, vil der opstå en permanent deformation, som svækker blykappen og reducerer den operationelle kablets egenskaber.

Gentagne opvarmnings- og afkølingscyklusser af kablet, der resulterer i permanente deformationer i ledningen, kan få blykappen til at briste.

Da bly uden tilsætningsstoffer ved stuetemperatur næsten ikke har nogen elastisk grænse, vil udseendet af sådanne permanente deformationer i arbejdskablets blykappe uden tvivl føre til en krænkelse af dets mekaniske styrke.

Tilstedeværelsen af ​​tilsætningsstoffer i bly øger de mekaniske egenskaber og især kappens elastiske grænse, derfor er det for kabler udsat for tryk indefra obligatorisk at bruge legeret bly eller specielle dobbelt- og tredobbelte legeringer.

Reduktionen af ​​blyskallens mekaniske egenskaber over tid bestemmer dens levetid.Ud fra dette synspunkt opstår begrebet «shell life curve», hvilket betyder forholdet mellem trækstyrken i skallen og varigheden af ​​dens. handling indtil skallen brister.

I tilfælde, hvor forstærkning af kablets blykappe er påkrævet, f.eks. i gasfyldte kabler eller beregnet til lægning på en stejlt skrånende rute, øger påføringen af ​​en strimmelpanser af to tynde messing- eller stålstrimler den mekaniske styrke af kablet. kappe og gør den velegnet til højtryk, der udvikler sig i kablet.

Pansrede kabler

Blykappen yder ikke tilstrækkelig beskyttelse mod mekaniske påvirkninger, for eksempel utilsigtede stød på kablet under installationen, og især mod trækkræfter, der opstår både under lægningen af ​​kablet og under dets drift.

I kabler til lodret installation, især i floder og hav, er det nødvendigt at beskytte blykappen mod trækkræfter, for uden en sådan beskyttelse vil blykappen blive revet eller beskadiget over tid.

Der er to hovedtyper af panser: tape, som beskytter kablet primært mod utilsigtede mekaniske påvirkninger under lægning, og wire - mod trækkræfter.

Strimmelpansringen består af to stålstrimler, der er lagdelt på en bagside af fibrøse materialer, således at mellemrummene mellem vindingerne på den ene strimmel overlapper vindingerne på den anden strimmel. Mellemrummene mellem kanterne af vindingerne på en strimmel er lig med omkring en tredjedel af strimlens bredde, og overlapningen af ​​vindingerne på en strimmel med vindinger, den anden, skal være mindst en fjerdedel af bredden af ​​strimlen strimmel pansret strimmel.

En sådan implementering af kabelpansringen gør det muligt at beskytte blykappen mod at ramme med en skovl, når kablet lægges og andre ikke for stærke mekaniske påvirkninger, og samtidig bevare den fleksibilitet, der er nødvendig for at lægge kablet, som opnås ved at flytte « bøjninger af båndpansringen i forhold til hinanden.

Ulempen ved båndpansringen er muligheden for forskydning af panserbåndets bøjninger, når kablet trækkes langs jorden under lægningen. Sådan panser bruges hovedsageligt til armering af underjordiske kabler, såvel som kabler lagt indendørs i kabeltunneler og på bygningers vægge.

Stålbåndet, der bruges i kabelindustrien, bør have en trækstyrke på 30 til 42 kg/mm2, fordi båndet med høj trækstyrke er meget fjedrende og sidder dårligt på kablet under booking. Brudforlængelse 20 - 36 % er påkrævet (med en anslået prøvelængde på 100 mm).

Til armering af strømkabler anvendes 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, afhængig af kablets diameter. Tapen skal leveres i cirkler med en diameter på ca. 500 - 700 mm.

Pansertråd bruges rund og segmenteret (flad). Rundtråd bruges til at pansere kabler, der skal modstå betydelige trækkræfter under installation eller drift (f.eks. søkabler). Segmenteret ledning bruges til kabler lagt i miner og på stejle skrå ruter.

For at beskytte mod korrosion skal den ledning, der bruges til pansring, være belagt med et tykt, kontinuerligt lag zink.

Som forbehold påføres en trådpanser, der ligner tape, på kablet på en pude, som kan bestå af et lag kabelgarn præimprægneret med en anti-rådforbindelse, dækket med et lag bituminøs blanding ovenpå.

For wirepanser tages snoningsretningen i retning modsat retningen af ​​fuld snoning af kabelkernerne.

For at beskytte rustningen mod korrosion (korrosion) er den dækket af en bituminøs forbindelse og et lag præimprægneret kabelgarn dækket ovenpå med samme forbindelse. Det ydre lag af kabelgarnet er designet til ikke kun at beskytte det pansrede bånd eller den pansrede ledning mod korrosion, men tjener også til fastgørelse, det vil sige, det tillader ikke de pansrede bånd at bevæge sig og holder de pansrede ledninger i et sejlgarn.

Kabler beregnet til indendørs montering må af brandsikkerhedsmæssige årsager ikke have et lag imprægneret kabelgarn over panserbelægningen. Sådanne kabler, for eksempel kabler af mærket SBG, skal pansres med lakeret pansertape.

Reservationsprocessen består af påføring af beskyttende betræk og rustning.Blykabel skal påføres i rækkefølge: et lag bituminøs sammensætning snoet med to strimler kabelpapir (anti-korrosionsbelægning), et lag sammensat, kabelgarn eller imprægneret sulfatpapir (pude under pansret), et lag bituminøs sammensætning , en rustning lavet af to stålstrimler eller ståltråde, et lag af bituminøs sammensætning, kabelgarn (ydre dæksel), et lag af bituminøs sammensætning og kridtopløsning.