Beschermende mantels en kabelmantels: doel, materialen, soorten, anti-corrosie, gepantserd

Benoeming van beschermende schalen en hoezen

Beschermhoezen dienen ter bescherming van de isolatielaag draad of kabel van de invloed van de omgeving, maar vooral van de invloed van vocht. Hoe minder vochtbestendig de isolatie van de kabel of draad is, hoe perfecter de mantel moet worden aangebracht.

De fysieke bedrijfsomstandigheden van de kabel zijn ook van invloed op de keuze van het mantelmateriaal. Als er bijvoorbeeld meer flexibiliteit van de kabel nodig is, moet een flexibele mantel worden gebruikt.

Er zijn weinig materialen gebruikt voor insluiting, namelijk lood, aluminium, rubber, kunststoffen en combinaties daarvan.

Beschermkappen van draden en kabels dienen om de geleider te beschermen tegen mechanische belasting tijdens het leggen of tijdens gebruik, en om kabelmantels te beschermen tegen corrosie, daarom worden corrosiewerende coatings soms onderscheiden van de groep beschermkappen.

Als corrosiewerende coating wordt meestal kabelpapier gebruikt, aangebracht vanaf een laag met gelijktijdige bewatering met bitumensamenstellingen met de juiste viscositeit.

Beschermmantels bestaan ​​uit katoen- of kabelgarens die in de vorm van een vlechtwerk of vlechtwerk op de isolatielaag of beschermmantel van de kabel of een vlechtwerk op de isolatielaag of beschermmantel van de kabel of geleider zijn aangebracht.

Het bedekken van beschermende omhulsels met plastic is wijdverbreid om ze te beschermen tegen corrosie en mechanische schade.

Als corrosiewerende coating wordt meestal kabelpapier gebruikt, aangebracht vanaf een laag met gelijktijdige bewatering met bitumensamenstellingen met de juiste viscositeit.

Een vlechtwerk van dunne staaldraden wordt vaak gebruikt voor mechanische bescherming van flexibele draden en kabels.

In een aantal ontwerpen zijn vlechten gemaakt van katoen en andere garens bedekt met speciale vernissen (coatingvernissen) die de draad beschermen tegen de invloed van de omgeving, tegen de werking van ozon en de weerstand van de draad tegen vocht en benzine verhogen.

Samengestelde bedekkingen van plastic, metaalfolie en stof of gecoat papier worden ook gebruikt, en kunnen in sommige gevallen de loden mantel vervangen (vooral voor kabels die worden gebruikt voor binnen- en tijdelijke installaties).

Materialen vasthouden

Lood is het belangrijkste materiaal waaruit de meest betrouwbare vesten zijn gemaakt. Het grote voordeel van de loden mantel ten opzichte van alle andere mantels en coatings is de volledige vochtbestendigheid, voldoende flexibiliteit en de mogelijkheid om snel en goedkoop met een loodpers op de kabel aan te brengen.

Lood heeft echter veel nadelen: hoog soortelijk gewicht, lage mechanische sterkte, onvoldoende weerstand tegen mechanische en elektrochemische corrosie.

Dit alles, rekening houdend met de beperkte en natuurlijke loodreserves, noopt tot een verbetering van de kwaliteit van de loden omhulsels, het introduceren van vervangende producten en het ontwerpen van nieuwe soorten kabelproducten zonder loden omhulsels.

Lood niet lager dan klasse C-3, met een loodgehalte van 99,86%, wordt gebruikt voor het zinken van kabelmantels.

De mechanische sterkte van de loden schaal wordt grotendeels bepaald door de structuur.De fijn-poreuze structuur die wordt verkregen door de productie van de schaal uit loodklasse C-2 en C-3 met snelle en intensieve afkoeling van de geëxtrudeerde schaal is de meest mechanisch sterk en stabiel.

Met een medium en grove korrelstructuur worden stippen van lage kwaliteit verkregen. Uit dergelijke schalen groeien, zelfs onder normale productieomstandigheden, loodkristallen, die vervolgens langs de splitsingsvlakken ten opzichte van elkaar verschuiven, en dit leidt tot voortijdige vernietiging van de schaal.

Zeer zuiver lood is zeer vatbaar voor kristalvorming en -groei, zelfs bij kamertemperatuur, waardoor het ongeschikt is voor de productie van loden omhulsels.

Een maatregel om loodkristallisatie tegen te gaan is, naast het koelen na het coaten van lood, het toevoegen van tin, antimoon, calcium, tellurium, koper en andere metalen aan het lood.

Battlecruiser-kabel, gebouwd voor de Royal Navy van Groot-Brittannië, in gebruik genomen in 1920. Drie geleiders, met lood omhuld, in harnas.

Het beste additief is tin, dat, wanneer het in een hoeveelheid van 1-3 gewichtsprocent in lood zit, zorgt voor een stabiele fijnkorrelige structuur. Tin is echter zeer schaars en wordt momenteel in kabelmantels vervangen door andere metalen.

De introductie van antimoon in lood in een hoeveelheid van 0,6 tot 0,8% heeft een gunstige invloed op de structuur van de loden schaal en verhoogt de mechanische sterkte, waardoor de elasticiteit enigszins wordt verlaagd, dat wil zeggen het vermogen van de loden schaal om te buigen. Een toevoeging van tellurium in een hoeveelheid van ongeveer 0,05% geeft goede resultaten. Het zogenaamde koperlood, lood met een bijmenging van koper - in een hoeveelheid van ongeveer 0,05% - werd ook wijdverbreid.

Naast dubbele legeringen zijn er ternaire legeringen van lood met cadmium, tin (0,15%), antimoon en andere metalen. Deze legeringen zijn minder gemakkelijk te vervaardigen en hun testresultaten liggen dicht bij die van sommige binaire legeringen en koper-lood.

Aluminium kan ook worden gebruikt om kabelmantels te maken. Hiervoor wordt zowel technisch als zeer zuiver aluminium (met een aluminiumgehalte van 99,5 en 99,99%) gebruikt, waarvan de mechanische eigenschappen beter zijn dan die van lood en loodlegeringen.

De sterkte van de aluminium schaal is minstens 2-3 keer hoger dan de sterkte van het lood. De herkristallisatietemperatuur van aluminium, evenals de weerstand tegen trillingen, zijn aanzienlijk hoger dan die van lood.

Het soortelijk gewicht van aluminium is 2,7 en dat van lood is 11,4, daarom kan het vervangen van de loden mantel door aluminium resulteren in een grote vermindering van het gewicht van de kabel en een toename van de mechanische sterkte van de mantel, wat het mogelijk zal maken in sommige gevallen de versteviging van de kabel met stalen strips weigeren.

Het grootste nadeel van aluminium is het onvoldoende corrosiebestendigheid… Het proces van het aanbrengen van de mantel op de kabel wordt aanzienlijk bemoeilijkt door het hoge smeltpunt van aluminium (657°C) en de verhoogde druk tijdens het persen, die driemaal de druk bereikt bij het uitduwen van de loden mantel.

Aluminium ommanteling kan niet alleen worden aangebracht door middel van krimpen, maar ook door middel van een koude methode, waarbij geïsoleerde draden en kabels door extrusie in aluminium buizen worden getrokken, gevolgd door omhulling door trekken of walsen. Met deze methode kan aluminium van commerciële kwaliteit worden gebruikt.

De methode van koudlassen van een aluminium omhulsel is vrij gebruikelijk, wat erin bestaat dat de randen van een aluminium strip die in de lengterichting op de kabel is aangebracht tussen rollen doorgaat, met behulp waarvan een hoge specifieke druk op het aluminium wordt gecreëerd, voldoende voor zijn koudlassen.

Momenteel worden kunststoffen met succes gebruikt om beschermende omhulsels voor draden en kabels te produceren in plaats van lood.Wanneer meer kabelflexibiliteit vereist is, zijn gevulkaniseerde rubberen en plastic omhulsels het meest geschikt.

Gevulkaniseerde rubberen slangafdekkingen worden het meest gebruikt bij de productie van kabels. op natuurlijke of synthetische rubbers en van thermoplastische materialen zoals PVC, polyethyleen.

De mechanische sterkte van dergelijke schalen is vrij hoog (scheursterkte in het bereik van 1,0 tot 2,0 kg / mm2, rek van 100 tot 300%).

Het belangrijkste nadeel is de merkbare vochtdoorlatendheid, die wordt opgevat als een waarde die kenmerkend is voor het vermogen van het materiaal om waterdamp door te laten onder invloed van een drukverschil aan beide zijden van de materiaallaag.

Gevulkaniseerd rubber op natuurrubber kan lange tijd werken in het temperatuurbereik van -60 tot +65 °C. Voor de meeste kunststoffen zijn deze limieten veel smaller, vooral voor temperaturen onder nul graden.

Er zijn siliconenrubbers, nieuwe rubbermaterialen die silicium-siliciumpolymeren zijn, dit zijn hoogmoleculaire stoffen, op basis waarvan de structuur van siliciumatomen is gecombineerd met koolstofatomen.

De mantel van thermoplastische materialen kan, in vergelijking met de loden mantel van de kabels, het gewicht van de kabel aanzienlijk verminderen en de corrosieweerstand van de mantel en de mechanische sterkte verhogen (zie ook — Draden en kabels met rubberen isolatie).

Vernietiging van de loden schede

De mechanische sterkte van de loden mantel is nodig om de isolatielaag voldoende te beschermen tegen de omgeving rondom de kabel. Deze eigenschap (mechanische sterkte) moet tijdens het gebruik van de kabel gedurende meerdere decennia gedurende lange tijd behouden blijven en mag niet in de loop van de tijd veranderen onder invloed van mechanische (trillingen) en chemische (corrosie) oorzaken.

De mechanische eigenschappen van loden omhulsels en hun stabiliteit onder invloed van verschillende oorzaken hangen voornamelijk af van de structuur van de omhulling en de veranderingen daarvan onder invloed van warmte en trillingen.

Kabels met een loden mantel met een grofkorrelige structuur zijn vaak niet bestand tegen langdurig transport, ook niet per spoor (vooral in de zomer).

Onder invloed van schudden en verhoogde temperatuur beginnen loodkristallen te groeien, er verschijnt een netwerk van kleine scheurtjes in de schaal, die steeds dieper worden en uiteindelijk leiden tot de vernietiging van de schaal.Vooral de loden mantels van kabels die op bruggen zijn gelegd, zijn gevoelig voor trillingsschade.

Er zijn gevallen geweest waarin loden kabels, die in de zomer over duizenden kilometers per spoor werden verzonden, op hun bestemming aankwamen met een volledig verwoeste granaat.

Dergelijke gevallen komen het vaakst voor op loden omhulsels van puur lood. Toevoegingen van tin, antimoon, tellurium en enkele andere metalen geven een stabiele fijnkorrelige structuur en worden daarom gebruikt bij de productie van loden kabelmantels.

Wanneer de lekstroom de loden mantel verlaat van een kabel die is gelegd in vochtige kalkrijke grond met C0 ion3loodcarbonaat PbC03 op het punt waar de loden mantel vervolgens wordt vernietigd.

Elektrochemische corrosie van lood kan leiden tot volledige vernietiging van de loden mantel in één tot twee jaar, aangezien een stroom van 1A per jaar ongeveer 25 kg lood of 9 kg ijzer kan vervoeren, en dus met een gemiddelde lekstroom van 0,005 A in een jaar vernietigt ongeveer 170 g lood of ongeveer 41,0 g ijzer.

Een radicale maatregel strijd tegen elektrochemische corrosie is de zogenaamde kathodische bescherming, gebaseerd op het feit dat het beschermde metaal een negatieve potentiaal krijgt ten opzichte van de omliggende structuren, waardoor dit metaal immuun wordt voor bijna alle vormen van bodemcorrosie.

De minimale elektronegatieve potentiaal waarbij alle soorten corrosie ophouden is 0,85 V voor stalen buizen en 0,55 V voor loden mantels van elektrische kabels.

In een aantal gevallen biedt de coating van de loden mantel een goede bescherming tegen elektrocorrosie met een beschermkap die bestaat uit een laag halfgeleidend bitumen, twee halfgeleidende rubberen strips en een witte bevestigingstape. soort elektronisch filter wordt verkregen, dat de elektrische stroom doorlaat die de mantel verlaat, en de kabel scheidt van het directe effect van de ontvangen bij ionenelektrolyse.

Mechanische krachten in de kabelmantel

Mechanische krachten in de kabelmantel ontstaan ​​als gevolg van de stroming van het impregneermengsel in een verticaal opgehangen stroomkabels, evenals door thermische uitzetting van het impregneermengsel wanneer de kabel wordt verwarmd. In het moderne hoogspanningskabels gevuld met olie en gas de loden mantel moet bestand zijn tegen aanzienlijke interne druk.

Naarmate het impregneermengsel wordt verwarmd, neemt de druk in de kabel toe tot een waarde die overeenkomt met de hydrostatische druk. Hoe beter de isolatielaag is geïmpregneerd, hoe groter de druk in de kabel tijdens het verwarmen, aangezien het volume gasinsluitsels afneemt naarmate de impregnering van de kabel verbetert.

Onder invloed van de druk die op de binnenzijde van de huls werkt, heeft deze de neiging uit te zetten, en als de limiet van elastische vervorming van het lood wordt overschreden, zal een blijvende vervorming optreden, die de loden huls verzwakt en de werking vermindert. eigenschappen van de kabel.

Herhaalde verwarmings- en afkoelcycli van de kabel die resulteren in permanente vervormingen in de kabel, kunnen ertoe leiden dat de kabelmantel scheurt.

Aangezien lood zonder additieven bij kamertemperatuur bijna geen elastische limiet heeft, zal het optreden van dergelijke permanente vervormingen in de loden mantel van de werkende kabel ongetwijfeld leiden tot een schending van de mechanische sterkte.

De aanwezigheid van additieven in het lood verhoogt de mechanische eigenschappen en in het bijzonder de elastische limiet van de mantel, daarom is het voor kabels die worden blootgesteld aan druk van binnenuit verplicht om gelegeerd lood of speciale dubbele en driedubbele legeringen te gebruiken.

De vermindering van de mechanische eigenschappen van de loden schaal in de loop van de tijd bepaalt de levensduur.Vanuit dit oogpunt ontstaat het concept van de "shell life curve", wat de relatie betekent tussen de treksterkte in de schaal en de duur van zijn levensduur. actie totdat de schaal scheurt.

In gevallen waar versteviging van de loden mantel van de kabel vereist is, bijvoorbeeld bij gasgevulde kabels of bestemd om op een steil hellend traject te worden gelegd, verhoogt de toepassing van een strippantser van twee dunne messing of stalen strips de mechanische sterkte van de kabel. mantel en maakt deze geschikt voor hoge druk die in de kabel ontstaat.

Gepantserde kabels

De loden mantel biedt onvoldoende bescherming tegen mechanische invloeden, bijvoorbeeld onbedoelde stoten op de kabel tijdens de installatie, en in het bijzonder tegen trekkrachten die optreden zowel tijdens het leggen van de kabel als tijdens het gebruik ervan.

Bij kabels voor verticale installatie, vooral in rivier en zee, is het noodzakelijk om de loden mantel te beschermen tegen trekkrachten, omdat zonder een dergelijke bescherming de loden mantel na verloop van tijd zal scheuren of beschadigen.

Er zijn twee hoofdtypen pantser: tape, dat de kabel voornamelijk beschermt tegen onbedoelde mechanische invloeden tijdens het leggen, en draad - tegen trekkrachten.

Het strippantser bestaat uit twee stalen strips die op een rug van vezelachtig materiaal zijn aangebracht, zodat de openingen tussen de windingen van de ene strip de windingen van de andere strip overlappen. De openingen tussen de randen van de windingen van een strook zijn gelijk aan ongeveer een derde van de breedte van de strook, en de overlapping van de windingen van een strook met windingen, de andere, moet ten minste een kwart van de breedte van de strip gepantserde strip.

Een dergelijke implementatie van het kabelpantser maakt het mogelijk om de loden mantel te beschermen tegen slaan met een schop bij het leggen van de kabel en andere niet al te sterke mechanische invloeden, en behoudt tegelijkertijd de flexibiliteit die nodig is voor het leggen van de kabel, die wordt verkregen door te bewegen « bochten van het bandpantser ten opzichte van elkaar.

Het nadeel van de tapepantser is de mogelijkheid van verplaatsing van de bochten van de pantsertape wanneer de kabel tijdens het leggen over de grond wordt gesleept. Dergelijke bepantsering wordt voornamelijk gebruikt voor het bewapenen van ondergrondse kabels, evenals kabels die binnenshuis in kabeltunnels en op de muren van gebouwen worden gelegd.

De staalband die in de kabelindustrie wordt gebruikt dient een treksterkte te hebben van 30 tot 42 kg/mm2, omdat de band met hoge treksterkte zeer veerkrachtig is en tijdens het boeken niet goed op de kabel blijft zitten. Rek bij breuk 20 - 36% is vereist (met een geschatte monsterlengte van 100 mm).

Voor het wapenen van stroomkabels wordt een staalband gebruikt met een dikte van 0,3, 0,5 en 0,8 mm en een breedte van 15, 20, 25, 30, 35, 45 en 60 mm, afhankelijk van de diameter van de kabel. De tape dient in cirkels aangeleverd te worden met een diameter van ongeveer 500 - 700 mm.

Pantserdraad wordt rond en gesegmenteerd (plat) gebruikt. Ronde draad wordt gebruikt om kabels te wapenen die tijdens installatie of gebruik aanzienlijke trekkrachten moeten weerstaan ​​(bijv. onderzeese kabels). Gesegmenteerde draad wordt gebruikt voor kabels die in mijnen en op steile hellingen worden gelegd.

Ter bescherming tegen corrosie moet de draad die voor bepantsering wordt gebruikt, worden bedekt met een dikke, ononderbroken laag zink.

Onder voorbehoud wordt een draadpantser, vergelijkbaar met tape, op de kabel aangebracht op een kussen, dat kan bestaan ​​uit een laag kabelgaren die vooraf is geïmpregneerd met een antirotverbinding, bedekt met een laag bitumineus mengsel erop.

Voor draadpantsering wordt de draairichting genomen in de richting tegengesteld aan de richting van volledige draaiing van de kabelkernen.

Om het pantser tegen corrosie (corrosie) te beschermen, is het bedekt met een bitumineuze verbinding en een laag voorgeïmpregneerd kabelgaren bedekt met dezelfde verbinding. De buitenste laag van het kabelgaren is niet alleen ontworpen om de gepantserde band of de gepantserde draad tegen corrosie te beschermen, maar dient ook voor bevestiging, dat wil zeggen dat het de gepantserde banden niet laat bewegen en de gepantserde draden in een touw vasthoudt.

Kabels die bedoeld zijn voor installatie binnenshuis mogen om brandveiligheidsredenen niet voorzien zijn van een laag geïmpregneerd kabelgaren over de gepantserde coating. Dergelijke kabels, bijvoorbeeld kabels van het merk SBG, moeten worden gepantserd met gelakte pantsertape.

Het reserveringsproces bestaat uit het aanbrengen van beschermhoezen en bepantsering.Loodkabel moet achtereenvolgens worden aangebracht: een laag bitumineuze samenstelling gedraaid met twee stroken kabelpapier (corrosiewerende coating), een laag compound, kabelgaren of geïmpregneerd sulfaatpapier (kussen onder het pantser), een laag bitumineuze samenstelling , een pantser gemaakt van twee stalen strips of staaldraden, een laag bitumineuze samenstelling, kabelgaren (buitenmantel), een laag bitumineuze samenstelling en krijtoplossing.