El polietileno (PE) se utiliza ampliamente en elaislamiento y revestimiento de cables de alimentación y cables de telecomunicacionesdebido a su excelente resistencia mecánica, tenacidad, resistencia al calor, aislamiento y estabilidad química. Sin embargo, debido a las características estructurales del propio PE, su resistencia al agrietamiento por tensión ambiental es relativamente pobre. Este problema se vuelve particularmente prominente cuando se utiliza PE como cubierta exterior de cables blindados de gran sección.
1. Mecanismo de agrietamiento de la funda de PE
El agrietamiento de la funda de PE ocurre principalmente en dos situaciones:
a. Agrietamiento por tensión ambiental: se refiere al fenómeno en el que la cubierta sufre grietas frágiles en la superficie debido a la tensión combinada o la exposición a medios ambientales después de la instalación y operación del cable. Es causada principalmente por la tensión interna dentro de la funda y la exposición prolongada a líquidos polares. Una extensa investigación sobre la modificación de materiales ha resuelto sustancialmente este tipo de agrietamiento.
b. Agrietamiento por tensión mecánica: esto ocurre debido a deficiencias estructurales en el cable o procesos inadecuados de extrusión de la funda, lo que lleva a una concentración significativa de tensiones y agrietamiento inducido por deformación durante la instalación del cable. Este tipo de fisuración es más pronunciado en las cubiertas exteriores de cables armados con cinta de acero de gran sección.
2. Causas del agrietamiento de la funda de PE y medidas de mejora
2.1 Influencia del cableCinta de aceroEstructura
En cables con diámetros exteriores mayores, la capa blindada suele estar compuesta por cintas de acero de doble capa. Dependiendo del diámetro exterior del cable, el espesor de la cinta de acero varía (0,2 mm, 0,5 mm y 0,8 mm). Las cintas de acero blindado más gruesas tienen mayor rigidez y menor plasticidad, lo que resulta en un mayor espacio entre las capas superior e inferior. Durante la extrusión, esto provoca diferencias significativas en el espesor de la funda entre las capas superior e inferior de la superficie de la capa blindada. Las áreas más delgadas de la funda en los bordes de la cinta de acero exterior experimentan la mayor concentración de tensión y son las áreas principales donde se producen futuras grietas.
Para mitigar el impacto de la cinta de acero blindada sobre la funda exterior, se envuelve o extruye una capa amortiguadora de cierto espesor entre la cinta de acero y la funda de PE. Esta capa amortiguadora debe ser uniformemente densa, sin arrugas ni protuberancias. La adición de una capa amortiguadora mejora la suavidad entre las dos capas de cinta de acero, garantiza un espesor uniforme de la funda de PE y, combinado con la contracción de la funda de PE, reduce la tensión interna.
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2.2 Impacto del proceso de producción de cables
Los principales problemas con el proceso de extrusión de vainas de cables blindados de gran diámetro exterior son un enfriamiento inadecuado, una preparación inadecuada del molde y una relación de estiramiento excesiva, lo que resulta en una tensión interna excesiva dentro de la vaina. Los cables de gran tamaño, debido a sus cubiertas gruesas y anchas, a menudo enfrentan limitaciones en la longitud y el volumen de los canales de agua en las líneas de producción de extrusión. El enfriamiento desde más de 200 grados Celsius durante la extrusión hasta temperatura ambiente plantea desafíos. Un enfriamiento inadecuado produce una funda más blanda cerca de la capa de armadura, lo que provoca rayones en la superficie de la funda cuando se enrolla el cable, lo que eventualmente resulta en posibles grietas y roturas durante el tendido del cable debido a fuerzas externas. Además, un enfriamiento insuficiente contribuye a aumentar las fuerzas de contracción interna después del enrollado, elevando el riesgo de que la funda se agriete bajo fuerzas externas sustanciales. Para garantizar una refrigeración suficiente, se recomienda aumentar la longitud o el volumen de los bebederos de agua. Es esencial reducir la velocidad de extrusión manteniendo la plastificación adecuada de la funda y permitiendo suficiente tiempo para el enfriamiento durante el bobinado. Además, al considerar el polietileno como un polímero cristalino, un método de enfriamiento por reducción de temperatura segmentada, de 70-75 °C a 50-55 °C, y finalmente a temperatura ambiente, ayuda a aliviar las tensiones internas durante el proceso de enfriamiento.
2.3 Influencia del radio de enrollado en el enrollado del cable
Durante el bobinado del cable, los fabricantes cumplen con los estándares de la industria para seleccionar los carretes de entrega adecuados. Sin embargo, adaptarse a longitudes de entrega largas para cables de gran diámetro exterior plantea desafíos a la hora de seleccionar carretes adecuados. Para cumplir con las longitudes de entrega especificadas, algunos fabricantes reducen los diámetros del cilindro del carrete, lo que resulta en radios de curvatura insuficientes para el cable. Una flexión excesiva provoca el desplazamiento de las capas de la armadura, lo que provoca importantes fuerzas de corte en la funda. En casos severos, las rebabas de la tira de acero blindada pueden perforar la capa de amortiguación, incrustándose directamente en la funda y provocando grietas o fisuras a lo largo del borde de la tira de acero. Durante el tendido de cables, las fuerzas laterales de flexión y tracción hacen que la funda se agriete a lo largo de estas fisuras, especialmente en los cables más cercanos a las capas internas del carrete, haciéndolos más propensos a romperse.
2.4 Impacto del entorno de construcción e instalación en el sitio
Para estandarizar la construcción de cables, se recomienda minimizar la velocidad de tendido de cables, evitando presión lateral excesiva, fuerzas de flexión, tracción y colisiones superficiales, asegurando un entorno de construcción civilizado. Preferiblemente, antes de la instalación del cable, deje que el cable descanse a 50-60 °C para liberar la tensión interna de la funda. Evite la exposición prolongada de los cables a la luz solar directa, ya que las diferencias de temperatura en varios lados del cable pueden provocar una concentración de tensiones, aumentando el riesgo de agrietamiento de la funda durante el tendido del cable.
Hora de publicación: 18-dic-2023