大断面外装PEアウターシースケーブルの亀裂問題

ポリエチレン (PE) は、機械的強度、靭性、耐熱性、絶縁性、化学的安定性に優れているため、電力ケーブルや電話ケーブルの絶縁体やシースに広く使用されています。しかし、PE自体の構造上、耐環境応力亀裂に対する耐性が低く、特に断面の大きい外装ケーブルの外被としてPEを使用した場合、亀裂の問題が特に顕著になります。

1.PEシースの割れのメカニズム

PE シースの亀裂には主に次の 2 つの状況があります。1 つは環境応力亀裂で、設置および運用中のケーブル、応力または環境媒体との接触の組み合わせでのシース、表面からの脆性亀裂現象です。

この亀裂は一般に 2 つの要因によって発生します。1 つはシース内の内部応力の存在、もう 1 つはケーブルのシースが極性液体と長時間接触したことです。この種の亀裂は主に材料自体の耐環境応力亀裂性能に依存しますが、長年の材料改質研究により、この状況は根本的に解決されました。

もう1つは機械的応力亀裂です。ケーブルの構造に欠陥があるか、シースの押出プロセスが適切でないため、シースの構造に大きな応力があり、応力集中が生じやすく、ケーブルの変形が発生します。ケーブルレリーズの施工時に亀裂が発生する場合があります。この種の亀裂は、断面の大きいスチールテープ外装層の外側シースでより顕著になります。

2.PEシースの割れの原因と改善策

2.a.ケーブル鋼帯構造の影響

ケーブルの外径が大きい場合、外装層は通常、スチールベルトギャップラッピングの 2 層で構成されます。ケーブルの外径に応じて、鋼帯の厚さは0.2mm、0.5mm、0.8mmです。装甲鋼ストリップの厚さが厚いほど、剛性は強くなり、可塑性は悪化し、鋼ストリップの下層間の距離が大きくなります。

押出および延伸のプロセスにおいて、装甲層の表面の上部と下部の鋼帯の厚さの差は非常に大きくなります。外側の鋼ストリップの端にあるシースの部分は、厚さが最も薄く、内部応力が最も集中しており、将来亀裂が発生する主な場所となります。装甲スチールベルトの外側シースの影響を避けるために、スチールベルトとPEの外側シースの間に一定の厚さの緩衝層を巻き付けるか押し出す必要があり、緩衝層はしっかりと均一で、しわや凹凸がなくなければなりません。

緩衝層の追加により、2層のスチールベルト間の平坦性が向上し、PEシース素材の厚さが均一になり、PEシースの収縮に加えて、シースの緩み袋現象が発生しなくなります。あまりきつく詰めすぎないようにし、内部応力を軽減します。

2.b.ケーブル製造プロセスの影響

大口径外装ケーブルシースの押出プロセスに存在する主な問題は、不十分な冷却、不合理な金型形状、過剰な引張比、およびシースの過剰な内部応力です。一般的な押出成形ラインではシースが厚く外径が大きいため、水槽の長さと容積に制限が生じます。ケーブルはシースを押し出す際、200度以上の高温から常温まで冷却することが困難です。

押出後のシースの冷却が不十分な場合、外装層に近い部分のシースが柔らかくなり、ケーブル完成時にスチールベルトによるシースの表面にカットマークが発生しやすくなります。ケーブルレリーズの施工時に大きな外力が加わると、プレートが曲がってしまい、外被が割れてしまうことがあります。

一方、シースの冷却が不十分であると、ケーブルがさらに冷却されて円盤状になった後の内部収縮力が大きくなり、より大きな外力が作用した場合にシースに亀裂が入る確率が高くなります。ケーブルの十分な冷却を確保するために、タンクの長さまたは容積を適切に増加させ、シースの良好な可塑化に基づいて押出速度を適切に低下させて、内層と外層の温度を確保することができます。ケーブルをコイル上に置くときは、ケーブルのシースの部分が完全に冷却されていることを確認してください。

同時に、ポリエチレンが結晶性ポリマーであることを考慮すると、冷却中に発生する内部応力を軽減するために、部分冷却の温水冷却モードを採用することをお勧めします。一般的には70～75℃から50～55℃まで冷却し、最終的には室温まで冷却します。

2.c.ケーブルの曲げ半径の影響

ケーブルを撚る場合、ケーブル製造業者は工業規格 JB/T 8137.1-2013 に従って適切な配送トレイを選択する必要があります。しかし、ユーザーの要求する納入長が長い場合、完成したケーブルの外径が大きく、長さも長くなり、適切なコイルを選択するのは非常に困難です。

一部のメーカーでは、納入長を保証するために、小さなチューブ径で切断する必要があり、曲げ半径が不十分で、曲げによる被覆層の変位が大きすぎ、シースにかかるせん断力が大きく、スチールベルトの被覆時に深刻な問題が発生しました。バリはシース内に直接埋め込まれた緩衝層を刺し、ストリップのエッジに沿ってシースに亀裂や亀裂が入ります。ケーブルレリーズの構築中、ケーブルには大きな横方向の曲げ力と張力がかかり、完成したケーブルがトレイから展開された後、シースの亀裂方向に沿って亀裂が発生し、シェル層に近いケーブルはより亀裂が入ります。ひび割れが起こりやすい。

2.d.敷地の構造や敷設環境の影響

ケーブル構造は標準化され、標準要件に厳密に従って実行される必要があります。安全な施工を確保するために、ケーブルに過度の側圧、曲げ力、引張力がかからないよう、またケーブル表面の衝突を避けるために、ケーブルリリースの速度をできるだけ遅くすることをお勧めします。

同時に、ケーブルの最小設置曲げ半径が建設時の設計要件を満たしていることを確認してください。単心外装ケーブルの曲げ半径は〜15D、3芯外装ケーブルの曲げ半径は〜12D（Dはケーブル外径）です。

ケーブルを敷設する前に、シースの内部応力を解放するために、ケーブルを 50 ～ 60 度の温度に一定時間置くことが最善です。同時に、ケーブルを長時間日光にさらさないでください。曝露中はケーブルの異なる側面の温度が一定せず、応力が集中しやすく、使用中にシースが割れる危険性が高まります。ケーブルの構築と取り外し。

結論

断面が大きい装甲 PE ケーブル シースの亀裂は、ケーブル メーカーが直面しなければならない困難な問題です。ケーブルのPEシースの耐亀裂性を向上させるには、シースの材質自体、ケーブルの構造、生産技術、敷設環境などのさまざまな側面から制御し、ケーブルの耐用年数を延ばし、ケーブルの品質を確保する必要があります。ケーブル。