Selubung pelindung dan selubung kabel: tujuan, bahan, jenis, anti korosi, lapis baja

Penunjukan cangkang dan penutup pelindung

Tutup pelindung berfungsi untuk melindungi lapisan insulasi kawat atau kabel dari pengaruh lingkungan, tetapi terutama dari pengaruh kelembaban. Semakin sedikit isolasi kabel atau kawat yang tahan kelembaban, semakin sempurna selubung yang harus diterapkan.

Kondisi operasi fisik kabel juga memengaruhi pemilihan bahan selubung, misalnya, jika diperlukan peningkatan fleksibilitas kabel, maka selubung fleksibel harus digunakan.

Bahan yang digunakan untuk pengurungan sedikit, yaitu timbal, aluminium, karet, plastik, dan kombinasinya.

Tutup pelindung kabel dan kabel berfungsi untuk melindungi konduktor dari tekanan mekanis selama peletakan atau selama operasi, serta untuk melindungi selubung kabel dari korosi, oleh karena itu pelapis anti korosi kadang-kadang dibedakan dari kelompok penutup pelindung.

Sebagai pelapis anti korosi, kertas kabel paling sering digunakan, diaplikasikan dari lapisan dengan penyiraman simultan dengan komposisi bitumen dengan viskositas yang sesuai.

Selubung pelindung terdiri dari kapas atau benang kabel yang diaplikasikan dalam bentuk jalinan atau jalinan pada lapisan insulasi atau selubung pelindung kabel atau jalinan pada lapisan insulasi atau selubung pelindung kabel atau konduktor.

Menutupi casing pelindung dengan plastik tersebar luas untuk melindunginya dari korosi dan kerusakan mekanis.

Sebagai pelapis anti korosi, kertas kabel paling sering digunakan, diaplikasikan dari lapisan dengan penyiraman simultan dengan komposisi bitumen dengan viskositas yang sesuai.

Jalinan kabel baja tipis sering digunakan untuk perlindungan mekanis kabel dan kabel fleksibel.

Dalam sejumlah desain, kepang yang terbuat dari kapas dan benang lainnya dilapisi dengan pernis khusus (pernis pelapis) yang melindungi kawat dari pengaruh lingkungan, dari aksi ozon dan meningkatkan ketahanan kawat terhadap kelembapan dan bensin.

Penutup komposit dari plastik, foil logam, dan kain atau kertas berlapis juga digunakan, dan dalam beberapa kasus dapat menggantikan selubung timah (khususnya untuk kabel yang digunakan untuk instalasi dalam ruangan dan sementara).

Bahan penahan

Timbal adalah bahan utama pembuatan rompi paling andal. Keuntungan utama dari selubung timah dibandingkan semua selubung dan pelapis lainnya adalah ketahanan kelembabannya yang lengkap, fleksibilitas yang cukup dan kemampuan untuk dengan cepat dan murah menerapkan kabel menggunakan pers timbal.

Namun, timbal memiliki banyak kelemahan: berat jenis tinggi, kekuatan mekanik rendah, ketahanan yang tidak memadai terhadap korosi mekanik dan elektrokimia.

Semua ini, dengan mempertimbangkan cadangan timbal yang terbatas dan alami, mengharuskan peningkatan kualitas selubung timbal, memperkenalkan pengganti dan merancang jenis baru produk kabel tanpa selubung timbal.

Timbal tidak lebih rendah dari grade C-3, dengan kandungan timbal 99,86%, digunakan untuk menenggelamkan selubung kabel.

Kekuatan mekanik cangkang timbal sangat ditentukan oleh strukturnya Struktur berpori halus yang diperoleh sebagai hasil produksi cangkang dari kadar timbal C-2 dan C-3 dengan pendinginan cepat dan intensif dari cangkang yang diekstrusi adalah paling kuat secara mekanis dan stabil.

Dengan struktur butiran sedang dan kasar, diperoleh titik-titik berkualitas rendah. Dari cangkang seperti itu, bahkan dalam kondisi produksi normal, kristal timbal tumbuh, yang kemudian bergeser relatif satu sama lain di sepanjang bidang belahan, dan ini menyebabkan kerusakan dini pada cangkang.

Timbal yang sangat murni sangat rentan terhadap pembentukan dan pertumbuhan kristal bahkan pada suhu kamar, sehingga tidak cocok untuk produksi selubung timbal.

Langkah untuk memerangi kristalisasi timbal adalah, selain pendinginan setelah pelapisan timbal, penambahan timah, antimon, kalsium, telurium, tembaga, dan logam lainnya ke timbal.

Kabel battlecruiser, dibangun untuk Royal Navy of Great Britain, ditugaskan pada tahun 1920. Tiga konduktor, dilapisi timah, dalam baju besi.

Aditif terbaik adalah timah, yang bila terkandung dalam timbal dalam jumlah 1-3% berat, memberikan struktur butiran halus yang stabil. Namun, timah sangat langka dan saat ini sedang diganti dalam selubung kabel dengan logam lain.

Pengenalan antimon ke dalam timbal dalam jumlah 0,6 hingga 0,8% secara menguntungkan mempengaruhi struktur cangkang timah dan meningkatkan kekuatan mekanik, menurunkan elastisitas, yaitu kemampuan cangkang timah untuk menekuk. Penambahan telurium dalam jumlah sekitar 0,05% memberikan hasil yang baik. Apa yang disebut timbal tembaga, yaitu timbal dengan campuran tembaga - dalam jumlah sekitar 0,05% - juga tersebar luas.

Selain paduan ganda, ada paduan timbal terner dengan kadmium, timah (0,15%), antimon, dan logam lainnya. Paduan ini kurang nyaman untuk diproduksi dan hasil pengujiannya mendekati beberapa paduan biner dan timah tembaga.

Aluminium juga bisa digunakan untuk membuat jaket kabel. Untuk tujuan ini, aluminium teknis dan kemurnian tinggi (dengan kandungan aluminium 99,5 dan 99,99%) digunakan, karakteristik mekanisnya lebih baik daripada timbal dan paduan timbal.

Kekuatan cangkang aluminium setidaknya 2-3 kali lebih tinggi dari kekuatan timah. Suhu rekristalisasi aluminium, serta ketahanannya terhadap getaran, secara signifikan lebih tinggi daripada timbal.

Berat jenis aluminium adalah 2,7 dan timbal adalah 11,4, oleh karena itu, mengganti selubung timah dengan aluminium dapat menghasilkan pengurangan berat kabel yang besar dan peningkatan kekuatan mekanik selubung, yang memungkinkan dalam beberapa kasus menolak penguatan kabel dengan strip baja.

Kerugian utama aluminium adalah sifatnya ketahanan korosi yang tidak memadai… Proses penerapan selubung ke kabel sangat rumit dengan titik leleh aluminium yang tinggi (657 ° C) dan peningkatan tekanan selama pengepresan, yang mencapai tiga kali tekanan saat mendorong selubung timah keluar.

Selubung aluminium dapat diterapkan tidak hanya dengan crimping, tetapi juga dengan metode dingin, di mana kabel dan kabel berinsulasi ditarik ke dalam tabung aluminium yang sebelumnya dibuat dengan ekstrusi, diikuti dengan selubung dengan menggambar atau menggulung. Metode ini memungkinkan aluminium kelas komersial untuk digunakan.

Metode pengelasan dingin dari selubung aluminium cukup umum, yang terdiri dari fakta bahwa tepi strip aluminium diterapkan secara longitudinal ke kabel melewati antara rol, dengan bantuan tekanan spesifik yang tinggi dibuat pada aluminium, cukup untuk pengelasan dinginnya.

Saat ini, plastik berhasil digunakan untuk menghasilkan selubung pelindung untuk kabel dan kabel, bukan timah.Ketika fleksibilitas kabel meningkat diperlukan, karet vulkanisir dan selubung plastik paling cocok.

Penutup selang karet yang divulkanisir adalah yang paling banyak digunakan dalam pembuatan kabel. pada karet alam atau sintetik dan dari bahan termoplastik seperti PVC, polietilen.

Kekuatan mekanik cangkang tersebut cukup tinggi (kekuatan sobek berkisar antara 1,0 hingga 2,0 kg / mm2, perpanjangan dari 100 hingga 300%).

Kelemahan utama adalah permeabilitas kelembaban yang terlihat, yang dipahami sebagai nilai yang mencirikan kemampuan material untuk melewatkan uap air di bawah pengaruh perbedaan tekanan di kedua sisi lapisan material.

Karet vulkanisasi pada karet alam dapat bekerja dalam waktu lama pada kisaran suhu dari -60 hingga + 65 ° C. Untuk kebanyakan plastik, batasan ini jauh lebih sempit, terutama untuk suhu di bawah nol derajat.

Ada karet silikon, bahan karet baru yang merupakan polimer silikon silikon.Ini adalah zat molekul tinggi, di mana struktur atom silikon digabungkan dengan atom karbon.

Selubung yang terbuat dari bahan termoplastik, dibandingkan dengan selubung timah pada kabel, dapat secara signifikan mengurangi berat kabel dan meningkatkan ketahanan korosi pada selubung dan kekuatan mekanik (lihat juga — Kabel dan kabel dengan insulasi karet).

Penghancuran selubung timah

Kekuatan mekanis dari selubung timah diperlukan untuk memastikan perlindungan yang memadai dari lapisan isolasi dari lingkungan sekitar kabel. Properti ini (kekuatan mekanik) harus dipertahankan untuk waktu yang lama selama pengoperasian kabel selama beberapa dekade dan tidak berubah seiring waktu di bawah pengaruh penyebab mekanis (getaran) dan kimiawi (korosi).

Sifat mekanik selubung timbal dan stabilitasnya di bawah pengaruh berbagai sebab bergantung terutama pada struktur selubung dan perubahannya di bawah pengaruh panas dan getaran.

Kabel dengan selubung timah dengan struktur berbutir kasar seringkali tidak tahan transportasi jangka panjang, bahkan dengan kereta api (terutama di musim panas).

Di bawah pengaruh guncangan dan peningkatan suhu, kristal timbal mulai tumbuh, jaringan retakan kecil muncul di cangkang, yang semakin dalam dan akhirnya menyebabkan kehancuran cangkang.Selubung timah kabel yang diletakkan di jembatan sangat rentan terhadap kerusakan getaran.

Ada beberapa kasus ketika kabel timah, yang dikirim pada musim panas dengan kereta api sejauh beberapa ribu kilometer, tiba di tempat tujuan dengan cangkang yang hancur total.

Kasus seperti itu paling sering terjadi pada selubung timbal yang terbuat dari timbal murni. Penambahan timah, antimon, telurium dan beberapa logam lainnya memberikan struktur butiran halus yang stabil dan oleh karena itu digunakan dalam produksi selubung kabel timah.

Ketika arus bocor meninggalkan selubung timah dari kabel yang diletakkan di tanah berkapur lembab yang mengandung C0 ion3timbal karbonat PbC03 pada titik keluar di mana selubung timah kemudian dihancurkan.

Korosi elektrokimia timbal dapat menyebabkan penghancuran total selubung timbal dalam satu hingga dua tahun, karena arus 1A per tahun dapat membawa sekitar 25 kg timbal atau 9 kg besi, dan karenanya dengan arus bocor rata-rata 0,005 A di satu tahun menghancurkan sekitar 170 g timbal atau sekitar 41,0 g besi.

Tindakan radikal melawan korosi elektrokimia adalah apa yang disebut perlindungan katodik, berdasarkan fakta bahwa logam yang dilindungi diberi potensial negatif sehubungan dengan struktur sekitarnya, yang membuat logam ini kebal terhadap hampir semua jenis korosi tanah.

Potensi elektronegatif minimum di mana semua jenis korosi berhenti adalah 0,85 V untuk pipa baja dan 0,55 V untuk selubung timbal kabel listrik.

Dalam beberapa kasus, lapisan selubung timbal memberikan perlindungan yang baik terhadap korosi-elektro dengan penutup pelindung yang terdiri dari lapisan bitumen semi-konduktor, dua strip karet semi-konduktor dan pita putih pengencang. jenis filter elektronik diperoleh, yang melewatkan arus listrik meninggalkan selubung, dan memisahkan timbal dari efek langsung yang diterima dalam elektrolisis ion.

Gaya mekanis dalam selubung kabel

Gaya mekanis dalam selubung kabel muncul sebagai akibat dari aliran campuran peresapan dalam suspensi vertikal kabel listrik, serta karena pemuaian termal dari campuran peresapan saat kabel dipanaskan. Di modern kabel tegangan tinggi diisi dengan minyak dan gas selubung timah harus menahan tekanan internal yang cukup besar.

Saat campuran peresapan dipanaskan, tekanan pada kabel meningkat ke nilai yang sesuai dengan tekanan hidrostatik. Semakin baik impregnasi lapisan isolasi, semakin besar tekanan yang diperoleh pada kabel selama pemanasan, karena volume inklusi gas berkurang dengan peningkatan impregnasi kabel.

Di bawah pengaruh tekanan yang bekerja pada sisi dalam selubung, yang terakhir cenderung mengembang, dan jika batas deformasi elastis timah terlampaui, maka deformasi permanen akan terjadi, yang melemahkan selubung timah dan mengurangi operasional. sifat kabel.

Siklus pemanasan dan pendinginan berulang dari kabel yang mengakibatkan deformasi permanen pada timah dapat menyebabkan selubung timah pecah.

Karena timbal tanpa aditif pada suhu kamar hampir tidak memiliki batas elastis, munculnya deformasi permanen seperti itu pada selubung timah kabel kerja pasti akan menyebabkan pelanggaran kekuatan mekaniknya.

Kehadiran aditif dalam timbal meningkatkan sifat mekanik dan khususnya batas elastis selubung, oleh karena itu, untuk kabel yang terkena tekanan dari dalam, wajib menggunakan timah paduan atau paduan ganda dan tiga kali lipat khusus.

Pengurangan sifat mekanik cangkang timah dari waktu ke waktu menentukan masa hidupnya Dari sudut pandang ini, konsep «kurva umur cangkang» muncul, yang berarti hubungan antara kekuatan tarik di cangkang dan durasinya tindakan sampai shell pecah.

Dalam kasus di mana penguatan selubung timah kabel diperlukan, misalnya dalam kabel berisi gas atau dimaksudkan untuk meletakkan pada rute yang miring, penerapan pelindung strip dari dua strip kuningan atau baja tipis meningkatkan kekuatan mekanik kabel. selubung dan membuatnya cocok untuk tekanan tinggi, berkembang di kabel.

Kabel lapis baja

Selubung timah tidak memberikan perlindungan yang memadai terhadap pengaruh mekanis, misalnya benturan yang tidak disengaja pada kabel selama pemasangan, dan khususnya terhadap gaya tarik yang terjadi selama peletakan kabel dan selama pengoperasiannya.

Pada kabel untuk pemasangan vertikal, khususnya di sungai dan laut, selubung timah perlu dilindungi dari gaya tarik, karena tanpa pelindung tersebut, selubung timah akan robek atau rusak seiring waktu.

Ada dua jenis pelindung utama: pita, yang melindungi kabel terutama dari pengaruh mekanis yang tidak disengaja selama peletakan, dan kawat - dari gaya tarik.

Lapis baja terdiri dari dua strip baja berlapis di atas dasar bahan berserat sehingga celah antara belokan satu strip tumpang tindih dengan belokan strip lainnya. Kesenjangan antara tepi belokan satu strip sama dengan sekitar sepertiga dari lebar strip, dan tumpang tindih belokan satu strip dengan belokan, yang lain, harus setidaknya seperempat dari lebar strip. strip lapis baja strip.

Penerapan pelindung kabel seperti itu memungkinkan untuk melindungi selubung timah dari benturan dengan sekop saat meletakkan kabel dan pengaruh mekanis lainnya yang tidak terlalu kuat, dan pada saat yang sama menjaga fleksibilitas yang diperlukan untuk meletakkan kabel, yang diperoleh dengan memindahkan « tikungan pelindung pita relatif satu sama lain.

Kerugian dari pelindung pita adalah kemungkinan perpindahan belokan pita pelindung saat kabel diseret di sepanjang tanah selama peletakan. Armor semacam itu terutama digunakan untuk melindungi kabel bawah tanah, serta kabel yang diletakkan di dalam ruangan di terowongan kabel dan di dinding bangunan.

Pita baja yang digunakan dalam industri kabel harus memiliki kekuatan tarik 30 hingga 42 kg/mm2, karena pita dengan kekuatan tarik tinggi sangat kenyal dan tidak menempel dengan baik pada kabel selama pemesanan. Perpanjangan putus 20 - 36% diperlukan (dengan perkiraan panjang sampel 100 mm).

Untuk pelindung kabel listrik, pita baja dengan ketebalan 0,3, 0,5 dan 0,8 mm dan lebar 15, 20, 25, 30, 35, 45 dan 60 mm digunakan, tergantung pada diameter kabel. Rekaman itu harus dikirim dalam lingkaran dengan diameter sekitar 500 - 700 mm.

Kawat baja digunakan bulat dan tersegmentasi (datar). Kawat bundar digunakan untuk melindungi kabel yang harus menahan gaya tarik yang signifikan selama pemasangan atau pengoperasian (misalnya kabel bawah laut). Kawat tersegmentasi digunakan untuk kabel yang diletakkan di tambang dan pada rute miring yang curam.

Untuk melindungi dari korosi, kawat yang digunakan untuk pelindung harus dilapisi dengan lapisan seng yang tebal dan terus menerus.

Sebagai cadangan, pelindung kawat, mirip dengan selotip, diaplikasikan pada kabel di atas bantalan, yang dapat terdiri dari lapisan benang kabel yang telah diresapi sebelumnya dengan senyawa anti-busuk, ditutup dengan lapisan campuran bitumen di atasnya.

Untuk pelindung kawat, arah puntiran diambil berlawanan arah dengan arah puntiran penuh inti kabel.

Untuk melindungi pelindung dari korosi (korosi), lapis baja tersebut dilapisi dengan senyawa bitumen dan lapisan benang kabel yang telah diresapi sebelumnya yang ditutup di atasnya dengan senyawa yang sama. Lapisan luar dari benang kabel dirancang tidak hanya untuk melindungi pita lapis baja atau kawat lapis baja dari korosi, tetapi juga berfungsi untuk pengikatan, yaitu, tidak memungkinkan pita lapis baja untuk bergerak dan menahan kabel lapis baja dalam sebuah benang.

Kabel yang dimaksudkan untuk pemasangan di dalam ruangan tidak boleh memiliki lapisan benang kabel yang diresapi di atas lapisan lapis baja untuk alasan keselamatan kebakaran. Kabel semacam itu, misalnya kabel merek SBG, harus dilapisi dengan pita pelindung yang dipernis.

Proses reservasi terdiri dari penerapan tutup pelindung dan baju besi.Kabel timah harus diterapkan secara berurutan: lapisan komposisi bitumen yang dipilin dengan dua strip kertas kabel (lapisan anti korosi), lapisan kompon, benang kabel atau kertas sulfat yang diresapi (bantalan di bawah pelindung), lapisan komposisi bitumen , pelindung yang terbuat dari dua strip baja atau kawat baja, lapisan komposisi bitumen, benang kabel (penutup luar), lapisan komposisi bitumen dan larutan kapur.