การวิเคราะห์การแตกร้าวของเปลือกโพลีเอทิลีนในสายเคเบิลหุ้มเกราะขนาดใหญ่

โพลีเอทิลีน (PE) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฉนวนและเปลือกสายไฟและสายโทรคมนาคมเนื่องจากมีความแข็งแรงทางกล ความเหนียว ทนความร้อน ฉนวน และเสถียรภาพทางเคมีที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลักษณะโครงสร้างของ PE เอง ความต้านทานต่อการแตกร้าวจากความเครียดจากสิ่งแวดล้อมจึงค่อนข้างต่ำ ปัญหานี้มีความโดดเด่นเป็นพิเศษเมื่อใช้ PE เป็นเปลือกด้านนอกของสายเคเบิลหุ้มเกราะขนาดใหญ่

1. กลไกการแตกร้าวของปลอก PE
การแตกร้าวของปลอก PE ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในสองสถานการณ์:

ก. การแคร็กความเครียดจากสิ่งแวดล้อม: หมายถึงปรากฏการณ์ที่ปลอกผ่านการแตกร้าวที่เปราะจากพื้นผิวเนื่องจากความเครียดรวมหรือการสัมผัสกับสื่อสิ่งแวดล้อมหลังการติดตั้งและใช้งานสายเคเบิล สาเหตุหลักมาจากความเครียดภายในภายในฝักและการสัมผัสกับของเหลวมีขั้วเป็นเวลานาน การวิจัยอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับการดัดแปลงวัสดุช่วยแก้ปัญหาการแตกร้าวประเภทนี้ได้อย่างมาก

ข. การแตกร้าวจากความเค้นเชิงกล: สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากข้อบกพร่องเชิงโครงสร้างในสายเคเบิลหรือกระบวนการอัดรีดเปลือกที่ไม่เหมาะสม ซึ่งนำไปสู่ความเข้มข้นของความเครียดอย่างมีนัยสำคัญและการแตกร้าวที่เกิดจากการเสียรูประหว่างการติดตั้งสายเคเบิล การแตกร้าวประเภทนี้จะเด่นชัดกว่าในเปลือกด้านนอกของสายเคเบิลหุ้มเกราะเทปเหล็กขนาดใหญ่

2. สาเหตุของการแตกร้าวของปลอก PE และมาตรการปรับปรุง
2.1 อิทธิพลของเคเบิลเทปเหล็กโครงสร้าง
ในสายเคเบิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกใหญ่กว่า ชั้นหุ้มเกราะโดยทั่วไปจะประกอบด้วยเทปพันด้วยเหล็กสองชั้น ความหนาของเทปเหล็กจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิล (0.2 มม. 0.5 มม. และ 0.8 มม.) เทปเหล็กหุ้มเกราะที่หนากว่ามีความแข็งแกร่งสูงกว่าและมีความเป็นพลาสติกน้อยกว่า ส่งผลให้มีระยะห่างระหว่างชั้นบนและชั้นล่างมากขึ้น ในระหว่างการอัดขึ้นรูป สิ่งนี้ทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความหนาของเปลือกระหว่างชั้นบนและชั้นล่างของพื้นผิวของชั้นหุ้มเกราะ บริเวณเปลือกที่บางกว่าที่ขอบของเทปเหล็กด้านนอกจะมีความเข้มข้นของความเค้นมากที่สุด และเป็นพื้นที่หลักที่จะเกิดการแตกร้าวในอนาคต

เพื่อลดผลกระทบของเทปเหล็กหุ้มเกราะบนเปลือกด้านนอก จึงมีการพันหรืออัดชั้นบัฟเฟอร์ที่มีความหนาบางอย่างระหว่างเทปเหล็กและปลอก PE ชั้นบัฟเฟอร์นี้ควรมีความหนาแน่นสม่ำเสมอ โดยไม่มีริ้วรอยหรือส่วนที่ยื่นออกมา การเพิ่มชั้นบัฟเฟอร์ช่วยเพิ่มความเรียบระหว่างเทปเหล็กสองชั้น ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความหนาของปลอก PE ที่สม่ำเสมอ และเมื่อรวมกับการหดตัวของปลอก PE จะช่วยลดความเครียดภายใน

ONEWORLD มอบความหนาที่แตกต่างกันให้กับผู้ใช้วัสดุหุ้มเกราะเทปเหล็กชุบสังกะสีเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย

2.2 ผลกระทบของกระบวนการผลิตสายเคเบิล

ปัญหาหลักของกระบวนการอัดขึ้นรูปของปลอกสายเคเบิลหุ้มเกราะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกขนาดใหญ่คือการระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอ การเตรียมแม่พิมพ์ที่ไม่เหมาะสม และอัตราส่วนการยืดที่มากเกินไป ส่งผลให้เกิดความเครียดภายในที่มากเกินไปภายในปลอก สายเคเบิลขนาดใหญ่เนื่องจากมีปลอกที่หนาและกว้าง มักเผชิญกับข้อจำกัดด้านความยาวและปริมาตรของรางน้ำในสายการผลิตการอัดขึ้นรูป การระบายความร้อนจากอุณหภูมิมากกว่า 200 องศาเซลเซียสระหว่างการอัดขึ้นรูปจนถึงอุณหภูมิห้องถือเป็นความท้าทาย การระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอจะทำให้เปลือกนุ่มลงใกล้กับชั้นเกราะ ทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนพื้นผิวของเปลือกเมื่อสายเคเบิลขด ส่งผลให้เกิดรอยแตกและการแตกหักในที่สุดในระหว่างการวางสายเคเบิลเนื่องจากแรงภายนอก นอกจากนี้ การระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอยังส่งผลให้แรงหดตัวภายในเพิ่มขึ้นหลังจากการขดตัว ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงที่เปลือกจะแตกร้าวภายใต้แรงภายนอกจำนวนมาก เพื่อให้ระบายความร้อนได้เพียงพอ แนะนำให้เพิ่มความยาวหรือปริมาตรของรางน้ำ การลดความเร็วการอัดขึ้นรูปในขณะที่ยังคงรักษาความเป็นพลาสติกของเปลือกที่เหมาะสม และปล่อยให้มีเวลาเหลือเฟือในการทำความเย็นระหว่างการขดเป็นสิ่งสำคัญ นอกจากนี้ เมื่อพิจารณาว่าโพลีเอทิลีนเป็นโพลีเมอร์แบบผลึก ซึ่งเป็นวิธีการทำความเย็นแบบลดอุณหภูมิแบบแบ่งส่วน ตั้งแต่ 70-75°C ถึง 50-55°C และสุดท้ายคืออุณหภูมิห้อง ช่วยบรรเทาความเครียดภายในระหว่างกระบวนการทำความเย็น

2.3 อิทธิพลของรัศมีการขดม้วนต่อการขดสายเคเบิล

ในระหว่างการขดสายเคเบิล ผู้ผลิตจะปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรมในการเลือกม้วนจัดส่งที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม การรองรับความยาวในการจัดส่งที่ยาวสำหรับสายเคเบิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกขนาดใหญ่ทำให้เกิดความท้าทายในการเลือกม้วนที่เหมาะสม เพื่อให้เป็นไปตามความยาวในการจัดส่งที่ระบุ ผู้ผลิตบางรายจึงลดเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกม้วน ส่งผลให้รัศมีการโค้งงอไม่เพียงพอสำหรับสายเคเบิล การโค้งงอมากเกินไปทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของชั้นเกราะ ทำให้เกิดแรงตัดเฉือนอย่างมากที่ปลอก ในกรณีที่รุนแรง เสี้ยนของแถบเหล็กหุ้มเกราะสามารถเจาะชั้นกันกระแทก และฝังลงในปลอกโดยตรง และทำให้เกิดรอยแตกหรือรอยแยกตามขอบของแถบเหล็ก ในระหว่างการวางสายเคเบิล การดัดงอและแรงดึงด้านข้างทำให้เปลือกแตกร้าวตามรอยแยกเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสายเคเบิลที่อยู่ใกล้กับชั้นในของรอก ซึ่งทำให้มีแนวโน้มที่จะแตกหักได้ง่ายขึ้น

2.4 ผลกระทบของสภาพแวดล้อมการก่อสร้างและการติดตั้งในสถานที่

เพื่อสร้างมาตรฐานให้กับการก่อสร้างสายเคเบิล แนะนำให้ลดความเร็วในการวางสายเคเบิลให้เหลือน้อยที่สุด หลีกเลี่ยงแรงกดดันด้านข้าง การโค้งงอ แรงดึง และการชนกันของพื้นผิวที่มากเกินไป เพื่อให้มั่นใจถึงสภาพแวดล้อมการก่อสร้างที่มีอารยธรรม ก่อนการติดตั้งสายเคเบิล ควรปล่อยให้สายเคเบิลพักที่อุณหภูมิ 50-60°C เพื่อคลายความเค้นภายในออกจากปลอก หลีกเลี่ยงการให้สายเคเบิลโดนแสงแดดโดยตรงเป็นเวลานาน เนื่องจากอุณหภูมิที่แตกต่างกันในแต่ละด้านของสายเคเบิลอาจทำให้เกิดความเครียด เพิ่มความเสี่ยงที่ปลอกจะแตกในระหว่างการวางสายเคเบิล