การวิเคราะห์การแตกร้าวของปลอกหุ้มโพลีเอทิลีนในสายเคเบิลหุ้มเกราะขนาดใหญ่

โพลีเอทิลีน (PE) ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในฉนวนและปลอกหุ้มสายไฟฟ้าและสายโทรคมนาคมเนื่องจากมีความแข็งแรงเชิงกล ความเหนียว ทนความร้อน เป็นฉนวน และมีเสถียรภาพทางเคมีที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคุณสมบัติเชิงโครงสร้างของ PE เอง ความต้านทานต่อการแตกร้าวจากแรงเค้นจากสภาพแวดล้อมจึงค่อนข้างต่ำ ปัญหานี้ยิ่งเด่นชัดขึ้นเมื่อนำ PE มาใช้หุ้มด้านนอกของสายเคเบิลหุ้มเกราะขนาดใหญ่

1. กลไกการแตกร้าวของปลอก PE
การแตกร้าวของปลอก PE มักเกิดขึ้นในสองสถานการณ์:

ก. การแตกร้าวจากแรงเค้นสิ่งแวดล้อม: หมายถึงปรากฏการณ์ที่ปลอกหุ้มเกิดการแตกร้าวแบบเปราะจากพื้นผิว อันเนื่องมาจากแรงเค้นร่วมหรือการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมหลังจากการติดตั้งและใช้งานสายเคเบิล สาเหตุหลักเกิดจากแรงเค้นภายในปลอกหุ้มและการสัมผัสกับของเหลวที่มีขั้วเป็นเวลานาน การวิจัยอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับการดัดแปลงวัสดุได้ช่วยแก้ปัญหาการแตกร้าวประเภทนี้ได้อย่างมาก

ข. การแตกร้าวจากความเค้นเชิงกล: เกิดจากความบกพร่องทางโครงสร้างของสายเคเบิลหรือกระบวนการอัดรีดปลอกหุ้มที่ไม่เหมาะสม ทำให้เกิดการกระจุกตัวของความเค้นอย่างมีนัยสำคัญและเกิดการแตกร้าวจากการเสียรูปในระหว่างการติดตั้งสายเคเบิล รอยแตกร้าวประเภทนี้พบได้บ่อยในปลอกหุ้มด้านนอกของสายเคเบิลหุ้มเกราะเทปเหล็กขนาดใหญ่

2. สาเหตุของการแตกร้าวของปลอก PE และมาตรการปรับปรุง
2.1 อิทธิพลของสายเคเบิลเทปเหล็กโครงสร้าง
ในสายเคเบิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่ใหญ่กว่า ชั้นหุ้มเกราะมักประกอบด้วยเทปเหล็กสองชั้น ความหนาของเทปเหล็กจะแตกต่างกันไปตามเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิล (0.2 มม., 0.5 มม. และ 0.8 มม.) เทปเหล็กหุ้มเกราะที่หนากว่าจะมีความแข็งสูงกว่าและความเป็นพลาสติกต่ำกว่า ส่งผลให้มีระยะห่างระหว่างชั้นบนและชั้นล่างมากขึ้น ในระหว่างการอัดรีด สิ่งนี้ทำให้ความหนาของปลอกหุ้มระหว่างชั้นบนและชั้นล่างของพื้นผิวชั้นหุ้มเกราะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ บริเวณปลอกหุ้มที่บางกว่าที่ขอบของเทปเหล็กด้านนอกจะเกิดการกระจุกตัวของแรงเค้นมากที่สุด และเป็นบริเวณหลักที่จะเกิดการแตกร้าวในอนาคต

เพื่อบรรเทาผลกระทบของเทปเหล็กหุ้มเกราะต่อปลอกหุ้มด้านนอก จึงมีการหุ้มหรือรีดชั้นบัฟเฟอร์ที่มีความหนาตามที่กำหนดระหว่างเทปเหล็กและปลอกหุ้ม PE ชั้นบัฟเฟอร์นี้ควรมีความหนาแน่นสม่ำเสมอ ปราศจากรอยยับหรือส่วนที่ยื่นออกมา การเพิ่มชั้นบัฟเฟอร์จะช่วยเพิ่มความเรียบระหว่างเทปเหล็กสองชั้น ทำให้ความหนาของปลอกหุ้ม PE สม่ำเสมอ และเมื่อรวมกับการหดตัวของปลอกหุ้ม PE จะช่วยลดแรงเค้นภายใน

ONEWORLD มอบความหนาที่แตกต่างกันให้กับผู้ใช้วัสดุหุ้มเกราะเทปเหล็กชุบสังกะสีเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย

2.2 ผลกระทบของกระบวนการผลิตสายเคเบิล

ปัญหาหลักของกระบวนการอัดรีดปลอกหุ้มสายเคเบิลหุ้มเกราะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกขนาดใหญ่ ได้แก่ การระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอ การเตรียมแม่พิมพ์ที่ไม่เหมาะสม และอัตราการยืดที่มากเกินไป ส่งผลให้เกิดแรงเค้นภายในปลอกหุ้มที่มากเกินไป สายเคเบิลขนาดใหญ่มักเผชิญกับข้อจำกัดด้านความยาวและปริมาณของรางน้ำในสายการผลิตแบบอัดรีด เนื่องจากปลอกหุ้มมีความหนาและกว้าง การลดอุณหภูมิลงจากอุณหภูมิมากกว่า 200 องศาเซลเซียสในระหว่างการอัดรีดจนถึงอุณหภูมิห้องก่อให้เกิดความท้าทาย การระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอทำให้ปลอกหุ้มใกล้กับชั้นเกราะอ่อนนุ่มลง ทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนพื้นผิวของปลอกหุ้มเมื่อม้วนสายเคเบิล ซึ่งอาจทำให้เกิดรอยแตกและแตกหักในระหว่างการวางสายเคเบิลเนื่องจากแรงภายนอก นอกจากนี้ การระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอยังส่งผลให้แรงหดตัวภายในเพิ่มขึ้นหลังจากการม้วน ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงที่ปลอกหุ้มจะแตกร้าวภายใต้แรงภายนอกที่รุนแรง เพื่อให้มั่นใจว่ามีการระบายความร้อนที่เพียงพอ ขอแนะนำให้เพิ่มความยาวหรือปริมาณของรางน้ำ การลดความเร็วในการอัดรีดในขณะที่รักษาสภาพพลาสติกของปลอกหุ้มให้เหมาะสม และเผื่อเวลาให้เพียงพอสำหรับการระบายความร้อนในระหว่างการม้วนสายเคเบิลเป็นสิ่งสำคัญ นอกจากนี้ การพิจารณาโพลีเอทิลีนเป็นโพลิเมอร์ผลึก ซึ่งเป็นวิธีการทำความเย็นแบบลดอุณหภูมิแบบแบ่งส่วน ตั้งแต่ 70-75°C เหลือ 50-55°C และสุดท้ายจนถึงอุณหภูมิห้อง จะช่วยลดความเครียดภายในในระหว่างกระบวนการทำความเย็นได้

2.3 อิทธิพลของรัศมีการขดสายต่อการขดสาย

ในระหว่างการขดสายเคเบิล ผู้ผลิตจะยึดตามมาตรฐานอุตสาหกรรมในการเลือกม้วนสายที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม การรองรับความยาวสายส่งที่ยาวสำหรับสายเคเบิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกขนาดใหญ่นั้นสร้างความท้าทายในการเลือกม้วนสายที่เหมาะสม เพื่อให้เป็นไปตามความยาวสายส่งที่กำหนด ผู้ผลิตบางรายจึงลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของกระบอกสายส่ง ทำให้รัศมีการดัดงอของสายเคเบิลไม่เพียงพอ การดัดงอที่มากเกินไปจะทำให้เกิดการเคลื่อนตัวในชั้นเกราะ ทำให้เกิดแรงเฉือนบนปลอกหุ้มอย่างมีนัยสำคัญ ในกรณีที่รุนแรง เศษเสี้ยนของแผ่นเหล็กหุ้มเกราะสามารถเจาะทะลุชั้นกันกระแทก ฝังตัวลงในปลอกหุ้มโดยตรง และทำให้เกิดรอยแตกหรือรอยแยกตามขอบของแผ่นเหล็ก ในระหว่างการวางสายเคเบิล แรงดัดงอด้านข้างและแรงดึงทำให้ปลอกหุ้มแตกร้าวตามรอยแยกเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสายเคเบิลที่อยู่ใกล้กับชั้นในของรอก ทำให้มีโอกาสแตกหักได้ง่ายขึ้น

2.4 ผลกระทบของการก่อสร้างในสถานที่และสภาพแวดล้อมการติดตั้ง

เพื่อสร้างมาตรฐานการก่อสร้างสายเคเบิล ขอแนะนำให้ลดความเร็วในการวางสายเคเบิลให้น้อยที่สุด หลีกเลี่ยงแรงกดด้านข้าง แรงดัด แรงดึง และการชนกับพื้นผิวที่มากเกินไป เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมการก่อสร้างที่เอื้ออำนวย ก่อนการติดตั้งสายเคเบิล ควรพักสายเคเบิลไว้ที่อุณหภูมิ 50-60°C เพื่อระบายแรงเค้นภายในออกจากปลอกหุ้ม หลีกเลี่ยงการให้สายเคเบิลโดนแสงแดดโดยตรงเป็นเวลานาน เนื่องจากอุณหภูมิที่แตกต่างกันในแต่ละด้านของสายเคเบิลอาจทำให้เกิดแรงเค้นกระจุกตัว และเพิ่มความเสี่ยงที่ปลอกหุ้มจะแตกร้าวในระหว่างการวางสายเคเบิล