ポリエチレン（PE）は、電力ケーブルおよび通信ケーブルの絶縁および被覆優れた機械的強度、靭性、耐熱性、絶縁性、および化学的安定性を有するため、広く用いられています。しかしながら、PE自体の構造特性上、環境応力亀裂に対する耐性は比較的劣ります。この問題は、PEを大断面装甲ケーブルの外被として使用する場合に特に顕著になります。
1. PEシースの亀裂発生メカニズム
PEシースの亀裂は主に2つの状況で発生します。
a. 環境応力亀裂：これは、ケーブルの設置および運用後に、複合的な応力または環境媒体への曝露により、シースの表面から脆性亀裂が発生する現象を指します。主な原因は、シース内部の応力と極性液体への長期曝露です。材料改質に関する広範な研究により、この種の亀裂は大幅に解決されています。
b. 機械的応力亀裂：これは、ケーブルの構造上の欠陥または不適切なシース押出成形プロセスによって発生し、ケーブル設置中に大きな応力集中と変形による亀裂を引き起こします。この種の亀裂は、大断面鋼テープ装甲ケーブルの外被でより顕著に現れます。
2. PEシースの亀裂の原因と改善策
2.1 ケーブルの影響スチールテープ構造
外径の大きいケーブルでは、装甲層は通常、二重の鋼製テープ巻きで構成されています。ケーブルの外径に応じて、鋼製テープの厚さは0.2mm、0.5mm、0.8mmと異なります。装甲鋼製テープが厚いほど剛性が高く、塑性が低くなるため、上下の層間の間隔が大きくなります。押出成形時に、これにより装甲層表面の上下の層間でシースの厚さに大きな差が生じます。外側の鋼製テープの端部にある薄いシース部分は、最も大きな応力集中を受け、将来的に亀裂が発生する主な箇所となります。
鋼製装甲テープが外被に及ぼす影響を軽減するため、鋼製テープとPE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。この緩衝層は、しわや突起がなく、均一な密度でなければならない。緩衝層を追加することで、2層の鋼製テープ間の平滑性が向上し、PEシースの厚さが均一になり、さらにPEシースの収縮と相まって内部応力が低減される。
ONEWORLDはユーザーにさまざまな厚さを提供します亜鉛メッキ鋼テープ装甲材多様なニーズに応えるため。
2.2 ケーブル製造プロセスの影響
大径装甲ケーブルシースの押出成形における主な問題点は、冷却不足、金型準備の不備、および過度の延伸率であり、これらがシース内部の過剰な応力につながります。大型ケーブルは、シースが厚く幅広であるため、押出成形ラインの水槽の長さと容量に制限が生じることがよくあります。押出成形中に200℃を超える温度から室温まで冷却することは困難です。冷却が不十分だと、装甲層付近のシースが軟化し、ケーブルを巻く際にシース表面に傷がつき、最終的には外部からの力によってケーブル敷設中に亀裂や破損が生じる可能性があります。さらに、冷却不足は巻いた後の内部収縮力の増加につながり、大きな外部からの力によってシースが割れるリスクを高めます。十分な冷却を確保するには、水槽の長さまたは容量を増やすことが推奨されます。適切なシースの可塑化を維持しながら押出速度を下げ、巻く際に十分な冷却時間を確保することが不可欠です。さらに、ポリエチレンを結晶性ポリマーとみなすことで、70～75℃から50～55℃、そして最終的に室温へと段階的に温度を下げる冷却方法を用いることにより、冷却過程における内部応力の緩和に役立つ。
2.3 ケーブル巻き取りにおける巻き取り半径の影響
ケーブルの巻き取り作業中、メーカーは適切な搬送リールを選択するための業界標準を遵守しています。しかし、外径の大きいケーブルの長い搬送長に対応するには、適切なリールを選択することが課題となります。指定された搬送長を満たすために、一部のメーカーはリールのバレル径を小さくしていますが、その結果、ケーブルの曲げ半径が不足します。過度の曲げは装甲層のずれを引き起こし、シースに大きなせん断力を加えます。深刻な場合、装甲鋼帯のバリが緩衝層を突き破り、シースに直接食い込み、鋼帯の端に沿って亀裂や割れ目が生じることがあります。ケーブル敷設中、横方向の曲げ力と引っ張り力によって、特にリールの内側の層に近いケーブルでは、これらの割れ目に沿ってシースに亀裂が生じ、破損しやすくなります。
2.4 現場での建設および設置環境の影響
ケーブル敷設作業を標準化するためには、ケーブル敷設速度を最小限に抑え、過度の横方向の圧力、曲げ、引っ張り力、および表面との衝突を避け、作業環境を良好に保つことが推奨されます。ケーブル設置前に、ケーブルを50～60℃の環境で放置し、シース内部の応力を解放することが推奨されます。ケーブルを直射日光に長時間さらすことは避けてください。ケーブルの各面の温度差によって応力集中が生じ、ケーブル敷設中にシースが破損するリスクが高まる可能性があります。
投稿日時：2023年12月18日