Beines de protecció i funda de cable: finalitat, materials, tipus, anticorrosió, blindat
Cita de carcasses i cobertes de protecció
Les cobertes protectores serveixen per protegir la capa d'aïllament fil o cable per la influència del medi ambient, però principalment per la influència de la humitat. Com menys resistent a la humitat sigui l'aïllament del cable o filferro, més perfecta s'ha d'aplicar la funda.
Les condicions físiques de funcionament del cable també influeixen en l'elecció del material de la funda, per exemple, si es requereix una major flexibilitat del cable, s'ha d'utilitzar una funda flexible.
Els materials utilitzats per a la contenció són pocs, és a dir, plom, alumini, cautxú, plàstics i combinacions d'aquests.
Les cobertes protectores de cables i cables serveixen per protegir el conductor de l'esforç mecànic durant la col·locació o durant el funcionament, així com per protegir les cobertes dels cables de la corrosió, per tant, els recobriments anticorrosió es distingeixen de vegades del grup de cobertes protectores.
Com a recobriment anticorrosió, s'utilitza més sovint paper de cable, aplicat a partir d'una capa amb reg simultània amb composicions de betum de viscositat adequada.
Les beines de protecció consisteixen en fils de cotó o de cable aplicats en forma de trena o trena sobre la capa aïllant o la funda protectora del cable o una trena sobre la capa aïllant o la funda protectora del cable o conductor.
Cobrir carcassa protectora amb plàstics està molt estès per protegir-los de la corrosió i els danys mecànics.
Com a recobriment anticorrosió, s'utilitza més sovint paper de cable, aplicat a partir d'una capa amb reg simultània amb composicions de betum de viscositat adequada.
Sovint s'utilitza una trena de filferros d'acer prims per a la protecció mecànica de cables i cables flexibles.
En diversos dissenys, les trenes fetes de cotó i altres fils es cobreixen amb vernissos especials (vernissos de recobriment) que protegeixen el cable de la influència del medi ambient, de l'acció de l'ozó i augmenten la resistència del cable a la humitat i la gasolina.
També s'utilitzen revestiments compostos de plàstics, làmines metàl·liques i tela o paper recobert, que en alguns casos poden substituir la funda de plom (especialment per a cables utilitzats per a instal·lacions interiors i temporals).
Materials de retenció
El plom és el material principal amb el qual es fabriquen les armilles més fiables. El principal avantatge de la funda de plom respecte a la resta de beines i recobriments és la seva total resistència a la humitat, la flexibilitat suficient i la capacitat d'aplicar-se ràpida i econòmicament al cable mitjançant una premsa de plom.
Tanmateix, el plom té molts desavantatges: alta gravetat específica, baixa resistència mecànica, resistència insuficient a la corrosió mecànica i electroquímica.
Tot això, tenint en compte les limitades i naturals reserves de plom, fa necessari millorar la qualitat de les beines de plom, introduir substitutius i dissenyar nous tipus de productes de cable sense beines de plom.
El plom no inferior al grau C-3, amb un contingut de plom del 99,86%, s'utilitza per enfonsar les funda de cable.
La resistència mecànica de la closca de plom està determinada en gran mesura per la seva estructura.L'estructura porosa fina obtinguda com a resultat de la producció de la carcassa de plom de graus C-2 i C-3 amb un refredament ràpid i intensiu de la carcassa extruïda és la mecànicament més fort i estable.
Amb una estructura de gra mitjà i gruixut, s'obtenen punts de baixa qualitat. A partir d'aquestes closques, fins i tot en condicions de producció normals, creixen cristalls de plom, que després es desplacen entre si al llarg dels plans d'escissió, i això condueix a la destrucció prematura de la closca.
El plom molt pur és molt propens a la formació i creixement de cristalls fins i tot a temperatura ambient, el que el fa inadequat per a la producció de beines de plom.
Una mesura per combatre la cristal·lització del plom és, a més del refredament després del recobriment de plom, l'addició d'estany, antimoni, calci, tel·luri, coure i altres metalls al plom.
Cable de creuers de batalla, construït per a la Royal Navy de Gran Bretanya, posat en servei el 1920. Tres conductors, enfundats de plom, amb blindatge.
El millor additiu és l'estany, que, quan està contingut en plom en una quantitat d'1-3% en pes, proporciona una estructura estable de gra fi. No obstant això, l'estany és molt escàs i actualment s'està substituint a les beines del cable per altres metalls.
La introducció d'antimoni al plom en una quantitat del 0,6 al 0,8% afecta favorablement l'estructura de la closca de plom i augmenta la resistència mecànica, reduint una mica l'elasticitat, és a dir, la capacitat de doblegar de la closca de plom. Una addició de tel·luri en una quantitat d'aproximadament 0,05% dóna bons resultats. També es va generalitzar l'anomenat plom de coure, que és plom amb una barreja de coure, en una quantitat d'aproximadament el 0,05%.
A més dels aliatges dobles, hi ha aliatges ternaris de plom amb cadmi, estany (0,15%), antimoni i altres metalls. Aquests aliatges són menys còmodes de fabricar i els seus resultats de proves són propers als d'alguns aliatges binaris i coure-plom.
L'alumini també es pot utilitzar per fer jaquetes de cable. Per a això s'utilitzen tant alumini tècnic com d'alta puresa (amb un contingut d'alumini 99,5 i 99,99%), les característiques mecàniques del qual són millors que les del plom i els aliatges de plom.
La resistència de la carcassa d'alumini és almenys 2-3 vegades superior a la força del plom. La temperatura de recristal·lització de l'alumini, així com la seva resistència a la vibració, són significativament superiors a les del plom.
La gravetat específica de l'alumini és de 2,7 i la del plom és de 11,4, per tant, la substitució de la funda de plom per alumini pot comportar una gran reducció del pes del cable i un augment de la resistència mecànica de la funda, cosa que farà possible. en alguns casos rebutjar el reforç del cable amb tires d'acer.
El principal desavantatge de l'alumini és el seu resistència a la corrosió insuficient... El procés d'aplicació de la funda al cable es complica significativament per l'elevat punt de fusió de l'alumini (657 ° C) i l'augment de la pressió durant el premsat, que arriba a tres vegades la pressió en empènyer la funda de plom.
El revestiment d'alumini es pot aplicar no només per crim, sinó també per un mètode en fred, en el qual els cables i els cables aïllats s'enfilen en tubs d'alumini prèviament fets per extrusió, seguits de revestiment per estirat o enrotllament. Aquest mètode permet utilitzar alumini de grau comercial.
El mètode de soldadura en fred d'una funda d'alumini és força comú, que consisteix en el fet que les vores d'una cinta d'alumini aplicada longitudinalment al cable passen entre rodets, amb l'ajuda de la qual es crea una pressió específica alta sobre l'alumini, suficient. per la seva soldadura en fred.
En l'actualitat, els plàstics s'utilitzen amb èxit per a la producció de beines de protecció per a cables i cables en comptes de plom. Quan es requereix una major flexibilitat de cables, les beines de cautxú vulcanitzat i plàstic són les més adequades.
Les cobertes de mànegues de goma vulcanitzada són les més utilitzades en la fabricació de cables. sobre cautxú natural o sintètic i de materials termoplàstics com PVC, polietilè.
La resistència mecànica d'aquestes petxines és bastant alta (resistència a la llàgrima en el rang d'1,0 a 2,0 kg / mm2, allargament del 100 al 300%).
El principal inconvenient és la notable permeabilitat a la humitat, que s'entén com un valor que caracteritza la capacitat del material per passar vapor d'aigua sota la influència d'una diferència de pressió a ambdós costats de la capa de material.
El cautxú vulcanitzat sobre cautxú natural pot funcionar durant molt de temps en el rang de temperatures de -60 a + 65 ° C. Per a la majoria dels plàstics, aquests límits són molt més estrets, especialment per a temperatures inferiors a zero graus.
Hi ha cautxús de silicona, nous materials de cautxú que són polímers de silici silici, són substàncies d'alt molecular, en la base de les quals l'estructura dels àtoms de silici es combina amb àtoms de carboni.
La funda feta de materials termoplàstics, en comparació amb la funda de plom dels cables, pot reduir significativament el pes del cable i augmentar la resistència a la corrosió de la funda i la resistència mecànica (vegeu també - Filferros i cables amb aïllament de goma).
Destrucció de la funda de plom
La resistència mecànica de la funda de plom és necessària per garantir una protecció suficient de la capa aïllant de l'entorn que envolta el cable. Aquesta propietat (resistència mecànica) s'ha de mantenir durant molt de temps durant el funcionament del cable durant diverses dècades i no canviar amb el temps sota la influència de causes mecàniques (vibracions) i químiques (corrosió).
Les propietats mecàniques de les beines de plom i la seva estabilitat sota la influència de diverses causes depenen principalment de l'estructura de la funda i dels seus canvis sota la influència de la calor i la vibració.
Els cables amb una funda de plom amb una estructura de gra gruixut sovint no suporten el transport a llarg termini, fins i tot per ferrocarril (especialment a l'estiu).
Sota la influència de la sacsejada i l'augment de la temperatura, els cristalls de plom comencen a créixer, apareix una xarxa de petites esquerdes a la closca, que s'aprofundeixen cada cop més i finalment condueixen a la destrucció de la closca.Les cobertes de plom dels cables col·locats als ponts són especialment susceptibles a danys per vibracions.
Hi ha hagut casos en què els cables de plom, enviats a l'estiu per ferrocarril durant diversos milers de quilòmetres, van arribar al seu destí amb una closca completament destruïda.
Aquests casos es donen més sovint en les beines de plom fetes de plom pur. Les addicions d'estany, antimoni, tel·luri i alguns altres metalls donen una estructura estable de gra fi i, per tant, s'utilitzen en la producció de beines de cable de plom.
Quan el corrent de fuga surt de la funda de plom d'un cable col·locat en un sòl calcari humit que conté ions C0 3 carbonat de plom PbC03 al punt de sortida on es destrueix posteriorment la funda de plom.
La corrosió electroquímica del plom pot conduir a la destrucció completa de la funda de plom en un o dos anys, ja que un corrent d'1 A per any pot transportar uns 25 kg de plom o 9 kg de ferro i, per tant, amb un corrent de fuga mitjana de 0,005 A en un any destrueix uns 170 g de plom o uns 41,0 g de ferro.
Una mesura radical lluita contra la corrosió electroquímica és l'anomenada protecció catòdica, basada en el fet que el metall protegit té un potencial negatiu respecte a les estructures circumdants, fet que fa que aquest metall sigui immune a gairebé tots els tipus de corrosió del sòl.
El potencial electronegatiu mínim al qual cessen tots els tipus de corrosió és de 0,85 V per a canonades d'acer i 0,55 V per a les cobertes de plom dels cables elèctrics.
En alguns casos, el recobriment de la funda de plom proporciona una bona protecció contra l'electrocorrosió amb una coberta protectora formada per una capa de betum semiconductor, dues tires de goma semiconductora i una cinta blanca de fixació. s'obté un tipus de filtre electrònic, que fa passar el corrent elèctric que surt de la funda i separa el plom de l'efecte directe del rebut. en electròlisi iònica.
Forces mecàniques a la funda del cable
Les forces mecàniques a la funda del cable sorgeixen com a resultat del flux de la mescla d'impregnació en una suspensió vertical. cables d'alimentació, així com a causa de l'expansió tèrmica de la mescla impregnant quan s'escalfa el cable. En modern cables d'alta tensió plens de petroli i gas la funda de plom ha de suportar una pressió interna considerable.
A mesura que s'escalfa la mescla impregnant, la pressió al cable augmenta fins a un valor corresponent a la pressió hidrostàtica. Com millor és la impregnació de la capa aïllant, major és la pressió que s'obté en el cable durant l'escalfament, ja que el volum d'inclusions de gas disminueix amb la millora de la impregnació del cable.
Sota la influència de la pressió que actua a la cara interna de la funda, aquesta tendeix a expandir-se, i si es supera el límit de deformació elàstica del plom, es produirà una deformació permanent, que debilita la funda de plom i redueix el funcionament. propietats del cable.
Els cicles repetits d'escalfament i refredament del cable que donen lloc a deformacions permanents en el cable poden provocar la ruptura de la funda del plom.
Atès que el plom sense additius a temperatura ambient gairebé no té límit elàstic, l'aparició d'aquestes deformacions permanents a la funda de plom del cable de treball indubtablement comportarà una violació de la seva resistència mecànica.
La presència d'additius en el plom augmenta les propietats mecàniques i en particular el límit elàstic de la funda, per tant, per als cables exposats a la pressió des de l'interior, és obligatori utilitzar plom aliat o aliatges especials dobles i triples.
La reducció de les propietats mecàniques de la closca de plom al llarg del temps determina la seva vida útil, des d'aquest punt de vista sorgeix el concepte de «corba de vida útil de la closca», que significa la relació entre la resistència a la tracció de la carcassa i la durada de la seva acció fins que la closca es trenqui.
En els casos en què es requereix un reforç de la funda de plom del cable, per exemple en cables farcits de gas o destinats a col·locar-se en una ruta molt inclinada, l'aplicació d'una armadura de dues tires fines de llautó o acer augmenta la resistència mecànica del funda i la fa apta per a alta pressió, desenvolupant-se en el cable.
Cables blindats
La funda de plom no proporciona una protecció suficient contra influències mecàniques, per exemple impactes accidentals sobre el cable durant la instal·lació, i en particular contra les forces de tracció que es produeixen tant durant la col·locació del cable com durant el seu funcionament.
En els cables d'instal·lació vertical, especialment al riu i al mar, cal protegir la funda de plom de les forces de tracció, perquè sense aquesta protecció, la funda de plom es trencarà o es farà malbé amb el temps.
Hi ha dos tipus principals d'armadura: cinta, que protegeix el cable principalment d'influències mecàniques accidentals durant la col·locació, i filferro, de les forces de tracció.
L'armadura de la cinta consta de dues tires d'acer en capes sobre un suport de materials fibrosos de manera que els buits entre les voltes d'una cinta se superposin amb les voltes de l'altra cinta. Els espais entre les vores de les voltes d'una tira són iguals a aproximadament un terç de l'amplada de la tira, i la superposició de les voltes d'una tira amb girs, l'altra, ha de ser almenys una quarta part de l'amplada de la tira. cinta blindada.
Aquesta implementació de l'armadura del cable permet protegir la funda de plom de cops amb una pala en col·locar el cable i altres influències mecàniques no massa fortes, i alhora preserva la flexibilitat necessària per col·locar el cable, que s'obté movent-se " corbes de l'armadura de la cinta entre si.
El desavantatge de l'armadura de cinta és la possibilitat de desplaçament dels corbes de la cinta d'armadura quan el cable s'arrossegueix pel terra durant la col·locació. Aquesta armadura s'utilitza principalment per blindar cables subterranis, així com cables col·locats a l'interior en túnels de cable i a les parets dels edificis.
La cinta d'acer utilitzada a la indústria del cable hauria de tenir una resistència a la tracció de 30 a 42 kg/mm2, perquè la cinta amb alta resistència a la tracció és molt elàstica i no s'asseu bé al cable durant la reserva. Es requereix un allargament a la ruptura del 20 al 36% (amb una longitud de mostra estimada de 100 mm).
Per blindar cables d'alimentació, s'utilitza una cinta d'acer amb un gruix de 0,3, 0,5 i 0,8 mm i una amplada de 15, 20, 25, 30, 35, 45 i 60 mm, segons el diàmetre del cable. La cinta s'ha de lliurar en cercles amb un diàmetre d'uns 500 - 700 mm.
El cable d'armadura s'utilitza rodó i segmentat (pla). El cable rodó s'utilitza per blindar cables que han de suportar forces de tracció importants durant la instal·lació o el funcionament (per exemple, cables submarins). El filferro segmentat s'utilitza per a cables col·locats a les mines i en vies inclinades.
Per protegir-se de la corrosió, el cable utilitzat per a blindatge ha d'estar recobert amb una capa gruixuda i contínua de zinc.
En reserva, s'aplica una armadura de filferro, semblant a la cinta, al cable sobre un coixí, que pot consistir en una capa de fil de cable preimpregnada amb un compost antipodrició, coberta amb una capa de mescla bituminosa a la part superior.
Per a l'armadura de filferro, la direcció de gir es pren en la direcció oposada a la direcció de gir total dels nuclis del cable.
Per protegir l'armadura de la corrosió (corrosió), es cobreix amb un compost bituminós i una capa de fil de cable preimpregnat coberta a la part superior amb el mateix compost. La capa exterior del fil de cable està dissenyada no només per protegir la cinta blindada o el cable blindat de la corrosió, sinó que també serveix per a la subjecció, és a dir, no permet que les cintes blindades es moguin i subjecta els cables blindats en una corda.
Els cables destinats a la instal·lació en interiors no han de tenir una capa de fil de cable impregnat sobre el recobriment blindat per motius de seguretat contra incendis. Aquests cables, per exemple els cables de la marca SBG, s'han de blindar amb cinta d'armadura envernissada.
El procés de reserva consisteix a aplicar fundes protectores i blindatges.El cable de plom s'ha d'aplicar en seqüència: una capa de composició bituminosa retorçada amb dues tires de paper de cable (recobriment anticorrosió), una capa de compost, fil de cable o paper de sulfat impregnat (coixí sota l'armadura), una capa de composició bituminosa , una armadura feta de dues tires d'acer o filferros d'acer, una capa de composició bituminosa, fil de cable (coberta exterior), una capa de composició bituminosa i solució de guix.