保護シースとケーブル シース: 目的、材質、種類、耐食性、外装
保護シェルとカバーの任命
保護カバーは絶縁層を保護する役割を果たします。 ワイヤーまたはケーブル 環境の影響によるものですが、主に湿気の影響によるものです。ケーブルまたはワイヤの絶縁体の耐湿性が低いほど、より完璧なシースを適用する必要があります。
ケーブルの物理的な動作条件もシースの材質の選択に影響します。たとえば、ケーブルの柔軟性を高める必要がある場合は、柔軟なシースを使用する必要があります。
封じ込めに使用される材料はわずかで、鉛、アルミニウム、ゴム、プラスチック、およびそれらの組み合わせです。
電線やケーブルの保護カバーは、敷設中または動作中の機械的ストレスから導体を保護し、ケーブルの被覆を腐食から保護する役割を果たします。そのため、防食コーティングは保護カバーのグループから区別されることがあります。
防食コーティングとしては、ケーブルペーパーが最もよく使用され、適切な粘度のアスファルト組成物を同時に散水しながら層から塗布されます。
保護シースは、ケーブルの絶縁層または保護シースに編組または編組の形で適用される綿またはケーブル糸、またはケーブルまたは導体の絶縁層または保護シースに編組の形で適用されます。
保護ケースを腐食や機械的損傷から保護するために、保護ケースをプラスチックで覆うことが広く普及しています。
防食コーティングとしては、ケーブルペーパーが最もよく使用され、適切な粘度のアスファルト組成物を同時に散水しながら層から塗布されます。
細い鋼線の編組は、フレキシブル ワイヤやケーブルの機械的保護によく使用されます。
多くのデザインでは、綿やその他の糸で作られた組紐が特殊なワニス (コーティング ワニス) で覆われており、環境の影響やオゾンの作用からワイヤを保護し、湿気やガソリンに対するワイヤの耐性を高めます。
プラスチック、金属箔、布またはコート紙の複合被覆も使用され、場合によっては鉛シースを置き換えることができます (特に屋内および仮設に使用されるケーブルの場合)。
保持材
鉛は、最も信頼性の高いベストを製造する主な素材です。他のすべてのシースおよびコーティングに対する鉛シースの主な利点は、完全な耐湿性、十分な柔軟性、および鉛プレスを使用してケーブルに迅速かつ安価に適用できることです。
しかし、鉛には比重が高く、機械的強度が低く、機械的および電気化学的腐食に対する耐性が不十分であるなど、多くの欠点があります。
これらすべてのことから、鉛の天然埋蔵量には限りがあることを考慮すると、鉛シースの品質を向上させ、代替品を導入し、鉛シースを使用しない新しいタイプのケーブル製品を設計する必要があります。
沈み込みケーブルのシースには、鉛含有率 99.86% のグレード C-3 以上の鉛が使用されます。
鉛シェルの機械的強度は主にその構造によって決まります。鉛グレード C-2 および C-3 からシェルを製造し、押し出されたシェルを急速かつ集中的に冷却することによって得られる微細多孔質構造は、機械的に最も強く、安定しています。
中粒度および粗粒度の構造では、低品質のドットが得られます。このようなシェルからは、通常の製造条件下であっても鉛の結晶が成長し、劈開面に沿って相互に移動し、これがシェルの早期破壊につながります。
非常に純粋な鉛は、室温でも結晶の形成と成長が非常に起こりやすいため、鉛シースの製造には適していません。
鉛の結晶化を防ぐ対策としては、鉛コーティング後の冷却に加えて、錫、アンチモン、カルシウム、テルル、銅などの金属を鉛に添加することが挙げられます。
巡洋戦艦ケーブル。英国海軍向けに建造され、1920 年に就役。鎧を着た鉛の外装を施した 3 人の車掌。
最適な添加剤はスズで、鉛に 1 ～ 3 重量％含まれると、安定した細粒構造が得られます。ただし、錫は非常に希少であるため、現在ケーブルのシースは他の金属に置き換えられています。
鉛に０．６〜０．８％のアンチモンを導入すると、鉛シェルの構造に好影響を及ぼし、機械的強度が増加し、弾性、すなわち鉛シェルの曲げ能力が若干低下する。約０．０５％の量のテルルを添加すると良好な結果が得られる。鉛に約0.05%の銅を混ぜた、いわゆる銅鉛も普及しました。
二元合金に加えて、鉛とカドミウム、錫 (0.15%)、アンチモン、その他の金属との三元合金もあります。これらの合金は製造があまり便利ではなく、そのテスト結果は一部の二元合金や銅-鉛の結果に近いものです。
アルミニウムはケーブルジャケットの製造にも使用できます。この目的のために、工業用アルミニウムと高純度アルミニウム (アルミニウム含有量 99.5 および 99.99%) の両方が使用され、その機械的特性は鉛および鉛合金よりも優れています。
アルミニウムシェルの強度はリードの強度より少なくとも2〜3倍高いです。アルミニウムの再結晶温度および耐振動性は鉛よりも大幅に高くなります。
アルミニウムの比重は2.7、鉛の比重は11.4であるため、鉛のシースをアルミニウムに置き換えることで、ケーブルの大幅な軽量化とシースの機械的強度の向上が可能となり、ケーブルの軽量化が可能になります。場合によっては、鋼帯によるケーブルの補強を拒否することもあります。
アルミニウムの主な欠点は、 不十分な耐食性… ケーブルにシースを適用するプロセスは、アルミニウムの融点が高い (657 °C) ことと、プレス時の圧力が増加し、鉛シースを押し出すときの圧力の 3 倍に達するため、非常に複雑になります。
アルミニウム被覆は圧着法だけでなく、押出成形したアルミニウム管に絶縁電線やケーブルを引き抜き、引き抜きや圧延によって被覆する冷間法によっても被覆することができます。この方法により、商用グレードのアルミニウムを使用できるようになります。
アルミニウムシースの冷間溶接方法は非常に一般的であり、ケーブルに縦方向に適用されたアルミニウムストリップの端がローラーの間を通過するという事実からなり、これによりアルミニウムに高い比圧力が生成され、十分な圧力がかかります。冷間圧接用です。
現在、ワイヤやケーブルの保護シースには鉛の代わりにプラスチックが使用されており、ケーブルの柔軟性を高める必要がある場合には、加硫ゴムやプラスチックのシースが最適です。
加硫ゴム製ホース カバーは、ケーブル製造で最も広く使用されています。 天然ゴムまたは合成ゴムの場合 PVC、ポリエチレンなどの熱可塑性材料から作られます。
このようなシェルの機械的強度は非常に高いです（引裂強度は1.0〜2.0 kg / mm2の範囲、伸びは100〜300％）。
主な欠点は顕著な透湿性です。これは、材料層の両側の圧力差の影響下で水蒸気を通過させる材料の能力を特徴付ける値として理解されます。
天然ゴム上の加硫ゴムは、-60 ～ + 65 °C の温度範囲で長期間使用できます。ほとんどのプラスチックの場合、特に 0 度以下の温度では、これらの制限ははるかに狭くなります。
新しいゴム材料であるシリコーンゴムは、シリコン原子と炭素原子が結合した構造を基本とする高分子物質であるシリコンシリコンポリマーです。
熱可塑性材料で作られたシースは、ケーブルの鉛シースと比較して、ケーブルの重量を大幅に軽減し、シースの耐食性と機械的強度を向上させることができます (「-」も参照) ゴム絶縁を施した電線およびケーブル).
鉛被覆の破壊
鉛シースの機械的強度は、ケーブル周囲の環境から絶縁層を十分に保護するために必要です。この特性（機械的強度）は、数十年間のケーブルの使用中に長期間維持され、機械的（振動）および化学的（腐食）原因の影響で時間の経過とともに変化しない必要があります。
鉛シースの機械的特性とさまざまな原因の影響下でのその安定性は、主にシースの構造と熱と振動の影響下でのその変化に依存します。
粒子の粗い構造の鉛シースを備えたケーブルは、たとえ鉄道であっても (特に夏期) 長期間の輸送に耐えられないことがよくあります。
振動と温度上昇の影響で、鉛の結晶が成長し始め、小さな亀裂のネットワークが殻に現れ、亀裂はますます深くなり、最終的に殻の破壊につながります。橋の上に敷設されているケーブルの鉛シースは、特に振動による損傷を受けやすいです。
夏に鉄道で数千キロメートルにわたって送られた鉛ケーブルが、完全に破壊された外装で目的地に到着したケースもあった。
このようなケースは、純鉛で作られた鉛シースで最もよく発生します。錫、アンチモン、テルル、その他いくつかの金属を添加すると、安定した細粒構造が得られるため、リードケーブルのシースの製造に使用されます。
CO イオン、炭酸鉛 PbCO3 を含む湿った石灰質土壌に敷設されたケーブルの鉛シースから漏れ電流が流出すると、出口点で鉛シースが破壊されます。
鉛の電気化学的腐食は、1 ～ 2 年で鉛のシースを完全に破壊する可能性があります。これは、年間 1A の電流で鉛なら約 25 kg、鉄なら約 9 kg が流れるため、平均漏れ電流は 0.005 A になります。 1 年間で鉛は約 170 g、鉄は約 41.0 g 破壊されます。
抜本的な対策 電気化学的腐食との戦い これは、保護された金属に周囲の構造に対して負の電位が与えられ、この金属がほぼすべての種類の土壌腐食に対して免疫になるという事実に基づいた、いわゆる陰極防食です。
あらゆるタイプの腐食が停止する最小の陰性電位は、鋼管の場合は 0.85 V、電気ケーブルの鉛シースの場合は 0.55 V です。
多くの場合、リードシースのコーティングは、半導電性アスファルトの層、2 つの半導電性ゴムストリップ、および固定用の白いテープで構成される保護カバーにより、電食に対する良好な保護を提供します。一種の電子フィルターが得られ、シースから出る電流を通し、受信した信号の直接的な影響からリード線を分離します。 イオン電解では.
ケーブル被覆内の機械的力
ケーブルシース内の機械力は、垂直に吊り下げられたケーブル内の含浸混合物の流れの結果として発生します。 電源ケーブル、およびケーブルが加熱されたときの含浸混合物の熱膨張によるものです。現代では 石油とガスが充填された高圧ケーブル 鉛のシースはかなりの内圧に耐えなければなりません。
含浸混合物が加熱されると、ケーブル内の圧力が静水圧に対応する値まで増加します。絶縁層の含浸が良好であればあるほど、ケーブルの含浸が改善されるとガス含有量が減少するため、加熱中にケーブル内で得られる圧力が大きくなります。
シースの内側に作用する圧力の影響で、シースは膨張する傾向があり、リードの弾性変形の限界を超えると永久変形が発生し、リードのシースが弱くなり操作性が低下します。ケーブルの特性。
ケーブルの加熱と冷却のサイクルを繰り返すと、リード線に永久変形が生じ、リード線のシースが破裂する可能性があります。
添加剤を含まない鉛には室温では弾性限界がほとんどないため、使用中のケーブルの鉛シースにこのような永久変形が現れると、間違いなく機械的強度の侵害につながります。
リード線に添加剤が存在すると、機械的特性が向上し、特にシースの弾性限界が高まるため、内側からの圧力にさらされるケーブルには、合金化リードまたは特殊な二重合金および三重合金を使用することが必須となります。
鉛シェルの機械的特性の時間の経過による低下がその寿命を決定します。この観点から、シェルの引張強度とその寿命の関係を意味する「シェル寿命曲線」の概念が生まれます。シェルが破裂するまでのアクション。
ケーブルの鉛シースの補強が必要な場合、たとえばガス充填ケーブルや急傾斜のルートに敷設する場合は、2 枚の薄い真鍮または鋼のストリップからなるストリップ アーマーを適用すると、ケーブルの機械的強度が向上します。シースを保護し、ケーブル内で発生する高圧に適したものにします。
外装ケーブル
鉛シースは、機械的影響、たとえば設置中のケーブルへの偶発的な衝撃、特にケーブルの敷設中および動作中の両方で発生する引張力に対して十分な保護を提供しません。
特に川や海での垂直設置用のケーブルでは、鉛シースを引張力から保護する必要があります。そのような保護がないと、時間の経過とともに鉛シースが破れたり損傷したりするためです。
外装には主に 2 つのタイプがあります。1 つは主に敷設中の偶発的な機械的影響からケーブルを保護するテープ、もう 1 つは張力からワイヤーです。
ストリップアーマーは、一方のストリップの巻きの間の隙間がもう一方のストリップの巻きと重なるように、繊維材料の裏打ちの上に重ねられた 2 つの鋼ストリップで構成されています。 1 つのストリップのターンのエッジ間のギャップはストリップの幅の約 3 分の 1 に等しく、一方のストリップのターンともう一方のストリップのターンの重なりは、少なくともストリップの幅の 4 分の 1 でなければなりません。ストリップ装甲ストリップ。
このようなケーブル外装の実装により、ケーブルを敷設するときにシャベルでの衝撃やその他のあまり強くない機械的影響から鉛シースを保護することができ、同時に、ケーブルを敷設するために必要な、移動によって得られる柔軟性も維持されます。テープアーマーの互いに対する曲げ。
テープ外装の欠点は、敷設中にケーブルが地面に沿って引きずられると、外装テープの曲がりがずれる可能性があることです。このような外装は、主に地下ケーブルの外装のほか、ケーブル トンネル内の屋内や建物の壁に敷設されるケーブルの外装に使用されます。
ケーブル業界で使用されるスチール テープの引張強度は 30 ～ 42 kg/mm2 である必要があります。これは、引張強度が高いテープは非常に弾力があり、ブッキング中にケーブルにうまく収まらないためです。破断点伸びは 20 ～ 36% 必要です (推定サンプル長さ 100 mm)。
電力ケーブルの外装には、ケーブルの直径に応じて、厚さ 0.3、0.5、0.8 mm、幅 15、20、25、30、35、45、60 mm のスチールテープが使用されます。テープは直径約 500 ～ 700 mm の円形で送られる必要があります。
アーマーワイヤーは丸くセグメント化（平ら）して使用されます。丸線は、設置または運用中に大きな張力に耐える必要があるケーブル (海底ケーブルなど) を保護するために使用されます。鉱山内や急傾斜路に敷設されるケーブルにはセグメントワイヤーが使用されます。
腐食から保護するために、外装に使用されるワイヤーは、亜鉛の厚い連続層でコーティングする必要があります。
予約時には、テープに似たワイヤー外装がクッション上のケーブルに適用されます。クッションは、防腐剤を予め含浸させたケーブル糸の層で構成され、その上に瀝青混合物の層で覆われている場合があります。
ワイヤーアーマーの場合、撚り方向はケーブルコアの全撚り方向とは逆方向となります。
装甲を腐食（腐食）から保護するために、装甲はアスファルト化合物で覆われ、その上にあらかじめ含浸されたケーブルヤーンの層が同じ化合物で覆われています。ケーブルヤーンの外層は、外装テープまたは外装ワイヤを腐食から保護するだけでなく、固定の役割も果たします。つまり、外装テープが動かないようにし、外装ワイヤを撚り線で保持します。
屋内設置用のケーブルは、防火上の理由から、外装コーティングの上に含浸ケーブル糸の層を設けてはなりません。このようなケーブル、たとえば SBG ブランドのケーブルは、ニスを塗った外装テープで外装する必要があります。
予約プロセスは、保護カバーと防具を適用することで構成されます。リードケーブルは、2 枚のケーブル紙を撚った瀝青組成物の層 (防食コーティング)、コンパウンド、ケーブル糸または含浸硫酸塩紙の層 (装甲の下のクッション)、瀝青組成物の層の順に適用する必要があります。 、2枚の鋼帯または鋼線で作られた装甲、瀝青組成物の層、ケーブルヤーン（外側カバー）、瀝青組成物の層、およびチョーク溶液。