Универсальная проверка внешнего защитного слоя кабеля с неметаллической оболочкой
Универсальная проверка внешнего защитного слоя кабеля с неметаллической оболочкой
Кабель с неметаллической оболочкой широко применяется в различных сферах энергетики, связи и автоматизации благодаря своей гибкости, коррозионной стойкости и относительной легкости. Однако отсутствие металлической брони делает критически важным состояние его внешнего защитного слоя (ВЗС). Этот слой является первой линией обороны кабеля от агрессивных факторов окружающей среды и механических повреждений. Универсальная проверка ВЗС направлена на всестороннюю оценку его способности выполнять свои функции на протяжении всего срока службы кабеля.
1. Объекты испытаний
Объектом испытаний является именно внешний защитный слой (оболочка) кабелей с неметаллической внешней оболочкой. К таким кабелям относятся, но не ограничиваются:
- Силовые кабели: С изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), этиленпропиленовой резины (ЭПР), поливинилхлорида (ПВХ) с внешней оболочкой из ПВХ, полиэтилена (ПЭ), полиэтилена низкого давления (ПНД), полиэтилена средней плотности (ПСП), безгалогенных огнестойких материалов (LSZH).
- Кабели связи: Оптические кабели (ОК) и кабели дальней связи с внешней оболочкой из ПЭ (обычно черный), ПВХ, LSZH.
- Кабели управления: С внешней оболочкой из ПВХ, ПЭ, полиуретана (ПУ), LSZH.
- Специальные кабели: Например, для железных дорог, судовые, шахтные и т.д., имеющие неметаллическую внешнюю защиту.
Ключевой критерий – наличие неметаллического материала (полимерного состава), формирующего самый наружный слой конструкции кабеля, непосредственно контактирующий с внешней средой.
2. Область испытаний
Универсальная проверка ВЗС охватывает оценку его свойств для обеспечения:
- Механической защиты: От ударов, истирания, раздавливания, порезов, проколов, точечных нагрузок, растяжения при монтаже и эксплуатации.
- Защиты от климатических воздействий:
- Влага: Герметичность, водонепроницаемость, устойчивость к проникновению влаги под оболочку.
- Температура: Сохранение свойств при высоких и низких температурах, термическая стабильность, стойкость к тепловому удару, сопротивление растрескиванию при низких температурах.
- Ультрафиолетовое (УФ) излучение: Стойкость к деградации и потере механических свойств под действием солнечного света.
- Озон: Сопротивление озонному растрескиванию.
- Химической стойкости: Устойчивость к воздействию масел, топлив, растворителей, кислот, щелочей, агрессивных почв и других химических веществ, характерных для среды эксплуатации.
- Эксплуатационной надежности: Сохранение целостности и защитных свойств в течение заявленного срока службы в заданных условиях.
- Безопасности: Соблюдение требований пожарной безопасности (огнестойкость, низкая дымообразующая способность, отсутствие галогенов – для LSZH) и экологической безопасности.
3. Методы испытаний
Для оценки перечисленных свойств ВЗС применяется комплекс стандартизированных методов испытаний:
- Механические испытания:
- Испытание на растяжение: Определение предела прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве (по образцам типа "гантель" или кольцевым образцам).
- Испытание на стойкость к раздиру: Измерение усилия, необходимого для распространения надреза в образце оболочки.
- Испытание на удар: Оценка стойкости к ударным воздействиям при заданных температурах (обычно комнатной, повышенной и пониженной) с использованием падающего груза или маятникового копра по образцам кабеля или пластинам из материала оболочки.
- Испытание на стойкость к сдавливанию (раздавливанию): Определение поведения кабеля под действием постепенно увеличивающейся сжимающей нагрузки.
- Испытание на истирание: Оценка сопротивления истиранию поверхности оболочки контролируемым абразивным элементом.
- Испытание на изгиб при низкой температуре: Проверка отсутствия трещин после гибки охлажденного кабеля вокруг оправки заданного диаметра.
- Климатические испытания:
- Испытание на термостабильность (тепловое старение): Выдержка образцов оболочки при повышенной температуре в течение длительного времени с последующей оценкой изменения механических свойств (прочности, удлинения).
- Испытание на стойкость к растрескиванию под напряжением (ESC): Определение склонности материала к растрескиванию под действием механического напряжения в присутствии химического реагента (часто поверхностно-активных веществ) при повышенной температуре.
- Испытание на стойкость к УФ-излучению: Воздействие на образцы оболочки искусственным УФ-светом в камере УФ-старения (ксеноновой или флуоресцентной лампы) по заданному циклу с последующей оценкой изменения внешнего вида (растрескивание, меление, изменение цвета) и механических свойств.
- Испытание на озоностойкость: Воздействие на растянутые образцы оболочки воздухом с высокой концентрацией озона с оценкой появления трещин.
- Испытание на водопоглощение: Определение количества воды, поглощенного материалом оболочки при длительном погружении.
- Испытание на проникновение влаги: Оценка способности кабеля сохранять электрические характеристики (изоляцию) после воздействия воды под давлением (обычно для силовых кабелей).
- Испытания на химическую стойкость: Выдержка образцов оболочки в контакте с заданными химическими веществами (масла, кислоты, щелочи и т.д.) при определенной температуре и времени с последующей оценкой изменения массы, объема, внешнего вида и механических свойств.
- Пожарные испытания (для LSZH и огнестойких оболочек): Проверка нераспространения горения (одиночный/пучковый кабель), измерение выделения дыма, кислотности газов (pH, проводимость), огнестойкости при заданных условиях по соответствующим стандартам.
- Визуально-размерный контроль: Проверка целостности поверхности (отсутствие вмятин, трещин, пузырей), равномерности толщины оболочки по длине и окружности кабеля.
- Проверка адгезии: Оценка силы сцепления ВЗС с нижележащим слоем кабеля (например, с экраном или броней).
4. Испытательное оборудование
Для проведения универсальной проверки ВЗС требуется широкий парк специализированного оборудования:
- Универсальные разрывные машины: Для испытаний на растяжение, раздир, иногда сдавливание. Оснащаются климатическими камерами для испытаний при высоких/низких температурах.
- Климатические камеры:
- Термокамеры (высокотемпературные и низкотемпературные).
- Камеры теплового старения.
- Камеры влажности (климатические).
- Камеры УФ-старения (ксеноновые, флуоресцентные УФ-лампы).
- Озоновые камеры.
- Установки для испытаний на удар:
- Маятниковые копры (Шарпи, Изод).
- Установки с падающим грузом (по образцам кабеля).
- Приборы для испытания на истирание: Табер-абразивы, машины с абразивной лентой или проволочной щеткой.
- Установки для испытаний на сдавливание: Гидравлические или механические прессы с контролируемым усилием и скоростью нагружения.
- Холодильные камеры / Криостаты: Для подготовки и проведения испытаний на изгиб и удар при низких температурах.
- Оборудование для химической стойкости: Термостаты или климатические камеры для выдержки образцов в химикатах.
- Пожарные установки:
- Камеры для испытания на нераспространение горения (горизонтальные/вертикальные).
- Дымовые камеры.
- Установки для измерения кислотности газов дыма (pH, проводимость).
- Печи огнестойкости.
- Измерительное оборудование:
- Микрометры, оптические проекторы, лазерные сканеры – для измерения толщины оболочки.
- Аналитические весы – для взвешивания при испытаниях на водопоглощение, химическую стойкость.
- Инструменты для контроля адгезии (отрывные устройства).
- Приборы для измерения электрических характеристик кабеля (для испытаний на проникновение влаги).
Заключение
Универсальная проверка внешнего защитного слоя кабеля с неметаллической оболочкой – это не единичный тест, а комплекс взаимодополняющих испытаний, имитирующих реальные условия эксплуатации. Системный подход к оценке механических, климатических, химических и пожарных свойств ВЗС обеспечивает объективное суждение о его качестве, надежности и долговечности. Результаты таких проверок критически важны для гарантии безопасной и бесперебойной работы кабельных линий, минимизации риска отказов и выбора оптимального кабеля для конкретных условий прокладки и эксплуатации. Использование стандартизированных методов и современного испытательного оборудования является основой достоверности и воспроизводимости результатов.
