폴리에틸렌(PE)은 널리 사용됩니다.전력 케이블 및 통신 케이블의 절연 및 피복우수한 기계적 강도, 인성, 내열성, 절연성 및 화학적 안정성으로 인해 PE는 널리 사용되고 있습니다. 그러나 PE 자체의 구조적 특성으로 인해 환경 응력 균열에 대한 저항성이 상대적으로 낮습니다. 특히 PE가 대형 외장 케이블의 외피로 사용될 경우 이러한 문제가 더욱 두드러집니다.
1. PE 쉬스 크래킹의 메커니즘
PE 덮개 균열은 주로 두 가지 상황에서 발생합니다.
a. 환경 응력 균열: 케이블 설치 및 운영 후 복합 응력이나 환경 매체 노출로 인해 외피 표면에서 취성 균열이 발생하는 현상을 말합니다. 이는 주로 외피 내부의 내부 응력과 극성 액체에 장기간 노출되어 발생합니다. 재료 개질에 대한 광범위한 연구를 통해 이러한 유형의 균열이 상당히 해결되었습니다.
b. 기계적 응력 균열: 이는 케이블의 구조적 결함이나 부적절한 외피 압출 공정으로 인해 발생하며, 케이블 설치 시 심각한 응력 집중과 변형으로 인한 균열을 초래합니다. 이러한 유형의 균열은 대형 단면의 강철 테이프 외장 케이블의 외피에서 더욱 두드러집니다.
2. PE 쉬스 균열 발생 원인 및 개선 대책
2.1 케이블의 영향스틸 테이프구조
외경이 큰 케이블의 경우, 외장층은 일반적으로 이중 겹의 강철 테이프로 감겨 구성됩니다. 케이블의 외경에 따라 강철 테이프의 두께는 0.2mm, 0.5mm, 0.8mm로 다릅니다. 외장 강철 테이프가 두꺼울수록 강성은 높아지고 가소성은 낮아져 상층과 하층 사이의 간격이 넓어집니다. 압출 시, 이로 인해 외장층 표면의 상층과 하층 사이에 상당한 두께 차이가 발생합니다. 외측 강철 테이프 가장자리의 얇은 외장 영역은 응력 집중이 가장 심하며, 향후 균열이 발생하는 주요 영역입니다.
외장재에 대한 방호용 강철 테이프의 충격을 완화하기 위해, 강철 테이프와 PE 외장 사이에 일정 두께의 완충층을 감싸거나 압출합니다. 이 완충층은 주름이나 돌출부가 없이 균일하게 조밀해야 합니다. 완충층을 추가하면 두 강철 테이프 층 사이의 평활성이 향상되고, PE 외장재의 균일한 두께가 보장되며, PE 외장재의 수축과 함께 내부 응력이 감소합니다.
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2.2 케이블 생산 공정의 영향
큰 외경의 외장 케이블 외피 압출 공정에서 주요 문제는 불충분한 냉각, 부적절한 금형 준비, 그리고 과도한 연신율로 인해 외피 내부에 과도한 내부 응력이 발생하는 것입니다. 대형 케이블은 외피가 두껍고 넓어 압출 생산 라인에서 물받이의 길이와 용량에 제약이 있는 경우가 많습니다. 압출 중 200°C 이상의 온도를 실온으로 냉각하는 것은 어려운 과제입니다. 불충분한 냉각은 외장층 근처의 외피를 약화시켜 케이블을 감았을 때 외피 표면에 긁힘을 발생시키고, 결국 케이블 포설 중 외부 힘에 의한 균열 및 파손을 초래할 수 있습니다. 또한, 불충분한 냉각은 감김 후 내부 수축력을 증가시켜 상당한 외부 힘에 의해 외피가 균열될 위험을 높입니다. 충분한 냉각을 위해서는 물받이의 길이 또는 용량을 늘리는 것이 좋습니다. 압출 속도를 낮추면서 외피의 가소성을 적절히 유지하고, 감김 중 충분한 냉각 시간을 확보하는 것이 필수적입니다. 또한 폴리에틸렌을 결정성 폴리머로 간주할 때 70~75°C에서 50~55°C로, 최종적으로 실온으로 온도를 낮추는 분할 냉각 방식은 냉각 과정에서 내부 응력을 완화하는 데 도움이 됩니다.
2.3 케이블 코일링에 대한 코일링 반경의 영향
케이블 코일링 작업 시, 제조업체는 적절한 릴 선택을 위한 산업 표준을 준수합니다. 그러나 외경이 큰 케이블의 긴 릴 길이를 수용하는 것은 적합한 릴을 선택하는 데 어려움을 겪습니다. 지정된 릴 길이를 충족하기 위해 일부 제조업체는 릴 배럴 직경을 줄여 케이블의 굽힘 반경이 부족하게 됩니다. 과도한 굽힘은 외장층의 변위를 유발하여 피복에 상당한 전단력을 가합니다. 심각한 경우, 외장 강판의 버(burr)가 완충층을 뚫고 피복에 직접 박혀 강판 가장자리를 따라 균열이나 틈을 유발할 수 있습니다. 케이블 포설 시, 측면 굽힘 및 인장력으로 인해 이러한 틈을 따라 피복이 균열되며, 특히 릴의 내부 층에 가까운 케이블의 경우 파손 위험이 커집니다.
2.4 현장 시공 및 설치 환경의 영향
케이블 시공을 표준화하려면 케이블 포설 속도를 최소화하고 과도한 측면 압력, 굽힘, 인장력, 표면 충돌을 방지하여 쾌적한 시공 환경을 조성하는 것이 좋습니다. 케이블 설치 전에 케이블을 50~60°C의 온도에 두어 피복의 내부 응력을 완화하는 것이 좋습니다. 케이블이 직사광선에 장시간 노출되지 않도록 하십시오. 케이블 측면의 온도 차이는 응력 집중을 유발하여 포설 중 피복 균열 위험을 높일 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 12월 18일