बड़े खंड वाले बख्तरबंद केबलों में पॉलीइथिलीन शीथ क्रैकिंग का विश्लेषण

पॉलीइथिलीन (पीई) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैबिजली केबलों और दूरसंचार केबलों का इन्सुलेशन और शीथिंगइसकी उत्कृष्ट यांत्रिक शक्ति, कठोरता, ऊष्मा प्रतिरोध, इन्सुलेशन और रासायनिक स्थिरता के कारण, पीई को उच्च-गुणवत्ता वाली सामग्री माना जाता है। हालाँकि, पीई की संरचनात्मक विशेषताओं के कारण, पर्यावरणीय तनाव से होने वाली दरारों के प्रति इसका प्रतिरोध अपेक्षाकृत कमज़ोर है। यह समस्या विशेष रूप से तब और बढ़ जाती है जब पीई का उपयोग बड़े-खंड वाले बख्तरबंद केबलों के बाहरी आवरण के रूप में किया जाता है।

1. पीई शीथ क्रैकिंग का तंत्र
पीई शीथ क्रैकिंग मुख्यतः दो स्थितियों में होती है:

क. पर्यावरणीय तनाव दरार: यह उस घटना को संदर्भित करता है जिसमें केबल स्थापना और संचालन के बाद संयुक्त तनाव या पर्यावरणीय माध्यमों के संपर्क में आने के कारण आवरण की सतह पर भंगुर दरारें पड़ जाती हैं। यह मुख्य रूप से आवरण के भीतर आंतरिक तनाव और ध्रुवीय द्रवों के लंबे समय तक संपर्क में रहने के कारण होता है। सामग्री संशोधन पर व्यापक शोध ने इस प्रकार की दरार को काफी हद तक हल कर दिया है।

ख. यांत्रिक प्रतिबल दरार: यह केबल में संरचनात्मक कमियों या अनुचित शीथ एक्सट्रूज़न प्रक्रियाओं के कारण होता है, जिससे केबल स्थापना के दौरान महत्वपूर्ण प्रतिबल संकेन्द्रण और विरूपण-प्रेरित दरार उत्पन्न होती है। इस प्रकार की दरार बड़े-खंड वाले स्टील टेप आर्मर्ड केबल के बाहरी शीथ में अधिक स्पष्ट होती है।

2. पीई शीथ क्रैकिंग के कारण और सुधार के उपाय
2.1 केबल का प्रभावस्टील की टेपसंरचना
बड़े बाहरी व्यास वाले केबलों में, बख़्तरबंद परत आमतौर पर दोहरी-परत वाले स्टील टेप आवरणों से बनी होती है। केबल के बाहरी व्यास के आधार पर, स्टील टेप की मोटाई भिन्न होती है (0.2 मिमी, 0.5 मिमी, और 0.8 मिमी)। मोटे बख़्तरबंद स्टील टेपों में कठोरता अधिक और प्लास्टिसिटी कम होती है, जिसके परिणामस्वरूप ऊपरी और निचली परतों के बीच अधिक दूरी होती है। एक्सट्रूज़न के दौरान, बख़्तरबंद परत की सतह की ऊपरी और निचली परतों के बीच आवरण की मोटाई में महत्वपूर्ण अंतर होता है। बाहरी स्टील टेप के किनारों पर पतले आवरण वाले क्षेत्रों में सबसे अधिक तनाव संकेंद्रण होता है और ये वे प्राथमिक क्षेत्र हैं जहाँ भविष्य में दरारें पड़ सकती हैं।

बाहरी आवरण पर बख्तरबंद स्टील टेप के प्रभाव को कम करने के लिए, स्टील टेप और पीई आवरण के बीच एक निश्चित मोटाई की एक बफरिंग परत लपेटी या निकाली जाती है। यह बफरिंग परत समान रूप से सघन होनी चाहिए, बिना किसी झुर्रियाँ या उभार के। बफरिंग परत लगाने से स्टील टेप की दोनों परतों के बीच चिकनाई बढ़ती है, पीई आवरण की मोटाई एक समान रहती है, और पीई आवरण के संकुचन के साथ मिलकर आंतरिक तनाव कम होता है।

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2.2 केबल उत्पादन प्रक्रिया का प्रभाव

बड़े बाहरी व्यास वाले बख्तरबंद केबल शीथ की एक्सट्रूज़न प्रक्रिया में मुख्य समस्याएँ अपर्याप्त शीतलन, अनुचित साँचे की तैयारी, और अत्यधिक खिंचाव अनुपात हैं, जिसके परिणामस्वरूप शीथ के भीतर अत्यधिक आंतरिक तनाव उत्पन्न होता है। बड़े आकार के केबल, अपने मोटे और चौड़े शीथ के कारण, अक्सर एक्सट्रूज़न उत्पादन लाइनों पर पानी के कुंडों की लंबाई और आयतन में सीमाओं का सामना करते हैं। एक्सट्रूज़न के दौरान 200 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान को कमरे के तापमान तक ठंडा करना चुनौतीपूर्ण होता है। अपर्याप्त शीतलन के कारण कवच परत के पास शीथ नरम हो जाती है, जिससे केबल को कुंडलित करते समय शीथ की सतह पर खरोंच आ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप अंततः बाहरी बलों के कारण केबल बिछाने के दौरान दरारें और टूट-फूट हो सकती है। इसके अलावा, अपर्याप्त शीतलन कुंडलित होने के बाद आंतरिक संकोचन बलों को बढ़ाता है, जिससे भारी बाहरी बलों के तहत शीथ के टूटने का खतरा बढ़ जाता है। पर्याप्त शीतलन सुनिश्चित करने के लिए, पानी के कुंडों की लंबाई या आयतन बढ़ाने की सलाह दी जाती है। उचित शीथ प्लास्टिकीकरण बनाए रखते हुए एक्सट्रूज़न की गति कम करना और कुंडलित होने के दौरान ठंडा होने के लिए पर्याप्त समय देना आवश्यक है। इसके अतिरिक्त, पॉलीइथिलीन को एक क्रिस्टलीय बहुलक मानते हुए, 70-75°C से 50-55°C तक तथा अंततः कमरे के तापमान तक खंडित तापमान न्यूनीकरण शीतलन विधि, शीतलन प्रक्रिया के दौरान आंतरिक तनाव को कम करने में मदद करती है।

2.3 केबल कॉइलिंग पर कॉइलिंग त्रिज्या का प्रभाव

केबल कॉइलिंग के दौरान, निर्माता उपयुक्त डिलीवरी रीलों के चयन के लिए उद्योग मानकों का पालन करते हैं। हालाँकि, बड़े बाहरी व्यास वाले केबलों के लिए लंबी डिलीवरी लंबाई को समायोजित करना उपयुक्त रीलों के चयन में चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है। निर्दिष्ट डिलीवरी लंबाई को पूरा करने के लिए, कुछ निर्माता रील बैरल व्यास को कम कर देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप केबल के लिए अपर्याप्त बंकन त्रिज्याएँ होती हैं। अत्यधिक बंकन से कवच परतों में विस्थापन होता है, जिससे आवरण पर महत्वपूर्ण अपरूपण बल उत्पन्न होता है। गंभीर मामलों में, बख्तरबंद स्टील पट्टी के बर्र कुशनिंग परत को भेद सकते हैं, सीधे आवरण में धंस सकते हैं और स्टील पट्टी के किनारों पर दरारें या दरारें पैदा कर सकते हैं। केबल बिछाने के दौरान, पार्श्व बंकन और खिंचाव बल इन दरारों के साथ आवरण में दरार पैदा करते हैं, विशेष रूप से रील की आंतरिक परतों के करीब केबलों के लिए, जिससे उनके टूटने की संभावना अधिक हो जाती है।

2.4 ऑन-साइट निर्माण और स्थापना वातावरण का प्रभाव

केबल निर्माण को मानकीकृत करने के लिए, केबल बिछाने की गति को न्यूनतम रखने, अत्यधिक पार्श्व दबाव, झुकाव, खिंचाव बल और सतही टकराव से बचने और एक सभ्य निर्माण वातावरण सुनिश्चित करने की सलाह दी जाती है। केबल स्थापना से पहले, केबल को 50-60°C पर आराम करने दें ताकि आवरण से आंतरिक तनाव मुक्त हो सके। केबल को लंबे समय तक सीधी धूप में न रखें, क्योंकि केबल के विभिन्न पक्षों पर अलग-अलग तापमान के कारण तनाव केंद्रित हो सकता है, जिससे केबल बिछाने के दौरान आवरण के टूटने का खतरा बढ़ जाता है।