Дубовые плоские кабели в химической коррозионной среде должны сбалансировать химическую стойкость, механические свойства и затраты путем совместного проектирования выбора материалов и стратегий защиты. Ниже приводится анализ четырех измерений типа коррозии, выбора материала, технологии защиты и типичного применения:

I. Классификация окружающей среды и механизмы воздействия химической коррозии

Химическая коррозия разрушает кабели в основномосмотическая инфляция、Оксидное разложениеиРазрыв напряженияРеализация трех механизмов, различные среды требуют целевой защиты:

II. Руководство по отбору химических коррозионно - стойких материалов

1. Сопоставление материалов резиновой оболочки

Основные выводыА.

• ФторкаучукЯвляется сильнокислой / сильно окисляющей средой * *, но имеет более высокую стоимость (примерно в 3 - 5 раз больше, чем хлорбутадиен);

• Хлорсульфированный полиэтиленПревосходная стойкость к озону в солевом тумане и щелочной среде;

• Кремниевый каучукПрименяется только в среде, не являющейся * * * растворителем, при этом необходимо избегать воздействия сильной кислоты / сильной щелочи.

2. Оптимизация проводниковых материалов

• Медный проводникА.

  • проблема:: Сульфид меди (Cu2S) легко образуется в среде, содержащей серу (например, H2S), что приводит к повышению контактного сопротивления.

  • решение: ПринятиеПозолоченная медь(толщина слоя олова ≥ 2 мкм) илиНикелевая медь(Толщина никелевого слоя ≥ 1 мкм) блокирует проникновение серы.

• Алюминиевый проводникА.

  • проблема:: подверженность электрохимической коррозии в щелочной среде (Al Al³ ⁺ + 3e ⁻).

  • решение: Принятиеалюминий - магниевый кремниевый сплав(Например, алюминиевый сплав 6063) повышает коррозионную стойкость за счет образования плотной оксидной пленки (Alnenenebk Oneneneen).

3. Выбор изоляционных материалов

• Смешанный полиэтилен (XLPE)А.

  • преимущество: Высокая кислотоустойчивость / щелочность (стабильность в диапазоне pH 2 ~ 12), но избегайте контакта с органическими растворителями.

  • Изменить: ДобавитьНаносиофил(2 пр) повышает стойкость к солевому туману, снижая скорость распада сопротивления изоляции с 30% до 10% (после испытания солевого тумана 96h).

• Тетрафторэтилен (PTFE)А.

  • преимущество: Устойчивость ко всем химическим средам (за исключением расплавленных щелочных металлов), но высокая стоимость и трудности обработки.

  • приложение:: Используется только для * * * конечной коррозионной среды (например, для теплопроводных кабелей трубопроводов с концентрированной серной кислотой).

Стратегия защиты и технологический путь

1. Конструкция физической защиты

• Двухэтажная конструкцияА.

  • Внутренний слой:: химически устойчивая основная защитная оболочка (например, фтористый каучук, толщина 0,8 мм);

  • Внешний слой:: износостойкий / антиультрафиолетовый вспомогательный слой (например, полиуретан, толщина 0,3 мм).

  • эффект:: После того, как морской кабель использует эту структуру, он погружается в 5% раствора NaCl в течение 1000 часов без растрескивания (стандарт ISO 20344).

• Металлический экранА.

  • материал:: оцинкованная стальная лента (толщина 0,2 мм) или алюминиево - пластическая композитная лента (толщина 0,1 мм);

  • действие:: Блокирует проникновение ионов хлора, обеспечивая при этом электромагнитную защиту.

  • Случаи:: Кабель в химическом парке расширяет срок службы коррозии солевого тумана с 5 до 15 лет за счет увеличения защиты оцинкованной стальной ленты.

2. Химически модифицированные технологии

• ФторированиеА.

  • метод:: На поверхности хлорбутадиена через плазменное фторирование (газ CF, мощность 200 Вт, время 10 мин) вводится базовая группа CFnenenebj.

  • эффект:: Угол контакта повышен с 78° до 120°, а стойкость к маслу - на 40% (стандарт ASTM D471).

• Нано - наполнениеА.

  • материал:: Добавление этиленпропиленового каучука2 phr Графен*

  • эффект:: Повышение стойкости к H2SO: после 72 часов погружения в 10% раствора H2SO коэффициент прочности на растяжение увеличивается с 65% до 85%.

3. Технология уплотнения и соединения

• Сжимное соединениеА.

  • материал:: охлаждающая трубка силиконового каучука (коэффициент усадки ≥ 300%);

  • преимущество:: Не требует нагрева, уплотнение достигается посредством упругого возврата, чтобы избежать коррозии, вызванной остатками растворителя.

• герметизированная защитаА.

  • материал:: двухкомпонентная эпоксидная смола (например, 3M DP460);

  • технология:: На стыке заливка до * * * покрытия проводника, твердость по Шоу после отверждения до 80D.

  • эффект:: После того, как зарядное соединение нового энергетического автомобиля будет заполнено, срок службы солестойкого тумана увеличится с 500 до 2000 часов.

IV. Типичные случаи применения

Пример 1: Кабель нефтехимической платформы

• окружающая среда:: Влажная и тепловая среда, содержащая H2S (50 ppm), Cl ⁻ (2000 мг / л) (температура 80°C, влажность 95%).

• решениеА.

  • Оболочка:: композиты фторокаукаучука / нано - TiOneneneek (толщина 1,2 мм), стойкие к H2S по стандарту NACE TM0177;

  • Проводник:: никелированная медь (покрытие никелем 1,5 мкм), блокирующая проникновение серы;

  • изоляция:: Композиты XLPE / нано - ZNO (толщина 0,9 мм), стойкие к солевому туману по стандарту IEC 62222.

• эффект:: Непрерывная эксплуатация в аналоговых условиях в течение 5 лет без аварий, срок службы в 3 раза больше, чем у традиционных кабелей.

Пример 2: Кабель для океанических буев наблюдения

• окружающая среда:: Морская вода (соленость 3,5%), ультрафиолетовое излучение (UV - A 50 W / m²), биоадгезия.

• решениеА.

  • Оболочка:: хлорсульфированный полиэтиленовый / диатомовый композит (толщина 1,0 мм), шероховатость поверхности - - 0,8 мкм для уменьшения биоадгезии;

  • блокировка:: алюминиево - пластическая композитная лента + оцинкованная стальная лента с двойным экраном, блокирующая проникновение ионов хлора;

  • соединение:: Использовать разъем из нержавеющей стали + эпоксидное уплотнение, класс давления увеличен до 10 кВ.

• эффект:: После 3 лет эксплуатации в Южно - Китайском море коэффициент сохранения целостности защитной оболочки составляет 95%, а коэффициент неправильной передачи сигнала - 10 ⁻.

V. РЕЗЮМЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

1. Принципы выбора материаловА.

   • Кислотная окружающая среда отдает приоритет фтористому каучуку, щелочной среде хлорированный сульфированный полиэтилен, соляной туман окружающей среде этиленпропиленовый каучук + металлическая защита;

   • Проводник должен выбирать покрытие (лужение / никелирование) или легирование (алюминий - магниевый кремниевый сплав) в зависимости от типа среды.

2. Стратегическое ядро защитыА.

   • Создание системы градиентной защиты с помощью физических / химических средств, таких как двухслойная защитная оболочка и нанонаполнение;

   • Использование холодноусадочных соединений, герметизации и других технологий уплотнения для устранения пути проникновения коррозионной среды.

3. Будущие направленияА.

   • Самовосстанавливающиеся материалы:: Разработка микрокапсульных восстановителей для достижения автоматического заживления коррозионных трещин;

   • Интеллектуальный мониторинг:: Интегрированные волоконно - оптические датчики для мониторинга целостности защитной оболочки и степени коррозии в режиме реального времени;

   • Зеленая замена:: Поощрение использования каучука на биологической основе (например, дучжун каучука) для снижения зависимости от нефтяных ресурсов.