Файл: Месенжник Я.З. Кабели для нефтегазовой промышленности.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 235

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

230

1200

1,05-103

8

250

1200

3,5-Юз

5

250

1200

2,32-Юз

60

После часовой выдержки образцов приТ=250°С и Р=1200 кгс/см2 R„ 3 составляет 232 Моя ■км, т. е. R„s (минимальное) строительной длины 10 км может составить 23,2 Мом.

Снятие давления и медленное охлаждение

образца сопро­

вождается восстановлением R H3 Ä O и с х о д н о й

величины.

По данным температурной зависимости эквивалентного удельного объемного сопротивления изоляции, снятой при охлаждении (см. рис. 15, а) можно сравнить температурные возможности различных типов изоляции (фторлоны, радиа­ ционно-модифицированный полиэтилен и др.). Приведенные

ранее данные по удельному

&0ТМ экВ

сопротивлению

изоляции из

 

фторлона-4 относятся к про­

 

дукту химической

полиме­

 

ризации,

а

рѵ

фторлона-4

 

химической и радиационной

 

полимеризации в диапазоне

 

температур

80 -f 300°С

от­

 

личаются

 

незначительно —

 

в пределах

одного

поряд­

 

ка.

При сравнительно

не­

 

высоких

(80-У 100)

и повы­

 

шенных (220-у300)°С

тем­

 

пературах

рѵ

фторлонов-4

 

радиационной

полимериза­

 

ции

в 2 —4 раза

больше,

 

чем

у

химической(марки

»A“).

Рис. 18. Температурная зависимость относительной эквивалентной диэлек­ трической проницаемости изоляции из фторлона-4:

1 —марки „А* (химической полимериза­ ции); 2 — радиационной полимеризации (из

опыта 25/64);

3 — радиационной полимери­

зации

(из опыта 37/65).

Диэлектрическая прони­ цаемость (рис. 18) у фторлона- 4 радиационной поли­ меризации (особенно марки 37/65) несколько выше, чем у фторлона-4 химиче­ ской. Это превышение при­ мерно одинаково в интер­ вале температур 80 — 160°С и уменьшается с дальней­ шим ростом температуры.1

1 Сопротивление изоляции, защищенной оболочкой из фторлона40 Ш, при температурах выше 200"С в несколько раз (на порядок и более) ниже, чем при применении защитной оболочки из резины НШ-40. При­ чиной этого является растрескивание оболочки из Ф- 40 Ш, вследствие чего нарушается ее радиальная герметичность.

166

Характер же изменения е от температуры одинаков у фторлонов химической полимеризации марки „A“ и фторлона ради ационной полимеризации марки 37/65: до температуры 160°Се незначительно повышается, затем с ростом температуры мо­ нотонно снижается. У фторлона- 4 радиационной полимери­ зации марки 25 64 е монотонно уменьшается с ростом тем­ пературы в интервале 80-у300°С. Кривые обратного хода (при охлаждении) проходят выше кривых прямого хода (при нагревании). При 80°С у Ф- 4 радиационной полимери­

зации марки 37/65

= 1,14.

Соотношение

е н а г р

значений е фторлонов радиационной и хи­

мической

полимеризации, видимо, можно связать с наличи­

ем в них

полярных групп, стимулированных технологиче­

ским окислением. Так, радиационная полимеризация при из­ быточном-давлении воздуха (марка 37/65) приводит к пре­ вышению е этого материала над &фторлонов- 4 химической и радиационной (марка 25/64— при атмосферном давлении) полимеризации во всем исследованном температурном диа­ пазоне.

Соотношение средних значений температурных коэффи­ циентов диэлектрической проницаемости (ТКе) в одном и том же интервале температур также подчиняется этой за­ кономерности. ТКе дляФ-4 химической полимеризации сос­

тавляет 1,2-1 0 - 3 0

С -1 ;

радиационной (при

атмосфер­

ном давлении)— 1,27

• 10“ 30 С~

радиационной

(при избы­

точном давлении)— 1,33 -10 ~ 3 °С ~ Ч

 

Сравнение значений г и

ТКе

показывает, что темпера­

турная зависимость диэлектрической проницаемости фтор­ лонов- 4 химической и радиационной полимеризации, а также полиэтиленов (в том числе радиационно-модифицированных) может быть описана уравнением Клаузиуса — Мосотти, вы­ веденным для неполярных и слабополярных жидкостей.

При совместном воздействии на изоляцию температуры и гидростатического давления результирующие значения электрофизических характеристик определяются соотноше­ нием противоположно действующих факторов. Например, средние температурные и барические коэффициенты ди­

электрической проницаемости (ТКе и РКе) для полимерных диэлектриков, в том числе и фторлона- 4, имеют противо­ положные знаки. Поэтому при совместном температурно-ба­ рическом нагружении изоляции вклады давления и темпе­ ратуры в диэлектрическую проницаемость противоположны и в определенных температурно-барических интервалах мо­

гут взаимно компенсироваться. В

этом

случае

разница

£ о™(Р) — е отн (Т) = ± А е0Тц не выходит

за

пределы

ошибок

измерений большинства измерительных приборов. В некото-

167

рых случаях Л готн может иметь довольно большую вели­ чину, например, при значительной сжимаемости изоляцион­ ной оболочки (повышенные температуры), сопровождающей­ ся сильным увеличением е с ростом давления и незначитель­ ным его уменьшением с рос.ом температуры (т. е. в слу­

чае РКе > ТКе). При одновременном увеличении темпера­ туры от 20 до 250°С и давления от атмосферного до 1200 кгс/см* диэлектрическая проницаемость фгорлоновой изоля­ ции увеличилась на 30 %. Существенно влияет на увеличе­ ние г изоляции сорбция ею жидкости.

Температурная зависимость электропроводности фторло- на-4 (-4Д) в широком диапазоне температур при постоян­ ном давлении описывается п-членной (п= 1-(-3) формулой типа

 

 

 

°р -

const

= а(Р) ехр ( - U T /KT),

 

( 3 - 2 - 4 )

 

 

 

 

 

 

где

о(Р) — предэкспоненциаль-

 

 

 

 

 

 

 

 

ный множитель, за­

 

 

 

 

 

 

 

 

висящий от

давле­

 

 

 

 

 

 

 

 

ния,

(ом ■см) ~

 

 

 

 

 

 

и т -• »кажущаяся“ энергия

 

 

 

 

 

 

 

 

активации

электро­

 

 

 

 

 

 

 

 

проводности от тем­

 

 

 

 

 

 

 

 

пературы, эв;

 

 

 

 

 

 

 

К — постоянная

 

Больц­

 

 

 

 

 

 

 

мана,

эв/°К;

темпе­

 

 

 

 

 

 

 

Т — абсолютная

 

 

 

 

 

 

 

 

ратура, °К.

 

 

 

 

 

 

 

 

По данным

температурной

 

 

 

 

 

 

зависимости

электропровод­

 

 

 

 

 

 

ности для некоторых

материа­

 

 

 

 

 

 

лов

(рис.

19),

„кажущаяся“

 

 

 

 

 

 

энергия активации электропро­

 

 

 

 

 

 

водности фторлона-4Д при Т >

 

 

 

 

 

 

>200°С составляет ~

5 эв. UTв

 

 

 

 

 

 

общем случае зависит

как от

 

 

 

 

 

 

температуры, так как

движе­

водности изоляции от температуры

ние

иона-носителя во многом

определяется тепловым моле­

1 — фторлон-4Д пленочный, термообрабо­

кулярным движением в поли­

танный; 2 — фторлон-4Д на смазке К пле­

ночный,

термообработанный;

3 — поли­

мере, так

и от

давления, по­

этилен

высокого

давления,

облученный

скольку

электропроводность

f -излучением Соад в аргоне при мощности

дозы 3000 рімин, поглощенная доза 140

зависит от плотности и степе­

Мрад;

4 —полиэтилен высокого давле­

воздухе при мощности дозы

6 Мрадімин

ни кристалличности полимера.

ния, облученный быстрыми электронами на

Барическую зависимость элек­

(за 2о проходов

под

пучком), погло­

щенная

доза

100 Мрад', 5 — фторлон-

тропроводности Ф-4

и других

 

40Ш;

б-

резина ТС-45 № 2.

полимерных диэлектриков при

169

постоянной температуре в широком диапазоне давлений мож­

но описать п- членом ( n = l - f 3 ) такого же типа, как и ( 3 - 2 - 4 ) :

°Т - const =

О(т) exp

-j~-j ,

( 3 — 2

— 5)

где 0 (Т) — предэкспоненциальный множитель,

зависящий

от температуры,

(ом ■см) ~

 

 

В = -j--— коэффициент, пропорциональный энергии

акти­

вации электропроводности под давлением, кгс/см'2;

Up — энергия

активации электропроводности

под

давлением, эв\

 

 

 

Ь—барический градиент энергии активации, эв-см2/кгс

(эв/атм или эв/бар);

 

 

Р—давление, кгс/см? (бар).

 

 

Зависимость энергии

активации электропроводности Ф-4 от

давления приведена

на рис.

20.

 

 

Рис. 20. Зависимость энергии активации электропроводности от давления:

1 — фторлон-4; 2 — фторлон-40Ш.

Рассмотрим зависимость электропроводности изоляции из пленочного фторлона-4 от обратной величины температуры

при различных давлениях и от обратной величины дав­

ления при различных температурах (рис. 21, а; 22, а) [120]. Электропроводность Ф-4 при постоянном давлении в диапа­ зоне температур 150-г250°С описывается одночленом типа (3—2—4), а в диапазоне 175~-250°С ее зависимость от дав­ ления можно описать двучленным выражением

8T_const = S0(т) exp [— -j-j + Si (T, exp (— y-j.

(3—2—6)

169

Смотрите также файлы