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

После суточного пребывания в автоклаве при 160°С и гидростатическом давлении 1000 кгс^см1 полностью вышла из строя изоляция всех без исключения испытывавшихся об­ разцов (сильное набухание, разрывы). Изменения рѵ ХСПЭв процессе старения при 220°С (дав­

исследований. Это связано с недо­ статками ХСПЭ. К их числу отно­

сится его чрезвычайно малая стойкость к окислительной деструкции. При температуре свыше 130°С ХСПЭ, не со­ держащий антиокислителей, при наличии меди или ее со­ лей (ТПЖ кабеля) через 1—2 дня становится непрочным, хрупким и приобретает коричневую окраску [172].

Быстрое старение материала наблюдается не только при его работе в контакте с медью, особенно в присутствии воды, но и в случае, если в его состав входят соединения меди, например, стеарат. Поэтому в ХСПЭ, длительно со­ прикасающийся с медью, необходимо вводить специальные антиокислители. В большинстве случаев их введение резко уменьшает выход реакции химического сшивания. Согласно [172], у сшитого при помощи перекиси дикумила ПЭ после 3-недельного пребывания при 110° С разрывная прочность и удлинение при разрыве снизились с 100 до 10%, у сши­ того при помощи третичной перекиси бутила—до 50 и 10%. Добавка к последней модификации антиокислителя значи­ тельно увеличивает его стойкость к термоокислительной деструкции, так что длительное старение при 110°С не при­

ным ненаполненным композициям, в частности, полиэтилену марки HFDB-4201 фирмы „Union Carbide“ (США). Улучшение термомеханических характеристик полиэтилена, как и умень­ шение набухания в различных средах, достигается введе­ нием в него сажи, что, в свою очередь, ухудшает электро­ физические характеристики композиции. При введении в

полиэтилен светлого усиливающего наполнителя (аэросила) деформация уменьшается с увеличением его содержания (до 50 вес. ч.), но при этом существенно уменьшается влагос­ тойкость композиции: рѵ композиции после ее пребывания в воде в течение 24 час. снижается до 1013 ом ■см при приме­ нении аэросила марки 2491 фирмы „Degussa“ и до 6 • ІО10 ом-см при применении отечественного аэросила —300 (в обоих случаях содержание наполнителя—30 вес. ч. на 100 вес. ч. полиэтилена).

Введение большинства стабилизаторов уменьшает хими­ ческий выход реакции сшивания, т. е. степень сшивки, и, следовательно, увеличивает деформацию 1183].

К недостаткам ХСПЭ, кроме гидрофильное™ и труднос­ тей его термостабилизации, следует отнести и то, что он содержит большое количество продуктов распада и после­ дующего взаимодействия перекисных катализаторов. Это, видимо, может заметно сказаться на его диэлектрических характеристиках (рѵ, ТК рѵ, г, tgSn др.), особенно при дли­ тельной эксплуатации. Кроме того, при сшивании с помо­ щью органических перекисей в результате выделения газо­ образных продуктов реакции в изоляции образуются газо­ вые включения, затрудняющие применение ХСПЭ в каче­ стве изоляции высоковольтных кабелей. ХСПЭ не обладает достаточной гомогенностью из-за наличия не только газо­ вых включений, но и гелеобразных частиц, поэтому коро­ ностойкость его невысока. Он обладает сравнительно высо­ ким коэффициентом расширения, пониженной стойкостью к растрескиванию и ультрафиолетовому облучению, а в слу­ чае применения в многожильных кабелях создает труднос­ ти в эксплуатации вследствие жесткости и трудности раз­ делки [262].

Кроме того, ХСПЭ весьма сложен в переработке. Не­ обходимыми условиями его вулканизации являются полу­ чение им достаточного количества тепла для начала сши­ вания, давления—для исключения возможности образования пустот и отсутствие кислорода—для предотвращения замед­ ления сшивания. Температура переработки ХСПЭ, при про­ чих равных условиях, определяется температурой распада инициаторов сшивания — перекисей. Наиболее часто среди них используется перекись дикумила. При применении ее максимальная температура переработки ХСПЭ составляет

195

132°С) происходит подвулканизация ПЭ с введенной в него перекисью в головке пресса (скорчинг-эффект, или преж­ девременная вулканизация). Поэтому выпрессование ХСПЭ необходимо вести при температуре ниже 132°С с очень нез­ начительными ее колебаниями. В случае преждевременной вулканизации полиэтилен вследствие увеличившегося тре­ ния разогревается до еще больших температур. Для умень­

6-третично-бутил-ш-крезол), замедляющих реакцию под­ вулканизации, также уменьшает скорчинг-эффект, но и нес­ колько понижает, что нежелательно, химический выход реакции сшивания ПЭ.

Вулканизация изоляции из ХСПЭ производится в вулкани­ зационных трубах АНВ (горизонтальных—для жил неболь­ шого диаметра и вертикальных, башенного типа, или нак­ лонных—для жил большого диаметра). Режим вулканиза­ ции должен тщательно контролироваться, так как перевулканизация ухудшает свойства изоляции при высоких тем­ пературах и уменьшает ее стойкость к тепловому старе­ нию. Технологическая скорость изготовления изоляции из ХСПЭ невелика. Так, при использовании вулканизационной

вулканизации. По данным ВНИИКП, переработка ХСПЭ по раздельной технологии, предусматривающей вулканизацию в паровом котле или вулканизационной трубе агрегата не­ прерывной вулканизации (АНВ), не только малопроизводи­ тельна, но и не обеспечивает получения необходимого ка­ чества. Поэтому переработка ХСПЭ должна производиться на АНВ. Вместе с тем применяющиеся для переработки

резин АНВ имеют короткий шаг (-^- = 6 -f8 ) с глубокой

нарезкой и не обеспечивают качественной переработки ХСПЭ. Кроме того, получение качественной поверхности

196

оболочки при вулканизации в горизонтальной трубе проб­ лематично из-за задиров при касании провода дна трубы. Поэтому ВНИИКП рекомендует АНВ, состоящий из червя­ чного пресса с отношением 1/d шнека не менее 15 и нег­ лубокой нарезкой, вулканизационной трубы наклонного типа длиной не менее 50 м с телескопическим затвором, трубы длиной ~ 10 м с охлаждающей водой под давлением 64-9 атм (с пределом регулирования температуры воды от 20 до 95°С), охлаждающей ванны открытого типа длиной 20 м, отдающего устройства с тормозом для регулирования натя­ жения жилы до 2,5 кг/мм2, устройства для нагрева жилы перед входом в головку (ТнаГр — до 150°С) и приемного устройства с тяговым приспособлением. Точность регули­ рования температуры зон обогрева червячного пресса + 2 —

-3 °С .

Вработе [234] для переработки ХСПЭ рекомендуется

применять червячные, пресса с отношением 1/d от 15 до 17 и даже до 24. Уплотнение ХСПЭ должно быть в интервале 2: 1 4-3:1, с давлением пара в вулканизационной трубе от 12,4 до 15,5 кгс/см2, причем рассматривается вопрос о по­ вышении давления до 24,8 и даже до 37 кгс/см2.

С целью исключения трудностей переработки ХСПЭ в изоляцию, связанных с повышенной жесткостью, проводятся исследования, уже давшие практические результаты. Фирмой „Union Carbide Corp“ (США) разработан ХСПЭ на основе этиленвинилацетатного сополимера (ЕѴА), имеющего пони­ женную температуру плавления: он может прессоваться при температурах 994-104°С. Производительность перера­ ботки его существенно выше, чем ХСПЭ на основе гомео­ полимеров за счет увеличения скоростей как экструзии, так

ХСПЭ на основе гомеополимеров. Электрическая прочность практически не зависит от содержания сажи, в то время как у ХСПЭ на основе гомеополимеров она заметно умень­ шается с увеличением количества сажи. У обоих материа­ лов увеличение концентрации сажи заметно повышает диэ­

можно отнести также обработку его озоном с последующим введением сажи [245]. Полученный материал обладал улуч­ шенными физико-механическими показателями, повышенной

197