光缆外护套在接续盒处回缩原因分析.doc

光缆外护套在接续盒处回缩的原因分析天津市立孚光电线缆开发有限公司 姜中华【摘 要】本文阐述了光缆外护套回缩的原因，并对光缆接续盒与光缆外护套的固定进行了一些试验，从光缆生产、接续盒的设计以及施工等方面探讨解决光缆外护套回缩的方法。【关键词】光缆接续盒 外护套回缩引言随着国家“光进铜退”的战略发展方针，以及国家三网融合的加快推进，光缆的应用日趋广泛，新建光缆线路越来越多，除了部分为省际和省内的核心干线网外，其中大多为接入网线路。用户选择的接入网光缆一般为芯数小数量多的松套层绞光缆和芯数大距离短的光纤带光缆，绝大多数没有铠装护层，光缆的敷设也以管道和架空为主。但由于目前市场上有的接续盒设计不当，加之施工时外护套与接续盒固定不可靠，造成部分架空和管道线路经过几年的运行后，光缆外护套在接续盒处脱开而产生回缩，从而引起通信中断事故，给客户带来了较大的经济损失，为此我们从光缆的生产、接续盒与外护套的固定以及施工几个方面对外护套回缩所造成的影响进行了分析研究，探寻解决外护套回缩问题的方法。一、光缆外护套中的收缩应力对外护套回缩的影响接入网光缆在郊外或农村以架空敷设为主，在城市则大部分为管道敷设，在管孔和杆塔资源较紧张的情况下，有的借用电力杆塔线路架空敷设无金属光缆。接入网光缆一般采用无铠装的单外护套结构,主要类型有A外护套光缆(GYTA型)和S外护套光缆(GYTS型),对于电力线路下架设的则为防强电的无金属Y外护套光缆(GYFTY型)。目前光缆外护套所用的聚合物一般为黑色的聚乙烯，主要有中密度和高密度两种，外护套的加工就是将聚乙烯颗粒经过挤塑设备和模具加热熔融挤制到缆芯表面，再经过水槽冷却定型而成。聚乙烯是一种高结晶性的聚合物，刚聚合时其结晶度高达8090%，如果将熔融的聚乙烯经过冷却而使其温度降至玻璃化温度以下时，则冷后的聚乙烯就成为了非晶态，如果再遇到挤制的外护套厚度较厚时，其内部的温度一时仍然不能达到玻璃化温度以下，外护套中就有了聚乙烯晶体的存在，因此聚乙烯经过熔化、冷却而再结晶时，其结晶度一般只能达到5060%，由于聚乙烯外护套内为晶态和非晶态的分子混合体，晶态的分子比较稳定，而非晶态的分子性能则不太稳定，特别是对外护套机械性能的影响较大，所以外护套内就残存了一定的应力。聚乙烯护套在加工冷却过程中都存在有一定的拉伸定向。由于拉伸定向一般发生在聚乙烯的熔点和玻璃化温度之间，因此拉伸定向的程度与所选用的挤塑模具、挤塑温度、生产线速度和冷却水温有关。在拉伸比（由模具和所生产的产品尺寸决定）和挤塑温度一定的情况，生产速度越高则分子定向的程度越高；在加工温度和生产速度一定的情况下，拉伸比越大则分子定向的程度越高；不管拉伸的情况如何，冷却的速度越快则保持定向的程度就越高。如果分子定向的程度越高，而没有结晶或结晶度不高的产品就具有了较大的收缩应力。因此要消除外护套的收缩应力就应适当控制分子的定向程度，提高聚乙烯外护套的结晶度，实践证明消除护套的收缩应力关键是控制冷却的速率。在实际的护套加工过程中我们严格控制了加工温度和生产线速，尽量减少聚乙烯的拉伸，采用梯度冷却的方法，特别是第一节水槽的水温的控制，对于A护套和S护套的光缆，水温控制在40-50左右；对于易拉伸定向的Y护套光缆，水温则控制在高达50-60范围内，并采取薄护套厚度分次挤塑的工艺来提高聚乙烯外护套的结晶度，有效地降低了护套内的收缩应力。对于外护套内收缩应力的控制好坏主要表现在热收缩率的大小上,按照YD/T901-2009层绞式通信用室外光缆的规定可检测外护套的热收缩率是否满足要求，取样按YD/T837.3-1996规定的方法进行。从试验结果来看由于Y护套没有金属带的支撑其热收缩率较A护套和S护套大,但是均远小于标准的要求。总之护套内收缩应力对护套回缩有一定的影响，但一般都可控制在标准的范围内。二、 接续盒内外护套固定装置对外护套回缩的影响关于接续盒内外护套的固定在YD/T814-1996光缆接续盒中已有规定，要求接续盒内有用于光缆外护套固定和光缆加强构件固定的固定装置，并且还有用于光缆接续盒本身及光缆接续盒与光缆外护套之间的密封组件。部分接续盒生产商在设计固定构件时，主要考虑了加强件的固定，而忽视了外护套的固定，特别是受温度变化影响后外护套固定的可靠性，这一点在接续盒的型式试验时就体现了出来。按YD/T814-1996光缆接续盒中的规定对接续盒进行拉力试验，将接续盒与光缆连接密封好后，在接续盒内充入60KPa的气压，再在光缆轴向施加不小于1000N的拉伸力，维持1分钟，试验后气压应无变化才为合格。但是有的接续盒难以通过此项检测，主要反应在外护套固定装置设计不合理，外护套固定不可靠，在拉力的作用下产生滑移松动而漏气，以至试验失败。2003年8月在南通召开的YD/T814-200x光缆接续盒标准的变更审查会上提出了将1000N的拉伸力修改为800N，修改的原因主要是考虑到目前国内接续盒的水平，如果按1000N的力进行试验就有部分接续盒不满足标准要求，另外接续盒两端都有预留和伸缩弯一般不会受到大的拉力。当时就有不少光缆厂就此项修改提出了异议：首先接续盒所承受的最小拉力应不小于光缆的长期抗张力，其次如上述接续盒拉力试验的失败并不是加强件的固定和接续盒的承力问题，而是接续盒中的外护套固定装置设计不可靠所造成的。常温下尚且如此，如果经过一定的高低温循环的热胀冷缩，可能会在更低的轴向拉力下外护套就会发生滑动。为此会上还对外护套的固定问题进行了讨论，由于对外护套固定后所能承受的轴向拉力大小难以确定，只好笼统地描述为光缆外护套的固定要牢固。为了确定外护套固定后所能承受的轴向拉力，我们对A护套、S护套和Y护套进行取样测试。去除了缆芯的外护套样品其直径大约均为11mm左右，然后夹在拉力机上进行拉伸，三种外护套都是从800N左右的拉力开始发生缩颈变形。当然对于不同直径不同外护套厚度的光缆，其最小变形力可能会有不同，如果外护套固定后所能承受的轴向拉力大于其最小变形力，那么该外护套固定装置肯定是很可靠的。但是如果实际线路中接续盒两端有预留和伸缩弯，且受环境的影响也不大,在其外护套固定后所能承受的轴向拉力即使小于其最小变形力，外护套也会不发生回缩。因此要确定外护套固定后承受多大的轴向拉力才能保证外护套不回缩，应该具体情况具体分析。 三、 施工对外护套回缩的影响 光缆敷设时如果不是牵引加强芯而是直接牵引外护套，就会致使光缆外护套受张力而被拉伸，有的光缆在敷设完成后甚至发生缆芯缩进外护套内的现象，这样一来在光缆外护套内就残留了较大的收缩应力。此时如果立即安装接续盒，就很容易造成在安装完成后一定时间内，外护套在收缩应力的作用下脱开接头固定装置而回缩。对于这种情况应不要急于安装接续盒，应剪掉端头拉伸较严重的几米，放置三天以上待应力消除后，再安装接续盒。对于架空和管道敷设的光缆，特别是架设在电力线下的无金属Y外护套光缆（GYFTY），受温度、风等自然环境影响很大，光缆要受到一定的拉伸、摇摆等机械应力和热胀冷缩的收缩应力，因此在光缆敷设连接时要有盘绕预留或做伸缩弯，以消除这些应力特别是收缩应力的影响，前面所述接续盒标准要将拉伸力从1000N改为800N就是考虑了这一因素。而实际线路工程中，有的施工人员在接续盒两端没有考虑盘绕预留或做伸缩弯，在机械应力和热胀冷缩的收缩应力作用下造成外护套从接续盒中脱出，而使外护套在没有固定的情况下发生自由收缩。从目前接续盒处外护套回缩的样品来看，接续盒处外护套的固定不牢固是外护套回缩的主要原因，这里有接续盒外护套固定装置设计不合理的原因，也有施工过程中接续盒外护套固定夹具尺寸与光缆直径不匹配的因素。当夹具尺寸较光缆直径大时，就在外护套上缠绕普通的绝缘胶带来固定，由于胶带较软，受温度变化影响易发生老化，夹具根本对外护套起不到较好的固定作用；当夹具尺寸较光缆直径小时，由于夹紧了会使套管压扁，光纤衰减超标，所以只好夹松一些，但夹松了同样对外护套固定不了，经过一段时间后外护套脱开接续盒而发生回缩。另外接续盒的选择和固定也很重要，我们发现发生外护套脱出的接续盒基本上是卧式的接续盒，而且这些接续盒都是直接通过挂钩挂在钢绞线上，受风摆等外力的影响较大，如果没有盘绕预留或做伸缩弯，外护套回缩的可能性就比较大。因此对于风力和温差较大的地方，接续盒最好固定到线杆上，如果使用立式的接续盒，对防止外护套的回缩可能会更好一些，不过要注意立式接续盒内盘留光纤的固定，防止光纤松散零乱而造成接头损耗的增加。【结束语】光缆外护套在接续盒处发生回缩的原因较多，有的可能是几种因素综合到一起而产生的。但是我们认为接续盒处