浅析圆型截面电缆铠装技术1

浅析圆型截面电缆铠装技术 作者 简东单位 潜油电缆厂特种缆车间日期 2007 10 25 前言随着公司改革深化 技术 产品不断发展 公司的销售额逐年的增加 产品种类多样化发展 特别是海外市场的开拓 使得圆型截面电缆铠装技术应用更加广泛 这种圆型截面电缆互锁铠装技术 要求设备比较精密 目前 在国内这种先进的铠装技术只有少数几个厂家掌握 特别是较大截面和小截面电缆铠装技术 我厂已走在国内同行的前列 具体产品QYENY QYPNY系列圆型电缆和THHN电缆铠装成功 这两种电缆都要求在复杂的环境下保证安全运行 对铠装质量提出更高的要求 铠装层质量优劣对今后公司开拓这一部分市场的成败起着重要作用 摘要 本文主要分析讨论圆型截面电缆的铠装技术难点 以及生产过程中的一些常见问题 对以上问题进行深入分析 最终解决问题 指导实际生产过程 关键词 铠装铠装结构螺旋状圆型连锁式节距搭接率机头倾角 铠装是用于电缆安装和搬运期间提供机械保护的最外层 铠装还起到限制裸露在井液中的下敷弹性材料膨胀的作用 铠装层还起着一定的纵向支撑的作用 支撑卡子之间电缆的重量 由于受到井下条件的限制 在有H2S CO2 强酸 强碱以及盐水的环境中 铠皮易发生腐蚀 这种腐蚀会随着温度的升高而加剧 所以对于电缆铠皮材料是一个很重要的问题 铠装材料一般采用镀锌钢带或铝带 对于特殊工况采用不锈钢带或蒙乃尔钢带 铠装结构可能是扁平式或连锁式钢带 有些设计采用两层铠装 如CNOOC以及THHN电缆采用一种特定设计螺旋状绕在导线上圆型连锁式铠装技术 结构如下图 CNOOC圆电缆结构示意图 图1 绕包层1 F46 绕包层2 锦纶带 绝缘层 EPDM 图1 导体 护套层 丁晴橡胶 钢带铠装层 不锈钢或镀锌钢带 整个铠装过程可分为旋转运动和直线运动 钢带通过导轮传到机头 通过轧轮成型后输出经过成型模具随机头作旋转运动 钢带绕在芯线上 同时由牵引机带动成型后电缆作直线运动 这样不断重复整个铠装过程达到连续生产 其中关键的是轧轮 模具和机头的角度调整 要了解其中各种数据的关系我们先了解几个定义 节距钢带绕芯线一周 牵引机带动电缆所行走的距离 用字母P表示 其测量方向平行于电缆轴线 如图示 图2 节距示意图 钢带压后宽度钢带经过轧轮成型后的宽度 用b表示 搭接率前一周绕包到芯线的钢带和下一周重叠部分所占压后带宽的百分比 常用a 表示 国家标准为不小于35 螺旋角钢带绕包平面与电缆的横截面形成的夹角 用 表示 如图示 图3 螺旋角示意图 线缆直径铠装前电缆芯线的外径 常用d表示 机头倾角铠装机机头倾斜的角度 常用 表示 它们之间应该满足以下函数关系 如图示 图4 函数关系示意图 由以上图示可得出以下公式 公式一 例 铠装钢带宽度 d 12 7毫米铠装节距 9 5毫米电缆芯线直径 45毫米TAN 9 5 45 3 1415 0 0671987 3 84度 4度 由以上公式可知 在节距一定的情况下 增大电缆的直径需减小机头倾角 反之将增大机头倾角 a b p cos b 100 公式二 由定义可知 搭接率计算公式为 100 1 将公式二整理后 b 100 a P Cos 将上式带入公式一后得 b 100 a TAN 100 d 1 Cos 公式三 这样我们就得到一个机头倾角 搭接率 带宽 螺旋角和电缆直径函数关系式 其中螺旋角是由铠装的模具 成型弯钩 的螺旋角决定的 成型弯钩结构及安装位置见下简图 图5成型弯钩简图 成型弯钩 轧型轮 钢带接头处 图64 BX机头 成型模具 图7成型模具 成型弯钩 弯钩的螺旋角 是由弯钩模具按照对照表上的数据确定 而图5中的D由以下公式确定 D 电缆直径 2 钢带厚度通过以上分析我们可以得出一个清晰的流程图 见图8 图8流程图 通过以上的计算分析后我们可得到每种电缆型号确切数据 这样就有理论指导实际生产 在实际生产过程中 我们还遇到以下问题 钢带接头采用叠焊技术 如图9 叠焊处经过轧型轮时由于不易变形 易开裂 而形成直棱角或裂口 机头断带后不能连续铠装等问题 针对以上问题我们制定以下新工艺方法 1 采用手工氩弧焊技术替代原来的电弧叠焊如下图所示 存在的问题 钢带接头采用叠焊技术 如图9 叠焊处经过轧型轮时由于不易变形 易开裂 而形成直棱角或裂口电极钢带钢带电极 图9 改进后 将钢带叠焊改为氩弧对焊如图10 钨极焊丝 此处对焊后 经过打磨 退火 降低了钢带的硬度 由于焊接区域比较细窄 钢带经轧型轮易变形 不会形成棱角 图10 此处对焊后 经过打磨 退火 降低了钢带的硬度 再通过用吸钢水 10 NaOH溶液或体积分数为30 HNO3 除去焊接区域的表面的氧化膜 使钢带颜色恢复原貌 焊接后样品见下图11 处理前 处理后 图11处理前后的对比图 由于采用手工氩弧焊焊接区域比较细窄平整 钢带经轧型轮易变形 不会形成棱角 并且增加了钢带的强度 很好的解决铠装时钢带断裂 出棱的现象 减小接头处的厚度 从而减小铠装过接头对轧型轮和机头传动轴的冲击 2 机头处钢带断裂后 以前采用双铠 在铠好的电缆前10厘米处 套铠双层钢带 如图12 套铠后留有钢带接头 很容易松动 导致铠皮松动脱开 10cm 电缆 图12 改进后效果如图示 图13 此方法可保证铠装层的连续性 没有裸露钢带头 可确保钢带接头处形成一完整圆弧 通过以上理论指导和实际生产工艺改进 很好解决了圆型截面电缆铠装过程遇到生产 质量不稳定的问题 大大的提高生产效率 由于本人水平