جوهر شیمیایی پیوند زدن: “پیوند زدن” چیست؟
پیوند زدن یک فرآیند شیمیایی است که در آن زنجیرهای پلی اتیلن (PE) از طریق پیوندهای کووالانسی—به طور معمول پیوندهای کربن-کربن (C-C)—با یکدیگر ترکیب میشوند تا یک شبکه سهبعدی تشکیل دهند. پلی اتیلن خطی از زنجیرههای پلیمر مستقل تشکیل شده است، در حالی که پلی اتیلن پیوند خورده (XLPE) یک ماتریس متصل به هم ایجاد میکند که پایداری حرارتی، مکانیکی و شیمیایی را بهبود میبخشد و آن را برای کاربردهای با دما و فشار بالا مناسب میسازد.
مقایسه فرآیندهای پیوند زدن: پیوند شیمیایی در مقابل پیوند تابشی
دو تکنیک رایج پیوند زدن در تولید کابلهای XLPE وجود دارد: پیوند شیمیایی و پیوند تابشی. پیوند شیمیایی شامل افزودن پراکسیدها یا ترکیبات سیلان است که در صورت فعال شدن توسط حرارت یا رطوبت، تشکیل پیوند بین زنجیرهای PE را آغاز میکنند. پیوند تابشی از پرتوهای الکترونی با انرژی بالا برای شکستن پیوندها و ایجاد سایتهای واکنشی برای تشکیل شبکه استفاده میکند. در حالی که روشهای شیمیایی اجازه میدهند که نرخهای پیوند زدن قابل تنظیم باشند و در کابلهای ولتاژ متوسط و بالا به طور گسترده استفاده میشوند، پیوند تابشی پردازش تمیزتری را ارائه میدهد و یکنواختی بهتری دارد اما نیاز به سرمایهگذاری بالاتری دارد و بیشتر در کاربردهای ولتاژ پایین رایج است.
| فرآیند | روش | مزایا | معایب |
|---|---|---|---|
| پیوند شیمیایی | پراکسید یا افزودنیهای سیلان | خوب-established، مقیاس پذیر، چگالی پیوند قابل تنظیم | نیاز به حرارت و پخت پس از آن؛ ممکن است محصولات جانبی آزاد شوند |
| پیوند تابشی | پرقدرت الکترونی | بدون مواد شیمیایی، پردازش سریع، ساختار یکنواخت | هزینه بالای تجهیزات، محدود به بخشهای نازکتر کابل |
مقایسه مقاومت دما بر اساس فرآیند:
| نوع XLPE | دما در حالت عملیاتی مداوم (°C) | دمای بارگذاری کوتاه مدت (°C) |
|---|---|---|
| پلی اتیلن کراس لینک شده با پراکسید | 90 | 130 |
| پلی اتیلن کراس لینک شده با سیلان | 85 | 120 |
| پلی اتیلن کراس لینک شده با تابش | 105 | 150 |
همبستگی بین درجه کراس لینک و درجه حرارت
درجه کراس لینک که معمولاً به صورت درصد محتوای ژل بیان میشود، یکی از عوامل کلیدی در مقاومت حرارتی مواد است. چگالی بالاتر کراس لینک نشان دهنده درهم تنیدگی مولکولی قویتر و مقاومت بالاتر در برابر تغییر شکل تحت حرارت است. به عنوان مثال، نمونههای XLPE با درجات کراس لینک 65%، 75% و 85% در دمای 135 درجه سانتیگراد به مدت 168 ساعت آزمایش شدند. حفظ قدرت کششی باقیمانده آنها به ترتیب در 70%، 85% و 92% اندازهگیری شد. IEC 60502-1 حداقل محتوای ژل 75% را برای عملکرد قابل اعتماد تحت تنش حرارتی توصیه میکند. علاوه بر این، کراس لینک بالاتر باعث بهبود کشیدگی در زمان شکست و کاهش نرخ پیری حرارتی میشود و عمر کابل را در محیطهای پرتنش افزایش میدهد.
درجه حرارتهای گمراهکننده: استفاده بلندمدت در برابر اضافه بار کوتاهمدت
درجه حرارتها میتوانند به اشتباه درک شوند. به عنوان مثال، یک کابل با درجه بندی UL 125 درجه سانتیگراد برای استفاده مداوم در دمای 125 درجه سانتیگراد طراحی شده است، اما میتواند در مواقعی کوتاه تا 150 درجه سانتیگراد را تحمل کند. با این حال، قرار گرفتن مداوم در 150 درجه سانتیگراد باعث تسریع در تخریب، کاهش انعطافپذیری و احتمالاً ایجاد ترک در عایق میشود که در صورت عدم توجه مناسب در طراحی یا مشخصات، میتواند منجر به شکست زودهنگام شود.
اهمیت انتخاب فرآیند کراس لینک بر اساس محیط کاربرد
در یک پروژه انرژی بادی در شمال چین، دماهای زیر صفر باعث انقباض حرارتی در لایههای عایق کابلهایی با کراس لینک ناکافی شد. انقباض باعث جدایی عایق از هادی شد که در نهایت منجر به خرابی دیالکتریک و مدارک کوتاه شد. این خرابی نیاز بحرانی به تطابق روش و درجه کراس لینک با تنشهای زیست محیطی و مکانیکی خاص محل پروژه را برجسته میکند.
نتیجهگیری و توصیهها
کابلهای XLPE با حداقل درجه کراس لینک 75% را انتخاب کنید و روش کراس لینک را با محیط کاربرد خود تطابق دهید. گواهیها را تأیید کنید و از دادهها در مورد محتوای ژل و عملکرد پیری حرارتی درخواست کنید.
