淺析圓型截面電纜鎧裝技術(shù)

1、淺析圓型截面電纜鎧裝技術(shù),作者：簡(jiǎn) 東單位：潛油電纜廠特種纜車間日期：2007-10-25,前 言 隨著公司改革深化，技術(shù)、產(chǎn)品不斷發(fā)展，公司的銷售額逐年的增加，產(chǎn)品種類多樣化發(fā)展，特別是海外市場(chǎng)的開拓，使得圓型截面電纜鎧裝技術(shù)應(yīng)用更加廣泛。這種圓型截面電纜互鎖鎧裝技術(shù)，要求設(shè)備比較精密。目前，在國(guó)內(nèi)這種先進(jìn)的鎧裝技術(shù)只有少數(shù)幾個(gè)廠家掌握，特別是較大截面和小截面電纜鎧裝技術(shù)，我廠已走在國(guó)內(nèi)同行的前列。具體產(chǎn)品QYENY、Q

2、YPNY系列圓型電纜和THHN電纜鎧裝成功，這兩種電纜都要求在復(fù)雜的環(huán)境下保證安全運(yùn)行，對(duì)鎧裝質(zhì)量提出更高的要求，鎧裝層質(zhì)量?jī)?yōu)劣對(duì)今后公司開拓這一部分市場(chǎng)的成敗起著重要作用。,摘 要： 本文主要分析討論圓型截面電纜的鎧 裝技術(shù)難點(diǎn)，以及生產(chǎn)過程中的一些常見問題，對(duì)以上問題進(jìn)行深入分析，最終解決問題，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)過程。,關(guān)鍵詞： 鎧裝 鎧裝結(jié)構(gòu) 螺旋狀 圓型連鎖式 節(jié)距

3、 搭接率 機(jī)頭傾角,,鎧裝是用于電纜安裝和搬運(yùn)期間提供機(jī)械保護(hù)的最外層。鎧裝還起到限制裸露在井液中的下敷彈性材料膨脹的作用。鎧裝層還起著一定的縱向支撐的作用，支撐卡子之間電纜的重量。 由于受到井下條件的限制，在有H2S、CO2、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及鹽水的環(huán)境中，鎧皮易發(fā)生腐蝕，這種腐蝕會(huì)隨著溫度的升高而加劇，所以對(duì)于電纜鎧皮材料是一個(gè)很重要的問題。鎧裝材料一般采用鍍鋅鋼帶或鋁帶、對(duì)于特殊工況采用不銹

4、鋼帶或蒙乃爾鋼帶。,鎧裝結(jié)構(gòu)可能是扁平式或連鎖式鋼帶。有些設(shè)計(jì)采用兩層鎧裝，如CNOOC 以及THHN電纜采用一種特定設(shè)計(jì)螺旋狀繞在導(dǎo)線上圓型連鎖式鎧裝技術(shù)。結(jié)構(gòu)如下圖：,,CNOOC圓電纜結(jié)構(gòu)示意圖（圖1）,,,,,,,,,,,,,,,,,繞包層1(F46),,繞包層2(錦綸帶）,絕緣層（EPDM),,圖1,導(dǎo)體,護(hù)套層（丁晴橡膠）,,,,,,鋼帶鎧裝層（不銹鋼或鍍鋅鋼帶）,整個(gè)鎧裝過程可分為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)。鋼帶通過導(dǎo)輪傳到機(jī)頭

5、，通過軋輪成型后輸出經(jīng)過成型模具隨機(jī)頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鋼帶繞在芯線上，同時(shí)由牽引機(jī)帶動(dòng)成型后電纜作直線運(yùn)動(dòng)，這樣不斷重復(fù)整個(gè)鎧裝過程達(dá)到連續(xù)生產(chǎn).其中關(guān)鍵的是軋輪、模具和機(jī)頭的角度調(diào)整。要了解其中各種數(shù)據(jù)的關(guān)系我們先了解幾個(gè)定義：,——節(jié)距 鋼帶繞芯線一周，牽引機(jī)帶動(dòng)電纜所行走的距離，用字母P表示，其測(cè)量方向平行于電纜軸線，如圖示：,圖 2（節(jié)距示意圖）,——鋼帶壓后寬度 鋼帶經(jīng)過軋輪成型后的寬度，用b表示；——搭接率 前一周繞包到

6、芯線的鋼帶和下一周重疊部分所占?jí)汉髱挼陌俜直?常用a%表示，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為不小于35%；,——螺旋角 鋼帶繞包平面與電纜的橫截面形成的夾角，用Θ表示,如圖示：,,圖3 （螺旋角示意圖）,——線纜直徑 鎧裝前電纜芯線的外徑，常用d表示；——機(jī)頭傾角 鎧裝機(jī)機(jī)頭傾斜的角度，常用α表示;,它們之間應(yīng)該滿足以下函數(shù)關(guān)系：如圖示,圖4 （函數(shù)關(guān)系示意圖）,由以上圖示可得出以下公式:,_________,公式一,例: 鎧裝鋼帶寬度——d=12

7、.7毫米 鎧裝節(jié)距——9.5毫米 電纜芯線直徑——45毫米TANα=9.5/45×3.1415=0.0671987α=3.84度≈4度,由以上公式可知： 在節(jié)距一定的情況下,增大電纜的直徑需減小機(jī)頭傾角，反之將增大機(jī)頭傾角。,a% = （b－p×cosΘ）,,b,×100%,,公式二,由定義可知：搭接率計(jì)算公式為：,100,1,,,,將公式二整理后:,×,b(

8、100-a)P=,CosΘ,將上式帶入公式一后得:,b (100-a)TAN α= × 100·d·Π,1,,CosΘ,,,,公式三,這樣我們就得到一個(gè)機(jī)頭傾角、搭接率、帶寬、螺旋角和電纜直徑函數(shù)關(guān)系式，其中螺旋角是由鎧裝的模具“成型彎鉤”的螺旋角決定的，成型彎鉤結(jié)構(gòu)及安裝位置見下簡(jiǎn)圖：,,圖5 成型

9、彎鉤簡(jiǎn)圖,,成型彎鉤,,,,軋型輪,鋼帶接頭處,,圖6 4“BX 機(jī)頭,成型模具,圖7 成型模具,,成型彎鉤,彎鉤的螺旋角Θ是由彎鉤模具按照對(duì)照表上的數(shù)據(jù)確定,而圖5中的D由以下公式確定:,D=電纜直徑+2×鋼帶厚度 通過以上分析我們可以得出一個(gè)清晰的流程圖：見圖8,圖8 流程圖,通過以上的計(jì)算分析后我們可得到每種電纜型號(hào)確切數(shù)據(jù)，這樣就有理論指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。,在實(shí)際生產(chǎn)過程中，我們還遇到以下問題：鋼帶接頭采用疊焊技術(shù)（

10、如圖9），疊焊處經(jīng)過軋型輪時(shí)由于不易變形，易開裂，而形成直棱角或裂口，機(jī)頭斷帶后不能連續(xù)鎧裝等問題，針對(duì)以上問題我們制定以下新工藝方法：,1、采用手工氬弧焊技術(shù)替代原來的電弧疊焊如下圖所示：,存在的問題：鋼帶接頭采用疊焊技術(shù)（如圖9），疊焊處經(jīng)過軋型輪時(shí)由于不易變形，易開裂，而形成直棱角或裂口 電極 鋼帶

11、 鋼帶 電極,,,,,,,,,,,,,,,,,,,圖9,,,改進(jìn)后：將鋼帶疊焊改為氬弧對(duì)焊如圖10： 鎢極 焊絲,,,,,,,

12、,,,,,,此處對(duì)焊后，經(jīng)過打磨、退火，降低了鋼帶的硬度；由于焊接區(qū)域比較細(xì)窄，鋼帶經(jīng)軋型輪易變形，不會(huì)形成棱角。,圖10,此處對(duì)焊后，經(jīng)過打磨、退火，降低了鋼帶的硬度；再通過用吸鋼水（10%NaOH溶液或體積分?jǐn)?shù)為30%HNO3）除去焊接區(qū)域的表面的氧化膜，使鋼帶顏色恢復(fù)原貌，焊接后樣品見下圖11,,,處理前,,處理后,圖11處理前后的對(duì)比圖,由于采用手工氬弧焊焊接區(qū)域比較細(xì)窄平整，鋼帶經(jīng)軋型輪易變形，不會(huì)形成棱角，并且增加了鋼帶的強(qiáng)

13、度；很好的解決鎧裝時(shí)鋼帶斷裂、出棱的現(xiàn)象；減小接頭處的厚度，從而減小鎧裝過接頭對(duì)軋型輪和機(jī)頭傳動(dòng)軸的沖擊。,2、機(jī)頭處鋼帶斷裂后，以前采用雙鎧（在鎧好的電纜前10厘米處，套鎧雙層鋼帶)。(如圖12）套鎧后留有鋼帶接頭，很容易松動(dòng)，導(dǎo)致鎧皮松動(dòng)脫開。 10cm,,,,,,,,,,,,,,,電 纜,圖12,,改進(jìn)后效果如圖示,,圖13,,此方法可保證鎧裝層的連續(xù)性，沒有裸露鋼

14、帶頭，可確保鋼帶接頭處形成一完整圓弧。,通過以上理論指導(dǎo)和實(shí)際生產(chǎn)工藝改進(jìn)，很好解決了圓型截面電纜鎧裝過程遇到生產(chǎn)、質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，大大的提高生產(chǎn)效率。,由于本人水平有限，有不足和錯(cuò)誤之處，希望大家批評(píng)指正！ 謝謝！,參考文獻(xiàn)電纜制造培訓(xùn)教材 泵公司電纜廠 4“BX鎧裝機(jī)說明書 CEECO Machinery Man