海底電力電纜防腐性能研究

楊甫軍， 席菲菲， 祁登權(quán)

（重慶泰山電纜有限公司，重慶401120）

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海底電力電纜防腐性能研究

楊甫軍， 席菲菲， 祁登權(quán)

（重慶泰山電纜有限公司，重慶401120）

摘要：為了保障海底電纜的安全運行，有效增加海底電纜的運行壽命，對海底電纜的防腐性能進行了研究，從電纜結(jié)構(gòu)和防腐材料等方面探討了目前國內(nèi)海底電纜的防腐技術(shù)。

關(guān)鍵詞：海底電纜；鍍鋅鋼絲；鉛套；壽命

0 引 言

眾所周知，海水里含有大量的鹽分，在開闊海洋中，如果按重量考慮，海水里的含鹽量要占33%～39%；在邊緣海、內(nèi)海和海岸區(qū)，因河流淡水的混合和太陽輻照的蒸發(fā)作用，鹽分會有很大變化。而海水所含的鹽分對海底電纜金屬層極為有害，含鹽量越大的海水腐蝕作用也越強。因此，設計海底電力電纜時必須重視海水對電纜的腐蝕。

1 金屬鎧裝層的設計

為了保證海底電纜有足夠的抗拉力及抵抗機械外力的能力，我們采用的是一種特制的防海水腐蝕的粗的鋅鋁鎂合金鍍層鋼絲。海纜的壽命在某種程度上取決于鎧裝鋼絲耐腐蝕壽命，由于其特殊的配方，鋅鋁鎂合金鍍層鋼絲的壽命在普通鍍鋅鋼絲的3倍以上。為了安全起見，很多制造廠家設計的鎧裝層為雙層絞向相反的鎧裝結(jié)構(gòu)。在20世紀90年代，日本日新鋼制公司開發(fā)出商品名為ZAM的鋅鋁鎂合金鍍層，其耐蝕性為純鋅鍍層的10倍。我國的東北大學也開發(fā)了鋁含量較高的用于鎧裝的鋅鋁鎂鍍層鋼絲，試驗表明鋅鋁鎂合金鍍層鋼絲的腐蝕速率是普通熱鍍鋅鋼絲的1/8.76，目前該產(chǎn)品已廣泛用于國內(nèi)海底電纜。幾種試樣腐蝕深度隨時間變化試驗數(shù)據(jù)如表1所示，對應的腐蝕速率隨時間的變化曲線如圖1所示。

表1　腐蝕深度隨時間變化表　?。▎挝唬害蘭）

2 金屬套的選材與結(jié)構(gòu)設計

為了有效防止海水的侵入，海底電纜的金屬護層一般采用的是一層致密的擠出的鉛套結(jié)構(gòu)。由于鉛套熔點低，加工性能好，能完全阻擋水分的侵入和潮氣的滲透；另一方面，鉛的密度達11.36 g/cm3，有效增加了電纜的重量，在某種情況下，這對海底電纜的穩(wěn)定性是非常重要的。研究表明，通過采用鉛合金，海纜的長期穩(wěn)定性、蠕變和擠出等特性能夠得到實質(zhì)性改善。表2為大長度海纜鉛套的鉛合金成分。

圖1　腐蝕深度隨時間變化曲線

海纜一般采用螺桿擠出式壓鉛機包覆鉛套，具有較小的厚度公差和良好的合金穩(wěn)定性，而且可以同時擠包聚乙烯護套（交流海纜可擠包半導電聚乙烯護套）以保護鉛套在后續(xù)工序中免受損傷，同時也避免了海水直接對鉛套的腐蝕。目前，國內(nèi)廣泛使用的是E合金鉛，其加工工藝已經(jīng)成熟。

表2　海纜鉛套的鉛合金成份

另外，中低壓海底電纜、輕型海纜及某些特定的場合（如石油鉆井平臺等）用電纜上，也有使用焊接鋁套、焊接銅套、聚合物護套、縱包銅塑復合帶加聚乙烯（PE）護套來防止海水以及鹽霧的侵蝕。

3 防腐涂層的配方設計

為了有效保護海纜中的金屬護層（包括鋼絲和金屬套），減緩海水對金屬的腐蝕，在生產(chǎn)海纜時，往往在鋼絲和鉛套層涂覆瀝青，并且在聚丙烯繩繞包層也澆灌瀝青。這樣有效地隔離了海水與金屬層的直接接觸，而且聚丙烯繞包層下空間狹小，水交換非常有限，大大降低了海水對金屬層的腐蝕。為了進一步改善瀝青的防腐性能，在電纜行業(yè)，往往采用的是改性瀝青，增加了其粘附性能，避免外被層脫落或松散，常用的改性瀝青參考配方如表3所示。

表3　改性瀝青參考配方

4 電纜附件的防腐

在臨近海域的海纜登陸處，由于鹽霧的作用，海底電纜附件的防腐顯得尤為重要。設計電纜接線箱和接地箱時，須采用防水性能優(yōu)異的不銹鋼材料（如316L），防水等級一般不低于IP56。

5 海底電纜（含光纜）結(jié)構(gòu)

海底電纜（含光纜）結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2　海底電纜（含光纜）結(jié)構(gòu)示意圖

設計的海纜已成功應用于國內(nèi)外海底電力輸電系統(tǒng)，取得了良好的防腐效果。

6 結(jié)束語

我們對海底電纜的結(jié)構(gòu)、防腐材料等方面進行了研究，以期達到良好的防腐效果。目前，海底電纜的設計壽命一般不低于30年，然而在這種特殊的環(huán)境下，防腐材料的使用能否保護海底電纜正常工作這么久呢？目前國內(nèi)尚無相關(guān)數(shù)據(jù)證實，還有待進一步研究。

參考文獻：

[1] EN 50307—2002 鉛和鉛合金電纜鉛和鉛合金護套與金屬外殼[S］.

作者地址：重慶市渝北農(nóng)業(yè)園區(qū)金果大道239號[401120］.

中圖分類號：TM247.9

文獻標識碼：A

文章編號：1672-6901（2016）04-0023-02

收稿日期：2015-11-25

作者簡介：楊甫軍（1969—），男，高級工程師.

Research of Subm arine Power Cab le Anticorrosion Perform ances

YANG Fu-jun，XIFei-fei，QIDeng-quan
（Chongqing Taishan Cable Co.，Ltd.，Chongqing 401120，China）

Abstract：For the submarine cable safety running and increasing its running life，the text ismainly for researing and studying the submarine cable anticorrosion performances，explaining the performances from the cable structures，anticorrsionmaterials and so on.

Key words：submarine cable；galvanizaing steelwire；lead sheath；life