CN106229052A - 一种阳极复合电缆及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阳极复合电缆及其制造工艺，包括采用多股镀锡铜线绞合导体并涂覆阻水密封胶，多股镀锡铜线绞合导体外挤包辐照交联聚乙烯绝缘层构成阳极动力线绝缘线芯和低密度聚乙烯绝缘层构成信号线绝缘线芯，两股信号线绝缘线芯与聚乙烯实芯填充对绞并涂覆阻水密封胶构成绝缘线芯组Ⅰ；一根钢丝绳挤包高密度聚乙烯小护套为中心抗拉层；十二根阳极动力线绝缘线芯和六个绝缘线芯组Ⅰ围绕一根钢丝护套缆综合绞合并涂覆阻水密封胶构成缆芯；缆芯外依次设置阻水包带隔离层、高密度聚乙烯内护套、阻水芳纶抗拉层、高密度聚乙烯外护套。本发明提高了电缆的整体承重，同时经水密处理具有了优良的纵向水密性，可用于深海钻井平台中拉伸阳极系统中。
Description
技术领域
本发明涉及电线电缆技术领域，具体的说是一种阳极复合电缆及其制造工艺。
背景技术
随着海洋油气的进一步开发利用，海洋平台所处的水域越来越深，结构越来越复杂，腐蚀防护要求也越来越高，考虑水下防腐层的耐久性和维修涂层的难度及经济的对比，现在建造的海上固定式导管架平台，全浸区仅依靠阴极保护来防止腐蚀破坏，阴极保护分牺牲阳极法和外加电流法，与牺牲阳极法相比，外加电流阴极保护方法具有安装方便、发生电流大、对平台产生负重小、污染小、安装费用低等特点。外加电流阴极保护方法主要分远地阳极系统，抗拉伸阳极系统，固定式阳极系统，本发明专利涉及一种阳极复合电缆主要作用于抗拉伸阳极系统，是一种将支撑部分和电缆缆芯设计成一体的结构，电缆起到电流传输和控制作用，同时起到抗拉支撑作用。
发明内容
为填补以上领域需要的空白，本发明专利在于提供一种阳极复合电缆及其制造工艺，在抗拉伸阳极系统中既能起到抗拉支撑作用，又能起到电流传输和控制作用，同时使电缆具有优良的水密性。因此开发阳极复合电缆，实现抗拉伸阳极系统海洋钻井平台防腐处理的国产化，具有重要的社会意义和经济意义。
一种阳极复合电缆，包括采用多股镀锡铜线绞合导体并涂覆阻水密封胶，多股镀锡铜线绞合导体外挤包辐照交联聚乙烯绝缘层构成阳极动力线绝缘线芯；多股镀锡铜线绞合导体外挤包低密度聚乙烯绝缘层构成信号线绝缘线芯，两股信号线绝缘线芯与聚乙烯实芯填充对绞并涂覆阻水密封胶构成绝缘线芯组Ⅰ；一根钢丝绳挤包高密度聚乙烯小护套为中心抗拉层。
十二根阳极动力线绝缘线芯和六个绝缘线芯组Ⅰ围绕高密度聚乙烯小护套综合绞合并涂覆阻水密封胶构成缆芯。
所述的缆芯外依次设置阻水包带隔离层、高密度聚乙烯内护套、阻水芳纶抗拉层、高密度聚乙烯外护套。
所述一根钢丝护套缆为中心抗拉层。
所述辐照交联聚乙烯绝缘层绝缘厚度为0.5～0.9mm；低密度聚乙烯绝缘层绝缘厚度为0.5～0.9mm；所述高密度聚乙烯护套厚度为2.0～5.0mm。
一种阳极复合电缆的制造工艺，所述步骤如下：
步骤1：阳极动力线芯采用49股镀锡铜线，先按照“1+7”的排列方式进行正规绞合并涂覆阻水密封胶得到7股复绞线芯元件，其绞向为左向，绞合节距为18±2mm，再将7组7股复绞线芯元件导体按照“1+7”的排列方式进行正规绞合并涂覆阻水密封胶得到动力线芯导体，其绞向为右向，绞合节距为55±5mm；信号线绝缘线芯采用7股镀锡铜线，按照“1+7”的排列方式进行正规绞合并涂覆阻水密封胶得到导体，其绞向为左向，绞合节距为26±2mm；
步骤2：将辐照交联聚乙烯料在40±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成辐照交联聚乙烯绝缘层的挤包，制得阳极动力线绝缘线芯，其绝缘厚度为0.8～0.9mm；将低密度聚乙烯料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成低密度聚乙烯绝缘层的挤包，制得信号线绝缘线芯，其绝缘厚度为0.6～0.7mm；在塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为150±10℃，挤塑机机头温度设置为190±10℃，在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高；针对绝缘线芯自冷却槽中的出线，设置4kV的试验电压对所述信号绝缘线芯上的绝缘层进行在线火花试验，设置6kV的试验电压对所述动力绝缘线芯上的绝缘层进行在线火花试验；
步骤3：将两根信号线绝缘芯线对绞并涂覆阻水密封胶构成绝缘线芯组Ⅰ，对绞绞向为左向，对绞时添加两根实心填充条填芯，绞合节距为70±5mm；
步骤4：将高密度聚乙烯护套料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机，在一根钢丝绳外完成挤包高密度聚乙烯小护套作为中心抗拉层，其护套厚度为2.5～3.5mm；在塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为140±10℃，挤塑机机头温度设置为180±10℃，在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高；
步骤5：将一根钢丝护套缆为中心抗拉层，12根动力线绝缘线芯及6根绝缘线芯组Ⅰ围绕中心层综合绞合成缆并涂覆阻水密封胶，成缆绞向为右向，绞合节距为430±20mm；
步骤6：在缆芯外绕包阻水包带，其搭盖率为20％～25％；
步骤7：将高密度聚乙烯护套料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成挤包高密度聚乙烯内护套，其护套厚度为3.0～3.5mm；在塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为140±10℃，挤塑机机头温度设置为180±10℃，在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高；
步骤8：在内护套外编织阻水芳纶抗拉层；
步骤9：将聚乙烯护套料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成挤包高密度聚乙烯外护套，其护套厚度为4.5～5.0mm；在所述塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为140±10℃，挤塑机机头温度设置为180±10℃，在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高。
本发明的有益效果是：
1、优良的抗拉能力：阳极复合电缆采用一根钢丝绳护套缆作为中心抗拉层，经过抗拉索节加固处理，电缆受拉力完全有钢丝缆承受，使电缆具有优秀的承重抗拉能力，抗破断拉力为600kN。
2、耐海水腐蚀：阳极复合电缆护套采用高密度聚乙烯护套料，该材料无毒，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好、耐腐蚀，有较高的耐油性，同时具备很高的抗张强度和耐冲击强度。
3、优良的纵向水密性：阳极复合电缆从导体绞合、绝缘线芯组绞合、缆芯绞合均经过水密处理，耐纵向水压达到3.0MPa，在电缆破损情况下，遇水后能迅速形成凝胶，从而达到阻水效果，防止因漏水而损坏连接设备。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1所示，一种阳极复合电缆，包括采用多股镀锡铜线绞合导体1并涂覆阻水密封胶，多股镀锡铜线绞合导体1外挤包辐照交联聚乙烯绝缘层2构成阳极动力线绝缘线芯；多股镀锡铜线绞合导体外挤包低密度聚乙烯绝缘层3构成信号线绝缘线芯，两股信号线绝缘线芯与聚乙烯实芯填充对绞并涂覆阻水密封胶构成绝缘线芯组Ⅰ4；一根钢丝绳挤包高密度聚乙烯小护套5为中心抗拉层。
图1中，多股镀锡铜线绞合导体1是由七股镀锡铜线1-1绞合而成。
十二根阳极动力线绝缘线芯和六个绝缘线芯组Ⅰ4围绕高密度聚乙烯小护套综合绞合并涂覆阻水密封胶构成缆芯6。
所述的缆芯6外依次设置阻水包带隔离层7、高密度聚乙烯内护套5-1、阻水芳纶抗拉层8、高密度聚乙烯外护套5-2。
所述一根钢丝护套缆为中心抗拉层。
所述辐照交联聚乙烯绝缘层绝缘厚度为0.5～0.9mm；低密度聚乙烯绝缘层绝缘厚度为0.5～0.9mm；所述高密度聚乙烯护套厚度为2.0～5.0mm。
一种阳极复合电缆的制造工艺，所述步骤如下：
步骤1：阳极动力线芯采用49股镀锡铜线，先按照“1+7”的排列方式进行正规绞合并涂覆阻水密封胶得到7股复绞线芯元件，其绞向为左向，绞合节距为18±2mm，再将7组7股复绞线芯元件导体按照“1+7”的排列方式进行正规绞合并涂覆阻水密封胶得到动力线芯导体，其绞向为右向，绞合节距为55±5mm；信号线绝缘线芯采用7股镀锡铜线，按照“1+7”的排列方式进行正规绞合并涂覆阻水密封胶得到导体，其绞向为左向，绞合节距为26±2mm；
步骤2：将辐照交联聚乙烯料在40±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成辐照交联聚乙烯绝缘层的挤包，制得阳极动力线绝缘线芯，其绝缘厚度为0.8～0.9mm；
将低密度聚乙烯料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成低密度聚乙烯绝缘层的挤包，制得信号线绝缘线芯，其绝缘厚度为0.6～0.7mm；在塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为150±10℃，挤塑机机头温度设置为190±10℃，在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高；针对绝缘线芯自冷却槽中的出线，设置4kV的试验电压对所述信号绝缘线芯上的绝缘层进行在线火花试验，设置6kV的试验电压对所述动力绝缘线芯上的绝缘层进行在线火花试验；
步骤3：将两根信号线绝缘芯线对绞并涂覆阻水密封胶构成绝缘线芯组Ⅰ，对绞绞向为左向，对绞时添加两根实心填充条填芯，绞合节距为70±5mm；
步骤4：将高密度聚乙烯护套料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机，在一根钢丝绳外完成挤包高密度聚乙烯小护套作为中心抗拉层，其护套厚度为2.5～3.5mm；
在塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为140±10℃，挤塑机机头温度设置为180±10℃；
在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高；
步骤5：将一根钢丝护套缆为中心抗拉层，12根动力线绝缘线芯及6根绝缘线芯组Ⅰ围绕中心层综合绞合成缆并涂覆阻水密封胶，成缆绞向为右向，绞合节距为430±20mm；
步骤6：在缆芯外绕包阻水包带，其搭盖率为20％～25％；
步骤7：将高密度聚乙烯护套料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成挤包高密度聚乙烯内护套，其护套厚度为3.0～3.5mm；
在塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为140±10℃，挤塑机机头温度设置为180±10℃；
在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高；
步骤8：在内护套外编织阻水芳纶抗拉层；
步骤9：将聚乙烯护套料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成挤包高密度聚乙烯外护套，其护套厚度为4.5～5.0mm；
在所述塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为140±10℃，挤塑机机头温度设置为180±10℃；
在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高。
本发明的结构及性能指标如表1所列：
表1
本发明阳极复合电缆，从上表1可以看出，该阳极复合电缆具有优良的电气性能和机械性能，同时具有良好的水密性和优异的抗拉性能，该电缆用于抗拉伸阳极系统中既能起到抗拉支撑作用，又能起到电流传输和控制作用，同时使电缆具有优良的纵向水密性，实现抗拉伸阳极系统海洋钻井平台防腐处理的国产化，具有重要的发展前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种阳极复合电缆，其特征在于：包括采用多股镀锡铜线绞合导体并涂覆阻水密封胶，多股镀锡铜线绞合导体外挤包辐照交联聚乙烯绝缘层构成阳极动力线绝缘线芯；多股镀锡铜线绞合导体外挤包低密度聚乙烯绝缘层构成信号线绝缘线芯，两股信号线绝缘线芯与聚乙烯实芯填充对绞并涂覆阻水密封胶构成绝缘线芯组Ⅰ；在一根钢丝绳挤包高密度聚乙烯小护套；
十二根阳极动力线绝缘线芯和六个绝缘线芯组Ⅰ围绕高密度聚乙烯小护套综合绞合并涂覆阻水密封胶构成缆芯；
所述的缆芯外依次设置阻水包带隔离层、高密度聚乙烯内护套、阻水芳纶抗拉层、高密度聚乙烯外护套。
2.根据权利要求1所述的一种阳极复合电缆，其特征在于：所述一根钢丝护套缆为中心抗拉层。
3.根据权利要求1所述的一种阳极复合电缆，其特征在于：所述辐照交联聚乙烯绝缘层绝缘厚度为0.5～0.9mm；低密度聚乙烯绝缘层绝缘厚度为0.5～0.9mm；所述高密度聚乙烯护套厚度为2.0～5.0mm。
4.一种阳极复合电缆的制造工艺，其特征在于：所述步骤如下：
步骤1：阳极动力线芯采用49股镀锡铜线，先按照“1+7”的排列方式进行正规绞合并涂覆阻水密封胶得到7股复绞线芯元件，其绞向为左向，绞合节距为18±2mm，再将7组7股复绞线芯元件导体按照“1+7”的排列方式进行正规绞合并涂覆阻水密封胶得到动力线芯导体，其绞向为右向，绞合节距为55±5mm；信号线绝缘线芯采用7股镀锡铜线，按照“1+7”的排列方式进行正规绞合并涂覆阻水密封胶得到导体，其绞向为左向，绞合节距为26±2mm；
步骤2：将辐照交联聚乙烯料在40±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成辐照交联聚乙烯绝缘层的挤包，制得阳极动力线绝缘线芯，其绝缘厚度为0.8～0.9mm；将低密度聚乙烯料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成低密度聚乙烯绝缘层的挤包，制得信号线绝缘线芯，其绝缘厚度为0.6～0.7mm；在塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为150±10℃，挤塑机机头温度设置为190±10℃，在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高；针对绝缘线芯自冷却槽中的出线，设置4kV的试验电压对所述信号绝缘线芯上的绝缘层进行在线火花试验，设置6kV的试验电压对所述动力绝缘线芯上的绝缘层进行在线火花试验；
步骤3：将两根信号线绝缘芯线对绞并涂覆阻水密封胶构成绝缘线芯组Ⅰ，对绞绞向为左向，对绞时添加两根实心填充条填芯，绞合节距为70±5mm；
步骤4：将高密度聚乙烯护套料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机，在一根钢丝绳外完成挤包高密度聚乙烯小护套作为中心抗拉层，其护套厚度为2.5～3.5mm；在塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为140±10℃，挤塑机机头温度设置为180±10℃，在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高；
步骤5：将一根钢丝护套缆为中心抗拉层，12根动力线绝缘线芯及6根绝缘线芯组Ⅰ围绕中心层综合绞合成缆并涂覆阻水密封胶，成缆绞向为右向，绞合节距为430±20mm；
步骤6：在缆芯外绕包阻水包带，其搭盖率为20％～25％；
步骤7：将高密度聚乙烯护套料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成挤包高密度聚乙烯内护套，其护套厚度为3.0～3.5mm；在塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为140±10℃，挤塑机机头温度设置为180±10℃，在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高；
步骤8：在内护套外编织阻水芳纶抗拉层；
步骤9：将聚乙烯护套料在50±5℃下烘干2小时后注入塑料单螺杆挤塑机完成挤包高密度聚乙烯外护套，其护套厚度为4.5～5.0mm；在所述塑料单螺杆挤塑机中采用挤压式模具，挤塑机进料口温度设置为140±10℃，挤塑机机头温度设置为180±10℃，在挤塑机进料口与挤塑机机头之间的螺杆加热区，温度设置为阶梯式升高。
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