CN115732128A - 修复结构海缆及海缆修复方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种修复结构海缆及海缆修复方法。所述修复结构海缆使用所述海缆修复方法修复获得，修复结构海缆包括海缆内部结构、海缆修复结构以及海缆外部结构，海缆修复结构环绕设于海缆内部结构外表面，海缆外部结构设于海缆修复结构的外侧，海缆修复结构包括活动轴承以圆形金属卡环，活动轴承设于海缆内部结构的外表面，圆形金属卡环设于活动轴承外侧，圆形金属卡环通过活动轴承与海缆内部结构可转动地连接，圆形金属卡环远离海缆内部结构一侧开设有金属卡槽，修复结构海缆的金属丝设于金属卡槽中，海缆外部结构设于圆形金属卡环远离海缆内部结构一侧并覆盖金属丝。

Description

修复结构海缆及海缆修复方法

技术领域

本申请涉及新能源领域，尤其涉及一种修复结构海缆及海缆修复方法。

背景技术

我国海洋资源丰富，海上风电前景广阔，海上风电的开发离不开海缆，海缆作为中间的纽带，可以将海上清洁能源输送到岸上电网。由于海缆大长度敷设环境的特殊性，海洋环境复杂多变，在生产和敷设过程中海缆会受到不同程度的机械外力，而海缆中的铠装金属丝组件是承载外部机械压力的主要组件。铠装金属丝组件会不可避免的出现起鼓包现象，其中严重的会出现铠装金属丝组件炸开的现象，给海缆产品的机械性能带来严重的负面影响。

现有技术中，对于海缆产品中的铠装金属丝组件出现的起拱、灯笼状炸开的问题，主要是通过一根或多根圆钢丝在问题点缠绕固定的方式来实现，用以减缓问题点铠装金属丝起拱现象的恶化。但，该方式仅是用外力控制铠装金属丝不在继续蓬散变大，但由于未将问题点铠装金属丝组件的应力去除，导致问题点铠装金属丝组件铠装钢丝的异常现象并没有被消除，铠装钢丝无法紧密地服帖于海缆表面，导致铠装金属丝的抗压、抗拉等机械保护作用大打折扣，给海缆产品质量造成不可逆的影响。

如何解决上述问题，是本领域技术人员需要考虑的。

发明内容

本申请提供一种可以有效修复金属铠装层鼓包的修复结构海缆及海缆修复方法。

本申请实施例提供一种修复结构海缆，所述修复结构海缆包括海缆内部结构、海缆修复结构以及海缆外部结构，所述海缆修复结构环绕设于所述海缆内部结构外表面，所述海缆外部结构设于所述海缆修复结构的外侧，所述海缆修复结构包括活动轴承及圆形金属卡环，所述活动轴承设于所述海缆内部结构的外表面，所述圆形金属卡环设于所述活动轴承外侧，所述圆形金属卡环通过所述活动轴承与所述海缆内部结构可转动地连接，所述圆形金属卡环远离所述海缆内部结构一侧开设有金属卡槽，所述修复结构海缆的金属丝设于所述金属卡槽中，所述海缆外部结构设于所述圆形金属卡环远离所述海缆内部结构一侧并覆盖所述金属丝。

在一种可能的实施方式中，所述海缆外部结构包括依次设于所述金属丝外侧的镀锌涂层、沥青层、外被层及第二复合型高强度包带防护层，所述海缆内部结构最外层为第一复合型高强度包带防护层。

本申请实施例还提供一种海缆修复方法，所述海缆修复方法用于修复海缆以获得如前述实施例所述的修复结构海缆，所述海缆修复方法包括如下步骤：

步骤S1：确认所述海缆的问题点；

步骤S2：对所述海缆进行固定；

步骤S3：打开所述海缆的外被层及金属铠装层；

步骤S4：在所述金属铠装层打开后裸露出的内垫层外侧缠绕第一复合型高强度包带防护层以对海缆内部结构进行防护，在所述第一复合型高强度包带防护层外侧安装圆形的活动轴承；

步骤S5：在所述活动轴承外侧设置圆形金属卡环，所述圆形金属卡环可通过所述活动轴承环绕所述海缆的周长方向转动，所述圆形金属卡环远离活动轴承一侧开设有多个间隔的金属卡槽；

步骤S6：对所述金属铠装层的金属丝进行处理；

步骤S7：将处理后的所述金属丝焊接固定于所述金属卡槽中；

步骤S8：使用防腐蚀金属溶液及沥青依次涂敷所述圆形金属卡环及设于所述金属卡槽中的所述金属丝，以进行防腐防护；

步骤S9：使用沥青将步骤S3中被打开的所述外被层固定缠绕设置于所述圆形金属卡环的外侧；

步骤S10：在所述外被层外侧设置第二复合型高强度包带防护层。

在一种可能的实施方式中，在步骤S1中，确认所述海缆的所述金属铠装层中无法服帖的位置，该位置即为所述问题点，使用胶带在所述问题点前后0.5米处缠绕2至3圈作为标识点，并将所述海缆带有标识点的部分移动至预制好的支撑架上进行固定；在步骤S2中，用直径大于或等于4.0毫米的钢丝在所述标记点缠绕4至6圈，将所述海缆固定；在步骤S3中，将所述问题点处的所述外被层划断，并将所述外被层的聚丙烯绳分股整理并分开放置，露出所述海缆的所述金属铠装层，将所述金属铠装层中的所述金属丝断开，将断开的所述金属丝以3至4根为一股的数量进行分股，将所述金属丝弯曲至90°至120°，并分股固定。

在一种可能的实施方式中，在步骤S4中，将复合型高强度包带以50％至60％的搭盖率缠绕在所述金属铠装层打开后裸露的所述内垫层外侧形成第一复合型高强度包带防护层，对所述海缆内部结构进行防护；随后，将哈弗式的所述活动轴承卡扣在所述金属丝的断开点的所述第一复合型高强度包带防护层的外侧，所述活动轴承的预测尺寸满足方程W＝F+U，其中，W为圆形的所述活动轴承的内径，F为测量所得的海缆中自所述金属铠装层向内的部分的直径，U为第一余度值，U的取值大于或等于2且小于或等于4，W、F、U的单位为毫米，根据所述活动轴承的预测尺寸选择满足需求的所述活动轴承。

在一种可能的实施方式中，在步骤S5中，选择所述圆形金属卡环的步骤包括：

所述圆形金属卡环的预测内径满足方程D＝d+y，其中，D为所述圆形金属卡环的预测内径，d为所述活动轴承的外径，y为第二余度值，y的取值大于或等于1且小于或等于3，D、d、y的单位为毫米；

所述圆形金属卡环的预测厚度满足方程K＝T×2×R，其中，K为所述圆形金属卡环的预测厚度，R为所述金属铠装层的所述金属丝的半径，T为第一系数，T的取值大于或等于2且小于或等于3，K、T、R的单位为毫米；

所述圆形金属卡环的预测宽度满足方程M＝Q×2×R，其中，M为所述圆形金属卡环的预测宽度，R为所述金属铠装层的所述金属丝的半径，Q为第二系数，Q的取值大于或等于5且小于或等于8，M、Q、R的单位为毫米；

所述圆形金属卡环的预测金属槽数量满足方程n≤N，其中，n为所述金属铠装层的所述金属丝的股数，N为所述圆形金属卡环上的金属槽的数量；

所述圆形金属卡环的预测金属槽深度满足方程h＝2×R+P，其中，h为所述圆形金属卡环的预测金属槽深度，R为所述金属铠装层的所述金属丝的半径，P为第三系数，P的取值大于或等于3且小于或等于5，h、P、R的单位为毫米；

根据上述方程预测的值选择合适的所述圆形金属卡环，并完成所述圆形金属卡环装的安装。

在一种可能的实施方式中，在步骤S6中，包括：

将剪开的所述金属铠装层的所述金属丝的端头用磨光机磨平，将打磨后的端头10厘米长度范围内的部分用丙酮进行清洁处理，并对所述金属丝逐根清洗；

使用包含20份六次甲基四胺和80份盐酸的溶解液将所述金属丝外层的锌层溶解去除，使用所述溶解液清洗所述金属丝至少3次，直至所述金属丝表面无锌层反应现象，所述金属丝的溶解部分的长度为所述圆形金属卡环的所述金属卡槽的长度的至少一半；

使用清水将所述金属丝的表面的溶解液冲洗2至3次，再用无尘纸将所述金属丝的表面擦拭干净。

在一种可能的实施方式中，在步骤S7中，将处理好的所述金属丝放置于所述圆形金属卡环的所述金属卡槽内，采用焊接方式将同一所述金属卡槽内的所述金属丝焊接固定在所述金属卡槽中，随后使用磨光机将焊接点打磨平整，并采用同样的方式完成所有所述金属丝的安装固定；在步骤S8中，将防腐蚀金属溶液均匀涂敷在所述圆形金属卡环的所述金属卡槽中以及所述金属丝的表面，待所述防腐金属溶液固化并完成第一次防腐防护，使用砂纸打磨平整，再使用熔融态的沥青均匀涂敷所述圆形金属卡环的表面并完成第二次防腐防护。

在一种可能的实施方式中，在步骤S9中，在所述金属丝表面涂覆一层沥青，再将步骤S3中被打开的所述外被层中的聚丙烯绳分股并沿所述铠装金属层的表面服帖设置并固定，再采用单根或三根聚丙烯绳同时竖绕的方式沿海缆垂直方向竖绕聚丙烯绳，完成所述外被层的第一层聚丙烯绳的缠绕，以同样的方式在所述第一层聚丙烯绳外侧缠绕第二层聚丙烯绳；在步骤S10中，在所述外被层外侧缠绕5至6层复合型高强度包带得到第二复合型高强度包带防护层。

在一种可能的实施方式中，还包括步骤S11：在所述第二复合型高强度包带防护层外表面标记出所述圆形金属卡环所在的位点。

相较于现有技术，本申请实施例提供的海缆修复方法，通过将海缆的铠装金属层的问题点部分的金属丝剪断，使得问题点处铠装金属层中积累的应力得以释放。再通过设置带有金属卡槽的圆形金属环以及可转动的活动轴承，将剪断的铠装金属丝逐个焊接在圆形金属卡环上，以保证金属铠装层的强度。完成后再用熔融态的液态锌涂敷在金属丝焊接点，外部再涂敷一层防腐沥青，之后再逐层完成海缆外部结构，形成高强度的所述修复结构海缆。通过本申请的海缆修复方法，可以有效消除铠装金属层中应力，有效消除故障点，并进一步增强钢丝抗压、抗拉能力，提升海缆的机械性能，有效保证了修复结构海缆的高强度、可靠性以及产品性能的稳定性。

附图说明

图1为本申请实施例的修复结构海缆的结构示意图。

图2为本申请实施例的海缆修复方法的流程示意图。

主要元件符号说明

修复结构海缆 1

海缆内部结构 10

阻水导体 101

导体屏蔽层 102

交联聚乙烯绝缘层 103

绝缘屏蔽层 104

第一层阻水层 105

金属护层 106

第二层阻水层 107

发泡层 108

塑料护层 109

填充层 110

光单元 111

填充条 112

内垫层 120

第一复合型高强度包带防护层 130

金属铠装层 140

金属丝 150

海缆修复结构 20

活动轴承 201

圆形金属卡环 202

金属卡槽 203

海缆外部结构 30

镀锌涂层 301

沥青层 302

外被层 303

第二复合型高强度包带防护层 304

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件和/或其群组。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。

下面参照附图，对本申请的具体实施方式作进一步的详细描述。

如图1所示，本申请实施例提供一种修复结构海缆1。修复结构海缆1包括海缆内部结构10、海缆修复结构20以及海缆外部结构30，海缆修复结构20环绕设于海缆内部结构10外表面，海缆外部结构30设于海缆修复结构20的外侧。海缆修复结构20包括活动轴承201及圆形金属卡环202，活动轴承201设于海缆内部结构10的外表面，圆形金属卡环202设于活动轴承201外侧，圆形金属卡环202通过活动轴承201与海缆内部结构10可转动地连接。圆形金属卡环202远离海缆内部结构10一侧开设有金属卡槽203，修复结构海缆1的金属丝150设于金属卡槽203中，海缆外部结构30设于圆形金属卡环202远离海缆内部结构10一侧并覆盖金属丝150。

在本实施例中，海缆内部结构10包括由内向外依次设置的阻水导体101、导体屏蔽层102、交联聚乙烯绝缘层103、绝缘屏蔽层104、第一层阻水层105、金属护层106、第二层阻水层107、发泡层108，塑料护层109，填充层110，内垫层120以及第一复合型高强度包带防护层130。

进一步的，阻水导体101采用分层纵包阻水带以及缠绕阻水纱的方式，或者阻水带纵包的方式。其中，所述阻水带重叠率可以为20％至30％，使阻水导体101具有较优异的阻水性能。导体屏蔽层102可以由挤包单面半导电阻水带及挤包半导电料组成。交联聚乙烯绝缘层103可由超洁净聚丙烯绝缘材料均匀地挤包在导体屏蔽层102外侧形成。绝缘屏蔽层104可由光滑半导电屏蔽料直接挤包在交联聚乙烯绝缘层103外侧形成。第一层阻水层105可由半导电阻水带绕包在绝缘屏蔽层104外侧形成。金属护层106可由铜带通过纵包焊接后包覆在第一层阻水层105外侧形成，金属护层106可作为径向防水层。第二层阻水层107可由半导电阻水带绕包在金属护层106外侧形成。发泡层108可采用挤包发泡结构，使用高性能发泡聚乙烯塑料直接挤包在第二层阻水层107外侧形成。塑料护层109采用非亲水性聚乙烯材料直接挤包在发泡层108外侧形成；其中，发泡层108和塑料护层109可为同时挤出完成。填充层110由间隔设置的光单元111和填充条112组成，作为第一层的铠装结构，填充层110为光单元111与填充条112的混合结构；其中，填充条112可替换为金属丝，光单元111由光纤、不锈钢管、聚乙烯护层组成。内垫层120采用聚丙烯高强度聚丙烯绳直接绕包在填充层110外侧形成。第一复合型高强度包带防护层130主要由纤维丝、聚乙烯及胶水组成，具体的，聚乙烯塑料的质量占比为20％，胶水的质量占比为15％，纤维丝的质量占比为65％；其中，纤维丝单位面积覆盖率大于80％，直缠绕在内垫层120上以收紧固定，胶水的粘度可根据实际需求确定及选择。

进一步的，金属铠装层140设于第一复合型高强度包带防护层130外侧，金属铠装层140由多根金属丝150形成，金属铠装层140对应问题点处被剪断，并漏出多根断开的金属丝150。金属铠装层140可以由钢丝、铜丝或钢丝与铜丝的混合组成。

在本实施例中，活动轴承201为传动装置，具体可以为哈弗状；活动轴承201设置在第一复合型高强度包带防护层130外侧，用于使圆形金属卡环202可相较于海缆内部结构10具备自由活动的能力，所述自由活动可以为旋转，以使圆形金属卡环202的各个金属卡槽203处于合适的位置。

在本实施例中，圆形金属卡环202可以为中空的同心圆环状，圆形金属卡环202套设于活动轴承201外侧。圆形金属卡环202上开设有多个金属卡槽203，金属卡槽203的开口侧朝远离海缆内部结构10一侧，使金属丝150可以放入其中。多个金属卡槽203可以是均匀间隔排布设置，也可以是根据需要调整的非均匀间隔排布设置方式。进一步的，圆形金属卡环202的材质为304不锈钢，圆形金属卡环202为哈弗式结构，圆形金属卡环202的连接处采用反向挂钩的方式，使得圆形金属卡环202可形成闭环。

于一实施例中，海缆外部结构30包括依次设于金属丝150外侧的镀锌涂层301、沥青层302、外被层303及第二复合型高强度包带防护层304，海缆内部结构10最外层为第一复合型高强度包带防护层130。

在本实施例中，镀锌涂层301主要包括锌(例如锌的质量分数约为98％，其他材料的质量分数约为2％)，镀锌涂层301融化后均匀设置于圆形金属卡环202的金属卡槽203中，以及金属铠装层140的表面。

在本实施例中，沥青层302直接涂敷于圆形金属卡环202，沥青层302与镀锌涂层301共同组成海缆外部结构30中的防腐防护。

可以理解的，图1中镀锌涂层301与沥青层302示意为设置于圆形金属卡环202外侧，在实际工艺中，镀锌涂层301与沥青层302可浸入金属卡槽203中覆盖金属丝150，以实现对金属铠装层140的防腐防护。

在本实施例中，外被层303主要包括聚丙烯绳，外被层303直接绕包在金属铠装层140及圆形金属卡环202的外侧。

在本实施例中，第二复合型高强度包带防护层304主要由纤维丝、聚乙烯及胶水组成，具体的，聚乙烯塑料的质量占比为20％，胶水的质量占比为15％，纤维丝的质量占比为65％；其中，纤维丝单位面积覆盖率大于80％，直缠绕在外被层303上以收紧固定，胶水的粘度可根据实际需求确定及选择。

如图2所示，本申请实施例还提供一种海缆修复方法，所述海缆修复方法用于修复海缆以获得如前述实施例所述的修复结构海缆，包括如下步骤：

步骤S1：确认所述海缆的问题点。

于一实施例中，确认海缆的金属铠装层中无法服帖的位置，该位置即为问题点。用胶带在问题点前后0.5米处缠绕2至3圈作为标识点，并将海缆带有标识点的部分移动至预制好的支撑架上进行固定。

步骤S2：对所述海缆进行固定。

于一实施例中，用直径大于或等于4.0毫米的钢丝在标记点附近缠绕4至6圈，将海缆固定。

步骤S3：打开所述海缆的外被层及金属铠装层。

于一实施例中，使用美工刀或其他合适的刀具将问题点附近的外被层划断，并将外被层的聚丙烯绳分股整理并分开放置，露出海缆的金属铠装层。使用钢丝剪刀将金属铠装层中的金属丝逐根剪断，将断开的金属丝以3至4根为一股的数量进行分股，将金属丝弯曲至90°至120°，并分股固定。

步骤S4：在所述金属铠装层打开后裸露出的内垫层外侧缠绕第一复合型高强度包带防护层以对海缆内部结构进行防护，在所述第一复合型高强度包带防护层外侧安装圆形的活动轴承。

于一实施例中，将复合型高强度包带以50％至60％的搭盖率缠绕在所述金属铠装层打开后裸露的所述内垫层外侧以形成第一复合型高强度包带防护层，对所述海缆内部结构进行防护。随后，将哈弗式的所述活动轴承卡扣在所述金属丝的断开点的所述第一复合型高强度包带防护层的外侧。所述活动轴承的预测尺寸满足方程W＝F+U，其中，W为圆形的所述活动轴承的内径，F为测量所得的海缆中自所述金属铠装层向内的直径，U为第一余度值，U的取值大于或等于2且小于或等于4，W、F、U的单位为毫米，根据所述活动轴承的预测尺寸选择满足需求的所述活动轴承。

步骤S5：在所述活动轴承外侧设置圆形金属卡环，所述圆形金属卡环可通过所述活动轴承环绕所述海缆的周长方向转动，所述圆形金属卡环远离活动轴承一侧设有多个间隔的金属卡槽。

于一实施例中，确定所述圆形金属卡环的步骤包括：

所述圆形金属卡环的预测内径满足方程D＝d+y，其中，D为所述圆形金属卡环的预测内径，d为所述活动轴承的外径，y为第二余度值，y的取值大于或等于1且小于或等于3，D、d、y的单位为毫米；

所述圆形金属卡环的预测厚度满足方程K＝T×2×R，其中，K为所述圆形金属卡环的预测厚度，R为所述金属铠装层的所述金属丝的半径，T为第一系数，T的取值大于或等于2且小于或等于3，K、T、R的单位为毫米；

所述圆形金属卡环的预测宽度满足方程M＝Q×2×R，其中，M为所述圆形金属卡环的预测宽度，R为所述金属铠装层的所述金属丝的半径，Q为第二系数，Q的取值大于或等于5且小于或等于8，M、Q、R的单位为毫米；

所述圆形金属卡环的预测金属槽数量满足方程n≤N，其中，n为所述金属铠装层的所述金属丝的股数，N为所述圆形金属卡环上的金属槽的数量；

所述圆形金属卡环的预测金属槽深度满足方程h＝2×R+P，其中，h为所述圆形金属卡环的预测金属槽深度，R为所述金属铠装层的所述金属丝的半径，P为第三系数，P的取值大于或等于3且小于或等于5，h、P、R的单位为毫米；

根据上述方程预测的值选择尺寸合适的所述圆形金属卡环，并完成所述圆形金属卡环装的安装。

步骤S6：对所述金属铠装层的金属丝进行处理。

于一实施例中，对所述金属丝的处理包括如下步骤：

将剪开的所述金属铠装层的金属丝端头用磨光机磨平，将打磨后的端头的10厘米长度范围内的部分用丙酮进行清洁处理，并对所述金属丝逐根清洗。

使用包含20份六次甲基四胺和80份盐酸的溶解液将所述金属丝外层的锌层溶解去除，使用所述溶解液清洗所述金属丝至少3次，直至所述金属丝的表面无锌层反应现象。其中，所述金属丝的溶解部分的长度为所述圆形金属卡环的所述金属卡槽的长度的至少一半。

使用清水将所述金属丝的表面的溶解液冲洗2至3次，再用无尘纸将所述金属丝的表面擦拭干净。

步骤S7：将处理后的所述金属丝焊接固定于所述金属卡槽中。

于一实施例中，将处理好的金属丝放置于所述圆形金属卡环的所述金属卡槽内，采用焊接方式将同一所述金属卡槽内的金属丝焊接固定在金属卡槽中，随后使用磨光机将焊接点打磨平整，并采用同样的方式完成所有所述金属丝的安装固定。

步骤S8：使用防腐蚀金属溶液及沥青依次涂敷所述圆形金属卡环及设于所述金属卡槽中的所述金属丝，以进行防腐防护。

于一实施例中，将防腐蚀金属溶液(例如熔融态的锌液)均匀涂敷在所述圆形金属卡环的所述金属卡槽中及所述金属丝表面，待所述防腐金属溶液固化并完成第一次防腐防护，使用砂纸(例如1000目的砂纸)打磨平整，再使用熔融态的沥青均匀涂敷所述圆形金属卡环的表面并完成第二次防腐防护。

步骤S9：使用沥青将步骤S3中被打开的所述外被层固定缠绕设置于所述圆形金属卡环的外侧。

于一实施例中，用刷子在钢丝表面轻刷一层沥青，再将步骤S3中被打开的所述外被层中的聚丙烯绳分股并沿所述铠装金属层的表面服帖设置并固定，再采用单根或三根聚丙烯绳同时竖绕(竖绕时要排列紧密、用力收紧)的方式沿海缆垂直方向竖绕聚丙烯绳，完成所述外被层的第一层聚丙烯绳的缠绕。随后，以同样的方式在所述第一层聚丙烯绳外侧缠绕第二层聚丙烯绳，第二层聚丙烯绳竖绕结束后将尾端固打结定，用刷子在聚丙烯绳表面涂覆沥青，沥青涂覆要全面，不能漏涂。

步骤S10：在所述外被层外侧设置第二复合型高强度包带防护层。

于一实施例中，在恢复完成的所述外被层外侧缠绕5至6层复合型高强度包带得到第二复合型高强度包带防护层(缠绕应覆盖整个外被层缠绕工作面，实现产品最外一层的防护)。

步骤S11：在所述第二复合型高强度包带防护层外表面标记出所述圆形金属卡环所在的位点。

相较于现有技术，本申请实施例提供的海缆修复方法，通过将海缆的铠装金属层的问题点部分的金属丝剪断，使得问题点处铠装金属层中积累的应力得以释放。再通过设置带有金属卡槽的圆形金属环以及可转动的活动轴承，将剪断的铠装金属丝逐个焊接在圆形金属卡环上，以保证金属铠装层的强度。完成后再用熔融态的液态锌涂敷在金属丝焊接点，外部再涂敷一层防腐沥青，之后再逐层完成海缆外部结构，形成高强度的所述修复结构海缆。通过本申请的海缆修复方法，可以有效消除铠装金属层中应力，有效消除故障点，并进一步增强钢丝抗压、抗拉能力，提升海缆的机械性能，有效保证了修复结构海缆的高强度、可靠性以及产品性能的稳定性。

进一步的，本申请实施例提供的海缆修复方法，能够有效消除海缆在生产和流转过程中产生的金属丝的应力，可以提升铠装金属丝机械能力，进而满足大长度、大截面、超高压海缆的金属铠装层和流转性能的要求。

进一步的，本申请实施例提供的海缆修复方法，将所述铠装金属层采用切割焊接的方式统一固定在圆形金属卡环上，增加所述金属丝实际连接面积，既可以有效保证金属结构的电气连接，又可以固化所述铠装金属层，可有效降低海缆整体的损耗，降低海缆故障短路的风险，提高海缆的安全性和运行可靠性。

进一步的，本申请实施例提供的海缆修复方法，采用多点均匀接触、不同材料多层防护的措施，可更加有效的保障海缆产品的使用质量和寿命，提升海缆电能传输性能，保障用电安全。

上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种修复结构海缆，其特征在于，所述修复结构海缆包括海缆内部结构、海缆修复结构以及海缆外部结构，所述海缆修复结构环绕设于所述海缆内部结构外表面，所述海缆外部结构设于所述海缆修复结构的外侧，所述海缆修复结构包括活动轴承及圆形金属卡环，所述活动轴承设于所述海缆内部结构的外表面，所述圆形金属卡环设于所述活动轴承外侧，所述圆形金属卡环通过所述活动轴承与所述海缆内部结构可转动地连接，所述圆形金属卡环远离所述海缆内部结构一侧开设有金属卡槽，所述修复结构海缆的金属丝设于所述金属卡槽中，所述海缆外部结构设于所述圆形金属卡环远离所述海缆内部结构一侧并覆盖所述金属丝。

2.如权利要求1所述的修复结构海缆，其特征在于，所述海缆外部结构包括依次设于所述金属丝外侧的镀锌涂层、沥青层、外被层及第二复合型高强度包带防护层，所述海缆内部结构最外层为第一复合型高强度包带防护层。

3.一种海缆修复方法，其特征在于，所述海缆修复方法用于修复海缆以获得如权利要求1或2所述的修复结构海缆，所述海缆修复方法包括如下步骤：

步骤S1：确认所述海缆的问题点；

步骤S2：对所述海缆进行固定；

步骤S3：打开所述海缆的外被层及金属铠装层；

步骤S4：在所述金属铠装层打开后裸露出的内垫层外侧缠绕第一复合型高强度包带防护层以对海缆内部结构进行防护，在所述第一复合型高强度包带防护层外侧安装圆形的活动轴承；

步骤S5：在所述活动轴承外侧设置圆形金属卡环，所述圆形金属卡环通过所述活动轴承环绕所述海缆的周长方向转动，所述圆形金属卡环远离活动轴承一侧开设有多个间隔的金属卡槽；

步骤S6：对所述金属铠装层的金属丝进行处理；

步骤S7：将处理后的所述金属丝焊接固定于所述金属卡槽中；

步骤S8：使用防腐蚀金属溶液及沥青依次涂敷所述圆形金属卡环及设于所述金属卡槽中的所述金属丝，以进行防腐防护；

步骤S9：使用沥青将步骤S3中被打开的所述外被层固定缠绕设置于所述圆形金属卡环的外侧；

步骤S10：在所述外被层外侧设置第二复合型高强度包带防护层。

4.如权利要求3所述的海缆修复方法，其特征在于：在步骤S1中，确认所述海缆的所述金属铠装层中无法服帖的位置，该位置即为所述问题点，使用胶带在所述问题点前后0.5米处缠绕2至3圈作为标识点，并将所述海缆带有标识点的部分移动至预制好的支撑架上进行固定；在步骤S2中，用直径大于或等于4.0毫米的钢丝在所述标记点缠绕4至6圈，将所述海缆固定；在步骤S3中，将所述问题点处的所述外被层划断，并将所述外被层的聚丙烯绳分股整理并分开放置，露出所述海缆的所述金属铠装层，将所述金属铠装层中的所述金属丝断开，将断开的所述金属丝以3至4根为一股的数量进行分股，将所述金属丝弯曲至90°至120°，并分股固定。

5.如权利要求3所述的海缆修复方法，其特征在于：在步骤S4中，将复合型高强度包带以50％至60％的搭盖率缠绕在所述金属铠装层打开后裸露的所述内垫层外侧形成第一复合型高强度包带防护层，对所述海缆内部结构进行防护；随后，将哈弗式的所述活动轴承卡扣在所述金属丝的断开点的所述第一复合型高强度包带防护层的外侧，所述活动轴承的预测尺寸满足方程W＝F+U，其中，W为圆形的所述活动轴承的内径，F为测量所得的海缆中自所述金属铠装层向内的部分的直径，U为第一余度值，U的取值大于或等于2且小于或等于4，W、F、U的单位为毫米，根据所述活动轴承的预测尺寸选择满足需求的所述活动轴承。

6.如权利要求3所述的海缆修复方法，其特征在于，在步骤S5中，选择所述圆形金属卡环的步骤包括：

所述圆形金属卡环的预测内径满足方程D＝d+y，其中，D为所述圆形金属卡环的预测内径，d为所述活动轴承的外径，y为第二余度值，y的取值大于或等于1且小于或等于3，D、d、y的单位为毫米；

所述圆形金属卡环的预测厚度满足方程K＝T×2×R，其中，K为所述圆形金属卡环的预测厚度，R为所述金属铠装层的所述金属丝的半径，T为第一系数，T的取值大于或等于2且小于或等于3，K、T、R的单位为毫米；

所述圆形金属卡环的预测宽度满足方程M＝Q×2×R，其中，M为所述圆形金属卡环的预测宽度，R为所述金属铠装层的所述金属丝的半径，Q为第二系数，Q的取值大于或等于5且小于或等于8，M、Q、R的单位为毫米；

所述圆形金属卡环的预测金属槽数量满足方程n≤N，其中，n为所述金属铠装层的所述金属丝的股数，N为所述圆形金属卡环上的金属槽的数量；

所述圆形金属卡环的预测金属槽深度满足方程h＝2×R+P，其中，h为所述圆形金属卡环的预测金属槽深度，R为所述金属铠装层的所述金属丝的半径，P为第三系数，P的取值大于或等于3且小于或等于5，h、P、R的单位为毫米；

根据上述方程预测的值选择合适的所述圆形金属卡环，并完成所述圆形金属卡环装的安装。

7.如权利要求3所述的海缆修复方法，其特征在于，在步骤S6中，包括：

将剪开的所述金属铠装层的所述金属丝的端头用磨光机磨平，将打磨后的端头10厘米长度范围内的部分用丙酮进行清洁处理，并对所述金属丝逐根清洗；

使用包含20份六次甲基四胺和80份盐酸的溶解液将所述金属丝外层的锌层溶解去除，使用所述溶解液清洗所述金属丝至少3次，直至所述金属丝表面无锌层反应现象，所述金属丝的溶解部分的长度为所述圆形金属卡环的所述金属卡槽的长度的至少一半；

使用清水将所述金属丝的表面的溶解液冲洗2至3次，再用无尘纸将所述金属丝的表面擦拭干净。

8.如权利要求3所述的海缆修复方法，其特征在于，在步骤S7中，将处理好的所述金属丝放置于所述圆形金属卡环的所述金属卡槽内，采用焊接方式将同一所述金属卡槽内的所述金属丝焊接固定在所述金属卡槽中，随后使用磨光机将焊接点打磨平整，并采用同样的方式完成所有所述金属丝的安装固定；在步骤S8中，将防腐蚀金属溶液均匀涂敷在所述圆形金属卡环的所述金属卡槽中以及所述金属丝的表面，待所述防腐金属溶液固化并完成第一次防腐防护，使用砂纸打磨平整，再使用熔融态的沥青均匀涂敷所述圆形金属卡环的表面并完成第二次防腐防护。

9.如权利要求3所述的海缆修复方法，其特征在于，在步骤S9中，在所述金属丝表面涂覆一层沥青，再将步骤S3中被打开的所述外被层中的聚丙烯绳分股并沿所述铠装金属层的表面服帖设置并固定，再采用单根或三根聚丙烯绳同时竖绕的方式沿海缆垂直方向竖绕聚丙烯绳，完成所述外被层的第一层聚丙烯绳的缠绕，以同样的方式在所述第一层聚丙烯绳外侧缠绕第二层聚丙烯绳；在步骤S10中，在所述外被层外侧缠绕5至6层复合型高强度包带得到第二复合型高强度包带防护层。

10.如权利要求3所述的海缆修复方法，其特征在于，还包括步骤S11：在所述第二复合型高强度包带防护层外表面标记出所述圆形金属卡环所在的位点。

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