KR101717995B1 - Cable having improved corrosion resistance - Google Patents

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이호균
노영수
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넥쌍
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    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/28Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H01B7/2806Protection against damage caused by corrosion

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  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

본 발명은 구리 테이프와 갈바닉 스틸 와이어가 직접 접촉된 구성을 갖는 케이블에 관한 것으로서 우수한 내부식성을 나타낸다. 특히, 본 발명에 따른 케이블은 선박 또는 해양 구조물에서 효과적으로 사용될 수 있다.The present invention relates to a cable having a structure in which a copper tape and a galvanic steel wire are in direct contact with each other, and exhibits excellent corrosion resistance. In particular, the cables according to the invention can be used effectively in ships or offshore structures.

Description

내부식성이 향상된 케이블{CABLE HAVING IMPROVED CORROSION RESISTANCE}{CABLE HAVING IMPROVED CORROSION RESISTANCE}

본 발명은 우수한 내부식성을 나타내는 케이블에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 케이블은 선박 또는 해양 구조물에서 효과적으로 사용할 수 있다.The present invention relates to cables exhibiting excellent corrosion resistance. In particular, the cable according to the invention can be used effectively in ships or offshore structures.

선박 또는 석유시추 구조물과 같은 해양 구조물은 극한의 부식 환경에 지속적으로 노출된다. 해양 환경에서 해상 대기에는 많은 양의 염분(예를 들어, NaCl, MgSO4, MgCl2, CaCl2 등)이 존재하며, 특히 Cl- 이온은 금속의 부식에 큰 영향을 미친다. 또한, 해양 환경에서는 일반적으로 대기의 흐름이 지상 환경에서보다 더 세므로, 부식되는 금속의 표면상에 Cl- 이온, 산소 등이 지속적으로 공급될 수 있으며, 이것은 금속의 부식 속도에 영향을 미칠 수 있다.Offshore structures such as ships or oil drilling structures are continuously exposed to extreme corrosive environments. In the marine environment, a large amount of salinity (eg, NaCl, MgSO 4 , MgCl 2 , CaCl 2, etc.) is present in the marine atmosphere. In particular, Cl - ion has a great influence on metal corrosion. Also, in the marine environment, the atmospheric current is generally higher than in the ground environment, so that Cl - ions, oxygen, etc. can be continuously supplied on the surface of the metal to be corroded, which can affect the corrosion rate of the metal have.

전술한 다양한 요인들로 인해, 해양 환경에서는 지상 환경에 비해 금속의 부식 속도가 매우 크다. 따라서, 해양 환경에서 사용되는 케이블은 일반 케이블에서 요구되는 정도에 비해 더 우수한 내부식성이 요구된다. 케이블이 충분한 내부식성을 갖지 못한다면, 부식으로 인한 케이블 본래의 기능 상실 및 오작동 때문에 케이블이 자주 교체되거나 보수되어야 하며, 이때 해양 환경이라는 특수한 상황은 케이블을 교체하거나 보수하는 것을 매우 어렵게 만든다.Due to the various factors described above, the corrosion rate of metals in the marine environment is much greater than in the ground environment. Thus, cables used in marine environments are required to have better corrosion resistance than that required in conventional cables. If the cable does not have sufficient corrosion resistance, the cables must be frequently replaced or repaired due to the inherent malfunction and malfunction of the cable due to corrosion, and the special circumstances of the marine environment make it very difficult to replace or repair the cables.

케이블의 부식 속도를 지연시키기 위해 당해 기술 분야에서는 다양한 연구들이 행해져오고 있다. 예를 들어, 도체 및 절연체와 같은 케이블의 내부를 외부에서 가해지는 기계적 충격 또는 쥐와 같은 설치류로부터 보호하기 위한 목적으로 아머(armor)가 통상적으로 사용된다. 상기 아머(armor)로서 많이 사용되는 스틸 와이어(steel wire)의 부식을 지연시키기 위해, 갈바닉 스틸 와이어(galvanized steel wire)가 제공되어 왔다. 상기 갈바닉 스틸 와이어는 아연 코팅을 스틸상에 도포한 것으로서, 이를 위해 용융된 아연에 스틸을 침지시키는 핫-딥(hot-dip) 아연도금법이 가장 널리 사용된다. 상기 갈바닉 스틸 와이어에서는 아연과 철 사이의 전위차로 인해, 더 활성인 아연이 애노드로서 작용하고 덜 활성인 철이 캐소드로서 작용한다. 이에 따라 아연은 더 빠르게 부식되는 반면 철은 더 느리게 부식되는 갈바닉 부식 현상이 생기며, 이는 결국 갈바닉 스틸 와이어의 철을 부식으로부터 더 보호하는 결과를 가져온다.Various studies have been made in the art to delay the corrosion rate of the cable. For example, an armor is typically used for the purpose of protecting the interior of a cable, such as a conductor and an insulator, from external impacts or from rodents such as mice. In order to retard the corrosion of steel wires which are widely used as the armor, galvanized steel wires have been provided. The galvanic steel wire is obtained by applying a zinc coating on steel, and a hot-dip galvanizing method in which steel is immersed in molten zinc is most widely used. In the galvanic steel wire, due to the potential difference between zinc and iron, more active zinc acts as an anode and less active iron acts as a cathode. As a result, zinc is corroded faster, while iron is a more slowly corroded galvanic corrosion phenomenon, which results in the further protection of galvanic steel wire from corrosion.

상기 갈바닉 스틸 와이어의 부식 속도를 더 늦추기 위하여 S. Nakamura 등은 문헌 [Corrosion resistance of steel bridge wires coated with Aluminium-Zinc alloy]에서 새로운 기술을 제안하였다. 상기 문헌에서 수행된 부식 촉진 테스트에서, Zn으로 코팅된 스틸 와이어에 비해 Al-Zn 합금으로 코팅된 스틸 와이어의 부식 속도가 더 느린 점이 관찰되었다. 그러나, 상기 문헌에 따르면 종래의 Zn-코팅된 갈바닉 스틸 와이어를 사용하지 못하고, Al-Zn 합금으로 코팅된 새로운 형태의 스틸 와이어가 별도로 준비되어야 한다.In order to further slow the corrosion rate of the galvanic steel wire, S. Nakamura et al. Proposed a new technique in Corrosion resistance of steel bridge wires coated with aluminum-zinc alloy. In the accelerated corrosion test performed in this document, it was observed that the corrosion rate of the steel wire coated with Al-Zn alloy was slower than that of Zn-coated steel wire. However, according to this document, a new type of steel wire coated with an Al-Zn alloy must be separately prepared without using a conventional Zn-coated galvanic steel wire.

종래의 Zn-코팅된 갈바닉 스틸 와이어를 그대로 사용하면서도, 갈바닉 스틸 와이어에서 발생하는 갈바닉 부식의 진행 속도를 더 늦출 수 있는 케이블에 대해서는 당업계에서 아직 접근하려는 시도조차 이루어지지 않고 있다.Attempts have yet to be made in the art to approach a cable that can use conventional Zn-coated galvanic steel wire as it is, but which can further slow the rate of galvanic corrosion occurring in galvanic steel wires.

S. Nakamura, et al. Corrosion resistance of steel bridge wires coated with Aluminium-Zinc alloyS. Nakamura, et al. Corrosion resistance of steel bridge wires coated with Aluminum-Zinc alloy

따라서, 본 발명은 선박 또는 해양 구조물과 같이 부식이 쉬운 해양 환경에서도 내부식성이 우수하고, 수명이 연장된 케이블을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cable having excellent corrosion resistance and long life even in a marine environment where corrosion is easy, such as a ship or an offshore structure.

본 발명에 따른 케이블은 구리 테이프 및 갈바닉 스틸 와이어를 포함한다. 상기 구리 테이프와 상기 갈바닉 스틸 와이어는 직접 물리적으로 접촉된다.The cable according to the invention comprises a copper tape and a galvanic steel wire. The copper tape and the galvanic steel wire are in direct physical contact.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 케이블은 하나 이상의 절연된 도체, 내부 시스, 구리 테이프, 갈바닉 스틸 와이어 및 외부 시스를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the cable includes at least one insulated conductor, an inner sheath, a copper tape, a galvanic steel wire and an outer sheath.

본 발명에서 "구리 테이프"라는 용어는 "CU 테이프"와 상호교환적으로 사용되며, 이는 구리로만 구성된 테이프 또는 구리를 주성분으로 포함하는 테이프를 의미한다. 바람직하게는, 상기 구리 테이프는 갈바닉 스틸 와이어와 직접 접촉되는 면이 구리로 구성되고 반대면이 폴리스티렌으로 구성된 구리 및 폴리스티렌 테이프이다. 본 발명에서 "구리 및 폴리스티렌 테이프"라는 용어는 "CU/PS 테이프"와 상호교환적으로 사용된다.In the present invention, the term "copper tape" is used interchangeably with "CU tape ", which means a tape composed mainly of copper or a tape containing copper as a main component. Preferably, the copper tape is a copper and polystyrene tape having a surface in direct contact with a galvanic steel wire made of copper and an opposite surface made of polystyrene. In the present invention, the term "copper and polystyrene tape" is used interchangeably with "CU / PS tape ".

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 갈바닉 스틸 와이어는 갈바닉 스틸 와이어 브래드(galvanized steel wire braid: GSWB)인 것이 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the galvanic steel wire is preferably a galvanized steel wire braid (GSWB).

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 구리 테이프와 갈바닉 스틸 와이어의 투영 면적비(projected area ratio)는 실제로 제조되는 케이블의 사이즈에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 1:2 내지 1:4의 범위일 수 있다. 도 3에 제시된 케이블의 경우 상기 투영 면적비는 1:4로 측정되었다.According to an embodiment of the present invention, the projected area ratio of the copper tape and the galvanic steel wire may vary depending on the size of the cable actually manufactured and may be in the range of, for example, 1: 2 to 1: 4 . In the case of the cable shown in FIG. 3, the projected area ratio was 1: 4.

상기 절연된 도체는 하나 또는 복수개의 도체 및 절연층을 포함한다.The insulated conductor includes one or a plurality of conductors and an insulating layer.

상기 케이블은 선박 또는 해양 구조물에서 사용하는데 적합한다. 또한, 상기 케이블은 전기 케이블, 광 케이블 또는 데이터 전송 케이블일 수 있으며, 케이블이 적용되는 용도에 따라 도체, 절연층, 시스 등과 같은 케이블의 구조 또는 형태가 달라질 수 있다.The cable is suitable for use in ships or offshore structures. In addition, the cable may be an electric cable, an optical cable, or a data transmission cable, and the structure or form of a cable such as a conductor, an insulating layer, a sheath, and the like may be changed depending on the application to which the cable is applied.

본 발명에 따른 케이블은 그 구조적 특징으로 인해 종래의 갈바닉 스틸 와이어에서 발생하는 갈바닉 부식을 더 늦출 수 있다.The cable according to the present invention can further reduce the galvanic corrosion that occurs in conventional galvanic steel wire due to its structural characteristics.

특히, 본 발명에 따른 케이블은 선박 또는 해양 구조물과 같이 극한의 부식 환경에서도 매우 우수한 내부식성을 나타내므로, 해양 환경에서 더 연장된 수명을 가지며, 케이블을 교체하거나 보수하지 않고 더 오랜 기간 동안 사용할 수 있다.In particular, the cable according to the present invention exhibits excellent corrosion resistance even in extreme corrosive environments such as marine or offshore structures, so that it has a longer life in the marine environment and can be used for a longer period of time have.

도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 케이블의 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일구현예에 따른 케이블의 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일구현예에 따라 제조된 실제 케이블에서 층들을 부분적으로 제거한 후 촬영한 사진이다.
도 4는 염류 분무 테스트에서 사용된 2개 샘플을 염류 용액의 분무 전에 카메라로 촬영한 사진이다.
도 5는 염류 분무 테스트에서 염류 용액을 분무하고 24시간 후에 2개 샘플을 입체현미경으로 촬영한 사진이다.
도 6은 염류 분무 테스트에서 염류 용액을 분무하고 48시간 후에 2개 샘플을 입체현미경으로 촬영한 사진이다.
도 7은 염류 분무 테스트에서 염류 용액을 분무하고 48시간 후에 2개 샘플을 카메라로 촬영한 사진이다.
1 shows a cross-sectional view of a cable according to an embodiment of the invention.
Figure 2 shows a cross-sectional view of a cable according to an embodiment of the invention.
3 is a photograph taken after partially removing the layers from a real cable manufactured according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph of the two samples used in the salt spray test taken with a camera before spraying the salt solution.
5 is a photograph of two samples taken by a stereoscopic microscope after spraying a salt solution in a salt spray test and after 24 hours.
FIG. 6 is a photograph of two samples taken by a stereoscopic microscope after spraying a salt solution in a salt spray test and after 48 hours.
FIG. 7 is a photograph of two samples of a sample taken after 48 hours spraying a salt solution in a salt spray test.

본 발명은 하기에서 실시예 및 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 다만, 실시예 및 도면은 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세하게 이해할 수 있도록 예시적으로 제시된 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 실시예 및 도면에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 의미를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 치환을 수행할 수 있을 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail below with reference to embodiments and drawings. It is to be understood, however, that the embodiments and drawings are only illustrative of the present invention in order to provide a more detailed understanding of the structure and effects of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments and drawings. In addition, those skilled in the art will be able to carry out various modifications and substitutions without departing from the scope of the present invention.

도 1에 도시된 케이블(10)은 본 발명에 따른 케이블 중에서 절연된 도체(3)가 4개인 경우의 구현예를 나타낸 것이며, 도 2에 도시된 케이블(10)은 본 발명에 따른 케이블 중에서 절연된 도체(3)가 1개인 경우의 구현예를 나타낸 것이다.The cable 10 shown in Fig. 1 shows an embodiment in which there are four insulated conductors 3 among the cables according to the present invention, and the cable 10 shown in Fig. 1 < / RTI >

각각의 절연된 도체(3)는 도체(1) 및 절연층(2)을 포함한다.Each insulated conductor 3 comprises a conductor 1 and an insulating layer 2.

도체(1)는 당업계에서 통상적으로 사용되는 재료로 만들어진 것일 수 있으며, 예를 들어 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 중에서 선택된 하나 또는 복수개의 금속성 재료로 만들어진 것일 수 있다. The conductor 1 may be made of materials conventionally used in the art and may be made of one or a plurality of metallic materials selected from, for example, copper, a copper alloy, aluminum, and an aluminum alloy.

절연층(2)은 도체(1)에 흐르는 전류를 외부로 흐르지 못하게 하고 전압을 유지시키는 역할을 한다. 절연층(2)은 당업계에서 통상적으로 사용되는 재료로 만들어진 것일 수 있으며, 예를 들어 에틸렌 프로필렌, 비할로겐 에틸렌 프로필렌, 가교결합된 폴리에틸렌, 가교결합된 비할로겐 폴리에틸렌, 가교결합된 실리콘, 또는 가교결합된 폴리올레핀으로 만들어진 것일 수 있다.The insulating layer 2 prevents the current flowing in the conductor 1 from flowing to the outside and maintains the voltage. The insulating layer 2 may be made of materials conventionally used in the art and may be, for example, ethylene propylene, non-halogen ethylene propylene, cross-linked polyethylene, cross-linked non-halogen polyethylene, cross- Or may be made of a bonded polyolefin.

선택적으로, 도체(1)와 절연층(2) 사이에 분리층(도 1 및 2에 도시되지 않음)이 위치할 수 있다. 상기 분리층은 주변환경 조건에 따라 절연층(2)의 고무 재질이 도체(1)에 늘러붙는 것을 방지하기 위해 제공된다. 상기 분리층은 필요에 따라 당업계에서 통상적으로 사용되는 재료가 사용될 수 있으며, 예를 들어 폴리에스테르 테이프 또는 부직포(non-woven) 테이프일 수 있다.Alternatively, a separating layer (not shown in FIGS. 1 and 2) may be located between the conductor 1 and the insulating layer 2. The separating layer is provided to prevent the rubber material of the insulating layer 2 from adhering to the conductor 1 according to the environmental conditions. The separating layer may be made of materials conventionally used in the art, if necessary, and may be, for example, a polyester tape or a non-woven tape.

또다르게는, 도체(1)와 절연층(2) 사이에 내화성이나 내유성과 같은 원하는 케이블의 성질을 증강시키기 위한 목적에 따라 추가 층(도 1 및 2에 도시되지 않음)이 임의적으로 위치할 수 있다. 상기 추가 층으로서 마이카(mica) 테이프가 사용될 경우, 케이블의 내화성을 전반적으로 더 강화시킬 수 있다.Alternatively, an additional layer (not shown in Figures 1 and 2) may be arbitrarily positioned between the conductor 1 and the insulating layer 2 for the purpose of enhancing the properties of the desired cable, such as fire resistance and oil resistance have. If mica tape is used as the additional layer, the overall fire resistance of the cable can be further strengthened.

선택적으로, 절연된 도체(3)와 내부 시스(4) 사이에 분리층(도 1 및 2에 도시되지 않음)이 위치할 수 있다. 상기 분리층은 절연된 도체가 복수개일 때 여러 절연된 도체들을 고정시켜주거나, 내화성 등의 성질을 추가로 개선하는 등의 목적으로 추가될 수 있다. 상기 분리층은 필요에 따라 당업계에서 통상적으로 사용되는 재료가 사용될 수 있으며, 예를 들어 폴리에스테르 테이프 또는 부직포(non-woven) 테이프일 수 있다.Alternatively, a separating layer (not shown in Figures 1 and 2) may be located between the insulated conductor 3 and the inner sheath 4. The separating layer may be added for the purpose of fixing various insulated conductors when the insulated conductors are plural or further improving the properties such as fire resistance. The separating layer may be made of materials conventionally used in the art, if necessary, and may be, for example, a polyester tape or a non-woven tape.

내부 시스(inner sheath)(4) 및 외부 시스(outer sheath)(7)는 내화성이나 내유성과 같은 원하는 케이블의 성질을 증강시키기 위한 목적에 따라 당업계에서 통상적으로 사용되는 재료가 사용될 수 있으며, 예를 들어 Low-Smoke and Halogen-Free(LSHF) 컴파운드, 하이팔론(hypalon), 가교결합된 클로로설폰화 폴리에틸렌, 네오프렌(neoprene) 또는 PVC 등으로 만들어질 수 있다. 내부 시스(4)와 외부 시스(7)는 서로 동일한 재질일 수도 있으며, 서로 상이한 재질일 수도 있다. 내부 시스(4)를 대신하여 내부 커버링(inner covering)이 사용될 수도 있다.The inner sheath 4 and the outer sheath 7 may be made of materials conventionally used in the art for the purpose of enhancing the properties of a desired cable such as fire resistance and oil resistance, For example, Low-Smoke and Halogen-Free (LSHF) compounds, hypalon, crosslinked chlorosulfonated polyethylene, neoprene or PVC. The inner sheath 4 and the outer sheath 7 may be made of the same material or different materials. Inner covering may be used in place of the inner sheath 4.

구리 테이프(5)와 갈바닉 스틸 와이어(6)는 물리적으로 직접 접촉된다. 구리 테이프(5)와 갈바닉 스틸 와이어(6)의 투영 면적비(projected area ratio)는 케이블의 사이즈에 따라 적절하게 달라질 수 있다.The copper tape 5 and the galvanic steel wire 6 are physically in direct contact with each other. The projected area ratio of the copper tape 5 and the galvanic steel wire 6 may be appropriately varied depending on the size of the cable.

상기 구리 테이프(5)는 갈바닉 스틸 와이어와 직접 접촉되는 면이 구리로 구성되고 반대면이 폴리스티렌으로 구성된 구리 및 폴리스티렌 테이프(CU/PS 테이프)인 것이 바람직하다. 구리로만 구성된 테이프는 유연성이 떨어지기 때문에 두께가 얇은 케이블을 포설하는 과정에서 또는 포설 후 작업 환경에서 상기 테이프와 갈바닉 스틸 와이어 사이에 접촉되지 않는 공간이 생겨 서로 분리될 수 있는데, CU/PS 테이프를 사용하는 경우에는 폴리스티렌의 특성으로 인해 테이프 전체의 유연성이 좋아지므로 상기 테이프와 갈바닉 스틸 와이어가 직접적으로 접촉되는 상태가 잘 유지될 수 있다는 점에서 본 발명에 더 유리하다.It is preferable that the copper tape 5 is a copper and polystyrene tape (CU / PS tape) having a surface in direct contact with a galvanic steel wire made of copper and an opposite surface made of polystyrene. Copper-only tapes are less flexible, so that they can be separated from each other by creating a space that is not in contact with the tape and the galvanic steel wire in the process of laying down a thin cable or in a post-installation work environment. The CU / PS tape The use of the polystyrene improves the flexibility of the entire tape, which is advantageous to the present invention in that the tape and the galvanic steel wire can be kept in direct contact with each other.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 갈바닉 스틸 와이어(6)는 갈바닉 스틸 와이어 아머(Galvanized Steel Wire Armour: GSWA) 또는 갈바닉 스틸 와이어 브래드(Galvanized Steel Wire Braid: GSWB)이며, 바람직하게는 GSWB이다. 그 이유는, GSWB의 경우 그 구조의 특성으로 인해 GSWB의 틈 사이로 전해질이 구리 테이프에 동시에 접촉되고, 구리 테이프에서 발생하는 산화 작용은 갈바닉 스틸 와이어의 Zn 또는 Fe의 부식 속도를 늦추는 요인이 되는 것으로 여겨진다.According to an embodiment of the present invention, the galvanic steel wire 6 is a galvanized steel wire armor (GSWA) or a galvanized steel wire braid (GSWB), and preferably a GSWB. The reason for this is that in the case of GSWB, due to the nature of the structure, the electrolyte is simultaneously contacted to the copper tape between the gaps of the GSWB, and the oxidizing action caused by the copper tape slows the corrosion rate of Zn or Fe of the galvanic steel wire It is considered.

본 발명에 따른 케이블에서 부식이 진행될 경우, 갈바닉 스틸 와이어에서는 아연의 표면상에 ZnO 또는 Zn(OH)2 등이 생성되고, 구리의 표면상에 CuO 또는 Cu(OH)2 등이 생성되는 것으로 여겨진다. 이와 같이 금속의 표면상에 금속 산화물 또는 수산화물이 형성될 때 갈바닉 스틸 와이어의 갈바닉 부식 속도 뿐만 아니라 구리 테이프의 캐소드 반응 속도를 현저하게 늦추어줄 수 있다.It is believed that, when galvanic steel wire is corroded in the cable according to the present invention, ZnO or Zn (OH) 2 is produced on the surface of zinc and CuO or Cu (OH) 2 is formed on the surface of the copper . When metal oxides or hydroxides are formed on the surface of the metal, the galvanic corrosion rate of the galvanic steel wire as well as the cathode reaction rate of the copper tape can be remarkably slowed down.

도 3은 본 발명의 일구현예에 따른 실제 제작된 케이블을 나타낸다. 도 3의 케이블은 절연된 도체(3), 분리층(회색), 내부 시스(4), 구리 테이프(5), 갈바닉 스틸 와이어(6) 및 외부 시스(7)로 구성되어 있다. 보다 구체적으로, 상기 케이블은 절연된 도체(3)를 4개 가지고 있으며, 분리층(회색)은 폴리에스테르 및 부직포의 혼합물로 만들어졌으며, 내부 시스(4)와 외부 시스(7)는 모두 케이블의 개선된 내화성을 위해 LSHF 컴파운드로 만들어졌으며, 구리 테이프(5)로서 CU/PS 테이프가 사용되었으며, 갈바닉 스틸 와이어(6)로서 GSWB가 사용되었으며, 이때 CU/PS 테이프와 GSWB의 투영 면적비는 1:4였다.Figure 3 shows an actually fabricated cable according to an embodiment of the present invention. 3 is composed of an insulated conductor 3, a separation layer (gray), an inner sheath 4, a copper tape 5, a galvanic steel wire 6 and an outer sheath 7. More specifically, the cable has four insulated conductors 3, the separating layer (gray) is made of a mixture of polyester and non-woven fabric, and both the inner sheath 4 and the outer sheath 7 are made of The CU / PS tape was used as the copper tape 5 and the GSWB was used as the galvanic steel wire 6. At this time, the projected area ratio of the CU / PS tape and GSWB was 1: 4.

염류 분무(salt spray) 테스트Salt spray test

본 발명자들은 염류 분무 테스트를 수행하였다. 이 테스트는 GSWB와 구리 테이프 사이의 직접적인 접촉이 GSWB에서 발생되는 갈바닉 부식의 속도에 미치는 영향을 확인하기 위해 수행되었다. 이 테스트에서 부식을 촉진하기 위하여, 외부 시스가 없는 갈바닉 스틸 와이어상에 염류 용액을 직접적으로 분무하였다.The present inventors conducted a salt spray test. This test was conducted to determine the effect of direct contact between GSWB and copper tape on the rate of galvanic corrosion occurring in GSWB. To facilitate corrosion in this test, the saline solution was sprayed directly onto the galvanic steel wire without external sheath.

먼저, 2개의 샘플을 제조하였다. 제1번 샘플은 길이 10cm의 케이블로서 GSWB와 구리 테이프가 직접 접촉하는 구조를 갖고 있으며, 도 4의 상단부에 나타나 있다. 제2번 샘플은 길이 10cm의 케이블로서 GSWB를 갖고 있지만 구리 테이프는 갖고 있지 않으며, 도 4의 하단부에 나타나 있다. 제2번 샘플의 경우, GSWB가 느슨해지는 것을 방지하기 위하여 타이랩(tie-wrap)으로 케이블의 3곳을 묶어놓았으며, 상기 타이랩은 케이블의 부식에 영향을 미치지 않는다.First, two samples were prepared. The first sample is a cable having a length of 10 cm and has a structure in which the GSWB and the copper tape are in direct contact with each other and is shown at the upper end of Fig. The second sample has GSWB as a 10 cm long cable, but does not have a copper tape, and is shown at the bottom of FIG. For the second sample, three cables were tied with a tie-wrap to prevent the GSWB from loosening, and the tie wrap did not affect the corrosion of the cable.

염류 분무 테스트는 NF ISO 9227 기준에 따라 Erichsen사의 CORROTHERM 610e 장치에서 수행되었으며, 구체적인 파라미터들은 다음과 같다.The salt spray test was carried out on an Erichsen CORROTHERM 610e apparatus according to the NF ISO 9227 standard and the specific parameters are as follows.

챔버 부피Chamber volume 400리터400 liters 챔버 온도Chamber temperature 35℃35 ℃ 염류 용액Salt solution 50g/l±5g/l의 NaCl50 g / l ± 5 g / l NaCl 25℃±2℃에서의 염류의 pHPH of salts at 25 ° C ± 2 ° C 6.5 < pH < 7.26.5 <pH <7.2 25℃±2℃에서의 염류의 밀도Density of salts at 25 ° C ± 2 ° C 1.029 < 밀도 < 1.0361.029 < density < 1.036 염류의 분무 압력Spray pressure of salt 1 bar1 bar 총 테스트 시간Total test time 48시간48 hours

샘플은 상기 장치의 폐쇄된 챔버의 중간에 45°의 각도로 고정한 후, NaCl 염류 용액을 샘플상에 분무시켰다.The sample was fixed at an angle of 45 [deg.] In the middle of the closed chamber of the apparatus, and then the NaCl salt solution was sprayed onto the sample.

24시간 후에, 각 샘플들을 챔버에서 꺼내고, 탈염수로 세척하고, 이어서 건조시켰다. 입체현미경으로 관찰한 결과, 2개의 샘플 모두에서 백색 녹(white rust)이 소량의 황색 얼룩과 함께 나타났다(도 5). 이때 백색 녹은 갈바닉 스틸 와이어상에서 아연 보호 층의 부식에 상응하는 것이다. 도 5의 좌측에 나타나 있는 제1번 샘플과 도 5의 우측에 나타나 있는 제2번 샘플 사이에서 시각적으로 유의적인 차이는 관찰되지 않았다.After 24 hours, each sample was removed from the chamber, washed with deionized water, and then dried. Stereoscopic microscopy revealed white rust in both samples with a small amount of yellow staining (Figure 5). At this time, the white rust corresponds to the corrosion of the zinc protective layer on the galvanic steel wire. No significant difference was visually observed between the first sample shown on the left side of FIG. 5 and the second sample shown on the right side of FIG.

48시간 후에, 각 샘플들을 챔버에서 꺼내고, 탈염수로 세척하고, 이어서 건조시켰다. 입체현미경으로 관찰한 결과, 2개의 샘플 모두에서 적색 녹(red rust)이 나타났다(도 6). 이때 적색 녹은 갈바닉 스틸 와이어상에서 스틸의 부식에 상응하는 것이며, 이는 모든 아연 층이 부식된 후 스틸이 부식되기 시작하였음을 보여준다. 그러나, 구리 테이프를 가진 제1번 샘플(도 6의 좌측)에 비해 구리 테이프가 없는 제2번 샘플(도 6의 우측)에서 훨씬더 심한 정도의 적색 녹이 관찰되었다. 도 7은 염류 용액을 분무한지 48시간 후에 촬영한 사진이며, 여기서 도 7의 상단의 제1번 샘플은 백색 녹과 함께 일부 구역에서 적색 녹을 나타내지만, 도 7의 하단의 제2번 샘플은 대부분의 표면이 적색 녹으로 뒤덮여 있음을 알 수 있다.After 48 hours, each sample was removed from the chamber, washed with deionized water, and then dried. Observation with a stereoscopic microscope revealed red rust in both samples (Figure 6). At this time, the red rust corresponds to the corrosion of the steel on the galvanic steel wire, indicating that the steel began to corrode after all the zinc layers were corroded. However, a much greater degree of red rust was observed in the second sample (right side of FIG. 6) without copper tape compared to the first sample with copper tape (left side in FIG. 6). FIG. 7 is a photograph taken 48 hours after spraying the salt solution. Here, the first sample at the top of FIG. 7 shows red rust in some areas along with the white rust, but the second sample at the bottom of FIG. And the surface of the green is covered with red rust.

GSWB와 구리 테이프가 직접 접촉하는 구조를 갖고 있는 케이블은 GSWB에서의 갈바닉 부식 속도가 유의적으로 지연되고, 그 결과 GSWB가 현저하게 더 느리게 부식된다는 결론을 도출할 수 있다.A cable with a structure in which GSWB and copper tape are in direct contact can lead to a significant delay in galvanic corrosion rate in GSWB and consequently to a markedly slower erosion of GSWB.

부식 전류를 이용한 부식 속도의 비교Comparison of Corrosion Rate Using Corrosion Current

부식 속도는 패러데이 법칙에 따라 다음과 같은 식으로 산출할 수 있다:The corrosion rate can be calculated according to Faraday's law as:

Figure 112015007605143-pat00001
Figure 112015007605143-pat00001

상기 식에서, icorr은 부식 전류이고, MW는 금속의 몰중량이고, n은 산화수(즉, 이동된 전자의 수)이고, ρ는 금속의 밀도이고, F는 패러데이 상수이다. 본 발명에 따른 케이블을 위해, 아연의 몰중량 MW=65.38 g/mol, 아연의 산화수 n=2, 아연의 밀도 ρ=7.14 g/㎤, 패러데이 상수 F=96485 C/mol이 사용된다. 하기 표 2 및 3에 기재된 결과는 애노드와 캐소드의 면적비 4:1을 고려하지 않은 것이다.Where i corr is the corrosion current, MW is the molar weight of the metal, n is the oxidation number (i.e., the number of electrons moved), rho is the density of the metal, and F is the Faraday constant. For the cable according to the invention, the molar weight MW of the zinc is 65.38 g / mol, the number of the zinc oxide n = 2, the density of the zinc rho = 7.14 g / cm3 and the Faraday constant F = 96485 C / mol are used. The results shown in Tables 2 and 3 below do not consider the ratio of anode to cathode area ratio of 4: 1.

GSWB에서 아연의 부식 속도Corrosion rate of zinc in GSWB 증류수Distilled water 0.1M NaCl0.1 M NaCl icorr (㎂/㎠)i corr (占 / / cm2) 2.572.57 10.710.7 부식 속도 (mm/년)Corrosion rate (mm / year) 0.0380.038 0.16050.1605

GSWB + CU/PS 테이프에서 아연의 부식 속도Corrosion rate of zinc in GSWB + CU / PS tape 증류수Distilled water 0.1M NaCl0.1 M NaCl icorr (㎂/㎠)i corr (占 / / cm2) 0.4090.409 7.517.51 부식 속도 (mm/년)Corrosion rate (mm / year) 0.00610.0061 0.11240.1124

부식 전류를 이용하여 산출된 부식 속도를 비교하였을 때, CU/PS 테이프가 직접 접촉되어 있는 GSWB는 CU/PS 테이프가 없는 GSWB에 비해 증류수 및 O.1M NaCl의 조건 모두에서 부식 속도가 유의적으로 더 느렸다. 즉, CU/PS 테이프가 직접 접촉되어 있는 GSWB는 CU/PS 테이프가 없는 GSWB에 비해 증류수 조건하에서 약 6.2배 더 긴 수명을 가지며, 염분 조건하에서 약 1.4배 더 긴 수명을 가진다.Compared with GSWB without CU / PS tapes, GSWB with direct contact with CU / PS tape showed significant corrosion rate in both distilled water and 0.1M NaCl conditions It was slower. That is, the GSWB with direct contact of the CU / PS tape has a life of about 6.2 times longer under the distilled water condition than the GSWB without the CU / PS tape, and about 1.4 times longer under the salt condition.

실제 산업 현장에서 본 발명에 따른 케이블의 GSWB + CU/PS 테이프는 외부 시스로 둘러싸여 있는 것이 일반적이므로, 상기 식에 의해 산출된 부식 속도보다 훨씬 더 느리게 부식되고 더 긴 수명을 가질 것이다. 또한, 아연 코팅이 완전히 부식되고 난 후 철의 부식이 진행되기 시작하는데, 이때 철이 산화되어 생성되는 Fe2O3 또는 Fe(OH)3이 외부 시스와 갈바닉 스틸 와이어 및 구리 테이프 사이에 공기 또는 물이 유입되는 것을 억제하여 케이블의 부식 속도를 더욱 늦춰주므로, 본 발명에 따른 케이블은 이론적으로 예측되는 것보다 더 우수한 내부식성을 나타낼 것이다.In a practical industry field, the GSWB + CU / PS tape of the cable according to the invention is generally surrounded by external sheath, so it will corrode much slower than the corrosion rate calculated by the above equation and will have a longer lifetime. In addition, after the zinc coating is completely corroded, the corrosion of the iron begins to progress. At this time, Fe 2 O 3 or Fe (OH) 3 produced by the oxidation of iron is removed by air or water between the outer sheath and the galvanic steel wire and the copper tape The cable according to the present invention will exhibit better corrosion resistance than predicted theoretically.

1: 도체
2: 절연층
3: 절연된 도체
4: 내부 시스
5: 구리 테이프
6: 갈바닉 스틸 와이어
7: 외부 시스
10: 케이블
1: Conductor
2: Insulating layer
3: Insulated conductor
4: Inner sheath
5: Copper tape
6: Galvanic steel wire
7: External sheath
10: Cable

Claims (7)

하나 이상의 절연된 도체(3), 상기 절연된 도체 상의 내부 시스(4), 상기 내부 시스 상의 구리 테이프(5), 상기 구리 테이프 상의 갈바닉 스틸 와이어(6) 및 상기 갈바닉 스틸 와이어 상의 외부 시스(7)를 포함하는 내부식성 케이블로,
상기 구리 테이프(5)의 구리와 갈바닉 스틸 와이어(6)가 전체 면에 걸쳐서 서로 직접 접촉되고, 상기 구리 테이프(5)는, 갈바닉 스틸 와이어(6)와 직접 접촉되는 면이 구리이고 반대면 이 폴리스티렌인 구리 및 폴리스티렌 테이프인 것을 특징으로 하는 케이블.
(1) comprising at least one insulated conductor (3), an inner sheath (4) on the insulated conductor, a copper tape (5) on the inner sheath, a galvanic steel wire (6) on the copper tape, and an outer sheath ) With a corrosion resistant cable,
The copper of the copper tape 5 and the galvanic steel wire 6 are in direct contact with each other over the entire surface and the surface of the copper tape 5 which is in direct contact with the galvanic steel wire 6 is copper, Characterized in that it is a polystyrene-based copper and polystyrene tape.
제1항에 있어서,
상기 갈바닉 스틸 와이어(6)는 갈바닉 스틸 와이어 브래드(galvanized steel wire braid: GSWB)인 것을 특징으로 하는 케이블.
The method according to claim 1,
Characterized in that the galvanic steel wire (6) is a galvanized steel wire braid (GSWB).
제1항에 있어서,
상기 절연된 도체(3)는 하나 또는 복수개의 도체(1) 및 절연층(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
The method according to claim 1,
Characterized in that the insulated conductor (3) comprises one or a plurality of conductors (1) and an insulating layer (2).
제1항에 있어서,
상기 케이블은 선박 또는 해양 구조물에서 사용하기 위한 것을 특징으로 하는 케이블.
The method according to claim 1,
Wherein said cable is for use in a ship or an offshore structure.
제1항에 있어서,
상기 케이블은 전기 케이블 또는 광 케이블인 것을 특징으로 하는 케이블.
The method according to claim 1,
Wherein the cable is an electric cable or an optical cable.
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