تُعد مقاومة الكابلات للعوامل البيئية أمرًا بالغ الأهمية في تطبيقات الكابلات لضمان الأداء والسلامة والموثوقية على المدى الطويل. وكثيرًا ما تتعرض الكابلات لظروف قاسية، مثل الماء والرطوبة، والمواد الكيميائية، والأشعة فوق البنفسجية، ودرجات الحرارة العالية، والإجهاد الميكانيكي. لذا، يُعد اختيار المادة المناسبة ذات المقاومة البيئية المناسبة أمرًا أساسيًا للحفاظ على كفاءة الكابل وإطالة عمره الافتراضي.
يستكشف هذا القسم الأنواع المختلفة من المقاومة البيئية المطلوبة في تطبيقات الكابلات المختلفة.
يُعد الغلاف الخارجي أو الغمد خط الدفاع الأول ضد العوامل البيئية. وعادةً ما يكون معرضًا للمواد الكيميائية والماء وتقلبات درجات الحرارة والأشعة فوق البنفسجية. المواد الرئيسية المستخدمة في الغلاف الخارجي هي:PVC (بولي فينيل كلوريد)، PE (البولي إيثيلين)، وLSZH (منخفض الدخان وخالي من الهالوجين)، كل منها يوفر مستويات مختلفة من المقاومة اعتمادًا على متطلبات التطبيق.
1. مقاومة المواد الكيميائية والزيوت والهيدروكربونات
أثناء تركيب الكابل وعمره التشغيلي، قد يتعرض الكابل للمواد الكيميائية أو الزيوت أو الهيدروكربونات، سواءً من خلال الانسكابات العرضية أو التلامس المستمر في البيئات الصناعية. قد يؤدي هذا التعرض إلى تدهور الغلاف الخارجي، مما يؤدي إلى تشققه أو انتفاخه أو فقدان خصائصه الميكانيكية.
يعد اختيار المواد ذات المقاومة الكيميائية القوية أمرًا ضروريًا لضمان حفاظ الكابل على سلامته وأدائه وموثوقيته طوال عمره.
أنواع التعرض للمواد الكيميائية:
المواد الكيميائية الغازية: عادةً ما تكون المواد الكيميائية الغازية أقل تفاعلية مع البوليمرات، إذ لا تخترق المادة بعمق. ومع ذلك، فإن الغازات التفاعلية، مثل الكلور أو الأوزون، قد تُسبب تدهورًا في السطح، وتؤثر بشكل كبير على خصائص البوليمر.
المواد الكيميائية السائلة: عادةً ما تُشكّل المواد الكيميائية السائلة خطرًا أكبر نظرًا لقدرتها على الانتشار في المادة. قد يؤدي ذلك إلى تورم، أو تلدين، أو تفاعلات كيميائية داخلية داخل مصفوفة البوليمر، مما يُؤثر سلبًا على الخصائص الميكانيكية والكهربائية.
أداء المواد:
البولي إيثيلين (PE): يتميز بمقاومة جيدة للعديد من المواد الكيميائية والهيدروكربونات. يعمل بكفاءة في البيئات الكيميائية العامة، ولكنه قد يكون حساسًا لعوامل الأكسدة القوية.
PVC (كلوريد البوليفينيل): يتميز بمقاومة جيدة جدًا للزيوت والمواد الكيميائية والهيدروكربونات، وخاصةً عند تركيبه مع إضافات مقاومة للزيوت المناسبة.
LSZH (خالٍ من الهالوجين ومنخفض الدخان): يوفر مقاومة متوسطة للمواد الكيميائية والزيوت. صُممت مركبات LSZH أساسًا للسلامة من الحرائق (إنتاج دخان منخفض وسمية منخفضة أثناء الاحتراق). ومع ذلك، يمكن لتركيبات LSZH المتخصصة تحسين مقاومة الزيوت والمواد الكيميائية عند الحاجة.
2. مقاومة الماء والرطوبة
غالبًا ما تتعرض الكابلات للماء أو الرطوبة العالية أثناء التركيب وطوال عمرها الافتراضي. قد يؤدي التعرض المطول للرطوبة إلى تدهور العزل، وتآكل المكونات المعدنية، وانخفاض الأداء العام للكابل.
لذلك، تعتبر مقاومة الماء خاصية بالغة الأهمية للعديد من تطبيقات الكابلات، وخاصة في البيئات الخارجية أو تحت الأرض أو البحرية.
من بين مواد التغليف الشائعة، يوفر البولي إيثيلين (PE) مقاومة ممتازة للماء، مما يجعله الخيار المفضل للتطبيقات التي تتطلب حماية طويلة الأمد ضد دخول الرطوبة.
لا يُنصح عمومًا بتركيب كابلات الجهد المنخفض والمتوسط المدرعة بأغلفة LSZH أو PVC في البيئات المشبعة بالمياه بشكل دائم، مثل التربة الطينية أو المناطق الواقعة تحت مستوى الماء. في المقابل، تتميز أغلفة البولي إيثيلين بمقاومة أكبر لانتقال المياه عبر عزل الكابل. ونتيجة لذلك، تُعد الكابلات المدرعة بالبولي إيثيلين أكثر ملاءمةً للظروف الرطبة، وتتمتع بعمر افتراضي أطول.
تصميم كابل مقاوم للماء:
لتحقيق مقاومة حقيقية للماء في الكابلات، يتم أخذ حمايتين رئيسيتين في الاعتبار:
حماية المياه الشعاعية:
يتم تحقيق ذلك باستخدام مواد مثل أغلفة المعادن الرصاصية أو الأشرطة المعدنية/المغلفة المعدنية جنبًا إلى جنب مع البوليمرات المتخصصة.
حماية المياه الطولية:
يتم تحقيق ذلك باستخدام أشرطة أو مساحيق حجب المياه التي تمنع حركة المياه على طول الكابل.
تصنيف حماية الدخول (IP) وفئة AD7/AD8:
سيتم مشاركة معلومات تفصيلية حول فئات وتصنيفات حماية الملكية الفكرية (مثل AD7 أو AD8) في مقالة منفصلة.
3. مقاومة الأشعة فوق البنفسجية
يُعد فهم واختيار المقاومة البيئية المناسبة لتطبيقات الكابلات أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء والسلامة والموثوقية على المدى الطويل. ويمكن لعوامل مثل التعرض للمواد الكيميائية، وتسرب المياه، والأشعة فوق البنفسجية، وتقلبات درجات الحرارة أن تؤثر بشدة على سلامة الكابلات إذا لم تُراعَ جيدًا عند اختيار المواد.
إن اختيار مادة الغلاف الخارجي المناسبة - سواءً PVC أو PE أو LSZH - بناءً على الظروف البيئية المحددة، يُحسّن بشكل كبير من متانة الكابل وعمره الافتراضي. كما أن تطبيق تقنيات حجب المياه المناسبة ومراعاة تصنيفات IP يُعززان حماية الكابلات في البيئات الصعبة.
ومن خلال تقييم هذه المقاومات البيئية بعناية، يمكن تحسين أنظمة الكابلات بشكل أفضل لتطبيقاتها المقصودة، مما يقلل من احتياجات الصيانة، ويقلل من مخاطر الفشل، ويضمن التشغيل الموثوق به طوال دورة حياتها المتوقعة.
وقت النشر: ٢٧ أبريل ٢٠٢٥