海底电力电缆防腐性能研究

杨甫军， 席菲菲， 祁登权

（重庆泰山电缆有限公司，重庆401120）



海底电力电缆防腐性能研究

杨甫军， 席菲菲， 祁登权

（重庆泰山电缆有限公司，重庆401120）

摘要：为了保障海底电缆的安全运行，有效增加海底电缆的运行寿命，对海底电缆的防腐性能进行了研究，从电缆结构和防腐材料等方面探讨了目前国内海底电缆的防腐技术。

关键词：海底电缆；镀锌钢丝；铅套；寿命

0 引 言

众所周知，海水里含有大量的盐分，在开阔海洋中，如果按重量考虑，海水里的含盐量要占33%～39%；在边缘海、内海和海岸区，因河流淡水的混合和太阳辐照的蒸发作用，盐分会有很大变化。而海水所含的盐分对海底电缆金属层极为有害，含盐量越大的海水腐蚀作用也越强。因此，设计海底电力电缆时必须重视海水对电缆的腐蚀。

1 金属铠装层的设计

为了保证海底电缆有足够的抗拉力及抵抗机械外力的能力，我们采用的是一种特制的防海水腐蚀的粗的锌铝镁合金镀层钢丝。海缆的寿命在某种程度上取决于铠装钢丝耐腐蚀寿命，由于其特殊的配方，锌铝镁合金镀层钢丝的寿命在普通镀锌钢丝的3倍以上。为了安全起见，很多制造厂家设计的铠装层为双层绞向相反的铠装结构。在20世纪90年代，日本日新钢制公司开发出商品名为ZAM的锌铝镁合金镀层，其耐蚀性为纯锌镀层的10倍。我国的东北大学也开发了铝含量较高的用于铠装的锌铝镁镀层钢丝，试验表明锌铝镁合金镀层钢丝的腐蚀速率是普通热镀锌钢丝的1/8.76，目前该产品已广泛用于国内海底电缆。几种试样腐蚀深度随时间变化试验数据如表1所示，对应的腐蚀速率随时间的变化曲线如图1所示。

表1　腐蚀深度随时间变化表　　（单位：μm）

2 金属套的选材与结构设计

为了有效防止海水的侵入，海底电缆的金属护层一般采用的是一层致密的挤出的铅套结构。由于铅套熔点低，加工性能好，能完全阻挡水分的侵入和潮气的渗透；另一方面，铅的密度达11.36 g/cm3，有效增加了电缆的重量，在某种情况下，这对海底电缆的稳定性是非常重要的。研究表明，通过采用铅合金，海缆的长期稳定性、蠕变和挤出等特性能够得到实质性改善。表2为大长度海缆铅套的铅合金成分。

图1　腐蚀深度随时间变化曲线

海缆一般采用螺杆挤出式压铅机包覆铅套，具有较小的厚度公差和良好的合金稳定性，而且可以同时挤包聚乙烯护套（交流海缆可挤包半导电聚乙烯护套）以保护铅套在后续工序中免受损伤，同时也避免了海水直接对铅套的腐蚀。目前，国内广泛使用的是E合金铅，其加工工艺已经成熟。

表2　海缆铅套的铅合金成份

另外，中低压海底电缆、轻型海缆及某些特定的场合（如石油钻井平台等）用电缆上，也有使用焊接铝套、焊接铜套、聚合物护套、纵包铜塑复合带加聚乙烯（PE）护套来防止海水以及盐雾的侵蚀。

3 防腐涂层的配方设计

为了有效保护海缆中的金属护层（包括钢丝和金属套），减缓海水对金属的腐蚀，在生产海缆时，往往在钢丝和铅套层涂覆沥青，并且在聚丙烯绳绕包层也浇灌沥青。这样有效地隔离了海水与金属层的直接接触，而且聚丙烯绕包层下空间狭小，水交换非常有限，大大降低了海水对金属层的腐蚀。为了进一步改善沥青的防腐性能，在电缆行业，往往采用的是改性沥青，增加了其粘附性能，避免外被层脱落或松散，常用的改性沥青参考配方如表3所示。

表3　改性沥青参考配方

4 电缆附件的防腐

在临近海域的海缆登陆处，由于盐雾的作用，海底电缆附件的防腐显得尤为重要。设计电缆接线箱和接地箱时，须采用防水性能优异的不锈钢材料（如316L），防水等级一般不低于IP56。

5 海底电缆（含光缆）结构

海底电缆（含光缆）结构示意图如图2所示。

图2　海底电缆（含光缆）结构示意图

设计的海缆已成功应用于国内外海底电力输电系统，取得了良好的防腐效果。

6 结束语

我们对海底电缆的结构、防腐材料等方面进行了研究，以期达到良好的防腐效果。目前，海底电缆的设计寿命一般不低于30年，然而在这种特殊的环境下，防腐材料的使用能否保护海底电缆正常工作这么久呢？目前国内尚无相关数据证实，还有待进一步研究。

参考文献：

[1] EN 50307—2002 铅和铅合金电缆铅和铅合金护套与金属外壳[S］.

作者地址：重庆市渝北农业园区金果大道239号[401120］.

中图分类号：TM247.9

文献标识码：A

文章编号：1672-6901（2016）04-0023-02

收稿日期：2015-11-25

作者简介：杨甫军（1969—），男，高级工程师.

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