книги / Материалы кабельного производства

Механические свойства меди находятся в большой зависимости от ее термической обработки (рис. 2-3). Влияние отжига на кг/мм* % проводимость меди показано на

волоки при температуре 20° С (R20) производится по следующей формуле:

/ — длина проволоки, м.

21

Зависимость механических параметров и электрического со­ противления медной круглой проволоки от ее диаметра показана в табл. 2-4.

свыше 5,99 мм и проволоки марки ММ число перегибов не нормируются.

В тех случаях, когда требуется защита меди от коррозии, применяют медную луженую проволоку с защитным слоем тол­ щиной около 4 мк. Лужение производят чистым оловом или его сплавами со свинцом. Обычно для этой цели применяют ПОС-40 или ПОС-18. Цифра в марке сплава показывает процентное содер­

0,0176 0М’ММ2/м).

На воздухе в присутствии влаги медь темнеет, покрываясь пленкой основной соли зеленого цвета, которая предохраняет медь от дальнейшего окисления. Медь на холоду хорошо раство­ ряется азотной кислотой и «царской водкой», при нагреве — серной кислотой и гидроокисью аммония (NH4OH).

Медь способна растворять в себе значительные количества водорода. Растворимость водорода в меди пропорциональна корню квадратному из давления; она зависит также и от температуры.

В случае нагрева меди в восстановительной атмосфере (непол­ ное сгорание топлива) водород проникает в нагретую медь и, если медь содержит кислород, отнимает его от меди, образуя внутри слитка водяной пар высокого давления, который, стремясь выйти из слитка, вызывает трещины и надрывы. Это действие водорода на нагретую медь называется «водородной болезнью меди».

22

Азот в меди не растворим, и медные отливки, произведенные

ватмосфере азота, получаются плотными, без вакуолей.

Счистым кислородом медь соединяется уже при комнатной температуре, с кислородом воздуха — при нагреве.

Медь применяется в кабельной промышленности исключительно как материал для токопроводящих жил кабелей. В ряде случаев для этой же цели применяются сплавы меди.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

ДРУГИЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В КАБЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

БРОНЕЛЕНТА. БРОНЕПРОВОЛОКА

3-1. Свинец

Содержание свинца в земной коре составляет всего лишь 8-10"4 %. В природе он встречается в виде сложных сернистых и окисленных руд, содержащих наряду со свинцом ряд других металлов: цинк, серебро, мышьяк, олово, медь, золото, сурьму и висмут. Наиболее важными в промышленном отношении рудами

Основным технологическим процессом при получении нз руды рафинированного свинца является в ы п л а в к а в е р к б л е я , т. е. технического свинца с большим количеством примесей (4— 8%). Выплавка производится в шахтной печи в восстановитель­ ной среде (плавка руды с коксом).

Удаление примесей из веркблея производится следующим образом:

а) удаление меди — методом длительного отстоя в определен­ ном интервале температур ( л и к в а ц и и ) ; при этом происходит разделение медесодержащего слоя от свинцового слоя, вследствие различия их удельных весов;

б) удаление цинка, олова, мышьяка и сурьмы — окислением, или щелочной обработкой, или хлорированием;

в) обессеребривание основано на большем сродстве серебра к цинку, чем к свинцу. При присадке цинка образующееся более легкое серебряно-цинковое соединение всплывает и легко уда­ ляется с поверхности свинца;

г) удаление висмута — электролизом.

ГОСТ 3778-56 предусматривает шесть марок свинца, различ­ ных по содержанию примесей.

Для изготовления кабельных оболочек применяется свинец марок СЗ и СЗСУ. Его состав дан в табл. 3-1.

Свинец представляет собой металл синевато-серого цвета, блестящий в свежем изломе.

33

24

из свинца можно изготовлять наиболее устойчивые защитные металлические покрытия кабелей.

Как материал для кабельной промышленности свинец обладает двумя недостатками: ползучестью и плохой вибростойкостью.

У свинца и частично у его сплавов не наблюдается резко выра­ женной границы упругости. Поэтому свинец и его сплавы при длительном приложении нагрузок способны удлиняться и разры­ ваться при нагрузках, значительно меньших временного сопро­ тивления при разрыве. Данное явление называется п о л з у ­

че с т ь ю .

Усвинца и его сплавов не обнаружено предельное напряжение, ниже которого отсутствует ползучесть. Исследования, проведен­

ные в Иллинойском университете (США), выявили, что хорошую' стойкость против ползучести имеют сплавы:

РЬ + 0,06% Те;

РЬ + 0,5% Sb + 0,25% Cd; Pb + 0,010% Си.

Ползучесть у сплава, легированного 0,5% Sb + 0,25% Cd, мало зависит от нагрузки.

При малых нагрузках хорошие показатели имеет сплав с 0,1 % меди.

3-2. Сплавы свинца

Чистый свинец не вибростоек. Повышение вибростойкости свинцовых оболочек кабелей достигается путем легирования свинца другими металлами.

25

В качестве присадок, улучшающих вибростойкость свинца, исследованы олово, сурьма, медь, кадмий, теллур, мышьяк, висмут, селен, натрий и кальций.

В табл. 3-3 даны результаты испытаний 19 различных сплавов свинца на вибростойкость (Томский университет).

Таблица 3-3

В кабельной промышленности (отечественной и зарубежной) для освинцевания кабелей применяются следующие свинцовые сплавы, обладающие повышенной вибростойкостью:

1) б и н а р н ы е :

как при этом свинец становится хладноломким, с низкой вибро­ стойкостью; при прессовании он расслаивается; поверхность обо­

вого сплава.

В США фирма «Дженерал Электрик» применяет для свинцовых оболочек с л о ж н ы й с п л а в свинца, содержащий 0,07—

26

0,1% T e+ (0 ,1 8 -= -0 ,2 0 )% A s+(0,1 3 ч -0 ,1 4 )% Sn+(0,0 6 ^ 0 ,0 7 ) % B i.

Этот сплав имеет высокие показатели как по вибростойкости, так и по сопротивляемости ползучести.

Свинцовые сплавы, рекомендуемые МЭК для оболочек кабелей, приведены в табл. 3-4.

Таблица 3-4

Свинцовые сплавы, рекомендуемые для оболочек кабелей

Состав, вес. %

П р и м е ч а н и я : 1 . Под чистым свинцом понимается свинец, содержащий не менее 0,02% и не более 0,05% примесей, среди которых не более 0,005% мышь­ яка, 0,005% железа, 0,005% цинка, 0,005% олова, 0,006% серебра, 0,008% меди, 0,015% висмута, 0,0015% сурьмы, 0,02% других примесей.

2.В сплавах № 1—4 содержание меди не должно превышать 0,05%, за ис­ ключением сплава № 2 (содержание меди 0,09%).

3.Свинец, содержащий от 0,04 до 0,08% меди, рассматривается как чистый свинец, предназначенный для кабельных установок.

Изучение диаграммы плавкости свинца с различными присад­ ками позволяет сформулировать следующую теорию механизма действия этих добавок на свойства сплавов. Добавки, плохо или незначительно растворяющиеся в свинце, как, например, Sb, Cd, Sn, Си, Те, Са, Mg, при охлаждении сплава выделяются в кол­

бавки, как Си, Mg, Са, Fe, обволакивают отдельные зерна свинца и тем самым прекращают их рост.

Заменителем свинца для кабельных оболочек является алю­

с сильным блеском. Содержание олова в земной коре составляет 4 -10_а%.

Главные свойства олова приведены в табл. 3-5.

27

Таблица 3-5

Свойства олова

Олово легко растворяется в нагретых щелочах и в концентри­ рованных кислотах (азотной и соляной), медленно — в разбавлен­ ных щелочах (на холоду).

Кислородом воздуха олово окисляется при температуре выше 150° С.

Согласно ГОСТ 860-41, по химическому составу олово подраз­ деляется на четыре марки: 01, 02, 03 и 04. Содержание олова должно быть не менее (соответственно) 99,90%, 99,56%, 98,35% "И 96,25%. Главными примесями являются свинец, мышьяк, висмут и сера.

В кабельной промышленности олово применяется в чистом виде и в виде его сплавов.

Сплавами олова лудится медная и стальная проволока. Кроме

28

В кабельной промышленности сурьма применяется в качестве составной части свинцовых сплавов, предназначенных для про­ изводства защитных оболочек кабелей различных марок.

3-5. Цинк

Цинк представляет собой металл синевато-белого цвета, бле­ стящий в изломе.

Наиболее распространенными минералами, имеющими про­ мышленное значение, являются:

1)с ф а л е р и т , или цинковая обманка (ZnS);

2)с м и т с о н и т— углекислый цинк (ZnC08).

Свойства металлического цинка представлены в табл. 3-7. В кабельном производстве металлический цинк применяется

как антикоррозийное покрытие для стальной проволоки, бронепроволоки и стальной бронеленты. При покрытии расплавленным цинком стальной проволоки или ленты происходит химическое соединение цинка с железом, что способствует его хорошей адгезии'к поверхности ленты или проволоки. Кроме того,тонкая пленка металлического цинка, покрывающая проволоку или ленту, оки­ сляется на воздухе, образуя соединение состава ZnC03-3Zn (ОН)2, обладающее высокими антикоррозийными свойствами.

29

Таблица 3-7

Свойства цинка

3-6. Биметаллические и триметаллические проводники

Для получения высококачественных биметаллических провод­ ников недостаточно механического соединения этих двух метал­ лов, так как при неплотном соединении между ними возникает процесс коррозии стального сердечника. Поэтому современный

стальная заготовка покрывается слоем меди (электролизом), затем помещается в медную трубу, прогревается и в горячем состоянии прокатывается.

Полученная катанка протягивается в холодном состоянии в проволоку.

Биметаллическая проволока нашла применение в радиочастот­ ных кабелях в качестве внутреннего проводника и в качестве полу­ фабриката для триметаллических проводников.

В жаростойких кабелях применяются проводники с защитным покрытием из серебра или никеля.

Т р и м е т а л л и ч е с к и е п р о в о д н и к и представляют собой молекулярное соединение трех металлов: стали, меди и олова, или стали, меди и серебра. Они применяются в качестве внутрен­ них проводников в радиочастотных кабелях,

30