پلتفرم هوشمند پُتک

#کاربرد سرب در چه نوع کابل هایی است؟

سرب به دلیل ویژگی‌های خاص خود در برخی انواع کابل‌ها استفاده می‌شود. عمده کاربرد سرب در کابل‌ها به منظور ایجاد پوشش محافظ برای مقاومت در برابر عوامل خارجی است. برخی از کاربردهای سرب در کابل‌ها عبارتند از:

1. کابل‌های فشار قوی (HV): سرب به عنوان یک پوشش محافظ در کابل‌های فشار قوی استفاده می‌شود، زیرا می‌تواند مقاومت بالایی در برابر شرایط نامساعد محیطی مانند رطوبت، گرد و غبار و گازهای خورنده ایجاد کند.

2. کابل‌های زیرزمینی و کابل‌های زیر دریا: پوشش سربی در این کابل‌ها باعث می‌شود که در برابر رطوبت و آب مقاومت بیشتری داشته باشند و از آسیب‌های ناشی از خوردگی و نفوذ آب جلوگیری کنند. این نوع کابل‌ها برای انتقال برق در مسیرهای طولانی در زیر زمین یا در زیر آب استفاده می‌شوند.

3. کابل‌های مقاوم در برابر آتش: سرب به دلیل ویژگی‌های مقاومتی و پایداری در دماهای بالا، در برخی کابل‌های مقاوم در برابر آتش به‌کار می‌رود و به ایمنی کابل کمک می‌کند.

4. کابل‌های صنعتی و محیط‌های خاص: در محیط‌های صنعتی که امکان حضور مواد شیمیایی، گازهای خورنده یا رطوبت بالا وجود دارد، پوشش سربی از کابل در برابر این عوامل محافظت می‌کند و عمر کابل را افزایش می‌دهد.
   

#آیا سرب در کابلهای کنترلی و LV نیز استفاده شده است؟

سرب در برخی کابل‌های کنترلی و LV (ولتاژ پایین) نیز استفاده شده است، اما این کاربردها محدودتر از کابل‌های فشار قوی یا زیرزمینی است. استفاده از سرب در کابل‌های کنترلی و ولتاژ پایین معمولاً به شرایط خاصی بستگی دارد، مانند:

1. محیط‌های صنعتی خورنده: در کابل‌های کنترلی و LV که در محیط‌های صنعتی خورنده (مانند پالایشگاه‌ها و صنایع شیمیایی) نصب می‌شوند، ممکن است لایه سربی برای محافظت در برابر گازها و مواد شیمیایی خورنده استفاده شود.

2. کابل‌های مقاوم در برابر نفوذ آب: در مواردی که کابل‌های کنترلی و LV در معرض رطوبت و آب قرار دارند، مانند محیط‌های زیرزمینی و پروژه‌های دریایی، از سرب به عنوان یک مانع نفوذناپذیر استفاده می‌شود.

3. محافظت در برابر تداخلات الکترومغناطیسی (EMI): در کابل‌های کنترلی که نیاز به محافظت در برابر تداخلات الکترومغناطیسی دارند، سرب می‌تواند به عنوان یک پوشش محافظ برای کاهش تداخلات عمل کند.

#چه ویژگی هایی از سرب استفاده از آن را در کابل توجیه می کند؟

سرب به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردش به عنوان یک لایه محافظ در کابل‌ها استفاده می‌شود. ویژگی‌های اصلی که استفاده از سرب را در کابل‌ها توجیه می‌کنند عبارتند از:

1. مقاومت در برابر نفوذ آب و بخار آب: سرب یک فلز با نفوذناپذیری بسیار بالا در برابر آب و بخار آب است. این خاصیت آن را به گزینه‌ای عالی برای محیط‌های مرطوب، زیرزمینی و زیر آب تبدیل می‌کند، زیرا از ورود رطوبت و آب به لایه‌های داخلی کابل جلوگیری می‌کند.

2. مقاومت در برابر عوامل شیمیایی و خورنده: سرب به دلیل پایداری شیمیایی خوب، مقاومت بالایی در برابر گازهای خورنده، اسیدها و مواد شیمیایی دارد. این ویژگی باعث می‌شود که در محیط‌های صنعتی با آلودگی‌های شیمیایی، مانند پالایشگاه‌ها و صنایع پتروشیمی، سرب بتواند از کابل در برابر خوردگی محافظت کند.

3. انعطاف‌پذیری و چسبندگی بالا: سرب، به عنوان یک فلز نرم، قابلیت انعطاف و چسبندگی خوبی به لایه‌های دیگر کابل دارد. این ویژگی باعث می‌شود که بتواند به خوبی دور کابل را بپوشاند و هیچ شکافی برای نفوذ عوامل خارجی باقی نگذارد.

4. پایداری حرارتی مناسب: سرب به طور کلی در دماهای بالا پایدار است و مقاومت خوبی در برابر تغییرات حرارتی دارد. این ویژگی باعث می‌شود که در دماهای بالا یا در شرایطی که کابل در معرض حرارت زیاد قرار می‌گیرد، سرب بتواند ساختار خود را حفظ کرده و از کابل محافظت کند.

5. عایق بودن نسبت به الکتریسیته: سرب یک هادی ضعیف برای جریان الکتریسیته است و به عنوان عایق الکتریکی عمل می‌کند. این خاصیت به ایمنی کابل کمک می‌کند و از اثرات جریان‌های نشتی جلوگیری می‌کند.

با وجود این ویژگی‌ها، به دلیل مسائل زیست‌محیطی و بهداشتی مرتبط با سرب، استفاده از آن در سال‌های اخیر کاهش یافته و در برخی کشورها با مواد دیگری جایگزین شده است.

#سرب معمولا در کدام لایه از کابل بکار می رود؟

در کابل‌هایLV و MV معمولا سرب در لایه بیرونی قرار می‌گیرید. اما به دلیل اثرات مخرب زیست محیطی سرب، امروزه استفاده از PE یا PVC به عنوان لایه خارجی در تولید کابل‌ ارجحیت پیدا کرده است.

در کابل‌های ولتاژ بالا (HV)، سرب عمدتاً به‌عنوان بخشی از لایه میانی عایق استفاده می‌شود نه به‌عنوان غلاف بیرونی، اگرچه پیکربندی دقیق آن بسته به طراحی کابل ممکن است متفاوت باشد. در واقع، کابل‌های HV دارای لایه سربی ساختاری مشابه زیر دارند:

1. هادی: بخش اصلی کابل که جریان الکتریکی را منتقل می‌کند.

2. عایق اولیه: لایه‌ عایقی اصلی که روی هادی قرار می‌گیرد.

3. غلاف سربی (پوشش سربی): این لایه بر روی عایق اولیه قرار می‌گیرد و مانعی برای رطوبت و مواد خورنده به شمار می‌آید.

4. غلاف یا لایه بیرونی: این لایه معمولاً از مواد مقاوم مانند پی‌وی‌سی (PVC) یا پلی‌اتیلن ساخته می‌شود و کابل را از آسیب‌های فیزیکی محافظت می‌کند.

بنابراین، لایه سربی در میانه ساختار کابل قرار می‌گیرد و مستقیماً در معرض محیط خارجی نیست؛ بلکه توسط یک غلاف خارجی محافظت می‌شود. در شکل زیر نمونه‌ای از کابل HV که در آن سرب به عنوان عایق میانی استفاده شده است را مشاهده می‌کنید.

# با وجود اینکه سرب نیز می تواند دچار خوردگی شود، چگونه می تواند از کابل در برابر خوردگی محافظت نماید؟

درست است که سرب به خودیِ خود می‌تواند در معرض خوردگی قرار گیرد، به ویژه زمانی که با عوامل خاصی مانند اسیدها و برخی گازها (مانند سولفید هیدروژن) تماس پیدا کند. با این حال، دلیل استفاده از سرب در کابل‌ها این است که:

1. مقاومت به خوردگی نسبت به بسیاری از فلزات دیگر بالاتر است: سرب در برابر عوامل محیطی عمومی، مانند رطوبت و اکسیژن، مقاومت مناسبی دارد و در شرایط معمولی دچار خوردگی شدید نمی‌شود.

2. تشکیل لایه محافظتی اکسید سرب: وقتی سرب در معرض اکسیژن و رطوبت قرار می‌گیرد، یک لایه نازک از اکسید سرب روی سطح آن تشکیل می‌شود. این لایه اکسیدی تا حدی از خوردگی بیشتر جلوگیری می‌کند و نقش حفاظتی دارد.

3. مقاومت در برابر نفوذپذیری آب و بخار: سرب تقریباً در برابر نفوذ آب و بخار بسیار مقاوم است، به همین دلیل در شرایطی که کابل‌ها با رطوبت و آب در تماس هستند، لایه سربی به عنوان یک محافظ خوب عمل می‌کند.

با این حال، در محیط‌هایی با مواد شیمیایی خاص یا گازهای خورنده شدید، ممکن است از ترکیبات یا پوشش‌های دیگری همراه با سرب یا به‌جای سرب استفاده شود تا خوردگی کاهش یابد. به همین دلیل، برای کابل‌هایی که در محیط‌های بسیار خورنده قرار دارند، گاهی لایه‌های دیگری مانند روکش‌های پلیمری مقاوم روی لایه سربی اضافه می‌شوند تا حفاظت بیشتری ایجاد شود.

#استفاده از سرب چگونه و در چه جهتی از نفوذ آب به کابل جلوگیری می کند؟

استفاده از سرب در کابل‌ها برای جلوگیری از نفوذ آب به این دلیل مؤثر است که سرب به عنوان یک ماده کاملاً نفوذناپذیر برای آب و بخار آب عمل می‌کند. این خاصیت به کابل اجازه می‌دهد تا در محیط‌های مرطوب، زیرزمینی یا حتی زیر آب، محافظت کافی داشته باشد. در ادامه به چند روش که سرب از نفوذ آب جلوگیری می‌کند، اشاره می‌کنیم:

1. ایجاد لایه‌ای نفوذناپذیر: سرب یک فلز نرم و با قابلیت انعطاف است که به راحتی می‌تواند به صورت لایه‌ای یکنواخت و بدون منفذ روی کابل قرار بگیرد. این لایه عملاً هیچ منفذی برای عبور آب و رطوبت ندارد، به همین دلیل حتی بخار آب نیز نمی‌تواند از آن عبور کند.

2. پوشش یکنواخت و چسبیده به لایه عایق کابل: لایه سربی مستقیماً روی عایق اولیه کابل (که معمولاً اطراف هادی قرار دارد) قرار می‌گیرد و به گونه‌ای فشرده و یکنواخت ایجاد می‌شود که فضای خالی یا راهی برای نفوذ آب باقی نمی‌گذارد. این باعث می‌شود که در صورت وجود آب یا رطوبت در اطراف کابل، امکان نفوذ آن به هادی کابل وجود نداشته باشد.

3. مقاومت در برابر فشارهای مکانیکی و شرایط محیطی: در محیط‌های زیرزمینی و زیر آب، فشار زیادی به کابل وارد می‌شود. سرب به دلیل ساختار انعطاف‌پذیر و مقاوم، می‌تواند در برابر فشارها و تغییرات مکانیکی مقاومت کرده و همچنان مانعی در برابر نفوذ آب باقی بماند.

4. جلوگیری از نفوذ جانبی (شعاعی) آب: در کابل‌های چند لایه، لایه‌های خارجی و عایق‌ها در برابر نفوذ آب از جهت‌های جانبی نیز مقاوم هستند، اما اگر این لایه‌ها آسیب ببینند، لایه سربی نقش اصلی را در جلوگیری از نفوذ آب به هسته کابل ایفا می‌کند.

در کل، سرب یک سد کامل برای آب ایجاد می‌کند و جلوی هرگونه نفوذ مستقیم یا جانبی آب را به کابل می‌گیرد. این ویژگی آن را به انتخابی مناسب برای کابل‌هایی که در معرض آب و رطوبت بالا قرار دارند، تبدیل کرده است.

#آیا سرب می تواند جلوی نفوذ طولی آب به کابل را بگیرد؟

خیر، سرب به تنهایی نمی‌تواند به طور کامل از نفوذ طولی آب به کابل جلوگیری کند. لایه سربی در کابل بیشتر به عنوان یک مانع در برابر نفوذ جانبی آب و رطوبت عمل می‌کند، یعنی جلوی ورود آب از محیط بیرونی به داخل کابل را می‌گیرد. اما اگر آب به هر دلیلی به داخل کابل وارد شود، لایه سربی نمی‌تواند مانع نفوذ آب به صورت طولی (در راستای طول کابل) شود.

برای جلوگیری از نفوذ طولی آب، در کابل‌های مخصوصی که در معرض آب یا رطوبت شدید قرار دارند، تدابیر دیگری در نظر گرفته می‌شود، مانند:

1. استفاده از ژل‌های ضد آب: این ژل‌ها در میان رشته‌ها و لایه‌های داخلی کابل به کار می‌روند و در صورت ورود آب به کابل، به عنوان مانعی برای پخش طولی آب عمل می‌کنند.

2. نوارهای جاذب آب (Water Blocking Tapes): این نوارها خاصیتی دارند که در صورت تماس با آب، متورم می‌شوند و جلوی حرکت طولی آب را می‌گیرند. این نوارها به عنوان یک مانع فیزیکی در طول کابل عمل می‌کنند.

3. پودرهای جاذب آب: این پودرها نیز مانند نوارهای جاذب، در صورت نفوذ آب، متورم شده و آب را جذب می‌کنند و جلوی گسترش آب در طول کابل را می‌گیرند.

بنابراین، برای جلوگیری از نفوذ طولی آب، از تکنیک‌ها و مواد دیگری به جز سرب استفاده می‌شود. لایه سربی به عنوان یک پوشش جانبی مفید است، اما در کابل‌هایی که احتمال نفوذ طولی آب نیز وجود دارد، باید از ترکیب لایه سربی و مواد ضد آب داخلی استفاده کرد.

#استفاده از سرب در کابل چه معایبی دارد؟

استفاده از سرب در کابل‌ها علی‌رغم ویژگی‌های مفیدی که دارد، با معایبی نیز همراه است. این معایب باعث شده‌اند که در بسیاری از موارد به دنبال جایگزین‌های دیگری برای سرب باشند. برخی از معایب استفاده از سرب در کابل‌ها عبارتند از:

1. خطرات زیست‌محیطی و سمی بودن: سرب ماده‌ای سمی است که می‌تواند به محیط زیست آسیب برساند و در صورت نشت یا دفع نادرست، به خاک و آب‌های زیرزمینی نفوذ کند. این موضوع می‌تواند به موجودات زنده آسیب برساند و تأثیرات منفی بر زنجیره غذایی بگذارد.

2. خطرات برای سلامتی انسان: تماس مستقیم یا غیرمستقیم با سرب می‌تواند برای سلامتی انسان خطرناک باشد. استنشاق یا بلعیدن ذرات سرب می‌تواند به سیستم عصبی، کلیه‌ها و سایر اندام‌ها آسیب برساند و به ویژه برای کودکان بسیار خطرناک است. در نتیجه، استفاده از سرب در صنایع مختلف (از جمله کابل‌سازی) به دلیل این خطرات بهداشتی با محدودیت مواجه شده است.

3. وزن بالا: سرب یک فلز سنگین است و اضافه کردن لایه سربی به کابل باعث افزایش وزن آن می‌شود. این موضوع می‌تواند در حمل و نقل و نصب کابل‌ها مشکلاتی ایجاد کند، به ویژه برای کابل‌های طولانی یا کابل‌هایی که در ارتفاع نصب می‌شوند.

4. محدودیت در انعطاف‌پذیری: اگرچه سرب تا حدی انعطاف‌پذیر است، اما در مقایسه با مواد پلیمری مانند پی‌وی‌سی یا پلی‌اتیلن انعطاف کمتری دارد. این موضوع می‌تواند در مواردی که نیاز به کابل‌هایی با انعطاف بالا وجود دارد، محدودیت ایجاد کند.

5. هزینه بالای تولید و دفع: تولید و استفاده از سرب به دلیل نیاز به رعایت مقررات زیست‌محیطی و بهداشتی هزینه‌بر است. علاوه بر این، بازیافت یا دفع کابل‌های حاوی سرب نیازمند رعایت استانداردهای خاصی است که هزینه‌ها و پیچیدگی‌های اضافی را به همراه دارد.

6. خوردگی در محیط‌های خاص: سرب به طور کلی در برابر عوامل خورنده مقاوم است، اما در محیط‌هایی که حاوی گازهایی مانند سولفید هیدروژن یا اسیدهای خاص هستند، ممکن است دچار خوردگی شود و از کارایی آن کاسته شود.

به دلیل این معایب، در سال‌های اخیر تمایل به استفاده از مواد جایگزین مانند پلی‌اتیلن کراس‌لینک شده (XLPE) یا آلومینیوم به‌جای سرب افزایش یافته است، زیرا این مواد وزن کمتر، انعطاف‌پذیری بیشتر و اثرات زیست‌محیطی کمتری دارند.

#با توجه به مشکلات زیست محیطی سرب، جهت دستیابی به مزایای سرب، چه جایگزین های دیگری وجود دارد؟

برای دستیابی به مزایای سرب در کابل‌ها، جایگزین‌های متعددی وجود دارد که می‌توانند محافظت کافی در برابر نفوذ آب، خوردگی، و سایر عوامل محیطی ایجاد کنند، بدون این‌که اثرات منفی سرب را داشته باشند. این جایگزین‌ها به شرح زیر هستند:

1. پلی‌اتیلن کراس‌لینک شده (XLPE):

• مزایا: این ماده عایق بسیار مقاوم و با دوام است که در برابر نفوذ آب و رطوبت مقاوم است و همچنین خواص الکتریکی و حرارتی بسیار خوبی دارد.

• کاربردها: XLPE در کابل‌های فشار قوی و متوسط به عنوان عایق استفاده می‌شود و همچنین جایگزین مناسبی برای سرب در کابل‌های زیرزمینی و زیر آب است.

2. پلی‌وینیل کلراید (PVC):

• مزایا: PVC به عنوان ماده‌ای مقاوم در برابر آب و عوامل شیمیایی، جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای سرب محسوب می‌شود. همچنین انعطاف‌پذیری خوبی دارد و در برابر عوامل محیطی مقاوم است.

• کاربردها: این ماده بیشتر در کابل‌های ساختمانی، صنعتی، و کابل‌های فشار ضعیف به کار می‌رود و از آن به عنوان پوشش محافظ بیرونی نیز استفاده می‌شود.

3. آلومینیوم با روکش پلیمر:

• مزایا: آلومینیوم سبک‌تر از سرب است و خواص ضدخوردگی مناسبی دارد. با استفاده از روکش‌های پلیمری می‌توان مقاومت بیشتری در برابر نفوذ آب و عوامل خورنده ایجاد کرد.

• کاربردها: آلومینیوم همراه با لایه‌های پلیمری در کابل‌های فشار قوی و کابل‌هایی که نیاز به مقاومت مکانیکی دارند، استفاده می‌شود.

4. روکش‌های مسلح با مواد جاذب آب (Water Blocking Materials):

• مزایا: این مواد (مانند نوارها یا پودرهای جاذب آب) در صورت نفوذ آب به کابل، آب را جذب کرده و متورم می‌شوند و مانع نفوذ بیشتر آب به کابل می‌شوند. این مواد وزن کمی دارند و به محیط زیست آسیب نمی‌رسانند.

• کاربردها: این مواد معمولاً در کابل‌های زیرزمینی، کابل‌های دریایی و کابل‌های محیط‌های مرطوب استفاده می‌شوند.

5. پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE):

• مزایا: HDPE مقاومت بسیار بالایی در برابر نفوذ آب و مواد شیمیایی دارد. این ماده سبک و انعطاف‌پذیر است و برای محافظت از کابل در محیط‌های خورنده و مرطوب مؤثر است.

• کاربردها: HDPE به عنوان لایه محافظ بیرونی کابل در شرایط سخت محیطی، مانند خطوط انتقال زیرزمینی یا زیر آب، کاربرد دارد.

6. مواد پلیمری پیشرفته مانند EVA و TPU:

• مزایا: این مواد پلیمری دارای مقاومت بالایی در برابر سایش، مواد شیمیایی و نفوذ آب هستند و به محیط زیست آسیب نمی‌رسانند. انعطاف‌پذیری آن‌ها نیز بسیار خوب است و برای محیط‌های صنعتی سخت مناسبند.

• کاربردها: EVA و TPU بیشتر به عنوان عایق در کابل‌های فشار متوسط و قوی و در محیط‌های صنعتی و مرطوب استفاده می‌شوند.

این جایگزین‌ها به دلیل وزن سبک‌تر، انعطاف‌پذیری بیشتر و اثرات کمتر بر محیط زیست، به طور گسترده به جای سرب استفاده می‌شوند و در عین حال مقاومت کافی در برابر رطوبت، عوامل خورنده و سایر شرایط محیطی را فراهم می‌کنند.