Penyelidikan dan Penggunaan Bahan Komposit Kabel Pemanasan dalam Persekitaran Voltan Tinggi dan Voltan Ultra Tinggi

Bahan komposit kabel pemanasan voltan tinggi dan ultra tinggi voltan tinggi adalah bahan komposit berasaskan polimer yang digunakan khas untuk menyediakan kabel pemanasan yang boleh menahan keadaan yang melampau. Bahan perlu mengekalkan sifat elektrik yang sangat baik, kekuatan mekanikal dan kestabilan terma di bawah voltan dan tekanan yang sangat tinggi. Senario penggunaan lazimnya termasuk penerokaan minyak dan gas laut dalam, industri petrokimia, dan persekitaran suhu yang sangat sejuk atau tinggi.

Ciri-ciri utama dan keperluan prestasi
Untuk menghadapi persekitaran kerja yang melampau, bahan komposit kabel pemanasan voltan tinggi dan ultra tinggi perlu memenuhi beberapa keperluan prestasi yang ketat, termasuk tetapi tidak terhad kepada aspek berikut:

Prestasi penebat elektrik: Kabel pemanasan berfungsi dalam keadaan voltan tinggi, memerlukan bahan mempunyai sifat penebat elektrik yang sangat baik untuk mengelakkan kebocoran semasa dan kerosakan penebat. Ini memerlukan bahan komposit mempunyai kerintangan yang tinggi dan kehilangan dielektrik yang rendah.

Rintangan suhu tinggi: Kabel pemanasan akan menjana suhu tinggi semasa operasi, dan ia juga perlu kekal stabil dalam persekitaran suhu yang melampau, jadi rintangan suhu tinggi bahan adalah sangat kritikal.

Kekuatan mekanikal dan rintangan tekanan: Di bawah voltan ultra tinggi, bahan kabel perlu mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi dan dapat menahan daya luaran seperti ketegangan dan mampatan tanpa ubah bentuk atau pecah.

Rintangan kakisan kimia: Dalam persekitaran petrokimia atau laut dalam, bahan juga mesti mempunyai rintangan kakisan kimia yang baik dan boleh bekerja untuk masa yang lama dalam media kimia seperti asid dan alkali tanpa kerosakan.

Kekonduksian terma: Kabel pemanasan perlu mengalirkan haba dengan berkesan untuk mencapai kesan pemanasan yang stabil. Oleh itu, kekonduksian terma bahan komposit juga merupakan penunjuk penting yang perlu dipertimbangkan dalam reka bentuk.

Komponen bahan utama
Bahan komposit kabel pemanasan voltan tinggi dan ultra tinggi voltan biasanya terdiri daripada matriks polimer dan pengisi berfungsi. Pelbagai komponen saling melengkapi dan memberikan sifat komprehensif bahan yang sangat baik. Komponen bahan utama yang biasa termasuk:

Bahan matriks: Biasanya bahan polimer tahan suhu tinggi dan tahan penuaan seperti polietilena (PE), polivinilidena fluorida (PVDF), getah etilena propilena (EPR), dsb. Bahan-bahan ini mempunyai penebat elektrik yang sangat baik, kekuatan mekanikal dan kestabilan kimia.

Pengisi berfungsi: Pengisi yang biasa digunakan termasuk bahan konduktif terma seperti alumina (Al₂O₃) dan magnesium oksida (MgO), yang direka bentuk untuk meningkatkan kekonduksian terma bahan komposit. Untuk meningkatkan penebat elektrik, penambah penebat elektrik seperti agen gandingan silane dan titanium oksida (TiO₂) juga ditambah.

Pengisi Nano: Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bahan nano (seperti graphene, tiub nano karbon, dll.) telah digunakan untuk mengubah suai bahan komposit untuk meningkatkan lagi kekonduksian terma dan kekuatan mekanikalnya.

Proses penyediaan
Proses penyediaan bahan komposit kabel pemanasan voltan tinggi dan voltan tinggi sangat penting. Langkah-langkah proses utamanya termasuk pencampuran, pengacuan penyemperitan, rawatan haba, dll.:

Pencampuran: Polimer matriks dan pengisi berfungsi dicampur sama rata untuk memastikan pengisi diagihkan sama rata dalam matriks polimer.

Pengacuan penyemperitan: Campuran diproses menjadi bentuk yang diperlukan melalui proses penyemperitan untuk aplikasi dalam pengeluaran kabel.

Rawatan haba: Untuk meningkatkan kestabilan haba dan sifat mekanikal bahan, rawatan haba tertentu biasanya dilakukan selepas penyediaan, seperti menekan panas atau penyepuhlindapan.

Contoh aplikasi
1. Kabel pemanasan dalam pengekstrakan minyak dan gas
Operasi pengekstrakan minyak dan gas biasanya dijalankan dalam persekitaran yang melampau. Kabel pemanasan voltan tinggi dan voltan ultra tinggi boleh menyediakan sokongan pemanasan yang diperlukan untuk peralatan dalam persekitaran tekanan tinggi dan kemasinan laut dalam. Rintangan tekanan yang sangat baik dan kekonduksian terma menjadikan bahan ini popular dalam bidang ini.

2. Kejuruteraan laut dalam
Penerokaan dan perlombongan laut dalam mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk rintangan tekanan, rintangan kakisan dan prestasi elektrik kabel. Kabel pemanasan voltan tinggi digunakan secara meluas dalam kejuruteraan laut dalam untuk mengelakkan paip daripada membeku akibat suhu rendah.

3. Sistem pemanasan dalam persekitaran kutub atau suhu tinggi
Dalam persekitaran suhu rendah atau tinggi yang melampau, komposit kabel pemanasan voltan tinggi dan ultra-tinggi boleh memberikan sokongan pemanasan yang boleh dipercayai untuk bangunan dan peralatan, dengan itu memastikan pengeluaran atau hayat normal.

Kabel Voltan Tinggi ML-ZRPE Sebatian Sarung Polietilena Kalis Api