Le rôle des antioxydants dans l'amélioration de la durée de vie des câbles isolés en polyéthylène réticulé (XLPE)
Polyéthylène réticulé (XLPE)L'isolant est un matériau principal utilisé dans les câbles moyenne et haute tension. Tout au long de leur durée de vie, ces câbles sont soumis à diverses contraintes, notamment des conditions climatiques variables, des fluctuations de température, des contraintes mécaniques et des interactions chimiques. L'ensemble de ces facteurs influe sur la durabilité et la longévité des câbles.
Importance des antioxydants dans les systèmes XLPE
Pour garantir une durée de vie prolongée aux câbles isolés en XLPE, le choix d'un antioxydant adapté au système polyéthylène est crucial. Les antioxydants jouent un rôle essentiel dans la protection du polyéthylène contre la dégradation oxydative. En réagissant rapidement avec les radicaux libres générés au sein du matériau, les antioxydants forment des composés plus stables, tels que les hydroperoxydes. Ceci est particulièrement important car la plupart des procédés de réticulation du XLPE sont à base de peroxydes.
Le processus de dégradation des polymères
Avec le temps, la plupart des polymères deviennent progressivement cassants en raison d'une dégradation continue. La fin de vie des polymères est généralement définie comme le moment où leur allongement à la rupture diminue de moitié. Au-delà de ce seuil, même une légère flexion du câble peut entraîner des fissures et une rupture. Les normes internationales adoptent souvent ce critère pour les polyoléfines, y compris les polyoléfines réticulées, afin d'évaluer les performances des matériaux.
Modèle d'Arrhenius pour la prédiction de la durée de vie des câbles
La relation entre la température et la durée de vie des câbles est généralement décrite par l'équation d'Arrhenius. Ce modèle mathématique exprime la vitesse d'une réaction chimique comme suit :
K= D e(-Ea/RT)
Où:
K : Vitesse de réaction spécifique
D : Constante
Ea : Énergie d'activation
R : constante de Boltzmann des gaz (8,617 x 10-5 eV/K)
T : Température absolue en kelvins (273 + Température en °C)
Réarrangée algébriquement, l'équation peut être exprimée sous forme linéaire : y = mx + b
À partir de cette équation, l'énergie d'activation (Ea) peut être dérivée à l'aide de données graphiques, permettant des prédictions précises de la durée de vie du câble dans diverses conditions.
Tests de vieillissement accéléré
Pour déterminer la durée de vie des câbles isolés XLPE, les échantillons doivent être soumis à des essais de vieillissement accéléré à au moins trois (de préférence quatre) températures différentes. Ces températures doivent couvrir une plage suffisamment large pour établir une relation linéaire entre le temps de défaillance et la température. Notamment, la température d'exposition la plus basse doit entraîner un temps moyen de défaillance d'au moins 5 000 heures afin de garantir la validité des données d'essai.
En employant cette approche rigoureuse et en sélectionnant des antioxydants haute performance, la fiabilité opérationnelle et la longévité des câbles isolés XLPE peuvent être considérablement améliorées.
Date de publication : 23 janvier 2025