مقره های سیلیکون رابر چیست و چه مزایایی دارد؟

تهیه کننده : رضا امامی
تا چندی قبل مقره های کامپوزیت به خاطر نشکن بودن جایگزین مقره های نسل قبل از خود شد، اما رفته رفته در حین بهره برداری خواص مختلفی ازخود نشان داد که باعث شد بازارتقاضا مقره های سیلیکون رابرافزایش چشمگیری پیدا کند.
سیلیکون به خاطر خاصیت منحصر به فردHydrophobic خود قابلیتهای بهتری را در شرایط مختلفی از خود نشان می دهد. پوشش سیلیکون درمقایسه با انواع دیگر مقره های کامپوزیتی مورد استفاده بیشتری قرار گرفته است.
خاصیت Hydrophobic از تشکیل یک آب برروی سطح سیلیکون جلوگیری می کند وآب بر روی آن به صورت قطره قطره باقی می ماند. به همین دلیل مقاومت سطحی آن کاهش پیدا نمی کند و احتمال ایجاد آرک در این نوع مقره ها به حداقل می رسد.
پیوند قوی مولکولی سیلیکون باعث می شود که اگرلایه ای از آلودگی یا غبار بر روی سطح آن بنشیند مولکولهای سیلیکون به سمت بالا حرکت کرده ولایه زاید را دربرگیرند به خاطر همین طرح خارجی پوشش همواره سیلیکونی است به این عمل خاصیت باز یافت (Recovery) می گویند.
با توجه به نکات بالا بهترین انتخاب برای مناطق با آلودگیهای مختلف و زیاد و و یا غبارآلود استفاده از پوششهای سیلیکونی است.
استفاده از مقره های سیلیکونی باعث کم شدن هزینه شست و شو و نگهداری می شود.
برتری دیگر مقره های سیلیکونی نسبت به سایر مقره های کامپوزیت مقاومت بسیار خوب در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید است که باعث شده عمر مفید پوششهای سیلیکونی در مقایسه با سایر پوششها طولانی تر باشد.
قابل انعطاف بودن مقره های سیلیکونی از شکستگی و پارگی آنها و آسیب پذیر بودن در برابر ضربات مکانیکی جلوگیری می کند.
یکی دیگر از ویژگیهای این نوع مقره ها وزن بسیار کم آنها در مقایسه با سایر مقره ها است که این مساله باعث می شود که مقدار و وزن دکلها به همین نسبت کم شود که درکل باعث صرفه جویی درهزینه ها می شود.
وزن کم مقره های سیلیکونی باعث کم شدن هزینه حمل ونقل وآسان شدن آن می شود. مقره های سیلیکون رابر تولیدی از نوع یکپارجه و بدون درز بوده که این تکنیک در حال حاضر پیشرفته ترین روش ساخت مقره ها در دنیا است.
تولید کنندگان با بکار گیری متخصصان مختلف و استفاده از ابزارهای مورد نیاز وآزمایشهای لازم طی چندین سال به دانش فنی ساخت این نوع مقره ها دست یافته اند.
اجزای تشکیل دهنده مقره های سیلیکون رابر
اجزای تشکیل دهنده مقره های سیلیکون رابر شامل موارد زیر است :
1- مواد بکار رفته در اینگونه مقره ها از نوع کراسلینگ شده الکتریکی مطابق با استاندارد IEC1109-92 بدون هیچگونه فیلتر و افزودنی اضافی است.
2- میله های عایق از جنس فایبر کلاس ( اپوکسی تقویت شده با الیف فیبر شیشه ) و نوع ECR ( مخصوص کاربرد الکتریکی و مقاوم در برابر اسید ) و از سازندگان معتبر و براساس استاندارد IEC1109 تهیه می شود.
3- فیتینگهای دو سر مقره براساس استاندارد IEC 120 با بهترین کیفیت ساخته می شود. فیتینگهای مورد استفاده در مقره ها به صورت تانگ-اوول است که این نوع فیتینگها باعث کم شدن یراق آلات خط و درنتیجه باعث کاهش هزینه می شود. اما برحسب درخواست مشتری سایر فیتینگها نیز مورداستفاده قرار خواهد گرفت. در ضمن تمامی مقره ها در مراحل ساخت مورد آزمایش روتین قرار می گیرند. این آزمایشها، شامل مواردی نظیر آزمایشهای مکانیکی و الکتریکی هستند.
تولید مقره های سیلیکونی به روش قالب ریزی یکپارچه
برای تولید مقره های سیلیکونی به روش قالب ریزی یکپارچه موارد زیر را باید مورد توجه قرار داد:
الف- استفاده از حلقه های پلاستیکی جهت قراردادن میله در مرکز قالب ضروری است و این ضرورت عوارض زیر را در بر دارد :
1- به منظورحفاظت میله مقره درمقابل میدان الکتریکی که باعث خوردگی و سوراخ شدن (Puncher ) میله خواهد شد باید ضخامت لایه سیلیکونی بر روی میله مقره حداقل 3 میلیمتر باشد. بدیهی است در اطراف حلقه های لاستیکی مذکور ضخامت لایه سیلیکونی کمترازسه میلیمتر بوده و درنتیجه میله در محل حلقه های اضافی دارای ضعف خواهد بود. بدین معنی که دراین نقطه خوردگی و سوراخ شدن ( Puncher ) خواهیم داشت.
2- جنس ( مواد ) حلقه های پلاستیکی درمقایسه با سیلیکون رابرواپوکسی رزین از طرح عایقی متفاوتی برخوردار است که این اختلاف سطح باعث پلاریزاسیون بر روی سطح می شود که این خود باعث ایجاد گرمای الکتریکی موضعی شده و در نتیجه تخلیه ناقص (Partial Discharge ) انجام می گیرد و در نهایت باعث پوسید گی در محل قرار گرفتن حلقه ها خواهد شد .
ب- وجود درزها ورگه هایی (Seams ) در طول مقره که با میدان الکتریکی موازی است خط قالب و ریخته گری بر روی سطح مقره حاوی مواد اضافه ای است که از محل بین دو قسمت قالب بیرون زده است. این مواد اضافی باید به دقت پاک شود تا از آسیب بدنه جلوگیری شود.
خط قالب به طورخفیف موج داراست که سبب نامتجانسی و بد فرمی میدان الکتریکی می شود.این امرموجب افزایش میزان آلودگی ودر نتیجه افزایش تخلیه ( discharge ) در طول خط قالب خواهد شد که در نهایت موجب فرسایش و زوال ماده و شکنندگی محیط اطراف خط قالب خواهد شد.
برای اینکه سیلیکون رابر در شرایطی که استفاده می شود از عملکرد بهتری برخوردار باشد از بتونه (fillers ) اضافی استفاده می شود. با افزودن آلومینیوم تری هیدرات (ATH )، میزان مقاومت در برابر فرسایش افزوده خواهد شد. میزان صحیح استفاده از بتونه(fillers ) نقش بسیار مهمی در بالا بردن عملکرد درست و صحیح مواد دارد. چنانجه میزان ATHبیش از حد لازم باشد موجب شکنندگی سطح بشقاب (shed ) خواهد شد. ( برای مثال زمانیکه بخواهد بیش از 90 درجه خم شود ) . یکی از نشانه ها واثرات استفاده زیاد ATH ، سفید شدن خط خمیدگی در طول سطح بشقاب (shed ) است.
ج- موضوع مهم بعدی در مورد مقره های کامپوزیت، طراحی اتصال بین مواد پلی مریک و فیتینگ های انتهائی است. بدنه (housing ) باید در برابر قوسهای جزئی (partial arcs ) که بیشتر و ترجیحا در محل اتصال بین بدنه ( housing ) و فلز فیتینگ انتهائی صورت می گیرد، محافظت شود.
طرحهای فیتینگ انتهائی و ترکیب آن با وضعیت اولین بشقاب (shed ) هم چنین پر کردن حفره بین قسمتهای فلزی و بدنه از عواملی هستند که بر روی طول عمر مقره های کامپوزیت تاثیر خواهند داشت.
پر کردن حفره بین بدنه و فیتینگ
برای پر کردن حفره بین بدنه (housing ) و فیتینگ از مواد مختلفی استفاده می شود. سه ماده متفاوت ( فلز، سیلیکون رابر، ترکیب اپوکسی رزین و فایبر گلاس ) با سه ظرفیت گرمائی متفاوت با یکدیگر در محلی که پیوند سه گانه (triple junction ) نامیده می شود در تماس هستند. در زمان استتتفاده از مقره، با افزایش و کاهش دما این مواد به ترتیب و با سرعتهای متفاوت منقبض و یا منبسط خواهند شد.
نحوه sealing باید بگونه ای باشد که خاصیت تطابق با این حالتها را (انقباض- انبساط ) داشته باشد بدون اینکه بر روی سطح فشار مکانیکی وارد آید.
چنانکه بدنه درتماس مستقیم با قیمت فلزی باشد، وجود فشارمکانیکی بر روی سطح امری اجتناب ناپذیر است. تحقیقات برروی این مقره ها نشان داده است که پس از چند سال استفاده، سیلیکون رابر از فیتینگ جدا شده و آب از طریق حفره ها به میله FRP نفوذ کرده و به ناحیه فشرده شده و متراکم آسیب رسانده است. در نتیجه میله از فیتینگ جدا شده و موجب قطع خط می شود.
به منظور جلوگیری از آنچه ذکر شد باید از سیلیکون رابر با خاصیت الاستیکی که از خاصیت چسپبدگی ( به فلز، سیلیکون و میله FRP ) خوبی برخوردار باشد استفاده کرد و در برابر آب 100 درجه چگال تر باشد.
خواص مکانیکی مواد بکاررفته در فیتینگ ها و نوع اتصال آن به میله از اهمیت بالائی برخوردار است. یکی از مواردی که باید به آن اشاره شود این است که استفاده از cast iron fittings در مقایسه باforged steel fittings یک عامل منفی و نامساعد محسوب شود. با استفاده از روشهای تحلیلی موجود وجود حفره هوائی در داخل مواد تقریبا امری غیر ممکن است چون در شرایط عادی استفاده، وجود حفره های هوائی باعث ایجاد ترکهای فرسایشی می شوند.