海底光缆的光纤-钢套管绝缘挤出质量的讨论

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1、海底光缆的光纤/钢套管绝缘挤出质量的讨论～教育资源库　　摘要：本文以阿尔卡特海底光缆的典型结构为例，分析讨论了在绝缘挤塑工艺中影响光纤/钢套管伸长率的主要因素，以及验证这些因素对光纤/钢套管伸长率影响程度的方法和步骤，并要求在得到合格的验证结构后才能正式生产。　　关键词：海底光缆；光纤/钢套管；绝缘层挤出；质量控制；光纤/钢套管伸长率；光纤衰减变化值　　1　引言　　阿尔卡特海底光缆因其技术先进、结构合理而在国际市场上享有很高的声誉，国际市场占有率名列第一。阿尔卡特海底光缆种类齐全，其中，无中继大长度（几十公里以上）

2、海底光缆就有六大类型之多。因其光纤单元为中心钢管式而显示出成品海底光缆的结构非常紧凑、外径小且光纤容量大，这既降低了材料成本，又极大地方便了海上作业（诸如敷设、打捞、接头，等等）。这一结构上的先进性，更要求制造商在其制造过程中，具有完善的工艺和严格的管理，其中若出现任何故障，将直接导致大长度海底光缆制造的失败。　　本文针对典型的双层铠装DA2型海底光缆，论述如何在绝缘护套挤出工艺中对该光缆提供可靠性保证。　　2　双层铠装DA2型海底光缆结构　　双层铠装DA2型海底光缆结构和主要技术参数。该型号海底光缆采用高强度钢丝

3、进行铠装，主要应用于那些环境条件比较恶劣的区域，诸如靠近海岸的区域，浅水路由以及粗糙度较大的海床等，且水深在500m左右。　　这种紧凑结构具有高容量光纤和优异的抗拉强度和耐磨强度，并且因其体积小（目标小）而强度高的特征，故可非常有效地防御船锚的冲击和钩住受损。　　这种紧凑型海底光缆对制造技术提出了很高的要求，特别是绝缘护套工艺。光缆截面图显示，绝缘护套工序的对象是光纤/钢套管。大家知道，除了光纤本征性能，在实际应用过程中，由于海底的环境因素（水流速度、海床平整程度及其岩石分布情况等）错综复杂，具有不确定性。所以，海

4、底光缆在运行过程中受到考验的关键技术性能之一是光纤余长，而这一技术性能又是考证该海底光缆是否先进的重要依据。因此，在整个绝缘护套的制造过程中，已设定的组合参数必须确保钢管内的光纤余长不发生变化。要达到这一目标，就必须在每一次正式生产之前，对制造光纤钢管的绝缘护套的工艺过程进行验证。只有在验证结果合格的情况下，才能正式投入生产。　　3　绝缘挤出工艺中影响光纤/钢套管伸长率的相关因素　　要制造出一根合格的海底光缆绝缘缆芯，所涉及到的因素很多，包括放线张力、挤塑温度、冷却温度、线速度、线张力以及收线速度和张力等。如果其中

5、任何一个因素设置不当，就达不到预期目标。通常，对一般光缆来讲，挤塑工序完成后，只要结构参数符合要求，光纤衰减值是主要的考核指标。但海底光缆不同，由于其使用条件要比一般的光缆苛刻的多，其在静止状态下或工厂内的光纤衰减值合格，并不能充分说明其完全胜任应用场合的环境条件。因此，必须针对这一个关键的、会影响到海底光缆基本性能的结构要素进行验证并合格（例行检验照常），才能保证交付使用的海底光缆是合格的。这一要素就是光纤/钢套管的伸长率。　　光纤/钢套管在绝缘挤塑后出现不正常伸长，将会使原来光纤在钢管中的余长值发生变化，进而影

6、响到成品海底光缆的技术性能。所谓光纤/钢套管伸长率就是以绝缘挤塑后的光纤/钢套管长度与绝缘前比较，如果其变化微小（在一定的百分比内），不会影响光纤的余长值。基于这种观点，寻找各种可能会对光纤/钢套管伸长率产生影响的因素进行试验并采集、汇总试验数据，进而确定一组有效的工艺参数。经过多次试验和测试，发现下列几个因素对光纤/钢套管伸长率起着主要作用。　　（1）光纤/钢套管放线。其放线张力的合理选定非常重要，张力过大会使光纤钢管受力后伸长变形；过小会使光纤钢管走线不直，容易在模口出故障或发生绝缘层不均匀。因此，选定的张力参

7、数并使舞蹈轮在整个制造过程中保持其相对稳定。　　（2）粘结胶的挤出温度和速度。这除了影响到粘结胶涂层的厚度的均匀度外，还会直接影响到绝缘护套的技术质量，因此，在温度设定的情况下，其挤出量既不能太多（这会使得模口在生产过程中发生意外），也不能太少（使得绝缘层没有足够的粘结力）。　　（3）绝缘护套的挤出温度和速度。在这道工序，要考核的主要指标就是该绝缘护套技术质量（包括对光纤/钢套管的影响程度）。因此，既要保证绝缘护套本身的结构参数符合要求（诸如厚均匀性如何，有否气泡、杂质，是否开裂，等等），又要确保光纤/钢套管不受力

8、伸长。　　（4）冷却系统。是由若干段冷却区域组成，分别设定不同的温度。由于挤塑温度接近30℃，如果冷却区域温度设置不恰当，使得绝缘护套收缩过度，一则会影响绝缘在海底光缆缆芯中的质量，再则会影响光纤/钢套管的伸长率并对检测光纤/钢套管的伸长率结构带来不确定性。　　（5）收线系统。其速度和张力设定须顾及上述几个主要因素，保持相对平衡，否则会影响光纤/钢套管的伸长