Penelitian dan Penerapan Material Komposit Kabel Pemanas di Lingkungan Tegangan Tinggi dan Tegangan Ultra Tinggi

Bahan komposit kabel pemanas tegangan tinggi dan tegangan ultra tinggi adalah material komposit berbahan dasar polimer yang khusus digunakan untuk menyiapkan kabel pemanas yang tahan terhadap kondisi ekstrem. Bahan tersebut perlu mempertahankan sifat listrik, kekuatan mekanik, dan stabilitas termal yang sangat baik di bawah tegangan dan tekanan yang sangat tinggi. Skenario penerapan umumnya mencakup eksplorasi minyak dan gas laut dalam, industri petrokimia, dan lingkungan bersuhu sangat dingin atau tinggi.

Karakteristik utama dan persyaratan kinerja
Untuk mengatasi lingkungan kerja yang ekstrim, material komposit kabel pemanas tegangan tinggi dan tegangan ultra tinggi harus memenuhi sejumlah persyaratan kinerja yang ketat, termasuk namun tidak terbatas pada aspek berikut:

Kinerja isolasi listrik: Kabel pemanas bekerja dalam kondisi tegangan tinggi, membutuhkan bahan yang memiliki sifat isolasi listrik yang sangat baik untuk mencegah kebocoran arus dan kerusakan isolasi. Hal ini memerlukan material komposit yang memiliki resistivitas tinggi dan kehilangan dielektrik yang rendah.

Ketahanan suhu tinggi: Kabel pemanas akan menghasilkan suhu tinggi selama pengoperasian, dan juga harus mampu tetap stabil di lingkungan bersuhu ekstrem, sehingga ketahanan material terhadap suhu tinggi sangat penting.

Kekuatan mekanis dan ketahanan tekanan: Di bawah tegangan ultra-tinggi, material kabel harus memiliki kekuatan mekanik yang tinggi dan mampu menahan gaya eksternal seperti tegangan dan kompresi tanpa deformasi atau kerusakan.

Ketahanan korosi kimia: Di lingkungan petrokimia atau laut dalam, material juga harus memiliki ketahanan korosi kimia yang baik dan dapat bekerja dalam waktu lama di media kimia seperti asam dan basa tanpa kerusakan.

Konduktivitas termal: Kabel pemanas perlu menghantarkan panas secara efektif untuk mencapai efek pemanasan yang stabil. Oleh karena itu, konduktivitas termal material komposit juga menjadi indikator penting yang perlu diperhatikan dalam perancangan.

Komponen bahan utama
Material komposit kabel pemanas tegangan tinggi dan tegangan ultra tinggi umumnya terdiri dari matriks polimer dan pengisi fungsional. Berbagai komponen saling melengkapi dan memberikan sifat komprehensif yang sangat baik pada material. Komponen bahan utama yang umum meliputi:

Bahan matriks: Biasanya dipilih bahan polimer yang tahan suhu tinggi dan tahan penuaan seperti polietilen (PE), polivinilidena fluorida (PVDF), karet etilen propilena (EPR), dll. Bahan-bahan ini memiliki isolasi listrik yang sangat baik, kekuatan mekanik dan stabilitas kimia.

Pengisi fungsional: Pengisi yang umum digunakan mencakup bahan konduktif termal seperti alumina (Al₂O₃) dan magnesium oksida (MgO), yang dirancang untuk meningkatkan konduktivitas termal material komposit. Untuk meningkatkan isolasi listrik, juga ditambahkan bahan peningkat isolasi listrik seperti bahan penghubung silan dan titanium oksida (TiO₂).

Nanofiller: Dalam beberapa tahun terakhir, bahan nano (seperti graphene, karbon nanotube, dll.) telah digunakan untuk memodifikasi bahan komposit guna lebih meningkatkan konduktivitas termal dan kekuatan mekaniknya.

Proses persiapan
Proses persiapan material komposit kabel pemanas tegangan tinggi dan tegangan ultra tinggi sangatlah penting. Langkah-langkah proses utamanya meliputi pencampuran, pencetakan ekstrusi, perlakuan panas, dll.:

Pencampuran: Polimer matriks dan pengisi fungsional dicampur secara merata untuk memastikan bahwa pengisi didistribusikan secara merata dalam matriks polimer.

Cetakan ekstrusi: Campuran diproses menjadi bentuk yang diperlukan melalui proses ekstrusi untuk aplikasi dalam produksi kabel.

Perlakuan panas: Untuk meningkatkan stabilitas termal dan sifat mekanik material, perlakuan panas tertentu biasanya dilakukan setelah persiapan, seperti pengepresan panas atau anil.

Contoh aplikasi
1. Kabel pemanas dalam ekstraksi minyak dan gas
Operasi ekstraksi minyak dan gas biasanya dilakukan di lingkungan yang ekstrim. Kabel pemanas bertegangan tinggi dan bertegangan sangat tinggi dapat memberikan dukungan pemanasan yang diperlukan untuk peralatan di lingkungan bertekanan tinggi dan salinitas tinggi di laut dalam. Ketahanan tekanan dan konduktivitas termal yang sangat baik menjadikan bahan ini populer di bidang ini.

2. Rekayasa laut dalam
Eksplorasi dan penambangan laut dalam memiliki persyaratan yang sangat tinggi untuk ketahanan tekanan, ketahanan korosi, dan kinerja listrik kabel. Kabel pemanas tegangan tinggi banyak digunakan dalam rekayasa laut dalam untuk mencegah pipa membeku karena suhu rendah.

3. Sistem pemanas di lingkungan kutub atau bersuhu tinggi
Di lingkungan bersuhu sangat rendah atau tinggi, komposit kabel pemanas bertegangan tinggi dan ultra-tinggi dapat memberikan dukungan pemanasan yang andal untuk bangunan dan peralatan, sehingga memastikan produksi atau kehidupan normal.

ML-ZRPE Kabel Tegangan Tinggi Senyawa Selubung Polietilen Tahan Api