制造電纜的方法和相關電纜的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明整體涉及用于電力輸送和分配的電纜的領域，特別地涉及用于水下或者地下使用的電纜。
【背景技術】
[0002]用于在中壓(MV)和高壓(HV)范圍(針對MV從lkV至35kV并且針對HV高于35kV)內用于電力輸送的電纜通常包括一個或者多個導體(一個導體用于單相電力輸送，三個導體用于3相電力輸送；具有多于一個導體的電纜還稱作“多芯”電纜)。每個導體通常均由內半導體層、絕緣層和外半導體層包圍，所述導體和所述層在下文中稱作“芯部”。例如金屬線或者金屬帶的鎧裝部能夠設置成包圍芯部，尤其是在水下電纜的情況中，以用于提供抗張緊應力的阻力。在一些應用中，可以由聚合物護套覆蓋鎧裝部。
[0003]當上述類型的電纜必須安裝在潮濕或者可能潮濕的環境中，諸如水下或者地下時，應當防護電纜芯部免被水滲透，被水滲透可能導致電網失電。為此，電纜裝配有防水阻隔件，所述防水阻隔件能夠設置成圍繞每個芯部或者芯部束，以防止或者至少減小可能導致電網失電的水樹的發生。
[0004]已知不同類型的防水阻隔件。尤其針對水下或者地下電纜的情況，目前更常見的用于實施防水阻隔件的材料是鉛，尤其是對于HV海底電纜而言。鉛經證明為實施能夠有效防止水進入的防水阻隔件的可靠堅固的防護材料。然而，由鉛制成的防水阻隔件具有某些缺陷。首先，由鉛制成的防水阻隔件非常重，并且這增加了電纜的制造、運輸、存儲和鋪設成本。而且，由于鉛具有環境毒性，因此考慮到生態問題，放棄使用鉛。
[0005]已經提出了用焊接銅制成的防水阻隔件，如例如在spring/fall2009C11-Minutes of Insulated Conductors Committee (見 http://www.pesicc.0rg/iccwebsite/subcommittees/subcom_c/Cll/CIIMi nutes2009.htm)和 2011 年 6 月 23 日在法國凡爾賽舉辦的 8th Internat1nal Conference on Insulated Power Cables,A.6.5,Jicable’ 11-19 中由 E.Eriksson 等人撰寫的 “HVAC Power Transmiss1n to the GjoaPlatform”公開的那樣。特別地，據說電纜設置有焊接的皺紋銅護套作為防徑向水分滲透的防護件。
[0006]據認為，銅護套非常耐疲勞現象，所述疲勞現象能夠在多次彎曲之后破壞鉛護套。為此，銅護套能夠用于水下動態電纜，所述水下動態電纜從浮式油氣平臺自由懸掛出來并且因波浪而承受重復彎曲。
[0007]根據已知解決方案，通過圍繞電纜卷繞銅箔并且隨后沿著電纜長度將卷繞的銅箔的邊緣焊接在一起來制造由焊接銅制成的防水阻隔件。
【發明內容】
[0008]本申請人發現的是現有技術中的已知解決方案非完全有效。
[0009]因為沿著連接卷繞箔的邊緣的焊接接頭可能發生諸如微孔和微裂紋的微觀缺陷，所以通過焊接圍繞電纜卷繞的銅箔邊緣獲得的防水阻隔件并非完全可靠，尤其對于水下應用而言。水分可以通過這種微觀缺陷而抵達電纜的內層，向下抵達絕緣層并且可能帶來電纜性能退化和/或縮短其使用壽命的風險。因此，為了防止水分滲透，電纜防水阻隔件應當進行旨在識別和定位缺陷的成本高昂耗時的焊接質量檢查程序。然后，一旦識別并且定位這種微觀缺陷，就切割防水阻隔件，以便移除這種缺陷所位于的部分，并且由釬焊在切割護套的邊緣上的“補片”替代。通過高質量技術人員來實施這種操作并且釬焊補片仍然是電纜的薄弱點。
[0010]本申請人面臨如下的問題:即使在嚴酷環境中(例如，在將相當大的壓力施加在電纜上的水下情況中)，提高銅水阻隔件防止水分滲透的焊接可靠性。
[0011]本申請人發現的是，通過熱噴涂層施加薄銅層能夠改善銅焊接護套的可能存在的缺陷，因此即使在存在顯著外部壓力的情況下也使得護套能夠作為電纜防水阻隔件發揮作用。
[0012]本發明的方面提供了一種用于制造電纜的方法，所述方法包括:提供至少一個包括導電體的芯部；圍繞所述至少一個芯部布置至少一個銅護套；提供至少一個具有兩個相對的第一邊緣的銅箔；圍繞所述芯部彎曲所述銅箔，直到所述銅箔的第一邊緣彼此接觸為止；將所述銅箔的第一邊緣焊接到彼此，以形成相應的焊接接頭；在所述焊接接頭處將銅涂層沉積在所述銅箔的表面上，其中，通過熱噴涂處理實施所述銅涂層的所述沉積。在圍繞芯部層和結構設置以用于獲得電纜的步驟適當地如下。
[0013]通過重疊銅箔邊緣或者通過對接焊能夠實施將邊緣焊接到彼此形成相應焊接接頭的步驟。尤其是在電纜用于水下應用的情況中對接焊是優選的。特別地，通過連結基本平行且共面的邊緣(所述邊緣在就要焊接前進行切割以在待連結的表面上排出雜質，特別地金屬氧化物)來有利地實施對接焊。實際上，存在氧化物能夠影響焊接強度。
[0014]適于本發明的方法的熱噴涂處理優選地選自火焰噴涂處理(特別是火焰粉末噴涂和超音速火焰(HV0F)噴涂)和冷噴涂處理。HV0F噴涂和冷噴涂尤為優選。
[0015]在熱噴涂處理是火焰噴涂處理的情況中，本發明的方法有利地還包括在焊接階段之后和沉積階段之前，使得焊接接頭位置處的銅箔的表面變粗糙。
[0016]優選地，所述粗糙化的階段包括在所述焊接接頭處將研磨材料流推動到所述銅箔的表面上。
[0017]本發明的電纜能夠是包括多個芯部的多芯部電纜。在這種情況下，圍繞芯部布置銅護套的步驟包括:圍繞多個芯部中的每個芯部布置相應的銅護套，或者圍繞芯部束布置銅護套，或者包括兩個步驟。優選地，銅護套設置成圍繞電纜的每個芯部。
[0018]優選地，本發明的方法的沉積步驟提供了厚度介于100 μ m至500 μ m之間，更加優選地介于150 μπι至300 μπι之間的銅涂層。
[0019]本發明的另一個方面提供了一種電纜，所述電纜包括至少一個芯部和包圍所述至少一個芯部的一個銅護套，其中，銅護套具有由熱噴涂的銅涂層覆蓋的焊接接頭。
[0020]根據本發明的電纜能夠為水下或者地下電纜。
[0021]銅箔和所形成的銅護套能夠成波紋狀或者平坦的。在波紋狀銅箔和護套的情況中，波紋能夠平行于電纜的縱向軸線或者垂直于電纜的縱向軸線。平坦護套的波紋狀之間的選擇和波紋狀的方向(如果有波紋狀的話)整體基于電纜敷設和性能。
[0022]為了本描述和附屬權利要求的目的，除了明確說明，否則包含量、數量、百分比等的所有數字均應當理解為在所有情況中均由術語“大約”修改。而且，所有范圍均包括公開的最大點和最小點的任何組合并且包括位于其中的任何中間范圍，其可以或者不必是在此具體列舉的范圍。
【附圖說明】
[0023]結合附圖由一些示例性和非限制性實施例的以下描述，本發明的這些和其它特征和優勢將變得顯而易見，其中:
[0024]圖1A是局部移除了電纜的若干部分的三維圖；
[0025]圖1B是圖1A的電纜的剖視圖；
[0026]圖2是描繪了根據本發明的用于制造的方法的操作的流程圖；
[0027]圖3A至圖3D圖解了在圖2的方法的階段期間的電纜的若干部分。
【具體實施方式】
[0028]參照附圖，圖1A是局部移除了電纜100的若干部分的三維圖，所述電纜100特別地是用于在中壓或者高壓范圍內進行電力輸送的水下電纜。圖1B是圖1A的電纜100的橫截面。
[0029]電纜100包括螺旋鉸在一起的三個芯部105。每個芯部105均包括棒狀或者鉸線形式的導電體110，即通常由銅、鋁、或者銅鋁兩者制成的金屬導體。導體110依次由內半導體層、絕緣層115、和圍繞絕緣層的外半導體層包圍。在海底電纜的情況中，設置了遇水可膨脹的層，以便包圍外半導體層，這三層集體示出并且表示為芯部層115。絕緣層可以由聚合物材料(例如，聚乙烯或者聚丙烯)、卷繞紙、或者紙/聚丙烯層壓件制成。半導體層通常由與用于絕緣層的材料類似的聚合物材料制成，所述聚合物材料填充有諸如炭黑的導電填料。在本實施例中，三個芯部105均由銅護套制成的相應防水阻隔件120包圍。填料125包圍芯部105，并且繼而由帶130和墊層135包圍。圍繞墊層135設置鎧裝層140，所述鎧裝層140例如包括單層鋼絲145。優選地，金屬線145圍繞墊層135螺旋纏繞。外護套150 (例如聚乙烯護套)優選地覆蓋鎧裝層140。
[0030]圖2是示出了根據本發明的實施例用于制造電纜100的方法200、尤其是用于制造待圍繞電纜100的芯部105布置的防水阻隔件120的方法的操作流程圖。
[0031]方法200用于根據本領域已知的解決方案中的任意一種來制造電纜100的芯部105，直到組裝芯部層115為止。
[0032]在圖3A中圖解的方法200的下一個階段202包括:提供厚度例如介于0.01mm至1mm之間的銅箔300 ;和將芯部105放置在銅箔300的主要表面305上。銅箔300呈現大體矩形狀，其中，兩個相對的第一邊緣310大體平行于芯部105的縱向軸線A，而兩個相對的第二邊緣315基本垂直于芯部105的縱向軸線A。
[0033]優選地，每個第二邊緣315的長度均大于芯部105的周長且大約為10mm，以便圍繞芯部105卷繞銅箔300之后在銅箔300之間留有間隙(見圖3C)，這種間隙避免在其焊接期間熱損壞銅箔300下方的聚合物層的風險。
[0034]在焊接是對接焊的情況中，每個第二邊緣315的長度均大于芯部105的周長且介于12mm至20mm之間。就在焊接步驟之前從這個長度的2mm至8mm處切斷，以便確保在待連結的表面上不存在雜質。
[0035]每個第一邊緣310的長度均能因情況而發生變化。例如，第一邊緣310能夠長達1500m至3000m。當第一邊緣310的長度比芯部105的長度短時，能夠使用兩個或者更多個銅箔300并且在相應的第二邊緣315處焊接連結。而且，根據本發明的方法以有利的方式噴涂處理橫向于芯部105的縱向軸線A的該焊接部。
[0036]優選地，芯部105基本定位在銅箔300的主要表面305的中部，其中，芯部的縱向軸線平行于第一表面310。
[0037]圖3B中圖解的方法200的階段204用于根據已知技術圍繞芯部105卷繞銅箔300，直至第一邊緣310相互接觸以便銅箔300包封芯部105為止，由圖3C所示。
[0038]在方法200的下一個階段206中，第一邊緣310例如通過鎢極惰性氣體(TIG)保護焊技術彼此焊接。以這種方式，獲得了包圍芯部105的防水阻隔件120。防水阻隔件120在平行于芯部105的縱向軸線延伸的已接觸的第一邊緣310處具有焊接接頭320。焊接接頭320圖解為位于圖1A和1B的電纜100的芯部105的防水阻隔件120中。
[0039]在焊接接頭320處可發生微觀缺陷，水分可以通過所述微觀缺陷不利地抵達芯部層 115。
[0040]在階段206之后，根據本發明的實施例的方法200提供了沉積階段208，所述沉