لماذا تحتاج الكابلات البحرية إلى حماية إضافية ضد الملح

يُعد البحر بيئة قاسية لأي تقنية. بالنسبة للكابلات الكهربائية التي تمتد تحت الماء - والتي تربط مزارع الرياح البحرية، أو تُشغل السفن، أو تربط الجزر، أو تدعم أجهزة الاستشعار تحت سطح البحر - فإن العدو الأكبر ليس الضغط أو البرودة، بلملحالماء المالح شديد التآكل، وموصل للكهرباء، ونشط بيولوجيًا. الكابلات القياسية المصممة للاستخدام على اليابسة ستتلف في غضون أشهر في المحيط. لذلك، تتطلب الكابلات البحرية طبقات حماية إضافية مصممة خصيصًا لمقاومة تأثير الملح المتواصل. تشرح هذه المقالة سبب كون الملح مدمرًا للغاية، وكيف يتصدى المهندسون له.

1. الملح + الماء = حمام إلكتروليت

الماء النقي موصل رديء للكهرباء. ولكن عندما يذوب الملح (كلوريد الصوديوم) في الماء، فإنه يتفكك إلى أيونات مشحونة (Na⁺ و Cl⁻). هذه الأيونات تحول مياه البحر إلى...المنحل بالكهرباء- سائل موصل للكهرباء بسهولة ويسرع التآكل.

إذا كشف خدش صغير أو ثقب دقيق عن موصل النحاس أو الألومنيوم أو الغلاف المعدني للكابل، فإن الماء المالح يُكمل دورة الخلية الكهروكيميائية. تذوب أيونات المعدن، مما يؤدي إلى تآكل سطحي، وفقدان القوة، وعطل نهائي. تُسمى هذه العمليةالتآكل الجلفانيعندما يتعلق الأمر بمعادن مختلفة، أو ببساطةالتآكل الإلكتروليتيحتى على معدن واحد.

2. التآكل: المُلتهم البطيء

يؤدي التآكل إلى تلف الأجزاء المعدنية من الكابل البحري:

• قادة الفرق الموسيقية- يتآكل النحاس ليتحول إلى طبقة خضراء (كلوريد النحاس)، مما يزيد من المقاومة الكهربائية ويولد الحرارة.

• أسلاك مدرعة- يصدأ الدرع الفولاذي بسرعة في المياه المالحة؛ ويتمدد الصدأ ويمكن أن يشق الغلاف الخارجي.

• الحماية– يمكن أن تذوب الضفائر/الرقائق المصنوعة من الألومنيوم أو النحاس، مما يؤدي إلى تدمير الحماية الكهرومغناطيسية.

حتى الفولاذ المقاوم للصدأ (مثل الفولاذ من الدرجة 316) قد يتعرض للتآكل النُقري في مياه البحر الراكدة الدافئة إذا لم يُعالج بالتخميل أو الحماية الكاثودية بشكل صحيح. فقط السبائك الخاصة (مثل التيتانيوم، أو الفولاذ المزدوج الفائق، أو المواد المطلية) هي المقاومة الحقيقية.

3. تدهور العزل: ليس المعدن فقط

لا يقتصر تأثير الملح على المعادن فقط، بل يؤثر أيضاً على العزل البوليمري والسترات على المدى الطويل.

• التحلل المائي– تتحلل بعض البوليمرات (البوليستر، والبولي يوريثان) كيميائياً عند تعرضها للمياه المالحة، وخاصة عند درجات الحرارة المرتفعة.

• الأشجار المائية– في عزل XLPE، يؤدي دخول المياه المالحة إلى تسريع نمو الأشجار المائية (الشقوق الدقيقة)، مما يؤدي إلى انهيار كهربائي.

• تسرب الملدنات– يفقد البولي فينيل كلوريد المرن الملدنات بشكل أسرع في المياه المالحة، مما يجعله هشًا ومتشققًا.

لذلك، تستخدم الكابلات البحرية مواد تغليف خاصة مقاومة للملح مثلالبولي إيثيلين المكلور (CPE)،البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)،البولي يوريثان (PUR)، أومركبات المطاطمصمم خصيصاً للبيئات البحرية.

4. التلوث البيولوجي: التهديد الحي

تزخر المياه المالحة بالحياة. تلتصق البرنقيلات وبلح البحر والطحالب والديدان الأنبوبية بأي سطح مغمور، بما في ذلك أغلفة الكابلات. يُطلق على هذا اسمالتلوث البيولوجيعلى الرغم من أن التلوث الشديد ليس مدمراً بشكل فوري، إلا أنه يسبب العديد من المشاكل:

• الوزن الزائد– يمكن سحب الكابل إلى الأسفل، مما يزيد من الضغط على الموصلات.

• كشط– تحتك القشور الحادة بالكابل أثناء تحرك التيارات، مما يؤدي إلى تآكل الغلاف الخارجي.

• التآكل الموضعي- تحت البرنقيل، يختلف تركيز الأكسجين، مما يؤدي إلى تكوين خلية تآكل.

لمكافحة التلوث البيولوجي، غالباً ما تتضمن الكابلات البحريةالطلاءات المضادة للترسبات(مصنوع من النحاس أو السيليكون) أو استخدامناعم، منخفض الالتصاقسترات لا تستطيع الكائنات الحية الإمساك بها.

5. الإجهادات الميكانيكية: الملح يُسرّع من الإرهاق

في المحيط، تتحرك الكابلات مع الأمواج والمد والجزر والتيارات. تنحني وتتمدد وتهتز. قد يصمد الكابل الجاف لملايين الدورات من هذا القبيل. لكن الماء المالح يمكنهتشقق ناتج عن الإجهاد والتآكلالمعادن وتسريع الإرهاقفي البوليمرات. يصبح الشق السطحي الصغير، عند ترطيبه بالماء المالح، نقطة انطلاق للتشقق. ومع مرور الوقت، يتسع الشق حتى ينكسر الغلاف أو الموصل.

لذلك تستخدم الكابلات البحريةنحاس مطلي بالقصدير(نحاس مطلي بالقصدير) لمقاومة إجهاد التآكل، والفولاذ المجلفن(مطلي بالزنك) أوالفولاذ المقاوم للصدأدرع أقل عرضة لنمو الشقوق في المياه المالحة.

6. المشاكل الكهربائية: الملح كمسار للتسرب

الماء المالح موصل للكهرباء. إذا تضرر الغلاف الخارجي، فقد يتسرب ماء البحر إلى الداخل. يوفر هذا الماء...مسار توصيل متوازٍبين الموصلات أو بين الموصل والأرض، مما يتسبب في:

• مقاومة عزل منخفضة– يمكن أن تتسبب تيارات التسرب في تشغيل المرحلات الوقائية.

• التآكل الجلفانيداخل الكابل نفسه.

• خروج جزئي– الرطوبة داخل النهايات أو المفاصل تبدأ عملية PD، مما يؤدي إلى فشل سريع.

لذلك، فإن الكابلات البحرية مليئة بـمركبات مانعة لتسرب الماء(جل أو أشرطة قابلة للتورم) ولديهمنهايات محكمة الإغلاق بالكامللإبعاد مياه البحر بأي ثمن.

7. كيف يحمي المهندسون الكابلات البحرية – دفاع متعدد الطبقات

يضمن هذا النهج متعدد الطبقات أنه حتى في حالة تلف الطبقة الخارجية، فإن الدفاعات الداخلية تحافظ على المياه المالحة بعيدة عن الموصل الحرج.

8. اختبار تحمل المياه المالحة

تخضع الكابلات البحرية لاختبارات صارمة قبل نشرها:

• اختبار رذاذ الملح(ASTM B117) – مئات الساعات في غرفة ضباب الملح.

• اختبار الغمر– كابلات مغمورة في مياه بحر اصطناعية ساخنة ومهواة لعدة أشهر مع مراقبتها كهربائياً.

• الانحناء الدوري والشد– محاكاة حركة الأمواج أثناء الغمر.

• تآكل الدروع– قياس فقدان الوزن وقوة الشد بعد التعرض.

لا يتم اعتماد الكابلات للاستخدام البحري إلا تلك التي تجتاز هذه الاختبارات (على سبيل المثال، من قبل DNV أو ABS أو IEC 60794-3).

9. العواقب العملية: لماذا لا يمكنك استخدام الكابلات الأرضية في البحر

كابل قياسي معزول بمادة PVC، غير مدرع، ومصنف للاستخدام في الأماكن الجافة، إذا تم إلقاؤه في المحيط، فإنه سيؤدي إلى:

• يمتص الماء من خلال الغلاف (مادة PVC ليست مانعة لتسرب الماء تمامًا).

• يؤدي ذلك إلى تآكل الموصل النحاسي في غضون أسابيع.

• تصبح هشة نتيجة لتسرب الملدنات.

• قد تتعرض للثقب من قبل البرنقيل أو لدغات الأسماك.

• يحدث قصر كهربائي بسبب دخول الماء المالح إلى أي خدش.

ولهذا السبب تكلف كابلات الطاقة البحرية والوصلات الديناميكية للمنصات البحرية مئات الدولارات للمتر الواحد - فهي مصممة لتحمل البحر لأكثر من 25 عامًا.

يُعدّ الملح عدوًا لدودًا للكابلات الكهربائية. فهو يُسبب تآكل المعادن، ويُضعف العوازل، ويُشجع على التلوث البيولوجي، ويُسرّع من التلف، ويُنشئ مسارات موصلة غير مرغوب فيها. لا يُمكن أن تكون الكابلات البحرية "مقاومة للماء" فحسب، بل يجب أن تكون مقاومة للملح أيضًا. من خلال الموصلات المطلية بالقصدير، والطبقات المانعة لتسرب الماء، والدروع المقاومة للتآكل، والأغلفة المضادة للتلوث البيولوجي، يُوفر المهندسون للكابلات الحماية الإضافية التي تحتاجها للعمل بكفاءة في أكثر البيئات قسوة في العالم. في المرة القادمة التي ترى فيها سفينة، أو توربين رياح بحري، أو خط كهرباء ساحلي، تذكر: تحت الأمواج، تخوض كابلات خاصة معركة مستمرة ضد الملح، وبفضل التصميم الذكي، فإنها تنتصر.

تشمل مجموعة منتجات مجموعة رويانغ التنافسية ما يلي:

مجموعة رويانغ هي مجموعة صناعية متنوعة تركز على الأسلاك والكابلات، ومعدات الطاقة، والتركيبات الكهربائية، والمواد الكهربائية، إلى جانب نشاطها في الزراعة العضوية. تتخصص رويانغ في البحث والتطوير، والتصميم، والإنشاء، وخدمات تشغيل حلول الطاقة لمجالات الطاقة الجديدة مثل طاقة الرياح، والطاقة الشمسية، والطاقة النووية، وتخزين الطاقة. تشمل منتجاتها الرئيسية 30 فئة، بما في ذلك كابلات الطاقة حتى 220 كيلوفولت، وكابلات التعدين، وكابلات الكمبيوتر، وكابلات التحكم، والكابلات المقاومة للحريق، وكابلات الخلايا الكهروضوئية، والكابلات الخاصة، وملحقات الكابلات، بعشرات الآلاف من المواصفات.

• كابل طاقة معزول بمادة XLPE للجهد المنخفض والعالي

• كابل طاقة معزول بمادة PVC

• كابل مقاوم للهب منخفض الدخان والهالوجين

• كابل مقاوم للحريق

• كابل من سبائك الألومنيوم

• كابل كابل مرن

• كابل علوي

• كابل التحكم

• كابل مطاطي سيليكوني