Силовые кабели - Свинец

Свинец служит для изготовления защитных свинцовых оболочек кабелей. Его применимость для этой цели обязана легкой выдавливаемости в виде оболочки, относительной инертности по отношению к химическим воздействиям почвы, способности легко гнуться при изгибах, полной непропускаемости влаги и др. Он, однако, далеко не является идеальным материалом для защитных оболочек кабеля, его стоимость, большой вес, отсутствие практически эластичности, малая механическая прочность и подверженность влиянию ряда содержащихся в почве реагентов, как то: органических кислот, извести, гниющих органических остатков и т. п., делают его не вполне удовлетворительным. Кроме того, свинец подвержен коррозии от частой переменной нагрузки, в особенности, при температурах выше 80° С, что нередко вызывает гибель свинцовой оболочки кабелей, проложенных по мостам, и т. п. Свинцовая оболочка требует добавочной защиты в виде джутовой пропитанной оболочки и железной брони.
После проводниковых металлов свинец является по своей экономической значимости важнейшим металлом для кабельного производства. По данным американской статистики за 1929 г. в США 21,8% всего потребляемого свинца шло на кабельные оболочки, причем потребление свинца кабельным производством стояло на втором месте, уступая только производству аккумуляторов. Годовая потребность в свинце нашей кабельной промышленности около 15000—18 000 t. В силовых кабелях доля стоимости свинцовой оболочки в среднем составляет 18,5% от полной себестоимости, уступая только меди (38%).
Свинец представляет собой иссиня серый металл с блестящей поверхностью разреза, быстро тускнеющей на воздухе благодаря образованию окислов. Он является наиболее мягким металлом из находящихся в обычном употреблении, легко течет под давлением, благодаря чему из него легко можно выдавливать трубы, проволоку и т. п. Из „обычных" металлов он также самый тяжелый, его удельный вес 11,4. Его температура плавления 327° С, температура кипения 1560° С, удельная теплоемкость выражается формулой: с=0,02925+0,000019 t Cal/кг°C,
где t — прирост температуры сверх 20° С.
Коэффициент линейного расширения свинца 0,0000292 при 40° С. Его электропроводность составляет только 7%, а теплопроводность 8% от соответствующего значения для серебра. Удельное сопротивление при 0°С будет 0,2038 Q-мм3/м, а температурный коэффициент сопротивления а = 0,00411.
Свинцовые руды распространены по всему свету, у нас, однако, добыча свинца началась только после революции. Главнейшие наши источники добычи — это Риддерский комбинат на Алтае (лучший наш свинец в данное время), Севкавцинк на Кавказе, Чимкентский завод в Ср. Азии и комбинат Сихали на Дальнем Востоке. Лучший заграничный свинец идег из Мексики, Австралии и Испании.
Почти до самого последнего времени в кабельном производстве для силовых кабелей употреблялся почти исключительно чистый свинец очень высокой чистоты, а именно с содержанием около 99,98% РЬ. Этому условию удовлетворяло большое количество иностранных марок свинца двойной рафинировки. Теперь для силовых кабелей берут уже более дешевый свинец с меньшей степенью чистоты, причем американские нормы ASTM требуют содержания свинца не менее 99,85%, а наш ОСТ для кабельной марки С3 дает даже 99,7%. За границей теперь существует мнение, что совершенно чистый свинец даже хуже, чем коммерческий, так как он обладает меньшим сопротивлением усталости, поэтому он легче разрушается во всех тех местах, где свинцовые оболочки могут подвергаться сотрясениям. Опыт показал, что свинцовые оболочки с содержанием свинца 99,7%, причем остальные примеси — обычные спутники свинца, получаются вполне надежными, хотя мягкость оболочки, конечно, страдает. Но последнее свойство свинцовых оболочек является скорее вредным, чем полезным. Среди наших марок свинца лучшей является марка "СССР" Риддера, его чистота достигает 99,98%. В последнее время запатентована в Германии присадка 3% цинка как средство для понижения коррозийности свинца. Худшей нашей маркой является марка "Сихали", содержащая до 0,25% висмута, однако при добавке свежего свинца эта марка также проходит достаточно удовлетворительно.
Влияние примесей на качество свинца неодинаково. Вредными примесями являются: 1) кальций, который в количестве до 0,04% увеличивает твердость и прочность свинцовой оболочки также, как и присадка 3% олова, но ввиду склонности этого сплава к сильной ликвации кальций сильно портит свинцовую трубку; 2) медь, примесь которой до 0,1 % равновелика примеси 3% олова в отношении влияния на твердость и механическую прочность свинцовой оболочки, но эта примесь портит трубку. Было найдено J. С. Chaston’oм [151], что 0,06% Сц сильно помогает растворимости сурьмы в свинце, поэтому в Америке делают эту присадку к свинцу в тех случаях, когда составляют сплав свинца с 0,8% сурьмы, что прекращает замечаемое на этих сплавах отслаивание в свинцовых трубках. Влияние всякого рода присадок к свинцу на его склонность к корродированию в почве согласно исследованиям, произведенным Американским бюро стандартов, очень ничтожно и с ним можно не считаться. Нужно сказать, что более вредное действие примесей к чистому свинцу сказывается на оболочках телефонных кабелей; там они сильно влияют на свойства оболочек в связи с присадками для увеличения прочности некоторых металлов в небольшом проценте, как, например, олова, сурьмы, кадмия, кальция и др. Этим обстоятельством объясняются, вероятно, не совсем удовлетворительные результаты наших опытов с присадкой новых металлов в свинцовую оболочку телефонных кабелей.
В химическом отношении свинец сравнительно устойчив, но на него все-таки влияют очень многие реагенты: он растворяется в азотной кислоте, но сопротивляется действию разбавленных соляной и серной кислот на холоду; при кипячении, однако, они на него действуют. Из органических кислот на него в присутствии воздуха влияют уксусная кислота, виннокаменная и лимонная. Влияют на него также различные гниющие органические вещества, находящиеся в почве. На него действует известь: кусок извести, положенный на свинцовую оболочку, через некоторый промежуток времени делает в ней отверстие.
Хотя и очень редко, но для некоторых специальных случаев и для техники силовых кабелей применяют для свинцовой оболочки сплавы, которые примерно в 2,5 раза увеличивают прочность свинцовой оболочки. Наиболее известные сплавы, употребляемые вообще в кабельной технике, (по J. С. Chaston’y), приведены в табл. 32. Свойства этих сплавов, однако, не вполне однородны, в особенности, как принято считать, они не однородны в отношении стойкости против всякого рода коррозий.