海缆光单元的连接方法、海缆光单元及海缆

技术领域

本发明涉及海缆领域，尤其是涉及一种海缆光单元的连接方法、海缆光单元及海缆。

背景技术

光纤作为海缆中光信号的传输载体，十分脆弱，为了对其进行保护，通将其制作成为光单元后参与到海缆的整体成缆中。

现有技术中，海缆在生产、布放施工以及使用过程中可能承受纵向拉力、径向侧压、弯曲扭转等作用力，而海缆一般是由一根根缆线段连接而成，缆线段的连接处也是光单元的连接处，连接处的光单元的结构往往相对比较薄弱，在上述作用力下，可能出现损坏，从而进一步导致光单元中光纤受损。

因此，如何提高光单元连接处的结构强度是本领域研究的重要问题。

发明内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供一种海缆光单元的连接方法、海缆光单元及海缆，可以提高光单元的结构强度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种海缆光单元的连接方法，包括以下步骤：

分别将第一光单元和第二光单元一端的包裹层剥离掉，以裸露出内部的光纤，其中，包裹层包裹于光纤外，包裹层包括钢管层、内护层、铠装钢丝层以及外护层，钢管层包裹于光纤外，内护层包裹于钢管层外，铠装钢丝层包裹于内护层外，外护层位于包裹层的最外层；

分别将裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤的端部切除掉，并将剩余裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤熔接在一起；

采用氩弧焊将第一光单元和第二光单元裸露的钢管层焊接在一起，以形成钢管修复层；

采用交联聚乙烯带绕包于钢管修复层表面，并对绕包后的交联聚乙烯带进行加热，以形成内护修复层；

将第一光单元和第二光单元裸露的铠装钢丝层内的钢丝逐根焊接在一起，并使每根钢丝的焊接位置沿钢丝的径向错开；

采用挤塑机挤塑成型的方式修复第一光单元和第二光单元上剥离的外护层。

作为一种可选的实施方式，将第一光单元和第二光单元裸露的钢管层焊接在一起，具体包括：

将连接钢管套设于光纤的裸露区域，并将连接钢管的两端分别与裸露的第一光单元的钢管的端部和第二光单元的钢管的端部焊接在一起。

作为一种可选的实施方式，包裹层还包括绕包层，绕包层包裹于铠装钢丝层外，外护层包裹于绕包层外，将第一光单元和第二光单元裸露的铠装钢丝层内的钢丝逐根焊接在一起之后，还包括：将阻水带绕设于焊接后的铠装钢丝层外，并将阻水带的两端分别与第一光单元和第二光单元裸露的绕包层粘接在一起，其中，阻水带的搭接率为15％～25％。

作为一种可选的实施方式，采用交联聚乙烯带绕包于钢管修复层表面，并对绕包后的交联聚乙烯带进行加热，具体包括：

分别将裸露的第一光单元的内护层和第二光单元的内护层的端部处理成锥面；

从其中一个锥面开始绕设交联聚乙烯带，直至绕设至另一个锥面为止；

对绕设后的交联聚乙烯带进行加热，直至表面熔融；

对熔融并固化后的交联聚乙烯带表面进行打磨。

作为一种可选的实施方式，第一光单元和第二光单元外护层的剥离长度均大于等于6m。

作为一种可选的实施方式，连接钢管的内径大于钢管层的外径。

作为一种可选的实施方式，连接钢管的长度大于1.2m，且剩余裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤的长度之和小于连接钢管的长度。

作为一种可选的实施方式，将剩余裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤熔接在一起之前，还包括：将剩余裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤浸入酒精中，并使用超声波清洗仪清洗至少3min。

第二方面，本发明还提供一种海缆光单元，该海缆光单元应用于第一方面任意一项中的海缆光单元的连接方法中，该海缆光单元包括光纤、钢管层、内护层、铠装钢丝层以及外护层；钢管层包裹于光纤外，内护层包裹于钢管层外，铠装钢丝层包裹于内护层外，外护层位于包裹层的最外层。

第三方面，本发明还提供一种海缆，该海缆包括第二方面中的海缆光单元。

本发明提供的海缆光单元的连接方法包括以下步骤：分别将第一光单元和第二光单元一端的包裹层剥离掉，以裸露出内部的光纤，其中，包裹层包裹于光纤外，包裹层包括钢管层、内护层、铠装钢丝层以及外护层，钢管层包裹于光纤外，内护层包裹于钢管层外，铠装钢丝层包裹于内护层外，外护层位于包裹层的最外层；分别将裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤的端部切除掉，并将剩余裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤熔接在一起；采用氩弧焊将第一光单元和第二光单元裸露的钢管层焊接在一起，以形成钢管修复层；采用交联聚乙烯带绕包于钢管修复层表面，并对绕包后的交联聚乙烯带进行加热，以形成内护修复层；将第一光单元和第二光单元裸露的铠装钢丝层内的钢丝逐根焊接在一起，并使每根钢丝的焊接位置沿钢丝的径向错开；采用挤塑机挤塑成型的方式修复第一光单元和第二光单元上剥离的外护层。

本发明提供的海缆光单元的连接方法通过将第一光单元的光纤和第二光单元的光纤熔接在一起，使用氩弧焊将第一光单元和第二光单元裸露的钢管层焊接在一起，采用交联聚乙烯带绕包于焊接后的钢管层表面，并对绕包后的交联聚乙烯带进行加热，以及将第一光单元和第二光单元裸露的铠装钢丝层内的钢丝逐根焊接在一起，并使每根钢丝的焊接位置沿钢丝的径向错开；最后采用挤塑机挤塑成型的方式修复第一光单元和第二光单元上剥离的外护层，提高了光单元的结构强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种海缆光单元的连接方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种海缆光单元的连接方法中的状态示意图；

图3为本发明实施例提供的一种海缆光单元的连接方法中的恢复铠装钢丝层时的示意图。

附图标记：

110-外护层；

120-铠装钢丝层；

130-内护层；

140-钢管层；

150-光纤；

160-连接钢管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

海缆在生产、布放施工以及使用过程中可能承受纵向拉力、径向侧压、弯曲扭转等作用力，而海缆一般是由一根根缆线段连接而成，缆线段的连接处也是光单元的连接处，连接处的光单元的结构往往相对比较薄弱，在上述作用力下，可能出现损坏，从而进一步导致光单元中光纤受损。因此，如何提高光单元连接处的结构强度是本领域研究的重要问题。

有鉴于此，本发明提供一种海缆光单元的连接方法，包括以下步骤：分别将第一光单元和第二光单元一端的包裹层剥离掉，其中，包裹层包括钢管层、内护层、铠装钢丝层以及外护层；分别将裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤的端部切除掉，并将剩余裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤熔接在一起；采用氩弧焊将第一光单元和第二光单元裸露的钢管层焊接在一起；采用交联聚乙烯带绕包于钢管层表面，并对绕包后的交联聚乙烯带进行加热；将第一光单元和第二光单元裸露的铠装钢丝层内的钢丝逐根焊接在一起，并使每根钢丝的焊接位置沿钢丝的径向错开；采用挤塑机挤塑成型的方式修复第一光单元和第二光单元上剥离的外护层。本发明提供的海缆光单元的连接方法通过将第一光单元的光纤和第二光单元的光纤熔接在一起，使用氩弧焊将第一光单元和第二光单元裸露的钢管层焊接在一起，采用交联聚乙烯带绕包于焊接后的钢管层表面，并对绕包后的交联聚乙烯带进行加热，以及将第一光单元和第二光单元裸露的铠装钢丝层内的钢丝逐根焊接在一起，并使每根钢丝的焊接位置沿钢丝的径向错开；最后采用挤塑机挤塑成型的方式修复第一光单元和第二光单元上剥离的外护层，提高了光单元的结构强度。

图1为本发明实施例提供的一种海缆光单元的连接方法的流程图；图2为本发明实施例提供的一种海缆光单元的连接方法中的状态示意图；图3为本发明实施例提供的一种海缆光单元的连接方法中的恢复铠装钢丝层时的示意图。如图1-3所示，本发明提供一种海缆光单元的连接方法，包括以下步骤：

S100、分别将第一光单元和第二光单元一端的包裹层剥离掉，以裸露出内部的光纤，其中，包裹层包裹于光纤外，包裹层包括钢管层、内护层、铠装钢丝层以及外护层，钢管层包裹于光纤外，内护层包裹于钢管层外，铠装钢丝层包裹于内护层外，外护层位于包裹层的最外层。

其中，第一光单元和第二光单元外护层的剥离长度均大于等于6m，外护层的剥离长度过小，一方面不便于两个光单元连接的施工，另一方面，二者连接处的区域过短，可能会影响连接强度；剥离长度过大，则会造成材料的浪费，增加成本。

S200、分别将裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤的端部切除掉，并将剩余裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤熔接在一起。

上述实施例中，将光纤熔接在一起之前，可以先将剩余裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤浸入酒精中，并使用超声波清洗仪清洗至少3min，以清洗掉光纤表面包裹的纤膏，其中，纤膏包裹于光纤外可以对光纤进行密封，一方面可以对光纤进行润滑，防止光纤被磨损，另一方面起到防水的作用。

S300、采用氩弧焊将第一光单元和第二光单元裸露的钢管层焊接在一起，以形成钢管修复层。

上述实施例中，焊接钢管层之前，可以先将连接钢管套设于光纤的裸露区域，并将连接钢管的两端分别与裸露的第一光单元的钢管的端部和第二光单元的钢管的端部焊接在一起。

其中，可使连接钢管的内径大于钢管层的外径，连接钢管可以在连接两个光单元的光纤前套设于其中一个光单元的钢管层外，当需要恢复钢管层时，可以将连接钢管移动至两个光单元的光纤连接处，使连接钢管覆盖住光纤连接处，并将连接钢管与两个光单元裸露的钢管层进行焊接，从而通过连接钢管实现钢管层的修复。

其中，可使连接钢管的长度大于1.2m，并使剩余裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤的长度之和小于连接钢管的长度，如此，连接钢管可以完全覆盖住光纤的连接处，使得连接钢管的两端可以同时与两个光单元裸露在外的钢管层接触到，方便将连接钢管的两端与两侧的钢管层进行焊接。

S400、采用交联聚乙烯带绕包于钢管修复层表面，并对绕包后的交联聚乙烯带进行加热，以形成内护修复层。

上述实施例中，恢复内护层的时候，可以先分别将裸露的第一光单元的内护层和第二光单元的内护层的端部处理成锥面；然后将交联聚乙烯带从其中锥面开始绕设，直至绕设至另一个锥面为止；缠绕好交联聚乙烯带后，可以对交联聚乙烯带的表面进行加热，使交联聚乙烯带表面熔融，以增加交联聚乙烯带的粘连强度和密封性，之后可以对固化后的熔融的交联聚乙烯带表面进行打磨，使之表面光滑，方便后续恢复工序的实施。

S500、将第一光单元和第二光单元裸露的铠装钢丝层内的钢丝逐根焊接在一起，并使每根钢丝的焊接位置沿钢丝的径向错开。

其中，通过使铠装钢丝层中的各钢丝焊接点位置错开，当弯曲应力出现在其中一根钢丝的焊接点时，即使该焊接点断开，其他钢丝的焊接点由于和上述焊接点的位置错开，因此，不处于应力集中区域，从而依旧可以保持原状；由此，在一定程度上提高了铠装钢丝层连接处的抵抗弯曲的能力。

S600、采用挤塑机挤塑成型的方式修复第一光单元和第二光单元上剥离的外护层。

其中采用挤塑成型恢复外护层，可以使得外护层修复更加自然和完整，提高修复段外护层的结构强度。

上述实施例中，包裹层还可以包括绕包层，绕包层包裹于铠装钢丝层外，外护层包裹于绕包层外，将第一光单元和第二光单元裸露的铠装钢丝层内的钢丝逐根焊接在一起之后，还包括：将阻水带绕设于焊接后的铠装钢丝层外，并将阻水带的两端分别与第一光单元和第二光单元裸露的绕包层粘接在一起，其中，阻水带的搭接率可以为15％～25％，以提高海缆的阻水性能和抵消海缆运行时的热膨胀影响。

为了便于本领域技术人员进一步理解上述实施例中的方案，下面列举一种光单元连接的具体实施方法：

如图2所示，在挤塑机上安装好挤管模具，其中，可使模芯尺寸比光单元外径大1mm。可以将需对接的第一光单元和第二光单元连接的两端分别命名为A端与B端，将B端穿过挤塑机模芯，拉出适宜操作的长度。将A、B两端各去除内、外护套6m，取一根内径比光单元钢管层外径大0.4mm的套管(连接钢管)，校直后截取1.2m，将套管套在A端的钢管层上，切除2.6m长的A端钢管层，以及切除3.5m长的B端钢管层。切除A、B两端一部分光纤，使各自预留的光纤50cm即可。在超声清洗仪内倒入酒精，酒精深度约容器的50％，将A、B两端裸露的光纤浸入酒精内，启动超声清洗仪，清洗3min，清洗干净后进行光纤熔接。

接好光纤后，将纤膏均匀涂覆在接续段光纤上，使接续段的光纤形成光纤余长(非伸直状态)。用记号笔在B端钢管层据端头10cm位置做上记号，将套管从A端向B端移动，至套管刚好覆盖住记号。接通氩弧焊电源，调节氩弧焊机电流至合适挡位，将钨针靠近套管与钢管层的接缝处，控制距离为1～2mm后对接缝处进行整圈焊接。

焊接好钢管层后，将A、B两端的内护层削成锥面，锥面长度不小于内护层厚度的6倍，对锥面使用玻璃片、细砂纸打磨光滑。采用交联聚乙烯带反复多层紧密缠绕在修复段，缠绕段覆盖两个锥面，并超过锥面各1～3cm。在修复段表面搭接绕包一层高温带，搭接率为30～50％，使用热风枪或喷灯持续对缠绕段进行360°加热，直至交联聚乙烯带熔融。待完全塑化后，用玻璃片打磨直至修复段外径符合工艺要求，且与本体的内护层之间的外径一致。

如图3所示，内护层恢复好后，拉紧A、B端使光单元绷直，并固定A、B两端。取第一根A端铠装钢丝层的钢丝距离钢丝端部5m处剪断，取第一根B端铠装钢丝层的钢丝距离钢丝端部0.1m处剪断；取第二根A端铠装钢丝层的钢丝距离钢丝端部4.75m处剪断，取第二根B端铠装钢丝层的钢丝距离钢丝端部0.35m处剪断；取第三根A端铠装钢丝层的钢丝距离钢丝端部4.5m处剪断，取第三根B端铠装钢丝层的钢丝距离钢丝端部0.6m处剪断；以此类推，处理完所有钢丝，然后将这些钢丝进行一一焊接，形成错位的焊接点(可参考图中的O点)。焊接完成后，可以人工涂抹阻水油膏在铠装钢丝层表面，保证油膏填充满钢丝间隙。最后分别进行绕包层和外护层的恢复。

本发明实施例提供的海缆光单元的连接方法包括以下步骤：分别将第一光单元和第二光单元一端的包裹层剥离掉，以裸露出内部的光纤，其中，包裹层包裹于光纤外，包裹层包括钢管层、内护层、铠装钢丝层以及外护层，钢管层包裹于光纤外，内护层包裹于钢管层外，铠装钢丝层包裹于内护层外，外护层位于包裹层的最外层；分别将裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤的端部切除掉，并将剩余裸露的第一光单元的光纤和第二光单元的光纤熔接在一起；采用氩弧焊将第一光单元和第二光单元裸露的钢管层焊接在一起，以形成钢管修复层；采用交联聚乙烯带绕包于钢管修复层表面，并对绕包后的交联聚乙烯带进行加热，以形成内护修复层；将第一光单元和第二光单元裸露的铠装钢丝层内的钢丝逐根焊接在一起，并使每根钢丝的焊接位置沿钢丝的径向错开；采用挤塑机挤塑成型的方式修复第一光单元和第二光单元上剥离的外护层。本发明实施例提供的海缆光单元的连接方法通过将第一光单元的光纤和第二光单元的光纤熔接在一起，使用氩弧焊将第一光单元和第二光单元裸露的钢管层焊接在一起，采用交联聚乙烯带绕包于焊接后的钢管层表面，并对绕包后的交联聚乙烯带进行加热，以及将第一光单元和第二光单元裸露的铠装钢丝层内的钢丝逐根焊接在一起，并使每根钢丝的焊接位置沿钢丝的径向错开；最后采用挤塑机挤塑成型的方式修复第一光单元和第二光单元上剥离的外护层，提高了光单元的结构强度。

此外，本发明实施例还提供一种海缆光单元，该海缆光单元应用于上述实施例任意一项中的海缆光单元的连接方法中，该海缆光单元包括光纤、钢管层、内护层、铠装钢丝层以及外护层；钢管层包裹于光纤外，内护层包裹于钢管层外，铠装钢丝层包裹于内护层外，外护层位于包裹层的最外层。

其中，钢管层用于对光纤进行刚性保护，防止外力直接作用于光纤，同时钢管层也能起到径向阻水作用，可以在光纤与钢管层之间的间隙填充纤膏(阻水油膏)，通过纤膏可以进一步进行径向、纵向阻水；内护层可以使用聚乙烯护套，聚乙烯可以起到防穿刺、防水、绝缘的作用；铠装钢丝层可以由环绕于内护层周围的多根镀锌高碳钢丝以及填充于钢丝之间间隙的阻水油膏组成，由镀锌高碳钢丝制成的铠装钢丝层可以为光单元提供保护，增加光单元的抗拉以及抗侧压强度，阻水油膏一方面可以对钢丝进度润滑的密封，防止其磨损和氧化，另一方面可以起到阻水的作用；外护层可以与内护层使用相同的材料。发明实施例提供的海缆光单元具有良好的抗拉、抗弯强度以及防水性能。

此外，本发明还提供一种海缆，该海缆包括上述实施例中的海缆光单元，由于该海缆中的光单元具有良好的抗拉、抗弯强度以及防水性能，使得，该海缆的结构强度和使用寿命得以增加。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。