海底电缆的焊接方法

技术领域

本发明涉及海底电缆技术领域，尤其涉及一种海底电缆的焊接方法。

背景技术

随着海洋输电领域的不断发展，对海缆的传输能力提出了较高的要求，目前海缆的热性严苛段主要位于登陆段等敷设环境中，已成为制约海缆传输容量的主要区域，一味的增大海缆截面会显著增加海缆重量和尺寸，提高造价，不利于海缆运输和施工敷设。为提升交流海缆的载流量，从导体入手较为有效的方式就是减小导体交流电阻，降低线路损耗，陆缆中常用分割导体减少导体的集肤效应，减少交流电阻。然当导体采用阻水分割导体时，如何将阻水分割导体焊接成为业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种海底电缆的焊接方法，以将阻水分割导体进行焊接。

本发明提供一种海底电缆的焊接方法，包括：去除相邻扇形股块之间的第一阻水层和每个所述扇形股块内部的第二阻水层；将两根海底电缆的多个所述扇形股块拼接成的圆形分割导体整体放热焊接；剥离圆形分割导体外层的自锁单丝导体层，去除所述自锁单丝导体层内部的第三阻水层；将两根所述海底电缆的所述自锁单丝导体层对接焊接，形成阻水导体焊接段；其中，多个所述扇形股块拼接成骨架结构，所述骨架结构的中心具有通孔，所述通孔内设有光单元，相邻两个所述扇形股块之间设有所述第一阻水层，每个扇形股块内设有多层单丝导体，相邻两层所述单丝导体之间设有所述第二阻水层，所述自锁单丝导体层包附于所述骨架结构的外部，形成阻水导体，所述自锁单丝导体层内设有所述第三阻水层。

根据本发明提供的一种海底电缆的焊接方法，所述将两根海底电缆的多个所述扇形股块拼接成的圆形分割导体整体放热焊接的步骤进一步包括：将所述圆形分割导体的端部切割成V型槽，将两根所述海底电缆的V型槽对接，并将对接部分放置于焊接模具中；在所述V型槽内放置混合金属焊药进行铝热置换反应，以将两根所述海底电缆的圆形分割导体连接。

根据本发明提供的一种海底电缆的焊接方法，所述混合金属焊药的成分为：59％～60％CuO、34％～35％Al、0.5％～1％Mg、1.0％～2.0％Ag、0.1～1％ Zr、0～0.5％Ti、0～0.05％C、0～2.5％其他元素物质，其中，所述其他元素物质包括B、Fe、Si、Mn、V、Zn、Sc和Cr中的至少一种。

根据本发明提供的一种海底电缆的焊接方法，所述将两根所述海底电缆的所述自锁单丝导体层对接焊接的步骤进一步包括：将两根所述海底电缆的第一自锁单丝导体层和第二自锁单丝导体层依次分层对接焊接。

根据本发明提供的一种海底电缆的焊接方法，在所述去除扇形股块之间的第一阻水层的步骤之前，所述焊接方法还包括：将两根所述海底电缆的所述光单元对接焊接，其中，所述光单元的光纤采用光纤熔接机实现接续，所述光单元的不锈钢管采用对接焊接方式接续。

根据本发明提供的一种海底电缆的焊接方法，所述焊接方法还包括：在所述阻水导体焊接段的外部依次包附交联线芯结构恢复层、第一半导电阻水恢复层、金属屏蔽恢复层和第二半导电阻水恢复层。

根据本发明提供的一种海底电缆的焊接方法，在所述阻水导体焊接段的外部包交联线芯结构恢复层的步骤进一步包括：在所述阻水导体焊接段的外部包裹导体屏蔽体，将接头部分加热至140℃-150℃，保温2h-4h，形成导体屏蔽恢复层，使所述导体屏蔽体的两端分别与两根所述海底电缆的导体屏蔽层连接；其中，所述导体屏蔽体的材质与所述海底电缆的导体屏蔽层的材质相同。

根据本发明提供的一种海底电缆的焊接方法，在所述阻水导体焊接段的外部包附交联线芯结构恢复层的步骤还包括：将两根海底电缆的接头部分的绝缘层打磨形成反应力锥结构，加热并在所述反应力锥结构的外部挤塑成型绝缘恢复层，使所述绝缘恢复层的两端分别与两根所述海底电缆的绝缘层连接；对所述绝缘恢复层进行硫化处理。

根据本发明提供的一种海底电缆的焊接方法，在所述阻水导体焊接段的外部包附交联线芯结构恢复层的步骤还包括：在所述绝缘恢复层的外部包裹绝缘屏蔽体，将接头部分加热至135℃-145℃，保温2h-4h，形成绝缘屏蔽恢复层，并使所述绝缘屏蔽恢复层的两端分别与两根海底电缆的绝缘屏蔽层连接；其中，所述绝缘屏蔽体的材质与所述海底电缆的绝缘屏蔽层的材质相同。

根据本发明提供的一种海底电缆的焊接方法，在所述绝缘屏蔽结构恢复层的外部包附第一半导电阻水恢复层、金属屏蔽恢复层和第二半导电阻水恢复层的步骤进一步包括：在所述绝缘屏蔽恢复层外绕包半导电阻水带，形成第一半导电阻水恢复层；采用与所述海底电缆的金属屏蔽层材质相同的金属将两根海底电缆的所述金属屏蔽层连接，形成金属屏蔽恢复层；在所述金属屏蔽恢复层外绕包半导电阻水带，形成第二半导电阻水恢复层。

本发明提供的海底电缆的焊接方法，实现了阻水分割导体的焊接，从而可将适用于陆地上的分割导体电缆应用至海底，减小了海底电缆的电阻，降低了线路损耗，避免了一味增大海底电缆直径，导致海底电缆重量较重，增加制造成本、运输成本以及铺设难度的问题出现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的海底电缆的流程图；

图2是海底电缆中阻水导体的结构示意图；

图3是海底电缆接头部分的结构示意图；

附图标记：

10：阻水导体；11：扇形股块；12：光单元；13：单丝导体；14：第一自锁单丝导体；15：第二自锁单丝导体；101：通孔；210：阻水导体焊接段；221：导体屏蔽恢复层；222：绝缘恢复层；223：绝缘屏蔽恢复层；230：反应力锥结构；240：第一半导电阻水恢复层；250：金属屏蔽恢复层；260：第二半导电阻水恢复层；270：护套恢复层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面结合图1-图3描述本发明的海底电缆的焊接方法。

如图1所示，在本发明的实施例中，海底电缆的焊接方法具体包括以下步骤：

步骤01：去除相邻扇形股块11之间的第一阻水层和每个扇形股块11内部的第二阻水层；步骤02：将两根海底电缆的多个扇形股块11拼接成的圆形分割导体整体放热焊接；步骤03：剥离圆形分割导体外层的自锁单丝导体层，去除自锁单丝导体层内部的第三阻水层；步骤04：将两根海底电缆的自锁单丝导体层对接焊接，形成阻水导体焊接段210。

具体来说，如图2所示，在本发明的实施例中，海底电缆包括阻水导体10，阻水导体10包括：多个扇形股块11、多个单丝导体13、光单元12和自锁单丝导体层。多个扇形股块11拼接成骨架结构，骨架结构的中心具有通孔101，通孔101内设有光单元12，相邻两个扇形股块11之间设有第一阻水层。每个扇形股块11内设有多个单丝导体13，自锁单丝导体层包附于骨架结构的外部，自锁单丝导体层内设有第三阻水层。

具体来说，通过框式绞线机绞制扇形股块11，将多个扇形股块11拼接，形成圆形的骨架结构，该骨架结构的中心设有通孔101，通孔101用于容置光单元12，光单元12可用于对阻水导体的温度进行实时检测。每个扇形股块11内填充有多层单丝导体13，相邻两层单丝导体13之间设有第二阻水层。在骨架结构填充满后，在骨架结构的外部包附自锁单丝导体层，形成结构紧密的阻水导体10。

进一步地，在本实施例中，通过设置扇形股块，可将阻水导体分割成多个小电阻，进而减小了整个阻水导体的电阻，降低了线路损耗。

在本实施例中，在将两根海底电缆进行对接焊接时，首先采用溶剂将两个扇形股块11之间的第一阻水层，以及每个扇形股块11内相邻两层单丝导体13之间的第二阻水层去除，然后将两根海底电缆的多个扇形股块11拼接成的圆形分割导体整体放热焊接。对接后将两个阻水导体10的自锁单丝导体层剥离，去除自锁单丝导体层内部的第三阻水层，最后将海底电缆的自锁单丝导体层对接焊接。

本发明实施例提供的海底电缆的焊接方法，实现了阻水分割导体的焊接，从而可将适用于陆地上的分割导体电缆应用至海底，减小了海底电缆的电阻，降低了线路损耗，避免了一味增大海底电缆直径，导致海底电缆重量较重，增加制造成本、运输成本以及铺设难度的问题出现。

进一步地，在本发明的实施例中，将两根海底电缆的多个扇形股块11拼接成的圆形分割导体整体放热焊接的步骤进一步包括：将圆形分割导体的端部切割成V型槽，将两根海底电缆的V型槽对接，并将对接部分放置于焊接模具中；在V型槽内放置混合金属焊药进行铝热置换反应，以将两根海底电缆的圆形分割导体连接。

具体来说，在本发明的实施例中，混合金属焊药的成分为：59％～60％CuO、34％～35％Al、0.5％～1％Mg、1.0％～2.0％Ag、0.1～1％Zr、0～0.5％Ti、0～0.05％C、0～2.5％其他元素物质，其中，其他元素物质包括B、Fe、Si、Mn、V、Zn、Sc和Cr中的至少一种。将两根阻水导体10的V型槽放置于专用焊接模具中，并在V型槽内放置混合金属焊药，混合金属焊药在焊接时通过Mg、Al、CuO发生氧化还原反应，并通过添加C、Ti、Zr等成分在焊接反应后形成二氧化碳及沉淀化合物，同时添加Ag可提升焊接导体导电性，降低导体电阻，减少导体焊接处通电时的发热现象。

本发明实施例提供的海底电缆的焊接方法，通过设置混合金属焊药，可以满足大长度阻水分割导体海底电缆的制造和接续需求，有效降低阻水导体的电阻和发热，提升了海底电缆对接处的导电性，解决了分割导体海底电缆无法大长度生产的难题。

进一步地，在本发明的实施例中，将两根海底电缆的自锁单丝导体层对接焊接的步骤进一步包括：去除第一自锁单丝导体层与第二自锁单丝导体层之间的第三阻水层；将两根海底电缆的第一自锁单丝导体层和第二自锁单丝导体层依次分层对接焊接。

具体来说，如图2所示，在本发明的实施例中，自锁单丝导体层包括：第一自锁单丝导体层和第二自锁单丝导体层。第一自锁单丝导体层包附于骨架结构的外部，第二自锁单丝导体层包附于第一自锁单丝导体层的外部，其中，第二自锁单丝导体层的绞合方向与第一自锁单丝导体层的绞合方向相反。

具体来说，第一自锁单丝导体层包括多个第一自锁单丝导体14，多个第一自锁单丝导体14沿骨架结构的圆周方向环形设置。第二自锁单丝导体层包括多个第二自锁单丝导体15，多个第二自锁单丝导体15沿第一自锁单丝导体层的圆周方向环形设置。其中，第一自锁单丝导体14和第二自锁单丝导体15为Z型单丝导体和S型单丝导体中的一者。

在本实施例中，第一自锁单丝导体14和第二自锁单丝导体15可以同时为Z型单丝导体，也可以同时为S型单丝导体，还可以一者为Z型单丝导体，另一者为S型单丝导体。在如图1所示的实施例中，第一自锁单丝导体14为S型单丝导体，第二自锁单丝导体15为Z型单丝导体，第一自锁单丝导体14与第二自锁单丝导体15的绞合方向相反。S型单丝导体和Z型单丝导体可以使阻水导体绞合得更加紧密，不易产生变形问题，降低蠕变系数，提高载流量，同时在海底电缆成缆后，具有柔性，利于海底电缆弯曲。

在本实施例中，在将第一自锁单丝导体层和第二自锁单丝导体层焊接前，首先要去除第一自锁单丝层和第二自锁单丝导体层之间的第三阻水层，然后先将第一自锁单丝导体层的多个第一自锁单丝导体14逐一焊接后，再将第二自锁单丝导体层的多个第二自锁单丝导体15逐一焊接。焊接后将焊接段的表面打磨光滑，形成阻水导体焊接段210。

在本发明的实施例中，在去除扇形股块11之间的第一阻水层的步骤之前，焊接方法还包括：将两根海底电缆的光单元12对接焊接。

具体来说，在将阻水导体焊接时，首先要将光单元12对接焊接。具体地，光单元12由内含光纤、阻水纤膏的不锈钢管以及热塑性外护层组成，光纤采用光纤熔接机实现接续，不锈钢管采用对接焊接方式接续。

如图3所示，在本发明的实施例中，焊接方法还包括：在阻水导体焊接段210的外部依次设置交联线芯结构恢复层、第一半导电阻水恢复层240、金属屏蔽恢复层250和第二半导电阻水恢复层260。

具体来说，在将两根海底电缆对接前，首先将两根海底电缆电单元护套线芯的端部位置进行固定和校直，然后对端部位置进行加热和剥切处理，其中，剥切阻水导体10的长度为10cm。剥切后将阻水导体10对接，形成阻水导体焊接段210。然后，针对对接处两根海底电缆的绝缘层进行切削打磨，形成反应力锥结构230。

进一步地，在阻水导体焊接段210的外部设置交联线芯结构恢复层的步骤进一步包括：在阻水导体焊接段210的外部包裹屏蔽体，将屏蔽体加热至140℃-150℃，保温2h-4h，形成导体屏蔽恢复层221，使屏蔽体的两端分别与两根海底电缆的导体屏蔽层连接；其中，屏蔽体的材质与海底电缆的导体屏蔽层的材质相同。

具体来说，屏蔽体用于将两根海底电缆的导体屏蔽层连接，故屏蔽体的材质与导体屏蔽层的材质相同，在屏蔽体将两根海底电缆的导体屏蔽层连接后，将导体屏蔽恢复层221打磨光滑。

然后，将两根海底电缆的接头部分放置于挤塑模具中加热，加热温度为125℃-140℃，加热时间为4h-6h，然后启动挤塑机在反应力锥结构230外挤塑绝缘恢复层222。待绝缘恢复层222冷却后拆除挤塑模具，将挤塑后的海底电缆放入硫化模具中，进行硫化处理。具体地，向硫化模具内充入氮气，至硫化模具内的压力为1.4Mpa，持续加热硫化模具至220℃-250℃，并保持2h-4h，降温后拆除硫化模具，取出海底电缆，并将成型的绝缘恢复层222表面打磨光滑，其中，绝缘除气的时间为3天。

在绝缘恢复层222的外部包裹绝缘屏蔽体，将电缆对接处放置于加热模具中，热至135℃-145℃，保温2h-4h，形成绝缘屏蔽恢复层223，并使绝缘屏蔽体的两端分别与两根海底电缆的绝缘屏蔽层连接；其中，绝缘屏蔽体的材质与海底电缆的绝缘屏蔽层的材质相同。

进一步地，在焊接部位形成绝缘屏蔽恢复层223后采用X射线对阻水导体10和焊接处的焊接质量进行检查，检查阻水导体10内是否存在气孔、缺陷、杂质；检查绝缘屏蔽结构恢复层内是否存在分层、杂质、微孔以及界面突出等问题。

在本发明的实施例中，在绝缘屏蔽结构恢复层的外部包附第一半导电阻水恢复层240、金属屏蔽恢复层250和第二半导电阻水恢复层260的步骤进一步包括：在绝缘屏蔽恢复层223外绕包半导电阻水带，形成第一半导电阻水恢复层240；采用与海底电缆的屏蔽层材质相同的金属将两根海底电缆的屏蔽层对接焊接；在金属屏蔽恢复层250外绕包半导电阻水带，形成第二半导电阻水恢复层260。

具体来说，金属屏蔽恢复层250包括金属丝屏蔽恢复层和金属带屏蔽恢复层。具体来说，针对海底电缆的金属丝屏蔽层，金属屏蔽恢复层250采用与金属丝屏蔽层材质相同的金属丝将两根海底电缆的金属丝屏蔽层连接；而针对海底电缆的金属带屏蔽层，金属屏蔽恢复层250采用与金属带屏蔽层材质相同的金属带将两根海底电缆的金属带屏蔽层连接。

进一步地，焊接方法还包括：在第二半导电阻水恢复层260外包附护套恢复层270。具体来说，护套恢复层270包括铝塑复合带和聚乙烯护套的恢复，将铝塑复合带纵向包裹在第二半导电阻水恢复层260的外部，然后，从海底电缆本体上剪取一段聚乙烯护套层，将聚乙烯护套层包附在铝塑复合带的外部，针对对接处采用热烘、冷却和打磨的方式恢复护套恢复层270，其中，热烘温度为120℃-130℃。

最后应说明的是：以上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精神和范围。