ИССЛЕДОВАНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-218-219

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ

Овчинникова И.А.

ОАО «ВНИИКП», г. Москва E-mail: telecom. cables@vniikp. ru

С каждым годом требования к рабочему температурному диапазону оптических кабелей специального назначения (ОК) и продолжительности их эксплуатации в расширенном температурном диапазоне становятся все жестче. Учитывая, что конструкция ОК в основном состоит из полимерных материалов, и общеизвестным является факт, что деградационные процессы в полимерных материалах происходят быстрее при повышенных температурах, было проведено длительное (более года) сравнительное исследование двух типов ОК и освоенного в промышленном производстве отечественного радиационностойкого оптического волокна (ОВ) при трех разных значениях повышенной температуры испытаний. Для испытаний ОК были выбраны следующие температуры и продолжительность испытаний: 85 оС (повышенная рабочая температура в соответствии с техническими условиями (ТУ) на исследуемые ОК) в течение 10000 часов, 100 оС (предельная рабочая температура по ТУ) в течение 9000 часов и 110 оС в течение 9000 часов. Испытания ОВ проводили при 100 оС (предельная рабочая температура в соответствии с ТУ на исследуемое ОВ) в течение 9000 часов, 110 в течение 9000 часов и 125 оС в течение 1500 часов.

В процессе выдержки проводилось измерение коэффициента затухания на рабочих длинах волн через каждые (48±5) часов. Результаты испытаний как ОВ, так и ОК показали, что выдержка более года при повышенных температурах не сказывается на коэффициенте затухания. Для иллюстрации этого факта на рисунках 1 и 2 приведены результаты исследования ОВ и ОК марки ОКЦБР-04,

соответственно.

O.S 0.6

•irf— --^A

- •*

■ 1 - * - * ■зеА??-.' T ^ft

Я. „-j

Рис. 1. Изменение коэффициента затухания в ОВ от выдержки:

- при 125 оС - 1500 часов: зеленая - 1550 нм; фиолетовая -1310 нм;

- при 110 оС - 9000 часов: желтая - 1550 нм; серая -1310 нм;

- при 100 оС - 9000 часов: оранжевая -1550 нм; голубая -1310 нм

Рис. 2. Изменение коэффициента затухания в ОК от выдержки:

- при 85оС: темно- синяя и коричневая кривые - с компенсационной катушкой на длинах волн 1,55 и 1,31 мкм, соответственно; бледно-голубая и оранжевая - без катушки на длинах волн 1,55 и 1,31 мкм, соответственно;

- при 100оС: голубая и красная на длинах волн 1,55 и 1,31 мкм, соответственно;

- при 100оС: зеленая и сиреневая на длинах волн 1,55 и 1,31 мкм, соответственно

Кроме того, исследовалось влияние выдержки при повышенных температурах на частоту ВРМБ в ОВ, усилие снятия покрытия ОВ (таблица 1), стойкость к пониженной температуре ОВ и ОК (таблицы 2 и 3, соответственно), к воздействию вибрации (оптическая целостность сохраняется, трещины и дефекты отсутствуют).

218 №6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru

Таблица 1

Определяемая характеристика После 9000 ч при 100 °С (другая заготовка) После 9000 ч при 110 °С (из заготовки Rad-10) Исходное OB (из заготовки Rad-10)

Частота. МГц 11057 11095 11092

Усилия снятия покрытия. Н 0,7 0,8 1,4

Таблица 2. Результаты испытаний ОВ на воздействие пониженной температуры после длительного старения при повышенных температурах

После 9000 ч После 9000 ч Исходное ОВ

при 100 °С при 110 °С (из заготовки К а с1-

(другая заготовка) (из заготовки Rad-10) Ю)

Температура Коэффициент затухания, дБ/км

при измерении 1,31 мкм 1,55 м к м 1,31 мкм 1,55 мкм 1,31 мкм 1,55 мкм

22 °С 0,5 95 0,485 0,443 0,335 0,474 0,389

Минус 60 °С 0,5 74 0,45 8 0,436 0,335 0,467 0,387

Возврат к 22 0,584 0,476 0,442 0,336 0,476 0,388

°С

Таблица 3. Результаты испытаний ОК марки ОКЦБР-04 на воздействие пониженной

Значение температуры старения образца ОК, °С Температура испытания, °С (выдержка 3 ч) Коэффициент затухания, дБ/км

при ^=1550 нм при ^=1310 нм

85 (10000 часов) НКУ 0,346 0,379

-30 0,343 0,369

-40 0,345 0,366

-50 0,348 0,362

-60 0,349 0,376

НКУ 0,344 0,363

100 (9000 часов) НКУ 0,342 0,342

-30 0,340 0,345

-40 0,341 0,343

-50 0,340 0,342

-60 0,343 0,344

НКУ 0,340 0,340

110 (9000 часов) НКУ 0,379 0,450

-30 0,381 0,449

-40 0,383 0,452

-50 0,391 0,462

-60 0,409 0,488

НКУ 0,388 0,459

Теплофизические характеристики полимерных материалов в исследованных ОК, определенные методом ДСК, изменились при термическом старении, но остались на довольно высоком уровне. При этом наиболее заметные изменения затронули температуру начала окисления, характеризующую стойкость материала к окислению. В результате длительного старения материалов кабелей при высоких температурах ее значения ожидаемо снизились. Но ощутимо это отразилось только на полимерном материале, который находился внутри кабеля в контакте с заполняющим материалом. Показатели аналогичного материала, выполняющего функции наружной оболочки ОК, заметно поменялись только после воздействия в течение 9000 часов температуры 110 оС. Наиболее вероятной причиной этого снижения является вымывание антиоксиданта из материала кремнийорганическим заполнением, поскольку прямого свидетельства окисления материала в соответствующих образцах методом ИК-спектроскопии, результаты которой будут также представлены, не было получено.

Результаты проведенных исследований показали, что кабели специального назначения с радиационностойким ОВ и указанное ОВ, в частности, способны длительно эксплуатироваться в условиях повышенных температур.

№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru

219