ITU-T L 27 FRENCH-1996 Method for Estimating the Concentration of Hydrogen in Optical Fibre Cables《光纤电缆中氢浓度的估算方法 6号研究组 19pp》.pdf

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1、UNION INTERNATIONALE DES TLCOMMUNICATIONS5)4 4 , SECTEUR DE LA NORMALISATIONDES TLCOMMUNICATIONSDE LUIT(10/96)SRIE L: CONSTRUCTION, INSTALLATION ETPROTECTION DES CBLES ET AUTRES LMENTSDES INSTALLATIONS EXTRIEURES-THODE D ESTIMATION DE LA CONCENTRATION ENHYDROGcurrency1NE DANS LES CBLES FIBRES OPTIQU

2、ESRecommandation UIT-T L.27(Antrieurement Recommandation du CCITT)RECOMMANDATIONS UIT-T DE LA SRIE LCONSTRUCTION, INSTALLATION ET PROTECTION DES CBLES ET AUTRES LMENTS DESINSTALLATIONS EXTRIEURESPour plus de dtails, voir la Liste des Recommandations de lUIT-T.Recommandation L.27 (10/96) iAVANT-PROPO

3、SLUIT-T (Secteur de la normalisation des tlcommunications) est un organe permanent de lUnion internationale destlcommunications (UIT). Il est charg de ltude des questions techniques, dexploitation et de tarification, et met cesujet des Recommandations en vue de la normalisation des tlcommunications

4、lchelle mondiale.La Confrence mondiale de normalisation des tlcommunications (CMNT), qui se runit tous les quatre ans, dtermineles thmes dtudes traiter par les Commissions dtudes de lUIT-T lesquelles laborent en retour des Recomman-dations sur ces thmes.Lapprobation des Recommandations par les Membr

5、es de lUIT-T seffectue selon la procdure dfinie dans laRsolution n 1 de la CMNT (Helsinki, 1er-12 mars 1993).La Recommandation UIT-T L.27, que lon doit la Commission dtudes 6 (1993-1996) de lUIT-T, a t approuve parla CMNT (Genve, 9-18 octobre 1996)._NOTES1. Dans la prsente Recommandation, lexpressio

6、n Administration est utilise pour dsigner de faon abrgeaussi bien une administration de tlcommunications quune exploitation reconnue de tlcommunications.2. Les termes annexe et appendice aux Recommandations de la srie L ont la signification suivante: une annexe une Recommandation fait partie intgran

7、te de la Recommandation; un appendice une Recommandation ne fait pas partie de la Recommandation, il contient seulementquelques explications ou informations complmentaires spcifiques cette Recommandation. UIT 1997Droits de reproduction rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduit

8、e ni utilise sous quelque formeque ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccordcrit de lUIT.ii Recommandation L.27 (10/96)TABLE DES MATIRESPageIntroduction . 1Annexe A Mesure par chromatographie en phase gazeuse de lhydrogne mis par cha

9、que composant ducble . 2A.1 Principe. 2A.2 Equipement. 2A.3 Procdures de mesure . 2A.4 Analyse . 3Annexe B Mesurage de la concentration dhydrogne dans un chantillon de cble 5B.1 Cble non rempli. 5B.2 Cble rempli 5Annexe C Mesurage de lefficacit long terme des matriaux absorbant lhydrogne 6C.1 Princi

10、pe. 6C.2 Appareillage 6C.3 Procdures de mesure . 6C.4 Analyse . 6Appendice I Exprience acquise au Royaume-Uni en matire de concentration dhydrogne dans des cbles fibres optiques hygrofuges en fourreaux 7I.1 Exprience acquise sur le terrain 7I.2 Analyse . 7I.3 Rfrences 8Appendice II Exprience acquise

11、 au Japon en matire daccroissement de laffaiblissement d la librationdhydrogne dans un cble fibres optiques tanchit longitudinale 9II.1 Structure et matriaux constitutifs des cbles tanchit longitudinale . 9II.2 Dgagement dhydrogne par les composants des cbles . 9II.3 Evaluation de laccroissement daf

12、faiblissement cause du dgagement dhydrogne. 9II.4 Accroissement daffaiblissement dans un cble infiltr deau. 10Appendice III Exprience acquise en Espagne en matire de libration dhydrogne dans des cbles fibresoptiques sous tanchit longitudinale. 12III.1 Structure des cbles 12III.2 Exprience acquise su

13、r le terrain 12III.3 Origine du problme . 12III.4 Solution du problme 12Recommandation L.27 (10/96) 1Recommandation L.27Recommandation L.27 (10/96)MTHODE DESTIMATION DE LA CONCENTRATION ENHYDROGNE DANS LES CBLES FIBRES OPTIQUES(Genve, 1996)IntroductionLusage de cbles fibres optiques dans des applica

14、tions terrestres et sous-marines a fait lobjet dune exprienceconsidrable, qui a montr que les fibres optiques constituaient un support de transmission stable.Il existe des situations o la concentration dhydrogne dans un cble peut atteindre une valeur suffisamment leve pourprovoquer laugmentation de

15、laffaiblissement optique de la fibre (voir lAppendice III). Il est donc ncessaire dedterminer la formation dhydrogne dans un cble en examinant les faons dont ce gaz peut sy dgager.Si le dgagement dhydrogne par passage travers la gaine polyolfine ou par franchissement dune barriredtanchit compense lh

16、ydrogne form dans le cble, les concentrations qui en rsultent dans le cble ne provoquentpas de modification notable de laffaiblissement optique (voir Appendices I et II).Considranta) que lhydrogne prsent dans un cble peut provenir: dun dgagement par les lments constituants du cble; dun phnomne lectr

17、olytique entre diffrents mtaux de composants, en prsence dhumidit; de la raction corrosive de composants mtalliques en prsence dhumidit; de lair pomp dans les rseaux cbles pressuris;b) que lhydrogne peut schapper en traversant la gaine du cble, sauf dans le cas de gaines hermtiquementscelles ou lors

18、que la concentration extrieure dhydrogne est suprieure celle qui rgne lintrieur du cur de cble;c) que la variation daffaiblissement optique, qui se manifeste le plus nettement aux longueurs donde de 1,24 m met/ou de 1,38 m m, est due: une variation temporaire des molcules dhydrogne lintrieur du cur

19、de cble, proportionnelle laconcentration (pression partielle) de ce gaz; une modification chimique permanente qui dpend du dopant et de sa concentration, due un radicalhydroxyle qui se forme par combinaison chimique des molcules dhydrogne diffuses et des dfauts destructure dans la silice vitreuse de

20、 la fibre,Recommande1) que pour les cbles tels que de lhydrogne puisse se former et se concentrer dans le cur de cble jusqu unevaleur pouvant provoquer une augmentation notable de laffaiblissement optique:i) la concentration dhydrogne prvoir dans le cur du cble doit tre estime partir de la connaissa

21、ncede la quantit dhydrogne dgage par les composants du cble. Au besoin, la mthode de mesure parchromatographie en phase gazeuse, dcrite dans lAnnexe A, peut tre utilise afin de dterminer laquantit dhydrogne dgage par les composants du cble;ii) la concentration dhydrogne dans les cbles remplis doit t

22、re gre selon une ou plusieurs des conditionssuivantes: concentration minimise par choix judicieux des composants du cble; concentration rduite zro par utilisation, dans le cble, dun matriau absorbant lhydrogne etayant une dure de vie utile comparable celle du cble; concentration exerant une influenc

23、e rduite sur la performance optique, grce lutilisation de fibresenrobes ou dune gaine hermtique autour du cur de cble en cas de concentration extrieuredhydrogne dpassant celle qui rgne lintrieur du cur de cble;2 Recommandation L.27 (10/96)iii) lhydrogne concentr dans les cbles non remplis doit tre p

24、urg intervalles rguliers;iv) on peut soumettre des essais des tronons du prototype de cble non rempli ou de courts chantillons(jusqu 10 m) spcialement prpars du prototype de cble rempli, afin de confirmer les estimations deconcentration en hydrogne au moyen de la mthode de mesure dcrite lAnnexe B;2)

25、 que lefficacit long terme du matriau absorbeur dhydrogne, sil est utilis, doit tre confirme par lamthode de mesure dcrite dans lAnnexe C.Pour les cbles de construction entirement dilectrique, il existe une exprience suffisante en matire de caractristiquesde transmission stable pour quil ne soit pas

26、 ncessaire de vrifier la prsence de concentrations notables dhydrogne,pouvant provoquer un accroissement de laffaiblissement optique.Annexe AMesure par chromatographie en phase gazeuse de lhydrognemis par chaque composant du cbleA.1 PrincipeLa chromatographie en phase gazeuse peut tre utilise afin d

27、estimer la concentration en hydrogne dans un rcipient.Pour cela, on compare les pics N2, O2et H2, mesurs par chromatographie en phase gazeuse, avec ceux duneconcentration en hydrogne connue. On peut gnralement acclrer le dgagement dhydrogne en augmentant latemprature ambiante. Des conditions dacclra

28、tion telles que la temprature et le temps dpendent du volume delchantillon. La temprature est habituellement comprise entre 50 C et 160 C et la dure est au plus de 48 h. Latemprature de rchauffement doit tre choisie en dessous du niveau qui ferait fondre ou qui dformerait les matriauxdu cble. La dur

29、e doit tre assez longue pour que lactivit thermique arrive la saturation. Aprs activation thermique,la temprature est ramene son niveau initial et la concentration dhydrogne est mesure par chromatographie enphase gazeuse. Un diagramme reprsentant lestimation de la quantit dhydrogne libre dans lchant

30、illon de cble estreprsent sur la Figure A.1.A.2 EquipementLquipement de base est reprsent sur la Figure A.2. Un chromatographe en phase gazeuse est utilis pour lanalysequantitative de lhydrogne. Il mesure habituellement la teneur en hydrogne en le sparant des autres gaz grce ladure de rtention uniqu

31、e de cet lment dans la colonne, puis en dterminant sa concentration au moyen dun dtecteurde conductibilit thermique. Les conditions habituelles dun tel chromatographe gaz sont les suivantes:1) ColonneLongueur: de 1 4 mFiltre: tamis molculaire de 5ATemprature: de 40 C 50 C2) Gaz vecteur (argon)Dbit:

32、de 30 40 ml/min3) Dtecteur (par conductibilit thermique)Domaine de temprature utile: de 25 C 50 CA.3 Procdures de mesureA.3.1 Prparation de lchantillonLes cbles fibres optiques contiennent habituellement les composants suivants: fibres de silice revtues; matriaux polymriss tels que: tubes ou joncs r

33、ainurs dans lesquels les fibres de verre de silice revtues peuvent tre insres; rubans de guipage y compris rubans hydrofuges;Recommandation L.27 (10/96) 3 geles de remplissage ou poudre hydrofuge pouvant tre utilises comme matriaux de protection contrela pntration de leau; composants en mtal, en fib

34、re de verre ou en aramide pouvant servir de porteur.Le spcimen est prpar sous forme dprouvette. Il doit tre plac dans un rcipient dextraction-concentration devolume connu, rempli dair ou de gaz inerte (comme largon) la pression atmosphrique. Le rcipient est habituellementen verre, plutt quen mtal, c

35、ar les surfaces mtalliques offrent un site aux phnomnes dabsorption-dsorption demolcules dhydrogne, ce qui peut compromettre la fiabilit des essais aux faibles concentrations. Le rcipient doit tretanche lhydrogne et ne pas tre lui-mme une source dhydrogne. Dans certains cas, lchantillon peut tre pla

36、cdans une ampoule de verre ayant un volume infrieur celui du rcipient et louverture de lampoule est scelle afindempcher les fuites dhydrogne au cours de lactivation thermique. Le volume intrieur du rcipient ou de lampoulescelle doit alors tre dau moins 10 fois suprieur au volume de lchantillon pour

37、la raction doxydation.A.3.2 EtalonnageLa courbe de rfrence talonne du chromatographe gazeux doit tre obtenue avant la mesure. Cette procdure gnraleest schmatiquement reprsente dans la partie suprieure gauche de lorganigramme de la Figure A.1. On prpare unmlange talon primaire 10 000106dhydrogne dans

38、 de largon, ce gaz de rfrence tant ensuite dilu auxconcentrations dsires de 10, 20, 50 et 100106. Le mlange de concentration connue est analys dans lechromatographe gazeux, et la courbe de rfrence talonne, cest-dire la relation entre la concentration du gaz et lasurface sous le pic dhydrogne, est dt

39、ermine par la mthode des moindres carrs. La Figure A.3 montre un exemple depics et de courbe de rfrence obtenus en talonnage.A.3.3 MesureUne fois lchantillon prpar, lhydrogne dgaz par lprouvette est activ thermiquement selon la procdure indiquedans le coin suprieur droit de la Figure A.1. A ce stade

40、, la temprature de lchantillon est augmente jusqu un niveauprdtermin, compris entre 50 C et 160 C. La limite suprieure de temprature doit tre infrieure au niveau auquellprouvette fondrait ou se dformerait. La dure doit tre assez longue pour que le temps ncessaire lobtention delquilibre thermique pui

41、sse tre nglig et elle doit tre assez courte pour que lessai soit reproductible. Lair estprfrable en tant quatmosphre de raction car les fibres optiques sont, en service habituel, entoures dair etloxydation exerce un effet sur le dgagement dhydrogne par des matriaux organiques tels que les geles dere

42、mplissage et les rsines denrobage. Ensuite, lprouvette est ramene la temprature ambiante.Un volume de 0,5 ml de gaz est extrait du rcipient ou de lampoule et inject dans le chromatographe gaz. Laconcentration en hydrogne est indique par la courbe de rfrence. Si une ampoule a t utilise, elle doit tre

43、 brisedans le rcipient avant de relever la mesure. La quantit dhydrogne mise par lprouvette peut tre calcule commesuit:H=221AVV(ml/g ou ml/cm, pour la masse ou la longueur de lprouvette)o:A est la concentration en hydrogne dduite partir de la hauteur du pic obtenu sur le chromatogramme dugaz extrait

44、, par comparaison avec la courbe de rfrence talonneV1est le volume inject dans le chromatographe gazV2est le volume interne du rcipientNOTE Cette mthode permet habituellement de dtecter lhydrogne dans la rgion de 105ml et au-del.A.4 AnalyseA partir de la mesure dcrite ci-dessus, il est possible dest

45、imer la quantit maximale dhydrogne libre par uneprouvette une temprature de rchauffement. La variation de libration de lhydrogne sous leffet de la variation de latemprature est suppose suivre une loi dArrhenius:Log H2 = f (1/T)o:T est la temprature absolue.4 Recommandation L.27 (10/96)La quantit max

46、imale dhydrogne libre par lprouvette la temprature de service peut tre calcule si on connat larelation entre la quantit dhydrogne libre et la temprature.T0603940-96/d01prparation dun chantillon deconcentration en hydrogne connuechantillonnage avec une seringuehermtique au gazanalyse chromatographiqueen phase gazeuseprparation dune courbede rfrence talonnedtermination du rapportentre la concentration en hydrogneet la surface du picprparation de lchantillon: mesure (longueur, poids) introduction de lchantillon dans le rcipientpurge du rcipient largonact