一種耐酸性土壤腐蝕耐磨的接地網(wǎng)合金材料的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)發(fā)明公開(kāi)了一種耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，其重量百分比成分為：C：0.1~0.25%、P：0.06~0.08%、S：0.012~0.015%、Si：1.2~1.8%、Mn：0.1~0.18%、Ag：0.000001~0.00006%、W：0.03~0.09%、Sn：0.6~0.8%、V：0.2~0.5%、其余為鐵。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料與純銅加入百分比的銅相比，在不加入銅的情況下，通過(guò)加入導(dǎo)電性好的微量銀，成本比純銅或加入百分比的銅更低，耐磨性能良好，且導(dǎo)電性能更加，耐酸耐腐蝕性能更好，且不會(huì)對(duì)土壤造成污染，合金具有更好的耐腐蝕性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種耐酸性土壤腐蝕耐磨的接地網(wǎng)合金材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電網(wǎng)耐磨耐腐蝕金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種耐酸性土壤腐蝕耐磨的接地網(wǎng)合金材料。
【背景技術(shù)】[0002]在綜合接地系統(tǒng)，通常采用純銅棒或銅包鋼等金屬接地極。采用金屬接地極，雖然可以降低綜合接地系統(tǒng)的接地電阻，但由于存在金屬腐蝕問(wèn)題，銅的腐蝕速率在土壤中的典型值為0.19_/年，鋁的腐蝕速率在土壤中的典型值為0.55_/年，鉛的腐蝕速率在土壤中的典型值為0.42mm/年，鋼的腐蝕速率在土壤中的典型值為0.66mm/年，會(huì)影響接地極的壽命。上述金屬腐蝕率數(shù)據(jù)為均勻腐蝕，若發(fā)生點(diǎn)蝕，金屬的腐蝕率更大，使用壽命會(huì)嚴(yán)重減少。
[0003]多年來(lái)，我國(guó)由接地問(wèn)題引起的電力系統(tǒng)事故時(shí)有發(fā)生，每次事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失大約在數(shù)十萬(wàn)元到幾百萬(wàn)元之間，由電力系統(tǒng)事故造成的停電所帶來(lái)的間接經(jīng)濟(jì)損失更大。在我國(guó)的接地工程中，鍍鋅鋼一直是主要的接地材料。很多地區(qū)，由于土壤的腐蝕性強(qiáng)，使得鋼接地網(wǎng)出現(xiàn)腐蝕甚至斷裂，接地電阻升高，在短路故障或雷擊時(shí)，容易造成電氣設(shè)備的損壞或危機(jī)人身安全。在腐蝕性較強(qiáng)的土壤中，接地網(wǎng)的1-2年就有可能損壞。因此在這些地區(qū)，防腐蝕已成為接地網(wǎng)建設(shè)的首要問(wèn)題。采用鍍鋅鋼存在一些不足:一是為了防止腐蝕引起的事故，鍍鋅鋼加大截面積是一種常用的方法，但是存在浪費(fèi)材料嚴(yán)重，又增加了施工難度，并且在強(qiáng)腐蝕地區(qū)無(wú)法防止局部腐蝕引起的斷裂；二是，針對(duì)鍍鋅鋼耐腐蝕性差的問(wèn)題，有關(guān)規(guī)范要求接地網(wǎng)需要定期開(kāi)挖檢查，或者定期改造、重建，這既影響了發(fā)變電站的正常運(yùn)行，又大大增加了工程投入，而且很多接地網(wǎng)建于建筑物下面，造成地網(wǎng)開(kāi)挖、改造的巨大困難。
[0004]國(guó)際上普遍采用銅接地網(wǎng)或銅接地裝置，基本沒(méi)有接地網(wǎng)的腐蝕問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用中反應(yīng)出一些問(wèn)題:如銅材料價(jià)格昂貴，難以被廣泛使用，僅在一些重點(diǎn)工程或特殊工程中應(yīng)用；由于昂貴，經(jīng)常發(fā)生被偷盜事故，可能引發(fā)更大的接地事故發(fā)生；對(duì)土壤和地下水存在污染；還有在酸性環(huán)境下耐蝕性較差。
[0005]電力系統(tǒng)接地裝置一般由水平接地極、垂直接地極和接地引線(xiàn)組成。鋁合金是接地材料的一種，通常被用來(lái)作為接地引線(xiàn)。鋁在自然環(huán)境條件下表面會(huì)生成一層致密的氧化膜，氧化膜能夠阻止陽(yáng)極反應(yīng)，使鋁不發(fā)生腐蝕。在酸性土壤中，鋁的氧化膜溶解于土壤中，發(fā)生均勻腐蝕。在中堿性土壤中，鋁的腐蝕發(fā)生在氧化膜破損處，主要表現(xiàn)為局部腐蝕，嚴(yán)重的甚至穿孔。鋁腐蝕造成接地引線(xiàn)變細(xì)，接地電阻升高，在遭受雷電或短路時(shí)引起事故，無(wú)法保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。因此提高接地材料耐腐蝕性，保證電力系統(tǒng)接地性能的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)接地網(wǎng)的使用壽命，降低電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)成本，是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)所迫切需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，這種材料的成分設(shè)計(jì)更為合理、所添加之耐蝕元素更符合電化學(xué)腐蝕抑制原理。
[0007]實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是:一種耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，其重量百分比成分為:C:0.1~ο.25%、P:0.06~0.08%、S:0.012~0.015%、Si:1.2~1.8%、Mn:0.1~0.18%,Ag:0.000001 ~0.00006%、W:0.03~0.09%、Sn:0.6~0.8%、V:0.2~0.5%、其余為鐵。
[0008]本發(fā)明的耐酸 性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，也可以含有下述重量百分比成分中的至少一種:Ir:0.000001 ~0.000003%、Ru:0.0000003~0.000005%、Rh:0.0000002~0.000006%。
[0009]本發(fā)明中上述各合金元素的作用及其耐蝕機(jī)理如下:合金材料中的碳:主要作用是提高合金材料強(qiáng)度， 碳的含量 過(guò)高使?jié)B碳體碳化鐵含量增加，一方面對(duì)合金的焊接不利，另一方面碳化鐵和基體合金產(chǎn)生電偶腐蝕，使合金整體耐蝕性能下降，為了避免碳的不利影響，因此，本發(fā)明的碳含量應(yīng)控制在0.1~ο.25%之內(nèi)。
[0010]合金材料中的磷:Ρ雖然是雜質(zhì)元素，但對(duì)抗酸性土壤腐蝕性能有利元素，具有提高鋼在接地網(wǎng)環(huán)境下耐均勻腐蝕以及耐點(diǎn)蝕的作用，其在腐蝕過(guò)程中形成Ρ043-，起到陰極性緩蝕劑的作用。但是，當(dāng)P的含量越低，對(duì)剛的生產(chǎn)成本越高，同時(shí)需要先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。因此，本發(fā)明將磷的含量控制在0.06、.08%之內(nèi)，不會(huì)使鋼的焊接性能降低，同時(shí)降低了成本，能夠在鋼表面形成均勻的銹層從而抑制腐蝕，并起到陰極性緩蝕劑的作用。
[0011 ] 合金材料中的硫:硫是合金冶煉中不或缺的元素，硫?qū)辖鸬暮附有詮?qiáng)度不利，但是當(dāng)P含量低于0.012%時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋼的成本急劇增加，同時(shí)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。因此，本發(fā)明將硫的含量控制在0.012、.015%。
[0012]合金材料中的硅:硅是脫氧和保證鋼的強(qiáng)度，硅的含量過(guò)低不能保障最低強(qiáng)度，過(guò)高影響焊接性能。因此，本申請(qǐng)的硅含量應(yīng)控制在1.2^1.8%之內(nèi)。
[0013]合金材料中的錳:錳與硅一樣，作用是脫氧和強(qiáng)度所需元素，同時(shí)會(huì)提高鋼的耐磨性能，錳可以減弱合金因硫引起的脆性，改善鋼的加工性能。錳的含量過(guò)高會(huì)使晶粒粗化，容易使鋼產(chǎn)生白點(diǎn)。因此，本申請(qǐng)的錳含量應(yīng)控制在0.1~0.18%之內(nèi)，使合金材料的耐磨性能達(dá)到最佳。
[0014]合金材料中的銀:銀性質(zhì)穩(wěn)定，是耐蝕元素，不易受酸堿的腐蝕，質(zhì)軟富有延展性，導(dǎo)電率高，主要作用是提高合金耐均勻腐蝕的性能，其在鋼的表面形成致密的化物薄膜，使基體與腐蝕環(huán)境隔離，從而抑制了腐蝕的進(jìn)行。且會(huì)顯著降低陽(yáng)極活性，同時(shí)提高合金的導(dǎo)電性能，但銅的含量過(guò)高會(huì)增加成本，因此，本申請(qǐng)將銀的含量應(yīng)控制在0.000001~0.00006之內(nèi)。
[0015]合金材料中的鎢:是有色合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨性能良好，同時(shí)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，鎢的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫時(shí)不跟空氣和水反應(yīng)，不加熱時(shí)，任何濃度的鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸以及王水對(duì)鎢都不起作用，由于這種特性，能夠顯著提高合金的耐腐蝕性能。即使鋼板腐蝕，產(chǎn)生的銹中生成wo42_，由于該wo42_的存在，抑制氯化物離子侵入鋼板表面，在鋼板表面的陽(yáng)極部等PH下降的部位處產(chǎn)生難溶性的FeWO4,該FeWO4的存在，也抑制氯化物離子侵入鋼板表面，通過(guò)抑制氯化物離子侵入鋼板表面，有效地抑制鋼板的腐蝕。因此，本申請(qǐng)將鎢的含量控制在0.03~0.09%。
[0016]合金材料中的錫:錫的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，用來(lái)提高合金的耐腐蝕性能，在常溫下不易被氧氣氧化，所以它經(jīng)常保持銀閃閃的光澤，且錫無(wú)毒，不會(huì)污染土壤。因此，本申請(qǐng)將錫的含量控制在0.6~0.8%。
[0017]合金材料中的釩:細(xì)化晶粒作用強(qiáng)，可提高鋼的強(qiáng)度和韌性，減小過(guò)熱敏感性，提高熱穩(wěn)定性，釩在空氣中250°C以下是穩(wěn)定的，有良好的可塑性、可鍛性。在鋼板表面的陽(yáng)極部等PH下降的部位處產(chǎn)生難溶性的有2十、3十、4十、5十等多種價(jià)態(tài)，五價(jià)釩有氧化性，低價(jià)釩有還原性。對(duì)稀硫酸、稀鹽酸、稀磷酸保持相對(duì)穩(wěn)定。因此，本申請(qǐng)將釩的含量控制在0.2~0.5%。
[0018] 合金材料中的銥:銥的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。是最耐腐蝕的金屬，銥對(duì)酸的化學(xué)穩(wěn)定性極高，不溶于酸，只有海綿狀的銥才會(huì)緩慢地溶于熱王水中，如果是致密狀態(tài)的銥，即使是沸騰的王水，也不能腐蝕銥；稍受熔融的氫氧化鈉、氫氧化鉀和重鉻酸鈉的侵蝕。一般的腐蝕劑都不能腐蝕銥。在鋼板表面的陽(yáng)極部等pH下降的部位處產(chǎn)生難溶性的有2+、4+、6+多種價(jià)態(tài)，有效地抑制鋼板的腐蝕。微量的銥?zāi)軌蛱岣吆辖馃犭娦阅芰己?、高溫抗氧化、耐腐蝕性能。因此，本申請(qǐng)將銥的含量控制在0.000001~0.000003。
[0019]合金材料中的釕:化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，在溫度達(dá)100°C時(shí)，對(duì)普通的酸包括王水在內(nèi)均有抗御力，對(duì)氫氟酸和磷酸也有抗御力，釕主要是提高合金的耐腐性能。因此，本申請(qǐng)將II的含量控制在0.0000003~0.000005%。
[0020]合金材料中的錯(cuò):錯(cuò)是質(zhì)極硬，耐磨，也有相當(dāng)?shù)难诱剐?。能夠提高合金的硬度、耐磨性能及耐腐蝕性能，在鋼板表面的陽(yáng)極部等PH下降的部位處產(chǎn)生難溶性的有2 +、4+、6 +多種價(jià)態(tài)，有效地抑制鋼板的腐蝕。因此，本申請(qǐng)將JI的含量控制在0.0000002~0.000006%。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料與純銅加入百分比的銅相比，在不加入銅的情況下，通過(guò)加入導(dǎo)電性好的微量銀，成本比純銅或加入百分比的銅更低，耐磨性能良好，且導(dǎo)電性能更加，耐酸耐腐蝕性能更好，且不會(huì)對(duì)土壤造成污染，合金具有更好的耐腐蝕性。
【具體實(shí)施方式】
[0022]一種耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，其重量百分比成分為:C:0.1~.25%、P:0.06~0.08%、S:0.012~0.015%、Si:1.2~1.8%、Mn:0.1~.18%、Ag:0.000001 ~0.00006%、W:0.03~0.09%、Sn:0.6~0.8%、V:0.2~0.5%、其余為鐵。
[0023]本發(fā)明的耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，也可以含有下述重量百分比成分中的至少一種:Ir:0.000001 ~0.000003%、Ru:0.0000003~0.000005%、Rh:0.0000002~0.000006%。
[0024]優(yōu)選的，一種耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，其重量百分比成分為:C:0.1~.25%、P:0.06~0.08%、S:0.012~0.015%、Si:1.2~1.8%、Mn:0.1~.18%、Ag:0.000003~0.00005%、W:0.04~0.06%、Sn:0.6~0.8%、V:0.3~0.4%、其余為鐵。
[0025]本發(fā)明的耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，也可以含有下述重量百分比成分中的至少一種:Ir:0.000001 ~0.000003%、Ru:0.0000003~0.000005%、Rh:0.0000002~0.000006%。
[0026]實(shí)施例一本發(fā)明的耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，其重量百分比成分為:c:0.1%、P:0.06%、S:0.012%、Si:1.2%、Mn:0.1%、Ag:0.000001%、W:0.03%、Sn:0.6%、V:0.2%、Ir:0.000001%、其余為鐵。
[0027]實(shí)施例二
本發(fā)明的耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，其重量百分比成分為:c:0.25%、P:0.08%、S:0.015%、S1:1.8%、Mn:0.18%、Ag:0.00006%、W:0.09%、Sn:0.8%、V:0.5%、Ru:0.000005%、其余為鐵。
[0028]實(shí)施例三
本發(fā)明的一種耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，其重量百分比成分為:C:0.2%、P:0.07%、S:0.013%、Si:1.5%、Mn:0.14%、Ag:0.0000035%、W:0.06%、Sn:0.7%、V:0.25%、Ir:0.000002%、其余為鐵。
[0029]實(shí)施例四
本發(fā)明的一種耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，其重量百分比成分為:C:
0.2%、P:0.07%、S:0.013%、Si:1.5%、Mn:0.14%、Ag:0.0000035%、W:0.06%、Sn:0.7%、V:
0.25%、Ir:0.000002%、Ru:0.0000004% 其余為鐵。
[0030]實(shí)施例五
本發(fā)明的一種耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，其重量百分比成分為:C:
0.2%、P:0.07%、S:0.013%、Si:1.5%、Mn:0.14%、Ag:0.0000035%、W:0.06%、Sn:0.7%、V:
0.25%、Ir:0.000002%、Ru:0.0000004%、Rh:0.0000004%、其余為鐵。
[0031]將上述實(shí)施例1-5的耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料產(chǎn)品使用常規(guī)方法在沿海地區(qū)進(jìn)行耐土壤腐蝕性能測(cè)試得測(cè)試結(jié)果如表1所示:
表1:600天土壤腐蝕平均速率表
【權(quán)利要求】
1.一種耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，其重量百分比成分為:c:0.1~ο.25%、P:0.06~0.08%、S:0.012~0.015%、Si:1.2~L 8%,Mn:0.1~θ.18%、Ag:0.ΟΟΟΟΟ1~Ο.00006%,W:0.03~0.09%、Sn:0.6~0.8%、V:0.2~0.5%、其余為鐵。
2.如權(quán)利要求1所述的耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料專(zhuān)用工具，其特征在于:本發(fā)明的耐酸性土壤腐蝕的接地網(wǎng)耐蝕合金材料，也可以含有下述重量百分比成分中的至少一種:Ir:0.000001 ~0.000003%、Ru:0.0000003~0.000005%、Rh:0.0000002~0.0000 06%。
【文檔編號(hào)】C22C38/12GK103667892SQ201310624214
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】李躍杰, 李昕, 牛宇干, 艾新法 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)河南省電力公司平頂山供電公司