[发明专利]一种耐酸性土壤腐蚀耐磨的接地网合金材料

说明书

技术领域

本发明属于电网耐磨耐腐蚀金属材料技术领域，特别涉及一种耐酸性土壤腐蚀耐磨的接地网合金材料。

背景技术

在综合接地系统，通常采用纯铜棒或铜包钢等金属接地极。采用金属接地极，虽然可以降低综合接地系统的接地电阻，但由于存在金属腐蚀问题，铜的腐蚀速率在土壤中的典型值为0.19mm/年，铝的腐蚀速率在土壤中的典型值为0.55mm/年，铅的腐蚀速率在土壤中的典型值为0.42mm/年，钢的腐蚀速率在土壤中的典型值为0.66mm/年，会影响接地极的寿命。上述金属腐蚀率数据为均匀腐蚀，若发生点蚀，金属的腐蚀率更大，使用寿命会严重减少。

多年来，我国由接地问题引起的电力系统事故时有发生，每次事故造成的直接经济损失大约在数十万元到几百万元之间，由电力系统事故造成的停电所带来的间接经济损失更大。在我国的接地工程中，镀锌钢一直是主要的接地材料。很多地区，由于土壤的腐蚀性强，使得钢接地网出现腐蚀甚至断裂，接地电阻升高，在短路故障或雷击时，容易造成电气设备的损坏或危机人身安全。在腐蚀性较强的土壤中，接地网的1-2年就有可能损坏。因此在这些地区，防腐蚀已成为接地网建设的首要问题。采用镀锌钢存在一些不足：一是为了防止腐蚀引起的事故，镀锌钢加大截面积是一种常用的方法，但是存在浪费材料严重，又增加了施工难度，并且在强腐蚀地区无法防止局部腐蚀引起的断裂；二是，针对镀锌钢耐腐蚀性差的问题，有关规范要求接地网需要定期开挖检查，或者定期改造、重建，这既影响了发变电站的正常运行，又大大增加了工程投入，而且很多接地网建于建筑物下面，造成地网开挖、改造的巨大困难。

国际上普遍采用铜接地网或铜接地装置，基本没有接地网的腐蚀问题。实际应用中反应出一些问题：如铜材料价格昂贵，难以被广泛使用，仅在一些重点工程或特殊工程中应用；由于昂贵，经常发生被偷盗事故，可能引发更大的接地事故发生；对土壤和地下水存在污染；还有在酸性环境下耐蚀性较差。

电力系统接地装置一般由水平接地极、垂直接地极和接地引线组成。铝合金是接地材料的一种，通常被用来作为接地引线。铝在自然环境条件下表面会生成一层致密的氧化膜，氧化膜能够阻止阳极反应，使铝不发生腐蚀。在酸性土壤中，铝的氧化膜溶解于土壤中，发生均匀腐蚀。在中碱性土壤中，铝的腐蚀发生在氧化膜破损处，主要表现为局部腐蚀，严重的甚至穿孔。铝腐蚀造成接地引线变细，接地电阻升高，在遭受雷电或短路时引起事故，无法保证电网安全运行。因此提高接地材料耐腐蚀性，保证电力系统接地性能的稳定性，延长接地网的使用寿命，降低电网运营成本，是电力系统安全经济生产所迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种耐酸性土壤腐蚀的接地网耐蚀合金材料，这种材料的成分设计更为合理、所添加之耐蚀元素更符合电化学腐蚀抑制原理。

实现上述目的采取的技术方案是：一种耐酸性土壤腐蚀的接地网耐蚀合金材料，其重量百分比成分为：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%、其余为铁。

本发明的耐酸性土壤腐蚀的接地网耐蚀合金材料，也可以含有下述重量百分比成分中的至少一种：Ir：0.000001~0.000003%、Ru：0.0000003~0.000005%、Rh：0.0000002~0.000006%。

本发明中上述各合金元素的作用及其耐蚀机理如下：合金材料中的碳：主要作用是提高合金材料强度，碳的含量过高使渗碳体碳化铁含量增加，一方面对合金的焊接不利，另一方面碳化铁和基体合金产生电偶腐蚀，使合金整体耐蚀性能下降，为了避免碳的不利影响，因此，本发明的碳含量应控制在0. 1~0. 25%之内。

合金材料中的磷：P虽然是杂质元素，但对抗酸性土壤腐蚀性能有利元素，具有提高钢在接地网环境下耐均匀腐蚀以及耐点蚀的作用，其在腐蚀过程中形成PO43-，起到阴极性缓蚀剂的作用。但是，当P的含量越低，对刚的生产成本越高，同时需要先进的生产工艺。因此，本发明将磷的含量控制在0.06~0.08%之内，不会使钢的焊接性能降低，同时降低了成本，能够在钢表面形成均匀的锈层从而抑制腐蚀，并起到阴极性缓蚀剂的作用。

合金材料中的硫：硫是合金冶炼中不或缺的元素，硫对合金的焊接性强度不利，但是当P含量低于0.012%时会导致钢的成本急剧增加，同时先进的生产工艺。因此，本发明将硫的含量控制在0.012~0.015%。