CN102605295B - 一种耐酸性土壤腐蚀的接地网耐蚀合金材料 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料，其重量百分比成分为0.1～0.3％的碳，0.1～0.9％的硅，0.2～1.8％的锰，0.06～1.9％的铜，0.07～1.9％的镍，0.5～1.2％的铬，0.15～0.3％的钼，≤0.02％的磷，≤0.02％的硫，余量为铁。本发明克服了酸性土壤中传统接地网在防腐技术上的多种缺陷，从而具有了防腐性能优良的特点。产品的耐酸性土壤腐蚀性能明显优于传统的镀锌钢。由于产品仅仅是在普通Q235钢冶炼过程中添加少量的耐蚀元素即可实现，故十分容易实现工业化生产，且成本低廉，推广前景当十分广阔。

Description

一种耐酸性土壤腐蚀的接地网耐蚀合金材料

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种耐酸性土壤腐蚀的接地网耐蚀合金材料。

背景技术

接地网是保证发电、变电和输电系统设备安全运行和人身安全的必须设施。由于资源、经济等原因，我国接地网材料主要采用镀锌碳钢，这种材料长期处于复杂的土壤环境中，腐蚀不可避免。根据文献报道，我国电力接地网腐蚀状况比较严重，几乎每个省内电力接地网都存在不同程度的腐蚀，尤其是潮湿多雨的华南、华中地区，运行3-5年的镀锌钢出现严重腐蚀，甚至腐蚀断裂，造成多起设备损坏和停电事故。由此而来，接地网防腐一直是电力系统的重要研究课题，目前，国内外接地网常用的防护措施有：(1)换用铜或铜包钢材料；(2)实施阴极保护；(3)材料上包裹降阻剂；(4)材料上涂刷导电涂料。但是采用的这些防护措施仍然存在不少缺陷，如阴极保护，其施工虽然简单，但维护费用大；再如降阻剂，其施工难度大且防腐性能发挥依赖特定环境；如果采取换用铜或铜包钢，虽然这种材料在普通土壤中非常耐腐蚀，但价格昂贵，又容易污染土壤，且腐蚀附近钢架结构电偶；而如果采用导电防腐涂料又存在老化快的问题，涂料一旦破裂其局部将受到腐蚀。随着经济的高速发展，环境污染越来越严重，酸雨频繁造成大量土壤酸化(pH＜7.0)，接地网腐蚀尤为惨重，镀锌钢的使用寿命不到1年，而铜在酸性土壤中的耐蚀性还不如镀锌钢，因此，对于酸性土壤中接地网的腐蚀一直还没有很好的防护措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的落后状况，为解决酸性土壤中接地网的防腐技术缺陷，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。

本发明的技术解决方案是，所提供的这一种耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料，其重量百分比成分为：

碳(C)     0.1～0.3％，

硅(Si)    0.1～0.9％，

锰(Mn)    0.2～1.8％，

铜(Cu)    0.06～1.9％，

镍(Ni)    0.07～1.9％，

铬(Cr)    0.5～1.2％，

钼(Mo)    0.15～0.3％，

磷(P)     ≤0.02％，

硫(S)     ≤0.02％，

余量为铁(Fe)。

所述本发明的这一种耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料，也可以含有下述重量百分比成分中的至少一种：

钛(Ti)    ≤0.04％，

镁(Mg)    ≤0.005％，

钙(Ca)    ≤0.005％，

铌(Nb)    ≤0.1％，

锆(Zr)    ≤0.1％。

所述本发明的这一种耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料，可以用纯合金元素碳、硅、锰、铜、镍、铬、钼、磷、硫、钛、镁、钙、铌、锆按比例冶炼而成，也可以在传统接地网用Q235型钢冶炼的基础上，添加铜、镍、铬、钼、钛、镁、钙、铌、锆耐蚀元素冶炼而成。

本发明中上述各合金元素的作用及其耐蚀机理如下：

碳：碳的主要作用是提高合金材料强度，同时碳和铬形成的碳化物也有助于耐蚀性的提高，但碳的含量过高使渗碳体碳化铁(Fe₃C)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，碳化铁含量应控制在0.1～0.3％之内；

硅：硅的作用是脱氧和保证强度，硅的含量过低不能保障最低强度，过高影响焊接性能，故硅的含量应控制在0.1～0.9％之内；

锰：锰与硅一样，作用是脱氧和强度所需元素，锰可以减弱合金因硫引起的脆性，改善钢的加工性能。锰的含量过高会使晶粒粗化，容易使钢产生白点，故锰的含量应控制在0.2～1.8％之内；

铜：铜是耐蚀元素，主要作用是提高合金抗腐蚀性，可以在合金表面形成致密保护膜，显著降低阳极活性，但铜的含量过高会增加成本、降低焊接性能和热加工性能，引起热脆性，故铜的含量应控制在0.06～1.9％之内；

镍：镍是耐蚀元素，主要作用是提高合金抗腐蚀性，降低阳极活性，同时可以防止铜带来的热脆性，镍的含量过多会增加成本，对焊接性能也不利，故镍的含量应控制在0.07～1.9％之内；

铬：铬是耐蚀元素，主要作用是提高合金抗腐蚀性，一方面固溶在铁素体中，其氧化物即氧化铬(Cr₂O₃)富集于靠近基体的保护膜中，抑制阳极反应；另一方面与碳形成碳化物即碳化铬(Cr₂₃C₆)，抑制阴极反应，但碳化铬含量过剩，反而使腐蚀性下降，故碳化铬含量应控制在0.5～1.2％之内；

钼：钼是耐蚀元素，主要作用是提高合金抗腐蚀性，一方面增加合金表面保护膜的致密性，提高耐点蚀性，另一方面增加合金的淬透性，提高强度，但钼的含量过剩会降低焊接性能，故钼的含量应控制在0.15～0.3％之内；

磷：磷是对抗酸性土壤腐蚀性能有利元素，磷是阳极去极化剂，有助于在钢表面形成均匀的锈层从而抑制腐蚀，但磷的含量过高会恶化焊接性能，降低韧性，故磷的含量应控制在0.02％及以下；

硫：硫是合金冶炼中不或缺的元素，但硫对合金的耐蚀性、焊接性能、强度不利，故硫的含量越低越好，一般应控制在0.02％及以下；

钛：微量元素钛是耐蚀元素，主要作用是提高合金抗腐蚀性，增加保护膜的致密性，降低阳极活性，但钛的含量过剩使焊接性和热加工性劣化，故钛的含量应控制在0.04％及以下；

镁和钙：微量元素镁和钙都是提高耐酸性土壤腐蚀的有效元素，特别是在含有氯化物的酸性土壤中，可以使锈层中的pH值上升，抑制阴极反应，但镁或钙过量会影响加工性，故镁或钙的含量应控制在0.005％及以下；

铌和锆：微量元素铌和锆都是提高耐酸性土壤腐蚀的有效元素，特别是在含硫酸和含盐酸的土壤中，铌或锆作为氧化剂可以使保护膜更加致密，提高抗腐蚀性，但铌或锆的添加量过剩会使焊接性能降低，故铌或锆的含量应控制在0.1％及以下。

本发明的有益效果是，所提供的一种耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料，克服了酸性土壤中传统接地网在防腐技术上的上述多种缺陷，从而具有了防腐性能优良，成本低廉，利于广泛推广的特点。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料的成分是：

碳      1kg，

硅      1kg，

锰      2kg，

铜      0.6kg，

镍      0.7kg，

铬      5kg，

钼      1.5kg，

磷      0.2kg，

硫      0.2kg，

铁    987.8kg。

实施例2：

本实施例的一种耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料的成分是：

碳      3kg，

硅      9kg，

锰      18kg，

铜      19kg，

镍      19kg，

铬      12kg，

钼      3kg，

磷      0.2kg，

硫      0.2kg，

钛      0.4kg，

镁      0.05kg，

钙      0.05kg，

铌      1kg，

锆      1kg，

铁    914.1kg。

将上述实施例1～2的耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料产品使用常规方法进行耐土壤腐蚀性能测试得测试结果如表1所示：

表1：耐土壤腐蚀性能测试表

继续使用常规方法进行252天土壤腐蚀实验，测得土壤腐蚀平均速率如表2所示：

表2：252天土壤腐蚀平均速率表

由表2可见，上述本发明的实施例1～2的耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料产品的耐酸性土壤腐蚀性能明显优于传统的镀锌钢。由于本发明的产品仅仅是在普通Q235钢冶炼过程中添加少量的耐蚀元素即可实现，故本发明的产品十分容易实现工业化生产，且成本低廉，推广前景当十分广阔。

Claims (2)

1.一种耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料，其重量百分比成分为：

碳    0.1～0.3％，

硅    0.1～0.9％，

锰    0.2～1.8％，

铜    0.06～1.9％，

镍    0.07～1.9％，

铬    0.5～1.2％，

钼    0.15～0.3％，

磷    ≤0.02％，

硫    ≤0.02％，

余量为铁。

2.根据权利1所述的一种耐酸性土壤腐蚀的接地网用耐蚀合金材料，其特征在于，还含有下述重量百分比成分中的至少一种：

钛    ≤0.04％，

镁    ≤0.005％，

钙    ≤0.005％，

铌    ≤0.1％，

锆    ≤0.1％。