Що таке мідна сталева пластина для захисту від блискавки?
Плакована міддю сталева пластина для захисту від блискавки – це біметалічний композит, який поєднує товстий шар міді зі сталевим сердечником за допомогою вибуховий зварювання або склеювання рулонами. Це забезпечує провідність і корозійну стійкість міді з механічною міцністю та економічною ефективністю сталі. Це не покрите покриттям. Це металургійне з’єднання, яке не відшаровується та не розшаровується під дією екстремального теплового та механічного навантаження від удару блискавки.. Інженери використовують його як заземлюючий електрод, противага сітка, або з'єднувальної площадки на підстанціях, вежі, та промислових об'єктів.
Чому б просто не використати міцну мідь або міцну сталь?
Тверда мідь м'яка, дорогий, і не вистачає міцності, щоб бути забитим глибоко в землю як стрижень або підтримувати важкі з’єднання шин. Тверда сталь швидко кородує в ґрунті, втрачаючи свій шлях низького опору протягом місяців. Мідь одягнений сталь вирішує обидві проблеми. Багато користувачів на Reddit повідомляють, що після переходу з суцільної міді на сталеві пластини з мідним покриттям, вони не помітили зниження продуктивності під час тестування опору заземлення, але вони значно скоротили витрати на матеріали 40% і перестав турбуватися про крадіжки цінного мідного брухту з будівельних майданчиків. Отже, справжнє питання полягає в тому: чому ви все ще вказуєте чисту мідь?
Як створюється зв'язок? Вибухове склеювання проти. Рулонне склеювання
Вибухове з’єднання використовує точно контрольований заряд вибухової речовини для зварювання міді зі сталлю. Результатом є справжній металургійний зв’язок на атомному рівні без наповнювача, немає потоку, відсутність зони термічного впливу, яка розм'якшує сталь. Під час рулонного склеювання складені метали проходять через важкі ролики під високим тиском і температурою. Для пластин блискавкозахисту, кращим методом є склеювання вибухом. Він зберігає повну провідність міді та створює зв’язок, який перевірено на зсув 20,000 psi (140 МПа). Один менеджер проекту для а 500 Підстанція кВ сказала мені, що після випробування прямого удару блискавки, його скріплені вибухом пластини показали нульове розшарування на краях — щось покрите або одягнений продукти не можуть претендувати.
Яке правильне співвідношення товщини міді та сталі?
Галузеві стандарти визначають 10% до 20% міді за площею поперечного перерізу. Для 1/4 дюйма (6.35 мм) товста пластина, це означає 0.025 до 0.050 дюймів міді, прикріплених до сталь ядро. Чому такий діапазон? Нижче 10%, шар міді занадто тонкий, щоб впоратися з розповсюдженням імпульсного струму без перегріву та погіршення зв’язку. вище 20%, ви витрачаєте мідь і додаєте вартість, оскільки сталевий сердечник уже несе механічне навантаження. Для застосувань із високим струмом пошкодження, таких як заземлення опори електропередачі, дотримуватися 15% мідь. Для загального заземлення будівлі, 10% працює добре. Не дозволяйте постачальнику переконати вас зробити тонший шар міді, щоб заощадити гроші; ви пошкодуєте про це під час першого сезону блискавки.
Які стандарти регулюють обміднені сталеві пластини для заземлення?
Два документи не підлягають обговоренню. перше, ASTM B101 охоплює специфікацію для міді-одягнений сталеві пластини заземлення — цілісність зв’язку, товщина міді, і допуски на розміри. друге, IEEE Std 80 надає розрахунки конструкції заземлення, які визначають, яка площа пластини вам потрібна для даного струму замикання та питомого опору ґрунту. Якщо ваш постачальник не може надати сертифікат відповідності ASTM B101, не купуйте в них. Також попросіть ультразвукове дослідження (UT) звіти, які сканують весь інтерфейс з’єднання на наявність пустот або розривів. А 1% несклеєна ділянка може стати точкою виникнення тріщини під час a 100 кА стрибок блискавки.
Як перевірити якість зв'язку? UT та випробування на зсув
Ультразвуковий контроль (UT) використовує високочастотні звукові хвилі для відображення межі мідь-сталь. Будь-яка область, де відсутній зв’язок, відображається як аномалія відбиття. Випробування на зсув фізично розрізає пластину та намагається зісковзнути мідь зі сталі. Необхідна міцність на зсув для пластин блискавкозахисту зазвичай становить 20,000 psi (140 МПа) мінімум. Не пройшли таблички 100% УЗ сканування. Один користувач на професійному форумі поділився жахливою історією: вони встановили 30 пластини, і через півроку, у трьох відшарувався мідний шар, оскільки постачальник пропустив UT. Вартість заміни була в 10 разів більшою від оригінальної ціни пластини. Перевірте, перш ніж ховати.
Як плаковані міддю сталеві пластини витримують перенапруги?
Під час удару блискавки, імпульсного струму в порядку 100,000 ампер протікає через пластину за мікросекунди. Мідний шар забезпечує шлях з низьким опором. Сталевий сердечник виконує роль радіатора, розсіювання теплової енергії та запобігання плавлення або випаровування міді. Якщо зв’язок надійний, пластина поводиться як єдиний провідник. Якщо зв'язок слабкий, інтерфейс нагрівається, мідь розширюється з іншою швидкістю, ніж сталь, і починається розшарування. Ось чому вибухове з’єднання — з безперервним атомним зв’язком — є кращим за механічні затискачі чи паяні з’єднання. По суті, ви зварюєте два метали в один блок.
Де ви встановлюєте ці плити?
Загальні програми включають: 1) Заземлюючі електроди закопують у землю вертикально або горизонтально. 2) Противісні сітки викладені по периметру підстанції. 3) З'єднувальні колодки де внизу провідники від громовідводів або дроти повітряного екрану з’єднуються з мережею заземлення. 4) Колодки заземлення обладнання для трансформаторів і розподільних пристроїв. Пластини часто постачаються з попередньо просвердленими отворами або різьбовими шпильками для болтових з’єднань. Завжди використовуйте кріплення з нержавіючої сталі для цих з’єднань, щоб уникнути гальванічної корозії між мідною пластиною та сталевими болтами.
Як плакована міддю сталь протистоїть ґрунтовій корозії?
Мідь природно стійка до більшості ґрунтових хімікатів — хлоридів, сульфати, кислоти. Шар міді захищає сталевий сердечник від прямого контакту з землею. Проте, на зрізаних краях або просвердлених отворах, де сталь відкрита, ви повинні загерметизувати ці ділянки. Використовуйте антикорозійний склад або шар епоксидної мастики. І ніколи не зварюйте безпосередньо до мідного шару. Зварювання руйнує з’єднання і оголює сталь. Натомість, використовувати екзотермічне зварювання (cadweld) або болтові з'єднання з наконечниками з нержавіючої сталі. Один корозійний інженер сказав мені, що бачив 30-річну обміднену сталеву пластину, викопану з берегової підстанції, яка виглядала майже новою, тоді як сусідні тверді сталеві стрижні були проржавіли наскрізь до серцевини.
Плакована міддю сталь дешевша за суцільну мідь?
так, значно. Цільна мідна пластина коштує приблизно в чотири-п’ять разів дорожче за квадратний фут, ніж плакована міддю сталь такої ж загальної товщини. Оскільки сталевий сердечник несе механічне навантаження, ви також можете використовувати більш тонку загальну пластину, скажімо 1/8 дюйм (3 мм) замість плакованої міддю сталі 1/4 дюйм (6 мм) чистої міді — і отримати таку ж структурну жорсткість. Це означає, що ви економите на витратах на матеріали та на вазі. Для великої сітки заземлення підстанції, ця різниця у вартості може становити десятки тисяч доларів. І ти втрачаєш стимул для злодіїв: обміднені сталеві пластини не варто красти, оскільки мідь не можна легко зняти зі сталевого сердечника.
Як щодо гальванічної корозії на з’єднаннях?
Гальванічна корозія виникає, коли два різнорідні метали знаходяться в електричному контакті в присутності електроліту. (вологий грунт). Мідь благородна; сталь активна. Якщо ви з’єднаєте сталеву пластину, плаковану міддю, із заземлюючим стержнем із оцинкованої сталі, сталевий стрижень піддається корозії переважно в місці з’єднання. Виправити це просто: використовуйте з’єднувачі з мідного сплаву або нержавіючої сталі на всіх з’єднаннях, і покрийте з’єднувальну поверхню діелектричним антикорозійним мастилом. Ще краще, використовуйте всю обміднену сталь у всій системі заземлення — стрижні, пластини, і кабелі, щоб мати одну металеву пару (мідь до міді) на кожному перехресті. Деякі інженери стверджують, що невелика кількість гальванічної корозії прийнятна, якщо система заземлення має надлишковий поперечний переріз металу.. Я не згоден. Система блискавкозахисту настільки хороша, наскільки хороша її найслабша ланка. Запобігайте корозії на з’єднаннях і ви запобіжите виходу системи з ладу.
Як впливає механічна міцність плакованої міддю сталі?
Сталевий сердечник надає пластині жорсткість, щоб її можна було врізати в землю без згинання. Він також підтримує важке обладнання, прикріплене до плити, не деформуючись. Під час удару блискавки, сталевий сердечник поглинає механічну ударну хвилю, яка розрізає чисту мідну пластину. А якщо встановлювати плити в приміщеннях з циклами заморожування-відтавання, сталевий сердечник запобігає розтріскування під час руху землі. Один підрядник, з яким я працював, керував 0,25-дюймовим (6.35 мм) товста мідна сталева пластина на три фути в кам’янистий ґрунт за допомогою гідравлічного молота — те, чого ви ніколи не зможете зробити з чистою міддю. Та сама міцність дозволяє використовувати довше, більш тонкі пластини для більш глибокого контакту з землею без ризику поломки.
Чому деякі інженери все ще вибирають тверду мідь?
Вони не оновили свої характеристики 20 років. Вони вважають, що мідь є золотим стандартом, і не сумніваються в цьому. Деякі також стурбовані тим, що плакована міддю пластина є композитом, і композити можуть мати приховані недоліки. Але правда є, Плакована міддю сталь десятиліттями використовувалася для заземлення військових і промислових пристроїв, і це працює. І IEEE, і ASTM визнають це. Єдина причина, щоб не використовувати його, це якщо ваш ґрунт дуже кислий (pH < 4.0) and the copper itself will corrode, in which case you should use stainless steel anyway, not pure copper. So if your engineer or specifier insists on solid copper, ask them to show you a cost-benefit analysis. Chances are, they can't.
Які методи герметизації країв запобігають нападу зчеплення?
На заводі, краї обмідненої сталевої пластини часто герметизують шляхом зварювання мідної кромкової смуги по периметру. Це запобігає проникненню ґрунтової вологи між шарами міді та сталі. Якщо вирізати тарілку за розміром у польових умовах, ви повинні заклеїти зрізаний край. Використовуйте двокомпонентне епоксидне покриття або гарячий бітумний герметик. Не залишайте відкриту сталь. Також, якщо свердлити отвори, нанесіть той же герметик на стінки отвору. Багато користувачів на Reddit зазначають, що краєва корозія є найпоширенішим видом пошкодження сталевих пластин, плакованих міддю, а не самого з’єднання, але незахищені краї. Загерметизуйте кожну відкриту сталеву поверхню.
Чи можна використовувати сталеві пластини, плаковані міддю, у морському середовищі?
так, з обережністю. У зонах бризок солоної води, ризик гальванічної корозії вище. Використовуйте більш товсті шари міді (принаймні 20% поперечний переріз) і нанесіть міцне морське епоксидне покриття на всі відкриті сталеві краї. Якщо пластина буде повністю занурена в морську воду, подумайте про використання пластини з мідно-нікелевим покриттям. Але для заземлення морських вітрових турбін або берегових підстанцій, плакована міддю сталь успішно використовується при належному ущільненні. One offshore platform installer told me they use copper clad steel grounding plates because they need the mechanical strength to withstand wave impact, and pure copper would deform under the load.
What Sizes and Shapes Are Available?
Standard plates come in sizes from 12 дюймів 12 дюймів (300 х 300 мм) до 48 дюймів 96 дюймів (1200 х 2400 мм). Товщина коливається від 1/8 дюйм (3 мм) до 1 дюйм (25 мм). Custom shapes can be made: прямокутний, circular, or L-shaped for corner applications. Some manufacturers offer plates with integral grounding studs or mounting lugs. If you need a non-standard shape, order early; custom dies may require a longer lead time. For most substation applications, a 24 х 24 inch plate with 0.25 inch overall thickness and 15% copper is the workhorse size.
How Do You Test the Installed Ground Resistance of a Copper Clad Steel Plate?
Use the fall-of-potential method per IEEE Std 81. Drive two test rods away from the plate, виміряйте падіння напруги на них під час подачі тестового струму, і розрахувати опір. Для однієї сталевої пластини з мідним покриттям у помірному ґрунті (100 ом-метри), ви повинні побачити опір заземлення 5 до 15 Ом, залежно від розміру плити та глибини заглиблення. Якщо опір вище очікуваного, перевірте, чи немає пошкодженого з’єднання або погано приклеєного краю пластини. Багато користувачів на технічних форумах рекомендують тестувати відразу після встановлення, а потім щорічно. Тенденція до зростання опору зазвичай свідчить про корозію в місці з’єднання або погіршення якості з’єднання.
У заземленні немає скорочення. Ви або робите це правильно із сертифікованим, перевірені матеріали, або ви приймаєте періодичні збої. Обміднена сталева пластина для блискавкозахисту не є компромісом — це інженерне рішення, яке перевершує суцільну мідь за всіма практичними показниками, крім простої електропровідності на одиницю об’єму.. І ця невелика різниця провідності не має значення, якщо пластина має правильний розмір. Вкажіть ASTM B101, вимога UT та протоколи випробувань на зсув, заклейте кожен край, і ваша система блискавкозахисту прослужить весь термін служби конструкції.
Постачальник
Metal Plate 4U є надійним глобальним постачальником металевих композитних панелей & виробник з великим досвідом у виробництві високоякісної нержавіючої сталі, нікелевий сплав, мідна сталь, і композитні пластини з титанової сталі. Компанія експортує в багато країн, таких як США, Канада, Європа, ОАЕ, Південна Африка, тощо. Як провідний розробник пластин, покритих вибухом, Металева пластина 4U домінує на ринку. Наша професійна робоча команда пропонує ідеальні рішення для підвищення ефективності різних галузей промисловості, наприклад посудини під тиском, теплообмінники, суднобудування, і хімічна обробка, створити цінність, і легко справлятися з різними викликами. Якщо ви шукаєте металеві композитні панелі або біметалічні пластини, будь ласка, не соромтеся зв'язатися з нами!