8000系列铝合金导体选型常识
自2009年以来,国内铝合金导体市场迅猛发展,电缆企业在上马铝合金电缆项目的过程中遇到导体选型、设备选型、工艺解决方案等一系列问题。铝合金电缆及铝合金导体相应国家标准未正式出台,许多号称能够制造8000系列铝合金导体的企业并未掌握成熟的技术,一些不法企业以假乱真,以次充好,导致市场流通的产品鱼目混珠,电缆企业采用导体不当而造成重大质量事故的现象屡见不鲜。
以下将以问答的形式,阐明8000系列铝合金导体相关技术性问题,以便广大电缆企业用作采购参考。
㈠铝合金导体标准及关联标准
1、8000系列铝合金导体有哪些国际、国内标准?
① 国际正式标准:ASTM B800-05,中文名:电工用退火及中间热处理状态的8000系铝合金线标准。
② 国内标准:国标报批稿:《电缆导体用铝合金线标准》 2、8000系列铝合金导体有多少牌号?最常用的牌号是什么? ① 8000系列铝合金导体一共有6个牌号 ② 常用牌号为:8030及8176
3、8030及8176铝合金导体有什么区别,性能有什么差异吗? ① 8030含铜、镁元素,8176不含铜、不含镁。
② 8030与8176具体指标上各有长短,其综合性能接近,用作电力电缆及其
他特种电缆的导体是没有问题的。
4、8030(以下仅以8030铝合金导体为例)铝合金导体与纯铝杆有什么区别? ① 电工圆铝杆国家标准:GB/T 3954-2008
纯铝杆机械性能、电性能标准为:(以A2\\A4\\A6\\A8四种典型型号为例) 型号 抗拉强度 MPA 延伸率 % 20℃电阻率
Ω·mm2/m
A2 80-110 13 0.02785 A4 95-115 11 0.02801 A6 110-130 8 0.02801 A8 120-150 6 0.02801 在保证抗拉强度的前提下,四个典型型号延伸率的优等指标为: A2 15-23% A4 13-17% A6 10-13%
A8 8-11%
用通俗的话讲,8030铝合金杆从机械性能上集成了纯铝杆的优点,即抗拉强度至少要达到A8杆的下线,延伸率至少要达到A2杆的下线,在此基础上,9.5MM铝合金杆20℃电阻率越低越好。
㈡铝合金导体供应商资质
1、如何认定铝合金导体厂家提供的铝合金杆检测报告是否权威?
① 铝合金电缆国标报批稿由上海电缆研究所牵头组织电缆企业共同起草并
制定的。上海电缆研究所具备铝合金导体检测权威性。
② 铝合金导体国标报批稿:《电缆导体用铝合金线标准》由机械工业电工材料及特种线缆产品质量监督检测中心牵头,组织铝合金导体生产厂家共同起草并制定的,创造性提出了压缩蠕变检测标准和方法,并提供最严格的铝合金导体抗蠕变性检测服务。因此,机械工业电工材料及特种线缆产品质量监督检测中心出具的铝合金导体检测报告最具权威性。 2、铝合金杆全性能检测报告如何正确的解读?
① 首要任务为鉴别报告的真伪。一个报告对应一个编号,这是唯一的,记录
了送检单位、送检时间等基本信息。
机械工业电工材料及特种线缆产品质量监督检测中心报告真伪查询电话: 021—65494605—2106(分机),企业可报上收到报告的编号查询。 上海电缆研究所报告真伪查询电话: 021—65494605
② 比较供应商提供的铝合金导体检测报告参数:抗拉强度是否在117MPA以
上,延伸率是否在13%以上,如果报告显示,该产品抗拉强度大于117MPA,延伸率大于13%,说明该企业铝合金杆制造过程中抗拉强度与延伸率的关系处理的很好,其次,要看导体20℃电阻率是否靠近0.028264,越靠近,电性能越好。
3、供应商无法提供铝合金导体抗蠕变性检测报告怎么看待这个问题? 抗蠕变性检测报告是全面而有针对性的反映了铝合金导体的安全性,这个非
常重要,导体的安全直接关系电缆的安全和使用寿命。假如供应商缺乏抗蠕 变性检测报告而提供的全性能检测报告数据优秀,比如导体抗拉强度大于 117MPA,延伸率大于13%,20℃电阻率靠近0.028264,那么该厂家的铝合金 导体抗蠕变性能一定不会差。因为导体抗蠕变性与抗拉强度、延伸率、电性 能可以互相反映。
4、如何正确解读供应商提供的抗蠕变性检测报告?
① 机械工业电工材料及特种线缆产品质量监督检测中心抗蠕变性检测服务
规定,铝合金导体抗蠕变性检测最严格的标准为:9个条件,每个条件
持续检测100小时,铜导体、纯铝导体在相同的要求下检测,检测完毕,分类统计处理各自的数据,并最终形成三种导体抗蠕变性曲线对比图表。
② 抗蠕变性检测服务时间周期最起码为一个季度,如果考虑排队的情况,
可能要6个月甚至一年才能拿到检测报告。所以,铝合金导体制造厂家为了应对火速发展的市场形势而要求减少条件或者减少每个条件的检测时间也无可厚非。
③ 铝合金导体抗蠕变性检测,选择检测条件越严格,选择该检测条件的检测时间越接近100小时,最终形成的蠕变数据越能反应该导体的抗蠕变性能,也越能说明用该导体制成的铝合金电缆的安全性和使用寿命。
④ 美标ASTM B800-05前言中提到,8000系列铝合金导体抗蠕变性能比铝
提高了300%
请注意是提高了300%,而不是达到纯铝的300%。也就是说,合格的8000
系列铝合金导体其抗蠕变性能应该达到纯铝的400%以上。
所以,宣称铝合金电缆的使用寿命可以达到40年,而纯铝的使用寿命为
10年,很必要也必须通过铝合金导体抗蠕变性达到纯铝的400%以上来证明。
⑤ 解读抗蠕变性检测报告,不仅要对比检测条件,还要对比检测时间,最
终对比蠕变应变量的大小和纯铝蠕变应变量的比值是否达到400%以上。 一种合格的铝合金导体抗蠕变性检测数据应当为,举例:铜导体的蠕变应变量为A%,铝合金导体的蠕变应变量为B%,纯铝导体的蠕变应变量为C%,那么C%÷B%须≥400%,B%略小于A%。假如C%÷B%<400%,说明该铝合金导体抗蠕变性不足以支持铝合金导体使用寿命能够到达40年这个论点,如果C%÷B%<300%,那么该铝合金导体制成的铝合金电缆安全性和使用寿命就要大打折扣。
㈢铝合金杆样品或者大货的甄别
1、假如一个铝合金杆厂家提供的样品或者大货其抗拉强度达不到117MPA,或
者延伸率低于13%,会有什么问题?
① 铝合金杆抗拉强度低于117MPA,则裸线芯退火后,单丝抗拉强度无法达到98MPA的
概率为30%。国标报批稿:《电缆导体用铝合金线标准》中规定,铝合金线软态抗拉
强度下限为98MPA。铝合金导体由于大量加入铁、铜等各种合金元素,其硬态电阻
率一般都较高,提升导电率,提升延伸率,提升导线整体的柔韧性,需退火工艺来实现,而退火后导体抗拉强度残存值为80.6%左右。线芯退火是根据线芯的粗细、线芯的电阻率及轴上线芯卷绕的厚实度来灵活制定的。线芯越粗、线芯电阻率越高、轴上线芯卷绕越严实,退火时间越长,温度越高。
② 铝合金杆延伸率低于13%,很容易造成拉丝困难,尤其是10-25平方电缆所用的直径小于φ1.8MM的小线拉制断线率将大大提升。 2、铝合金导体指标中抗拉强度指标为什么这么重要?
① 抗拉强度是铝合金导体抗蠕变性能的一个缩影,可以肯定的是,铝合金导
体抗拉强度越小,抗蠕变性能越差。而导体的抗拉强度代表了一个导体厂家的配料及制造难度,抗拉强度与延伸率曾强烈的反向关系,抗拉强度一部分是通过配方影响的,另一部分是工艺影响的,如果配方和工艺有任何一种或者两种都不合理,那么就会出现以下情况,一是抗拉强度上去了,延伸率下来了,延伸率下来不利于拉丝。二是抗拉强度上
去了,延伸率下来了,同时导体电阻率上去了,这个对导体品质更加致命。
3、连铸连轧工艺和水平连铸挤压工艺生产的铝合金杆有什么不同? ① 连铸连轧工艺生产的铝合金杆为铸条经过13-15个机架连续轧制一次成
形。水平连铸挤压工艺生产的铝合金杆为铸条先挤压成15-18MM粗铝合金杆,再由粗铝合金杆经过小型挤压机挤压成8.5-9.5MM铝合金杆,为二道热加工挤压二次成形。
② 挤压杆线密度偏低,密度值一般为2.65kg/dm3,低于纯铝的线密度2.705kg/dm3,连铸
轧铝合金杆线密度值一般为2.725—2.73 kg/dm3,金相组织更紧密,晶格结构更稳定。
③ 挤压杆耐高温性能差,由于本身晶格与晶格,晶格与化合物之间的排列紧密度较连铸连轧铝合金杆差,线缆持续满负荷运行条件下,导体在高温条件下将比连铸连轧铝合金导体发生更大的位错和滑移,导致材料高温条件下抗蠕变性大大下降,这为线缆的使用寿命埋下了隐患。 ④ 二次成型挤压杆不利于拉制细丝。
⑤ 二次成型挤压杆20℃电阻率偏高,一般为0.028264—0.02860
4、怎么样的铝合金杆才算是优质的铝合金杆?
① 抗拉强度、延伸率、电阻率、化学成分符合标准或者承诺的指标。
② 铝合金杆外观应圆整,没有飞边、翘皮、麻坑、擦伤等缺陷。如果供应商提供的铝合金杆产品外观呈现规则的正圆,表面很光滑,只能说明这个杆子是挤压式二次成型的产品,不少电缆企业被正圆光滑的杆子外表所迷惑,认为这个杆子质量肯定好。
连铸连轧生产的铝合金杆常用规格为9.5MM直径,它是三向轧辊轧制,不可能是正圆形状,杆子外表必有轻微的轧痕。
③ 优质的铝合金杆拉丝断线率必须≤3次。如果断线率大于3次,要分析其断线情况。
丝是断在箱内还是箱外,如果是箱内,看断在第几道模,把断线口截取下来清洗干净,查看断线口的状态,有的是含有明显不同于导体颜色的杂质造成的断线,有的是浇筑时吸氢过多形成空心气泡造成的断线。总之,断线率过高或者根本就是一拉就断而无法拉制,有四种原因: 第一,铝合金导体材质问题,前面已经讲了。
第二,设备的问题,不少企业沿用的是拉制纯铝杆的铝拉丝机,早先流行
的立式十模拉丝机整体功率一般只有75KW,是不能拉制铝合金丝的。塔伦式11模或者13模拉丝机也要看其电机功率,如果功率是75KW的,肯定是不能拉铝合金丝的。我们公司至少碰到过6起这样的事件。
第三,配模的问题。有的企业进线压缩比没控制好,有的没掌握规律,一
旦换丝号
需要调整模具数量和位置,则常常弄错。
第四,模具材质问题。拉制铝合金杆的模具材质和模具进口区的角度都是
有讲究的。如果模具材质选用不当,很可能拉制出来的铝合金丝表面有很多毛刺、翘皮和擦伤。
④ 优质的铝合金杆拉制出来的丝必须是亮银色的,准确的说,铝合金丝应该非常光滑,呈现亮银色,闪亮剔透、颜色纯净的效果比纯铝要明显的多。所以,光凭铝合金杆的外表是不能判断拉制出来的丝的好坏的,关键还要看实际拉制后的丝的表面效果。
⑤ 铝合金丝表面颜色较灰暗,隐隐或者明显有灰斑,说明该铝合金杆生产过程中除杂没有控制好。这样的丝很可能一段好拉,一段不好拉,而且电阻率肯定偏高。
5、如何从退火后的数据看铝合金导体的好坏?
① 裸线芯经正常的退火工艺处理后,其单丝的抗拉强度应≥98MPA ② 裸线芯经正常的退火工艺处理后,其单丝的延伸率应≥17%
③ 裸线芯经正常的退火工艺处理后,其单丝的20℃电阻率应满足:个别≤
0.028450,平均≤0.028264
④ 裸线芯经正常的退火工艺处理后,其单丝表面光滑度与光亮度与退火前没
有明显的差别。如果表面发暗明显甚至发灰发黑,则说明,该铝合金杆除杂工艺没有控制好或者 成分配比不合理。
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