[发明专利]一种耐酸性土壤腐蚀的接地网耐蚀合金材料

说明书

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；