Марка сплава алюминиевых проводов

Обновлено: 01.05.2025

ГОСТ Р 55375-2012

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

АЛЮМИНИЙ ПЕРВИЧНЫЙ И СПЛАВЫ НА ЕГО ОСНОВЕ

Primary aluminum and alloys based on it. Grades

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "ЮНА" (ООО "ЮНА")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 99 "Алюминий"

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к маркам первичного алюминия, полученного путем электролиза из бокситового, нефелинового сырья и другого рудного сырья, и сплавам на его основе, выпускаемым в жидком виде, в виде чушек, слитков, катанки, ленты и др.

Контактные колодки для алюминиевой проводки

В прошлом – в 1960-70-х годах для алюминиевой проводки применяли те контактные колодки, которые тогда были и которые, естественно, были разработаны для медных проводов. Эти контактные колодки изготавливали из меди и стали. Поскольку алюминий расширяется при нагреве на 30 % больше, чем медь и сталь, то возникали проблемы с ослаблением контактов алюминиевой проводки.

В настоящее время разработаны специальные контактные устройства, которые изготавливаются из алюминиевых сплавов. Они подходят как для медной, так и для алюминиевой проводки.

Рисунок 4 – Контактная колодка для алюминиевой проводки

Свойства материала как электрического проводника

Для инженера-электрика наиболее важными свойствами и характеристиками материалов являются:

плотность,
электрическая проводимость,
прочность,
термическое расширение и
коррозионная стойкость.

Материалы, используемые в кабельной промышленности (алюминий)

Алюминий - химический элемент III группы периодической системыМенделеева (атомный номер 13, атомная масса 26,98154). В большинствесоединений алюминий трехвалентен, но при высоких температурах онспособен проявлять и степень окисления +1. Из соединений этого металласамое важное - оксид Al₂O₃.

Алюминий - серебристый-белый металл, легкий (плотность 2,7 г/см 3 ), пластичный, хороший проводник электричества и тепла, температура плавления 660 o C.Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы.Алюминий химически активен (на воздухе покрывается защитной оксиднойпленкой - оксидом алюминия. Оксид алюминия (Al₂O₃)надежно предохраняет металл от дальнейшего окисления. Но если порошокалюминия или алюминиевую фольгу сильно нагреть, то металл сгораетослепительным пламенем, превращаясь в оксид алюминия. Алюминийрастворяется даже в разбавленных соляной и серной кислотах, особеннопри нагревании. А вот в сильно разбавленной и концентрированнойхолодной азотной кислоте алюминий не растворяется. При действии наалюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причемобразуются алюминаты - соли, содержащие алюминий в составе аниона:

Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействуют с водой, вытесняя из нее водород:

Образующийся гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи, образуя гидроксоалюминат:

Суммарное уравнение растворения алюминия в водном растворе щелочи имеет следующий вид:

Алюминий активно взаимодействует и с галогенами. Гидроксид алюминия Al(OH)₃ - белое, полупрозрачное, студенистое вещество.

В чистом виде алюминий впервые был получен датским физиком Х.Эрстедом в 1825 году, хотя и является самым распространенным металлом вприроде.

Производство алюминия осуществляется электролизом глинозема Al₂O₃ в расплаве криолита NaAlF₄ при температуре 950_oC.

Алюминий применяется в авиации, строительстве, преимущественно ввиде сплавов алюминия с другими металлами, электротехнике (заменительмеди при изготовлении кабелей и т.д.), пищевой промышленности (фольга),металлургии (легирующая добавка), алюмотермии и т.д.

Характеристики алюминия

Плотность алюминия - 2,7*10 3 кг/м 3 ;
Удельный вес алюминия - 2,7 г/cм 3 ;
Удельная теплоемкость алюминия при 20 o C - 0,21 кал/град;
Температура плавления алюминия - 658,7 o C ;
Удельная теплоемкость плавления алюминия - 76,8 кал/град;
Температура кипения алюминия - 2000 o C ;
Относительное изменение объема при плавлении (дельтаV/V) - 6,6%;
Коэффициент линейного расширения алюминия (при температуре около 20 o C) : - 22,9 *106(1/град);
Коэффициент теплопроводности алюминия - 180ккал/м*час*град;

Оксид алюминия Al₂O₃

Оксид алюминия Al₂O₃, называемый такжеглиноземом, встречается в природе в кристаллическом виде, образуяминерал корунд. Корунд обладает очень высокой твердостью. Егопрозрачные кристаллы, окрашенные в красный или синий цвет, представляютсобой драгоценные камни - рубин и сапфир. В настоящее время рубиныполучают искусственно, сплавляя с глиноземом в электрической печи. Онииспользуются не столько для украшений, сколько для технических целей,например, для изготовления деталей точных приборов, камней в часах ит.п. Кристаллы рубинов, содержащих малую примесь Cr₂O₃, применяют а качестве квантовых генераторов - лазеров, создающих направленный пучек монохроматического излучения.

Корунд и его мелкозернистая разновидность, содержащая большоеколичество примесей - наждак, применяются как абразивные материалы.

Производство алюминия

Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы, содержащие 32-60% глинозема Al₂O₃. К важнейшим алюминиевым рудам относятся также алунит и нефелин.Россия располагает значительными запасами алюминиевых руд. Кромебокситов, большие месторождения которых находятся на Урале и вБашкирии, богатым источником алюминия является нефелин, добываемый наКольском полуострове. Много алюминия находится и в месторожденияхСибири.

Алюминий получают из оксида алюминия Al₂O₃электролитическим методом. Используемый для этого оксид алюминия долженбыть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примесиудаляются с большим трудом. Очищенный Al₂O₃ получают переработкой природного боксита.

Основное исходное вещество для производства алюминия - оксидалюминия. Он не проводит электрический ток и имеет очень высокуютемпературу плавления (около 2050 o C), поэтому требуется слишком много энергии.

Необходимо снизить температуру плавления оксида алюминия хотя бы до 1000 o C.Такой способ параллельно нашли француз П. Эру и американец Ч. Холл. Ониобнаружили, что глинозем хорошо растворяется в раплавленном криолите -минерале состава AlF₃ .3NaF. Этот расплав и подвергают элктролизу при температуре всего около 950 o Cна алюминиевых производствах. Запасы криолита в природе незначительны,поэтому был создан синтетический криолит, что существенно удешевилопроизводство алюминия.

Гидролизу подвергают расплавленную смесь криолита Na₃ [AlF₆ ] и оксида алюминия. Смесь, содержащая около 10 весовых процентов Al₂O₃ , плавится при 960 o Cи обладает электропроводностью, плотностью и вязкостью, наиболееблагоприятствующими проведению процесса. Для дополнительного улучшенияэтих характеристик в состав смеси вводят добавки AlF₃, CaF₂ и MgF₂. Благодаря этому проведение электролиза оказывается возможным при 950 o C.

Эликтролизер для выплавки алюминия представляет собой железныйкожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичем. Его дно (под),собранное из блоков спресованного угля, служит катодом. Аноды (один илинесколько) располагаются сверху: это - алюминиевые каркасы, заполненныеугольными брикетами. На современных заводах электролизерыустанавливаются сериями; каждая серия состоит из 150 и большего числаэлектролизеров.

При электролизе на катоде выделяется алюминий, а на аноде -кислород. Алюминий, обладающий большей плотностью, чем исходныйрасплав, собирается на дне эликтролизера, откуда его периодическивыпускают. По мере выделения металла, в расплав добавляют новые порцииоксида алюминия. Выделяющийся при электролизе кислород взаимодействуетс углеродом анода, который выгорает, образуя CO и CO₂.

Первый алюминиевый завод в России был построен в 1932 году в Волхове.

Сплавы алюминия

Сплавы, повышающие прочность и другие свойства алюминия, получаютвведением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний, магний,цинк, марганец.

Дуралюмин (дюраль, дюралюминий, от названиянемецкого города, где было начато промышленное производство сплава).Сплав алюминия (основа) с медью (Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%)марганцем(Mn: 0,2-1%). Подвергается закалке и старению, частоплакируется алюминием. Является конструкционным материалом длаавиационного и транспортного машиностроения.

Силумин - легкие литейные сплавы алюминия (основа)с кремнием (Si: 4-13%), иногда до 23% и некоторыми другими элементами:Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Изготавливают детали сложной конфигурации,главным образом в авто- и авиастроении.

Магналии - сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg:1-13%) и другими элементами, обладающие высокой коррозийной стойкостью,хорошей свариаемостью, высокой пластичностью. Изготавливают фасонныеотливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т.д.(деформируемые магналии).

Основные достоинства всех сплавов алюминия состоит в их малойплотностью (2,5-2,8 г/см3), высокая прочность (в расчете на единицувеса), удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии,сравнительная дешевизна и простота получения и обработка.

Алюминиевые сплавы применяются в ракетной технике, в авиа-, авто-,судо- и приборостроении, в производстве посуды, спорттоваров, мебели,рекламе и других отраслях промышленности.

По широте применения сплавы алюминия занимают второе место послестали и чугуна. Алюминий - одна из наиболее распространенных добавок всплавах на основе меди, магния, титана, никеля, цинка, железа. Алюминийприменяется и для алитирования (алюминирования) - насыщения поверхностистальных или чугунных изделий алюминием с целью защиты основногоматериала от окисления при сильном нагревании, т.е. повышенияжароупорности (до 1100 oC) и сопротивления атмосферной коррозии.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений

ГОСТ Р 50965-96 Алюминий и сплавы алюминиевые. Метод определения водорода в твердом металле

ГОСТ 1583-93 Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия

ГОСТ 1762.0-71 Силумин в чушках. Общие требования к методам анализа

ГОСТ 1762.1-71 Силумин в чушках. Методы определения кремния

ГОСТ 1762.2-71 Силумин в чушках. Методы определения железа

ГОСТ 1762.3-71 Силумин в чушках. Методы определения кальция

ГОСТ 1762.4-71 Силумин в чушках. Методы определения титана

ГОСТ 1762.5-71 Силумин в чушках. Методы определения марганца

ГОСТ 1762.6-71 Силумин в чушках. Методы определения меди

ГОСТ 1762.7-71 Силумин в чушках. Методы определения цинка

ГОСТ 3221-85 Алюминий первичный. Методы спектрального анализа

ГОСТ 4784-97 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки

ГОСТ 7727-81 Сплавы алюминиевые. Методы спектрального анализа

ГОСТ 11069-2001 Алюминий первичный. Марки

ГОСТ 11739.1-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения оксида алюминия

ГОСТ 11739.2-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения бора

ГОСТ 11739.3-99 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения бериллия

ГОСТ 11739.4-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения висмута

ГОСТ 11739.5-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения ванадия

ГОСТ 11739.6-99 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения железа

ГОСТ 11739.7-99 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения кремния

ГОСТ 11739.9-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения кадмия

ГОСТ 11739.10-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Метод определения лития

ГОСТ 11739.11-98 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения магния

ГОСТ 11739.12-98 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения марганца

ГОСТ 11739.13-98 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения меди

ГОСТ 11739.14-99 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения мышьяка

ГОСТ 11739.15-99 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения натрия

ГОСТ 11739.16-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения никеля

ГОСТ 11739.17-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения олова

ГОСТ 11739.19-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения сурьмы

ГОСТ 11739.20-99 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения титана

ГОСТ 11739.21-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения хрома

ГОСТ 11739.22-90 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения редкоземельных элементов и иттрия

ГОСТ 11739.23-99 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения циркония

ГОСТ 11739.24-98 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения цинка

ГОСТ 12697.1-77 Алюминий. Методы определения ванадия

ГОСТ 12697.2-77 Алюминий. Методы определения магния

ГОСТ 12697.3-77 Алюминий. Методы определения марганца

ГОСТ 12697.4-77 Алюминий. Метод определения натрия

ГОСТ 12697.5-77 Алюминий. Метод определения хрома

ГОСТ 12697.6-77 Алюминий. Метод определения кремния

ГОСТ 12697.7-77 Алюминий. Методы определения железа

ГОСТ 12697.9-77 Алюминий. Методы определения цинка

ГОСТ 12697.10-77 Алюминий. Метод определения титана

ГОСТ 12697.11-77 Алюминий. Метод определения свинца

ГОСТ 12697.12-77 Алюминий. Методы определения мышьяка

ГОСТ 12697.13-90 Алюминий. Методы определения галлия

ГОСТ 12697.14-90 Алюминий. Метод определения кальция

ГОСТ 13843-78 Катанка алюминиевая. Технические условия

ГОСТ 21132.0-75 Алюминий и сплавы алюминиевые. Метод определения содержания водорода в жидком металле

ГОСТ 21132.1-98 Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы определения водорода в твердом металле вакуум-нагревом

ГОСТ 23189-78 Алюминий первичный. Спектральный метод определения мышьяка и свинца

ГОСТ 24231-80 Цветные металлы и сплавы. Общие требования к отбору и подготовке проб для химического анализа

ГОСТ 25086-2011 Цветные металлы и их сплавы. Общие требования к методам анализа

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Алюминиевая проводка в США

В 1960-70-е годы американская кабельная промышленность выпустила алюминиевые провода для внутренней проводки зданий. Они были из той марки алюминия, что и высоковольтные провода, а, именно, марки алюминия 1350. Спустя некоторое время с этой алюминиевой проводкой из алюминия 1350 начались проблемы, в основном с перегревом контактов, в результате которых сформировались устойчивое отрицательное отношение к применению алюминиевой проводки в жилищном строительстве.

Негатив на алюминиевую проводку

Отрицательное отношение к алюминиевой проводке основано на 6 устоявшихся мнениях, некоторые из которых уже стали просто мифами [1]:

Алюминиевая проводка является хрупкой и ее трудно устанавливать.
Алюминиевая проводка подвержена повышенному термическому расширению, что приводит к ослаблению электрического контакта.
Чрезмерная склонность к ползучести алюминиевой проводки способствует ослаблению электрического контакта.
Алюминиевые провода должны быть намного толще, чем медные, чтобы обеспечивать такую же силу тока, что и медные провода.
Окисление алюминиевой проводки создает большое сопротивления электрического контакта.
Алюминиевая проводка подвергается коррозии и может разрушаться на открытом воздухе.

Рисунок 1 – Ослабление электрического контакта
из-за различий в термическом расширении металлов

Рисунок 2 – Ослабление электрического контакта
из-за ползучести алюминия 1350

Американское «ПУЭ» – NEC

В США аналогом российского ПУЭ является NEC – National Electrical Code. Этот Код никогда явно не запрещал установку алюминиевой проводки внутри зданий. Однако был период в начале 1970-х годов, когда авторитетный американский сертификационный орган Underwriters Laboratories изъял из своего разрешительного списка на несколько лет все провода из алюминия для внутренней проводки зданий. Алюминиевая проводка вернулась в этот список уже в виде проводов из алюминиевых сплавов серии 8000.

Провода из алюминия марки 1350

До 1970 года для всех алюминиевых проводов в США применялась марка алюминия 1350 в максимально нагартованном состоянии, Н19. Отечественным аналогом этой марки алюминия является марка деформируемого алюминия АД0Е по ГОСТ 4784-97 или марка А5Е первичного алюминия по ГОСТ 11069-2001 . Этот твердый алюминий 1350-Н19 был специально разработан для воздушных самонесущих проводов и продолжает применяться в настоящее время для воздушных линий электропередач от электростанций до распределительных трансформаторов.

Алюминий 1350 имеет высокую электрическую проводимость (62 % от проводимости меди), но он должен быть в полностью нагартованном, и даже перенагартованном (Н19), состоянии, чтобы обеспечивать высокую прочность при растяжении, которая необходима для его применения в качестве внутренней электрической проводки. В этом полностью нагартованном состоянии алюминий имеет очень низкую пластичность с относительным удлинением всего лишь около 1,5 %. С этим и связана его «хрупкость».

Провода из алюминиевого сплава 8030

По сравнению с маркой алюминия 1350 этот алюминиевый сплав 8030 имеет:

повышенное содержание железа – до 0,8 %;
повышенное содержание меди – до 0,30 %.

Железо решает сразу две проблемы:

обеспечивает высокую прочность в отожженном состоянии
исключает склонность алюминия к повышенной ползучести.

Медь способствует сохранению прочностных свойств при повышенных температурах.

Алюминиевые провода – почему их так не любят электрики

Как мы знаем, в советское время для прокладки проводки в домах и квартирах использовались алюминиевые провода и кабели. На сегодняшний день предпочтение отдается медным проводникам. Предлагаем разобраться в причинах.

Свойства алюминия

Электрическая проводимость алюминия ниже, чем у меди, в два раза. Но в этом случае решить проблему питания электроустановки довольно просто. Достаточно выбрать алюминиевый провод большего сечения.

К тому же по сравнению с медью алюминий имеет меньший вес, что облегчает его монтаж на некоторых конструкциях. Кроме того, стоимость данного металла гораздо ниже.

Помимо этого алюминий обладает высокой стойкостью к коррозии, поскольку оксидная пленка, препятствующая его окислению, образуется за несколько секунд.

Недостатки алюминия

Основным недостатком алюминия является упомянутая выше оксидная пленка. С одной стороны, она предохраняет металл от коррозии, с другой – имеет очень низкую проводимость.

По данной причине электрический контакт с алюминиевой жилой становится местом повышенного переходного сопротивления.

Еще один недостаток алюминия – его мягкость, поэтому винтовые зажимы, удерживающие проводник, следует протягивать время от времени.

Алюминиевые провода требуют особого внимания к качеству их соединения. При плохом контакте место соединения начнет сильно нагреваться, что может провести к короткому замыканию и даже возгоранию.

К минусам алюминия можно отнести и его хрупкость. При частом сгибании и разгибании алюминиевые жилы могут обламываться.

Именно поэтому алюминиевые проводники не рекомендуют применять как при монтаже бытовой электропроводки, так и в электроустановках.

Преимущества алюминия

Основным преимуществом алюминиевых проводов является их относительно низкая стоимость. Во многом по этой причине алюминиевые проводники часто применяют в силовых цепях (например, в высоковольтных ЛЭП).

Также в настоящее время существуют провода из специального алюминиевого сплава, которые разрешены для использования в домашней сети. Чтобы узнать о них подробнее, рекомендуем посмотреть видео в начале данной статьи.

Кабель силовой с алюминиевыми жилами. Разновидности и особенности применения

На данный момент кабель силовой с алюминиевыми жилами является наиболее распространенным видом подобной кабельной продукции. Около 85 % всех производимых силовых кабелей имеют именно алюминиевые токопроводящие жилы. Широко распространен кабель силовой с алюминиевыми жилами бронированный. Изоляция у таких кабелей может быть пластмассовой, резиновой или бумажной.

Кабель силовой с алюминиевыми жилами бронированный — распространенное решение там, где требуется применение сравнительно недорогого, но надежно защищенного проводника. Кабель силовой с алюминиевыми жилами выпускается для работы на напряжение до 110 кВ.

Кабель силовой с алюминиевыми жилами настолько широко распространен в основном благодаря более низкой, сравнительно с медными кабелями, стоимости при почти одинаковых эксплуатационных характеристиках и разнообразии видов.

Кабели в пластмассовой изоляции

Рисунок 1. Кабель АВВГ Как правило, на снабженный пластмассовой изоляцией кабель силовой с алюминиевыми жилами цена является сравнительно невысокой. Предназначается большинство кабелей в пластмассовой изоляции для эксплуатации на напряжение до 110 кВ.

В первую очередь кабель силовой с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией — это изделия марок АВВГ, АВВГнг, АВБбШв, АВБбШнг, АПвВГ, АПвВГнг, АВБбШв и проч. Эти кабели предназначаются для передачи электроэнергии и могут прокладываться в земле, туннелях, помещениях, каналах и шахтах.

Кабель силовой с алюминиевыми жилами бронированный — это АВБВнг, АВББШв и другие. Такой кабель силовой с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией может эксплуатироваться с целью передачи и распределения электроэнергии. Бронированный кабель силовой с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией можно использовать в шахтах (горизонтальные и наклонные выработки), а также в других местах с повышенной опасностью нанесения механических повреждений.

Кабели с бумажной пропитанной изоляцией

Рисунок 2. Кабель ААШв Данная группа кабелей — это прежде всего изделия марок ААБл (бронированные), ААШв (защищенные шлангом из ПВХ-пластиката), АСБ (бронированные) и другие кабели. На такой кабель силовой с алюминиевыми жилами цена также сравнительно невысока, что обуславливает его популярность.

Изделия данной группы предназначаются для прокладки в земле с невысокой коррозионной активностью (некоторые модификации, такие как АСБ2л и проч. можно прокладывать и в условиях высокой коррозионной активности). В процессе эксплуатации они не должны подвергаться растягивающему усилию. Также допускается прокладка в помещениях и туннелях. Эксплуатация должна осуществляться в сетях с напряжением до 35 кВ.

Электротехнические алюминиевые сплавы серии 8000

Кроме алюминиевого сплава 8030 были разработаны еще несколько электротехнических алюминиевых сплавов.

Американский стандарт ASTM B 800

Американский стандарт ASTM B 800, начиная с 1988 года, устанавливает требования к алюминиевым сплавам серии 8000, из которых изготавливают круглую проволоку для электрических кабелей и одиночных проводов.

Согласно этому стандарту алюминиевую проволоку изготавливают из алюминиевой катанки с химическим составом, который указан в таблице.

Таблица – Алюминиевые сплавы для электрических проводов

Проволока поставляется в промежуточных нагартованных состояниях:

Н1Х – только деформационное упрочнение и
Н2Х – деформационное упрочнение и частичный отжиг.

Прочность при растяжении проволоки из сплавов серии 8000 в этих нагартованных состояниях составляет от 103 до 152 МПа, а относительное удлинение не опускается ниже 10 %.

Проволока из марки алюминия 1350 с ее 1,5 % относительного удлинения выдерживает только 5-6 перегибов, после чего хрупко разрушается. Проволока из сплавов серии 8000 имеет относительное удлинение более 10 % и держится при переменных изгибах намного дольше.

Европейский стандарт EN 1715-2

Этот стандарт устанавливает требования для алюминиевого подката, который идет на изготовление электротехнической проволоки. Кроме марки алюминия 1110 с содержанием железа до 0,8 %, он включает алюминиевые сплавы 8030 и 8176 (см. таблицу выше).

К сожалению, отечественные стандартизированные аналоги электротехнической проволоки из сплавов серии 8000 нам не известны.

Алюминиевая проводка в России

Однако для внутренней проводки зданий и помещений главным материалом проводов является медь. Алюминий перестали применять в качестве стандартной внутренней проводки зданий из-за проблем, которые были с алюминиевой проводкой в прошлом, в уже далекие 1960-70-е годы. С тех пор многое изменилось, но недоверие к алюминиевой проводке осталось.

Российский нормативный документ «Правила устройства электроустановок» в 7-ой редакции от 2002 года (ПУЭ-7) категорично предписывает в пункте 7.1.34 в зданиях «применять кабели и провода с медными жилами». Для питающих и распределительных сетей, то есть проводов и кабелей от подстанций непосредственным потребителям, напротив, предписано применять, как правило, кабели и провода с алюминиевыми жилами, если их расчетное сечение равно 16 мм 2 и более. Кроме того, питание такого инженерного оборудования зданий, как насосы, вентиляторы, калориферы, установки кондиционирования воздуха и т.п., также разрешается выполнять проводами или кабелем с алюминиевыми жилами сечением не менее 2,5 мм 2 .

В том же духе ограничивают применение алюминиевой проводки в зданиях и Строительные правила СП 31-110-2003 в своем разделе 14.3.

В настоящее время применение в России при строительстве зданий медных проводов обходится значительно дороже, чем алюминиевых. Естественно возникает желание сэкономить и перейти с медной на алюминиевую проводку. Однако, любой проектировщик и производитель электротехнических работ обязан действовать строго соответствии государственными нормативными документами – правилами, стандартами и инструкциями. При всем этом миллионы людей живут в домах и квартирах, которые были построены до 2000-го года, и оборудованы той самой алюминиевой электрической проводкой.

Алюминиевая проводка

Известно, что алюминий является прирожденным проводником электрического тока. Дополнительные преимущества алюминиевым проводникам дает их малый удельный вес.

Введение

В настоящее время в Российской Федерации значительная часть потребителей применяет европейскую систему кодификации марок первичного алюминия и сплавов на его основе. Целью разработки настоящего стандарта является сближение европейской и российской систем кодификации марок первичного алюминия и сплавов на его основе. Для этого в стандарте приведены справочные приложения А-В.

Сравнение алюминия, стали и меди

Плотность (г/см 3 ):
Алюминий 1350: 2,70
Сталь: 7,86
Медь (отожженная): 8,93

Объемная проводимость (% IACS):
Алюминий 1350: 61
Сталь: 8
Медь (отожженная): 100

Удельная проводимость (на единицу массы):
Алюминий 1350: 100 %
Сталь: 4 %
Медь (отожженная): 50 %

Предел прочности (МПа):
Алюминий 1350: 125
Сталь: 300
Медь (отожженная): 235

Предел текучести (МПа):
Алюминий 1350: 110
Сталь: 170
Медь (отожженная): 104

Линейное термическое расширение (10 -6 м/м·°С):
Алюминий 1350: 22
Сталь: 13
Медь (отожженная): 17

Электрические свойства

Прочность

При одинаковых сечениях и медь, и сталь, конечно, прочнее алюминия. Однако прочность алюминия можно увеличить легированием и термомеханической обработкой, а также увеличить его толщину. Кроме того, поскольку технология прессования алюминия позволяет получать в отличие, например, от стали, поперечные сечения очень сложной формы. Поэтому алюминиевый элемент может быть сконструирован таким образом, чтобы конструкционно быть более эффективным, чем стальные элементы.

Сопротивление коррозии

В отличие от стали поверхность алюминия не нужно красить или покрывать, например, цинком, а потом следить, чтобы она не заржавела. Естественный слой оксида алюминия изолирует металл от дальнейшего контакта с воздухом и предотвращает дальнейшее окисление. При малейшем повреждении этого слоя он мгновенно сам восстанавливается.

Заблуждения и мифы

Алюминиевые проводники являются достаточно надежными. Все провода линий электропередач – алюминиевые. Они имеют многолетнюю репутацию надежной службы.

Однако еще в 60-70-е годы прошлого века сложилось мнение о проблемах с алюминиевой проводкой в жилых домах и квартирах, в частности, возможном перегреве их соединений. Тщательные исследования этого вопроса, например, в Канаде, показали, что алюминиевые провода не являются в этом смысле какими-то особенными: при неправильном обращении перегреваться могут любые провода. Более того, в сотнях тысяч домов и квартир по всему миру алюминиевые провода продолжают работать. Другое дело, в 60-70-е годы никто не предполагал, что дома и квартиры будут так «напичканы» электрическим приборами: сечения алюминиевых проводов можно было заложить и потолще.

1. МАРКИ И РАЗМЕРЫ

1.1. Марки, коды ОКП и преимущественные области применения проводов должны соответствовать указанным в табл.1.

Преимущественная область применения

Провод, состоящий из одной или скрученный из нескольких медных проволок

В атмосфере воздуха типов II и III на суше и море всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ

Провод, скрученный из алюминиевых проволок

В атмосфере воздуха типов I и II при условии содержания в атмосфере сернистого газа не более 150 мг/м·сут (1,5 мг/м) на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ, кроме ТВ и ТС

Провод марки А, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости

На побережьях морей, соленых озер, в промышленных районах и районах засолоненных песков, а также в прилегающих к ним районах с атмосферой воздуха типов II и III на суше и море всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ

Провод, состоящий из стального сердечника и алюминиевых проволок

Провод марки АС, но межпроволочное пространство стального сердечника, включая его наружную поверхность, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости

На побережьях морей, соленых озер в промышленных районах и районах засолоненных песков, а также в прилегающих к ним районах с атмосферой воздуха типов II и III при условии содержания в атмосфере сернистого газа не более 150 мг/м·сут (1,5 мг/м) и хлористых солей не более 200 мг/м·сут на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ, кроме ТВ

Провод марки АС, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости

Провод марки АС, но стальной сердечник изолирован двумя лентами полиэтилентерефталатной пленки. Многопроволочный стальной сердечник под полиэтилентерефталатными лентами должен быть покрыт нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости

На побережьях морей, соленых озер, в промышленных районах и районах засолоненных песков, а также в прилегающих к ним районах с атмосферой воздуха типов II и III при условии содержания в атмосфере сернистого газа не более 150 мг/м·сут (1,5 мг/м) и хлористых солей не более 200 мг/м·сут на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ, кроме ТВ

Провод, скрученный из проволок нетермообработанного алюминиевого сплава марки АВЕ

В атмосфере воздуха типов I и II при условии содержания сернистого газа не более 150 мг/м·сут (1,5 мг/м) на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ, кроме ТВ и ТС

Провод марки АН, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости

Провод, скрученный из проволок термообработанного алюминиевого сплава марки АВЕ

Провод марки АЖ, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости

Примечание. При применении стальной оцинкованной проволоки 2-й группы для изготовления провода марки АС в обозначении марки провода к букве "С" добавляют цифру 2. По требованию потребителя алюминиевые и сталеалюминиевые провода марок АКП, АНКП, АЖКП, АСКП могут изготовляться с наружной поверхностью, покрытой теплостойкой смазкой. В этом случае к обозначению марки провода добавляют букву "З".

(Измененная редакция, Изм.N 1).

1.2. Номинальное сечение проводов, число и номинальные диаметры проволок, число повивов проволок должны соответствовать указанным в табл.2 и 3. Сечения проводов, указанные в скобках, - для внутрисоюзных поставок.

Алюминий и передача электроэнергии

Именно алюминий является стандартным материалом для электрических проводников при передаче электрической энергии от всех электростанций и буквально до входа в дом или квартиру. Он применяется там уже более ста лет. Высоковольтные провода на опорах – это всегда алюминиевые провода. Это связано с тем, алюминиевые провода в два раза легче медных. Алюминий дает возможность применять в два меньше опор, чем медь. Кроме того, от подстанций до распределительных трансформаторов алюминиевые кабели и провода также являются стандартными проводниками, как для воздушных, так и для подземных сетей. На этом участке иногда применяют медные провода, но в основном все-таки применяется алюминий.

Алюминий в электротехнике

Так сложилось много лет назад, что большинство инженеров, конструкторов и проектировщиков в электротехнической промышленности считают медь и сталь практически единственными материалами, с которыми можно работать. Это связывают, в частности, с тем, что в конце 19-го века, когда зарождалась электрическая промышленность, доступного алюминия практически еще не было.

В настоящее время ситуация совершено другая: алюминия в мире производят где-то в два раза больше чем меди и объемы производства алюминия уступают только объемам производства стали.

В последние годы цены на сталь и медь растут значительно быстрее, чем цены на алюминий. В результате некоторые потребители, которые традиционно применяли медь, переходят на алюминий. Однако сравнение физических и экономических характеристик этих металлов «кричит» о том, что замен стали и меди на алюминий должно быть намного больше. Поэтому не удивительно, что применение алюминия в электротехнической отрасли неуклонно возрастает.

Алюминиевые профили в электротехнике

Уличные и шоссейные осветительные столбы

Алюминиевые прессованные столбы имеют преимущества перед, например, стальными столбами, за счет их меньшего веса, меньшего соотношения прочность-вес, хорошего внешнего вида, долговременной коррозионной стойкости, низкой стоимости обслуживания, а также большей безопасности, особенно при применении специальных безопасных оснований. Когда на такой столб наезжает на большой скорости автомобиль, это основание разрушается и позволяет столбу двигаться вместе с автомобилем. Это снижает мощность удара по автомобилю и степень повреждений водителя и пассажиров. Это основание так «хитро» спроектировано, что оно разрушается от удара об столб, но выдерживает воздействующие на столб ветровые нагрузки.

Токопроводящие шины

Для всех типов шин применяют прессованный алюминий там, где это позволяет место для их размещения, так как они, в первую очередь, намного дешевле, а также их намного легче гнуть (рисунок 1).
Рисунок 1

Кабельные наконечники и гильзы

Кабельные наконечники и гильзы из прессованных алюминиевых труб имеют преимущества над аналогами из стали или пластика по прочности, проводимости, стоимости, коррозионной стойкости и легкости механической обработки (рисунок 2).
Рисунок 2

Каналы для прокладки кабелей

Каналы для прокладки кабелей все чаще применяют из прессованного алюминия, а не из стали или пластика, так как они обеспечивают достаточную прочность, имеют малый вес, обладают высокой коррозионной стойкостью, являются немагнитными и огнестойкими (рисунок 3).
Рисунок 3

Шкафы электрических подстанций

Алюминиевые профили предпочтительнее, например, оцинкованной стали, за счет минимального технического обслуживания, прочности, коррозионной стойкости, малого веса (особенно при монтаже в полевых условиях и на высоте). Алюминиевые профили и листы легко подрезать и сверлить прямо «по месту», а главное, их не надо красить для защиты от коррозии.

Распределительные траверсы электрических столбов

Распределительные траверсы электрических столбов (те, которые горизонтальные) из прессованного алюминия обеспечивают необходимую прочность, но при этом мало весят и не требуют никакого технического обслуживания.

Радиаторы-гребенки

Коаксильный кабель

Наружный проводник коаксильного телевизионного кабеля чаще всего выполняют не из медной трубы, а из более дешевой алюминиевой. Технология изготовления такого кабеля представлена на рисунке 5.

Алюминиевый провод толще в 1,5 раза

Алюминий имеет в два раза большую электрическую проводимость на единицу массы, чем медь. Однако в расчете на единицу объема, электрическая проводимость алюминия составляет только 60 % от той, что есть у меди. В результате алюминиевый провод обычно должен иметь площадь сечения в два раза больше, чем медный провод для обеспечения той же силы тока.

Алюминевый сплав 8030: польза от железа

Атомы железа в алюминиевом сплаве 8030 укрепляют кристаллическую решетку алюминия и тем самым в значительной степени снижают склонность алюминия к ползучести. Кроме того, добавки железа обеспечивает повышение прочности алюминия при сохранении хороших пластических свойств [1].

Рисунок 3 – Атомы железа препятствуют ползучести алюминия

Проблема оксидной пленки

Алюминий образует оксидную пленку сразу после соприкосновения с кислородом воздуха. Эта пленка сама себя ограничивает и поэтому не растет толще 200 нанометров или 0,2 микрометров. В среднем толщина этого оксидного слоя составляет от 5 до 200 нанометров.

Действительно, алюминиевый оксид является хорошим изолятором с диэлектрической прочностью 16,7 кВ. Однако, поскольку толщина оксидной пленки очень мала, то напряжение электрического пробоя составляет всего 3 вольта. Таким образом, получается, что при напряжении, скажем, 220 вольт, эта оксидная пленка не создает особых проблем для электрического контакта алюминиевого провода.

Тем не менее, в некоторых типах контактных колодок для алюминиевых сплавов для решения этой проблемы применяют специальные пасты для предотвращения окисления поверхности контакта алюминиевого провода.

Марка сплава алюминиевых проводов

2.11, Приложение 2

* Документ в информационных продуктах не содержится. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)

7. ИЗДАНИЕ (сентябрь 2002 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в июне 1988 г., июне 1990 г. (ИУС 10-88, 9-90)

Настоящий стандарт распространяется на медные, алюминиевые, из алюминиевых сплавов и сталеалюминиевые неизолированные провода, предназначенные для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях.

Стандарт устанавливает требования к проводам, изготовляемым для нужд народного хозяйства и экспорта.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

И так

Зарубежный опыт применения алюминиевой проводки в течение последних 30 лет говорит следующее.

Для эффективного и безопасного применения алюминиевых проводов в качестве внутренней проводки жилых зданий необходимо:

3 Классификация

В зависимости от химического состава первичный алюминий подразделяют на алюминий высокой и технической чистоты.

Алюминиевые первичные сплавы - сплавы, произведенные на основе первичного алюминия.

Алюминиевые первичные сплавы разделяют на сплавы алюминиевые деформируемые и алюминиевые литейные.

4 Технические требования

4.1 Химический состав марок первичного алюминия должен соответствовать указанному в таблице 1.

Читайте также: