铜包钢接地棒的加工工艺及性能特点

铜包钢接地棒复合材料既利用了铜的抗腐蚀性，还能提供较高的机械强度，是一种较好的接地材料。铜包钢接地棒表面可覆纯铜或铜合金，具有防腐蚀、抗磨损、导电导热性优良、美观、成本低等优点，在军工、电子、建筑、石油化工等领域有着广阔的应用前景，其研究也越来越引起国内外的关注。铜包钢接地棒主要生产工艺包括：

（1）电镀法。利用电镀法生产铜包钢线材的生产工艺是利用电沉积原理，在铜盐溶液中将钢丝表面镀上铜层。用电镀法生产铜包钢线材的工艺比较成熟，产品质量比较稳定，是目前国内普遍采用的一种生产方法。但用电镀法生产的铜包钢线材仍存在铜镀层较薄、性能较脆、铜层中混有杂质、导电性差、生产过程中环境污染大等缺点。

（2）冷拉法。将除油、除锈后的钢棒引入铜管，利用拉丝机及拉丝模的共同作用，通过铜管的塑性变形束紧在钢棒上。此工艺简单，生产成本低，但此工艺制备的铜覆钢铜层与钢基体连接不紧密、易分层，分层后若混入腐蚀介质将加速钢芯腐蚀。

（3）水平连铸法。此方法的生产工艺与热浸镀法生产钢材的生产工艺的原理和生产工艺十分相似，但区别是它为卧式连铸，它把熔炼、铸造建成连续作业线。用水平连铸法生产铜覆钢线材具有节省人力、自动化程度高、生产效率高等优点。此工艺生产的铜包钢产品铜层较厚（0.5～1.2mm），钢基体表面不会残留电解液，但由于工艺参数匹配要求较高，国内仅有几家企业可以生产合格产品。 国内铜包钢的生产历史较短，且生产厂家所用的生产工艺不同，不同厂家制备的铜覆钢其产品质量、结构形式、产品规格都有所不同，由于缺乏相应的标准，产品质量和性能有待考核和规范。因此，为推进这种新材料在电网建设中的应用，有必要对铜包钢接地棒的性能、加工工艺及焊接工艺等进行系统研究，规范产品质量并形成标准。

美国海军工程实验室（NCEL）曾对热镀锌钢和铜包钢接地棒进行了土壤埋置试验，经10年埋置后观察形貌，所得结论如下：热镀锌钢的大部分镀锌层被腐蚀掉，钢生锈严重，部分腐蚀严重区域只剩原钢材直径的大约1/4；而铜包钢接地棒基本未被腐蚀，仅顶部端面有少量腐蚀。报告分析总结两种接地材料的腐蚀性能，归纳如下：镀层厚度为0.1mm的热镀锌钢做接地材料仅可以使用10～15年，不能用于深埋。镀层厚度0.254mm的铜包钢接地材料可在任何条件下的土壤中使用至少40年，可用于深埋。镀层厚度为0.33mm的铜包钢接地材料可在任何条件下的土壤中使用至少50年，可用于深埋。国内方面，铜包钢在电网系统还没有得到广泛采用，但已在部分石化系统变电站、电厂等进行了尝试性应用；

应该注意的是，铜或铜包钢组成的接地网与地下的钢结构、钢管和电缆的铅护套形成腐蚀原电池，铜作为腐蚀原电池的阴极会加速地下其他金属材料的腐蚀。为了解决这个问题，常用的有以下几种解决方法：

（1）许多变电站采取在铜导体上镀锡的方法，这种方法的优点在于降低其相对于钢和锌的电极电位50%，且可以消除其相对于铅的电极电位。这种方法的缺点是在小范围内金属的自然腐蚀较为集中且较快。

（2）在铜导体的表面覆盖一层铅皮，如大港电厂的接地材料就是铅包铜。

（3）在牺牲阳极的金属表面用塑料带或（和）沥青混合涂料绝缘。

（4）规划地下金属管道的走向，使铜或铜包钢接地极尽量成直角穿过金属管道，且在靠近铜导体的金属管道上采用绝缘护套。

（5）在牺牲阳极金属的区域内采用阴极保护，若有可能，使用非金属管道和非金属导管。