铜钢复合材料和放热焊接技术在石油化工企业接地系统中应用.docVIP

铜钢复合材料和放热焊接技术在石油化工企业接地系统中应用 　　摘要：接地网腐蚀是导致石油化工企业发生事故的主要因素之一,直接关系石油化工装置的运行安全及运行人员的安全。论述了铜钢复合材料的生产工艺、性能及连接方式 ,阐述了铜钢复合材料和放热焊接技术在石化企业接地网的应用。同时,对铜钢复合材料的应用状况和存在的问题进行了分析讨论。 　　关键词：石油化工企业；接地网；铜钢复合材料；放热焊接 　　中图分类号：TG335.8 文献识别码：A 　　 　　1 概述 　　近年来我国石化行业飞速发展，石化企业的改扩建工程项目日益增多，同时规划和新建了多个大型炼化一体化的工程项目。当前，石化企业的大多数电气设备元器件采用的都是集成电路和微电子电路，对雷电流、干扰信号和故障电流尤为敏感。这就需要有良好的接地系统及时排除干扰信号和泄放故障电流以保障各类设备的正常运行。接地装置在石化工程中是个隐蔽的工程，其中工程质量不仅关系到石化工程中重大设备的运行安全,也关系到运行人 员的人身安全。据各省统计,由于接地网损坏发生过大量事故，其中接地网腐蚀是事故发生的重要因素，如何提高接地网的耐腐蚀性能已日益引起重视。 　　2 接地设计方案优化 　　目前国内接地系统中接地的材料通常采用热镀锌钢，形式上多为扁钢和角钢，热镀锌钢涂层薄,在土壤和接地电流作用下耐腐蚀性低,导致热镀锌钢接地网寿命低下 ,腐蚀严重的区域运行3～5年就需要开挖检修 ,运行10年后都会产生严重的腐蚀而不得不更换。并且通过测量工频接地电阻往往不易检测出来，需要频繁的检查和维护，造成了资源的严重浪费。 　　在需要采用TN-S的系统中，都需要检测零序电流作为发生接地故障保护时的判据，而传统接地方式接地的材料--钢材的导电率要远远低于铜材的导电率，经过长期使用后，性能更会大幅度下降，这样对于接地故障保护的可靠性和时效性都会很大的影响；随着科技的进步，今年我们逐步推广采用了以铜材为主要接地材料的新型接地方式，用以取代以前的以钢作为接地主体的接地方式，然后连接方式大多采用压接的方式，这种连接方式构成的接地系统相比传统接地系统大大提高了接地系统的使用寿命，但是它也存在着巨大的隐患，即压接点的接触电阻过高造成了可靠性的大幅下降。 　　3 放热焊接技术原理 　　以铜作为接地的主要材料对接地体之间的接连方式提出了很高的要求，信息的放热焊接方式就非常适用于各种有较高接地要求的场合。最初的放热焊接工艺是用在制造铸件和修补断裂的铸件，而在有色金属上首次使用这种工艺的是凯斯里工学院（Case institule of Technology,现称西凯斯大学）的查尔斯.卡特威尔博士（Dr.CharlesCaldwell）,他1938年在“电气铁路公司”任顾问时所开发并命名了CALDWELL铜基放热反应，其原理是用较活泼的金属来还原铜，通过在化学反应中释放的热量将两连接体的接头迅速熔为一体；它是真正的分子焊接，导体不会被破坏并且没有接触面，电解质等不会渗透到导体交界面上导致氧化或随时间老化，导体交界面的整体有效性没有改变。放热焊接工艺一般采用的放热反应公式为3CuO+2AL→6Cu+A +热量（2537℃或4600 F），理论上自然界存在的其他较活泼的金属如Mg等也可以作为放热焊材料，放热焊接工艺要求的温度较高，但是不同的放热焊接工艺公司添加了各种不同的添加剂从而使温度在不同程度上有所降低。 　　4 连接方式 　　接地连接近年来才逐渐引起有关方面的重视。接地网用铜钢复合材料的连接方法主要包括压接线夹连接、螺栓连接和放热焊接等几种连接工艺。螺栓连接、压接线夹连接方式，均依靠材料表面“点”接触来维持电路的通畅，因此容易腐蚀和老化。而放热焊接为永久性连接，更耐腐蚀和老化。 　　采用放热焊接工艺具有以下优点： 　　4.1焊接点的载流能力（熔点）与导线的载流能力相等，接触电阻值小。 　　4.2因为焊接点为分子结合，没有接触面，更没有机械压力，因此不会松弛也不会增加电阻、抗腐蚀性强。 　　4.3焊接时一种永久性的分子结合，不易松脱也不会增加电阻、抗腐蚀性强。 　　4.4焊接点像铜一样不受腐蚀性产物的影响。 　　4.5焊接点能经受反复多次的大浪涌（故障）电流而不易退化。 　　4.6焊接方法简单实用，培训容易。 　　4.7供焊接用的材料很轻，携带方便。 　　4.8进行焊接时，无需外接电源或热源。 　　4.9从外观上便能核查焊接的质量。 　　4.10可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢包括不锈钢材料。 　　现在的大型石化企业中通信系统的接地网一般都与全厂的接地网构成一个整体，发热焊接方式在数字通信系统中能确保“无噪音”联结。而一般的机械连接会造成电子噪音，连接点的突然变化会造成较高的Ldi/dt