OPGW 不锈钢带.doc

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1、304不锈钢钢带和电力架空光缆(上海实达精密不锈钢有限公司)前言在OPGW结构的电力架空光缆中,采用不锈钢钢管型结构的光缆的生产工序最少,其结构与传统的地线结构雷同,在双地线系统中容易与对侧地线相匹配. 304不锈钢优秀的抗腐蚀特性和优良的加工性能,在众多的OPGW/OPPC结构中,也许不锈钢管结构相对容易达到设计要求(1),更适用于光钎电缆的复杂的工作环境和使用要求.一, 304不锈钢的化学成份304不锈钢属于奥氏体不锈钢,304的化学成份构成是一种高Cr,高 Ni耐腐蚀不锈钢.其标准化学成份见表一表 一C% Mn% S% P % Si % Cr % Ni %0.08 2.00 0.03 0

2、.045 1.00 18.0020.00 8.0010.50对304不锈钢中各种化学元素含量进行不同配比的变化,可以调节304钢的各类性能,以适应各种不同场合的使用要求. 比如304钢中Mn含量的高低将影响304钢的奥氏体组织的稳定性,从而会影响钢的加工性能.而S的变化会影响钢的可加工性等等.二, 304不锈钢钢带的特性1, 304不锈钢的抗腐蚀性能304不锈钢的化学组成的特点是该钢种含有高含量的Cr (18%-20%)和高的Ni含量(8%-10.50%). Cr对304不锈钢的最大的贡献是提高钢带的耐腐蚀性, Cr能提高钢的耐氧化性介质和耐酸氯化物介质的腐蚀.尤其304钢带在Cr和Ni的复合

3、作用下能提高钢带耐一些还原性介质,有机酸,尿酸和碱介质的腐蚀.同时由于钢带含有较高的Cr 提高了钢带的耐局部腐蚀的性能,如钢带的点腐蚀,缝隙腐蚀以及一定条件下的应力腐蚀.同时Cr还能显著提高钢带的抗氧化性,抗硫化性和抗盐酸腐蚀等性能. 图一为Cr含量对钢带腐蚀的影响.图一 304不锈钢中含Cr量和耐腐蚀性(2)在304不锈钢中Ni的加入可以导致增加钢带的热力学稳定性,使钢带具有更好的不锈性和耐氧化性,尤其Ni还是提高钢带耐许多介质应力腐蚀的重要元素.图二为Ni含量在5%硫酸中的耐腐蚀性的影响.图二为Ni含量在5%硫酸中的耐腐蚀性的影响.(3)2, 304不锈钢的物理性能线膨胀系数: 2 0-1

4、00C时 16.010-6 1/C, 20-300C时 17.010-6 1/C20-500C时 18.010-6 1/C 导热系数: 100C时 16.2W/ (m C) 500C时 21.5W/(m C)比热 (20C) 500J/ (Kg C)电阻 (20C) 0.72 m导磁率 (20C) 1.023, 304不锈钢的可加工性304奥氏体不锈钢中,Ni含量对304奥氏体不锈钢主要贡献是稳定奥氏体组织,保证钢带的强度而提高钢带的塑性和韧性,包括低温韧性, 同时Ni还显著降低了钢带的冷加工硬化倾向性,提高了钢带的可加工性能. 图三为Ni对钢带加工硬化顷向的影响.图三为Ni对钢带加工硬化顷向

5、的影响.(4)4, 304不锈钢的机械性能304奥氏体不锈钢带在固熔态下,它的组织是理想的奥氏体,具有优良的机械性能.表一为304不锈钢带在低温,室温和高温时测试的机械性能温度 C屈服强度MPa抗拉强度MPa延伸率 %-253690172525-196485158535-7934510355021240620602051604855042713045543650105330348159016046三, 用于OPGW电力架空光缆的304不锈钢钢带的要求根据我们对OPGW光缆使用要求的理解和实践的经验, 304不锈钢钢带以其优秀的机械性能和可加工性,优良的耐腐蚀性及合理的性价比较适用于制作OPGW

6、光缆的不锈钢钢管.建议采用JIS 4305标准.或ASTM A240/A240M 标准.1,化学成份要求304不锈钢的化学成份基求要求见表一根据以上介绍,制作光缆钢带的304化学成份要具有较高的含Ni量和含Cr量.提高钢带的耐腐蚀性能以满足光缆的工作环境的要求. 同时根据OPGW的生产工艺过程提高钢带的可加工性能, 建议304钢中的含Mn量控制范围在1.5%-2.0%之间.图四是304钢带不同含Mn量的加工硬化曲线 粗虚线为Mn含量1.5%的304钢带加工硬化曲线,细实线是Mn含量为1.0 %以下304的钢带的加工硬化曲线.图四, 304钢带不同含Mn量的加工硬化曲线比较图四反映了304钢带由

7、于含Mn量的不同,它的加工硬化程度有较明显的区别.含Mn量1.5%钢带的加工硬化倾向比含Mn量1.0%钢带的.加工硬化倾向小. 即在同等条件下,含Mn量高的钢带承受变形能力比低含Mn量的304钢带大.钢带的Ni含量建议控制在大于8.2 %.2, 机械性能要求304不锈钢基本的机械性能 (固熔态) 见表二表 二牌号屈服强度抗拉强度延伸率%HV304206MPa520MPa40200STAL304 钢带的机械性能情况根据OPGW不同的制作方法对钢带的机械性能有不同的要求,尤其是不同的生产机组,不同的生产工艺会对钢带的机械性能提出不同的要求,STAL会根据用户的具体情况和要求,生产具有针对性的,适合

8、不同机组要求的钢带.但其基本机械性能要求为:A, 钢带应具有较高的变形能力-适应光缆的焊接以后的拉拔过程.即钢带应具有较高的延伸率,好的截面收缩率,较小的加工硬化率,以保证钢带的拉拔性能.B, 钢带应具有较好剪切性能-适应钢带焊前的切边要求. 以保证钢带的焊接质量.3, 其它要求钢带厚度允许偏差 0.01mm钢带宽度允许偏差 0.10mm钢带允许镰刀弯 8mm/2M钢带剪切毛刺高度 10%钢带厚度钢带表面要求 BA表面 钢带表面无外来污染物. 钢带边缘要求: 钢带边缘应外来无污染.四, STAL 304 不锈钢带的表面状态STAL 304钢带的固熔处理过程使用100% 氢气气氛, 在固溶处理后

9、钢带表面可能存在残余气体, 在工作中我们对不同储存期的钢带表面氢气含量进行了测量, 测量样品的储存期为 10天, 1个月,2个月,3个月,6个月和12个月共5个样品.其测量结果表面STAL钢带表面存在一定的氢含量,但随着钢带存放期的增加,钢带表面的氢气含量具体如下(见图五及表一)，打开包装放置一段时间后，钢带更易焊。比较标准以距离钢带表面900-1000纳米深度. 在此深度氢气含量测量值已趋于平稳.表一 单位: ppm储存期10天1个月2个月3个月6个月12个月氢气含量6.57.53.54.52.5-3.0 2.5 2.5 2.5同时,我们对日本,台湾,德国的同类产品的表面氢气含量作比较,比较

10、情况如下表二 本表中的日本 德国 台湾钢带测试数据由中天日立提供钢带来源日本德国台湾STAL(2个月)STAL(3个月)氢气残留量2.23.0 ppm2.6 ppm4.0 ppm2.53.0 ppm2.5 ppm从以上的测试数据来看,钢带经氢气固溶处理后,在其表面有一定的氢气残留,但随着钢带在大气中存放时间,钢带表面的残留气会随着时间的加长而减少. 以STAL钢带的存放时间不同的钢带比较, 钢带刚处理完后的10天内它的含残留气量较高(MAX 7.5). 但随着时间加长, 2个月降到了2.53.0ppm, 3个月的钢带残留气量小于2.5ppm, STAL钢带存放了2个月后,其钢带表面的残留气量已基本达到了日本和德国钢带的水平. STAL 1个月存放期的钢带的表面残留气量基本与台湾钢带相当.图五, 不同储存期的STAL钢带表面氢含量五, 结论STAL生产的钢带经过一段的生产实践,基本具备了制作OPGW光缆制作的各种条件,能满足各类生产机组,不同生产工艺的要求. 但与国外同类产品存在一定的差距.相信通过我们的努力及国内用户的支持, STAL的OPGW钢带的质量一定会达到国际水平.参考文献: (1) 黄俊华电力架空光缆 电力系统通讯 2002年第3期(2) (3) 不锈钢 陆世英 原子能出班社 1995年第1版