Алюминиевый кабель гост 58019

Алюминиевый кабель гост 58019

ГОСТ Р 58019-2017

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАТАНКА ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ МАРОК 8176 И 8030

Rod aluminium wire of 8176 and 8030 alloys. Specifications

Дата введения 2018-06-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Ассоциацией «Объединение производителей, поставщиков и потребителей алюминия» (Алюминиевая ассоциация), Обществом с ограниченной ответственностью «Объединенная компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр» (ООО «РУСАЛ ИТЦ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 099 «Алюминий»

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 5, 2018 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на катанку из алюминиевых сплавов марок 8176 и 8030 (далее по тексту — катанка), изготовленную способом непрерывного литья и прокатки или совмещенным способом непрерывного литья и прокатки-прессования, предназначенную для изготовления проволоки электротехнического назначения.

1.2 Технические условия устанавливают требования к химическому составу, механическим и электрическим свойствам катанки.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 427 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 1497 Металлы. Методы испытаний на растяжение

ГОСТ 3221 Алюминий первичный. Методы спектрального анализа

ГОСТ 7229 Кабели, провода и шнуры. Метод определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников

ГОСТ 11069 Алюминий первичный. Марки

ГОСТ 11739.23 Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения циркония

ГОСТ 13843 Катанка алюминиевая. Технические условия

ГОСТ 15150 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 18690 Кабели, провода, шнуры и кабельная арматура. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

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

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Марки и размеры

3.1 По настоящему стандарту изготавливается катанка диаметром 9,5 мм из алюминиевых сплавов марок 8176 и 8030.

3.2 Отклонения от номинального значения диаметра катанки не должны превышать предельных, указанных в таблице 1.

Таблица 1 — Диаметры катанки и предельные отклонения от них

Номинальный диаметр, мм

Предельные отклонения от номинального диаметра, мм

Овальность не более, мм

3.3 Катанка поставляется в термообработанном и нетермообработанном состояниях. При заказе катанки в термообработанном состоянии к условному обозначению добавляется буква «О».

Пример записи условного обозначения катанки диаметром 9,5 мм в документации:

«Катанка 8176-9,5 О ГОСТ Р 58019-2017″;

«Катанка 8176-9,5 ГОСТ Р 58019-2017″;

«Катанка 8030-9,5 О ГОСТ Р 58019-2017″;

«Катанка 8030-9,5 ГОСТ Р 58019-2017″.

4 Технические требования

4.1 Катанку изготавливают в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

4.2 Катанка должна изготавливаться из первичного алюминия марки не ниже А5Е по ГОСТ 11069 способом непрерывного литья и прокатки или совмещенным способом непрерывного литья и прокатки-прессования.

4.3 Химический состав катанки должен соответствовать значениям, указанным в таблице 2.

Таблица 2 — Химический состав катанки

Источник

О новой алюминиевой проводке в России

Введение

С 20 марта 2019 года в России введено в действие Изменение №2 к СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий». Изменение №2 разрешает применение кабелей и проводов с жилами из алюминиевых сплавов марок 8030 и 8176 (таблица 1) в электропроводке при строительстве жилых и общественных зданий. Это изменение вводит также некоторые дополнительные правила по работе с алюминиевыми проводами и кабелями.

Измененный свод правил СП 256.1325800.2016 дает возможность применять провода и кабели с жилами из алюминиевых сплавов не только в распределительных сетях зданий, которые осуществляют питание квартир, но и в самих квартирах.

Таблица 1 – Химический состав алюминиевых сплавов 8176 и 8030
по ГОСТ Р 58019-2017 (с учетом поправки по ИУС №5 2018 г.)

Ниже представлен обзор проблем и решений по алюминиевой проводке, а также практики применения алюминиевой проводки в США и Канаде.

«Старая» алюминиевая проводка

Алюминиевая проводка, которая устанавливалась в жилых зданиях с середины 1960-х годов, как считается, явилась причиной многих пожаров. Поэтому с 2003 года в России она была запрещена для применения в жилищном строительстве. Токопроводящими жилами этой проводки в то время являлась проволока из нагартованного алюминия марки АД0Е по ГОСТ 4784 (таблица 2). Основной причиной проблем с этой алюминиевой проводкой являлось ослабление и перегрев контактных соединений алюминиевого провода с так называемыми электроустановочными изделиями, то есть с розетками, выключателями и т. п.

Похожие проблемы с алюминиевой проводкой происходили и за рубежом. Например, в США и Канаде эти проблемы начались после того, как, начиная с 1965 года, в связи с нехваткой и дороговизной меди стали массово применять алюминиевые провода и кабели, в том числе, для разводки электрической проводки внутри домов. Это была проводка с жилами из марки алюминия 1350 в нагартованном состоянии H19. Химический состав марки алюминия 1350 (таблица 3) практически совпадает с химическим составом АД0Е [1].

Таблица 2 – Химический состав марки алюминия АД0E (ГОСТ 4784-97)

Таблица 3 – Химический состав марки алюминия 1350 по стандарту ANSI H35.1 [2]

Алюминий марки 1350 успешно применялся и применяется до сих пор в воздушных линиях электропередачи от электростанций до трансформаторных подстанций. В этом случае алюминий имеет неоспоримые преимущества перед медью благодаря своему малому удельному весу.

Проблемы “старой” проводки и их решения

Причинами проблем со «старой» алюминиевой проводкой с жилами из алюминия марки АД0Е или марки 1350 считаются следующие особенности его свойств по сравнению с медной проводкой [2,3]:

• выше ползучесть
• ниже пластичность
• выше температурное расширение
• окисление поверхности контакта
• гальваническая коррозия в контакте с латунью и сталью.

1) Ползучесть

Проблема:

• Алюминий марки АД0Е (1350) под постоянной нагрузкой в контактном соединении проявляет ползучесть, что приводит к ослаблению электрического контакта (рисунок 1). Ползучесть – это, упрощенно, медленная пластическая деформация при напряжениях ниже предела текучести. См. подробнее здесь.

Рисунок 1 – Ползучесть алюминия и ослабление контакта [13]

Решение:

• Алюминиевые жилы из сплавов 8030 и 8017 имеют более высокую стойкость к ползучести, которая близка к той, которой обладают медные жилы. Это достигается, в основном, за счет повешенного содержания железа (рисунок 2).

2) Пластичность

Проблема:

Проволоку из алюминия 1350 применяли в алюминиевой проводке в полностью нагартованном состоянии Н19. В этом состоянии предел прочности лишь незначительно превышает предел текучести, а относительное удлинение составляет всего 1,5-2 % (рисунок 3) [6]. С этим связана «хрупкость» этой алюминиевой проволоки и ее чувствительность к надрезам и вмятинам.

Рисунок 3– Изменение пределов прочности и пластичности
при нагартовке и отжиге алюминия [5]

Решение:

• Алюминиевые жилы из сплавов 8030 и 8176 имеют состояние Н2х, то есть с применением промежуточного отжига, что дает относительное удлинение не менее 10 % [7].

3) Температурное расширение

Алюминий при нагреве увеличивает свои размеры и объем в большей степени, чем другие материалы, которые находятся вместе с ним контактном соединении, например, латунь или сталь. Это вызывает температурные напряжения и, часто, пластические деформации, что приводит к уменьшению площади контакта и к еще большему его нагреву (рисунок 4) [8].

Решение:

• Коэффициент температурного расширения алюминия практически не зависит от легирующих элементов или технологии [2]. Для компенсации повышенного температурного расширения алюминиевой проводки применяют специальные контактные устройства из материалов, близких по температурному расширению (рисунок 5) [8].
• Для алюминиевой проводки категорически не применяют так называемые вставные контакты, когда провод «втыкается» в контактное устройство [9]. Эти контакты являются очень чувствительными к различиям температурного расширения материалов контактного устройства и алюминиевого проводника.

Рисунок 5 [8]

4) Окисление поверхности контакта

Проблема:

• Свежая поверхность алюминия мгновенно покрывается пленкой из оксида алюминия. Оксид алюминия является электрическим изолятором. Толщина этой пленки зависит от температуры и влажности окружающей среды.

Решение:

• При температуре 25 ºС толщина оксидной составляет всего 2-50 нм. Механическое усилие, которое прилагается к алюминиевому проводу винтом или пластиной легко «проламывает» хрупкий слой оксида алюминия. Кроме того, напряжения, которое применяется в распределительных сетях зданий (обычно от 120 до 480 В) достаточно, чтобы преодолеть изолирующие свойства естественного оксида алюминия [3,4].
• Для того, чтобы получить максимально хорошее соединение лучше удалить оксидный слой с поверхности алюминиевого проводника и нанести на него токопроводящую смазку. Это особенно важно для проводников, которые работают во влажной или коррозийной атмосфере, при высокой температуре или при длительном сроке службы. Токопроводящая смазка предотвращает дальнейший рост оксидной пленки и, кроме того, исключает попадание на поверхность контакта влаги или другого электролита, что исключает гальваническую коррозию (см. ниже).

5) Гальваническая коррозия алюминия

Проблема:

• Материалами, которые применяются в контактном соединении с алюминием, могут оказаться другие металлы, например, сталь или латунь. При наличии влаги это может приводить к образованию гальванической пары и вызывать гальваническую коррозию алюминия (см. рисунок 3). Эта коррозия ухудшает условия контакта и также может вызывать перегрев контактного соединения.

Решение:

• Применение специальных контактных устройств из материалов, не вызывающих гальваническую коррозию алюминия (см. рисунок 4);
• Применение специальной контактной смазки (см. выше пункт 4)).

«Новые» алюминиевые сплавы в США и Канаде

Электротехнические сплавы серии 8000

Еще в начале 1970-х годов в США и Канаде были разработаны несколько новых алюминиевых сплавов для изготовления алюминиевых проводов и кабелей. Стандарт ASTM B 800 [8] включает 6 таких сплавов, часть из них были запатентованы. Все они имеют повышенное содержание железа, а также добавки некоторых других элементов. Основные различия химического состава, например, алюминиевого сплава 8030 и марки алюминия 1350 показаны на рисунке 6.

Рисунок 6 – Сравнение химического состава
алюминиевого сплава 8030 и марки алюминия 1350 [13]

В настоящее время для изготовления алюминиевых кабелей и проводов применяются только два алюминиевых сплава – 8030 и 8176 (таблица 4) 8. Европейский стандарт EN 573-3 также включает в серию 8000 только эти два электротехнических алюминиевых сплава (таблица 5). Для удобства сравнения показана также таблица 6 с химическим составом сплавов 8030 и 8176 по ГОСТ Р 58019.

Таблица 4 – Сплавы 8030 и 8176 в ASTM B 800

Таблица 5 – Сплавы 8030 и 8176 в EN 573-3

Таблица 6 – Химический состав сплавов 8176 и 8030 по ГОСТ Р 58019-2017

«Американские» и «российские» сплавы 8030 и 8176

Отметим, что российские сплавы 8030 и 8176 существенно отличаются от своих американских и европейских аналогов (см. таблицы 4-6). На рисунках 7 и 8 показаны пределы содержания основных легирующих элементов в сплаве 8030 (железо-медь) и 8176 (железо-кремний) по ASTM B 800 и по ГОСТ Р 58019. Российские сплавы имеют значительно более низкое содержание легирующих элементов – железа, меди и кремния.

Рисунок 7 – Пределы содержания железа и меди в сплаве 8030
по ASTM B 800 и ГОСТ Р 58019

Рисунок 8 – Пределы содержания железа и кремния в сплаве 8176
по ASTM B 800 и ГОСТ Р 58019

Алюминиевые жилы в американском NEC

Согласно американскому Национальному электрическому кодексу (NEC) все алюминиевые жилы должны изготавливаться из электротехнических алюминиевых сплавов серии 8000:

• Цельные – размеры 12, 10 и 8 AWG
• Многожильные – от 8 AWG и более.

Алюминиевые жилы менее 12 AWG (3,31 мм 2 ) в Кодексе не рассматриваются.

• American wire gauge (AWG) – это стандартизированная система размеров для диаметров круглых токопроводящих жил – от 40 до 0000(4/0). Чем больше число AWG, тем меньше физический размер жилы. Фрагмент таблицы AWG см. на рисунке 9.

Рисунок 9– Фрагмент таблицы AWG

Применение алюминиевых проводов в США и Канаде

В настоящее время в США и Канаде алюминиевые провода из сплавов 8030 и 8176 доступны на рынке только начиная с размера AWG 8 (8,37 мм 2 ) [10]. Это можно видеть также в каталогах и презентациях производителей алюминиевых проводов и кабелей, которые в 1970-х годах первыми начали применять сплавы 8030 и 8176 – Alcan Cable и Southwire 11. Для внутренней проводки нужны алюминиевые провода с размерами AWG 10 и AWG 12.

В презентации компании Alcan представлена наглядная схема стандартного применения алюминиевых проводов и кабелей для передачи электроэнергии от электростанций к жилым домам (рисунок 10) [13]: везде, но не внутри самих домов!

Рисунок 10 – Применение алюминиевых проводов в США и Канаде [13]

При строительстве новых жилых домов для разводки внутренней проводки, как правило, применяют медные провода – об этом прямо указано и на сайте американской Алюминиевой Ассоциации [14].

Вместе с тем, для подключения крупных бытовых потребителей электрической энергии – сушилок, кондиционеров, бойлеров, электроплит – обычно применяют именно алюминиевые кабели. Кроме того, во многих американских домах для подвода электрической энергии от общей электрической сети до распределительного щитка дома также применяют кабели с алюминиевыми жилами. В этих случаях применяют алюминиевые жилы 8 и 6 AWG (8,37 и 13,3 мм 2 ) [6].

За последние 20 лет значительно возросло применение алюминиевых проводов в качестве «фидерных» (подводящих) электрических линий для высотных зданий, больниц, отелей, стадионов и, уже в последнее время, дата-центров [3].

Учиться работе с алюминиевыми проводами и кабелями

Американская Алюминиевая Ассоциация прикладывает много усилий по продвижению алюминиевой продукции, в том числе, алюминиевой кабельной продукции. Примером этого служит, например, объемное руководство по алюминиевым электрическим проводникам Aluminum Electrical Conductor Handbook [15].

Американская Алюминиевая Ассоциация и Национальная Ассоциация Электротехнических Подрядчиков (NECA) совместно разработали и регулярно обновляют Стандарт NECA/AA 104-2012 [9] по правилам установки алюминиевых проводов и кабелей в электрических сетях зданий. Этот стандарт является руководством по работе с алюминиевыми проводами и кабелями, которое включает много подробных иллюстраций.

Заключение

1. Работа с алюминиевыми проводами и кабелями для внутренней и наружной проводки зданий, в том числе, из сплавов 8030 и 8176 требует дополнительных знаний и навыков по сравнению с работой с медными проводами и кабелями. Для этого, например, в США и Канаде, разрабатываются и распространяются специальные стандарты, руководства и рекомендации, а также проводятся семинары и тренинги.

2. В США и Канаде провода и кабели из алюминиевых сплавов 8030 и 8176 применяют в основном, начиная с размера 8 AWG. Такие кабели применяют для подключения крупных бытовых потребителей электроэнергии, таких как сушилки, бойлеры, кондиционеры, а также для подвода электроэнергии от общих сетей к распределительным щиткам индивидуальных домов. Для разводки внутренней проводки при строительстве новых домов алюминиевые провода и кабели с размерами 10 AWG и 12 AWG практически не применяются.

3. За последние два десятилетия в США и Канаде расширилось применение проводов и кабелей из алюминиевых сплавов 8030 и 8176 для подводящих (фидерных) линий подачи электроэнергии для высотных жилых, офисных зданий и дата-центров, а также крупных сооружений, например, стадионов.

Источник