[發(fā)明專利]一種超高強(qiáng)度鋁合金芯架空導(dǎo)線及鋁合金芯的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611170681.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN107236882B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 於國良;吳振江;翁瀾;黃新民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吳振江
• 主分類號(hào): C22C21/10
• 分類號(hào): C22C21/10;C22C1/03;C22F1/053;H01B5/08;H01B9/00;H01B13/02
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所 11399
• 代理人: 朱健;陳國軍

本發(fā)明涉及一種超高強(qiáng)度鋁合金芯架空導(dǎo)線及超高強(qiáng)度鋁合金芯架空導(dǎo)線的制造方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的超高強(qiáng)度鋁合金芯架空導(dǎo)線，采用多元素進(jìn)行合金化，制造超高強(qiáng)度鋁合金芯；并采用耐腐蝕性能優(yōu)異、蠕變抗力大，并且在長度方向上具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)電性能的超高強(qiáng)度鋁合金芯同時(shí)作為加強(qiáng)芯承力件和導(dǎo)電體；在超高強(qiáng)度鋁合金芯外層絞合導(dǎo)體。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超高強(qiáng)度鋁合金芯架空導(dǎo)線，可以在提高導(dǎo)線有效電流的同時(shí)，提高導(dǎo)線的拉力重量比，增加線路載流量；其耐腐蝕性能更加優(yōu)異，可提高線路服役壽命和線路安全性能；其造價(jià)成本低、運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)；并且制造時(shí)更加環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輸電線路工程用導(dǎo)線設(shè)計(jì)、制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高強(qiáng)度鋁合金芯架空導(dǎo)線及鋁合金芯的制造方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有架空導(dǎo)線按結(jié)構(gòu)組成的材質(zhì)分類，主要分為加強(qiáng)芯與導(dǎo)電體材質(zhì)相同和加強(qiáng)芯與導(dǎo)電體材質(zhì)不同兩種。

加強(qiáng)芯與導(dǎo)電體材質(zhì)不同的架空導(dǎo)線主要分為以鍍鋅鋼絞線為加強(qiáng)芯的架空導(dǎo)線和以碳纖維復(fù)合芯為加強(qiáng)芯的架空導(dǎo)線。以鍍鋅鋼絞線作為加強(qiáng)芯的導(dǎo)線，由于鍍鋅鋼線與外層鋁絞線的電極電位不同，易受腐蝕；由于鋁和鋼的熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)線熱膨脹系數(shù)不同；鋼線的比重比鋁大，導(dǎo)線拉力重量比小；以鍍鋅鋼絞線作為加強(qiáng)芯的導(dǎo)線，其鋼芯截面占導(dǎo)線總截面的30％，鋼芯的導(dǎo)電率僅為9％IACS，因此絞合導(dǎo)線的導(dǎo)電率低，且鐵芯在交流電中會(huì)產(chǎn)生磁阻，增大電阻，能耗大；鋼芯鋁絞線的承力件電纜廠不能制造，需要在鋼廠和鍍鋅廠加工，增加了生產(chǎn)成本；應(yīng)用中鋼芯和鋁線必須分別用相同材質(zhì)的金具連接，增加了金具數(shù)量和安裝工具，安裝施工復(fù)雜。

碳纖維芯導(dǎo)線以碳纖維復(fù)合芯作為加強(qiáng)芯，碳纖維復(fù)合芯強(qiáng)度高，也不會(huì)產(chǎn)生磁阻。但是，由于碳纖維復(fù)合芯棒是以碳纖維為芯材、玻璃纖維為表面材料通過粘合劑組合而成的實(shí)心夾層復(fù)合材料。其中，碳纖維是以環(huán)氧樹脂為基體、碳纖維絲為增強(qiáng)體組合而成的復(fù)合材料；玻璃纖維是以環(huán)氧樹脂為基體，玻璃纖維絲為增強(qiáng)體組合而成的復(fù)合材料。因此，碳纖維復(fù)合芯是絕緣體，導(dǎo)電率為0％IACS；且以環(huán)氧樹脂等有機(jī)材料為基體的碳纖維芯的老化性能和抗紫外線性能不穩(wěn)定，連接性能也不穩(wěn)定，在線路服役過程中存在安全隱患，至今尚無合理有效的試驗(yàn)和檢測方法證明其失效機(jī)理和壽命年限。兩者相比:前者高強(qiáng)度、低延伸率，后者低強(qiáng)度、高延伸率，兩者之間的線膨脹系數(shù)相差近10倍。碳纖維芯的價(jià)格昂貴，其連接和施工安裝維修更加復(fù)雜，且配套金具價(jià)格非常高昂。

加強(qiáng)芯與導(dǎo)電體材質(zhì)相同的架空導(dǎo)線主要為鋁合金芯鋁絞線或全鋁合金絞線。鋁合金芯鋁絞線采用LHA1或LHA2型鋁-鎂-硅合金圓線絞合線芯作為加強(qiáng)芯，由于鋁-鎂-硅合金圓線的抗拉強(qiáng)度為295MPa-325Mpam，為了架空線設(shè)計(jì)要求，其加強(qiáng)芯截面需做到很大，增加了材料成本和生產(chǎn)安裝成本，最大的不足是同時(shí)降低了拉力重量比。而全鋁合金導(dǎo)線由HA1或HA2型鋁-鎂-硅合金圓線直接絞合而成，無加強(qiáng)芯，但是鋁-鎂-硅合金圓線的最大導(dǎo)電率僅為53％IACS，因此該導(dǎo)線能耗大，不經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種超高強(qiáng)度鋁合金芯架空導(dǎo)線及鋁合金芯的制造方法。

本發(fā)明的實(shí)施例采用多元素進(jìn)行合金化，利用Sc、Zr、Nd、Nd、Nb、Ce、Yb、Li、Sr等元素，配合創(chuàng)新性工藝控制，形成具有多組元、高彌散納米級(jí)復(fù)合析出相的合金組織，制造超高強(qiáng)度鋁合金材料，并制造成超高強(qiáng)度鋁合金芯；采用耐腐蝕性能優(yōu)異、蠕變抗力大，并且在長度方向上具有優(yōu)異的強(qiáng)度和導(dǎo)電性能的超高強(qiáng)度鋁合金芯同時(shí)作為加強(qiáng)芯承力件和導(dǎo)電體；在超高強(qiáng)度鋁合金芯外層絞合電工鋁線或超高強(qiáng)度鋁合金線，外層導(dǎo)體的形狀可以是Z型、T型、S型、鎖扣型、圓形中一種或任意組合。

超高強(qiáng)度鋁合金芯與外層鋁質(zhì)導(dǎo)線或鋁合金導(dǎo)線或超高強(qiáng)度鋁合金導(dǎo)線的組合，可以在提高導(dǎo)線有效電流的同時(shí)，大幅增加導(dǎo)線的拉力重量比；避免了因電極電位不同引起的電化學(xué)腐蝕，從而避免了因鋼芯腐蝕而引起的失效，采用特殊的結(jié)構(gòu)形成封閉的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，使導(dǎo)線的耐腐蝕性能更加優(yōu)異。