تاثیر پوشش مش متال بعنوان مغزی هادی های پرظرفیت ACSS

چکیده:

استفاده از هادی های پرظرفیت آلومینیومی فشارقوی ACSS (هادی آلومینیومی حمایت شده با فولاد) در سالهای اخیر به عنوان یک راه حل مطمئن و اقتصادی برای افزایش ظرفیت خطوط انتقال و توزیع بدون نیاز به تغییر و تقویت دکلها و همچنین بدون نیاز به احداث خطوط جدید مطرح شده است. امروزه هادی های ACSS با مغزی فولادی MA (مغزی فولادی با پوشش مش متال) به دلیل مزیتهای بیشتری که در مقایسه با مغزی فولادی GA (مغزی فولادی با پوشش گالوانیزه) دارا بوده، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مزیت های مهم استفاده از این هادی های پرظرفیت با پوشش مش متال، قابلیت کار در دماهای بالا تا 250 درجه سانتیگراد و همچنین مقاومت به خوردگی تا 3 برابر بیشتر در محیط های خورنده و مرطوب می باشد.

در این مقاله بررسی تاثیرات اعمال پوشش مش متال بر روی مغزی های فولادی در مقاومت به خوردگی و مقاومت به حرارتی آنها در مقایسه با پوشش گالوانیزه معمولی مورد مقایسه قرار گرفته است. 

مقدمه:

طی 30 سال گذشته استفاده از هادی های پرظرفیت فشار قوی جهت افزایش ظرفیت خطوط انتقال در بسیاری از نقاط دنیا مورد توجه قرار گرفته است. این هادی ها قابلیت کار در دماهای بالا را دارا می باشند. هادی های پرظرفیت بهترین گزینه جهت جایگزین شدن با هادی های قدیمی بدون نیاز به احداث خطوط جدید می باشند. بدین ترتیب به راحتی ظرفیت حمل جریان تا دو برابر افزایش پیدا می کند. عدم افزایش در شکم این هادی ها با بالا رفتن دما، بهره گیری از آنها را در محدوده ی حریم هادی قبلی بدون نیاز به طراحی و تغییر در دکل موجود را امکان پذیر می سازد.

یکی از پرکاربردترین هادی های پرظرفیت که استفاده از آنها متداول گردیده است، هادی های پرظرفیت ACSS می باشد.هادی ACSS یک هادی مرکب رشته ای هم مرکز است که از رشته های فولاد در مرکز و بیش از یک رشته آلومینیوم 1350 که به صورت کامل آنیل شده و در اطراف هسته قرار می گیرد تشکیل شده است. این هادی ها نسبت به هادی های ACSR قادر به حمل جریان بیشتری هستند چون به صورت دائم می توانند در دماهای بالای 200 تا 250 درجه سانتیگراد کار کنند.

این انتخاب به این دلیل است که در عمل استفاده از هادی هایی با پوشش روی و یا آلومینیوم به دلیل مقاومت حرارتی پایین به دماهای کاری کمتر از 200 درجه سانتیگراد محدود شده است. اما مغزی های با پوشش متال به دلیل نوع و ساختار زمانی که دمای هادی ACSS زیاد می شود، آلومینیوم کشیده شده و به سرعت بار خود را به روی هسته فولادی منتقل می کند. این ویژگی به هادی اجازه می دهد تا زمانی که دمای هادی کم می شود آلومینیوم به صورت ثابت کشیده باقی می ماند و به حالت اولیه اش باز نمی گردد. 

مطابق طبقه بندی استاندارد ملی 17503INSO در خصوص هادی های آلومینیومی حمایت شده با فولاد، این هادی ها در سه گروه اصلی زیر با توجه به نوع پوشش طبقه بندی می شوند:

1. ACSS/AW (هادی آلومینیومی حمایت شده با سیم مغزی فولادی روکش شده با آلومینیوم)
2. ACSS/GA (هادی آلومینیومی حمایت شده با سیم مغزی فولادی روی اندود)
3. ACSS/MA (هادی آلومینیومی حمایت شده با سیم مغزی فولادی با پوشش مش متال)

با توجه به اینکه این نوع هادی ها عمدتا برای دماهای کاری بالا (هادی های پرظرفیت) تا 250 درجه سانتیگراد طراحی می شوند، در عمل مناسب ترین نوع مغزی برای این هادی ها نوع ACSS/MA می باشد.

پوشش مورد استفاده، دارای مقاومت حرارتی بسیار مناسبی در دماهای بالای 200 درجه سانتیگراد می باشند.
هادی های ACSR که برای عملکرد در دمای معمولی زیر 100 درجه سانتیگراد طراحی شده است، با حداکثر توانایی مقاومت در برابر قرار گرفتن در معرض 125 درجه سانتیگراد برای مدت زمان کوتاه است، در حالی که هادی ACSS با مغزی پوشش مش متال (ACSS/MA) میتواند در معرض دمای 250 درجه سانتیگراد بدون تخریب قابل توجه خواص اساسی آن قرار گیرد.
از طرفی همانگونه که در بالا به آن اشاره شد، به دلیل اینکه استفاده از هادی های پرظرفیت در محیط هایی که دما بالاتر بوده متداولتر است، ریسک بالای خوردگی پوشش گالوانیزه معمولی محتمل خواهد بود. اما در هادی هایی که از مغزی فولادی با پوشش مش متال(95% روی-5% آلومینیوم) استفاده شده است ،به دلیل ساختار یوتکتوئیدی1 پوشش آلیاژی اعمال شده بهترین مقاومت خوردگی در مقایسه با پوشش گالوانیزه یا روی خالص ایجاد شده است .
پوشش یوتکتوئیدی مورد استفاده دارای لایه بین فلزی2 -AlFe-Zn که معمولا حاوی 25% آلومینیوم بوده، می باشد و برخلاف لایه بین فلزی Fe-Zn در پوشش گالوانیزه در مقابل خوردگی بسیار مقاوم بوده و حفاظت فدایی3 مناسبی نسبت به لایه فولاد زیرین ایجاد می نماید. همچنین خوردگی قرمز که مهم ترین معیار مردود شدن در آزمون سالت اسپری4 بوده در پوشش مش متال تا زمانی که میزان ضخامت پوشش به کمتر از 5 میکرون یا تقریبا 35 گرم بر متر مربع نرسیده است مشاهده نمی شود در حالیکه مشاهده خوردگی قرمز برای پوشش گالوانیزه معمولا در ضخامت پوشش 15 میکرون امکان پذیر خواهد بود. از اینرو می توان گفت مقاومت به خوردگی پوشش مش متال تقریبا دو برابر بیشتر از پوشش گالوانیزه می باشد]3[ دو فاکتورتاثیرگذار مهم جهت ارزیابی میزان مقاومت به خوردگی مغزی های فولادی با پوشش مش متال و گالوانیزه زمان و دما می باشد.

بحث و نتیجه گیری:

در این پژوهش میزان مقاومت به خوردگی و مقاومت حرارتی پوشش های گالوانیزه و مش متال (گالوانیزه آلیاژی-روی،5% آلومینیوم) با یکدیگر مقایسه شده است.
پوشش های گالوانیزه دارای مقاومت حرارتی کمتری در مقایسه با پوشش های مش متال می باشند به گونه ایی که پوشش های گالوانیزه در دمای حداکثر200 درجه سانتیگراد تحمل حرارتی داشته اما پوشش های مش متال دماهای بالاتر تا 250 درجه سانتیگراد را نیز تحمل می کنند. بنابراین پوشش مش متال در مغزی هادی های هوایی آلومینیومی فشار قوی ACSS که به خاصیت تحمل جریان بالایی در خطوط انتقال و توزیع نیاز داشته و از اینرو در دماهای کاری بالاتر تا 250 درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار گرفته، بکار گرفته می شود.
از طرفی افزودن 5% آلومینیوم و همچنین عناصری مانند مش متال به پوشش گالوانیزه (روی خالص) منجر به افزایش بسیار چشمگیر میزان مقاومت به خوردگی آن در محیطهای مختلف اسیدی و نمکی گردیده است. به گونه ایی که نرخ خوردگی بر حسب میلیمتر بر سال در پوشش های گالوانیزه تقریبا دو برابر نرخ خوردگی پوشش متال با ضخامت یکسان خواهد بود.