Dlaczego napisałem to porównanie

Pracuję w branży ochrony odgromowej i uziemień od ponad dekady. Co tydzień rozmawiam z zagranicznymi klientami – wykonawcami instalacji elektrycznych, inżynierami stacji elektroenergetycznych, kierownikami projektów telekomunikacyjnych – decydując, jaki materiał pręta uziemiającego wybrać. Pierwsze pytanie zawsze dotyczy kosztów początkowych. Jednak po 12 latach pomagania klientom w pozyskiwaniu wszystkiego, od prętów miedziowanych po materiały do ​​spawania egzotermicznego, pręt o najniższej cenie nie jest najbardziej ekonomiczny w całym okresie eksploatacji instalacji.

W tym artykule przedstawiono rzeczywisty koszt instalacji jednego metra dla trzech rodzajów uziomów: stali pokrytej miedzią (CCS), czystej miedzi i stali ocynkowanej ogniowo – w oparciu o koszty materiałów, czynniki instalacyjne, szybkość korozji oraz dane dotyczące okresu użytkowania, które monitorujemy w SHIBANG. Jeśli jesteś inżynierem opracowującym specyfikację lub menedżerem ds. zaopatrzenia porównującym oferty, te dane są niezbędne do podjęcia decyzji, która będzie obowiązywać przez cały okres użytkowania instalacji.

Trzy materiały prętów uziemiających w skrócie

1. Pręt uziemiający ze stali pokrytej miedzią (CCS)

Pręty stalowe pokryte miedzią składają się z rdzenia ze stali niskowęglowej o wysokiej wytrzymałości (zawartość węgla ~0,15%) z warstwą miedzi połączoną metodą galwanoplastyki. Czystość miedzi wynosi ≥99,95%, a standardowa grubość warstwy wynosi ≥0,254 mm.Miedziany pręt uziemiający firmy SHIBANGlinia, średnice od 14,2 mm do 25 mm (od 5/8″ do 3/4″), długości od 1,2 m do 3,0 m i wytrzymałość na rozciąganie ≥580 N/mm².

Wciąż pamiętam, jak stałem obok naszej linii galwanicznej w fabryce SHIBANG i patrzyłem, jak partia prętów CCS o średnicy 16 mm wychodzi z wanny galwanicznej. Operator sprawdza każdy pręt za pomocąmagnetyczny miernik grubości— przenośne urządzenie odczytujące grubość warstwy miedzi poprzez pomiar przyciągania magnetycznego przez miedź. Jedna partia została oznaczona, ponieważ wskaźnik wskazał 0,248 mm na końcówce wbijającej — zaledwie 6 mikronów poniżej normy 0,254 mm. Cała partia została zwrócona do przeróbki. Ta dyscyplina ma znaczenie, gdy pręt trafia do nadmorskiej gliny po drugiej stronie świata.

Warstwa miedzi zapewniaodporność na korozję i przewodność czystej miedzi na powierzchni, a stalowy rdzeń zapewnia wytrzymałość mechaniczną niezbędną do wbijania w gęsty grunt. Połączenie miedzi ze stalą jest testowane poprzez zginanie pręta o 90° w promieniu 100 mm bez pęknięć ani rozwarstwień. Żywotność w typowej glebie przekracza 50 lat. To właśnie ta kombinacja sprawia, że ​​CCS jest standardową specyfikacją uziemienia na całym świecie.

2. Pręt uziemiający z czystej miedzi

Pręty z czystej miedzi zawierają miedź T2 (≥99,95% czystości).Pręt uziemiający z czystej miedzi firmy SHIBANGstrona, dostępne są opcje o tej samej średnicy i długości co CCS. Miedź jest jednak znacznie droższa niż stal w przeliczeniu na kilogram. Pręt z litej miedzi zapewnia najniższą odporność na korozję dla danej średnicy, a także doskonałą odporność na korozję w agresywnych glebach. Jednak czysta miedź jest miękka — wbijanie jej w skalisty lub zbity grunt grozi wygięciem lub rozwarstwieniem końca, dlatego wielu wykonawców wstępnie wierci otwory pilotażowe. Ta dodatkowa robocizna zwiększa i tak już wysoki koszt materiału.

Zadzwonił do mnie kiedyś wykonawca z Manili, sfrustrowany, że ocynkowane pręty na jego wieży telekomunikacyjnej na zboczu wzgórza przerdzewiały po zaledwie czterech latach w nadmorskiej glinie. Wymiana wymagała wykopu wokół aktywnego betonowego fundamentu. Sama robocizna przekroczyła koszt, jaki miałyby pręty CCS. „Powinienem był zwrócić uwagę na dane z mgły solnej, które mi pan pokazał” – przyznał. Ta rozmowa utkwiła mi w pamięci – dlatego każdego klienta najpierw pytam o stan gleby.

3. Pręt uziemiający ze stali ocynkowanej ogniowo

Pręty stalowe ocynkowane to stal niskowęglowa z powłoką cynkową nakładaną metodą cynkowania ogniowego. Warstwa cynku zapewnia ochronę – koroduje jako pierwsza, chroniąc stal znajdującą się pod spodem.Ocynkowany pręt uziemiający firmy SHIBANGlinia produktów, pręty te mają te same wymiary, ale mają najniższą cenę jednostkową spośród trzech opcji.

Grubość powłoki cynkowej zazwyczaj waha się od 55 do 85 µm. W glebie o neutralnym pH i dobrym drenażu, ocynkowany pręt może wytrzymać 15–25 lat. Jednak w glebie kwaśnej (pH poniżej 5,5) lub w środowisku zasolonym warstwa cynku może ulec zużyciu w ciągu 5–8 lat, po czym rdzeń stalowy ulega szybkiej korozji. Widziałem ocynkowane pręty wyciągane z projektów nadmorskich po zaledwie 6 latach, a cynk całkowicie z nich zniknął. Przepuszczamy każdą partię przez naszą firmę.komora solnaw 5% NaCl przez co najmniej 72 godziny — test ten ujawnia dziurki w powłoce cynkowej, których nie dałoby się wykryć żadną kontrolą wizualną.

Ocynkowane pręty stalowe mają uzasadnione zastosowania. Tymczasowe uziemienia budowlane, projekty krótkoterminowe (projektowany okres użytkowania 5–10 lat) oraz suche obszary śródlądowe o obojętnym pH gleby to uzasadnione przypadki. Radzę kupującym, aby nie zamawiali prętów ocynkowanych do stałych instalacji na obszarach o rocznych opadach powyżej 800 mm, w strefach przybrzeżnych oddalonych o 15 km od wód słonych lub w środowiskach przemysłowych narażonych na działanie substancji chemicznych. Naszeocynkowany pręt uziemiającyjest solidnym produktem, gdy jego zastosowanie jest odpowiednie.

Koszt uziemienia na metr zainstalowany: liczby

Poniżej przedstawiono względne porównanie kosztów w oparciu o dane eksportowe firmy SHIBANG oraz opinie klientów z Azji Południowo-Wschodniej, Bliskiego Wschodu, Afryki i Ameryki Południowej dotyczące instalacji.

Najważniejsze wnioski:Pręty CCS kosztują mniej więcej tyle samo za metr, co pręty ze stali ocynkowanej, biorąc pod uwagę wymianę po 50 latach – i oszczędzają trudu związanego z wykopywaniem skorodowanych prętów. Czysta miedź ma sens tylko wtedy, gdy właściciel wymaga bezobsługowej żywotności przekraczającej 60 lat lub gdy gleba jest zbyt agresywna, nawet dla okładzin CCS.

Podział kosztów instalacji według materiału

Stal pokryta miedzią — zrównoważony wybór

Minimalna grubość powłoki miedzianej 0,254 mm zapewnia odporność na korozję zbliżoną do czystej miedzi przez pierwsze kilka dekad. Stalowy rdzeń zapewnia wystarczającą sztywność do bezpośredniego wbijania bez wstępnego wiercenia w większości gleb. Złączki gwintowane umożliwiają łączenie wielu sekcji na głębokość 6 m lub większą w przypadku stacji wysokiego napięcia.pręt uziemiający ze stali pokrytej miedziąbłąd prostoliniowości wynosi ≤1 mm/m — ma to krytyczne znaczenie przy głębokim wbijaniu, ponieważ wygięty pręt odchyla się pod ziemią.

Śledziłem projekty, w których pręty CCS były kontrolowane po 15 latach w przybrzeżnej glinie. Miedziana powłoka pozostała nienaruszona na ponad 95% powierzchni. Lokalne zadrapania od wbijania ujawniły jedynie powierzchowną rdzę na odsłoniętej stali. Pręt był nadal w pełni sprawny. To właśnie ta praktyczna wydajność sprawia, że ​​CCS stanowi 80% naszych zamówień eksportowych, a produkcja w naszej fabryce odbywa się zgodnie z certyfikatem ISO 9001:2008.

Czysta miedź — gdy koszt materiału jest drugorzędny w stosunku do żywotności

Sprzedaję mniej prętów z czystej miedzi niż z CCS, ale kupujący, którzy je wybierają, mają ku temu konkretne powody. Platformy morskie, przybrzeżne zakłady odsalania i zakłady chemiczne często wymagają czystej miedzi, ponieważ okres konserwacji jest niezwykle krótki — jeśli pręt ulegnie awarii podczas eksploatacji, koszt wstrzymania produkcji w celu jego wymiany jest astronomiczny.

W przypadku sieci 3-prętowej o rozpiętości 2,4 m każda, wybór czystej miedzi zamiast CCS wiąże się z nieznaczną premią w przypadku dużej podstacji, ale trudniejszą do uzasadnienia w przypadku małej wieży telekomunikacyjnej.pręt uziemiający z czystej miedziJest produkowany z miedzianych sztabek T2 z pełną identyfikowalnością materiału, a do każdej przesyłki eksportowej dołączamy certyfikaty hutnicze. Każdy pręt przechodzi kontrolę wizualną i wymiarową przed zapakowaniem — nalegam na to, ponieważ zamówienie na czystą miedź to znacząca inwestycja, a kupujący musi dokładnie wiedzieć, co otrzymuje od pierwszego do ostatniego pręta.

Stal ocynkowana — niższy koszt początkowy, wyższy koszt w całym okresie użytkowania

Chcę być szczery w kwestii stali ocynkowanej, ponieważ widziałem zbyt wiele projektów, w których początkowa decyzja o oszczędnościach doprowadziła do kosztownych napraw dekadę później. Powyższa tabela zakłada jedną wymianę w ciągu 50 lat, ale koszt wymiany wykracza poza sam pręt — wykop, ponowne wbicie, ponowne połączenie i testowanie. Na rynkach rozwiniętych sama robocizna może kilkukrotnie przekroczyć koszt pręta. Naszeocynkowany pręt uziemiającyjest solidnym produktem, ale tylko wtedy, gdy wiesz, że nadaje się do konkretnych zastosowań.

Czynniki zmieniające równanie kosztów

Rezystywność gleby

Rezystywność gleby jest największą zmienną.Norma IEEE 81-2012dostarcza metody pomiaru. Pręt w glebie o oporności 100 Ω·m (typowa glina) osiąga ułamek oporności tego samego pręta w glebie o oporności 1000 Ω·m (suchy piaszczysty żwir). Materiały o niższej przewodności, takie jak ocynkowana stal, mogą wymagać większej liczby prętów lub głębszego wbijania, aby osiągnąć cel, co eliminuje wszelkie korzyści finansowe. Zawsze proszę klientów o dane dotyczące rezystywności gruntu przed rekomendacją, ponieważ ten pojedynczy parametr całkowicie zmienia optymalny wybór.

Warunki jazdy

Skaliste podłoże wpływa na ekonomię. Jeśli wykonawca musi wiercić wstępnie, koszty robocizny rosną dla każdego rodzaju pręta. Najbardziej narażona jest czysta miedź, ponieważ łatwiej się wygina – kiedyś otrzymałem przesyłkę od wykonawcy z Kenii, który próbował wbić 20-milimetrowe pręty miedziane w lateryt i wygiął trzy pręty w ciągu pierwszych 50 cm. Pręty CCS znacznie lepiej znoszą uderzenia, ponieważ stalowy rdzeń pochłania energię uderzenia bez odkształceń plastycznych. W przypadku gruntów o dużej zawartości skał zalecamy rozpoczęcie od pręta CCS segmentowego z hartowaną końcówką wbijającą. Wiąże się to z niewielką dopłatą za pręt, ale zapobiega najczęstszej awarii instalacji, z jaką spotykamy się w naszych zamówieniach eksportowych.

Wymagania dotyczące kodu

Krajowe przepisy elektryczne traktują materiały prętów uziemiających w różny sposób.NEC (NFPA 70)W USA rezystancja uziemienia pojedynczego pręta wynosi 25 Ω lub mniej. Normy europejskie określone w normie IEC 60364 określają minimalną grubość spoiny miedzianej dla trwałego uziemienia.Norma IEC 62561-2Obejmuje wymagania dotyczące uziomów w systemach ochrony odgromowej. Sprawdzenie lokalnych przepisów jest niezbędne, a ja pomagam naszym klientom w poruszaniu się po nich w ramach wsparcia przedsprzedażowego.

Jak podchodzę do wyboru prętów uziemiających dla naszych klientów

Kiedy nowy klient kontaktuje się ze mną w sprawie uziomu, zadaję mu trzy pytania:

1. Jaki jest rodzaj gleby i jej rezystywność?— Jeśli nie mają badań, szacuję na podstawie regionalnych danych geologicznych.
2. Jaki jest okres użytkowania?— Podstacje i wieże telekomunikacyjne potrzebują 30–50 lat. Lokalizacje tymczasowe mogą potrzebować zaledwie 5–10 lat.
3. Czy system uziemienia jest dostępny?— Zakopane pod betonem są trwałe; pręty umieszczone w dostępnym dole można przetestować i wymienić.

Na podstawie ich odpowiedzi, w 8 na 10 przypadków polecampręty uziemiające ze stali pokrytej miedziąW przypadku ekstremalnego ryzyka korozji lub bardzo długiej żywotności projektowej polecampręty uziemiające z czystej miedzi. Pręty stalowe ocynkowanesą zarezerwowane dla instalacji tymczasowych lub projektów o ograniczonym budżecie, w których właściciel akceptuje ryzyko związane z wymianą.

Oprócz pręta, system uziemienia obejmuje złączki, materiały do ​​spawania egzotermicznego, przewody uziemiające i zaciski pomiarowe.Strona kategorii Pręt uziemiający i pręt uziemiającyobejmuje te. Pisałem również opręty gwintowane z miedzią do zastosowań budowlanychIpręty stalowe o wysokiej wytrzymałości do systemów uziemiającychjako materiały pomocnicze dla inżynierów projektujących kompletne rozwiązania uziemiające.

Często zadawane pytania