Почему я написал это сравнение

Я работаю в сфере молниезащиты и заземления более десяти лет. Каждую неделю я общаюсь с зарубежными покупателями — электромонтажниками, инженерами подстанций, менеджерами проектов в телекоммуникационной отрасли — чтобы решить, какой материал для заземляющего стержня выбрать. Первый вопрос всегда касается первоначальной стоимости. Но после 12 лет работы с клиентами, помогая им находить все — от медных стержней до материалов для экзотермической сварки, — я понял, что стержень с самой низкой ценой не всегда является самым экономичным вариантом в течение всего срока службы установки.

В этой статье подробно рассматривается реальная стоимость одного установленного счетчика для трех типов заземляющих стержней: стали с медным покрытием (CCS), чистой меди и горячеоцинкованной стали — на основе данных о стоимости материалов, параметрах монтажа, скорости коррозии и сроке службы, которые мы отслеживаем в SHIBANG. Если вы инженер, составляющий техническое задание, или менеджер по закупкам, сравнивающий предложения, эти данные необходимы для принятия решения, которое будет действовать на протяжении всего расчетного срока службы вашей установки.

Три основных материала для заземляющих стержней: краткий обзор

1. Заземляющий стержень из стали с медным покрытием (CCS)

Стальные прутки с медным покрытием состоят из высокопрочного низкоуглеродистого стального сердечника (содержание углерода ~0,15%) с медным слоем, нанесенным методом электроформования. Чистота меди составляет ≥99,95%, а стандартная толщина слоя — ≥0,254 мм.Заземляющий стержень из стали с медным покрытием от компании SHIBANG.Диаметры трубок варьируются от 14,2 мм до 25 мм (от 5/8″ до 3/4″), длина — от 1,2 м до 3,0 м, а предел прочности на разрыв — ≥580 Н/мм².

Я до сих пор помню, как стоял рядом с нашей линией электроформования на заводе SHIBANG и наблюдал, как из гальванической ванны выходит партия 16-миллиметровых стержней CCS. Оператор проверяет каждый стержень с помощью...магнитный толщиномер— портативное устройство, измеряющее толщину медного слоя путем определения магнитного притяжения через медь. Одна партия была отмечена как бракованная, поскольку измерительный прибор показал 0,248 мм на конце стержня — всего на 6 микрон меньше, чем заявлено в спецификации (0,254 мм). Вся партия была отправлена ​​на доработку. Такая дисциплина важна, когда стержень оказывается в прибрежной глине на другом конце света.

Медный слой обеспечиваетКоррозионная стойкость и проводимость чистой меди на поверхностиВ то время как стальной сердечник обеспечивает механическую прочность для забивания в плотный грунт. Прочность соединения меди и стали проверяется изгибом стержня на 90° с радиусом 100 мм без разрушения или расслоения. Срок службы в типичном грунте превышает 50 лет. Именно это сочетание объясняет, почему технология CCS является стандартной спецификацией заземления во всем мире.

2. Заземляющий стержень из чистой меди

Для изготовления стержней из чистой меди используется медь Т2 (чистота ≥99,95%).Заземляющий стержень из чистой меди от компании SHIBANGНа странице представлены варианты диаметра и длины, аналогичные CCS. Однако медь значительно дороже стали в пересчете на килограмм. Цельный медный стержень обеспечивает наименьшее сопротивление при заданном диаметре и обладает отличными коррозионными характеристиками в агрессивных грунтах. Тем не менее, чистая медь мягкая — при забивании в каменистый или уплотненный грунт существует риск деформации или коробления конца, поэтому многие подрядчики предварительно сверлят направляющие отверстия. Эти дополнительные трудозатраты увеличивают и без того высокую стоимость материала.

Однажды мне позвонил подрядчик из Манилы, расстроенный тем, что оцинкованные стержни на его телекоммуникационной вышке на склоне холма проржавели насквозь всего через 4 года после установки в прибрежной глине. Для замены требовались земляные работы вокруг действующего бетонного фундамента. Только стоимость работ превысила бы первоначальную стоимость самих стержней. «Мне следовало обратить внимание на данные о солевом тумане, которые вы мне показали», — признался он. Этот звонок запомнился мне надолго — именно поэтому я в первую очередь спрашиваю каждого клиента о состоянии грунта.

3. Заземляющий стержень из горячеоцинкованной стали

Оцинкованные стальные прутки представляют собой низкоуглеродистую сталь с цинковым покрытием, нанесенным методом горячего цинкования. Цинковый слой обеспечивает жертвенную защиту — он корродирует первым, защищая нижележащую сталь.Оцинкованный заземляющий стержень SHIBANGВ этой линейке продукции эти удилища имеют одинаковые размеры, но при этом предлагаются по самой низкой цене за единицу среди трех вариантов.

Толщина цинкового покрытия обычно составляет от 55 до 85 мкм. В нейтральной почве с хорошим дренажем оцинкованный пруток может прослужить 15–25 лет. Но в кислой почве (pH ниже 5,5) или засоленной среде цинковый слой может полностью разрушиться за 5–8 лет, после чего стальной сердечник быстро подвергается коррозии. Я видел оцинкованные прутки, извлеченные из прибрежных сооружений всего через 6 лет, когда цинк полностью исчез. Мы обрабатываем каждую партию через нашкамера солевого туманаПри воздействии 5%-ного раствора NaCl в течение как минимум 72 часов этот тест выявляет микроскопические отверстия в цинковом покрытии, которые невозможно обнаружить при визуальном осмотре.

Оцинкованные стальные прутки действительно имеют законное применение. Временное заземление при строительстве, краткосрочные проекты (расчетный срок службы 5–10 лет) и сухие внутренние районы с нейтральной pH почвой — все это разумные варианты использования. Я советую покупателям не выбирать оцинкованные прутки для постоянных установок в районах с годовым количеством осадков более 800 мм, прибрежных зонах в пределах 15 км от соленой воды или в промышленных условиях с воздействием химических веществ.оцинкованный заземляющий стерженьЭто надежный продукт, если он подходит для конкретного применения.

Стоимость заземляющего стержня на один установленный счетчик: цифры

Ниже приведено сравнительное сопоставление затрат, основанное на данных об экспорте, полученных нами на выставке SHIBANG, и отзывах клиентов о монтаже оборудования в Юго-Восточной Азии, на Ближнем Востоке, в Африке и Южной Америке.

Главный вывод:Стоимость стержней CCS примерно такая же, как и у оцинкованной стали, если учесть срок их службы более 50 лет, — и они избавляют от необходимости выкапывать проржавевшие стержни. Чистая медь имеет смысл только в том случае, если заказчику требуется срок службы, не требующий обслуживания, более 60 лет, или когда грунт слишком агрессивен даже для облицовки CCS.

Разбивка стоимости установки по материалам

Сталь с медным покрытием — сбалансированный выбор

Медное покрытие толщиной не менее 0,254 мм обеспечивает коррозионную стойкость, близкую к чистой меди, в течение первых нескольких десятилетий. Стальной сердечник делает его достаточно жестким для прямой забивки без предварительного бурения в большинстве типов грунта. Резьбовые соединители позволяют соединять несколько секций для достижения глубины 6 м и более для высоковольтных подстанций.стальной заземляющий стержень с медным покрытиемПогрешность прямолинейности составляет ≤1 мм/м — это критично при забивке на большие глубины, поскольку изогнутый стержень отклоняется от заданной траектории под землей.

Я отслеживал проекты, где стержни CCS были проверены после 15 лет эксплуатации в прибрежной глине. Медное покрытие оставалось неповрежденным на более чем 95% поверхности. Локальные царапины от забивки показали лишь поверхностную ржавчину на открытой стали. Стержень оставался полностью работоспособным. Именно такие показатели в реальных условиях позволяют нам рассчитывать на 80% экспортных заказов CCS, что подкрепляется производством на нашем заводе, сертифицированном по стандарту ISO 9001:2008.

Чистая медь — когда стоимость материала второстепенна по сравнению со сроком службы.

Я продаю меньше стержней из чистой меди, чем CCS, но у покупателей, которые их выбирают, есть конкретные причины. Морские платформы, прибрежные опреснительные установки и химические предприятия часто заказывают стержни из чистой меди, потому что период технического обслуживания крайне узок — если стержень выходит из строя в процессе эксплуатации, стоимость остановки производства для его замены будет астрономической.

В массиве из трех стержней высотой 2,4 м каждый выбор чистой меди вместо CCS приводит к незначительной дополнительной стоимости для крупной подстанции, но ее сложнее оправдать для небольшой телекоммуникационной вышки.заземляющий стержень из чистой медиПроизводится из слитков меди Т2 с полной прослеживаемостью происхождения материала, и мы предоставляем сертификаты завода-изготовителя для каждой экспортной партии. Каждый пруток проходит визуальный и размерный контроль перед упаковкой — я настаиваю на этом, потому что заказ чистой меди — это значительная инвестиция, и покупатель должен точно знать, что он получает, от первого до последнего прутка.

Оцинкованная сталь — более низкая первоначальная стоимость, более высокая стоимость в течение всего срока службы.

Я хочу честно рассказать о оцинкованной стали, потому что я видел слишком много проектов, где первоначальное решение сэкономить привело к дорогостоящему ремонту десять лет спустя. В таблице выше предполагается замена один раз в 50 лет, но стоимость замены выходит за рамки самого стержня — это и земляные работы, и повторная забивка, и повторное соединение, и тестирование. На развитых рынках только стоимость рабочей силы может в несколько раз превышать стоимость стержня.оцинкованный заземляющий стерженьЭто надежный продукт, но только если вы знаете, для чего он предназначен.

Факторы, влияющие на уравнение затрат

Удельное сопротивление грунта

Сопротивление грунта — это наиболее значимая переменная.Стандарт IEEE 81-2012Предоставляются методы измерения. Стержень, забитый в грунт с сопротивлением 100 Ом·м (типичный суглинок), обеспечивает лишь малую часть сопротивления того же стержня в грунт с сопротивлением 1000 Ом·м (сухой песчано-гравийный грунт). Для материалов с более низкой проводимостью, таких как оцинкованная сталь, может потребоваться больше стержней или более глубокая забивка, чтобы достичь целевого значения, что сводит на нет любые преимущества в плане первоначальной стоимости. Я всегда запрашиваю у клиентов данные об удельном сопротивлении грунта, прежде чем давать рекомендации, поскольку этот единственный параметр полностью меняет оптимальный выбор.

Условия движения

Каменистая почва меняет экономические показатели. Если подрядчику необходимо предварительное бурение, затраты на рабочую силу увеличиваются для любого типа буровых штанг. Чистая медь наиболее подвержена этому, поскольку она легче гнется — однажды мне вернули партию штанг от подрядчика из Кении, который пытался забить 20-миллиметровые цельномедные штанги в латерит и погнул три штанги в первых 50 см. Штанги из стали CCS гораздо лучше выдерживают удары, поскольку стальной сердечник поглощает энергию удара без пластической деформации. Для почвы со значительным содержанием каменистой породы мы рекомендуем начинать с секционных штанг из стали CCS, оснащенных закаленным наконечником. Это немного увеличивает стоимость каждой штанги, но предотвращает наиболее распространенную ошибку при установке, которую мы наблюдаем в наших экспортных заказах.

Требования к коду

В национальных электротехнических нормах применяются различные требования к материалам заземляющих стержней.NEC (NFPA 70)В США требуется сопротивление заземления 25 Ом или менее для одного стержня. Европейские стандарты IEC 60364 определяют минимальную толщину медного слоя для постоянного заземления.Стандарт IEC 62561-2Включает требования к заземляющим электродам в системах молниезащиты. Проверка требований местных норм имеет важное значение, и я помогаю нашим клиентам ориентироваться в них в рамках предпродажной поддержки.

Как я подхожу к выбору заземляющих стержней для наших клиентов

Когда ко мне обращается новый клиент с вопросом о заземляющем стержне, я задаю три вопроса:

1. Какой тип почвы и какое удельное сопротивление?— Если у них нет данных обследования, я делаю выводы на основе региональных геологических данных.
2. Каков расчетный срок службы?— Подстанциям и телекоммуникационным вышкам требуется 30–50 лет. Временным объектам может потребоваться всего 5–10 лет.
3. Доступна ли система заземления?— Замурованные под бетоном, они остаются навсегда; стержни в доступной яме можно проверить и заменить.

Судя по их ответам, в 8 случаях из 10 я рекомендую.заземляющие стержни из стали с медным покрытиемВ условиях чрезвычайно высокого риска коррозии или очень длительного расчетного срока службы я рекомендую...заземляющие стержни из чистой меди. Оцинкованные стальные пруткиОни предназначены для временных установок или проектов с ограниченным бюджетом, где владелец принимает на себя риск замены.

Помимо сварочного стержня, система заземления включает в себя соединители, материалы для экзотермической сварки, заземляющие проводники и контрольные зажимы. НашаСтраница категории «Заземляющие стержни и стержни заземления»охватывает эти темы. Я также писала о...Резьбовые стержни с медным покрытием для строительных работиВысокопрочные стальные стержни для систем заземленияв качестве дополнительных ресурсов для инженеров, разрабатывающих комплексные решения по заземлению.

Часто задаваемые вопросы