Зашто сам написао ово поређење

Већ више од деценије радим у индустрији заштите од грома и уземљења. Сваке недеље разговарам са страним купцима - електроизвођачима, инжењерима трафостаница, руководиоцима телекомуникационих пројеката - одлучујући који материјал за уземљујуће штапове да изаберем. Прво питање је увек о почетним трошковима. Али након 12 година помагања клијентима да набаве све, од шипки обложених бакром до егзотермних материјала за заваривање, штап са најнижом ценом на рецепцији није најисплативији током животног века инсталације.

Овај чланак анализира стварне трошкове по инсталираном мерном мернику за три типа уземљивача: челик обложен бакром (CCS), чисти бакар и вруће поцинковани челик — на основу трошкова материјала, фактора инсталације, стопе корозије и података о веку трајања које пратимо у SHIBANG-у. Ако сте инжењер који пише спецификацију или менаџер набавке који упоређује понуде, ово су подаци који су вам потребни за одлуку која важи током целог пројектованог века ваше инсталације.

Три материјала за уземљење на први поглед

1. Уземљивачка шипка од челика обложеног бакром (CCS)

Челичне шипке обложене бакром састоје се од језгра од високочврстог нискоугљеничног челика (садржај угљеника ~0,15%) са слојем бакра спојеним електроформовањем. Чистоћа бакра је ≥99,95%, а стандардна дебљина слоја је ≥0,254 мм.SHIBANG-ова челична шипка за уземљење обложена бакромлинија, пречници се крећу од 14,2 мм до 25 мм (5/8″ до 3/4″), дужине од 1,2 м до 3,0 м и затезна чврстоћа ≥580 N/mm².

Још увек се сећам како сам стајао поред наше линије за галванопластику у фабрици ШИБАНГА и гледао како серија CCS шипки од 16 мм излази из резервоара за галванопластику. Оператор проверава сваку шипку помоћу...магнетни мерач дебљине— ручни уређај који очитава дебљину слоја бакра мерењем магнетног привлачења кроз бакар. Једна серија је означена јер је мерач очитао 0,248 мм на врху штапа — само 6 микрона испод спецификације од 0,254 мм. Читава серија је враћена на прераду. Та дисциплина је важна када штап заврши у приобалној глини на другој страни света.

Бакарни слој пружаотпорност на корозију и проводљивост чистог бакра на површини, док челично језгро пружа механичку чврстоћу за забијање у густо тло. Веза између бакра и челика се тестира савијањем шипке за 90° у радијусу од 100 мм без лома или деламинације. Век трајања у типичном тлу прелази 50 година. Ова комбинација је разлог зашто је CCS подразумевана спецификација за уземљење широм света.

2. Штап за уземљење од чистог бакра

Чисте бакарне шипке користе Т2 бакар (≥99,95% чистоће). УSHIBANG-ова штап за уземљење од чистог бакрастраница, доступне су опције истог пречника и дужине као CCS. Али бакар је знатно скупљи од челика по килограму. Чврста бакарна шипка пружа најнижу отпорност за дати пречник, са одличним перформансама корозије у агресивним земљиштима. Међутим, чисти бакар је мекан — забијање у каменито или збијено земљиште ризикује савијање или ширење краја, због чега многи извођачи радова претходно буше пробне рупе. Тај додатни рад доприноси већ вишим трошковима материјала.

Једном ме је позвао извођач радова из Маниле, фрустриран што су поцинковане шипке на његовом телекомуникационом торњу на падини брда зарђале после само 4 године у приобалној глини. Замена је захтевала ископ око активног бетонског темеља. Само рад је премашио оно што би CCS шипке коштале унапред. „Требало је да обратим пажњу на податке о сланој прскалици које сте ми показали“, признао је. Тај позив ми је остао у сећању – зато сваког клијента прво питам о стању земљишта.

3. Уземљивачка шипка од врућег поцинкованог челика

Поцинковане челичне шипке су од нискоугљеничног челика са цинканим премазом нанетим врућим цинковањем. Слој цинка пружа жртвену заштиту — први кородира, штитећи основни челик.SHIBANG-ова поцинкована шипка за уземљењеУ линији производа, ови штапови деле исте димензије, али имају најнижу јединичну цену међу три опције.

Дебљина цинковог премаза се обично креће од 55 до 85 µм. У земљишту са неутралним pH и добром дренажом, поцинкована шипка може трајати 15–25 година. Али у киселом земљишту (pH испод 5,5) или сланом окружењу, слој цинка може се потрошити у року од 5–8 година, након чега челично језгро брзо кородира. Видео сам поцинковане шипке извучене из приобалних пројеката после само 6 година, а цинк је потпуно нестао. Сваку серију пропуштамо кроз наше...комора за слану прскалицуна 5% NaCl током најмање 72 сата — тај тест открива рупице у цинковом премазу које никакав визуелни преглед никада не би открио.

Поцинковане челичне шипке имају легитимну примену. Привремено уземљење конструкција, краткотрајни пројекти (век трајања од 5–10 година) и сува унутрашња подручја са неутралним pH земљиштем су све разумни случајеви употребе. Саветујем купцима да не одређују поцинковане шипке за трајне инсталације у подручјима са годишњом количином падавина изнад 800 мм, приобалним зонама унутар 15 км од слане воде или индустријским срединама са хемијском изложеношћу. Нашпоцинкована шипка за уземљењеје солидан производ када примена одговара.

Цена уземљивача по инсталираном бројилу: Бројке

Испод је релативно поређење трошкова на основу наших података о извозу у SHIBANG-у и повратних информација о инсталацији од клијената широм Југоисточне Азије, Блиског истока, Африке и Јужне Америке.

Кључни закључак:CCS шипке коштају отприлике исто по метру као поцинковани челик када се узме у обзир замена током 50 година — и штеде вам труд ископавања кородираних шипки. Чисти бакар има смисла само када власник захтева век трајања без одржавања дужи од 60 година или када је земљиште превише агресивно чак и за CCS облогу.

Расподела трошкова инсталације по материјалу

Челик обложен бакром — уравнотежен избор

Бакарна облога од најмање 0,254 мм пружа отпорност на корозију блиску чистом бакру током првих неколико деценија. Челично језгро га чини довољно крутим за директно убијање без претходног бушења у већини земљишта. Навојне спојнице омогућавају спајање више делова како би се достигла дубина од 6 м или више за високонапонске трафостанице.челична шипка за уземљење обложена бакромГрешка праволинијости је ≤1 мм/м — критична при дубоком забијању, јер савијена шипка одступа под земљом.

Пратио сам пројекте где су CCS шипке прегледане након 15 година у приобалној глини. Бакарна облога је остала нетакнута на преко 95% површине. Локалне огреботине од забијања показале су само површинску рђу на изложеном челику. Шипка је и даље била потпуно функционална. Те перформансе у стварном свету су разлог зашто CCS чини 80% наших извозних поруџбина, што је подржано производњом сертификованом по ISO 9001:2008 у нашој фабрици.

Чисти бакар — када је трошак материјала секундарни у односу на животни век

Продајем мање чистих бакарних шипки него CCS, али купци који их бирају имају специфичне разлоге. Офшор платформе, постројења за десалинизацију на обали и хемијска постројења често наводе чисти бакар јер је временски оквир за одржавање изузетно узак — ако шипка откаже у употреби, трошкови затварања производње ради њене замене су астрономски.

У низу од 3 штапа дужине 2,4 м сваки, избор чистог бакра у односу на CCS додаје премију која је занемарљива за велику трафостаницу, али теже оправдана за мали телекомуникациони торањ. Нашчисти бакарни уземљени штаппроизводи се од Т2 бакарних ингота са потпуном могућношћу праћења материјала, а уз сваку извозну пошиљку испоручујемо сертификате из млина. Свака шипка пролази кроз визуелну и димензионалну контролу пре паковања — инсистирам на томе јер је поруџбина чистог бакра значајна инвестиција и купац мора тачно да зна шта добија од прве до последње шипке.

Поцинковани челик — нижи почетни трошкови, виши трошкови током целог животног века

Желим да будем искрен у вези са поцинкованим челиком јер сам видео превише пројеката где је почетна одлука о уштеди трошкова довела до скупих поправки деценију касније. Горња табела претпоставља једну замену у 50 година, али трошкови замене превазилазе саму шипку - ископ, поновно забијање, поновно повезивање и испитивање. На развијеним тржиштима, само рад може неколико пута премашити трошкове шипке. Нашпоцинкована шипка за уземљењеје солидан производ, али само када знате да је примена одговарајућа.

Фактори који мењају једначину трошкова

Отпорност тла

Отпорност тла је највећа појединачна варијабла.Стандард IEEE 81-2012пружа методе мерења. Штап у земљишту од 100 Ω·m (типична иловача) постиже делић отпора истог штапа у земљишту од 1.000 Ω·m (суви песковити шљунак). Материјалима са мањом проводљивошћу, попут поцинкованог челика, може бити потребно више штапова или дубље убијање да би се постигао циљ, елиминишући сваку почетну предност у трошковима. Увек тражим од клијената податке о отпорности земљишта пре него што дам препоруку, јер овај један параметар у потпуности мења оптималан избор.

Услови вожње

Каменито земљиште мења економију. Ако извођач радова мора претходно да буши, трошкови рада се повећавају за било коју врсту шипке. Чисти бакар је највише погођен јер се лакше савија — једном сам добио пошиљку враћену од извођача радова из Кеније који је покушао да забије пуне бакарне шипке од 20 мм у латерит и савио три шипке у првих 50 цм. CCS шипке много боље подносе ударце јер челично језгро апсорбује енергију чекића без пластичне деформације. За земљиште са значајним садржајем стена, препоручујемо да се почне са сегментном CCS шипком опремљеном очврслим врхом за забијање. То додаје мало повећање трошкова по шипки, али спречава најчешћи квар при инсталацији који виђамо у нашим извозним поруџбинама.

Захтеви кода

Национални електрични прописи различито третирају материјале за уземљујуће шипке.NEC (NFPA 70)У САД је потребан отпор према земљи од 25 Ω или мање за једну шипку. Европски стандарди према IEC 60364 одређују минималну дебљину бакарног споја за трајно уземљење.Стандард IEC 62561-2Покрива захтеве за уземљиваче у системима заштите од грома. Провера локалних прописа је неопходна, а ја помажем нашим клијентима да се снађу у њима као део претпродајне подршке.

Како приступам избору штапа за уземљење за наше клијенте

Када ме нови клијент контактира са упитом у вези са уземљивачем, постављам му три питања:

1. Који је тип земљишта и отпорност?— Ако им недостаје истраживање, процењујем на основу регионалних геолошких података.
2. Колики је животни век дизајна?— Трафостаницама и телекомуникационим торњевима је потребно 30–50 година. Привременим локацијама може бити потребно само 5–10.
3. Да ли је систем за уземљење приступачан?— Закопано испод бетона је трајно; шипке у приступачној јами могу се тестирати и заменити.

На основу њихових одговора, 8 од 10 пута препоручујемчеличне уземљиваче обложене бакромЗа екстремни ризик од корозије или веома дуг век трајања, препоручујемчисте бакарне уземљене шипке. Поцинковане челичне шипкерезервисани су за привремене инсталације или пројекте са ограниченим буџетом где власник прихвата ризик замене.

Поред штапа, систем за уземљење укључује спојнице, егзотермне материјале за заваривање, проводнике за уземљење и тест стезаљке. НашСтраница категорије Уземљивачи и Штапови за уземљењепокрива ово. Такође сам писао оБакарне навојне шипке за грађевинске применеиЧеличне шипке високе затезне чврстоће за системе уземљењакао пратећи ресурси за инжењере који пројектују комплетна решења за уземљење.

Честа питања