一种铝合金海底电缆铠装材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种铝合金海底电缆铠装材料及其制备方法与应用，属于电缆铠装材料技术领域。本发明专利技术所述铝合金海底电缆铠装材料包括芯部和外层；所述芯部的材料为铝合金；所述外层的材料为工业纯铝、铝合金、工业纯锌，锌铝合金或铝锌镁合金；所述芯部和所述外层之间的界面为冶金结合；所述芯部和所述外层的腐蚀电位差高于100mV。本发明专利技术所述的铝合金海底电缆铠装材料可满足海底电缆耐腐蚀性要求，GB/T10125盐雾试验400h及以上，可以达到海上风场设计寿命25年要求。命25年要求。命25年要求。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金海底电缆铠装材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电缆铠装材料
，尤其涉及一种铝合金海底电缆铠装材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]目前海底铠装电缆通常采用镀锌钢丝，镀锌铝合金钢丝、铜丝或铜合金、铝丝、不锈钢或镀锌不锈钢，镀锌铝合金不锈钢丝等进行铠装。如果是3芯海底电缆采用钢丝进行铠装，虽然成本较低，但是运行过程中能量损耗较大，电缆载流量较低。铜或铜合金丝，可以提高电缆载流量，但是海缆所能承受的张力较小，电缆成本高。普通铝丝铠装材料，可以提高电缆载流量，虽然总体成本可以接受，但是海底电缆所能承受的张力较小，而且铠装层不耐海水腐蚀达不到设计寿命要求。因海底电缆的特殊运行环境需要铠装层同时提供优良的抗腐蚀性能，目前市场上面的有采用类似无磁不锈钢丝解决方案如光面无磁钢丝；(专利EP2382639)因较低铬，镍，钼含量的不锈钢，无法避免海水中的点蚀与缝隙腐蚀，尤其会产生严重的缝隙腐蚀。而且如果选用较高稀有金属含量双相的不锈钢或镀锌无磁不锈钢，会极大的增加电缆的制造成本。
[0003]目前海底电缆铠装材料通常选用镀锌碳钢丝，因为碳钢的磁导率一般在400左右，可以引起电缆运行过程中铠装层发热，从而降低了载流量及增加了运行中的能量消耗，造成经济成本方面有较大损失。而现有铠装铝丝存在两方面缺点：一是强度比较低不能达到海底电缆张力要求，安装敷设条件及后期运行维修要求无法满足。二是如果普通铝丝表面没有进行抗腐蚀保护处理，在海水中抗腐蚀性能比较差，不能满足设计寿命要求。
[0004]作为交流电力电缆的结构组成部分，不同铠装材料不仅可以起到机械保护作用，还对电力电缆的关键参数指标载流量有较大的影响。因为工作过程中交流电缆的电流与磁场作用，会导致磁性材料的涡流损耗与磁滞损耗。市场上面的电工铝丝，一般强度比较低，而且耐腐蚀达不到海洋使用环境要求，不太适合海缆铠装应用的强度要求，相应成分与加工工艺需要进行相应开发。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中电工用铝丝铠装材料强度低、抗腐蚀性差等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种铝合金海底电缆铠装材料及其制备方法与应用，以高强度铝合金作为芯部材料，选择与芯部材料具有高腐蚀电位差的金属材料作为外层。外层与芯部存在比较大腐蚀电位，外层与芯部形成电偶，在腐蚀过程外层作为阳极，芯部作为阴极，使芯部材料得到电偶保护。
[0007]本专利技术的第一个目的是提供一种铝合金海底电缆铠装材料，所述铝合金海底电缆铠装材料包括芯部和外层；所述芯部的材料为铝合金；所述外层的材料为工业纯铝、铝合金、工业纯锌，锌铝合金或铝锌镁合金；所述芯部和所述外层之间的界面为冶金结合；所述
芯部和所述外层的腐蚀电位差高于100mV。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述芯部和所述外层之间为无缺陷的原子级结合界面。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述铝合金海底电缆铠装材料的外层截面积占整体截面积的1
‑
30％。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述芯部铝合金的抗拉强度大于150MPa。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述铝合金海底电缆铠装材料的抗拉强度大于150MPa。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述铝合金为Al
‑
Mg
‑
Mn、Al
‑
Mg
‑
Si或Al
‑
Zn
‑
Mg系铝合金，且外层和芯部的材料不同。
[0013]本专利技术的第二个目的是提供一种所述的铝合金海底电缆铠装材料的制备方法，包括以下步骤，
[0014](1)预拉：采用预拉机拉拔芯部材料和/或外层材料；
[0015](2)预处理：去除芯部材料和外层材料表面的金属氧化皮；
[0016](3)制坯：采用挤压或镀层设备，使外层材料包覆在芯部材料表面，得到坯锭；所述挤压的温度为300
‑
450℃；所述镀层的温度为380
‑
450℃；
[0017](4)热处理：进行退火处理；
[0018](5)拉拔：采用拉拔机拉拔坯线，外层材料的厚度为0.05
‑
1mm；
[0019](6)时效处理：将拉拔后的坯线进行时效处理，得到所述铝合金海底电缆铠装材料。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(2)中，所述预处理的方式有两种，一种为铝杆车削；另一种为酸洗。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述酸洗采用的是浓度为1
‑
30％的强酸溶液。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述强酸为硫酸、盐酸和氢氟酸中的一种或多种。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(3)中，所述挤压是采用连续挤压设备，使外层材料挤包在芯部材料外部，进而形成无缺陷的原子级结合界面。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(3)中，所述镀层是采用连续热镀或电镀设备，使外层材料包覆在芯部材料外部，进而形成无缺陷的原子级结合界面。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(3)中，所述挤压的温度为300
‑
450℃；所述镀层的温度为380
‑
450℃。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(4)中，所述退火的温度为280
‑
350℃。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(6)中，所述时效温度为150
‑
200℃，时效时间为1
‑
12h。
[0028]本专利技术的第三个目的是提供一种所述的铝合金海底电缆铠装材料在海底电缆中的应用。
[0029]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0030](1)本专利技术所述的铝合金海底电缆铠装材料在其完成抗腐蚀层完整时，因抗腐蚀层拥有比较强的抗腐蚀能力，可以对芯部铝合金进行物理保护。
[0031](2)本专利技术所述的铝合金海底电缆铠装材料的芯部的腐蚀电位比外层大100mV以
上，由于外层抗腐蚀层与芯部铝合金存在比较大腐蚀电位，抗腐蚀层与芯部形成电偶，在腐蚀过程抗腐蚀层作为阳极，芯部作为阴极，芯部材料得到保护，只要抗腐蚀层仍较完整存在芯部材料就不会发生明显的腐蚀。
[0032](3)本专利技术所述的铝合金海底电缆铠装材料，因其表面存在包铝层存在，可以避免铝合金常见的主要腐蚀破坏形式点蚀和缝隙腐蚀，变局部腐蚀为全面的均匀腐蚀，可以大幅提高铝合金铠装材料的使用寿命。
[0033](4)本专利技术所述铝合金海底电费铠装材料制备采用比较环保的制备方法。方法之一采用铝合金挤压机进行挤出，使抗腐蚀层挤压包覆到铝合金芯部上面。再经过后面的拉拔形成接合紧密的双金属材料。
[0034](5)本专利技术所述的铝合金海底电缆铠装材料拥有比较高的电导率，相对于不锈钢可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金海底电缆铠装材料，其特征在于，所述铝合金海底电缆铠装材料包括芯部和外层；所述芯部的材料为铝合金；所述外层的材料为工业纯铝、铝合金、工业纯锌，锌铝合金或铝锌镁合金；所述芯部和所述外层之间的界面为冶金结合；所述芯部和所述外层的腐蚀电位差高于100mV。2.根据权利要求1所述的铝合金海底电缆铠装材料，其特征在于，所述铝合金海底电缆铠装材料的外层截面积占整体截面积的1
‑
30％。3.根据权利要求1所述的铝合金海底电缆铠装材料，其特征在于，所述芯部铝合金的抗拉强度大于150MPa。4.根据权利要求1所述的铝合金海底电缆铠装材料，其特征在于，所述铝合金海底电缆铠装材料的抗拉强度大于150MPa。5.根据权利要求1所述的铝合金海底电缆铠装材料，其特征在于，所述铝合金为Al
‑
Mg
‑
Mn、Al
‑
Mg
‑
Si或Al
‑
Zn
‑
Mg系铝合金，且外层和芯部的材料不同。6.权利要求1
‑
5任一项所述的铝合金海底电缆铠装材料的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐保才，
申请(专利权)人：徐保才，
类型：发明
国别省市：