“以铝节铜”要澄清是非

黄崇祺

（上海电缆研究所，上海200093）

“以铝节铜”要澄清是非

黄崇祺

（上海电缆研究所，上海200093）

电缆工业“以铝节铜”是国际性趋势，其进程要按各国的实际情况有所不同，但只能随着科技的发展、人们习惯势力的改变而渐进式地发展。当前中国电缆工业扩大电工用铝的应用，其方向在电工用铝合金，研究开发的实质和基础在具有真正自主创新的合金材料的杆材和线材；扩大应用主要体现在材料的品种、性能和质量的稳定性上。我国电缆工业发展电工用铝和铝合金有技术潜力，但生产装备急需升级换代，否则将影响产品的质量和推广应用。

以铝节铜；电工用铝；铝合金

0 引 言

（1）因为铜、铝（铝合金）导体各有自己的特性，不是简单地“铝代铜”就可以解决问题。所以导体“以铝节铜”应本着实事求是的精神，该用铜的线缆产品就用铜，对可用铝作导体的产品，如经科学实验，试用成功，就应推广应用，但反对盲目推行，否则会使产品质量下降，甚至频发安全事故。

（2）导体“以铝节铜”是国际性的趋势，但其进程按各国的国情、科学技术的进步和应用的习惯势力而有所不同，甚至走走停停出现反复，但“以铝节铜”的前景大体上是明朗的［1］。

选用铜、铝或铝合金的电缆应由设计和使用者根据综合经济技术效果和运行安全的可靠性来决定。

（3）导体“以铝节铜”对电缆而言，不仅铜导体和铝合金导体是竞争者，而且铝和铝合金也是竞争者。

在中国，目前铝合金导体无论在架空导线上或是在电缆上的应用与铜、铝导体相比都是比较少的。

（4）近年来，铝合金电缆在电力工业中的应用被炒得火热，乱象凸显。这主要是由于个别电缆制造企业夸大不实的宣传、不了解实情的媒体的转转相传以及电缆终端用户和设计者的质疑所致，从而影响了用户，搞乱了市场和投资，反过来也损害了电缆生产厂。为了让“以铝节铜”健康稳步前行，当务之急要澄清是非。概括起来说，主要有四个问题、四个误导。

1 以铝节铜中存在的几个问题

（1）宣传失实，扰乱了正常、有序地推进铝及铝合金电缆的应用。

（2）误导投资，使电缆行业中、低档产品早已过剩的产能，进一步扩大。

（3）个别企业申报稀土高铁铝合金导体材料的专利。

这个问题的主要争议点在于：

1）稀土在电工铝和铝合金中的应用不是新技术，国内早已用了三十多年，目前也在用。上海电缆研究所分别在1981、1985、1990、1991、1997和2006年获得了机械工业部、国家科技部、上海市科技博览会一等、二等、金奖等奖励和授权发明专利。

2）稀土在电工铝和铝合金中的应用，与在电线电缆导体制造中加铁、加硼一样，只是一种工艺处理的方法，不是去搞什么专用的合金。

3）对架空线用铝和铝合金线，由于要求高强度和高导电率，过去国产铝原料普遍含硅高，不适宜作架空导线使用。为此加入少量铁可增加强度，再加入少量稀土进行优化处理，可增加导电率；对电缆线芯用铝合金线，要求的技术门槛比较低，而且又是软态线，导电率不成问题，且强度要求又不高，再加上现在国产铝原材料普遍含硅较低，所以加稀土是没有必要的。

在制订“电缆导体用铝合金线”国家标准时，有8个参与提供样品的电线电缆厂送交了试验样品，上海电缆研究所在同一试验条件下进行验证对比试验，其结果是：加稀土的电缆导体用铝合金线的机械性能和导电率，没有高人一筹之处，和未加稀土的电缆导体用铝合金线一样，只是都达到了标准的要求而已。在新制订的“电缆导体用铝合金线（GB/T 30552-2014标准）”和“额定电压0.6/1 kV铝合金导体交联聚乙烯绝缘电缆标准（NB/T标准）”中没有专门谈到稀土高铁铝合金线。

4）对电线电缆芯用的铝合金线，为了提高它的抗压蠕变性能，有利于电缆的连接安全，北美加铝和南方线材公司分别在铝中加入较高的铁，他们在60年代就申请了专利，80年代又形成了8000的系列标准，一直沿用至今。在制订GB/T 30552-2014时，为了验证抗压蠕变性能，有8个参与提供样品的电线电缆厂（其中有一个厂因供样原始条件不符要求，未进入试验验证行列），在上海电缆研究所同一试验条件下进行对比试验，结果发现，自认为质量较好的电缆厂，其产品的抗压蠕变性能（见图1曲线3和4）反而较差。

历史的教训值得注意：几十年前，当稀土优化综合处理技术在电工铝导体（也可用于铝合金导体）生产上推广应用之际，原电力部管理架空输电线路的某领导也提出要制订稀土铝导线标准，目的在于控制垄断这方面的业务，后经与电缆行业沟通，终于作罢。后来在市场上有的生产企业根本不加稀土，却以稀土铝导线高价销售。总之，要不要制订标准，不能靠长官意志，要靠的是科学技术和市场的配置法则。

图1 蠕变曲线［2］

（4）推进“以铝节铜”在利润刺激下似乎是制造方“热”，而应用方“温”，实际上双方都还缺乏充分准备。

虽然“以铝节铜”是国际性的趋势，但不应是“高歌猛进”，而应是“渐进式”的，要有“技术准备”和“市场准备”。

就电工用铝和铝合金而言，目前电工用铝基础较好，但从开发到稳定应用也花了10多年的时间；电工用铝合金特别是架空导线用铝合金（其技术门槛要比电缆导体用铝合金高），到目前为止，国内企业能真正实现稳定生产的也只是屈指可数的若干家。这里的问题涉及装备现代化的步伐和工艺的稳定性。

从应用方而言，最关注的是在不同电压等级下铝和铝合金电缆的连接和安全可靠运行问题。

为了扩大应用，应用方必须解决连接的技术及连接备件（铝-铝，铜-铝连接备件），以及施工和人员培训的问题。当然有关的标准和规范也必然是在充分论证的基础上，通过实践、总结，逐步出台的。

2 “以铝节铜”中的几个误导

（1）误导一：铝和铝合金电缆是节能电缆，比铜电缆节能。

据国际铜业协会ICA调研报告［3］（2013年2月），从原生金属材料生产和应用的能耗比较：从生产金属的单位能耗计算分析，原生铝的单位能耗是阴极铜能耗的2.2倍；从综合载流量等因素分析，1 t原铝的能耗仍然比2 t阴极铜的能耗高出约10%；从行业技术进步及发展规划计算分析，到2015年，原生铝单位能耗是阴极铜单位能耗的约2.8倍，1 t原生铝的能耗比2 t阴极铜的能耗高出约39%。

总之，至少在原生金属材料阶段，在等效可比的能耗方面，铜电缆要优于铝电缆；在相同条件下，铜的导电率明显优于铝，更优于铝合金。因此，在应用阶段，产品的终端用户，应按综合技术、经济效果和安全运行要求择优选用。

（2）误导二：失实对比宣传铜、铝和铝合金导体的性能，招致设计者质疑，影响合理地选用电缆。

在相同条件下，通常导电率（软状态）铜（100%～102%IACS）＞铝（63%～64%IACS）＞铝合金（≥61.0%IACS）；软状态的柔软性（弯曲性）特别在细线的情况下，铜＞铝＞铝合金。

导体制成电缆以后，它的柔软性（弯曲性）还与电缆的结构（绝缘、铠装等）有关，如果以联锁铝合金铠装铝合金电缆和钢带铠装铝合金电缆相比，那前者当然为好；金属导体材料耐蚀性的优劣，与其在使用条件下接触的介质和材料密切相关。架空裸导线与电缆线芯用线的使用条件不同，不能混为一谈。

一般而言，纯铝的耐蚀性比铝合金好，人们试图加入某种元素，开发耐蚀铝合金，但到目前还未见进入工业性的应用。在含铁和硅比较低的电工用铝中，如加入适量稀土，在盐雾中（相当于在沿海地区架设的钢芯铝绞线线路）试验证明，可改善其耐蚀性，但如果含铁、硅较高的铝，则其结果是相反的。

作为电缆线芯用的铜、铝、铝合金，一般而言，其耐蚀性应为铜＞铝＞铝合金，但必须指出，电缆线芯用的铜线，如果绝缘材料中有硫，则铜表面就会产生“发粘发黑”的腐蚀产物。因此铜线表面要镀一层锡，其原因就是要使锡起到隔离的作用；铜包铝线的耐蚀性，一旦铜表面出现“针孔”（露铝），将产生加速的电化腐蚀，从而导致脆断。

（3）误导三：媒体报道国外铝合金电缆的应用已达到了80%～90%，夸大了这个市场的潜力。

据ICA 2013年10月的调研报告［4］，对北美、欧洲等主要的电力电缆市场的调研，其基本的结论是在世界范围内每年生产的用于传输电能的电线电缆，包括装备用电缆、工业用电缆、建筑用电缆、电力系统用电缆和裸导线（BOHC，架空导线），所用的导体量是23.12百万吨铜当量（2012年），铜的份额是42.6%；而电力电缆，只包括工业用和电力系统用，所用的导体量为7.01百万吨铜当量（2012年），铜份额为50.6%。报告所采用的数值是以铜当量来计算的，即1 t铝的铜当量是2 t；报告所采用的分类方法和国内不同，但应可供参考。

欧洲是用铝（其中包括架空导线用铝合金）比较多的地区，使用于电缆和架空线的铝约为51.5%，其中架空导线用铝（包括铝合金）为74%，电缆用铝为26%。

在欧洲，电力电缆用导体只用铝，不用铝合金。现在8000铝合金的主要使用地在北美和中国，8000铝合金在北美也只是用于建筑用低压电缆。据英国商品研究所（CRU）2013年9月报告［5］：①2012年铝芯绝缘电力电缆消费增速为6.4%，在金属绝缘线缆中表现最强劲，但净增长量不大。②铝芯电缆在印度应用最普遍，在日本应用最少。按导体重量计算，全球36.8%的电力电缆使用了铝导体，其中日本使用铝芯电力电缆最少，只有4.3%，而印度使用铝芯电力电缆占了整个市场份额的85%。铝芯电缆主要应用在电力传输领域，而工业用电力电缆还主要用铜芯电缆。③尽管铜价很高，但铝的替代进程还不是很迅速，铝芯电力电缆的比例，从2004年的28%到2011年的37%，在7年间只增长了9%。④架空绝缘电缆在电力传输领域中的应用已越来越大了（这种电缆的结构主要是铝导体或钢芯铝绞线加绝缘），中国2012年的用铝量已达17万吨。

（4）误导四：据报道，某企业已在几个地区投资了几个制造稀土高铁铝合金电缆的工厂，总计投入几十个亿，几年后每个新建企业产值可达100亿；甚至还有报道说“预计未来5年内我国铝合金电缆市场将高速发展，形成2000亿元以上的市场规模”。

现在电缆行业内外已掀起疯狂的投资铝合金风，有的说有100家，也有说200家，众说纷纭。

现在电缆行业最担心的是产能过剩以及铝合金电缆产品质量如何保证，不要再把这个新兴的市场搞滥了。现在已有铝电缆当铝合金电缆出售，以获取高额利润。值得警惕！

在我国，即使是最大的电缆厂，在几年内铝合金电缆的年产值要达到100亿元，这只能骗骗不知情的投资者；如果在未来5年内我国铝合金电缆市场规模能达到2 000亿元，那么这相当于2012年整个行业产值的16%，仅此一个铝合金电缆产品，能达到如此高的产值，简直是天方夜谭。

［1］ 黄崇祺.电工用铝和铝合金在电缆工业中的应用与前景［M］.电线电缆，2013（2）：4-9.

［2］ 电缆线芯用铝合金导体抗压蠕变性能（8个电线电缆厂供样）验证对比试验报告［R］.上海电缆研究所，2014年8月.

［3］ 国际铜业协会（ICA）调研报告（内部）［R］.2013年2月.

［4］ 国际铜业协会（ICA）调研报告（内部）［R］.2013年10月.

［5］ 英国商品研究所报告.CRU全球绝缘线缆市场分析［C］//中国电线电缆行业大会论文集.2013.33-47.

Saving Copper by Using Alum inum

HUANG Chong-qi
（Shanghai Electrical Cable Research Institute，Shanghai200093，China）

Although the process is different for different countries，saving copper by using aluminum is theworldwide trend now.The progress is step by step as the development of technology and the change of people’s usage habit. The direction of aluminum usage in Chinese cable industry is the expansive application of aluminum alloy.The essential research and development is how to get the new alloy rod and wire.The expansive application of aluminum alloy is depended by the category，performance and steady quality of new alloymaterials.There is a technical potential for development of aluminum alloy in Chinese cable industry.Now there is demand for the equipmentupgrade in China，or there will be negative situation for the quality and expansive application.

Saving copper by using aluminum；aluminum for electrical purpose；aluminm alloy

TM241

A

1672-6901（2014）06-0042-03

2014-08-08

黄崇祺（1934-），男，中国工程院院士.

作者地址：上海市军工路1000号［200093］.