纳米碳涂层复合型防腐接地材料的施工技术

韦记安

摘要：随着纳米碳涂层复合型防腐接地材料在石油化工等行业中广泛采用，为了有效控制此类接地装置材料的施工质量，本文主要对其特性及施工要求进行了阐述，以便确保此类施工完毕的接地装置材料发挥其本身优越的性能。

关键词：接地装置;纳米碳涂层复合材料;特性;施工要求

引言

在我们以往的接地装置安装工程中，接地干支线材料多为热镀锌扁钢和铜绞线、接地极多为热镀锌角钢和銅包钢接地极。目前JR纳米碳涂层复合型防腐接地材料在石油化工建设行业已得到广泛应用，此接地材料具有导电性能好、耐腐蚀、环保等特点。通过在工程中的实践，对此类接地材料的性能及施工技术进行了总结，可为同类施工提供一定借鉴价值。

1 JR纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢、GD-04Y系列接地模块的特性及构成

1.1JR纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢特性及构成

1.1.1导电性

纳米碳防腐导电材料是新一代研制的防腐导电材料。纳米碳作为导电添加剂，比石墨粉和镍粉赋予材料更好的导电性。国家电网公司武汉高压研究所测试的结果表明，纳米碳涂层在耐受大电流冲击（30kA/2s）试验前后其直流电阻值几乎无变化，完全符合要求，如表1。

1.1.2热稳定性

国家电网公司武汉高压研究所测试的结果表明，纳米碳防腐导电涂层可耐受大电流冲击（30kA/2s），经大电流冲击试验后，涂层无灼伤、无剥离，即可满足雷电冲击或电网短路事故形成的大电流冲击。

1.1.3耐腐蚀性

当导电材料的粒径Φ<100nm时，纳米碳防腐导电材料具有纳米材料的共性，纳米导电材料与纳米成膜材料以几乎同一数量级的粒径相互渗透，彼此无明显的界面，电解溶液无法渗透到涂层内部，因此其耐腐蚀性极强。传统的镀锌接地扁钢，在锌和铁构成的腐蚀原电池中，锌作为牺牲阳极保护了接地扁钢基材，但镀锌接地扁钢的镀锌层厚度极其有限，因此镀锌接地扁钢的耐腐性相对比较弱。

1.1.4附着力

附着力是导电材料极其重要的一项指标，也是决定导电材料寿命的一项重要因素。经国家建筑材料测试中心检测，纳米碳防腐导电材料可以达到“Ⅰ级”附着力。

1.1.5JR纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢构成

纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢以碳钢为基材，经酸洗、热镀锌后电喷涂纳米碳涂层制成，基材和防腐涂层均是碳元素，避免了电化学腐蚀，也避免了与相异金属的腐蚀，对土壤和地下水不会造成重金属污染。纳米碳防腐导电涂料与热镀锌制成的保护接地网使用寿命可达40年以上，传统的热镀锌接地扁钢使用寿命约为15年，且一次性投资较低。

1.2 GD-04Y系列接地模块特性及构成

1.2.1降阻特性

GD-04Y系列接地模块采用非金属导电物质为主剂，是无机物理型降阻产品，无化学污染物。电阻率低至0.15Ω.m，其导电性不受季节影响，同时能吸湿保湿、能保持与土壤有效接触。

1.2.2长效特性

GD-04Y系列接地模块所采用非金属导电物质具有良好的化学物理稳定性，保证产品使用后长期有效，使用寿命超过40年。

1.2.3耐腐蚀特性

接地模块包裹的金属电极（一般为镀锌圆钢、扁钢、角钢等，材质为碳钢），隔绝土壤中氧和水分与电极的接触，从而大大降低金属电极的腐蚀速度，尤其是在盐碱土壤中使用，其效果更为明显。经开挖试验，接地体表面形成钢灰色的钝化膜，接地体无腐蚀迹象，并且钝化膜有进一步保护接地体免遭腐蚀的作用。传统的接地极多为金属材质无包裹，金属接地极受化学腐蚀、电化学腐蚀的影响较强，因此使用寿命相对较低。

1.2.4稳定特性

模块不受季节和温度的影响，可耐受大冲击电流冲击。模块内置高分子离子电解材料及吸附材料，能够保存大量的水分，并且电解离子材料在水分、土壤其它矿物质的共同作用下，长期缓慢释放出交换离子，因此能够保持电阻稳定。

1.2.5 GD-04Y系列模块构成

GD-04Y系列低电阻接地模属于新型非金属接地模块，采用超高钼石墨、电解负离子粉、降阻电溶液等高导电率材料、胶凝材料、防腐材料、金属电极通过机械压力成型，且无极性，成型模块外形多为平板型、圆柱形、梅花型（如下图所示）。成型模块轻便，便于运输和施工，抗摔高度可达3m以上，且环保无污染。

2 纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢、GD-04Y系列接地模块的施工要求

2.1从水平地面开挖深1m地沟，地沟需平整且无砂卵石，并在沟底铺设约100mm厚细土，最后敷设纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢。

2.2 GD-04Y系列低电阻模块既可水平摆放、也可垂直摆放，模块间距一般为6m，不得低于3m，目的是减少其屏蔽效应;接地模块垂直设置时，采用小型挖掘机开挖模块坑，坑深为接地模块长度减0.5m;接地模块水平设置时，人工开挖模块坑，坑深为接地模块厚度的2/3。模块坑开挖时要大于模块外形尺寸100～200mm，坑内应平整且铺设约100mm厚细土后放入模块，最后在模块四周回填细土并夯实，确保模块与土壤可靠接触，减少其接触电阻。

2.3纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢之间连接采用电弧焊焊接，至少三个棱边焊接;纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢与接地模块电极（圆钢）双面焊接。如下图：

2.4清除焊接部位的焊渣、药皮、污垢，涂刷防腐导电涂料，涂刷两遍，涂刷间隔为3小时。

2.5第二遍涂刷3小时后，先用细土回填，细土埋没纳米碳涂层复合型接地扁钢、接地模块约0.3m后，再回填其它杂土。回填完毕，即可夯实或碾压。

2.6纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢之间、纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢与接地模块电极（圆钢）之间的焊接必须满焊，以保证导体有效截面积，确保其导电效果及可靠性。

2.7在施工中，所有纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢煨弯预制均采用冷弯法。冷弯半径≥500mm时，纳米碳涂层不应受损伤，但要避免反复弯曲。冷弯半径<500mm时，弯曲部位及弯曲工具的夹痕有脱落处，要用纳米漆修补剂涂料补刷，补刷两遍，第二遍与第一遍时间间隔3小时。

2.2.3 模块应存放在阴凉处，当模块塑料包装袋打开后，应及时进行安装，严禁在太阳下暴晒，避免模块因缺保湿保护而开裂，导致模块使用效果降低。

2.2.4当下雨、下雪或相对湿度≥90%时，不能进行纳米漆修补剂涂刷工作。涂刷后的三小时内，不能浸水、不得有严重的飞扬灰尘。施工现场注意通风、防火。

2.2.5涂刷的表面必须保持干净，表面的水分应用棉纱擦净并风干。

2.2.6纳米漆修补剂是有机溶剂挥发型涂料，易挥发固化，尽量现场使用时才开罐;使用前要将涂料搅匀，搅匀时间约5～10分钟。

2.2.7涂刷方法：用毛刷像刷油漆一样，但是为了保证一定的涂刷厚度，刷子不能太用力向下按。由于涂料挥发较快，采用单向涂刷方法，刷子不返回刷，尤其不能在一处反复涂刷。涂刷3小时后，再涂刷第二遍。涂刷前，焊接处应处于自然冷态。

2.2.8冬季施工涂刷，可用丙酮做稀释剂，其他季节使用环、己酮做稀释剂。当涂料粘稠不方便涂刷时，可加入涂料总量的5%以下的稀释剂。涂刷厚度及层数，每层的涂刷厚度≥0.08mm，涂刷两层。

3 结束语

JR纳米碳涂层复合型防腐接地扁钢、GD-04Y系列接地模块，此类接地装置材料在石油化工建设等领域中已得到广泛采用，它的成功使用为同类工程施工提供参考、借鉴依据，掌握其特性和施工要求是确保施工完毕的此类接地装置能够长期、有效、可靠运行的先决条件。

参考文献：

[1] GB50169-2016，电气装置安装工程 接地装置施工与规范验收【S】.北京：中国计划出版社，2016.

[2] 武汉建人电力防腐科技有限公司JR纳米碳防腐导电涂料产品说明书

（作者单位：广西桂林南药股份有限公司）