Кованые кольца из алюминиевого сплава для высоковольтных распределительных устройств заводы

Когда слышишь про кованые кольца из алюминиевого сплава, многие сразу думают о простых токопроводящих элементах. Но в высоковольтных распределительных устройствах это не просто кольца — это узлы, от которых зависит стабильность всей системы. У нас в ООО Шаньдун Жуйе Новая Энергия Оборудование через это прошли: с 2018 года делаем такие компоненты под заказы для подстанций от 110 кВ. И знаете, главная ошибка новичков — считать, что алюминиевый сплав всегда легче и дешевле. На деле, если ковку не довести до нужной плотности, кольцо начнёт ?потеть? микротрещинами при перепадах температуры. Уже были случаи на Урале, когда заказчики жаловались на вибрацию — оказалось, проблема в недокаленном материале.

Почему именно ковка, а не литьё?

С литьём всё кажется проще: залил форму — готово. Но для высоковольтных распределительных устройств литые кольца — это риск. Как-то раз мы пробовали для эксперимента партию литых колец для КРУЭ 220 кВ. Через полгода на объекте в Новосибирске одно из колец дало усадку на стыках, пришлось менять всю секцию. Ковка же, особенно штамповка в закрытых штампах, даёт волокнистую структуру металла. Это не просто красивые слова — при разрушающих испытаниях видно, как трещина в кованом кольце идёт по сложной траектории, а в литом ломается сразу.

Важный нюанс — алюминиевый сплав типа АД31 или АД33. Мы в Шаньдун Жуйе сначала брали АД31 для всех заказов, но для северных регионов пришлось перейти на АД33 с добавкой магния. Без этого при -45°C кольца теряли пластичность. Кстати, на сайте https://www.ryflange.ru у нас есть таблица с рекомендациями по сплавам — её составили как раз после того случая в Якутии.

Ещё момент: геометрия колец. Кажется, что кольцо оно и есть кольцо, но для распределительных устройств с компактным размещением шин часто нужны не просто круглые профили, а сечения с пазами под уплотнители. Тут ковка позволяет делать такие формы без последующей механической обработки — экономия на фрезеровке до 30%.

Заводские процессы: от заготовки до контроля

На нашем производстве в ООО Шаньдун Жуйе Новая Энергия Оборудование ковку колец начинаем с прессования заготовок на гидравлических прессах усилием от 2500 тонн. Раньше пробовали на 1500 тонн — для колец диаметром до 500 мм хватало, но для крупных сечений (от 800 мм) появлялись внутренние напряжения. Пришлось переоборудовать цех.

Термообработка — отдельная история. После ковки обязательно отжиг при 350-400°C. Но вот что важно: если перегреть хотя бы на 20°C, алюминиевый сплав начинает ?плыть?. Как-то в 2020 году из-за сбоя в печи испортили партию для заказчика из Казахстана — кольца пошли пятнами окисления. Пришлось срочно делать замену.

Контроль качества у нас идёт в три этапа: ультразвуковой дефектоскоп, проверка на твердость по Бринеллю и испытание на растяжение. Для высоковольтных распределительных устройств особенно важен первый этап — ищем включения оксидов. Бывает, что в сплаве попадаются частицы Al2O3, которые при вибрации становятся центрами трещин.

Ошибки монтажа и как их избежать

Даже идеальное кованое кольцо можно испортить при установке. Самый частый косяк — перетяжка болтовых соединений. Алюминиевые сплавы мягче стальных, и если монтажник привык работать с металлоконструкциями, он может передавить фланцевое соединение. Результат — локальная деформация и нарушение контакта.

Мы стали вкладывать в поставки монтажные карты с моментами затяжки. Например, для колец сечением 60х40 мм рекомендуем момент не более 45 Н·м. После этого количество рекламаций снизилось на 70%.

Ещё одна проблема — электрокоррозия. Когда кованые кольца ставят в связке с медными шинами, без правильных переходных пластин начинается электрохимическая коррозия. Мы сейчас всегда предлагаем биметаллические шайбы — дороже, но надёжнее.

Сравнение с другими материалами

Медь vs алюминий — вечный спор. Медь проводит лучше, но для колец в распределительных устройствах важнее не проводимость, а стойкость к механическим нагрузкам. Медные кольца при вибрации быстрее теряют форму. Алюминиевые же, особенно кованые, лучше гасят колебания.

Стальные кольца с покрытием — вариант для бюджетных проектов, но только для напряжений до 35 кВ. Выше — начинаются проблемы с вихревыми токами. Мы как-то пробовали делать сталь-алюминий композит, но технология оказалась слишком дорогой для серийного производства.

Интересный момент: сейчас появляются алюминиевые сплавы с добавкой скандия — прочность почти как у титана, но цена пока заоблачная. Для спецзаказов пробовали, но в массовое производство не пошло.

Перспективы и что будет дальше

Сейчас вижу тенденцию к интеграции датчиков в сами кольца. Например, в Германии уже тестируют кованые кольца со встроенными оптоволоконными sensors для мониторинга температуры. Мы в Шаньдун Жуйе тоже экспериментируем, но пока сложно сделать это без потери механической прочности.

Ещё один тренд — экранированные кольца для КРУЭ с напряжением выше 330 кВ. Тут важно не просто ковать, а ещё и обеспечивать магнитную однородность. Пришлось даже сотрудничать с институтом, чтобы разработать методику контроля.

В целом, рынок кованых колец из алюминиевого сплава для высоковольтных распределительных устройств растёт, но требует всё более индивидуального подхода. Универсальных решений уже нет — каждый проект надо считать отдельно, от сплава до термообработки. И это, наверное, правильно.