电网设备金属材料实用手册

　　近年来，电网中因设备金属材料失效而导致的故障、事故时有发生，严重影响企业供电服务的质量，对安全 生产构成了重大隐患，已经引起了各级有关部门的高度重视。当前金属材料专业在电网设备技术监督及应用研发 中尚处于起步阶段，国内目前还没有一本用于查阅电网设备选材的金属材料手册，给从业人员监督排查相关问题 增加了困难，因此亟需一本适合专业人员查阅的金属手册来指导相关工作。本书涵盖了电网主要设备所用的主要金属材料成分、性能、尺寸及中外常见牌号对比、检测方法等内容。采 用电气设备的通用索引方式，降低了电力行业从业者的查阅难度。同时，该书内容丰富、文字简约，便于生产管 理者、技术人员、一线员工开展工作。此外，也可供高校相关专业的师生以及科研院所研究人员参阅。

　　林德源，国网福建省电力有限公司电力科学研究院电源技术中心主任兼材料室主管，福州大学硕士生导师、国网金属技术监督专家、省公司“513”人才、福建省特种设备无损检测考核委员会委员、电力行业电力安全工器具及施工机具和中国电力企业联合会输变电材料标准化技术委员会委员。主要从事电网设备金属材料的失效分析、检测及相关科研工作；先后参与国网“输变电设备防腐材料开发及应用关键技术研究“等三项课题及“福建沿海区域电网设备腐蚀机理及综合治理技术研究”等多项省公司重点课题并获得相应的一等奖、二等奖及三等奖等；先后参与了DL/T 714-2011《汽轮机叶片超声波检验技术导则》等三项标准的编写或修订工作；先后发表了“35kV架空输电线路钢芯铝绞线内层铝股线的腐蚀失效分析”等十几篇EI或核心期刊论文，以及牵头或参与的《电网设备金属材料监督与检测》、《电气设备X射线数字成像检测与诊断》与《瓷支柱绝缘子及瓷套超声波检测》论著在电力出版社出版；先后被授权了“一种提高贵金属氧化物涂层中贵金属含量的方法”等5项发明专利和12项实用新型专利。

前言1 金属材料基本概况…………………………………………………………… 1 1．1 金属材料的分类 …………………………………………………………………… 1 1．1．1 钢铁材料的分类 …………………………………………………………… 2 1．1．2 有色金属材料的分类 ……………………………………………………… 4 1．2 金属材料的性能 …………………………………………………………………… 6 1．2．1 金属材料的工艺性能 ……………………………………………………… 6 1．2．2 金属材料的力学性能 ……………………………………………………… 8 1．2．3 金属材料的物理性能 …………………………………………………… 10 1．2．4 金属材料的化学性能 …………………………………………………… 10 1．3 常用金属材料的命名方式 ……………………………………………………… 10 1．3．1 钢铁的命名方式 ………………………………………………………… 10 1．3．2 有色金属材料的命名方式 ……………………………………………… 15 2 电网设备部件中常用的金属材料……………………………………… 18 2．1 线圈类设备部件及常用的金属材料 …………………………………………… 18 2．1．1 变压器部件及常用金属材料 …………………………………………… 18 2．1．2 干式变压器部件及常用金属材料 ……………………………………… 43 2．1．3 电流互感器部件及常用金属材料 ……………………………………… 44 2．1．4 电压互感器部件及常用金属材料 ……………………………………… 45 2．1．5 电抗器部件及常用金属材料 …………………………………………… 46 2．1．6 并联电容器部件及常用金属材料 ……………………………………… 47 2．2 开关类设备部件及常用金属材料 ……………………………………………… 49 2．2．1 断路器部件及常用金属材料 …………………………………………… 50 2．2．2 敞开式隔离开关及接地开关部件及常用金属材料…………………… 55 2．2．3 气体绝缘全封闭组合电器部件及常用金属材料……………………… 58 2．2．4 开关柜部件及常用金属材料 …………………………………………… 61 2．3 线缆类常用金属材料 …………………………………………………………… 63 2．3．1 电力电缆 ………………………………………………………………… 64 2．3．2 导线 ……………………………………………………………………… 772．4 结构类设备部件及常用金属材料 ……………………………………………… 91 2．4．1 输电铁塔 ………………………………………………………………… 91 2．4．2 紧固件 …………………………………………………………………… 102 2．4．3 电力金具 ………………………………………………………………… 112 2．4．4 接地装置 ………………………………………………………………… 119 3 铁和钢材料的牌号及性能……………………………………………… 122 3．1 常用铸铁的牌号和力学性能 ………………………………………………… 122 3．1．1 灰铸铁件 ………………………………………………………………… 122 3．1．2 球墨铸铁件 ……………………………………………………………… 124 3．1．3 可锻铸铁 ………………………………………………………………… 126 3．1．4 蠕墨铸铁 ………………………………………………………………… 128 3．1．5 抗磨白口铸铁件 ………………………………………………………… 129 3．1．6 中锰抗磨球墨铸铁件 …………………………………………………… 131 3．1．7 耐热铸铁件 ……………………………………………………………… 131 3．1．8 高硅耐蚀铸铁件 ………………………………………………………… 133 3．2 常用铸钢的牌号和力学性能 ………………………………………………… 134 3．2．1 一般工程用铸造碳钢件………………………………………………… 135 3．2．2 一般工程与结构用低合金铸钢件 …………………………………… 135 3．2．3 焊接结构用钢铸件 ……………………………………………………… 136 3．2．4 大型低合金钢铸件 ……………………………………………………… 136 3．2．5 工程结构用中、高强度不锈钢铸件 ………………………………… 140 3．2．6 一般用途耐蚀钢铸件 …………………………………………………… 141 3．2．7 奥氏体锰钢铸件 ………………………………………………………… 143 3．2．8 一般用途耐热钢和合金铸件…………………………………………… 144 3．3 常用结构钢、 工具钢和特殊钢的牌号和力学性能 ………………………… 146 3．3．1 碳素结构钢 ……………………………………………………………… 146 3．3．2 优质碳素结构钢 ………………………………………………………… 147 3．3．3 低合金高强度结构钢 …………………………………………………… 150 3．3．4 合金结构钢 ……………………………………………………………… 153 3．3．5 耐候结构钢 ……………………………………………………………… 166 3．3．6 弹簧钢 …………………………………………………………………… 167 3．3．7 碳素工具钢 ……………………………………………………………… 169 3．3．8 合金工具钢 ……………………………………………………………… 172 3．3．9 高速工具钢 ……………………………………………………………… 176 3．4 特殊钢的牌号和力学性能……………………………………………………… 178 3．4．1 不锈钢棒 ………………………………………………………………… 1783．4．2 耐热钢棒 ………………………………………………………………… 188 3．5 钢板和钢带的牌号和力学性能 ……………………………………………… 196 3．5．1 优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带 ………………………………… 197 3．5．2 优质碳素结构钢热轧厚钢板和钢带 ………………………………… 197 3．5．3 碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带 ……………………………………… 198 3．5．4 合金结构钢热轧厚钢板………………………………………………… 198 3．5．5 弹簧钢热轧钢板 ………………………………………………………… 199 3．5．6 碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢带 ……………………………… 199 3．5．7 碳素结构钢冷轧钢带 …………………………………………………… 199 3．5．8 碳素工具钢热轧钢板 …………………………………………………… 200 3．5．9 高速工具钢钢板 ………………………………………………………… 200 3．5．10 弹簧用不锈钢冷轧钢板 ……………………………………………… 200 3．5．11 连续电镀锌、锌镍合金镀层钢板带 ………………………………… 202 3．5．12 冷轧电镀锡钢板及钢带 ……………………………………………… 203 3．6 钢管的牌号及化学成分和力学性能 ………………………………………… 205 3．6．1 结构用无缝钢管 ………………………………………………………… 205 3．6．2 结构用不锈钢无缝钢管………………………………………………… 209 3．6．3 输送流体用无缝钢管 …………………………………………………… 212 3．6．4 不锈钢小直径无缝钢管………………………………………………… 213 3．6．5 冷拔或冷轧精密无缝钢管……………………………………………… 215 3．6．6 低压流体输送用焊接钢管……………………………………………… 215 3．6．7 直缝电焊钢管 …………………………………………………………… 217 3．6．8 双层卷焊钢管 …………………………………………………………… 218 3．7 钢丝的牌号及化学成分和性能 ……………………………………………… 219 3．7．1 一般用途低碳钢丝 ……………………………………………………… 219 3．7．2 重要用途低碳钢丝 ……………………………………………………… 220 3．7．3 优质碳素结构钢丝 ……………………………………………………… 222 3．7．4 合金结构钢丝 …………………………………………………………… 223 3．7．5 不锈钢丝 ………………………………………………………………… 225 3．7．6 冷拉碳素弹簧钢丝 ……………………………………………………… 228 3．7．7 重要用途碳素弹簧钢丝………………………………………………… 229 3．7．8 合金弹簧钢丝 …………………………………………………………… 231 3．7．9 铠装电缆用低碳钢丝 …………………………………………………… 231 3．8 铁芯用电工钢 …………………………………………………………………… 232 3．8．1 取向、无取向电工钢特性……………………………………………… 232 3．8．2 无取向钢电工钢带力学性能…………………………………………… 2344 铝及铝合金材料的牌号及性能 ………………………………………… 236 4．1 概述 ……………………………………………………………………………… 236 4．2 铝及铝合金牌号及化学成分 ………………………………………………… 242 4．2．1 变形铝及铝合金牌号 …………………………………………………… 242 4．2．2 变形铝及铝合金状态代号……………………………………………… 243 4．2．3 变形铝及铝合金的化学成分…………………………………………… 246 4．3 铝及铝合金圆管 ………………………………………………………………… 263 4．3．1 铝及铝合金圆管的尺寸规格…………………………………………… 263 4．3．2 铝及铝合金圆管的电导率……………………………………………… 265 4．4 铝及铝合金线 …………………………………………………………………… 265 4．4．1 铝及铝合金线的力学性能……………………………………………… 266 4．4．2 铝及铝合金线的电阻率、体积电导率 ……………………………… 267 4．5 铸造铝合金 ……………………………………………………………………… 267 4．5．1 铸造铝合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 267 4．5．2 铸造铝合金的力学性能………………………………………………… 271 5 铜与铜合金材料的牌号和性能………………………………………… 276 5．1 概述 ……………………………………………………………………………… 276 5．2 加工铜及铜合金 ………………………………………………………………… 277 5．2．1 加工铜与化学成分 ……………………………………………………… 277 5．2．2 加工高铜合金化学成分………………………………………………… 280 5．2．3 加工黄铜牌号及化学成分……………………………………………… 283 5．2．4 加工青铜牌号及化学成分……………………………………………… 289 5．2．5 加工白铜牌号及化学成分……………………………………………… 292 5．3 导电用铜板和条 ………………………………………………………………… 296 5．3．1 导电用铜板和条的牌号、状态和规格 ……………………………… 296 5．3．2 导电用铜板和条的力学性能…………………………………………… 296 5．3．3 导电用铜板和条的电性能……………………………………………… 296 5．4 铜及铜合金线材 ………………………………………………………………… 297 5．4．1 铜及铜合金线材的牌号、状态和规格 ……………………………… 297 5．4．2 圆形线材的直径及其允许偏差 ……………………………………… 298 5．4．3 正方形、六角形异形型材的对边距离及允许偏差 ………………… 299 5．4．4 线材的力学性能要求 …………………………………………………… 299 5．5 铜及铜合金棒材 ………………………………………………………………… 310 5．5．1 铜及铜合金棒材的牌号、状态和规格 ……………………………… 310 5．5．2 铜及铜合金棒材的力学性能…………………………………………… 3116 铜与铜合金材料的牌号和性能…………………………………………… 315 6．1 钛及钛合金的金属材料牌号及性能 ………………………………………… 315 6．1．1 钛及钛合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 315 6．1．2 钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差 …………………………… 326 6．1．3 铸造钛及钛合金牌号和化学成分 …………………………………… 327 6．1．4 铸造钛及钛合金化学成分各元素允许偏差 ………………………… 328 6．1．5 钛及钛合金板材 ………………………………………………………… 328 6．1．6 钛及钛合金带、箔材 …………………………………………………… 332 6．1．7 钛及钛合金丝 …………………………………………………………… 333 6．1．8 钛—不锈钢复合板 ……………………………………………………… 334 6．1．9 钛—钢复合板 …………………………………………………………… 334 6．2 镁及镁合金的牌号及性能……………………………………………………… 335 6．2．1 变形镁及镁合金牌号和化学成分 …………………………………… 335 6．2．2 镁及镁合金板、带材 …………………………………………………… 343 6．2．3 砂型铸造镁合金铸件的典型力学性能 ……………………………… 345 6．3 锌及锌合金的牌号及性能……………………………………………………… 347 6．3．1 锌锭的牌号和化学成分………………………………………………… 347 6．3．2 铸造用锌合金锭的牌号和化学成分 ………………………………… 347 6．3．3 热镀用锌合金锭的牌号和化学成分 ………………………………… 348 6．3．4 铸造锌合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 349 6．3．5 压铸锌合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 350 6．3．6 铸造锌合金力学性能 …………………………………………………… 350 6．3．7 铸造锌合金铸件力学性能……………………………………………… 351 附录………………………………………………………………………………………… 353 附录 A 常用金属材料中外牌号对比 ……………………………………………… 353 附录B 金属材料主要理化检测试验项目 ………………………………………… 407 附录C 金属材料主要无损检测项目 ……………………………………………… 410 附录D 电网设备失效案例分析 …………………………………………………… 4146 …………………………………………… 315 6．1 钛及钛合金的金属材料牌号及性能 ………………………………………… 315 6．1．1 钛及钛合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 315 6．1．2 钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差 …………………………… 326 6．1．3 铸造钛及钛合金牌号和化学成分 …………………………………… 327 6．1．4 铸造钛及钛合金化学成分各元素允许偏差 ………………………… 328 6．1．5 钛及钛合金板材 ………………………………………………………… 328 6．1．6 钛及钛合金带、箔材 …………………………………………………… 332 6．1．7 钛及钛合金丝 …………………………………………………………… 333 6．1．8 钛—不锈钢复合板 ……………………………………………………… 334 6．1．9 钛—钢复合板 …………………………………………………………… 334 6．2 镁及镁合金的牌号及性能……………………………………………………… 335 6．2．1 变形镁及镁合金牌号和化学成分 …………………………………… 335 6．2．2 镁及镁合金板、带材 …………………………………………………… 343 6．2．3 砂型铸造镁合金铸件的典型力学性能 ……………………………… 345 6．3 锌及锌合金的牌号及性能……………………………………………………… 347 6．3．1 锌锭的牌号和化学成分………………………………………………… 347 6．3．2 铸造用锌合金锭的牌号和化学成分 ………………………………… 347 6．3．3 热镀用锌合金锭的牌号和化学成分 ………………………………… 348 6．3．4 铸造锌合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 349 6．3．5 压铸锌合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 350 6．3．6 铸造锌合金力学性能 …………………………………………………… 350 6．3．7 铸造锌合金铸件力学性能……………………………………………… 351 ………………………………………………………………………………………… 353 附录 A 常用金属材料中外牌号对比 ……………………………………………… 353 附录B 金属材料主要理化检测试验项目 ………………………………………… 407 附录C 金属材料主要无损检测项目 ……………………………………………… 410 附录D 电网设备失效案例分析 …………………………………………………… 4143．4．2 耐热钢棒 ………………………………………………………………… 188 3．5 钢板和钢带的牌号和力学性能 ……………………………………………… 196 3．5．1 优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带 ………………………………… 197 3．5．2 优质碳素结构钢热轧厚钢板和钢带 ………………………………… 197 3．5．3 碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带 ……………………………………… 198 3．5．4 合金结构钢热轧厚钢板………………………………………………… 198 3．5．5 弹簧钢热轧钢板 ………………………………………………………… 199 3．5．6 碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢带 ……………………………… 199 3．5．7 碳素结构钢冷轧钢带 …………………………………………………… 199 3．5．8 碳素工具钢热轧钢板 …………………………………………………… 200 3．5．9 高速工具钢钢板 ………………………………………………………… 200 3．5．10 弹簧用不锈钢冷轧钢板 ……………………………………………… 200 3．5．11 连续电镀锌、锌镍合金镀层钢板带 ………………………………… 202 3．5．12 冷轧电镀锡钢板及钢带 ……………………………………………… 203 3．6 钢管的牌号及化学成分和力学性能 ………………………………………… 205 3．6．1 结构用无缝钢管 ………………………………………………………… 205 3．6．2 结构用不锈钢无缝钢管………………………………………………… 209 3．6．3 输送流体用无缝钢管 …………………………………………………… 212 3．6．4 不锈钢小直径无缝钢管………………………………………………… 213 3．6．5 冷拔或冷轧精密无缝钢管……………………………………………… 215 3．6．6 低压流体输送用焊接钢管……………………………………………… 215 3．6．7 直缝电焊钢管 …………………………………………………………… 217 3．6．8 双层卷焊钢管 …………………………………………………………… 218 3．7 钢丝的牌号及化学成分和性能 ……………………………………………… 219 3．7．1 一般用途低碳钢丝 ……………………………………………………… 219 3．7．2 重要用途低碳钢丝 ……………………………………………………… 220 3．7．3 优质碳素结构钢丝 ……………………………………………………… 222 3．7．4 合金结构钢丝 …………………………………………………………… 223 3．7．5 不锈钢丝 ………………………………………………………………… 225 3．7．6 冷拉碳素弹簧钢丝 ……………………………………………………… 228 3．7．7 重要用途碳素弹簧钢丝………………………………………………… 229 3．7．8 合金弹簧钢丝 …………………………………………………………… 231 3．7．9 铠装电缆用低碳钢丝 …………………………………………………… 231 3．8 铁芯用电工钢 …………………………………………………………………… 232 3．8．1 取向、无取向电工钢特性……………………………………………… 232 3．8．2 无取向钢电工钢带力学性能…………………………………………… 2344 ………………………………………… 236 4．1 概述 ……………………………………………………………………………… 236 4．2 铝及铝合金牌号及化学成分 ………………………………………………… 242 4．2．1 变形铝及铝合金牌号 …………………………………………………… 242 4．2．2 变形铝及铝合金状态代号……………………………………………… 243 4．2．3 变形铝及铝合金的化学成分…………………………………………… 246 4．3 铝及铝合金圆管 ………………………………………………………………… 263 4．3．1 铝及铝合金圆管的尺寸规格…………………………………………… 263 4．3．2 铝及铝合金圆管的电导率……………………………………………… 265 4．4 铝及铝合金线 …………………………………………………………………… 265 4．4．1 铝及铝合金线的力学性能……………………………………………… 266 4．4．2 铝及铝合金线的电阻率、体积电导率 ……………………………… 267 4．5 铸造铝合金 ……………………………………………………………………… 267 4．5．1 铸造铝合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 267 4．5．2 铸造铝合金的力学性能………………………………………………… 271 5 ………………………………………… 276 5．1 概述 ……………………………………………………………………………… 276 5．2 加工铜及铜合金 ………………………………………………………………… 277 5．2．1 加工铜与化学成分 ……………………………………………………… 277 5．2．2 加工高铜合金化学成分………………………………………………… 280 5．2．3 加工黄铜牌号及化学成分……………………………………………… 283 5．2．4 加工青铜牌号及化学成分……………………………………………… 289 5．2．5 加工白铜牌号及化学成分……………………………………………… 292 5．3 导电用铜板和条 ………………………………………………………………… 296 5．3．1 导电用铜板和条的牌号、状态和规格 ……………………………… 296 5．3．2 导电用铜板和条的力学性能…………………………………………… 296 5．3．3 导电用铜板和条的电性能……………………………………………… 296 5．4 铜及铜合金线材 ………………………………………………………………… 297 5．4．1 铜及铜合金线材的牌号、状态和规格 ……………………………… 297 5．4．2 圆形线材的直径及其允许偏差 ……………………………………… 298 5．4．3 正方形、六角形异形型材的对边距离及允许偏差 ………………… 299 5．4．4 线材的力学性能要求 …………………………………………………… 299 5．5 铜及铜合金棒材 ………………………………………………………………… 310 5．5．1 铜及铜合金棒材的牌号、状态和规格 ……………………………… 310 5．5．2 铜及铜合金棒材的力学性能…………………………………………… 3116 …………………………………………… 315 6．1 钛及钛合金的金属材料牌号及性能 ………………………………………… 315 6．1．1 钛及钛合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 315 6．1．2 钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差 …………………………… 326 6．1．3 铸造钛及钛合金牌号和化学成分 …………………………………… 327 6．1．4 铸造钛及钛合金化学成分各元素允许偏差 ………………………… 328 6．1．5 钛及钛合金板材 ………………………………………………………… 328 6．1．6 钛及钛合金带、箔材 …………………………………………………… 332 6．1．7 钛及钛合金丝 …………………………………………………………… 333 6．1．8 钛—不锈钢复合板 ……………………………………………………… 334 6．1．9 钛—钢复合板 …………………………………………………………… 334 6．2 镁及镁合金的牌号及性能……………………………………………………… 335 6．2．1 变形镁及镁合金牌号和化学成分 …………………………………… 335 6．2．2 镁及镁合金板、带材 …………………………………………………… 343 6．2．3 砂型铸造镁合金铸件的典型力学性能 ……………………………… 345 6．3 锌及锌合金的牌号及性能……………………………………………………… 347 6．3．1 锌锭的牌号和化学成分………………………………………………… 347 6．3．2 铸造用锌合金锭的牌号和化学成分 ………………………………… 347 6．3．3 热镀用锌合金锭的牌号和化学成分 ………………………………… 348 6．3．4 铸造锌合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 349 6．3．5 压铸锌合金的牌号和化学成分 ……………………………………… 350 6．3．6 铸造锌合金力学性能 …………………………………………………… 350 6．3．7 铸造锌合金铸件力学性能……………………………………………… 351 ………………………………………………………………………………………… 353 附录 A 常用金属材料中外牌号对比 ……………………………………………… 353 附录B 金属材料主要理化检测试验项目 ………………………………………… 407 附录C 金属材料主要无损检测项目 ……………………………………………… 410 附录D 电网设备失效案例分析 …………………………………………………… 414