近年來，電網中因設備金屬材料失效而導致的故障、事故時有發生,嚴重影響企業供電服務的質量,對安全 生產構成了重大隱患,已經引起了各有關部門的高度重視。當前金屬材料專業在電網設備技術監督及應用研發 中尚處於起步階段,國內目前還沒有一本用於查閱電網設備選材的金屬材料手冊,給從業人員監督排查相關問題 增加了困難,因此亟需一本適合專業人員查閱的金屬手冊來指導相關工作。
本書涵蓋了電網主要設備所用的主要金屬材料成分、性能、尺寸及中外常見牌號對比、檢測方法等內容。采 用電氣設備的通用索引方式,降低了電力行業從業者的查閱難度。同時,該書內容豐富、文字簡約,便於生產管 理者、技術人員、一線員工開展工作。此外,也可供高校相關專業的師生以及科研院所研究人員參閱。

林德源，國網福建省電力有限公司電力科學研究院電源技術中心主任兼材料室主管，福州大學碩士生導師、國網金屬技術監督、省公司“513”人纔、福建省特種設備無損檢測考核委員會委員、電力行業電力安全工器具及施工機具和中國電力企業聯合會輸變電材料標準化技術委員會委員。主要從事電網設備金屬材料的失效分析、檢測及相關科研工作；先後參與國網“輸變電設備防腐材料開發及應用關鍵技術研究“等三項課題及“福建沿海區域電網設備腐蝕機理及綜合治理技術研究”等多項省公司重點課題並獲得相應的一等獎、二等獎及三等獎等；先後參與了DL/T 714-2011《汽輪機葉片超聲波檢驗技術導則》等三項標準的編寫或修訂工作；先後發表了“35kV架空輸電線路鋼芯鋁絞線內層鋁股線的腐蝕失效分析”等十幾篇EI或核心期刊論文，以及牽頭或參與的《電網設備金屬材料監督與檢測》、《電氣設備X射線數字成像檢測與診斷》與《瓷支柱絕緣子及瓷套超聲波檢測》論著在電力出版社出版；先後被授權了“一種提高貴金屬氧化物塗層中貴金屬含量的方法”等5項發明專利和12項實用新型專利。

前言
1 金屬材料基本概況 1
1.1 金屬材料的分類 1
1.1.1 鋼鐵材料的分類 2
1.1.2 有色金屬材料的分類 4
1.2 金屬材料的性能 6
1.2.1 金屬材料的工藝性能 6
1.2.2 金屬材料的力學性能 8
1.2.3 金屬材料的物理性能 10
1.2.4 金屬材料的化學性能 10
1.3 常用金屬材料的命名方式 10
1.3.1 鋼鐵的命名方式 10
1.3.2 有色金屬材料的命名方式 15
2 電網設備部件中常用的金屬材料 18
2.1 線圈類設備部件及常用的金屬材料 18
2.1.1 變壓器部件及常用金屬材料 18
2.1.2 干式變壓器部件及常用金屬材料 43
2.1.3 電流互感器部件及常用金屬材料 44
2.1.4 電壓互感器部件及常用金屬材料 45
2.1.5 電抗器部件及常用金屬材料 46
2.1.6 並聯電容器部件及常用金屬材料 47
2.2 開關類設備部件及常用金屬材料 49
2.2.1 斷路器部件及常用金屬材料 50
2.2.2 敞開式隔離開關及接地開關部件及常用金屬材料 55
2.2.3 氣體絕緣全封閉組合電器部件及常用金屬材料 58
2.2.4 開關櫃部件及常用金屬材料 61
2.3 線纜類常用金屬材料 63
2.3.1 電力電纜 64
2.3.2 導線 77
2.4 結構類設備部件及常用金屬材料 91
2.4.1 輸電鐵塔 91
2.4.2 緊固件 102
2.4.3 電力金具 112
2.4.4 接地裝置 119
3 鐵和鋼材料的牌號及性能 122
3.1 常用鑄鐵的牌號和力學性能 122
3.1.1 灰鑄鐵件 122
3.1.2 球墨鑄鐵件 124
3.1.3 可鍛鑄鐵 126
3.1.4 蠕墨鑄鐵 128
3.1.5 抗磨白口鑄鐵件 129
3.1.6 中錳抗磨球墨鑄鐵件 131
3.1.7 耐熱鑄鐵件 131
3.1.8 高硅耐蝕鑄鐵件 133
3.2 常用鑄鋼的牌號和力學性能 134
3.2.1 一般工程用鑄造碳鋼件 135
3.2.2 一般工程與結構用低合金鑄鋼件 135
3.2.3 焊接結構用鋼鑄件 136
3.2.4 大型低合金鋼鑄件 136
3.2.5 工程結構用中、高強度不鏽鋼鑄件 140
3.2.6 一般用途耐蝕鋼鑄件 141
3.2.7 奧氏體錳鋼鑄件 143
3.2.8 一般用途耐熱鋼和合金鑄件 144
3.3 常用結構鋼、 工具鋼和特殊鋼的牌號和力學性能 146
3.3.1 碳素結構鋼 146
3.3.2 優質碳素結構鋼 147
3.3.3 低合金高強度結構鋼 150
3.3.4 合金結構鋼 153
3.3.5 耐候結構鋼 166
3.3.6 彈簧鋼 167
3.3.7 碳素工具鋼 169
3.3.8 合金工具鋼 172
3.3.9 高速工具鋼 176
3.4 特殊鋼的牌號和力學性能 178
3.4.1 不鏽鋼棒 178
3.4.2 耐熱鋼棒 188
3.5 鋼板和鋼帶的牌號和力學性能 196
3.5.1 優質碳素結構鋼熱軋薄鋼板和鋼帶 197
3.5.2 優質碳素結構鋼熱軋厚鋼板和鋼帶 197
3.5.3 碳素結構鋼冷軋薄鋼板和鋼帶 198
3.5.4 合金結構鋼熱軋厚鋼板 198
3.5.5 彈簧鋼熱軋鋼板 199
3.5.6 碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋鋼帶 199
3.5.7 碳素結構鋼冷軋鋼帶 199
3.5.8 碳素工具鋼熱軋鋼板 200
3.5.9 高速工具鋼鋼板 200
3.5.10 彈簧用不鏽鋼冷軋鋼板 200
3.5.11 連續電鍍鋅、鋅鎳合金鍍層鋼板帶 202
3.5.12 冷軋電鍍錫鋼板及鋼帶 203
3.6 鋼管的牌號及化學成分和力學性能 205
3.6.1 結構用無縫鋼管 205
3.6.2 結構用不鏽鋼無縫鋼管 209
3.6.3 輸送流體用無縫鋼管 212
3.6.4 不鏽鋼小直徑無縫鋼管 213
3.6.5 冷撥或冷軋精密無縫鋼管 215
3.6.6 低壓流體輸送用焊接鋼管 215
3.6.7 直縫電焊鋼管 217
3.6.8 雙層卷焊鋼管 218
3.7 鋼絲的牌號及化學成分和性能 219
3.7.1 一般用途低碳鋼絲 219
3.7.2 重要用途低碳鋼絲 220
3.7.3 優質碳素結構鋼絲 222
3.7.4 合金結構鋼絲 223
3.7.5 不鏽鋼絲 225
3.7.6 冷拉碳素彈簧鋼絲 228
3.7.7 重要用途碳素彈簧鋼絲 229
3.7.8 合金彈簧鋼絲 231
3.7.9 鎧裝電纜用低碳鋼絲 231
3.8 鐵芯用電工鋼 232
3.8.1 取向、無取向電工鋼特性 232
3.8.2 無取向鋼電工鋼帶力學性能 234
4 鋁及鋁合金材料的牌號及性能 236
4.1 概述 236
4.2 鋁及鋁合金牌號及化學成分 242
4.2.1 變形鋁及鋁合金牌號 242
4.2.2 變形鋁及鋁合金狀態代號 243
4.2.3 變形鋁及鋁合金的化學成分 246
4.3 鋁及鋁合金圓管 263
4.3.1 鋁及鋁合金圓管的尺寸規格 263
4.3.2 鋁及鋁合金圓管的電導率 265
4.4 鋁及鋁合金線 265
4.4.1 鋁及鋁合金線的力學性能 266
4.4.2 鋁及鋁合金線的電阻率、體積電導率 267
4.5 鑄造鋁合金 267
4.5.1 鑄造鋁合金的牌號和化學成分 267
4.5.2 鑄造鋁合金的力學性能 271
5 銅與銅合金材料的牌號和性能 276
5.1 概述 276
5.2 加工銅及銅合金 277
5.2.1 加工銅與化學成分 277
5.2.2 加工高銅合金化學成分 280
5.2.3 加工黃銅牌號及化學成分 283
5.2.4 加工青銅牌號及化學成分 289
5.2.5 加工白銅牌號及化學成分 292
5.3 導電用銅板和條 296
5.3.1 導電用銅板和條的牌號、狀態和規格 296
5.3.2 導電用銅板和條的力學性能 296
5.3.3 導電用銅板和條的電性能 296
5.4 銅及銅合金線材 297
5.4.1 銅及銅合金線材的牌號、狀態和規格 297
5.4.2 圓形線材的直徑及其允許偏差 298
5.4.3 正方形、六角形異形型材的對邊距離及允許偏差 299
5.4.4 線材的力學性能要求 299
5.5 銅及銅合金棒材 310
5.5.1 銅及銅合金棒材的牌號、狀態和規格 310
5.5.2 銅及銅合金棒材的力學性能 311
6 銅與銅合金材料的牌號和性能 315
6.1 鈦及鈦合金的金屬材料牌號及性能 315
6.1.1 鈦及鈦合金的牌號和化學成分 315
6.1.2 鈦及鈦合金加工產品化學成分允許偏差 326
6.1.3 鑄造鈦及鈦合金牌號和化學成分 327
6.1.4 鑄造鈦及鈦合金化學素允許偏差 328
6.1.5 鈦及鈦合金板材 328
6.1.6 鈦及鈦合金帶、箔材 332
6.1.7 鈦及鈦合金絲 333
6.1.8 鈦—不鏽鋼復合板 334
6.1.9 鈦—鋼復合板 334
6.2 鎂及鎂合金的牌號及性能 335
6.2.1 變形鎂及鎂合金牌號和化學成分 335
6.2.2 鎂及鎂合金板、帶材 343
6.2.3 砂型鑄造鎂合金鑄件的典型力學性能 345
6.3 鋅及鋅合金的牌號及性能 347
6.3.1 鋅錠的牌號和化學成分 347
6.3.2 鑄造用鋅合金錠的牌號和化學成分 347
6.3.3 熱鍍用鋅合金錠的牌號和化學成分 348
6.3.4 鑄造鋅合金的牌號和化學成分 349
6.3.5 壓鑄鋅合金的牌號和化學成分 350
6.3.6 鑄造鋅合金力學性能 350
6.3.7 鑄造鋅合金鑄件力學性能 351
附錄 353
附錄 A 常用金屬材料中外牌號對比 353
附錄B 金屬材料主要理化檢測試驗項目 407
附錄C 金屬材料主要無損檢測項目 410
附錄D 電網設備失效案例分析 414
6 315 6.1 鈦及鈦合金的金屬材料牌號及性能 315 6.1.1 鈦及鈦合金的牌號和化學成分 315 6.1.2 鈦及鈦合金加工產品化學成分允許偏差 326 6.1.3 鑄造鈦及鈦合金牌號和化學成分 327 6.1.4 鑄造鈦及鈦合金化學素允許偏差 328 6.1.5 鈦及鈦合金板材 328 6.1.6 鈦及鈦合金帶、箔材 332 6.1.7 鈦及鈦合金絲 333 6.1.8 鈦—不鏽鋼復合板 334 6.1.9 鈦—鋼復合板 334 6.2 鎂及鎂合金的牌號及性能 335 6.2.1 變形鎂及鎂合金牌號和化學成分 335 6.2.2 鎂及鎂合金板、帶材 343 6.2.3 砂型鑄造鎂合金鑄件的典型力學性能 345 6.3 鋅及鋅合金的牌號及性能 347 6.3.1 鋅錠的牌號和化學成分 347 6.3.2 鑄造用鋅合金錠的牌號和化學成分 347 6.3.3 熱鍍用鋅合金錠的牌號和化學成分 348 6.3.4 鑄造鋅合金的牌號和化學成分 349 6.3.5 壓鑄鋅合金的牌號和化學成分 350 6.3.6 鑄造鋅合金力學性能 350 6.3.7 鑄造鋅合金鑄件力學性能 351 353 附錄 A 常用金屬材料中外牌號對比 353 附錄B 金屬材料主要理化檢測試驗項目 407 附錄C 金屬材料主要無損檢測項目 410 附錄D 電網設備失效案例分析 414
3.4.2 耐熱鋼棒 188 3.5 鋼板和鋼帶的牌號和力學性能 196 3.5.1 優質碳素結構鋼熱軋薄鋼板和鋼帶 197 3.5.2 優質碳素結構鋼熱軋厚鋼板和鋼帶 197 3.5.3 碳素結構鋼冷軋薄鋼板和鋼帶 198 3.5.4 合金結構鋼熱軋厚鋼板 198 3.5.5 彈簧鋼熱軋鋼板 199 3.5.6 碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋鋼帶 199 3.5.7 碳素結構鋼冷軋鋼帶 199 3.5.8 碳素工具鋼熱軋鋼板 200 3.5.9 高速工具鋼鋼板 200 3.5.10 彈簧用不鏽鋼冷軋鋼板 200 3.5.11 連續電鍍鋅、鋅鎳合金鍍層鋼板帶 202 3.5.12 冷軋電鍍錫鋼板及鋼帶 203 3.6 鋼管的牌號及化學成分和力學性能 205 3.6.1 結構用無縫鋼管 205 3.6.2 結構用不鏽鋼無縫鋼管 209 3.6.3 輸送流體用無縫鋼管 212 3.6.4 不鏽鋼小直徑無縫鋼管 213 3.6.5 冷撥或冷軋精密無縫鋼管 215 3.6.6 低壓流體輸送用焊接鋼管 215 3.6.7 直縫電焊鋼管 217 3.6.8 雙層卷焊鋼管 218 3.7 鋼絲的牌號及化學成分和性能 219 3.7.1 一般用途低碳鋼絲 219 3.7.2 重要用途低碳鋼絲 220 3.7.3 優質碳素結構鋼絲 222 3.7.4 合金結構鋼絲 223 3.7.5 不鏽鋼絲 225 3.7.6 冷拉碳素彈簧鋼絲 228 3.7.7 重要用途碳素彈簧鋼絲 229 3.7.8 合金彈簧鋼絲 231 3.7.9 鎧裝電纜用低碳鋼絲 231 3.8 鐵芯用電工鋼 232 3.8.1 取向、無取向電工鋼特性 232 3.8.2 無取向鋼電工鋼帶力學性能 234
4 236 4.1 概述 236 4.2 鋁及鋁合金牌號及化學成分 242 4.2.1 變形鋁及鋁合金牌號 242 4.2.2 變形鋁及鋁合金狀態代號 243 4.2.3 變形鋁及鋁合金的化學成分 246 4.3 鋁及鋁合金圓管 263 4.3.1 鋁及鋁合金圓管的尺寸規格 263 4.3.2 鋁及鋁合金圓管的電導率 265 4.4 鋁及鋁合金線 265 4.4.1 鋁及鋁合金線的力學性能 266 4.4.2 鋁及鋁合金線的電阻率、體積電導率 267 4.5 鑄造鋁合金 267 4.5.1 鑄造鋁合金的牌號和化學成分 267 4.5.2 鑄造鋁合金的力學性能 271 5 276 5.1 概述 276 5.2 加工銅及銅合金 277 5.2.1 加工銅與化學成分 277 5.2.2 加工高銅合金化學成分 280 5.2.3 加工黃銅牌號及化學成分 283 5.2.4 加工青銅牌號及化學成分 289 5.2.5 加工白銅牌號及化學成分 292 5.3 導電用銅板和條 296 5.3.1 導電用銅板和條的牌號、狀態和規格 296 5.3.2 導電用銅板和條的力學性能 296 5.3.3 導電用銅板和條的電性能 296 5.4 銅及銅合金線材 297 5.4.1 銅及銅合金線材的牌號、狀態和規格 297 5.4.2 圓形線材的直徑及其允許偏差 298 5.4.3 正方形、六角形異形型材的對邊距離及允許偏差 299 5.4.4 線材的力學性能要求 299 5.5 銅及銅合金棒材 310 5.5.1 銅及銅合金棒材的牌號、狀態和規格 310 5.5.2 銅及銅合金棒材的力學性能 311
6 315 6.1 鈦及鈦合金的金屬材料牌號及性能 315 6.1.1 鈦及鈦合金的牌號和化學成分 315 6.1.2 鈦及鈦合金加工產品化學成分允許偏差 326 6.1.3 鑄造鈦及鈦合金牌號和化學成分 327 6.1.4 鑄造鈦及鈦合金化學素允許偏差 328 6.1.5 鈦及鈦合金板材 328 6.1.6 鈦及鈦合金帶、箔材 332 6.1.7 鈦及鈦合金絲 333 6.1.8 鈦—不鏽鋼復合板 334 6.1.9 鈦—鋼復合板 334 6.2 鎂及鎂合金的牌號及性能 335 6.2.1 變形鎂及鎂合金牌號和化學成分 335 6.2.2 鎂及鎂合金板、帶材 343 6.2.3 砂型鑄造鎂合金鑄件的典型力學性能 345 6.3 鋅及鋅合金的牌號及性能 347 6.3.1 鋅錠的牌號和化學成分 347 6.3.2 鑄造用鋅合金錠的牌號和化學成分 347 6.3.3 熱鍍用鋅合金錠的牌號和化學成分 348 6.3.4 鑄造鋅合金的牌號和化學成分 349 6.3.5 壓鑄鋅合金的牌號和化學成分 350 6.3.6 鑄造鋅合金力學性能 350 6.3.7 鑄造鋅合金鑄件力學性能 351 353 附錄 A 常用金屬材料中外牌號對比 353 附錄B 金屬材料主要理化檢測試驗項目 407 附錄C 金屬材料主要無損檢測項目 410 附錄D 電網設備失效案例分析 414

隨著國家電網有限公司 “三型兩網、世界一流”戰略目標的提出,更需要電網專業人 員專業專注,嚴把電網設備部件質量關,提升電網運行健康水平。但是電網設備金屬材料 涉及的品種、牌號、規格繁多,而電氣專業從業人員對金屬材料學知識的掌握十分有限, 以致在設備的驗收、安裝、運維階段難以及時發現金屬材料相關的問題,為電網安全運行 埋下了隱患。因此,亟需一本繫統地介紹電網設備所用金屬材料的實用手冊,指導在工程 設計、制造施工及運維檢修中正確合理地選用材料、加工材料,這對電網的安全生產運行 具有重要意義。
本手冊以電網主要設備的金屬部件為索引方式,引用了最新的國家標準和行業標準, 力求內容上新、準、實用,結構上層次分明,敘述上簡明扼要。本書涵蓋了目前電網設備 主要金屬材料的成分、性能、尺寸及中外常見牌號對比,並介紹了部分應用於特高壓、柔 性直流輸電等重點工程的電工新材料,是一本針對電網設備金屬材料的綜合性工具書。為 了更好地服務讀者,附錄D特別選用了兩個電網設備失效分析案例,展示了如何在電網設 備失效分析等情景下使用本手冊。此外,本手冊還列出了相關材料的國家標準等文獻,方 便讀者進一步了解相關內容。
本手冊的主要編寫單位為國網福建省電力有限公司電力科學研究院,參編單位有福州 大學、國網福建省電力有限公司三明供電公司、國網福建省電力有限公司漳州供電公司、 國網福建省電力有限公司泉州供電公司等。在編寫過程中,南京航空航天大學鄭勇、廈門 大學姜春海、福建工程學院戴品強、福州大學邵振國、上海電力大學張俊喜等專家對本手 冊做出了大量貢獻,在此對他們致以衷心感謝。同時,本手冊的編寫還得到了杭州應敏科 技有限公司和福建智達力勝電力科技有限公司的大力支持和幫助。在此對上述各有關單位 領導、專家表示衷心的感謝!
由於編者的經驗和水平有限,加上金屬材料學科不斷發展,書中難免存在不妥或疏漏 之處,懇請廣大讀者批評指正。
編者 2019年10月