Стальная полоса шириной 80 мм

Стальная полоса шириной 80 мм: технические характеристики, стандарты и области применения в электротехнике

Стальная полоса шириной 80 мм является одним из ключевых видов металлопроката, широко используемым в электротехнической и кабельной промышленности, а также в строительстве и энергетике. Её основное назначение – создание надёжных систем заземления и молниезащиты, производство элементов силовых трансформаторов, электротехнических шин и конструктивных деталей. Данная статья детально рассматривает все аспекты, связанные с полосой данного типоразмера: от нормативной базы и сортамента до специфики монтажа и коррозионной защиты.

1. Нормативная база и сортамент

Производство стальной полосы шириной 80 мм в России и странах СНГ регламентируется несколькими основными государственными стандартами (ГОСТ), которые определяют химический состав, механические свойства, допуски по размерам и условия поставки.

• ГОСТ 103-2006 «Полоса стальная горячекатаная». Это основной стандарт для полосы общего назначения. Он устанавливает сортамент, включая полосу шириной 80 мм. Толщина полосы по этому стандарту может варьироваться. Для ширины 80 мм типичные толщины: 4, 5, 6, 8, 10 мм. Длина мерная и немерная: от 2 до 12 метров.
• ГОСТ 535-2005 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества». Определяет марки стали (Ст0, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп и др.), механические свойства (временное сопротивление разрыву, предел текучести, относительное удлинение) и методы испытаний.
• ТУ 14-1-3023-80, ТУ 14-1-2470-76. Технические условия на полосу для конкретных применений, например, для изготовления деталей методом холодной штамповки, где предъявляются повышенные требования к качеству поверхности и пластичности.

Для систем заземления и молниезащиты также руководствуются отраслевыми стандартами:

• ПУЭ 7-е изд. (Правила устройства электроустановок). Глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности».
• СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».
• ГОСТ Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011 (Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Выбор и монтаж электрооборудования. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов).

2. Основные технические характеристики и марки стали

Полоса 80 мм изготавливается преимущественно из углеродистой стали обыкновенного качества. Наиболее распространённой и рекомендуемой для заземляющих устройств является сталь марки Ст3 (кипящая – кп, полуспокойная – пс, спокойная – сп). Эта марка обеспечивает оптимальное сочетание прочности, пластичности и свариваемости.

Типичные механические свойства для полосы из Ст3пс/сп по ГОСТ 535-2005:

Наименование показателя	Значение
Временное сопротивление разрыву (σB)	370 – 480 Н/мм² (МПа)
Предел текучести (σT)	не менее 245 Н/мм² (МПа)
Относительное удлинение (δ5)	не менее 25% (для толщины до 20 мм)
Твёрдость по Бринеллю (HB)	не более 131 МПа

Расчёт массы: Масса одного погонного метра стальной полосы является критически важным параметром для проектирования и логистики. Рассчитывается по формуле: m = ρ

• S, где ρ – плотность стали (7850 кг/м³), S – площадь поперечного сечения в м². Для удобства приведена таблица массы для распространённых толщин при ширине 80 мм.

Толщина, мм	Площадь сечения, см²	Масса 1 пог. м, кг	Масса стандартного хлыста (6 м), кг
4	3.2	2.51	~15.1
5	4.0	3.14	~18.8
6	4.8	3.77	~22.6
8	6.4	5.02	~30.1
10	8.0	6.28	~37.7

3. Области применения в электротехнике и энергетике

3.1. Устройства защитного заземления и молниезащиты

Это основная сфера применения. Полоса 80×4, 80×5 или 80×6 мм используется в качестве:

• Горизонтального заземлителя (контур наружного заземления). Укладывается в траншею глубиной 0.5-0.7 м по периметру здания или вокруг защищаемого объекта. Ширина 80 мм обеспечивает большую площадь контакта с грунтом по сравнению с круглой сталью того же сечения, что снижает сопротивление растеканию тока.
• Соединительной полосы (связь вертикальных электродов). Объединяет отдельные вертикальные заземлители (уголок, трубу, стержень) в единый контур.
• Токоотвода в системах молниезащиты. По полосе шириной 80 мм ток молнии безопасно отводится от молниеприёмника к заземляющему устройству. Сечение должно быть не менее 50 мм² (ПУЭ), что для полосы 80×4 мм составляет 320 мм², с большим запасом.
• Уравнивания потенциалов. Полоса применяется для создания основной шины уравнивания потенциалов (ГЗШ) и системы дополнительного уравнивания потенциалов в зданиях.

3.2. Электротехническое оборудование

• Шины и шинопроводы. В распределительных устройствах (РУ) низкого и высокого напряжения полоса может использоваться в качестве сборных или обходных шин, гибких соединений. Здесь важна электропроводность, поэтому иногда применяют полосу из низкоуглеродистой стали или с омеднением.
• Конструктивные элементы трансформаторов. Полоса используется для изготовления бандажей, ярмовых балок, элементов крепления активной части силовых трансформаторов.
• Каркасы и корпуса. Из полосы изготавливают силовые каркасы для электрошкафов, щитов управления, опорные конструкции.

3.3. Строительство и монтаж

• Армирование и усиление конструкций.
• Изготовление кронштейнов, опор, консолей для крепления кабельных лотков, коробов, трубопроводов.
• Ремонтные и монтажные работы в качестве силовых накладок.

4. Коррозионная защита и омеднённая полоса

Чёрная сталь (Ст3) подвержена коррозии в грунте и агрессивных средах. Скорость коррозии в нормальных грунтах составляет 0,05-0,1 мм/год. Для обеспечения долговечности заземляющего устройства (не менее 25-30 лет) применяют защитные покрытия:

• Оцинкование (горячее или гальваническое). Наиболее распространённый метод. Толщина цинкового слоя по ГОСТ 9.307-89 составляет 40-100 мкм. Цинк защищает сталь электрохимически даже при повреждениях покрытия.
• Омеднение (гальваническое или методом накатки/плакирования). Омеднённая стальная полоса – оптимальное решение для заземления. Медь обладает высокой коррозионной стойкостью и электропроводностью. Толщина медного слоя обычно 70-250 мкм. Полоса стальная омеднённая 80 мм сочетает механическую прочность стали и коррозионную стойкость/электропроводность меди. Регламентируется стандартом ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (минимальная толщина 70 мкм).
• Электролитическое лужение или никелирование. Применяется реже, для специфических условий.

Выбор между оцинкованной и омеднённой полосой зависит от агрессивности грунта, требуемого срока службы и бюджета проекта. Омеднённая полоса предпочтительна для критически важных объектов (подстанции, телекоммуникационные центры, промышленные предприятия).

5. Особенности монтажа и соединения

Монтаж стальной полосы 80 мм требует соблюдения технических правил.

• Резка осуществляется углошлифовальной машинкой («болгаркой») с отрезным кругом по металлу, на гильотинных ножницах или газовой резкой.
• Гибка производится на гибочных станках или с помощью тисков и молота. Минимальный радиус изгиба зависит от толщины и марки стали. Для полосы из Ст3 минимальный радиус гиба (внутренний) обычно равен толщине полосы.
• Соединение элементов заземления является самым ответственным этапом. Допускаются два основных типа соединений:
  • Сварка. Предпочтительный метод. Применяется дуговая сварка (ММА) электродами с качественным покрытием (например, УОНИ 13/55) или полуавтоматическая сварка (MIG/MAG). Шов должен быть непрерывным, длиной не менее ширины полосы (80 мм) и высотой не менее толщины. Обязательна защита шва от коррозии (окраска, антикоррозионные составы).
  • Болтовое соединение. Применяется, если сварка невозможна (например, подключение к готовому оборудованию). Место контакта необходимо зачистить до металлического блеска, защитить токопроводящей пастой и надёжно обжать. Требует регулярного контроля на предмет ослабления и коррозии.
• Укладка в грунт. Полоса укладывается на выровненное дно траншеи ребром (для лучшего контакта с грунтом). Засыпка производится однородным грунтом без щебня и строительного мусора, с послойным уплотнением.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Какое минимальное сечение стальной полосы 80 мм для контура заземления по ПУЭ?

Согласно ПУЭ (изд. 7, п. 1.7.111), для заземлителей из чёрной стали сечение должно быть не менее 160 мм², а толщина – не менее 4 мм. Для полосы шириной 80 мм минимальная толщина, удовлетворяющая обоим условиям, составляет 4 мм (сечение 80*4=320 мм²). Однако с учётом коррозии на длительный срок службы часто выбирают полосу 80×5 мм (400 мм²) или 80×6 мм (480 мм²).

В2: Что лучше для заземления: стальная полоса 80×5 мм или стальной круг диаметром 16 мм?

При равной площади сечения (около 200 мм² у круга 16 мм и 400 мм² у полосы 80×5) полоса имеет существенное преимущество из-за большей площади поверхности контакта с грунтом. Это приводит к более низкому сопротивлению растеканию тока при той же длине заземлителя. Кроме того, полосу проще укладывать и сваривать в контур. Круглый пруток чаще используется в качестве вертикального электрода.

В3: Как рассчитать необходимое количество полосы для контура заземления объекта?

Расчёт выполняют в соответствии с РД 34.21.122-87 или методом, учитывающим удельное сопротивление грунта, требуемое сопротивление заземляющего устройства (Rз) и конфигурацию контура. Упрощённо: для простого прямоугольного контура вокруг здания длина равна периметру плюс длина соединительных перемычек и выводов к зданию. К этой длине добавляется 10-15% на отходы при резке и монтаже. Точный расчёт выполняют в специализированном ПО (например, «Электрик»).

В4: Чем отличается горячекатаная полоса от холоднокатаной? Какую выбрать?

Горячекатаная полоса (ГОСТ 103-2006) имеет более грубую, окалиносодержащую поверхность, менее строгие допуски по размерам. Обладает хорошей свариваемостью. Холоднокатаная полоса (ГОСТ 19903-74) имеет точные размеры, гладкую поверхность, повышенную прочность из-за наклёпа, но меньшую пластичность. Для заземления, где важна свариваемость и не критична чистота поверхности, почти всегда используется горячекатаная полоса. Холоднокатаная применяется для конструктивных деталей, где важна точность и внешний вид.

В5: Как правильно защитить сварные швы на полосе заземления, уложенной в грунт?

Сварной шов и прилегающую зону (50-100 мм) необходимо очистить от шлака и окалины, а затем нанести антикоррозионное покрытие. Эффективны битумные или каучуковые мастики, эпоксидные смолы, специальные антикоррозионные ленты. Покрытие должно быть толстослойным, эластичным и адгезивным. Простая покраска эмалью не обеспечит долговременной защиты в грунте.

В6: Можно ли использовать полосу 80 мм в качестве рабочего нулевого проводника (PEN) в системе TN-C?

Теоретически можно, если её сечение удовлетворяет требованиям ПУЭ к проводимости (гл. 1.7). Однако на практике в качестве PEN-проводника чаще используют медные или алюминиевые шины и кабели из-за их значительно более высокой электропроводности. Стальная полоса будет иметь недопустимо большое сопротивление на длинных участках, что приведёт к падению напряжения и небезопасным условиям. Её основное назначение – защитное заземление (PE-проводник), а не рабочий ноль.

Заключение

Стальная полоса шириной 80 мм представляет собой универсальный и востребованный прокат в электротехнической отрасли. Её применение в системах заземления и молниезащиты является стандартом де-факто благодаря оптимальному соотношению площади поверхности, механической прочности и технологичности монтажа. Правильный выбор толщины, марки стали, типа антикоррозионного покрытия (цинк, медь) и соблюдение технологии монтажа, особенно сварных соединений, являются залогом создания надёжного, долговечного и безопасного заземляющего устройства, соответствующего всем нормативным требованиям. Для ответственных объектов рекомендуется использование омеднённой полосы, обеспечивающей максимальный срок службы и стабильность электрических параметров контура.