Новое возвращение алюминиевой проводки

В профессиональном сообществе сейчас кипят неустанные споры о том, стоит ли возвращать в обиход алюминиевую проводку. Некоторое время назад от неё в домах отказывались, однако развитие технологий позволяет сегодня создавать такие алюминиевые сплавы, которые легко могут заменить более привычную медь. Но почему же вдруг от алюминия отказались? Какие причины кроются за этим решением?

Стоит начать с того, что данные запреты в свое время коснулись лишь «домашнего» использования проволоки из алюминия. В остальных отраслях энергетики и различных промышленных и бытовых сферах этот сплав продолжает применяться и сейчас. Кроме того, не стоит забывать о прогнозах аналитиков: в ближайшем будущем развитие электроэнергетики может привести к дефициту меди.

Алюминий является наиболее распространённым металлом в природе. Он содержится даже в глине, которая встречается практически везде. Ценник у этого металла значительно ниже, чем меди. Если верить цифрам, полученным в начале февраля 2024 года, цена меди составляет примерно 8,3 тысячи долларов за тонну. Для сравнения цена за такое же количество алюминия составляет 2,2 тысячи долларов.

Электропроводность алюминия составляет 65% от электропроводности меди, что тоже играет первому на руку. По этой причине алюминиевые провода значительно чаще используются в электроэнергетической отрасли, чем медные.

Несомненной выгодой использования алюминиевых проводов является не только значительная экономия бюджета. Чем меньше масса проводов (материалов), тем меньше топлива будет затрачено на их транспортировку. К тому же и персонала, занимающегося погрузочно-разгрузочными работами и транспортировкой материалов на объект, требуется гораздо меньше.

Преимущества алюминия над медью налицо. Это касается и денежных затрат, и функциональности, и даже заботы об окружающей среде (алюминиевое производство куда более щадяще для нашей планеты, чем медная промышленность). Однако вопрос о том, почему же при всех очевидных плюсах от алюминия в домах в прошлом отказались, остаётся открытым.

Немного об истории

В XIX веке стоимость алюминия приближалась к стоимости золота. До массового производства металл добрался в годы Второй мировой войны, использовался он для нужд авиации. Как раз по этой причине в 50-е годы ХХ века стоимость алюминия начала падать, что позволило привлечь использование материала для отделки зданий и изготовления различных предметов бытового обихода. И, естественно, алюминию быстро нашли применение в электроэнергетике.

В 60-х годах ХХ века в СССР, США и Канаде начинают активно использовать проволоку из алюминия. Использовалось два вида такой проволоки: с жилами из алюминия или проволока с покрытием из меди, нанесенным по методике плакирования. В Европе алюминиевая проволока для домашних нужд применялась в ГДР (вплоть до 80-х годов ХХ века, чаще сего использовался алюминий, покрытый медью), в Чехословакии (до 80-х годов, использовался обычный алюминий), в Великобритании (в 60-е-70-е годы применялся обычный алюминий, а также алюминий с медным покрытием). В Азии алюминиевой проводкой активно пользовались жители Индии.

При такой возросшей популярности алюминиевой проволоки было неудивительно то, что довольно быстро у материала нашлись недостатки. Связаны они были, прежде всего, с текучестью материала. Затяжка винтовых клемм начинала ослабевать уже через 6-7 месяцев (даже при не самой активной эксплуатации), из-за чего сопротивление контакта неуклонно росло, возникал перегрев, который часто перерастал в искрение. Для того чтобы хоть как-то снизить текучесть металла, жилы подвергали нагартовке, которая делала их слишком уязвимыми к механическим повреждениям. Хоть как-то решить проблему могли пружинные клеммы, однако при использовании совместно с алюминиевыми проводами требуется применение специальной пасты, которая со временем высыхает. Так что в любом случае соединения нуждались в постоянном обслуживании.

В принципе, все эти нюансы не являются проблемой в тех случаях, когда алюминий используется для линий электропередач, обслуживаемых регулярно по заданному регламенту. Но домашняя электрика, естественно, такого регламента не имеет, квалифицированных специалистов, которые бы регулярно ходили бы по всем домам и квартирам и осматривали проводку, найти трудно в таком количестве.

Отчасти проблему помогает решить медное покрытие, однако в СССР такую разновидность проводов начали производить лишь в 80-е годы ХХ века. А в 90-е годы Союза и вовсе не стало, что привело к закрытию многих только-только развившихся предприятий и обрыву финансирования для большинства промышленных проектов. Сегодня медное покрытие алюминиевых проводов уже считается устаревшей технологией и в современной электроэнергетике практически не используется.

Сложности возникли в 90-е годы ещё и по причине резкого наводнения рынка зарубежной бытовой техникой, которая работала на токе, превышающем допустимые нормы для советской алюминиевой проводки. Из-за такого несоответствия возникали перегрузки, замыкания и, как следствия, внезапные пожары. Усугублялось всё тем, что многие жильцы намеренно и самовольно повышали номиналы защитных автоматов, нарушая установленные проектом здания нормативы. Это самовольство и все остальные выше описанные факторы окончательно подорвали доверие к проводке из алюминия.

В 2003 году в России были утверждены нормы ПУЭ-7, которые предусматривали использование алюминиевых жил, сечение которых составляет не менее 16 кв. мм. Как следствие, использование новой алюминиевой проводки, имеющей меньшее сечение, в жилых помещениях запрещалось. К тому моменту стоимость меди на мировом рынке составляла около 1,6 тысяч долларов за тонну (для сравнения тонна алюминия стоила порядка 1,3 тысячи долларов).

Применение сплавов

В чистом виде алюминий стоит дорого, поэтому для производства жил проводов всегда использовали различные сплавы. Принято различать:

• базу сплава;
• основные компоненты (количество примесей всегда должно быть чётким и неизменным, чтобы свойства сплава не изменялись);
• примеси (их количество не должно превышать определённой доли, обычно используются, чтобы обеспечить более выгодную себестоимость материала).

Раньше для производства проводки использовали чаще всего алюминий с маркировкой А5Е. В основе этого сплава лежит, как нетрудно догадаться, алюминий (его количество не должно было быть ниже 99,5%). А оставшийся состав занимали различные более дешёвые примеси.

Текучесть металла снижали при помощи легирования материала железом. Железо быстро начинало образовывать кристаллы при растворении, но при этом оно не встраивалось в общую структуру. Решить данную проблему удалось лишь к середине 70-х годов в Америке. Именно там впервые были созданы сплавы 8176 и 8030, которые и сегодня применяются для изготовления проводки. В основе 8176 лежал алюминий с примесями железа, а в основе 8030 лежали алюминий, железо и медь.

Что касается показателей прочности, то здесь следует обращать внимание на параметр сопротивления разрывам. Для тех же 8176 и 8030 наш ГОСТ считает нормой временное сопротивление на разрыв (представляет собой допустимое давление при растяжении катанки, при превышении приведённых в ГОСТе показателей давления будет происходить разрыв проволоки). В этом смысле данные сплавы значительно превосходят по прочности А5Е и стремятся сравняться с медью. А их низкая текучесть позволяет обходиться без нагартовки.

Вновь в деле

2011 год ознаменовался тем, что глобальные цены на медь достигли своего исторического максимума. Стоимость тонны превышала отметку в 9 тысяч долларов. Одновременно с этим знаменательным событием в России начинается строительный бум, что и привело к резкому возврату к алюминиевым сплавам и активному развитию алюминиевой промышленности. Вновь вспомнили о 8176 и 8030 и начали активно осваивать технологии, связанные с производством проводов на основе данных сплавов.

В дополнение ко всему сказанному в 2017 году вышел приказ, который регулировал выполнение электропроводки в зданиях, имеющих токопроводящие медные жилы или жилы из алюминиевых сплавов. Правила гласят, что для линий групповых сетей уровень толщины жилы из алюминия (сплава) должен составлять не менее 2,5 кв.мм. Если же речь идёт о линии от этажных и до квартирных щитков (а также к расчётному счётчику), то тут этот показатель должен составлять не менее 4 кв.мм. Стояки, от которых идёт питание в квартиры, должны включать в себя жилы, толщина которых составляет не менее 6 кв.мм.

А в 2018 году был введён в обиход новый ГОСТ, касающийся производства проводов из сплавов 8176 и 8030. Там подробно описываются все технические требования к катанке, её состав, свойства и т.д. В следующем году вышли дополнительные правки к ГОСТу, которые учитывали также допустимую концентрацию различных компонентов сплавов.

А что там у иностранцев?

С российскими реалиями всё более или менее ясно. Но что произошло с алюминиевыми сплавами в США и Канаде, которые также были одними из первых производителей продукции из алюминия? Сегодня стандартные сплавы 8176 и 8030 активно используются и здесь. Причём их популярность не угасала аж с 80-х годов прошлого столетия. Для сравнения – в Китае такую проводку разрешили применять лишь в 2015 году.

В Индии на смену обычному алюминию пришли более технологичные и инновационные алюминиевые сплавы. Однако в Европе сегодня этот материал не так популярен. Тут играют роль и политические пертурбации (всё-таки для ЕС Россия была самым ближайшим и выгодным поставщиком алюминия), и экономические особенности каждой отдельной страны.

Борьба с контрафактом

На сегодняшний день единственным производителем и поставщиком стандартных сплавов 8176 и 8030 является в России РУСАЛ. Репутация у производителя надёжная, продукция качественная. Однако расширение сфер применения алюминиевых сплавов неизбежно ведёт к тому, что перед потребителем возникает повышенная угроза столкновения с контрафактом.

В случае с медью выявить контрафактные жилы крайне просто. Если удельное сопротивление не превышает установленное значение, значит, использовалась специальная электротехническая медь. А вот если параметр превышает норму, то перед вами продукт вторичной переработки (обычно – лом), что, естественно, никак не подходит для силовых проводов.

С алюминием всё несколько сложнее. Для того чтобы убедиться, что перед вами качественные 8176 и 8030, одним только химическим анализом будет не обойтись. Железо должно быть не только в нормативной пропорции, оно ещё должно полностью растворяться в алюминии при производстве. Если этого не произошло, то готовый материал будет по своему качеству даже хуже, чем сплав А5Е. К сожалению, в России пока нет таких лабораторий, которые позволили бы проводить подобные экспертизы, равно как нет и методики, которая позволила бы массово проводить исследования.

По этой причине следует особенно тщательно осуществлять контроль за линиями электропроводки, включающими в себя жилы из алюминиевых сплавов, чтобы хотя бы локально снизить риск возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с некачественной электрикой. Возможно, в будущем появятся независимые лаборатории, которые позволят взять под контроль качество поставляемой продукции от малоизвестных поставщиков.