裸铜导线放热焊接施工工艺

1、.裸铜导线放热焊接施工工艺 李永锋 【摘要】 在现代很多大型工业建筑施工中，对接地系统中焊接点的载流能力，耐腐蚀性等都有很高的要求，一般都选用裸铜线做为接地导线。裸铜接地导线的连接，不宜选用螺栓、楔形夹、普通电焊等连接方法，而是应选择更加可靠的放热焊接工艺。 【关键词】放热焊接 模具 石墨材料 熔接剂 引火粉 防潮 一、放热焊接的原理与特点 放热焊接是利用放热化学反应产生的高热来完成熔接的一种工艺方法。其焊接点是分子结合，不会老化，不易受腐蚀性产物的影响；焊点载流能力强，能经受反复多次的大浪涌电流而不退化；焊接速度快，焊接质量高，省时省力。这些特点都要优于传统的连接方法。 二、放热焊接工艺概述

2、 放热焊接是利用化学反应时产生超高热来完成熔接的一种方法。它的反应方程式是： 3Cu2O+2AL=AL2O3+6Cu+Q(2537oC)， 放热焊接化学反应速度非常快（仅几秒钟就可以完成焊接），产生热量极高，可以有效传导至焊接部位使焊接剂、焊材紧密熔为一体。放热焊接无需其它热源，所以对接地线路中金属导体的连接是最好的方法，在我国南方地区的电厂及大型工业建筑中已经被普遍采用。放热焊接具有以下显著特点： 1、焊接接头性能好： a）焊点的载流能力与母材的载流能力相等； b）焊点是分子结合，不会老化，不受腐蚀性物质的影响： c）焊点能经受反复多次的大浪涌电流冲击不退化； 2、施工方便： a）装备简单，

3、携带方便，无需外接能源，适合野外、室内现场焊接作业； b）焊接速度快，可以省人力物力（焊接加清模时间不超过5分钟）； c）焊接方法简单，容易操作，无需焊接技术高的工人； d）焊点形状一致性好，接头既美观又能保证质量，质量管理容易； 3、适应性强 放热焊接可适用于焊接铜、铜合金、镀铜钢等各种合金钢，包括不锈钢及高阻热材料。 4、模具简单、可靠： 放热焊接需使用特制的模具作工具（如图1），此模具用耐高温的石墨材料加工制成， 1 根据所要熔焊的焊接接头不同形状选择不同的模具。模具的组成包括模穴、注入孔、熔接腔等。模穴的形状尺寸以及熔化金属的流向等均需根据接头要求经过严密的设计。 （图1） 放热焊接的

4、焊接接头形式多种多样，不同外观形状的焊材、不同要求的连接形式有几十种之多，一般常用的连接形式概括为以下八种：（1）导线与导线焊接；（2）金属带与金属带焊接；（3）导线与金属带焊接；（4）金属带与金属棒（管）焊接；（5）导线与金属棒（管）焊接；（6）金属带与金属板焊接；（7）导线与金属板焊接；（8）金属棒（螺钉）与金属板焊接。 三、放热焊接的工程实例应用 华能福州电厂三期在室外接地、室内接地及设备接地中，均设计为放热焊接工艺对接地线路进行焊接。主要材料有：16mm铜包钢接地棒、185mm2和95mm2裸铜绞线、404mm镀锌扁钢降阻模块等。接地连接形式以导线与金属棒、导线与导线、导线与金属带为主

5、。结合工程施工实际情况，对放热焊接工艺在工程中的应用及注意事项在此予以简单介绍。 1、焊接器材的采购 采购前必须先认真审阅施工图纸，落实清楚该装置施工所需要的专用工具，配套工具 2 及熔焊材料的基本技术要求。再向专业生产厂家订购焊材的规格型号和模具及熔剂数量；其次是向焊材供应商索取各类接头与焊材的选型手册，焊材的使用和检查指导手册，以便对放热焊接的工艺特点进行系统了解，保证焊接产品的质量和施工的顺利进行（我单位选用成都桑莱特科技股份有限公司产品）。 焊接材料到货验收时，有两个问题特别重要，一是焊材供应商提供的配套工具数量、规格是否符合现场施工要求，认真检查易损、易耗工具，如点火枪、熔接剂、引火

6、粉等，石墨模具的性能是否完好。二是要求供应商提供不同标号熔接剂所适用的接头形式清单，以便焊接施工人员实际操作时能有效控制熔剂用量，同时还避免了原材料的浪费。 专用工具、焊材进入现场后，保管过程中的重点问题是防潮。焊接母材、模具可以在施工过程中烘干处理，熔接剂、引火粉必须保证始终干燥，一定要放置在干燥、通风的库房中，并定期检查。在华能福州电厂三期工程中，因我单位是首次在接地工程中应用该施工工艺，由于经验不足，对焊接药粉的保管不当，加之南方空气湿度大致使部分焊粉受潮造成浪费。 2、熔焊工艺试验 正式施工前的试验工作有多方面的意义，一是验证模具、焊材的实际质量情况；二是对现场焊接工作的一次技能培训，

7、提高他们对熔接剂的物理、化学性能的认识，并掌握操作要领和工艺实施的注意事项；三是对熔焊工艺参数（熔剂量、引火粉量等）进行确认。工艺试验必须按实际施工要求进行。 华能福州电厂三期工程的接地，所购的焊材及试验样品都是业主指定厂商，业主认可了原材料的质量和施工人员的焊接技能。但在试验操作过程中还是出现了几个问题，值得引以为戒： 1）焊材供应商一般都是将熔接剂与引火粉混装在一个盒袋子里，由于运输中的颠簸，分层包装的引火粉与熔接剂提前混合，导致引火粉的用量减少，当熔接剂倒入模具中的熔剂室时，引火粉在熔剂层的上表层和模具的模唇位置用量太少，熔接剂不易引燃。经与厂商讨论处理办法是将熔接剂与引火粉分装，为现场

8、的施工增加了可操作性。 2）上下开合型模具经常被卡在焊材上取下比较费时，原因是焊渣通过注入孔与焊接接头连在一起要等到充分冷却才能将焊渣与接头分开，影响了施工进度。经与厂家协商将上下开合型模具改换成左右开合型，无论熔剂的多少焊后模具均可轻松开启，能有效的提高施工进度。 3、焊接缺陷的分析和处理 3 1）刚开始焊接出的接头样品出现气孔缺陷，经过和生产厂家及技术人员讨论，确定出 现气孔的原因是熔接剂受潮引起的。熔接剂的包装虽选用了防潮的塑料盒，但塑料盒的盖子没有做进一步的密封处理，最后与供应商沟通，新的熔接剂盖子处作密封防潮处理。 2)有的接头焊接时焊点出现蜂窝状麻点现象，经分析原因为焊接部位或模具

9、中留有过多 的水分，处理方法是焊接部位和模具施工前必须烘干。 4、焊接工艺的实施 放热焊接工艺的施工是其质量的控制重点，操作步骤的正确与否直接影响工程的建设 质量，每个步骤都要求施焊人员一丝不苟的认真执行。 1）焊前准备工作：焊前准备好所有所需的工具材料，认真清理模具和焊接部位，去除 模具内侧和焊接部位的所有污迹和渣滓，以避免焊接接头出现“夹渣”缺陷。模具和焊接部位应充分干燥，可以使用喷灯、热风机烘烤，避免残留的水份使焊接接头造成“气孔”缺陷。在施工现场连续操作的同一模具可借助放热焊接后残留的热量保持干燥，但必须时时进行检查。不同形式的焊接接头选用相对应的模具，尤其要注意的是模具的孔径尺寸与焊

10、接母材的尺寸相对应。按照焊材的对接形式摆好位置，将模具的左右两部分对齐夹紧， 不能留有余孔和偏缝，防止高温金属液流出模具。 2）熔剂的填装及焊接母材的夹持，模具、焊接母材夹紧后，整体水平放置稳当，装上 特制的金属隔离片放在模具熔剂室底部，隔离片不得倾斜，必须将注入孔盖严实，防止熔剂下漏造成接头“夹渣”缺陷；熔剂倒入模具后，将引火粉均匀地撒在熔剂的表面，并延续至模具的豁口处（模唇）；注意不能将熔剂和引火粉调和，调和后的熔剂和引火粉不易点燃。加入熔剂和引火粉后的模具不能震动或倾斜，以防金属隔离片偏移造成漏粉。 3）点火焊接，撒完引火粉后轻轻将模具盖盖好，注意模盖开口处（模唇）不得对着自 己和他人，

11、也不能对着其它易燃物品，使用点火枪点燃模唇处的引火粉。点燃时点火者必须站在点火点的侧面并配戴防护手套和防护眼镜，防护眼镜要选用深色，防止焊接产生的强光和浓烈的烟尘伤害眼睛。点火前应在模具盖上压一个重约200克左右的压块（如小石头之类的重物），防止焊接时过激的燃烧反应冲开模具盖而损失熔剂或伤害人员。点火和焊接过程中不能移动模具、焊接母材，特别是不得在模具中窜动焊材，以防止脱焊、模具倾倒而造成接头次品和人员伤害。 4）焊后清理，等模具内的熔剂燃烧完毕，隔数秒钟后打开模具盖，首先清理一下熔剂 室的焊渣，然后打开模具夹将两片模具分开，目测检查接头质量是否符合质量要求。用清模铲和清模刷将模具内侧清理干净

12、，不能留下污渍和渣滓，如果要连续使用尽量在模具热 4 干燥状态下使用。在开启模具时应戴好防护手套和防护眼睛，做好安全防护措施，以防烫伤。 四、焊接接头质量检验 放热焊接的质量检查步骤主要有： 1、在试验期间将焊接成形的接头用工具剖开，可以非常直观地检查接头的熔合程度，内部是否有气孔、夹渣等缺陷。 2、观察焊接头的大小，接头大小应跟模穴的形状一致，如接头过小或有塌陷，说明金属液有过多泄漏或模具内部焊接母材定位不适当，或在焊接过程中模具和母材发生了移动；如果焊接接头有过高的冒口，说明焊接母材或模具有污染物使体积增大。 3、观察接头的颜色，放热焊接焊接接头的颜色正常来说应该是金黄色至青铜色。 4、接

13、头表面的光滑度，焊接接头的表面应该相当光滑，没有大的渣滓存在，如果接头表面覆盖有20%以上的渣滓，或渣滓被除掉有焊接母材暴露，那么这个接头必须报废。 通过不断地探索、实践、改进，放热焊接工艺在华能福州电厂三期接地工程中获得了较为理想的应用效果，焊接接头一次合格率超过了98%，经过二次焊接全部合格，得到了业主的一致好评。 五、为保证焊接质量，需要注意的几个方面： 1、放热焊接工艺所使用的模具为石墨制品，质地松软易磨损，经多次使用夹拆，设计孔洞会逐渐扩大；当夹孔扩大到开始“吐液”时，必须更换模具，否则焊接完的接头有“夹渣”、“缺肉”甚至虚焊缺陷，不能达到质量要求。石墨制成的模具平均寿命为70-10

14、0个焊接接头，所以每种规格型号的模具在订货期间要充分考虑到这一点。 2、阴雨天或附近地面十分潮湿的情况下，不宜进行放热焊接施工，如果施工进度要求，进行操作时必须做好防雨、防潮措施；特别注意的是焊接接头部位，因为母材接头经过泥水污染后只靠表面的擦拭不能满足焊接要求，要彻底去除焊材接头部位表面和芯线夹缝中的污物，并充分的干燥。侥幸心理只会给焊接质量带来隐患甚至废品。 3、点火时，一旦引燃粉被引燃，操作人员必须立即离开熔模至少1.50米。 当放热焊剂反应结束后，任何人不得直接接触模具和被焊接件。 4、当放热焊剂反应结束后，须待模具和被焊接件自然冷却1020秒，使用工具钳从模具中取出。对被焊接件进行清理处理，必须待导线完全冷却之后方可进行。 六 结束语 在重要工程中采用放热焊接工艺，虽然材料成本投资比较传统焊接大（每种规格的焊