放熱熔接工藝在工程中的應(yīng)用

1、放熱熔接工藝在工程中的應(yīng)用放熱熔焊工藝在工程中的應(yīng)用杭州泰格爾科技有限公司工程部朱峰摘要放熱熔焊是利用放熱化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的高熱來完成熔接的一種工藝方法。放熱 溶焊又稱為：火泥熔接，火泥熔焊，放熱焊接，熱化學(xué)熔焊等。其焊接點(diǎn)是分子結(jié)合，不會(huì)老化, 不易受腐蝕性產(chǎn)物的影響；焊點(diǎn)載流能力強(qiáng)，能經(jīng)受反復(fù)多次的大浪涌電流而不退化；焊接速度 快，焊接質(zhì)量高，省時(shí)省力。這些特點(diǎn)都要優(yōu)于普通的傳統(tǒng)焊接方法。放熱熔焊目前廣泛應(yīng)用于 接地網(wǎng)建設(shè)、防雷設(shè)施建設(shè)及重要設(shè)備的焊接。前 言在很多工程施工中，如防雷及防浪涌保護(hù)接地地網(wǎng)施工，大型電氣設(shè)備電纜連接，石化、 變電站、智能化大樓施工等。對(duì)焊接點(diǎn)的截流能力，耐腐蝕性等

2、都有很高的要求，特別是接地系 統(tǒng)的地下部分連接，不易選用螺栓、楔形夾、普通電焊等連接方法，而是應(yīng)選擇更加可靠的放熱 熔焊工藝。隨著應(yīng)用的推廣，放熱熔焊在實(shí)際工程中的應(yīng)用工藝問題逐步突現(xiàn)出來，有待進(jìn)行深 入探究。一、 放熱熔焊工藝概述放熱熔焊是利用化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生超高熱來完成熔接的一種方法。它的反應(yīng)方程式是： 3Cu20+2AL=AL20j+6Cu+Q（2537°C）放熱熔焊化學(xué)反應(yīng)速度非常快（僅幾秒鐘就可以完成焊接），產(chǎn) 生熱量極高，可以有效傳導(dǎo)至熔接部位使熔接劑、焊材緊密熔為一體，形成分子結(jié)合。放熱熔焊 無需其它熱源，應(yīng)用于接地線路金屬導(dǎo)體的連接是最好的方法，在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已被普遍采

3、用。 （IEEE std. 80推舉放熱熔焊為接地線路連接的最佳方法）。放熱熔焊具有以下顯著特點(diǎn)：a.焊接接頭性能好1）焊點(diǎn)的載流能力與母材的載流能力相等；2）焊點(diǎn)是分子結(jié)合，不會(huì)老化，不受腐蝕性物質(zhì)的影響；3）焊點(diǎn)能經(jīng)受反復(fù)多次的大浪涌電流沖擊不退化；b.施工方便1）裝備簡(jiǎn)單，攜帶方便，無需外加熱源，適合野外、室內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)； 2）焊接速度快，可以省人力物力（焊接加清模時(shí)間不超過5分鐘）;3）焊接方法簡(jiǎn)單，容易操作，無需焊接技術(shù)高的工人；4）焊點(diǎn)形狀一致性好，品質(zhì)管理容易；5）所加總熱量比其它焊接法少，對(duì)絕緣物的破壞影響小；c.適應(yīng)性強(qiáng)放熱焊接可適用于焊接銅、銅合金、鍍銅鋼等各種合金鋼，包

4、括不銹鋼及高阻熱材料。放熱熔焊需使用特制的模具作工具（如圖A）,此模具用耐高溫的石墨材料加工制成，根據(jù) 所要熔焊的焊接接頭不同形狀選擇不同的模具。模具的組成包括模 穴、注入孔、熔接劑室等。模穴的形狀尺寸以及熔化金屬的流向 等均需根據(jù)接頭要求經(jīng)過嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，要做到接頭既美觀又能保 證質(zhì)量，配合模具的使用還附帶一套輔助工具，如點(diǎn)火槍、清模 鏟、清模刷、夾子等。放熱熔焊的焊接接頭形式多種多樣，不同外觀形狀的焊材, 不同要求的連接形式有幾十種之多，如需特定的接頭形式，可以 根據(jù)特定的模具來實(shí)現(xiàn)。放熱熔焊的最大優(yōu)點(diǎn)是模具易加工，新 的模具可以在一兩天內(nèi)完成設(shè)計(jì)、加工。一般常用的連接形式概 括為以下八種：

5、（如圖B）（圖A）（1）導(dǎo)線與導(dǎo)線焊接；（2）金屬帶與金屬帶焊接；（3）導(dǎo)線與金屬帶焊接；（4）金屬帶與金屬棒（管）焊接；（5）導(dǎo)線與金屬棒（管）焊接；（6）金屬帶 與金屬板焊接；（7）導(dǎo)線與金屬板焊接；（8）金屬釘（螺釘）與金屬板焊接。導(dǎo)線與導(dǎo)線焊接導(dǎo)線與金屬排（帶） 焊接導(dǎo)線與接地棒（極） 焊接LxJ導(dǎo)線與金屬板很接金屬排（帶）與金屬 排（帶）焊接金屬排（帶）與接地 棒（極）焊接中3金屬排（帶）與金屬 板焊接金屬棒與金屬板焊 接（圖B）二、放熱熔焊的工程實(shí)例應(yīng)用新昌電視臺(tái)山頂電視信號(hào)發(fā)射塔的接地和臺(tái)州海警一支隊(duì)海上110報(bào)警指揮中心大樓接地工 程，經(jīng)過多年使用接地電阻無法達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，經(jīng)

6、過多次維修仍不能滿足技術(shù)要求，最后決定 進(jìn)行全面整改。在改造方案中，我公司決定選用放熱熔焊工藝對(duì)接地線路的地下部分進(jìn)行焊接。 具體設(shè)計(jì)為625mm銅包鋼接地棒、120mm2銅絞線、40X4mm鍍鋅扁鋼降阻模塊等，接地連接 形式以導(dǎo)線與金屬棒、導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與金屬帶為主。結(jié)合工程施工實(shí)際情況對(duì)放熱熔焊工藝 在工程中的應(yīng)用及注意事項(xiàng)加以介紹。在工程施工應(yīng)用中放熱熔焊工藝按以下四個(gè)步驟進(jìn)行：a、焊接器材的采購采購前必須先認(rèn)真審閱施工圖紙，落實(shí)清楚該裝置施工所需要的專用工具，配套工具及熔焊 材料的基本技術(shù)要求。再向?qū)I(yè)生產(chǎn)廠家訂購焊材的規(guī)格型號(hào)和模具及熔劑數(shù)量；其次是焊材供 應(yīng)商索取各類接頭與焊材的

7、選型手冊(cè)，焊材的使用和檢查指導(dǎo)手冊(cè)，對(duì)放熱熔焊的工藝特點(diǎn)進(jìn)行 系統(tǒng)了解。以保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量和施工的順利進(jìn)行。焊接材料到貨驗(yàn)收時(shí)，有兩個(gè)問題特別重要，一是焊材供應(yīng)商提供的配套工具數(shù)量、規(guī)格是 否符合現(xiàn)場(chǎng)施工要求，認(rèn)真檢查易損、易耗工具，如點(diǎn)火槍、熔接劑、引火粉等，石墨模具的性 能是否完好。二是要求供應(yīng)商提供不同標(biāo)號(hào)熔接劑所適用的接頭形式的清單，以便焊接施工人員 實(shí)際操作時(shí)有效控制熔劑用量，同時(shí)還避免了原材料的浪費(fèi)。專用工具、焊材進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，保管過程中的重點(diǎn)問題是防潮。焊接母材、模具可以在施工過 程中烘干處理，熔接劑、引火粉必須保證始終干燥，一定要放置在干燥、通風(fēng)的庫房中，并定期 檢查。如裝有除

8、濕機(jī)的電焊條庫房是比較理想的場(chǎng)所。b、熔焊工藝試驗(yàn)正式施工前的試驗(yàn)工作有多方面的意義，一是驗(yàn)證模具、焊材的實(shí)際質(zhì)量情況；二是對(duì)現(xiàn)場(chǎng) 焊工作一次技能培訓(xùn)，提高他們對(duì)熔接劑的物理、化學(xué)性能的認(rèn)識(shí)，并掌握操作要領(lǐng)和工藝實(shí)施 的注意事項(xiàng)；三是對(duì)熔焊工藝參數(shù)（熔劑量、引火粉量等）進(jìn)行確認(rèn)。工藝試驗(yàn)必須按實(shí)際施工 要求進(jìn)行。新昌電視臺(tái)山頂電視信號(hào)發(fā)射塔的接地和臺(tái)州海警一支隊(duì)海上110報(bào)警指揮中心大樓接地工 程，所購的焊材的試驗(yàn)樣品都被業(yè)主稱為“精品”，充分認(rèn)可了原材料的質(zhì)量和施工人員的焊接 4技能。但在試驗(yàn)操作過程中還出現(xiàn)了幾個(gè)值得注意的問題。一是焊材供應(yīng)商一般都是將熔接劑與 引火粉混裝在一個(gè)盒子里，由于

9、運(yùn)輸中的顛簸，分層包裝的引火粉與熔接劑提前混合，導(dǎo)致引火 粉的用量減少，當(dāng)將熔接劑倒入模具中的熔劑室時(shí)，引火粉在熔劑層的上表層和熔模的模唇位置 的用量太少，熔接劑不易引燃。經(jīng)與廠商討論處理辦法是將熔接劑與引火粉分裝，為現(xiàn)場(chǎng)的施工 增加了可操作性。二是上下開合型模具經(jīng)常被卡在焊材上取下比較費(fèi)時(shí)，原因是焊渣通過注入孔 與焊接接頭連在一起要等到充分冷卻才能將焊渣與接頭分開，影響了施工進(jìn)度。經(jīng)與廠家討論是 將上下開合型模具換成左右開合型，無論熔劑的多少焊后模具均可輕松開啟，保證了施工進(jìn)度。C、焊接缺陷的分析和處理剛開始焊接出的接頭樣品出現(xiàn)氣孔缺陷，經(jīng)過和生產(chǎn)廠家及技術(shù)人員討論，確定出現(xiàn)氣孔的 原因是熔

10、接劑受潮引起的。熔接劑的包裝雖選用了防潮的塑料盒，但塑料盒的蓋子沒有做進(jìn)一步 的密封處理，最后由供應(yīng)商將熔接劑退回生產(chǎn)廠家，新的熔接劑蓋子處作密封防潮處理。還有有的接頭焊接時(shí)焊點(diǎn)出現(xiàn)蜂窩狀麻點(diǎn)現(xiàn)象，經(jīng)分析原因?yàn)楹附硬课换蚰＞咧辛粲羞^多的 水分，處理方法是焊接部位和模具施工前必須烘干。d、焊接工藝的實(shí)施放熱熔焊工藝的施工是其質(zhì)量的控制重點(diǎn)，操作步驟的正確與否直接影響工程的建設(shè)質(zhì)量， 每個(gè)步驟都要求施焊人員一絲不茍的認(rèn)真執(zhí)行。1）焊前準(zhǔn)備工作（如圖C）,焊前準(zhǔn)備好所有所需的工具材料，認(rèn)真清理模具和焊接部位,（圖C）去除模具內(nèi)側(cè)和焊接部位的所有污跡和渣滓，以避免焊接 接頭出現(xiàn)“夾渣”缺陷。模具和焊接

11、部位應(yīng)充分干燥，可 以使用噴燈、熱風(fēng)機(jī)烘烤，避免殘留的水份使焊接接頭造 成“氣孔”缺陷。在施工現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)操作的同一模具可借助 放熱熔焊后殘留的熱量保持干燥，但必須時(shí)時(shí)進(jìn)行檢查。 不同形式的焊接接頭選用相對(duì)應(yīng)的模具，尤其要注意的是模具的孔徑尺寸與焊接母材的尺寸相對(duì)應(yīng)。按照焊材的對(duì)接形式擺好位置，將模具的左右兩部分對(duì)齊夾緊，不能留有余孔和偏縫，防止高溫金屬液“吐” 出模具。2）熔劑的填裝及焊接母材的夾持（如圖D）,模具、焊接母材夾緊 后，整體水平放置穩(wěn)妥，裝上特制的金屬隔離片放在模具熔劑室底部， 隔離片不得傾斜，必須將注入孔蓋嚴(yán)實(shí)，防止熔劑下漏造成接頭“夾渣” 缺陷；熔劑倒入模具后，將引火粉均勻地撒

12、在熔劑的表面，并延續(xù)至模具的豁口處（模唇）；注意不能將熔劑和引火粉調(diào)和，調(diào)和后的熔劑和引火粉不易點(diǎn)燃。加入熔劑和引火粉后的模具不能震動(dòng)或傾斜，以防金屬隔離片（圖D）偏移造成漏粉。3）點(diǎn)火焊接（如圖E）,撒完引火粉后輕輕將模具蓋蓋好，注意模蓋開口處（模唇）不得對(duì)著自己和他人，也不能對(duì)著其它易燃物品，使用點(diǎn)火槍點(diǎn)燃模唇處 二的引火粉。點(diǎn)燃時(shí)點(diǎn)火者必須站在點(diǎn)火點(diǎn)的側(cè)面并配戴防護(hù)手套和防J 護(hù)眼鏡，防護(hù)眼鏡要選用深色，防止焊接產(chǎn)生的強(qiáng)光和濃烈的煙塵傷一 害眼睛。點(diǎn)火前應(yīng)在模具蓋上壓一個(gè)重約200克左右的壓塊（如小石,頭之類的重物），防止焊接時(shí)過激的燃燒反應(yīng)沖開模具蓋而損失熔劑 或（圖E）傷害人員。點(diǎn)火

13、和焊接過程中不能移動(dòng)模具、焊接母材，特別是不得在模具中竄動(dòng)焊材，以防止脫焊、模具傾倒而造成接頭次品和人員傷害。4）焊后清理，等模具內(nèi)的熔劑燃燒完畢，隔數(shù)秒鐘后打開模具蓋，首先清理一下熔劑室的 焊渣，然后打開模具夾將兩片模具公開，目測(cè)核查接頭質(zhì)量是否符合質(zhì)量要求。用清模鏟和清模 刷將模具內(nèi)側(cè)清理干凈，不能留下污漬和渣滓，如果要連續(xù)使用盡量在模具熱干燥狀態(tài)下使用。 在開啟模具時(shí)應(yīng)戴好防護(hù)手套和防護(hù)眼睛，做好安全防護(hù)措施，以防燙傷。除按以上步驟和注意事項(xiàng)嚴(yán)格操作外，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn):1、放熱熔焊工藝所使用的模具為石墨制品，質(zhì)地松軟易磨損，經(jīng)多次使用夾拆，設(shè)計(jì)孔洞 會(huì)逐漸擴(kuò)大；當(dāng)夾孔擴(kuò)大到開始“吐液”

14、時(shí)，必須更換模具，否則焊接完的接頭有“夾渣”、“缺 肉”甚至虛焊缺陷，不能達(dá)到質(zhì)量要求。石墨制成的模具平均壽命為50/00個(gè)焊接接頭，所以每 種規(guī)格型號(hào)的模具在訂貨期間要充分考慮到這一點(diǎn)。2、陰雨天或附近地面十分潮濕的情況下，不宜進(jìn)行放熱熔焊施工，如果施工進(jìn)度要求，進(jìn) 行操作時(shí)必須做好防雨、防潮措施；特別注意的是焊接接頭部位，因?yàn)槟覆慕宇^經(jīng)過泥水污染后 只靠表面的擦拭不能滿足焊接要求，要徹底去除焊材接頭部位表面和芯線夾縫中的污物，并充分 的干燥。僥幸心理只會(huì)給焊接質(zhì)量帶來隱患甚至廢品。e、焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)放熱熔焊的質(zhì)量檢查，一是在試驗(yàn)期間將焊接成形的接頭用工具剖開，可以非常直觀地檢查接頭的熔合

15、程度，內(nèi)部是否有氣孔、夾渣等缺陷（如圖F） o二是觀察焊 接頭的大小，接頭大小應(yīng)跟模穴的形狀一致，如接頭過小或有塌陷，說明 金屬液有過多泄漏或模具內(nèi)部焊接母材定位不適當(dāng)，或在焊接過程中模具 和母材發(fā)生了移動(dòng)；如果焊接接頭有過高的冒口，說明焊接母材或模具有污染物使體積增大。三 是觀察接頭的顏色，放熱熔焊焊接接頭的顏色正常來說應(yīng)該是金黃色至青銅色。四是接頭表面的 光滑度，焊接接頭的表面應(yīng) （圖F）該相當(dāng)光滑，沒有大的渣滓存在，如果接頭表面覆蓋有20%以上的渣滓，或渣滓被除掉有焊材母 材暴露，那么這個(gè)接頭必須報(bào)廢。通過不斷地探索、實(shí)踐、改進(jìn)，放熱熔焊工藝在新昌電視臺(tái)山頂電視信號(hào)發(fā)射塔的接地和臺(tái) 州海警一支隊(duì)海上110報(bào)警指揮中心大樓接地工程中獲得了較為