沿海地區(qū)接地網(wǎng)放熱焊接質(zhì)量不合格的原因分析及處理

彭曉中

摘 要：本文簡(jiǎn)要描述了某沿海地區(qū)火電廠接地網(wǎng)放熱焊接質(zhì)量不合格的現(xiàn)象，經(jīng)過多方面的分析及試驗(yàn)，最終判斷出是由于沿海地區(qū)空氣中鹽分含量高造成的。隨后采取了在焊劑中添加抗鹽分物質(zhì)的方法，徹底解決了此問題。

關(guān)鍵詞：接地網(wǎng)；放熱焊接；氣孔；抗鹽分

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.015

0 引言

放熱焊接是利用化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生超高熱來完成熔接的一種方法，反應(yīng)速度非?？欤▋H幾秒鐘），產(chǎn)生熱量極高，可以有效傳導(dǎo)至焊接部位使焊接劑、焊材緊密熔為一體，廣泛應(yīng)用于金屬導(dǎo)體的連接。

某沿海火電廠基建項(xiàng)目接地網(wǎng)焊接采取放熱焊接方式，焊材為鍍銅圓鋼，在施工過程中發(fā)現(xiàn)焊接頭上部凸出較多，焊接點(diǎn)剖面存在大量的氣孔，焊接件的抗拉力試驗(yàn)不合格，存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

1 放熱焊接的原理及方法

（1）放熱焊接的原理。放熱焊接是利用活性較強(qiáng)的鋁把氧化銅還原，反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量足以使被焊接的焊材熔化形成永久性的分子結(jié)合。放熱反應(yīng)的公式是：3CUO + 2Al → 3CU + 3 + 熱量。放熱焊接的優(yōu)點(diǎn)：放熱焊接是一種永久性的分子結(jié)合，耐腐蝕性能強(qiáng)，無需外接電源或氣源，焊接方法簡(jiǎn)單，焊接點(diǎn)的載流能力好。

（2）放熱焊接的方法。首先將待焊接件的接頭部位清理干凈，除掉表面的氧化層，將兩根或兩根以上的待焊接件對(duì)齊放入預(yù)先烘烤好的模具中，接頭之間留約1mm間隙，然后用模具夾緊待焊接件；放入隔離墊片，封住導(dǎo)流槽，將焊劑倒入模具中，放入引火粉覆蓋在焊劑上，然后用點(diǎn)火槍點(diǎn)燃引火粉，約20秒后，開啟模具，清理焊接點(diǎn)表面殘?jiān)?/p>

2 焊接過程中出現(xiàn)的問題及現(xiàn)象

按照《接地裝置放熱焊接技術(shù)導(dǎo)則（Q/GDW 467-2010）》（以下簡(jiǎn)稱“技術(shù)導(dǎo)則”）要求，在正式焊接前進(jìn)行工藝焊接試驗(yàn)，焊接四根一字型樣品，隨后按照技術(shù)導(dǎo)則要求進(jìn)行檢查和試驗(yàn)。

外觀檢查：發(fā)現(xiàn)除焊接點(diǎn)正上部凸起較多外（由于氣孔導(dǎo)致焊液未充分流下積聚在上部），無異?，F(xiàn)象。

剖面檢查：垂直剖開焊樣焊接點(diǎn)部位，發(fā)現(xiàn)剖面存在大量的氣孔（見圖1），不符合技術(shù)導(dǎo)則要求。

力學(xué)拉伸試驗(yàn)：取其中兩根焊樣按照GB/T2651規(guī)定進(jìn)行焊接件力學(xué)拉伸試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

焊材數(shù)據(jù)：材料：鍍銅圓鋼；直徑：18mm；原始截面積：254.47mm?。

試驗(yàn)儀器：WA-100B型電液式萬能試驗(yàn)機(jī)。

兩根焊件的抗拉力強(qiáng)度分別為：127.58MPa、135.46MPa。

按照技術(shù)導(dǎo)則要求，接頭抗拉強(qiáng)度不應(yīng)低于原材料（銅覆鋼材料以相同直徑的純銅材為準(zhǔn)）抗拉力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的下限的95%。

據(jù)查，純銅的抗拉力強(qiáng)度約為220MPa，即焊接頭的抗拉力強(qiáng)度不低于210MPa才算合格。

通過剖面檢查及抗拉力試驗(yàn)表明，焊接件的質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 焊接質(zhì)量不合格的原因分析

通過檢查發(fā)現(xiàn)，焊接質(zhì)量不合格的直接原因?yàn)槠淦拭娲嬖诖罅康臍饪?，技術(shù)人員從氣孔產(chǎn)生的可能原因著手進(jìn)行分析，主要包括如下三個(gè)方面：（1）焊劑受潮或空氣濕度太大。為了使焊劑中的水分充分蒸發(fā)，在加入焊劑后，利用熱烘的模具對(duì)焊劑進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的加熱除潮，大約10分鐘后才引燃引火粉進(jìn)行焊接，發(fā)現(xiàn)焊接的試樣仍然存在氣孔現(xiàn)象。聯(lián)系廠家發(fā)新的未受潮的焊劑到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，氣孔現(xiàn)象仍然存在。為了驗(yàn)證是否由于施工現(xiàn)場(chǎng)空氣濕度太大影響，用此焊劑在空氣濕度與施工現(xiàn)場(chǎng)基本一樣的內(nèi)陸環(huán)境下進(jìn)行焊接試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)氣孔現(xiàn)象。基本排除焊劑受潮或空氣濕度大的原因； （2）焊接工藝存在問題。從焊接工藝方面進(jìn)行改進(jìn)，采取了更換新模具、并利用夾尺把模具夾緊的方法，嚴(yán)格按照操作規(guī)范執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象依然存在； （3）焊劑配方質(zhì)量問題。在施工現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)的同時(shí)，在北京某制造廠技術(shù)人員也利用同批次焊劑，采用相同的焊材和工藝進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量良好，排除焊劑配方問題。在逐項(xiàng)排除了各種可能原因后，技術(shù)人員從沿海地區(qū)空氣含高鹽分的角度進(jìn)行考慮，決定根據(jù)實(shí)際調(diào)整焊劑配方，添加抗鹽分物質(zhì)。

4 解決方案及工藝試驗(yàn)

在焊劑中添加抗鹽分物質(zhì)后，將焊劑帶到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接試驗(yàn)，剖開焊接點(diǎn)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)之前存在的氣孔現(xiàn)象消失（見圖2）。

隨后按照上述相同的方法進(jìn)行了力學(xué)拉伸試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

兩根焊件的抗拉力強(qiáng)度分別為：431.02MPa、424.45MPa，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。

5 結(jié)論

在沿海地區(qū)接地網(wǎng)放熱焊接施工過程中，若發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量不合格，如剖面存在大量氣孔的現(xiàn)象，應(yīng)考慮沿?？諝庵宣}分含量高的因素，適當(dāng)調(diào)整焊劑配方，添加抗鹽分物質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]接地裝置放熱焊接技術(shù)導(dǎo)則（Q/GDW 467-2010）[S].國(guó)家電網(wǎng)公司.endprint