淺論大型鋁電解槽鋁母線焊接技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展戰(zhàn)略

摘要：本文論述了大型鋁電解槽鋁母線焊接技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展戰(zhàn)略，為大型鋁電解槽鋁母線焊接技術(shù)走可持續(xù)發(fā)展的道路提供了一定的見解。

關(guān)鍵詞：大型鋁電解槽，鋁母線，焊接技術(shù)，應(yīng)用，發(fā)展戰(zhàn)略

1、引言

在電解鋁行業(yè)中，鋁母線的焊接就成為大型預(yù)焙陽極電解槽制安的重要工序。某公司在電解槽鋁母線施工中，采用熔化極氬弧焊，通過多年的總結(jié)，形成了大型電解槽鋁母線安裝焊接工藝。其在鋁母線焊接施工中，避免了過去母線焊接用碳弧焊，焊工勞動強(qiáng)度大，焊接時(shí)煙塵對環(huán)境污染嚴(yán)重，電弧光對施工人員損傷大，電能消耗大，焊縫熔透性差，氣孔、夾渣嚴(yán)重，容易產(chǎn)生裂紋，母線質(zhì)量難以控制等缺點(diǎn)，從而保證了工程質(zhì)量。在對焊接工藝進(jìn)行深入細(xì)致分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行焊接機(jī)自動焊接的工藝，即通過計(jì)算機(jī)控制自動焊接系統(tǒng)。此系統(tǒng)能夠面向?qū)ο缶幊汰h(huán)境采用效率高、靈活性強(qiáng)的Delphi8，以實(shí)現(xiàn)鋁母線焊接機(jī)在復(fù)雜空間曲線接縫的智能化焊接。

2、對大型鋁電解槽鋁母線焊接技術(shù)應(yīng)用的分析與認(rèn)識

2.1、大型電解槽鋁母線施工特點(diǎn)

隨著鋁電解槽電流強(qiáng)度的提高，對母線配置難度也增大。其對鋁母線的焊接質(zhì)量有更高要求。其特點(diǎn)如下：母線結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流程嚴(yán)格;母線加工精度高，安裝要求尺寸精確;槽上母線焊接空間狹小;槽間母線間隙小，而且焊接量大等特點(diǎn)。

2.2、鋁母線焊接原理及方法

鋁由于它的熔點(diǎn)低，極易氧化，生成氣孔等特性，因此其焊接難度較大。雖然鋁的焊接方法與焊鋼基本相同，但是鋁電解母線截面大，沒有較高的熱能很難滿足焊接要求。經(jīng)過多方面的科學(xué)論證，熔化極氬弧焊（MIG焊）具有電弧熱量集中，焊接穿透力強(qiáng)，對母材熔深大、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。其可采用半自動熔化極氬弧焊接技術(shù)對鋁母線進(jìn)行焊接。

2.2.1、材料及設(shè)備

（1）、母材規(guī)格

焊接母材為各類規(guī)格的鑄鋁母線（截面積）：

210mm×380mm、120mm×460mm、90mm×460mm、60mm×60mm等，其鋁含量最低99.7%;

鋁軟帶：δ=1mm，鋁含量99.7%;

鋁焊板：δ=10mm，鋁含量99.7%。

（2）、焊接材料

鋁焊絲：牌號SAL-2，Al≥99.7;

保護(hù)氣體：GB/T4842-2006中規(guī)定高純氬技術(shù)指標(biāo)一氬氣純度≥99.999%，純氬氣技術(shù)指標(biāo)一氬氣純度≥99.99%。

（3）、焊接設(shè)備

采用高質(zhì)量、高效率的日本OTC半自動氬弧焊機(jī)。

2.2.2、MIG焊接工藝

（1）、工藝原理

MIG焊是采用實(shí)芯焊絲，在惰性氣體（（Ar）保護(hù)下進(jìn)行的一種電弧焊方法。該方法采取合適的焊接參數(shù)，對鋁母線進(jìn)行半自動焊接生產(chǎn)，以工藝保證焊接質(zhì)量，從而克服了鋁合金焊接時(shí)易出現(xiàn)熔合不良、氣孔等缺陷。其是一種焊接鋁及鋁合金較好的焊接方法。

（2）、工藝流程

鋁板的坡口制備，清理焊接區(qū)域（先化學(xué)法再機(jī)械法），組對，打底焊，填充焊，蓋面焊，機(jī)械磨平（砂輪），組對下一層，焊接，檢查驗(yàn)收。

（3）、焊接技術(shù)

母線與母線之間既可通過多塊鋁板疊加焊接形成母線焊接接頭，也可通過多束鋁軟帶疊加焊接形成母線焊接接頭，接頭的焊縫有多種焊位。焊接位置如圖1所示。

a）、熔化極氬弧焊焊接參數(shù)見表1（板厚為10mm）。

b）、母線焊接接頭的第一層鋁焊板應(yīng)采用無坡口、無間隙對（角）接，焊后的焊肉以不影響第二層鋁焊板與第一層鋁焊板的貼緊。第二層及其它各層鋁焊板均應(yīng)采用坡口填焊，鋁焊板焊接鑄鋁母線端而的間隙為3mm-5mm，焊后的焊肉基本上與鋁焊板齊平，焊完最后一層必須施以封口焊，使其焊肉高為2mm-3mm。

c）、現(xiàn)場槽上鋁母線各個(gè)焊接接頭的焊接，按照先里后外，先下后上的順序進(jìn)行。

d）、同一鋁母線接頭的悍接應(yīng)一次連續(xù)焊成，硬焊片（鋁焊板）的焊接按順序應(yīng)遵循先里后外、先下后上，以及焊完硬焊片（鋁焊板）兩焊接端口后再覆蓋下一硬焊片（鋁悍板）的原則。同一處有多個(gè)并列接頭的焊接，應(yīng)采用相互交錯(cuò)，分層漸進(jìn)的焊接方法施焊。

e）、鋁母線接頭焊成后，應(yīng)在接頭附近明顯處打上焊工代號和日期鋼印。焊工對發(fā)現(xiàn)的裂紋、氣孔等嚴(yán)重缺陷，應(yīng)及時(shí)反映和處理，不得隨意覆蓋、隱瞞缺陷。

（4）、操作要點(diǎn)

a ）、施焊時(shí)應(yīng)采用“左焊法”為宜。MIG焊熔滴過渡形式的選擇采用射流過渡的形式。

b）、施焊：在保證厚鋁板一側(cè)熔合良好的情況下，焊槍（焊絲）以直線或劃小格向前運(yùn)動，焊接速度適當(dāng)快些。焊道要細(xì)、焊層要薄，控制熔池形狀、熔化的鋁屑不得超越焊絲之前，否則厚鋁板一側(cè)將會出現(xiàn)未熔合、焊道兩側(cè)夾角過深等缺陷。熄弧時(shí)，當(dāng)焊絲運(yùn)動到坡口邊緣，焊絲應(yīng)回焊20mm左右，防止產(chǎn)生弧坑。同時(shí)其焊槍也不可馬上抬起，應(yīng)使滯后氬氣功能繼續(xù)保護(hù)尚未完全凝固的熔池免受空氣的侵入，以防止產(chǎn)生氣孔。每個(gè)接頭要連續(xù)焊完，中途不得停頓。

3、結(jié)束語

大型鋁電解槽鋁母線的安裝采用有序的、科學(xué)的、合理的安裝方法，焊接采用熔化極氬弧焊，槽周圍母線組、立柱母線組、陽極導(dǎo)電桿與鋼爪先在工裝上焊接，把原來鋁母線按設(shè)計(jì)就位后再進(jìn)行連接板的焊接，改為地面工裝上焊接。焊接位置從原來的仰焊位置變?yōu)榱似胶?、立焊位置，減輕了焊工的操作難度，提高了母線的組裝幾何尺寸精度和焊縫的質(zhì)量。在鋁母線焊接施工過程中，采用的先進(jìn)設(shè)備以及先進(jìn)焊接技術(shù)，即通過采用Delphi8軟件編程環(huán)境，多軸運(yùn)動和直線插補(bǔ)兩方面進(jìn)行了程序編寫，從軟件方面實(shí)現(xiàn)對焊槍基本運(yùn)動軌跡控制。得出經(jīng)濟(jì)實(shí)用和高可靠性的，有利于系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的自動鋁母線焊接機(jī)的設(shè)計(jì)方案，而且經(jīng)過現(xiàn)場精心管理和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，可使鋁母線焊接分部工程合格率達(dá)到100%，鋁母線焊接接頭電壓降全部符合規(guī)范要求，電壓降的降低大大降低了設(shè)計(jì)產(chǎn)能電能消耗。

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作者簡介：滕學(xué)超（1990，03，08），男，助理工程師，主要從事鋁電解工藝及裝備等用工器具的維護(hù)管理工作。