某化工厂热熔焊接技术施工工艺

1 工程概况

常州某化工厂位于常州市新北区滨江化学工业园内。场地内主要有拟建冷却塔、成品包装单元、工艺装置单元、控制室、变电所等18 个单体。

本工程为化工区域，厂内有大量工业设备，故高质量接地环网的施工是防雷及设备接地安全可靠的最基本前提。而在这之中，热熔焊接的质量是否达标至关重要。

如何保证热熔焊接质量、防止焊接不规范对防雷接地系统接地的质量影响，成为至关重要的环节。

在加工、施工等阶段需对各因素综合考虑，确保在使用过程中，热熔焊接点长期有效，达到所需要的效果。

2 热熔焊接技术工作原理

2.1 热熔焊接简介

热熔焊接(又称为火泥熔接、火泥焊接、放热焊接)的原理是利用铜的氧化物，在高温的条件下，发生还原反应，将铜置换出来，变成高温金属铜熔液，在特制模具的包裹下，将需要焊接的两种金属熔接在一起，形成分子结合，相比传统的金属连接工艺具有更强的耐腐蚀能力、过载能力以及热稳定性，同时还具有焊接速度快，施工效率高，能够连接多种金属类型等技术特点。能够避免电焊钎焊等传统焊接中出现焊渣、易氧化、连接强度不高、易腐蚀、接触面积小、接触电阻大等缺点。

2.2 热熔焊接技术工作原理

热熔焊接技术工作原理如下:

3 施工工艺［1］

热熔焊接技术施工工艺流程如下:

清洗、烘烤材料及模具→将待焊接材料放入模具→固定模具→放入隔离垫片以封住导流槽→放置焊粉于模具内，将少量引火粉置于其上，引至模具口→人与其保持距离，使用点火枪点燃引火粉→等待20 s，冷却后拆除模具，清理焊渣→清理模具，留作下次使用。

3.1 清理、烘烤材料及模具

在准备放热焊接施工使用模具之前需先做好相关准备工作。

(1)检查模具。若模具内壁存在污渍，先使用清模刷、清模铲清理干净。若有水、油渍可使用喷灯烘干，为正式使用做好准备。见图1。

图1 模具清理

(2)检查材料。确定待焊接材料材质及具体规格参数，确定连接方式，并据此选择合适的模具。见图2。

图2 按连接方式选择模具

3.2 将待焊接材料放入模具

放置焊接材料。将待焊接材料整理完毕之后，放入模具内。见图3。

图3 添加焊剂

3.3 固定模具

放置完焊接材料。用夹具将模具夹紧。见图4。

图4 固定模具

3.4 放入隔离垫片以封住导流槽

封堵导流孔等缝隙。夹紧固定完模具后，放入钢垫片盖住导流孔确保密封良好。若还存在较大缝隙，会影响包裹面积，降低焊接质量，则应加入封堵泥防止反应时铜液流出。

3.5 倒置焊粉于模具内

将少量引火粉引至模具顶部用作起燃药。

3.6 合上顶盖

人应和模具保持距离，使用点火枪点燃引火粉。

3.7 清理焊渣及模具

等待20 s，冷却后拆除模具，清理焊渣。最后，清理模具，留作下次使用。

4 热熔焊接工艺的优点［2］

(1)焊接点的载流能力(熔点)与导线的载流能力相等。

(2)因为焊接点是焊接而成的，所以是永久性的，不会老化。

(3)焊接是一种永久性的分子结合，不会松脱。

(4)焊接点像铜一样不受腐蚀性产物的影响。

(5)焊接点能经受反复次的大浪涌(故障)电流而不退化。

(6)焊接方法简单，培训容易。

(7)供焊接用的材料很轻，携带方便。

(8)进行焊接时，无需外接电源或热源。

(9)从外观便能检验焊接的质量。

(10)可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢。

5 热熔焊接接头的优点

5.1 可靠性强

由于放热焊接是分子间的连接，能够消除表面接触，电解质等不会渗透到导体交界面上从而导致导体氧化和随时间老化。

5.2 能承受大电流冲击

由于放热焊接材料的熔化温度要高于铜的熔点(1 083 ℃)。所以，在由于大的故障电流导致的非正常温升时，接头处不会先于导体本身熔化。

5.3 导电率高

放热焊接是真正的分子连接，导体不会被破坏并且没有接触面，导体交界面整体有效性没有改变。

6 热熔焊接施工质量的判别

6.1 形状

导线必须完全包裹在接头内，连接头的凹面不得低于导线。如果凹面过低则不能使用，其原因如下:

(1)焊药量不足;

(2)过多铜水泄漏;

(3)导线在模内未固定牢固。

在熔接过程中导线有移动。如果凸面过高(可以使用)，其原因如下:

(1)焊药使用过量;

(2)因为导线或熔模有污垢而导致表面体积增大。

6.2 颜色

在正常情况下放热熔接产生的接头是古铜色，偶尔顶部也可能有少量银色。如放热连接到铸铁材料，接头表面常常会是银色，这是因为接头已成为金属合金。

6.3 表面

放热熔接头的表面应该平滑而没有过多的熔渣。如果熔渣占表面20%以上或熔渣除去后导线有外露的情况，则该接头不能使用。

6.4 气孔

放热熔接头应没有过多的气孔。过多气孔是因为有污垢(水、油、污物等)在连接导线表面或熔模内。在凸出的表面有可能出现少量的针孔，如果针孔的深度伸展至连接头中间(露出导线)，则该接头不能使用。

7 热熔焊接常见的需注意问题

(1)选择适宜的模具，在施工中应注意将模具放在干燥、不会碰撞的地方;

(2)经常检查熔模内的情况，熔模内不应该有缺口损坏;

(3)清理时可用毛巾、报纸或毛刷，绝对不能使用钢刷清理，因为钢刷会损坏熔模;

(4)隔离铁片上不应有缺口，隔离片及熔模必须密合;

(5)注意铜导线的干燥，且不可以将铜导线放入水中施工。空气中的湿度大或下雨时不能施工。

8 结 语

本工程在放热焊接的准备、施工等阶段采取了一系列的控制措施，从而有效地提高了热熔焊点质量，达到了预期的防雷接地要求。

［1］ 刘松淼，郭颖.焊接操作技能实用教程［M］.北京:化学工业出版社，2010.

［2］ 国家电网公司.Q/GDW 467—2010 接地装置放热焊接技术导则［S］.北京:中国电力出版社，2010.