彭晓中

摘 要：本文简要描述了某沿海地区火电厂接地网放热焊接质量不合格的现象，经过多方面的分析及试验，最终判断出是由于沿海地区空气中盐分含量高造成的。随后采取了在焊剂中添加抗盐分物质的方法，彻底解决了此问题。

关键词：接地网；放热焊接；气孔；抗盐分

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

0 引言

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，反应速度非常快（仅几秒钟），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，广泛应用于金属导体的连接。

某沿海火电厂基建项目接地网焊接采取放热焊接方式，焊材为镀铜圆钢，在施工过程中发现焊接头上部凸出较多，焊接点剖面存在大量的气孔，焊接件的抗拉力试验不合格，存在严重的质量问题。

1 放热焊接的原理及方法

（1）放热焊接的原理。放热焊接是利用活性较强的铝把氧化铜还原，反应所产生的热量足以使被焊接的焊材熔化形成永久性的分子结合。放热反应的公式是：3CUO + 2Al → 3CU + 3 + 热量。放热焊接的优点：放热焊接是一种永久性的分子结合，耐腐蚀性能强，无需外接电源或气源，焊接方法简单，焊接点的载流能力好。

（2）放热焊接的方法。首先将待焊接件的接头部位清理干净，除掉表面的氧化层，将两根或两根以上的待焊接件对齐放入预先烘烤好的模具中，接头之间留约1mm间隙，然后用模具夹紧待焊接件；放入隔离垫片，封住导流槽，将焊剂倒入模具中，放入引火粉覆盖在焊剂上，然后用点火枪点燃引火粉，约20秒后，开启模具，清理焊接点表面残渣。

2 焊接过程中出现的问题及现象

按照《接地装置放热焊接技术导则（Q/GDW 467-2010）》（以下简称“技术导则”）要求，在正式焊接前进行工艺焊接试验，焊接四根一字型样品，随后按照技术导则要求进行检查和试验。

外观检查：发现除焊接点正上部凸起较多外（由于气孔导致焊液未充分流下积聚在上部），无异常现象。

剖面检查：垂直剖开焊样焊接点部位，发现剖面存在大量的气孔（见图1），不符合技术导则要求。

力学拉伸试验：取其中两根焊样按照GB/T2651规定进行焊接件力学拉伸试验。试验数据如下：

焊材数据：材料：镀铜圆钢；直径：18mm；原始截面积：254.47mm?。

试验仪器：WA-100B型电液式万能试验机。

两根焊件的抗拉力强度分别为：127.58MPa、135.46MPa。

按照技术导则要求，接头抗拉强度不应低于原材料（铜覆钢材料以相同直径的纯铜材为准）抗拉力强度标准值的下限的95%。

据查，纯铜的抗拉力强度约为220MPa，即焊接头的抗拉力强度不低于210MPa才算合格。

通过剖面检查及抗拉力试验表明，焊接件的质量不符合标准要求。

3 焊接质量不合格的原因分析

通过检查发现，焊接质量不合格的直接原因为其剖面存在大量的气孔，技术人员从气孔产生的可能原因着手进行分析，主要包括如下三个方面：（1）焊剂受潮或空气湿度太大。为了使焊剂中的水分充分蒸发，在加入焊剂后，利用热烘的模具对焊剂进行较长时间的加热除潮，大约10分钟后才引燃引火粉进行焊接，发现焊接的试样仍然存在气孔现象。联系厂家发新的未受潮的焊剂到现场进行试验，气孔现象仍然存在。为了验证是否由于施工现场空气湿度太大影响，用此焊剂在空气湿度与施工现场基本一样的内陆环境下进行焊接试验，未发现气孔现象。基本排除焊剂受潮或空气湿度大的原因； （2）焊接工艺存在问题。从焊接工艺方面进行改进，采取了更换新模具、并利用夹尺把模具夹紧的方法，严格按照操作规范执行，发现该现象依然存在； （3）焊剂配方质量问题。在施工现场反复进行试验的同时，在北京某制造厂技术人员也利用同批次焊剂，采用相同的焊材和工艺进行试验，发现焊接质量良好，排除焊剂配方问题。在逐项排除了各种可能原因后，技术人员从沿海地区空气含高盐分的角度进行考虑，决定根据实际调整焊剂配方，添加抗盐分物质。

4 解决方案及工艺试验

在焊剂中添加抗盐分物质后，将焊剂带到施工现场进行焊接试验，剖开焊接点进行检查，发现之前存在的气孔现象消失（见图2）。

随后按照上述相同的方法进行了力学拉伸试验。试验数据如下：

两根焊件的抗拉力强度分别为：431.02MPa、424.45MPa，试验数据合格。

5 结论

在沿海地区接地网放热焊接施工过程中，若发现焊接质量不合格，如剖面存在大量气孔的现象，应考虑沿海空气中盐分含量高的因素，适当调整焊剂配方，添加抗盐分物质。

参考文献：

[1]接地装置放热焊接技术导则（Q/GDW 467-2010）[S].国家电网公司.endprint