沿海地區接地網放熱焊接質量不合格的原因分析及處理

彭曉中

摘 要：本文簡要描述了某沿海地區火電廠接地網放熱焊接質量不合格的現象，經過多方面的分析及試驗，最終判斷出是由于沿海地區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的方法，徹底解決了此問題。

關鍵詞：接地網；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反應時產生超高熱來完成熔接的一種方法，反應速度非常快（僅幾秒鐘），產生熱量極高，可以有效傳導至焊接部位使焊接劑、焊材緊密熔為一體，廣泛應用于金屬導體的連接。

某沿海火電廠基建項目接地網焊接采取放熱焊接方式，焊材為鍍銅圓鋼，在施工過程中發現焊接頭上部凸出較多，焊接點剖面存在大量的氣孔，焊接件的抗拉力試驗不合格，存在嚴重的質量問題。

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的鋁把氧化銅還原，反應所產生的熱量足以使被焊接的焊材熔化形成永久性的分子結合。放熱反應的公式是：3CUO + 2Al → 3CU + 3 + 熱量。放熱焊接的優點：放熱焊接是一種永久性的分子結合，耐腐蝕性能強，無需外接電源或氣源，焊接方法簡單，焊接點的載流能力好。

（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齊放入預先烘烤好的模具中，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，然后用點火槍點燃引火粉，約20秒后，開啟模具，清理焊接點表面殘渣。

2 焊接過程中出現的問題及現象

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

外觀檢查：發現除焊接點正上部凸起較多外（由于氣孔導致焊液未充分流下積聚在上部），無異常現象。

剖面檢查：垂直剖開焊樣焊接點部位，發現剖面存在大量的氣孔（見圖1），不符合技術導則要求。

力學拉伸試驗：取其中兩根焊樣按照GB/T2651規定進行焊接件力學拉伸試驗。試驗數據如下：

焊材數據：材料：鍍銅圓鋼；直徑：18mm；原始截面積：254.47mm?。

試驗儀器：WA-100B型電液式萬能試驗機。

兩根焊件的抗拉力強度分別為：127.58MPa、135.46MPa。

按照技術導則要求，接頭抗拉強度不應低于原材料（銅覆鋼材料以相同直徑的純銅材為準）抗拉力強度標準值的下限的95%。

據查，純銅的抗拉力強度約為220MPa，即焊接頭的抗拉力強度不低于210MPa才算合格。

通過剖面檢查及抗拉力試驗表明，焊接件的質量不符合標準要求。

3 焊接質量不合格的原因分析

通過檢查發現，焊接質量不合格的直接原因為其剖面存在大量的氣孔，技術人員從氣孔產生的可能原因著手進行分析，主要包括如下三個方面：（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，在加入焊劑后，利用熱烘的模具對焊劑進行較長時間的加熱除潮，大約10分鐘后才引燃引火粉進行焊接，發現焊接的試樣仍然存在氣孔現象。聯系廠家發新的未受潮的焊劑到現場進行試驗，氣孔現象仍然存在。為了驗證是否由于施工現場空氣濕度太大影響，用此焊劑在空氣濕度與施工現場基本一樣的內陸環境下進行焊接試驗，未發現氣孔現象。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。從焊接工藝方面進行改進，采取了更換新模具、并利用夾尺把模具夾緊的方法，嚴格按照操作規范執行，發現該現象依然存在； （3）焊劑配方質量問題。在施工現場反復進行試驗的同時，在北京某制造廠技術人員也利用同批次焊劑，采用相同的焊材和工藝進行試驗，發現焊接質量良好，排除焊劑配方問題。在逐項排除了各種可能原因后，技術人員從沿海地區空氣含高鹽分的角度進行考慮，決定根據實際調整焊劑配方，添加抗鹽分物質。

4 解決方案及工藝試驗

在焊劑中添加抗鹽分物質后，將焊劑帶到施工現場進行焊接試驗，剖開焊接點進行檢查，發現之前存在的氣孔現象消失（見圖2）。

隨后按照上述相同的方法進行了力學拉伸試驗。試驗數據如下：

兩根焊件的抗拉力強度分別為：431.02MPa、424.45MPa，試驗數據合格。

5 結論

在沿海地區接地網放熱焊接施工過程中，若發現焊接質量不合格，如剖面存在大量氣孔的現象，應考慮沿海空氣中鹽分含量高的因素，適當調整焊劑配方，添加抗鹽分物質。

參考文獻：

[1]接地裝置放熱焊接技術導則（Q/GDW 467-2010）[S].國家電網公司.endprint