淺談大型鋁電解槽陰極母線維修技術(shù)

徐小東

（八冶建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 金昌 737100）

隨著時代的不斷進(jìn)步，人們的環(huán)保意識愈發(fā)增強，使小型鋁電解槽逐步被具有低碳環(huán)保、低勞動強度、高產(chǎn)能特點的大型鋁電解槽取而代之，并且大型鋁電解槽在我國市場的占比越來越重。但是大型鋁電解槽在正式投產(chǎn)運行后為了防止零配件損壞、老化、系統(tǒng)故障等情況出現(xiàn)，必須要讓員工掌握維修技巧，并對大型鋁電解槽進(jìn)行定期巡檢、維護(hù)，以確保大型鋁電解槽能夠正常運作，達(dá)到預(yù)期產(chǎn)能。而陰極母線的損壞是大型鋁電解槽出現(xiàn)問題最常見的原因之一，這是因為大型鋁電解槽在啟動過后會因時間的增加、日常維修的不足導(dǎo)致電解槽出現(xiàn)泄漏，熔斷鋁電解槽附近的陰極母線。故熟悉、掌握陰極母線的維修方法是十分有必要的。

1 陰極母線的日常維修

電解槽設(shè)備中不可缺少陰極和陽極鋁母線，而陰極鋁母線是有回流、立柱和槽間母線組成著三部分組成。陰極母線的電流強度很高，對整體生產(chǎn)效率有著直觀影響，但當(dāng)大型鋁電解槽使用時間較長，陰極母線會因時間問題出現(xiàn)導(dǎo)電面積不足，則會對整體效率產(chǎn)生影響，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此為了保障鋁電解槽的正常運行，日常的維護(hù)維修是十分有必要的，而維修人員可通過以下幾點保證陰極母線能夠正常導(dǎo)電。

（1）在陰極回流母線上，對每個焊接點進(jìn)行定期檢查，并測量焊接接頭的溫度。檢測周期為3個月以內(nèi)。當(dāng)焊接接頭溫度在80℃至120℃之間時，只需簡單的降低焊接接頭溫度即可。而當(dāng)溫度大于120℃時，應(yīng)檢查焊接接頭的壓降和導(dǎo)電性，并對存在的問題進(jìn)行相應(yīng)處理。

（2）定期對槽間母線的各個焊接點進(jìn)行檢查，并對焊接接頭進(jìn)行溫度檢查，檢測周期為1月1次。當(dāng)焊接接頭溫度在60℃至100℃時，只需簡單的降低焊接接頭的溫度即可。而當(dāng)溫度大于100℃時，應(yīng)采取有效措施降低壓降。

（3）仔細(xì)檢查并測量立柱母線各焊接接頭和壓接接頭的溫度，排除故障。檢測周期至少為1周1次。當(dāng)焊接處的溫度在60℃至100℃之間時，采用簡易通風(fēng)冷卻法降低焊接接頭溫度。當(dāng)焊接接頭溫度高于100℃，壓接接頭溫度高于80℃時，應(yīng)采取有利措施，增加導(dǎo)電面積，降低電壓降。

2 維修方法

大型鋁電解槽陰極母線出現(xiàn)損壞時，要根據(jù)損壞部位、損壞程度選擇不同的修復(fù)方法進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)陰極母線的方法有很多，各個方法應(yīng)對不同的情況，每種方法各有利弊，適用的范圍也各不相同，因此在選擇修復(fù)方法時，要根據(jù)不同的情況選擇不同的方法，下文就是對修復(fù)陰極母線的常見方法進(jìn)行陳述。

2.1 斷電焊接法

斷電焊接法是在整個系列全部斷電的情況下，在陰極母線損壞處使用鋁焊片進(jìn)行焊接修復(fù)的一種傳統(tǒng)修復(fù)方法。該方法耗時較長，處理一次就需要對斷電4小時，甚至更長時間，可一般情況下只有少數(shù)生產(chǎn)槽出現(xiàn)損壞，而每一次斷電都是全系列斷電，這樣會造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，并對其它正在正常運行的鋁電解槽產(chǎn)生影響，對整體生產(chǎn)速率影響較大，得不償失。但該方式的優(yōu)點也較為突出，可以對損壞的陰極母線進(jìn)行高質(zhì)量的修復(fù)。但這一方法一般應(yīng)用于小型鋁電解槽中，現(xiàn)如今隨著小型鋁電解槽的逐步淘汰，已極少再被使用。

2.2 帶電焊接法

帶電焊接修復(fù)法是在鋁電解系列帶電情況下對陰極母線的破損進(jìn)行修復(fù)的一種方法，該方法缺點較大，因修復(fù)作業(yè)空間較小，且因無斷電而在槽底形成的磁場強度較大，致使在焊接過程中鋁液四處飛濺，最終修復(fù)質(zhì)量無法得到保證，同時設(shè)備投資大，且存在一定的危險性，不能完全保證維修人員的安全，故該方法不常用。

2.3 壓接式修復(fù)

壓接式修復(fù)法是根據(jù)導(dǎo)電母線連接原理而得到的一種修復(fù)陰極母線損壞的方法，該方法的優(yōu)點是修復(fù)速度快，不會對其它鋁電解槽產(chǎn)生影響，不需要斷電處理就能完成修復(fù)作業(yè)。其缺點是因為各部分陰極母線間距可能過小，無法對壓接平面進(jìn)行銑削加工，而為了保證壓接平面光滑平整，只能對壓接面稍稍打磨，這就可能導(dǎo)致導(dǎo)電性能不佳，影響整體效率。該方法適用于空間作業(yè)較大、母線截面小、陰極母線破損程度相對較為輕微的情況。

2.4 鋁液澆鑄熔接修復(fù)法

鋁液澆筑熔接修復(fù)法是將鋁液加溫，使之溫度變高，讓后將高溫鋁液倒入至已提前放置在陰極母線破損位置的模具中，利用高溫鋁液熔融破損截面的一種修復(fù)方法。該方法優(yōu)點在于進(jìn)行修復(fù)時不像前幾種方法需要進(jìn)行斷電或銑削斷面，且整體修復(fù)成本較低。缺點則在于該方法對鋁液溫度有著較高的要求，需要修復(fù)人員對此有著豐富的經(jīng)驗，否則會因為溫度不達(dá)標(biāo)，而形成空隙，埋下隱患。

2.5 燃燒粉焊接法

燃燒粉焊接法和高溫鋁液澆鑄法的原理，是利用高溫鋁液熔融陰極母線斷面使之修復(fù)，但燃燒粉焊接法是利用燃燒粉進(jìn)行焊接，而且燃燒粉焊接法，是目前唯一一種可以用焊接的方式修復(fù)在帶電情況下被沖毀的陰極母線。雖然這種方法是處理前文所說情況的唯一方法，但這種方法常會出現(xiàn)焊口裂開與漏罐現(xiàn)象，且易造成焊劑泄露，需要二次處理，增加成本。

3 燃燒粉焊接法

本文以燃燒粉焊接法為例，針對燃燒粉焊接法修復(fù)陰極母線破損的關(guān)鍵技術(shù)點進(jìn)行陳述，具體關(guān)鍵點如下。

（1）焊接前的準(zhǔn)備工作。進(jìn)行焊接前需要對陰極母線的損壞部位進(jìn)行檢查，以此判斷損壞的母線是否為帶電母線，若是帶電陰極母線則不能隨意將母線切開，因為將帶電母線切開有一定的風(fēng)險，因此為了保障維修人員的生命安全，應(yīng)該在進(jìn)行切割前根據(jù)陰極母線的截面積大小進(jìn)行搭橋引流，這樣既能夠保障維修人員的生命安全，又能夠保證電流不斷，讓整個系列生產(chǎn)不受維修的影響。

（2）處理焊口。焊口處理的是否完善是燃燒粉焊接修復(fù)法的一個重要指標(biāo)，若焊口沒有處理得當(dāng)將會影響整體焊接質(zhì)量，因此在焊口處理方面需要保證切口垂直，焊口斷面要光滑平整能夠見到金屬光澤，且端口要保持完整不能出現(xiàn)坑洞，同時還要將焊口處殘留的鐵渣、廢屑全部清理干凈，最后利用電鎬將焊口表面鑿出毛刺。

（3）根據(jù)需要修補母線的不同進(jìn)行不同處理。在焊口清理完畢后，按照陰極母線損壞長度、種類選用不同規(guī)格的修復(fù)材料，如40mm陰極母線焊口則需要預(yù)留30mm至35mm，60mm則預(yù)留35至45mm，焊口處若是軟母線，則焊接時必須焊接相應(yīng)規(guī)格的軟鋁母線。

（4）不同規(guī)格的焊口母線其所需模具也各不相同，需根據(jù)焊口母線設(shè)計相應(yīng)的焊接模具。如，因焊接時所產(chǎn)生的溫度較高，那么模具的材質(zhì)則必須是具有耐高溫特性的材料，如石墨，同時側(cè)板的設(shè)計必須一次到位，還應(yīng)有排渣溢流口位于石墨側(cè)板的一側(cè)或兩側(cè)。

（5）托架放置。進(jìn)行焊接前對兩槽間的陰極母線做好絕緣防護(hù)，同時將預(yù)制好的修補母線、母線托架、焊口模具托架全部就位，同時為了焊接后表面平整、美觀，需保證預(yù)制件安裝后要與原母線在同一平面上并做好固定工作，才能達(dá)到預(yù)計效果。

（6）模具與焊口間的封堵必須用專用的耐火泥進(jìn)行封堵，在封堵時需保證模具四周的縫隙全部填塞，不能有遺漏，且焊粉用量大的部位在封堵時所用的火泥也應(yīng)加厚。

（7）預(yù)熱溫度。在正式焊接前需對焊接斷面進(jìn)行預(yù)熱，這一過程中預(yù)熱溫度的把控是十分重要的，與焊接質(zhì)量直接相關(guān)，必須保證陰極母線加熱溫度與預(yù)制件溫度相同，加熱時也需保證加熱均勻，只有當(dāng)預(yù)熱溫度溫差不超過50℃，焊口加熱到350℃至400℃，兩側(cè)溫度差在20℃以內(nèi)時才可以進(jìn)行焊接。

（8）檢漏。當(dāng)焊接溫度達(dá)到要求后，需要對模具進(jìn)行檢漏具體步驟為，使用鋁液對每個焊口灌入鋁液，直至為整個焊口體積的十分之二，鋁液灌入后等待觀察一段時間，若無異樣則說明磨具支設(shè)嚴(yán)密牢固，沒有縫隙。

（9）焊接。將準(zhǔn)備好的反應(yīng)坩堝放置到位，然后并將焊劑放入反應(yīng)坩堝中，點燃焊劑，進(jìn)行燃燒焊接。值得一提的是若是焊接的方法是多次燃燒焊接，待前次焊劑燃燒過后，必須立即對前次燃燒過后產(chǎn)生的焊渣進(jìn)行清理，否則若是焊渣留在熔池內(nèi)的話則會影響焊接質(zhì)量。

（10）二次加固。在模具拆除后還需要對焊口進(jìn)行二次加固，根據(jù)焊口的位置，制作不同尺寸的鋁板進(jìn)行加固，所制作的鋁板寬度要與母線寬度相同，長度則要根據(jù)軟帶的分布和母線間的間距進(jìn)行制作，且加固用的鋁板要用16mm鋼板制作的卡具通過螺栓固定。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著時代的不斷進(jìn)步與發(fā)展，人們愈發(fā)提倡高效節(jié)能、環(huán)保生態(tài)這些意識。因此整個電解鋁產(chǎn)業(yè)也跟隨著時代的潮流，將小型鋁電解槽逐步淘汰，而改為使用更加高效、節(jié)能、環(huán)保的大型鋁電解槽，而隨著大型鋁電解槽的逐漸普及，也意味著該行業(yè)的維修人員的職業(yè)技能必須也隨之更新，要掌握大型鋁電解槽的維修技能，而陰極母線的損壞是鋁電解槽出現(xiàn)問題的最常見原因，因此該行業(yè)的維修人員掌握陰極母線的維修方法是有所必要的，故本文介紹了陰極母線的日常維修，闡述了修復(fù)陰極母線的方法，并以燃燒粉焊接法為例，對其維修關(guān)鍵點進(jìn)行說明，希望能夠以此為我國的鋁電解產(chǎn)業(yè)提供一份參考，貢獻(xiàn)出自己的一份力量。