浅谈论放热熔接(CADWELD)工艺在工程中应用

更新时间:2024-03-16 作者:用户投稿原创标记本站原创
【摘 要】 当前国内在建化工装置尤其是合资化工装置开始普遍地选择了TBG系列免维护接地系统设计,铜包钢、铜绞线等类型的接地材料得到广泛应用,接地系统的地下部分不再使用螺栓、楔型夹等卡接形式安装,选用了更加可靠的放热熔接(CADWELD)工艺。放热熔接工艺在实际工程中的应用理由越来越突现出来。
【关键词】 放热熔接;焊接;工艺;采购
放热熔接是利用化学反应(放热反应)时产生超高热来完成熔接的一种策略。它的反应方程式是:3Cu2O+2AL=AL2O3+6Cu+Q(2537℃),放热熔接化学反应速度非常快(仅几秒就可以完成焊接),产生热量极高,可以有效的传导至熔接部位,使熔接剂、焊材紧密熔为一体,形成分子结合。放热熔接无须其他任何热能,应用于接地线路金属导体的连接是最好的策略(IPEEstd.80推举放热熔接法为接地线路连接的最好策略)。放热熔接具有以下显著的工艺特点:
①焊接点的载流能力(熔点)与导线的载流能力相等;
②焊接点是永久性的,不会老化;焊接是一种永久的分子结合,不会松脱;
③焊接点象铜一样不受腐蚀性产物的影响;
④焊接点能经受反复多次的大浪涌(故障)电流而不退化;
⑤焊接策略简单,培训容易;
⑥供焊接用材料很轻,携带方便;
⑦进行焊接时,无需外接电源和热源;
⑧从外观便能核查焊接的质量;
⑨可适用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢包括不锈钢及高阻加热源材料。
放热熔接须使用特制模具为工具,它是采用耐高温的石墨经过精心设计而成。一个熔模有几部分组成,它包括模穴、注入、熔接剂等。模穴的形状、尺寸以及熔化金属的流向等均经过严密的设计制造而成,接头不仅外观精美而且能保证质量。配合模具的使用还附带成套的辅助工具,如点、清模铲、铁刷、夹子等。
放热熔接的熔接形式多种多样,不同外观形状的焊材、不同要求的连接形式有几十种之多,都可以根据工程的实际需要制作特定型号的模具来实现,其最大的优点是该类型模具易加工,偶尔工程中出现的新型连接形式可以在一两天内完成设计、加工。
线型焊材连接形式
南京扬巴乙烯装置也采用了TBG系列免维护接地装置,具体设计为φ16×3m铜包钢的接地极、70mm2和25mm2的铜绞线为接地线路。接地线路的地下部分一律采用放热熔接(CADWELD)工艺进行连接,接头形式以T型(WT)、直型(WE)为主。现结合扬巴乙烯装置施工现场的实际情况逐步论述放热熔接(CADWELD)工艺在工程中的应用及注意事项。
放热熔接(CADWELD)工艺在工程施工过程中的应用主要分为以下四个步骤:

一、采购环节

采购前必须认真审阅施工图纸,落实清楚该装置所要采购专用工具、配套工具、熔接材料的基本技术要求。需要向专业生产厂家提供主材的规格型号如70mm2和25mm2的铜绞线以及施工现场需要的接地连接形式(T型或者直型)和各种连接形式接头的数量。向生产厂家索取该系列接地系统的设计选型手册、放热熔接(CADWELD)安装和检查指导手册,对放热熔接工艺特点进行系统地了解,有条件的情况下,可以通过采购部门请生产厂家派技术人员在现场施工时进行现场操作技术指导,以保证施工的顺利进行和焊接产品的质量水平。
供货验收时有两点理由特别重要,一是生产厂家提供的配套工具数量、规格型号是否符合现场施工要求,认真检查易损、易耗工具如点、石墨模具的性能是否完好,数量是否能满足现场大量施工的需求;二是熔接剂、引火粉是否按照现场设计的接头形式已经进行了定量、分包装,要求生产厂家提供不同标号熔接剂所适用的接地线接头形式清单,才可以有效制约施工人员实际操作时的熔接剂用量和操作步骤准确无误,同时还避开了原材料的浪费。
专用工具、熔接材料进入现场后,保管过程中的重点理由是防潮。接地主材、专用工具可以在施工过程中烘干处理,熔接剂、引火粉就必须保证它们始终保持干燥,一定要放置在干燥、通风的库房中,有条件时可保存在安装了除湿机的电焊条库中,并需要定期检查。
二、实验
正式施工前的试验工作有多方面的作用。不但可以验证专用工具、熔接材料的实际质量情况,还能够作为现场施工人员的一次技能培训,对熔接剂的物理、化学性能提高认识,熟练掌握专用操作要领和放热熔接工艺实施过程中的注意事项,并对熔接剂的剂量大小进行确认。
在扬巴乙烯装置所购熔接材料的试验样品被S&W称之为“杰作”,充分认可了原材料的质量和施工人员的焊接技能。但在试验操作过程中,还是出现了几个值得注意的理由。
一、生产厂家将熔接剂与引火粉混装在一个盒子里,由于运输中的颠簸,分层包装的熔接剂与引火粉提前混合,当将药粉倒入熔模中时,引火粉分布不均,无法制约其位置,尤其是在熔接剂的上表层和熔模的模唇位置药量太小,熔接剂不易引燃。经过与生产厂家讨论,处理的办法是生产厂家将每个接头的每种药粉分装,为现场施工增加可操作性;
二、熔接剂的剂量不够准确,剂量偏大时焊接产品“冒口”太高(质量上是容许的),如果是上下开合型模具,模具经常被卡在焊材上不能取下,剂量偏小时,焊接不饱满,达不到焊接质量要求。针对这个理由与生产厂家讨论制定了三种处理策略:
①精确计算熔接剂的剂量——由于焊材接头位置有很大的随机性,线缆的松散程度和夹入模具的长度均会影响熔接剂的数量,生产厂家提出很难作到。必要时采用这种策略;
②当模具卡在焊材上时可以用气焊把加热将模具取下——这个策略可以操作,但会几倍地浪费时间、浪费人力,不但容易损坏模具,还经常造成接地连接头外观粗糙,甚至次品,作为现场施工不可取。必要时采用这种策略;

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