火泥熔接材料.docx

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火泥熔接材料

火泥熔接材料

以下是本人多年来对火泥熔接（焊）施工的认识，曾以技术报告的形式参与分公司的年底技术总结，有兴趣的同行朋友欢迎讨论指教。

火泥熔接——一种新型的导体连接方法

   随着科技的不断发展，接地技术的不断完善，一种新型的导体连接方法—火泥熔接—越来越普通应用在诸多接地及防雷系统中。

本人近年来一直承揽外资工程，从漳州后石电厂，到江苏昆山南亚电子，再至宁波台塑工业园，其间多次使用了该项技术。

现将本人对该项技术的浅解略述于下，但愿有所裨益。

一、   火泥熔接的原理和优点

   火泥熔接，又称火泥熔焊、热熔焊接、放热熔焊等，借助火药燃烧产生的热量，将两部分或多部分待接续的导体熔化成一体，形成对两部分或多部分导体的连接。

从该导体连接的原理可以看出，此种方式的优点在于连接机械性能好，连接处导电性能好。

二、火泥熔接工具

 三、火泥熔接施工流程

四、火泥熔接具体作业方法

（一）注意事项

   良好的熔焊指在熔焊完成后，其接头表面光亮，没有气孔及夹杂，熔焊接头剖开后，材质致密，内部无气孔、夹杂等瑕疵。

一般来说，影响熔焊效果的最大影响因素是潮气（或水气），包括焊模、熔焊粉剂或被焊的导体等所附着的水气，因此，如何防止及去除水气，是保证放热熔焊效果的最主要措施。

影响熔焊效果的另一主要因素是焊模及被熔接导体的清洁程度，凡附着在被熔接导体表面的尘土、油脂、氧化膜、毛刺或伤疤等都必须完全被清除，使导体表面清洁。

焊模内特别是焊模的型腔内遗留焊碴必须彻底清除干净，否则，熔焊接头的表面不光亮、不光滑，易引起表面夹碴。

特别注意：

1．一次熔焊的粉剂量应与所使用的焊模规格相适应，不准用大规格的粉剂量去施焊较小规格的导体，更不准用小规格剂量的焊药去施焊规格较大的导体。

2．熔焊粉剂在出厂时已采取防潮保护，但用户在贮存及使用过程仍应注意避免受潮。

3．熔焊前要检查模具与连接导体的密合度，适时用防火泥对模具的的接缝处进行密封，以免有铜水流出。

（二）准备作业

1．石墨焊模及模夹的准备工作

1）由于焊模极易受潮，因此，在使用前需用喷灯或其它方法对焊模加热驱除潮气。

2）焊模在每次使用后趁热时，用刷子或干布将焊渣及时清理干净。

清理焊模要避免用坚硬的物体，以免损伤焊模。

3）在使用焊模前，应仔细检查其开合面内是否残留焊渣或铜水凝固物，如发现应及时清理，以免在焊模开合面处密合不好，形成缝隙，导致熔焊时铜水外流。

如发现开合面破损，应及时更换焊模。

4）焊模的模夹是用于焊模的打开或闭合操作的。

因此，必须经常保持共清洁，特别是模夹的各转动销轴，应经常加适量的润滑油，保持其转动的灵活性。

5）在初次使用焊模，或在焊模经过一段时间的使用以后，如发现焊模的开合面不能完全，形成外八字或内八字缝隙，应对焊模的模夹进行调整

6）石墨焊模材料是非常脆弱，不能将大于导线槽的尺寸的导线扦入导线槽并强行闭合焊模。

7）当导线尺寸小于导线槽的尺寸时，为了在熔焊时避免铜水从其缝隙中流出，应使用填缝料（如橡皮泥）来充填缝隙。

8）石墨焊模的推荐使用寿命为20~50次，根据产品品牌及质量不同，其使用寿命有异。

2、导线类的准备工作

1）被熔接的导线端必须准备得干净光亮，附合导线槽的尺寸，方可达到理想的熔接效果。

2）有油污的导线端必须使用不留残渍的溶剂（或汽油等）清洗干净。

3）生锈的铜线需使用钢丝刷将表面的氧化层等刷除干净。

4）含水的导线应用喷灯进行烘干。

避免因水份在熔焊时汽化造成铜水的喷溅及在熔接头内形成气孔。

5）在进行铜绞线的熔焊时，当铜绞线切断前，宜在切断点前后，用细铜丝缚紧后再施行切断。

如发现切口变形，必须将切口矫正并附合导线槽尺寸后，方可使用。

6）焊模外的导线须使用适当的工具或物体进行固定或支撑，以便在熔接作业过程中，导线不至弹开（撑开）焊模或从焊模中脱出。

特别是在进行有张力的硬铜线或其它导线时，更应注意该现象的发生。

3．接地棒的准备工作

1）接地棒经过锤打入地后，其末端会产生变形（磨菇形）--注意接地棒必须采用铜棒或铜包钢接地棒，不能用钢棒代替--必须切断或磨平后方可装入焊模内，否则可能使焊模闭合不严、导致铜水泄漏。

2）末端带有螺孔或螺纹的接地棒，在熔接前必须将这些末端切除。

3）被熔接的末端必须使用钢丝刷或砂纸刷干净或打磨干净。

4）接地棒的直径小于焊模接地棒导线槽尺寸时，应使用铜皮、布或纸进行包扎接地棒，并用防火泥密封将模具密封，以防铜水泄漏。

 （三）施焊作业

1.倒入火药

火泥熔接用火药分为两部分，如以武汉岱嘉为例。

先将金属隔离片放于反应腔底部，以防药剂流入反应腔。

然后缓缓倒入火药，并注意火药底部有一浅薄及透明的小塑胶带，内盛引燃火药之碳精。

将此覆于火药上部，并均匀摊开。

2.引火施焊

操作人员站在模具点火口的侧面,点燃引火粉,放热熔剂即在焊模的反应腔中进行剧烈的化学反应并猛烈燃烧。

引燃火粉的工具可用熔接用点火机，也可用汽油（酒精）喷灯，但不能用打火机等引火工具。

（四）作业中应注意的安全问题

1.   由于火泥熔接时产生大量的热量，所以绝不能在易燃易爆场所施工；

2.   火泥熔接作业要随身配带灭火器，以备紧急情况使用；

3.   在室外、沟坑等不平地方作业时，告别要注意保证熔接部分的工具、材料固定牢固，以免熔焊过程中模具发生倾斜或翻转，造成熔水外泄并引起安全事故；

4.   引燃时要注意在模具的侧面进行，并与模具保持1米以上的距离，引燃工具采用点火机或喷灯，不能用打火机等直接引燃；

5.   施焊完毕后可用清水冷却，但要注意身体不能位于模具上方，以免蒸气伤人。

   以上是本人对火泥熔接这种新工艺的感受，也是我们对这种新工艺施工的理解和总结。

若有不当之处，望请给予指出。

以利在今后的施工更加合理和完善。

摘　要：

火泥熔接技术具有焊接速度快，焊接质量高，连接好，操作规范，省时省力等特点，正在各行各业得到广泛应用。

地下变电站的接地网要求焊接质量高、耐腐蚀、施工速度快，所以设计时规定采用火泥熔接技术焊接此接地网，经实际应用，达到了预期的效果。

关键词：

接地网；火泥熔接；焊接

中图分类号：

TG442

文献标识码：

A

文章编号：

1003－9171（2000）03－0051－02

1　地下变电站接地网的要求

1．1　技术要求

　　220kV地下变电站，其故障短路电流会达到几千安，所以要求接地电阻要尽可能小，以使故障电流泻流迅速，接地电位升高不超过规程规定值（2000V），保证设备及人身安全。

由于故障时要减小跨步电压，所以此地网做成8m×8m的网格；由于每条铜带只有10m，既要连接，又要交叉焊接，焊接点多，所以要求焊接质量好，耐腐蚀，焊接速度快，焊点能承受较大拉力。

因此，要求焊接必须牢固。

1．2　时间要求

　　地下变电站建在20多米的地下，施工又要在雨季的6～7月份，平时由几台抽水机不停地抽取地下水，以保证坑内无积水。

所以，要求地网制做时间短，否则，在雨量过大时，就可能塌方，造成不必要的损失；其次，要节约铜材，因为这座变电站的接地网面积较大，连接点又多达几百处。

用传统焊接方法与熔接方法相比较，前者使用铜材增多。

2　接地网的施工

2．1　火泥熔接技术

    火泥熔接是放热熔接的一种，是利用化学反应（燃烧）时产生的超高热来完成熔接的。

火泥熔接法由于化学反应速度非常快（仅数秒），产生热量极高，且通过模孔流到熔接部位，熔接部位瞬间熔化冷却凝固，无需其它任何外加热能，故金属导体的连接是最佳的方法。

　　使用火泥熔接时，必须使用特制的铸模作工具，此铸模是用耐高温的半永久性的石墨加工制成，通常称为熔模。

熔模由模穴、注入孔、熔接室等组成。

根据所要熔接的不同形状选择不同熔模。

　　火泥熔接法完成的连接头具有如下特点：

（1）接点为分子结合，没有接触面，更没有机械性压力，因此，不会松弛或腐蚀；

（2）具有较大散热面积，因此通电能力与导体相同；（3）熔点与导体相同，因此能承受大电流冲击，不至熔断；（4）抗张力强于导线。

2．2　熔模的选择

　　设计要求如图1，水平长88m，竖直宽48m。

选择所需熔模如表1，可估计出各种熔模的需要数量。

2．3　地网的施工

　　按图1挖宽300mm、深400mm的沟，将铜带放入沟中，火泥熔接步骤如下：

（1）将所需熔接的接头用砂纸、钢锉把表面处理干净，面积要大于熔接的面积，熔模用刷子、清模板等清理干净，并用喷灯分别加热熔接头和熔模，直至将其水分烘干，把熔接头安置在模穴中；

（2）夹紧模夹，将隔离铁片置于坩埚埚底，将所规定的熔接剂倒入坩埚，然后散布起火粉于熔接剂表层，并留一点于模唇；（3）用点火枪向模唇起火粉发射火花点火；（4）点火经15～20s后铜浆凝固，开模取出熔成的导体，清除模穴的矿渣以备再次连接作业。

　　我们按熔接步骤将一个个熔接头认真地熔接，做地基的工人由西向东放下铜线。

焊完后，做地基的工人们就可填土、压实、找平，然后打水泥。

最后按时保质保量地完成了所有接头的焊接，使混凝土很快打完，护坡墙也要很快砌起来，保证了工期。

3　测量与比较

3．1　测量结果

　　地网施工完后，由建设单位的工程技术人员、监理公司的工程师和聘请的专业测量人员一起进行了接地电阻的测量，用5D法测量，D＝3．2　与传统焊接方法比较

　　根据传统铜焊接方法的要求，焊接点处的面积要大于两导体的接触面积。

如“＋”字焊接，两铜相交为50mm×50mm＝2500（mm2）。

而焊接时只能将上隙焊接，远低于2500mm2。

要在四边加带如图2所示。

需要4根400mm铜带，一个边400mm，一个“＋”字点即为400mm×4＝1600mm，“＋”字焊接点约50个，需另加铜带50×1600mm＝80000mm。

只“＋”字焊接就要多用80m铜带，如加上其它形式的焊接点，就要多用铜带约200m，材料和工作量增加很多，时间也要多用好几倍。

3．3　焊接质量比较

　　传统方法焊接是气焊加铜焊条，由于作业现场的局限性，焊枪只能焊一面，而且是边与面的焊接，使焊接接触面积小。

在拉力的作用下易断裂，对焊接人员技术要求高。

　　熔接方法是：

将所要焊接的部位放于模穴中，熔接剂反应后的高温液体通过模孔流入模穴，充满模穴，让高温液体使所要焊接部位熔化后凝固，完成焊接（或称熔接）工作。

模穴的断面面积约为焊接部位断面面积的两倍，熔接后的部位比原导体要粗。

因此无论是导电能力，还是承受拉力的能力，都要强于原导体。

熔接操作按操作程序进行，受外界的影响小，焊接速度快。

4　总结

　　本方法已在北京某地下变电站的地网工程中采用，虽然熔接方法投资大，但从焊接质量、材料的投资、所用时间等等方面进行综合比较，都是传统焊接方法无法比拟的。

因此，这项工程得到了工程发包监理方的好评，北京某电厂的地网改造工程也有采用此方法的意向。