摘要：本文介绍放热焊接工艺的原理及其应用，重点阐述了放热焊接 工艺原理以及施工过程及质量控制要点。
关键词：高盐度；接地；放热焊接
接地是电气系统中最基本的安全保护措施，近年 在国内应用也越来越广泛。放热焊接是利用化学原料间产生反应，进而产生高能高热将接地材料焊接成整体的一种方法，保证了整个 接地系统的稳定性及耐久性。接地系统是由埋在地下的接地极和敷设在地下或构 筑物内部的接地线组成的网状系统，通过接地系统将电气 设备上可能产生的漏电电流以及雷电引起的雷击电流等 引入地下，来达到保证电气设备和人身安全，避免发生触 电、火灾等事故。各类工程中常用的接地线为镀锌扁钢、 铜 包钢或裸铜线，传统的接地线之间连接方式为焊接或机械 连接，随着时间的推移，地下敷设的接地线连接点容易被 腐蚀，影响接地网络寿命。在高盐度地区或对接地要求高 的场所，对接地线及其连接点的载流能力、抗腐蚀性都有 很高的要求，近年来，随着放热焊接工艺越来越多的应用 于接地工程实施中，大大提高了接地系统的稳定性，延长 了接地系统使用寿命。如何提高放热焊接工艺在接地系统 中的应用、如何提高放热焊接工艺的质量，成为了各建设 单位、施工单位共同的追求。
1 放热焊接原理及应用
1.1 放热焊接工艺原理
放热焊接的化学原理是利用铝热反应，通过外部加 温，产生化学反应，将铜材置换出来，变成温度极高的铜熔 液，流入焊接磨具内，将接地街或接地线连接成整体，形成 分子结合。化学方程式如下： 3CuO+2Al=3Cu+Al2O3+热量（2537℃）
1.2 技术优势
由于放热焊接工艺使接地材料做到了分子结合，连接 点的截面积是所连接接地材料截面积的两倍以上，连接点 的机械强度、耐腐蚀能力、耐高温能力、过载能力均等于甚 至强于接地原材。相比而言，机械连接或螺栓连接的接点 的接触面要小于所连接的接地材料截面，连接点的机械强 度、耐腐蚀能力、耐高温能力、过载能力均较差。
1.3 应用实例
目前，国内一些大型变电站、地铁、重要建筑、车站等 重要场所，如国家体育中心、北京南站等工程，均在接地施 工中采用放热焊接工艺。
1.4 焊接工艺的实施
1.4.1 施工准备
施工前准备好所需的工具和材料，确保模具和熔接剂 的规格型号与施工部位一致，人工清理模具和焊接部位。 用喷灯对模具和接地线、接地极等材料进行加热、烘烤，除 去其中的水分，避免使接头产生“气孔”缺陷。针对焊接接 头的形式，选择合适的模具，按照接地材料的连接形式安 好模具并固定牢靠、密实，防止漏浆。
1.4.2 入模
把需要连接的接地材料缓缓放入模具，使接地材料的 连接点位于模具的中心位置，确保模具与裸铜线之间的间 隙小于 1mm，否则用 F 型夹辅助调整，在调整过程中，严 禁用力过大损耗模具。
1.4.3 加熔接剂
根据接地材料的尺寸和接头形式，以供应商提供的参 数和实验参数为基准，将适量的熔接剂倒入模具中，最后 将引火粉均匀地撒在熔剂的上表面，并延续至模具的豁口 边缘。整个过程需小心缓慢，不能晃动模具，引起熔接剂流 失或与引火粉混合。
1.4.4 焊接
加完熔接剂后轻轻关闭模具盖，并用小型厚钢板作 为压块，防止熔接剂产生反应时模具盖被冲开。使用长杆 点火枪点燃模具豁口边缘的引火粉，作业人员立即远离 模具，防止被灼伤。在整个焊接过程中禁止移动模具和接 地材料，以防止造成脱焊、模具倾倒，影响施工质量和人 身安全。
1.4.5 焊后清理
点火焊接后， 20 秒中后模具内的熔剂可燃烧完毕，此 时可打开模具盖，首先清理一下熔剂室的焊渣，然后打开 模具夹将模具左右分开，用专用的铲子和刷子将模具内侧 清理干净，不能留下熔接残渣，以便保证下次焊接质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆用 刷子清理焊接接头，除去熔接过程中留下的药皮等残渣， 漏出接头，并检查熔接质量。在开启模具时应做好安全防 护措施，佩戴手套、眼镜等防护用具，防止烫伤。
1.5 焊接器材的采购及保管
施工前根据图纸中接地极、接地线及焊接头的型号， 选择模具和熔接剂。焊接材料到场后进行验收，仔细检查 供应商提供的工具及辅材的规格、数量是否符合技术要 求，重点检查易损件的完整性，并提前核对供应商提供的 熔接剂用量等参数，并进行试验，以便作业人员实际施工 过程中能更有效的控制熔接剂用量。
1.6 试验
为了确定熔接剂用量等参数，在施工前需进行试验， 检查模具、焊材的实际质量情况，针对不同规格的模具，按 照供应商提供的产品手册添加不同用量的熔接剂，并进行 记录，焊接合格后再将接头与普 通裸铜线一同放到海边潮湿环境 进行耐腐蚀观测， 2 个星期后焊接 点与裸铜线抗腐蚀性一致说明为 合格。最后将带接点的裸铜线进 行电阻测试，与普通裸铜线数据 一致说明为合格
2 质量控制要点
2.1 更换模具
放热焊接过程中所用的模具材质为石墨，质地柔软不 耐磨损，多次使用后连接接地材料的出入夹孔会逐渐增 大，当夹孔的尺寸大到开始“漏浆”时，会导致接头存在夹 渣、虚焊等缺陷，则无法达到质量要求，须更换模具。经过 本工程实践，模具的平均使用次数为 80-100 次，所以施工 过程中可根据模具磨损情况及时进行更换。
2.2 气候因素
阴雨天或空气湿度大、地面较为潮湿的情况下，不宜 进行放热熔焊施工。若需要此时施工时，需用塑料膜等隔水材料对施工场地进行隔离，烘干模具和焊接材料，保证 充分干燥，否则影响接头的电阻率。
2.3 焊接接头质量检验
①在试验期间可用车床将焊接成形的接头剖开，可以 直观地检查接头的熔合程度，内部是否有气孔、夹渣等缺 陷②观察焊接成型接头的外形尺寸，接头尺寸应与模具 内腔的形状一致，如接头过小或有塌陷，说明热熔铜液有 泄漏或模具内部接地材料位置摆放有误，或在焊接过程中 模具和接地材料发生了位移；如果焊接接头有过高的冒 口，说明接地材料或模具有杂物，使熔接体积增大，或选用 的熔接剂过多。 ③观察焊接成型接头的颜色，正常的颜色应该是与铜 接地材料一致的金黄色至青铜色。 ④焊接成型接头的表面应该光滑，无夹渣现象存在。
2.4 焊接注意事项
2.4.1 技术准备
按照设计图纸及施工实际情况进行统计接头数量，尽量做到减少焊接点，节省材料，从而提高整个接地网性能。 焊接时，合理安排焊接顺序，减少模具的倒换次数，提高施 工效率。
2.4.2 与接地极焊接
按照设计图纸要求的位置打设接地极，接地极的位置 离水平焊接点距离至少在 1m 以上。在打设接地极时需要 使用保护螺母，避免损伤接地极，影响焊接质量。打入接地 极后，用配套的模具，夹住接地线和接地极。
3 结论
在诸多地铁站电气工程施工中，综合接地网采用分段敷设，节 点和接头多，控制难度大，因此接头的焊接质量决定接地网 的整体施工水平。连接常用的工艺为放热焊接，该工艺制作 的接头与导线的载流能力相当，具有较高的强度和较好的抗 腐蚀性，能承受重复性短路电流冲击，且操作简单。本文通过参考国内外相关文献，对放热焊接的发展现状 和一些重要机理进行了阐述，在此基础上，详细介绍了放热 焊接在综合接地中的应用方法和应满足的各种要求，对该工 艺的实际操作具有较强的指导和借鉴作用。
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论文作者:安登科
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/7
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