024-85611797
网站首页 关于我们
产品展示
工程案例
行业资讯
资质荣誉
在线留言
联系我们

行业资讯

当前位置:首页>行业资讯

配电柜紫铜排母线的焊接技术 

发布时间:2019/03/18

沈阳骏瀚焊接设备有限公司对于紫铜板焊接的技术性分析及实践

1 紫铜的焊接性分析

施工中所用的紫铜牌号为T1,其纯度在99.95%以上,其余为杂质。比较铜与钢的物理性能,其焊接性问题主要有:

(1)紫铜的导热系数20℃时比铁大7倍多,1000℃时为钢的11倍多。焊接时热量迅速从加热区传导出去,使母材与填充金属难以熔合,因此焊接时必须采用较大功率的热源,焊前和焊接时都要采取预热和加热措施。

(2)紫铜的线胀系数比铁大15%,而收缩率又比钢大1倍多,再加上其导热能力强,焊接热影响区宽,焊接时易产生较大的变形和应力。因此,组对时应保证足够的间隙,施焊时应保证层间温度。

(3)紫铜的表面张力系数仅为钢的70%,焊接时,铜液易下淌,根部成型不好,在全位置焊接时更为严重。在空中位置进行焊接施工时,焊缝的背面应采取加垫板等相应的技术措施。

(4)焊缝及熔合区易产生气孔。主要是由氢和水汽所引起,由于铜在液态时能溶解大量的氢,而在凝固时氢的溶解度急剧减小,大量的氢要向外逸出,加上铜的导热性强,熔池凝固特别快,氢气来不及逸出,就在焊缝中形成气孔。因此,焊接施工时,要保持焊接区有好的环境,控制焊缝冷却速度。

2 焊接工艺

2.1焊接方法的选择

该工程中的变电所高压配电柜的紫铜排母线,其截面尺寸为120×12mm,设计为对接焊接接头,部分接头的焊接必须在高压配电柜的上部空中位置进行,预热及焊接条件都较差,焊接方法的选择要适应这种现场条件。

由于紫铜的导热性极强,母材不易熔化,易产生裂纹、气孔、未熔合及根部成型不好等缺陷,焊接变形大,焊后母材机械性能降低幅度较大,采用普通手弧焊方法时,焊缝的含氢、含氧量较高,锌蒸发严重,容易出气孔,焊后接头强度低,导电性下降较多,厚件焊接不宜采用;气焊时热源的温度低、能量密度小、热能分散,使焊件受热面积大、变形严重、成形差等,也不宜采用;碳弧焊预热温度较高,须保证焊口母材温度750℃以上,焊缝外观成形一般,且高温产生的Cu2O蒸汽易使焊工中毒,同时易引起渗碳,塑性较差,电阻率较大。埋弧焊预热温度稍低,约500℃左右,质量较稳定,但母线焊件尺寸结构特点及现场条件不适合采用;由于钨极氩弧焊具有电弧稳定、能量集中、保护效果好、熔池体积易于控制、操作灵活等优点,能够保证焊接质量,因此,选择了钨极氩弧焊方法。

2.2 焊材选择

焊接材料选用型号为HSCu201、规格为φ3.0mm或φ4.0mm焊丝,氩弧焊钨极采用φ4.0mm的铈钨极,保护气体为Ar气,要求Ar气体纯度在99.99%以上。

2.3 坡口形式及尺寸

 坡口采用V形坡口,其形式如图1所示。板厚δ=12mm,坡口角度为α=60°±5°,对口间隙为C=2~3mm,钝边P=1±0.5mm。采用砂轮机打磨加工坡口。

 

 

 

 

图1 对接焊坡口形式及尺寸

2.4 焊接设备及机具选择

焊接电源应选用额定电流450A以上的直流氩弧焊电源;焊枪选用500A以上水冷氩弧焊枪;预热及焊接过程加热采用特制大号的氧—乙炔火焰加热器;现场预热与焊接时,可采用半导体测温笔或远红外测温枪进行温度监测。

2.5 焊接工艺参数

焊接施工时,采用大热输入规范参数,见下表1。

表1 紫铜排母线焊接工艺参数

焊道

层数

焊接电流

I(A)

焊接电压

U(V)

极性

氩气流量Q

(L/min)

打底层

320~340

23~24

直流正接

16~18

填充层

350~360

26~27

直流正接

18~20

盖面层

350~360

26~27

直流正接

18~20

3 焊接施工要点

(1)为防止焊接缺陷的产生,焊接前需对工件及焊丝表面进行机械清理,将坡口两侧表面50mm范围内清刷干净,不得有氧化膜、水和油污,坡口加工面应无毛刺和飞边。然后用丙酮清洗接头焊缝及附近区域。

(2)焊前对口应平直,其弯折偏移不应大于0.2%,中心线偏移不应大于0.5%。

(3)预热温度和层间温度保持在600℃以上(紫铜排母线呈现淡红色)。为此,在焊接过程中,要始终用大号火焰加热器不断加热,采用较大的焊接热输入参数进行连续施焊。为保证工件质量,尽量保持水平焊接位置。

(4)焊接过程中需采取较大的焊接规范,使焊缝金属保持较高的温度,因此必须选择水冷焊枪。焊接时,采用左焊法,焊枪与工件夹角宜为75°~85°,焊丝与焊件间夹角为10°~20°,操作时焊枪应均匀、平稳地向前作直线运动,并保持恒定的电弧长度。当填充或盖面时,焊丝应做轻微横向摆动,在接头填满后,逐渐拉长电弧灭弧。每个焊缝应一次焊完,除瞬间断弧外不得停焊,焊接结束时要注意收弧,防止收弧处出现弧坑而影响焊接质量。

(5)焊接过程中要采取有效措施加强安全防护。由于施焊部位长时间处于高温状态,所以现场焊工焊接操作时,要在工件被焊部位处加特制的隔热板,以防止焊接工人烫伤、烧伤。

(6)每个焊口焊完后,应采用小火焰加热器对焊逢继续加热一段时间,降低焊缝的冷却速度。另外,焊接完一道焊口后,为避免焊枪的过热,应停焊一段时间,使焊枪冷却后,再焊下一道焊缝。

(7)为减少空中焊接作业,紫铜排母线的接长焊接可以在地面上进行,采用双面焊。这时紫铜排母线的组对间隙可以减小或不留间隙。焊缝正面焊完后,进行反面焊接前,要采用砂轮机进行反面清根处理。

为了保持焊后紫铜排母线的基本尺寸,减少焊接变形,地面焊接施工时,针对紫铜排母线结构尺寸,制做了特殊卡具,如图2所示。预热及焊接前先将紫铜排母线卡紧,强制防止其产生焊接变形。母线焊完未冷却前,不得移动或受力。对于局部超标的焊接变形,焊后采取水火矫形等措施进行矫正。

(8)在空中位置焊接时,采用单面焊,反面加陶瓷衬垫,衬垫形状的选择要保证焊缝加强高的尺寸要求,要留有足够的间隙。空中组对工装卡具基本形状与图2所示相似,但工装卡具的长度较短,重量较轻。空中焊接作业时,要多人配合,必须时时注意安全,防止烫伤或烧伤。

4 焊接质量标准与检验

4.1 质量标准

紫铜排母线的焊接质量执行国家标准GBJ149—90《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》规定。电阻率可以采取双臂电桥测试法。

4.2 质量保证措施

(1)焊接前要制定工艺试验方案,进行焊接工艺评定,并依据工艺评定进行现场试焊,然后确定现场焊接作业指导书。

(2)焊工应经培训考试合格后,方能上岗。

(3)焊机及氩气瓶上的计量器具必须在校验周期内,指示准确。氩气纯度要达到99.99%以上。

(4)严格执行工序交接检查制度,不合格部位必须处理后,方能进行下道工序施工。

4.3 质量检验

对焊件进行了外部、内部质量检查和焊缝直流电阻测定,结果如下:

(1)外观检查:对接焊缝上加强高度为3~4mm;焊缝熔合良好,呈圆弧形过渡,表面光滑,没有毛刺和凸凹不平之处,焊接接头表面无肉眼可见的裂纹、凹陷、缺肉、未焊透等缺陷。

(2)内部检查:对部分焊缝进行了X射线探伤检验。经检验,内部无裂纹、未熔合、夹渣、气孔等超标缺陷,依据JB4730-1994标准评定为Ⅰ级,超过了工程规定的Ⅱ级合格标准要求。

(3)焊道电阻测试:电阻率采用双臂电桥测试法,测定结果最大电阻率为0.016Ωmm2/m,与母材接近,符合GBJ149-1990标准的要求。

5 结论

(1)采用水冷式钨极氩弧方法焊接截面尺寸120×12mm的紫铜母线,焊接质量稳定,操作方便,适合现场施焊环境条件。

(2)在确定焊接方法及工艺参数时,应以工艺试验及评定为基础。施焊过程中,必须保证预热温度和焊缝层间温度,采用大规范焊接工艺参数施焊。

(3)采用本文确定的焊接工艺措施,在较短的时间一次焊接完成200道焊口,达到了无损检测一次合格率达100%,取得了良好的经济效益,保证了工程的顺利投产。目前该变电所运行状况良好。