裸铜绞线放热焊技术应用浅析

作外药风作摘要:裸铜绞线材料以其导电性能和性价比的优势，越来越多的被火力发电厂和核电厂选为构建主体电气接地网络的材料。本文结合国核压水堆示范工程项目施工现场裸铜绞线放热焊接操作经验，总结出提高裸铜绞线放热焊接成功率的措施，以降低返工成本，提高工作效率。

1放热焊接技术简介

热焊接技术是金属导体断口连接的施工工艺，具有可靠性、易操作、高导放电率等特点，越来越被广泛应用在电气接地施工中，逐渐取代了以往的机械或压力型表面对表面的金属导体连接方式。裸铜缆放热焊接过程，无需外部电源或热源，利用铜化物被铝置换过程中产生的极高的热量，化学反应产生的液体铜在特制的石墨模具的焊接室中固化成一定形状、尺寸，符合工程需求的熔焊接头;整个过程非常迅速，数秒就可以完成焊接;因是分子结构焊接，所以具有抗氧化、耐腐蚀、能承受大电流冲击等特性，被大家所青睐。

2提高放热焊接成功率的重要性

2.1节省施工成本费用，提高工作效率

裸铜绞线放热焊接材料成本费用主要包括:裸铜绞线费用、放热焊药费用和模具费用。其中，裸铜绞线为主要施工材料，使用量最大，其要求铜含量不小于99.90%，且价格较高，如放热焊接一次不合格，将浪费大量的裸铜绞线。

放热焊药为焊接过程主体材料，使用量较多，且焊药不可重复使用;据了解，目前市场上国产焊药价格为15～30元/套，进口焊药价格一般高于国产焊药，为40元/套，可见其高昂的费用。模具作为焊接反应的载体，使用寿命较为短暂，国产模具一般使用寿命为80～200次，而进口艾力高模具的寿命只有50次左右，且放热焊接模具价格较高，普遍 价格上百元一个。因此，提高裸铜绞线放热焊接成功率，保证现场施工“一次成型”、“一次成优”，避免返工，可节省可观的材料费用和人工成本，并提高了工作效率，为施工进度按期完成增加砝码。2.2保障接地网可靠性

接地系统中，金属导体连接点是接地回路的薄弱点，影响整个电站接地网的阻抗。连接点质量的好坏决定了接地网的可靠性，也决定了接地电路保护人身安全和保护设施设备的能力。

2.3绿色环保施工，减少有毒有害气体对人体伤害

放热焊接过程伴随着铜化物和金属铝的化学反应，在产生液体铜和氧化铝残渣的同时，还会产生有毒、有害气体，这些气体会直接排入空气中，造成施工环境空气污染;焊药反应后的化学残渣也会造成环境污染。因此，提高裸铜绞线放热焊接成功率可减少垃圾废料，保障绿色施工。

2.4降低安全风险

裸铜绞线放热焊接原理是利用金属化合物化学反应热作为热源，有效地传导至金属熔接部位，使化学反应置换出的液体铜与焊接部位金属铜迅速熔接为一体，因在特制的石墨模具的焊接室中完成熔接过程，所以形成一定形状、尺寸，符合工程需求的熔焊接头。在数秒的焊接过程中，氧化铜被还原成液体铜，足见化学反应过程迅速且产生了极高的热量，对施工人员存在烫伤、爆炸风险。

由于模具并不是一次塑型的完全密封体，故放热焊接过程中可能会发生高热铜汁溅出的现象，若操作人员操作不当，极易造成人员烫伤、烧伤;如 作业面周围有易燃物存在，还有可能引起火灾。另外，引起化学反应发生的导火线是焊接材料中的火药，火药在点燃过程中，也会为施工人员带来一定风险。因此，提高裸铜绞线放热焊接成功率可降低作业过程中的安全风险。

3放热焊接头质量检查一般标准

一般，凭借现场质量验收人员对放热焊接接头的现场评定来判定裸铜绞线放热焊接成功与否，现场验收放热焊接接头的主要项目有:焊接头大小焊接头颜色、焊接头表面光滑度、焊接头汽泡度。3.1焊接头大小

此项检查判定合格条件为:限制在焊接部位之内的导体没有大面积的暴露;水平连接的接头顶部最大降低(在焊渣被清除后)不应低于导体的顶部;水平连接的接头顶部不宜过高。

3.2焊接头颜色

放热焊接结束后，用轻型铜丝刷刷焊接头，焊接头正常情况应为金黄色至青铜色。偶尔顶端也呈银白色，银白色说明表面上有“锡珠”，由于同金属铸在一起，连接铸铁或镀锌表面的焊接头经常呈现银白色，是正常情况。

3.3焊接头表面光滑度

焊接头表面应平滑，没有大块的焊渣存在。如果接头表面覆盖20%的焊渣或焊渣被除掉后有任何裸铜绞线线股暴露，那么说明此焊接头不合格，焊接°

质量高于上述标准的可视为焊接合格

3.4焊接头汽泡度

一般来讲，焊接头表面应无汽泡，过度的汽泡是该导体或模具含污染物的结果。一些非常小的小孔可能出现在焊接头顶部表面。孔的深度一定不要延伸出导体的中心之外，检查时可使用直径为1/32英寸的铁丝来探孔，如果孔的深度超过了导体的中心，那么说明此焊接头不合格，焊接质量高于上述标准的可视为焊接合格。

4裸铜缆放热焊接技术应用

根据上述裸铜缆放热焊接接头质量检查的一般标准可看出，现场施工时，只要控制好焊接头的大小、颜色、夹渣和汽泡度，就能很好的把控焊接接头的成功率。通过对国核压水堆示范工程项目现场多次放热焊接操作进行对比和分析，总结出以下提高裸铜缆焊接成功率的经验措施。

4.1焊药存储和用量

4.1.1焊药存储

接地裸铜绞线放热焊接过程主要是焊药的化学反应过程，因此，焊药的质量对放热焊接成功与否起到了关键作用。若焊接过程中使用的焊药受潮，则会影响焊药的充分反应，易导致焊接头存在夹渣和汽泡现象，颜色也会发生变化，使得放热焊接接头验收无法一次通过，所以，焊药在发生化学反应前的存储工作显得尤为重要。装载焊药的容器一般为密封较严且出厂封装完好的塑料容器。为降低焊药所处环境温湿度对密封容器内焊药质量的影响，给予的对策是将焊药储存在恒温恒湿仓库中，每次施工时，对焊药即领即用。

4.1.2焊药用量

放热焊接过程中，焊药的使用剂量对焊接头质量的影响也很重要。剂量过小，焊接头顶部表面很容易出现露导体情况。剂量过大，焊接头会过高，且容易将模具顶开，发生漏药危险。因此，在裸铜绞线采用不同的焊接形式和选用不同的模具时，要进行焊接前焊药用量试验，对焊药剂量逐渐增加，直至找到满足焊接头验收标准的最适宜剂量，并记录数据，作为同类型放热焊接焊药用量参考，以提高现场施工中放热焊接成功率。

4.2模具清洁和维护

石墨模具作为焊接过程的载体，也是影响裸铜缆放热焊接成功率的重要因素。若模具内部有焊渣残留，后续施工的焊接头会产生汽泡、夹渣和表面颜色变化。所以，在每次焊接完成且模具冷却后，要使用软毛刷对模具内部进行清理，清理过程要认真仔细，保证无药粉和残渣残留。特别注意不要使用钢刷、铁刷或硬质材料的刷子，因为模具一般使 用石墨制成，使用硬质工具清理会对模具造成损伤和破坏。模具使用前，要对模具密封性进行仔细的肉眼检查，确保模具封闭严密，不发生漏药情况。要严格对照模具使用说明中对模具使用次数的相关规定执行，模具使用寿命到了就要及时更换，不能因为想省钱、省事而超寿命使用模具，否则将会浪费更多的材料，得不偿失。

4.3提前预热清水汽

归纳总结中发现，接地裸铜绞线放热焊接接头出现汽泡的主要原因就是模具、焊药、裸铜绞线存在水汽，所以要采取措施消除水汽。在现场焊接操作前，需使用液化气罐或电热吹风对模具、焊药、裸铜绞线进行加热，来消除模具内部、焊药内部和裸铜绞线表面附着的水汽，以降低焊接接头上部出现汽泡的概率，提高裸铜缆放热焊接成功率。

4.4其他影响因素及措施

天气对裸铜绞线放热焊接也存在一定影响，根据现场经验，空气湿度大于85%会降低焊接成功率，阴天、下雨、下雪、大风等天气均不利于裸铜绞线的焊接，应尽量避免作业，如实在需要作业的，应在施工现场做好临时措施，如搭设防护棚等。

裸铜绞线表面杂质也会对焊接质量产生影响，作业前，需使用钢毛刷对焊接部分的裸铜绞线表面进行清理，清理范围包括表面附着物和锈迹。

5结束语

通过深入分析总结裸铜缆放热焊技术，能更好的指导后续现场施工，保障放热焊接“一次做好、一次成优”，避免返工带来的施工成本浪费，同时，提高了工作效率，更为其他项目同类型施工积累了宝贵经验。

(中国电建集团核电工程有限公司 杨永恒 刘诚诚)