电站铝母线的焊接工艺过程控制

新疆电力２００６年第２期总第８９期　电站铝母线的焊接工艺过程控制　芦峰　国电新疆红雁池发电有限责任公司　（乌鲁木齐８３００４７）　【文　摘】就电站安装与检修过程铝母线的焊接中　作奠定了理论和实践依据。　所产生的问题，通过大量实验及其在实践中的运　【关冀词１电站铝母线焊接工艺过程控制　用，还步找到了一条行之有效街解决途径。为了使　之在今后的电站安装与检修过程中得到广泛运　０概述　用，本文较为糸统地介绍了铅母线焊接时的工艺　国电红电位于乌鲁木齐市南郊，１９７０年第一　要点及过程，为目后从事此类有色金属的焊接工　台机组并网发电，先后投产九台机组，其单机容量　第一种方案组合截面的正应力ｏ－ｍａｘ为：　加固材料和几何尺寸，对于加固材料，使用截面积　仃一＝Ｍ一／Ｗｚ＝４４．７３８×ｌＯ￣ｋｇ／１０２９８。５６　越大的工字钢，其抗弯模量就会越大，但其价格就　ｃｍ’＝４３４．４１ｋｇ／ｅｍ２￣１０００　ｋｇ／ｅｍ　会越昂贵，这方面对于经济性来说，不合算。通过　第二种方案组合截面的正应力　为：　计算我们可以看出用２８号工字钢加固强度足够，　叮叫＝Ｍ一／Ｗｚ＝２７．９３７×１０￣ｋｇ　・　ｅｍ／　为了进一步加大其安全性，根据公式：　１０２９８．５６　ｅｍ’＝２７１．２７ｋｇ／ｅｍ２　１０００　ｋｇ／ｅｍ２　Ｉｚ＝ＩＩ＋Ｉ２＋ａＩ　ＡＩ＋ａｌ２：　２　可见，第二种方案中的最大弯矩３７．９３７ｔ・ｍ　提高ａ参数（即使加固的工字钢离刚性梁的　比第一种方案中的最大弯矩４４．１２１３ｔ・ｍ小了很　上表面距离变大），会使Ｉｚ与ｙＲ同时都变大，Ｉｚ　多，对于同种材料的加固来说，计算结果显示可以　中的ａ是以平方的数量增大，而ｙＲ却不是以平　减小正应力。因此将塔吊的吊点移至第一根刚性　方的数量增大，显然Ｉｚ的增大幅度大于ｙ～的增　梁的位置，可以进一步增大水冷壁吊装的强度，提　大幅度，因此，抗弯模量ＷＺ会增大。　高其吊装的安全性。　４结语　３．２增大抗弯模量根据抗弯模量的公式　通过上述的计算与分析，得出将水冷壁吊点　Ｗｚ＝Ｉｚ／ｙ一，其中增大，可以提高抗弯模量，但截　改放在刚性梁上和提高加固工字钢离刚性梁的距　面的惯性矩Ｉｚ是由水冷壁与加固材料本身的断　离，可以加强水冷壁的吊装强度，同时降低吊装时　面的惯性矩和几种材料的几何尺寸来决定，设备　所需的成本。　本身的材料和几何尺寸我们无法改变，只能改变　维普资讯 http://www.cqvip.com

新疆电力２００６年笫２期总笫８９期　也从２５ＭＷ逐步提升至１００ＭＷ，客观上造成了机　时焊缝熔池无颜色变化，给焊接操作也带来一定　组新老并存、局部设备严重老化的局面。铝母线是　困难。　除了氧化问题之外，铝及其合金在焊接时常　电站变电设备中重要的输电导线，由于设备老化　及自然因素，在日常检修过程中，已多次发现铝母　易出现问题还有气孔、裂纹问题等，下面分别就其　线有变形、焊口开裂等现象，直接影响到电站的安　产生的原因和防止措施予以分析。　全生产。通常用来消除该缺陷的有效方法就是通　２原因与措施　过更换和局部手工电弧焊接来实现的，但从焊后　２．１．气孔产生的原因和防止措施　焊口表面所反馈的信息来看，星罗棋布的气孔和　局部细密的裂纹又对其强度产生质疑，虽对该焊　缝运用多种方法进行处理，勉强达到使用要求，但　终究因其质量可靠性差、劳动强度高、效率低等因　素，逐步放弃了这种落后的焊接工艺。本文所介绍　的是在运用新技术、新工艺的基础上，通过大量的　试验，逐渐摸索出的一条质量可靠、操作简便的先　进铝母线焊接技术。　１铝及其合金的焊接性　１．１铝及其合金具有良好的导电性、导热性和耐　腐蚀性，重量又轻，且具有较高的强度，在电气设　备中得到广泛运用，铝母线因其所用材质大多为　纯铝或铝镁合金，所以应对其有所了解。　铝及其合金的焊接要比低碳钢的焊接困难得　多，其焊接特点也与钢有着极大的差异，这主要与　铝及其合金本身的物理和化学性能有关。　铝的熔点虽低，但其热膨胀比钢大两倍。在焊　接过程中，由于铝的热膨胀较大，焊接刚性结构　时，随着温度的上升，材料内所产生的焊接应力也　会相应增加。加之其高的线膨胀系数和导热性，均　可能导致裂纹（特别是电弧的弧坑处）和变形的产　生，从而相应增加了焊接的困难。虽然铝的溶点　低，但熔化时几乎还是需要与熔点达１　５３０℃的钢　一样多的热量。因此，必须提高焊接热规范，采用　热量较集中的热源，才能满足焊接操作的要求。　１．２纯铝的化学性质活泼，对氧非常敏感，表面极　易形成氧化膜，氧化膜的熔点很高（Ａ１２０３熔点为　２０５０℃），而且紧密、坚固、粘性好，有效的防止了　内层的继续氧化及腐蚀。但这种ＡＩ２　０３薄层，不　仅在焊接时容易形成未熔合及夹渣缺陷，使接头　的性能降低，还可能存在于熔池表面而影响电弧　的稳定燃烧，妨碍焊接过程的正常进行，加上由于　氧化膜对水分有很高的吸附能力，于是便成为焊　接气孔形成的主要原因。此外，铝及其合金在融化　气孔是铝及其合金在焊接时的常见缺陷，特　别是在纯铝焊接时，气孔问题异常突出。　２．１．１气孔产生的原因：在焊接高温下，焊接区域　周围的水、油、潮湿空气等侵入焊接电弧，在电弧　中间很容易分解成氢原子和氢质子，溶人热得熔　融金属中，成为形成焊缝气孔的主要来源。　２．１．２．防止气孔产生的措施：气孔的存在，削弱　了焊缝的有效面积，对接头的力学性能及腐蚀性　都会有不良影响，因此在焊接过程中，应采取以下　措施：　（１）将氢的来源减少到最低限度，焊接时，应　严格控制焊接材料所含水分。在气体保护焊时，氩　气纯度应在９９．９９％以上，必要时应进行干燥处　理；　（２）为清除氧化膜，焊前应对焊丝及工件表面　进行严格清理；　，　（３）制定合理的焊接工艺，其目的主要是为了　创造有利于减少氢溶人或者有利于氢溢出的条　件；　（４）对厚大工件适当预热，这样一方面可以提　高工件的原始温度，消除焊接区域表面吸附的水　分，另一方面还可降低焊缝熔池的冷却速度，相应　改善气体逸出条件，故有利于减少焊缝的气体倾　向。　２．２裂纹产生的原因和解决措施　２．２．１裂纹产生的原因：前面说过，铝及其合金与　钢相比，高温塑性较差，强度也低，同时铝的线膨　胀系数大，所以能产生较大的收缩应力，加快了变　形速度，使得熔滴的流动速度往往跟不上液态夹　层的开裂速度，继而造成铝及其合金在焊接时有　较大的开裂倾向。　２．２．２防止裂纹产生的措施：防止裂纹的主要途　径，应是选配合适的焊丝和尽可能优选的母材成　分，通过合理的焊接措施，来减少焊接应力，降低　４７　维普资讯 http://www.cqvip.com

新疆电力２００６年第２期总第８９期　焊接接头的热输入量。　形。目前，铝及其合金焊接应用最多的方法是氩弧　３铝及其合金的焊接　焊及电阻焊，其次还有钎焊。　３．１焊接方法的选择：铝及其合金的导热性好，比　本文着重就运用非熔化极钨极氩弧焊方法从　热容和线膨胀系数大，所以在焊接时消耗的热源　事铝及其合金的焊接过程作翔实阐述。　功率大，并需要采用热量集中的热源。否则，将会　３．２焊接材料的选择：　造成未焊透或者因加热不集中而造成的严重变　表１　铝及铝合金焊丝牌号及成份表　焊　化学成分（％）　丝　种　…牌号　　主要成分　一　…　杂质，不大于　类　镁　铜　锰　铁　硅　钛　铝　锌　镁　铜　詈　ＳＡＩ．２　一　一　一　≤０．２５　≤０．２０　—　９９．６　ｌ一　一０．０１　—０．４０　Ｉ　纯　ＳＡ１４　一　一　一　≤０．３０　≤０．３０　—　９９．５　１一　一０．０１５　—０．５０　Ｉ　铝　ＳＡＩ－．４　一　一　一　≤０．３０　≤０．３５　—　９９．３　１一　一　０．０５　—　０．７０　一　一一　一一一一一一一一一一一一一一一’一一　一一。一一一一一一一一一　一一一一一　一一一一一一一一一一一一一一一　一一　一一亍一一一一一一一一一一一一　一一　一一　一一　一一一一一　铝　ＳＡＩＭｇ２　２．２－２．８　—　０．１５－０．４０　≤０．４０　≤０．４０　一　余量：一　一０．１０　０．１０　０．８０　Ｉ　镁　ＳＡＩＭ￣　３．２－３．８　—　０．３０－０．６０　≤０．５０　≤０．５０　一　余量：０．２０　—　０．０５　０．１０　０．８５　●　合　ＳＡＩＭｇ４Ｍｎ　４．２－４．８　—０．５０－１．００　４０．４０　≤０．５０　一　余量：０．２０　—　０．０５　０．１０　●　．　金　ＳＡｌＭｇ５　４．７．５．７　—０２０－０．６０　≤Ｏ．４０　≤０．４０　０２０－０，６０　余量：一　一０．１０　０．１０　１．０ｌ　国电红电电气铝母线的材质为纯铝或铝镁合　清理等方法，将焊口两侧３０—５０ｒａｍ范围内氧化　金，当施行纯铝焊接时，根据铝及铝合金焊丝牌号　膜清除干净。当使用砂轮、砂纸清理时，易使残留　及成份表，可选用纯铝焊丝ＳＡ１—２、ＳＡ１—３等，并　沙粒进入需焊接区域，故在焊前还应清除残留在　应使焊缝中Ｆｅ、Ｓｉ等杂质控制在一定范围内，以防　坡口上的沙粒。选用钢丝刷时，其钢丝直径应不大　止形成Ａｌ—Ｆｅ—ｓｉ网状共晶分布于晶界而导致裂　于０．１—０．１５ｍｍ。否则，将会使划痕过深。　纹产生。焊丝也可直接由母材上截取，但当接头腐　４．２坡口准备：国电红电铝母线一般为对接接头，　蚀性要求较高时，最好选用纯度高于母材的焊丝。　８＝１０ｍｍ板状母线可开单“Ｖ”型坡口，颇口角度　当从事铝一镁合金焊接时，为了弥补焊缝中镁元素　３０—３５。，实施单面焊全焊透方式焊接；‘ｐ６ｏ×５铝　的烧损，最常用的是含镁量在５％的ＳＡ１Ｍｇ焊丝，　母线管也可开单“Ｖ”型坡口，颇口角度３０—３５。，采　这种焊丝也可用于Ａ１一Ｍｇ—Ｓｉ系合金的焊接。　用全位置焊接方法。　４焊前准备　５铝母线焊接方法　４．１焊前清理　铝及铝合金的导热性好，比热容和线膨胀系　４．１．１清油垢：当管状或板状铝母线表面比较干　数大，所以在焊接时消耗的热功率大，并需要采用　净时，可用热水或蒸汽吹洗，若只有轻微油污，可　热量集中的热源。否则，将会造成未焊透或者因加　用６０—７０℃的碱性混合液（１％ＮａＯＨ＋５％　热不集中而造成严重变形。目前，铝及铝合金焊接　Ｎａ３Ｐ０４＋３％Ｎａ２Ｓｉ０３水溶液）或温度为６０—　应用最多的方法是氩弧焊、电阻焊、手工电弧焊及　７０℃的３％ＮａＯＨ溶液清洗。如果油污严重或有油　钎焊等，而其中所选用非熔化极氩弧焊从事铝及　漆，则要用有机溶剂如三氯乙烯、丙酮、汽油、松香　铝合金的焊接，以其工作效率高、焊缝机械性能　水等清洗。　好、成型美观、易于操作等，已在厂内部得到广泛　４．Ｉ．２清除氧化膜：可由机械方法进行清理。所谓　的应用。　机械方法既是采用机械切削、钢丝刷及锉刀手工　５．１．铝母线焊接电源的选择：焊接铝母线时，从　维普资讯 http://www.cqvip.com

新疆电力２００６＃－ｇ　２期总第８９期　地区调度集控中心建设经验　陈永红　新疆昌吉电业局　（昌吉８３１　１００）　【文　摘】根据昌吉电业局集控中心现状，对集控　ＰＡＮＳ２０００，运行至今共接入了６个１１０ｋＶ变电　中心在建设过程中遇到的问题进行总结。并提出　站，实现了无人职守。‘　几点建议。　局集控中心的构成如图１所示：集控中心系　【关键词】集控主站系统调度自动化遥控综自　统与调度自动化主站直接接收无人值班变电站的　装王遥调电同监控　远动信息。无人值班变电站与集控中心系统、调度　１昌吉电业局现状　自动化系统之间以常规的远动方式通讯，并可以　昌吉电业局集控中心采用的是许继　保持原有的通道和通信方式不变，昌吉电业局新　“阴极雾化”的作用和钨极许用电流方面考虑，一　强度可达到母材的９０％以上，其工艺要求如下：　般多采用交流钨极氩弧焊接电源，例如所使用的　（１）焊前要检查焊前准备情况及组对质量工　ＰＡＮＡ—ＴＩＧＷＰ３００焊接电源。由于是在氩气的良　作，合格后方可施焊；　好保护下，熔池可免受氧、氢等有害气体的影响，　（２）采用交流氩弧焊机，即ＰＡＮＡ—ＴＩＧＷＰ３００　氩弧焊的电弧稳定、热量集中，其焊缝的组织致　焊接电源；　密、成型美观、强度和塑性高，并且工件变形小，对　（３）焊丝的化学成分可与母材相同或其纯度　９６０×５管状铝母线及８＝４—１Ｏ板状铝母线使用　略高于母材；　此种方法较为适宜。　（４）根据工件厚度、焊接层数及所在空间位置　５．２．铝母线手工钨极氩弧焊工艺　的不同，来选择焊接电流、钨极直径、焊丝直径极　手工钨极氩弧焊焊接铝母线时，焊缝及接头　氩气流量等工艺参数，如表２。　表２　铝母线手工钨极氩弧焊工艺参数　注：表中所列数值适用于纯铝，但焊接铝镁合　强度和塑性高，并且工件变形小，使得此工艺过程　金时，电流可相应降低２０—４０安培。　已在公司电气铝母线检修中得到广泛应用，而且　（５）焊丝与焊件水平面夹角以１０—１５。为宜，　其效果良好。　采用左焊法，焊速应尽量快。　６结束语　参考文献　本工艺利用交流ＴＩＧ焊电弧稳定，控制性好，　１刘云龙．袖珍焊工手册．机械工业出版社　质量优的特点，依据铝及铝合金的焊接性，进行铝　２火力发电厂焊接技术规程．ＤＬ／Ｔ８６９—　母线焊接，因其焊后焊缝的组织致密、成型美观、　２Ｏｏ４　４９