柴曉朋

摘 要：青海鹽湖金屬鎂一體化項(xiàng)目是青海鹽湖集團(tuán)為加快柴達(dá)木盆地循環(huán)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)利用，合理利用鉀肥生產(chǎn)附產(chǎn)品高品位氯化鎂而建設(shè)的金屬鎂生產(chǎn)項(xiàng)目，其中10萬(wàn)噸/年電解鎂裝置是該項(xiàng)目的核心裝置，鋁母線是電解鎂裝置的核心組成部分。金屬鎂裝置利舊鋁母線翻新工程，主要包括從原挪威海德魯位于加拿大貝康庫(kù)鎂廠中拆回的向36個(gè)電解槽提供電能的主母線束30組，陰、陽(yáng)極母線束各6組，過(guò)道母線6組，跨接母線1組及進(jìn)、出口母線各1組，陽(yáng)極連接片656個(gè)、分流連接器584個(gè)、分流開(kāi)關(guān)68組，共計(jì)1000多噸。文章是經(jīng)過(guò)金屬鎂項(xiàng)目利舊鋁母線翻新施工，對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：金屬鎂；利舊鋁母線；翻新；施工技術(shù)

引言

隨著國(guó)內(nèi)外化工行業(yè)、冶金行業(yè)的不斷發(fā)展，很多工廠因各種原因會(huì)進(jìn)行拆遷或改造，同時(shí)會(huì)有很多被拆掉的舊設(shè)備或部件，根據(jù)使用情況有的會(huì)被直接廢棄，有的會(huì)經(jīng)過(guò)重新翻新和改造之后繼續(xù)利用于新的建設(shè)項(xiàng)目中，可以為新建設(shè)的項(xiàng)目節(jié)省一定成本費(fèi)用。青海鹽湖10萬(wàn)噸/年電解鎂工程中，對(duì)從加拿大拆回的舊鋁母線翻新和改造后重新利用，節(jié)約購(gòu)買新鋁母線費(fèi)用約1000多萬(wàn)元，降低了項(xiàng)目建設(shè)投資費(fèi)用。電解鎂利舊鋁母線翻新的施工技術(shù)總結(jié)如下。

1 工作目的

依據(jù)青海鹽湖10萬(wàn)噸/年電解鎂工程新設(shè)計(jì)的鋁母線施工圖紙，對(duì)加拿大拆回的利舊鋁母線按圖紙規(guī)定重新構(gòu)造、裝配和焊接并進(jìn)行修整，使之與新母線按照整體布局安裝于電解車間。

2 工藝特點(diǎn)

電解冶煉行業(yè)中，電解車間是個(gè)非常重要的生產(chǎn)車間，其投資非常大而且技術(shù)性強(qiáng)，電解是電能通過(guò)鋁母線系統(tǒng)進(jìn)入電解槽，以促成鎂的還原反應(yīng)，其過(guò)程需要消耗大量的電能，所以要有能輸送大電流的鋁母線，鋁母線導(dǎo)電效率的優(yōu)劣直接關(guān)系著電解槽生產(chǎn)的效率和耗電能的大小，所以不論電解槽的陰、陽(yáng)極導(dǎo)電連接，還是大直流鋁母線的焊接和安裝對(duì)質(zhì)量的要求都非常嚴(yán)格。

3 施工技術(shù)總結(jié)

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 施工場(chǎng)地：施工開(kāi)始前，要落實(shí)翻新施工場(chǎng)地，并應(yīng)具備三通一平，即路通、水通、電通，操作地面平整夯實(shí)。

3.1.2 施工機(jī)具：圓鋸床、碳弧氣刨、液壓矯直機(jī)、等離子切割機(jī)、剪板機(jī)、MIG/MAG弧焊機(jī)、1000A直流電焊機(jī)、毫伏表、電動(dòng)葫蘆、起重機(jī)、磨光機(jī)、砂輪機(jī)、刮刀、研板等。

3.1.3 輔助材料：道木、紅丹粉、機(jī)油、棉布、鋼絲繩、鋼板等。

3.1.4 施工人員：技術(shù)員、質(zhì)檢員、鋁焊工、鉗工、研磨工、力工、電工等，其中焊工必須具有有效的操作資格證，并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考試合格后上崗施焊。

3.2 檢查、驗(yàn)收

3.2.1 利舊鋁母線

施工開(kāi)始前，由業(yè)主提供利舊鋁母線的材質(zhì)分析報(bào)告；組織業(yè)主、監(jiān)理和施工方共同對(duì)利舊鋁母線的綜合情況進(jìn)行檢查；觀察和注意所有利舊鋁母線情況，共同制定一份完整的利舊鋁母線清單，與業(yè)主的發(fā)貨清單相比較，確定所有部件均已包括在內(nèi)并已核實(shí)。檢查中對(duì)存在過(guò)度腐蝕、變形或嚴(yán)重?fù)p壞的母線按編號(hào)進(jìn)行登記，檢查完畢后將檢查結(jié)果匯報(bào)給業(yè)主，由業(yè)主確定是否還有翻新價(jià)值，考慮是否用新鋁母線進(jìn)行替換。

3.2.2 焊機(jī)、焊絲及氬氣

施工中采用的數(shù)臺(tái)MIG/MAG弧焊機(jī)均具備出廠質(zhì)量合格證明文件、說(shuō)明書(shū)及操作手冊(cè)，并具有全方位的焊接功能，同時(shí)備有專業(yè)引弧和自動(dòng)延時(shí)滅弧裝置。

焊絲采用純鋁焊絲，成分要求與利舊鋁母線鑄鋁成分相同或高一個(gè)級(jí)別，采用退火狀態(tài)供貨并經(jīng)拋光處理及用塑料袋密封的盤(pán)狀焊絲；氬氣采用國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《氬氣》（GB4842）中一級(jí)及以上的工業(yè)純氬。焊絲和氬氣均具有出廠質(zhì)量證明文件、產(chǎn)品合格證、性能檢驗(yàn)報(bào)告等，并報(bào)監(jiān)理和業(yè)主檢查、驗(yàn)收。

3.3 鋁母線的搬運(yùn)

3.3.1 鋁母線的吊點(diǎn)位置應(yīng)根據(jù)鋁母線形狀確定，裝卸使用專業(yè)的工具或夾具，不得使用鋼絲繩、鏈具直接捆綁于鋁母線上，當(dāng)無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用木塊、橡膠板等襯墊進(jìn)行保護(hù)。

3.3.2 鋁母線的吊裝應(yīng)緩提、輕放，防止碰傷、刮傷。

3.3.3 運(yùn)輸時(shí)應(yīng)采取防止鋁母線變形和傾覆的措施；長(zhǎng)途運(yùn)輸時(shí)，鋁母線應(yīng)妥善包裝；短途運(yùn)輸時(shí)，硬性鋁母線可裸裝，軟性鋁母線和帶有導(dǎo)電壓接面的硬性鋁母線應(yīng)采取相應(yīng)的包裝措施。

3.4 鋁母線的存放

3.4.1 鋁母線的存放地應(yīng)有足夠的地基承載力。

3.4.2 鋁母線應(yīng)放置在離地100mm的墊木上；墊木的擺放應(yīng)滿足防止鋁母線變形和傾覆的要求。

3.4.3 鋁母線的存放應(yīng)按規(guī)格、件號(hào)分類，并應(yīng)有序多層壘放，壘疊層間應(yīng)有隔離支撐；隔離支撐上下對(duì)齊，壘疊不宜超過(guò)5層。

3.4.4 軟性鋁母線和帶有導(dǎo)電壓接面的硬性鋁母線應(yīng)采取妥善存放的措施。

3.5 鋁母線矯正

3.5.1 鋁母線運(yùn)至翻新場(chǎng)地后，首先對(duì)鋁母線部件在拆卸、運(yùn)輸或搬運(yùn)過(guò)程中有變形的進(jìn)行矯正。

3.5.2 每米彎曲長(zhǎng)度超過(guò)2mm時(shí)，應(yīng)予以矯正。

3.5.3 硬性鋁母線矯正宜采用機(jī)械或液壓式矯直機(jī)進(jìn)行，矯正作業(yè)平面避免與矯直機(jī)構(gòu)件相碰（擦）傷，表面劃痕允許深度小于1.5mm。

3.5.4 矯正后硬性鋁母線表面局部被壓陷深度≤2mm且壓痕面積小于100*100mm。

3.6 鋁母線外表面翻新

3.6.1 舊焊縫檢驗(yàn)：對(duì)現(xiàn)有的鋁母線焊縫進(jìn)行破裂檢查，檢查方法采用外觀檢查，也可用5倍～10倍的放大鏡觀察，焊縫表面不得有裂紋缺陷，有裂紋缺陷的焊縫應(yīng)氣刨后重新焊接。

3.6.2 補(bǔ)焊、打磨：硬性鋁母線外表面有凹槽時(shí)，先將氧化層刨切干凈，用融化極氬氣保護(hù)電弧焊填充補(bǔ)焊，采用磨光機(jī)將高出的焊肉磨光；如果母線表面有粗瘤，直接采用磨光機(jī)磨光。endprint

3.7 鋁母線鋸切

3.7.1 過(guò)道母線、跨接母線和進(jìn)、出口母線需按新設(shè)計(jì)的鋁母線圖紙尺寸進(jìn)行鋸切，同時(shí)將舊的連接硬鋁板切除，再安裝焊接時(shí)需重新采用新的硬鋁焊板連接。

3.7.2 新硬鋁板剪切、下料時(shí)需考慮母線在鋸切時(shí)可能缺失的長(zhǎng)度。

3.7.3 據(jù)切時(shí)必須保證母線端面的垂直度，以便再焊接時(shí)可以保證焊接質(zhì)量。

3.8 鋁軟帶翻新

3.8.1 依據(jù)新設(shè)計(jì)的鋁母線施工圖紙，對(duì)軟帶束連接件進(jìn)行檢查，檢查軟帶束帶片規(guī)格、片數(shù)及彎曲尺寸是否符合圖紙要求，若不符合則采用新鋁軟帶進(jìn)行修復(fù)；如果有4片以上軟帶嚴(yán)重?fù)p壞、變形，則需用等離子切割或同等方法割棄軟帶束連接件，重新更換新的鋁軟帶束。

3.8.2 新鋁軟帶剪切采用剪板機(jī)進(jìn)行，若需更換的軟帶束規(guī)格較多，技術(shù)人員可以列出詳細(xì)的《軟帶加工規(guī)格明細(xì)表》標(biāo)明圖號(hào)、寬度、長(zhǎng)度、每種規(guī)格的總片數(shù)、束數(shù)、組數(shù)，統(tǒng)一進(jìn)行放樣、剪切，將剪切后的軟帶按圖紙的片數(shù)整理成束。

3.8.3 鋁軟帶束成型后應(yīng)及時(shí)點(diǎn)焊固定，焊點(diǎn)應(yīng)距束兩端50mm。

3.8.4 軟帶束更換焊接時(shí)要用制作成型的胎具保證圖紙所需弧度及成品尺寸的準(zhǔn)確，并用專用工具將焊接端頭扎緊，用木錘或膠錘平整。

3.8.5 軟帶束與母線焊接的順序是先里后外，先下后上逐層焊接，第一層軟帶束焊縫背面加鋁墊條，全部焊完后端頭進(jìn)行封焊；對(duì)于封焊后有一端出現(xiàn)長(zhǎng)短不齊的軟帶束，必須進(jìn)行打磨處理，以滿足封焊后的要求，達(dá)到規(guī)定的焊接質(zhì)量。

3.9 導(dǎo)電壓接面翻新

3.9.1 檢驗(yàn)：利舊鋁母線中的所有導(dǎo)電壓接面都應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢查是否有深坑、破損、腐蝕及氧化嚴(yán)重等現(xiàn)象。

3.9.2 補(bǔ)焊、打磨：導(dǎo)電壓接面有深坑、破損、腐蝕、氧化程度嚴(yán)重的首先要刨切干凈，用融化極氬氣保護(hù)電弧焊填充補(bǔ)焊，焊肉確保超出表面5mm，再用磨光機(jī)將超出的焊肉磨光且必須保持表面平整度。

3.9.3 研磨：所有的導(dǎo)電壓接面都需進(jìn)行研磨使鋁母線達(dá)到最佳的導(dǎo)電性能。

（1）在導(dǎo)電壓接面刨切、填充補(bǔ)焊、焊肉刮除完畢后進(jìn)行研磨。（2）用紅丹粉和20#機(jī)油進(jìn)行調(diào)和，將調(diào)和完成后的紅丹顯示劑均勻的涂抹在研板表面。（3）將研板涂有紅丹顯示劑的一面與導(dǎo)電壓接面進(jìn)行接觸并平穩(wěn)地滑動(dòng)數(shù)次，然后將研板移開(kāi)，導(dǎo)電壓接面上就會(huì)顯示出有紅色的地方和沒(méi)有紅色的地方，這說(shuō)明有紅色的地方比沒(méi)有紅色的地方高，需用刮刀和角磨機(jī)配合，將高點(diǎn)刮除。（4）繼續(xù)用研板涂有紅丹顯示劑的一面與導(dǎo)電壓接面接觸并平穩(wěn)的滑動(dòng)數(shù)次后再進(jìn)行壓接面的紅色檢查，再用刮刀和角磨機(jī)配合將導(dǎo)電壓接面的較高處刮除。（5）如此重復(fù)數(shù)次直至紅色區(qū)域達(dá)到導(dǎo)電壓接面的80%且表面粗糙度符合設(shè)計(jì)規(guī)定即可。（6）研磨完成的導(dǎo)電壓接面，若不進(jìn)行電壓降測(cè)試，表面的紅丹粉暫不處理，防止表面氧化，在安裝前再進(jìn)行清洗、打毛、拔接。

3.9.4 電壓降測(cè)試：鋁母線導(dǎo)電壓接面連接會(huì)產(chǎn)生電壓降，如果接觸面處理不好會(huì)導(dǎo)致壓降增大，使電解槽電壓升高，能耗增加。在翻新、研磨完成后，用實(shí)驗(yàn)電流進(jìn)行電壓降測(cè)試來(lái)檢測(cè)鋁母線的導(dǎo)電性能，電壓降測(cè)試可采取抽查，抽查比例為利舊鋁母線束的1/8且不應(yīng)少于8組。

（1）通過(guò)歐姆定律知識(shí)，再不考慮環(huán)境因素、相同測(cè)距的情況下，對(duì)設(shè)計(jì)通過(guò)電流下的允許壓降轉(zhuǎn)換成實(shí)驗(yàn)電流下的允許壓降。這樣可以預(yù)判壓接面在通過(guò)設(shè)計(jì)電流下的壓降是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求。以電解鎂鋁母線為例，具體轉(zhuǎn)換計(jì)算方法如下：

由于是同等條件情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，壓降計(jì)算可簡(jiǎn)化為：

ΔU設(shè)=I設(shè)×R

ΔU設(shè)：為設(shè)計(jì)允許壓降值V；R：為所測(cè)量的壓接面電阻值Ω；

I設(shè)：為設(shè)計(jì)通過(guò)電流A。

ΔU試=I試×R

ΔU試：為試驗(yàn)下允許壓降值V；I試：為實(shí)驗(yàn)通過(guò)電流1000A。

所以ΔU試=■=■-3

按轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)測(cè)出的實(shí)際值≤ΔUI試即可滿足要求。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求壓接面在通電后允許壓降為6mV以下，設(shè)計(jì)通過(guò)電流為426KA/20=21.3KA。426KA-為設(shè)計(jì)通過(guò)總電流，20-為每組鋁母線束的導(dǎo)電連接面分支數(shù)。

將以上數(shù)值帶入公式：得

ΔU試=■=■=■=0.00028V=0.28mV

（2）對(duì)進(jìn)行電壓降測(cè)試的鋁母線束導(dǎo)電壓接面進(jìn)行清洗、打毛和拔接。

（3）采用1000A直流電焊機(jī)，導(dǎo)電壓接面通過(guò)1000A電流進(jìn)行壓降測(cè)試。用毫伏表進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)要求如果測(cè)試值小于0.28mV，則正常通電后可以滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）測(cè)試合格后的導(dǎo)電壓接面，再加以噴涂防止表面氧化，在安裝前再進(jìn)行清洗、打毛、拔接。

4 施工重點(diǎn)

鋁母線的導(dǎo)電效率是否良好，導(dǎo)電壓接面的施工質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用；舊鋁母線因長(zhǎng)期使用，導(dǎo)電壓接面燒穿、受損程度比較嚴(yán)重，所以施工中要特別注意導(dǎo)電壓接面的刨切、補(bǔ)焊和研磨，要嚴(yán)格按照翻新施工程序進(jìn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

從金屬鎂項(xiàng)目利舊鋁母線翻新的施工情況看，翻新后的鋁母線可以滿足新鋁母線的性能要求及電解鎂生產(chǎn)工藝需求，符合新設(shè)計(jì)的金屬鎂裝置電解車間整體布局的安裝條件，并按照指定安裝位置重新安裝于全新年產(chǎn)10萬(wàn)噸/年金屬鎂廠電解車間。鋁母線的翻新、利用，避免了舊鋁母線的廢棄和重新使用新鋁母線所增加的費(fèi)用和工期。希望電解鎂工程利舊鋁母線翻新施工技術(shù)的總結(jié)能為今后類似的舊廠拆遷、改造、檢修項(xiàng)目中鋁母線翻新施工提供借鑒與經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]赫氏公司鋁母線翻新和改造規(guī)格書(shū)[S].

[2]鋁母線焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].endprint