中國電建集團核電工程有限公司 楊永恒 劉誠誠

1 放熱焊接技術簡介

放熱焊接技術是金屬導體斷口連接的施工工藝，具有可靠性、易操作、高導電率等特點，越來越被廣泛應用在電氣接地施工中，逐漸取代了以往的機械或壓力型表面對表面的金屬導體連接方式。裸銅纜放熱焊接過程，無需外部電源或熱源，利用銅化物被鋁置換過程中產生的極高的熱量，化學反應產生的液體銅在特制的石墨模具的焊接室中固化成一定形狀、尺寸，符合工程需求的熔焊接頭；整個過程非常迅速，數秒就可以完成焊接；因是分子結構焊接，所以具有抗氧化、耐腐蝕、能承受大電流沖擊等特性，被大家所青睞。

2 提高放熱焊接成功率的重要性

2.1 節(jié)省施工成本費用，提高工作效率

裸銅絞線放熱焊接材料成本費用主要包括：裸銅絞線費用、放熱焊藥費用和模具費用。其中，裸銅絞線為主要施工材料，使用量最大，其要求銅含量不小于99.90%，且價格較高，如放熱焊接一次不合格，將浪費大量的裸銅絞線。

放熱焊藥為焊接過程主體材料，使用量較多，且焊藥不可重復使用；據了解，目前市場上國產焊藥價格為15～30元/套，進口焊藥價格一般高于國產焊藥，為40元/套，可見其高昂的費用。模具作為焊接反應的載體，使用壽命較為短暫，國產模具一般使用壽命為80～200次，而進口艾力高模具的壽命只有50次左右，且放熱焊接模具價格較高，普遍價格上百元一個。因此，提高裸銅絞線放熱焊接成功率，保證現場施工“一次成型”、“一次成優(yōu)”，避免返工，可節(jié)省可觀的材料費用和人工成本，并提高了工作效率，為施工進度按期完成增加砝碼。

2.2 保障接地網可靠性

接地系統(tǒng)中，金屬導體連接點是接地回路的薄弱點，影響整個電站接地網的阻抗。連接點質量的好壞決定了接地網的可靠性，也決定了接地電路保護人身安全和保護設施設備的能力。

2.3 綠色環(huán)保施工，減少有毒有害氣體對人體傷害

放熱焊接過程伴隨著銅化物和金屬鋁的化學反應，在產生液體銅和氧化鋁殘渣的同時，還會產生有毒、有害氣體，這些氣體會直接排入空氣中，造成施工環(huán)境空氣污染；焊藥反應后的化學殘渣也會造成環(huán)境污染。因此，提高裸銅絞線放熱焊接成功率可減少垃圾廢料，保障綠色施工。

2.4 降低安全風險

裸銅絞線放熱焊接原理是利用金屬化合物化學反應熱作為熱源，有效地傳導至金屬熔接部位，使化學反應置換出的液體銅與焊接部位金屬銅迅速熔接為一體，因在特制的石墨模具的焊接室中完成熔接過程，所以形成一定形狀、尺寸，符合工程需求的熔焊接頭。在數秒的焊接過程中，氧化銅被還原成液體銅，足見化學反應過程迅速且產生了極高的熱量，對施工人員存在燙傷、爆炸風險。

由于模具并不是一次塑型的完全密封體，故放熱焊接過程中可能會發(fā)生高熱銅汁濺出的現象，若操作人員操作不當，極易造成人員燙傷、燒傷；如作業(yè)面周圍有易燃物存在，還有可能引起火災。另外，引起化學反應發(fā)生的導火線是焊接材料中的火藥，火藥在點燃過程中，也會為施工人員帶來一定風險。因此，提高裸銅絞線放熱焊接成功率可降低作業(yè)過程中的安全風險。

3 放熱焊接頭質量檢查一般標準

一般，憑借現場質量驗收人員對放熱焊接接頭的現場評定來判定裸銅絞線放熱焊接成功與否，現場驗收放熱焊接接頭的主要項目有：焊接頭大小、焊接頭顏色、焊接頭表面光滑度、焊接頭汽泡度。

3.1 焊接頭大小

此項檢查判定合格條件為：限制在焊接部位之內的導體沒有大面積的暴露；水平連接的接頭頂部最大降低（在焊渣被清除后）不應低于導體的頂部；水平連接的接頭頂部不宜過高。

3.2 焊接頭顏色

放熱焊接結束后，用輕型銅絲刷刷焊接頭，焊接頭正常情況應為金黃色至青銅色。偶爾頂端也呈銀白色，銀白色說明表面上有“錫珠”，由于同金屬鑄在一起，連接鑄鐵或鍍鋅表面的焊接頭經常呈現銀白色，是正常情況。

3.3 焊接頭表面光滑度

焊接頭表面應平滑，沒有大塊的焊渣存在。如果接頭表面覆蓋20%的焊渣或焊渣被除掉后有任何裸銅絞線線股暴露，那么說明此焊接頭不合格，焊接質量高于上述標準的可視為焊接合格。

3.4 焊接頭汽泡度

一般來講，焊接頭表面應無汽泡，過度的汽泡是該導體或模具含污染物的結果。一些非常小的小孔可能出現在焊接頭頂部表面。孔的深度一定不要延伸出導體的中心之外，檢查時可使用直徑為1/32英寸的鐵絲來探孔，如果孔的深度超過了導體的中心，那么說明此焊接頭不合格，焊接質量高于上述標準的可視為焊接合格。

4 裸銅纜放熱焊接技術應用

根據上述裸銅纜放熱焊接接頭質量檢查的一般標準可看出，現場施工時，只要控制好焊接頭的大小、顏色、夾渣和汽泡度，就能很好的把控焊接接頭的成功率。通過對國核壓水堆示范工程項目現場多次放熱焊接操作進行對比和分析，總結出以下提高裸銅纜焊接成功率的經驗措施。

4.1 焊藥存儲和用量

4.1.1 焊藥存儲

接地裸銅絞線放熱焊接過程主要是焊藥的化學反應過程，因此，焊藥的質量對放熱焊接成功與否起到了關鍵作用。若焊接過程中使用的焊藥受潮，則會影響焊藥的充分反應，易導致焊接頭存在夾渣和汽泡現象，顏色也會發(fā)生變化，使得放熱焊接接頭驗收無法一次通過，所以，焊藥在發(fā)生化學反應前的存儲工作顯得尤為重要。裝載焊藥的容器一般為密封較嚴且出廠封裝完好的塑料容器。為降低焊藥所處環(huán)境溫濕度對密封容器內焊藥質量的影響，給予的對策是將焊藥儲存在恒溫恒濕倉庫中，每次施工時，對焊藥即領即用。

4.1.2 焊藥用量

放熱焊接過程中，焊藥的使用劑量對焊接頭質量的影響也很重要。劑量過小，焊接頭頂部表面很容易出現露導體情況。劑量過大，焊接頭會過高，且容易將模具頂開，發(fā)生漏藥危險。因此，在裸銅絞線采用不同的焊接形式和選用不同的模具時，要進行焊接前焊藥用量試驗，對焊藥劑量逐漸增加，直至找到滿足焊接頭驗收標準的最適宜劑量，并記錄數據，作為同類型放熱焊接焊藥用量參考，以提高現場施工中放熱焊接成功率。

4.2 模具清潔和維護

石墨模具作為焊接過程的載體，也是影響裸銅纜放熱焊接成功率的重要因素。若模具內部有焊渣殘留，后續(xù)施工的焊接頭會產生汽泡、夾渣和表面顏色變化。所以，在每次焊接完成且模具冷卻后，要使用軟毛刷對模具內部進行清理，清理過程要認真仔細，保證無藥粉和殘渣殘留。特別注意不要使用鋼刷、鐵刷或硬質材料的刷子，因為模具一般使用石墨制成，使用硬質工具清理會對模具造成損傷和破壞。

模具使用前，要對模具密封性進行仔細的肉眼檢查，確保模具封閉嚴密，不發(fā)生漏藥情況。要嚴格對照模具使用說明中對模具使用次數的相關規(guī)定執(zhí)行，模具使用壽命到了就要及時更換，不能因為想省錢、省事而超壽命使用模具，否則將會浪費更多的材料，得不償失。

4.3 提前預熱清水汽

歸納總結中發(fā)現，接地裸銅絞線放熱焊接接頭出現汽泡的主要原因就是模具、焊藥、裸銅絞線存在水汽，所以要采取措施消除水汽。在現場焊接操作前，需使用液化氣罐或電熱吹風對模具、焊藥、裸銅絞線進行加熱，來消除模具內部、焊藥內部和裸銅絞線表面附著的水汽，以降低焊接接頭上部出現汽泡的概率，提高裸銅纜放熱焊接成功率。

4.4 其他影響因素及措施

天氣對裸銅絞線放熱焊接也存在一定影響，根據現場經驗，空氣濕度大于85%會降低焊接成功率，陰天、下雨、下雪、大風等天氣均不利于裸銅絞線的焊接，應盡量避免作業(yè)，如實在需要作業(yè)的，應在施工現場做好臨時措施，如搭設防護棚等。

裸銅絞線表面雜質也會對焊接質量產生影響，作業(yè)前，需使用鋼毛刷對焊接部分的裸銅絞線表面進行清理，清理范圍包括表面附著物和銹跡。

5 結束語

通過深入分析總結裸銅纜放熱焊技術，能更好的指導后續(xù)現場施工，保障放熱焊接“一次做好、一次成優(yōu)”，避免返工帶來的施工成本浪費，同時，提高了工作效率，更為其他項目同類型施工積累了寶貴經驗。