火泥熔接施工工法.doc

火泥熔接施工工法
中铁十一局集团电务公司722电力项目部
刘俊峰
1、 前言
七二二所电力线路-3工程C标段工程为新建110kV特殊电力线路，施工范围为传输线P340～P502、接地网连接线以及接地网的敷设。
在接地网的施工中，关键工序在于对铜棒的熔接，而传统的熔接方法与火泥熔接方法相比较而言，无论是在质量、外观、效益及安全等方面，火泥熔接施工更具有优势，已经逐步形成推广的趋势。本工法根据施工现场的实际操作，针对火泥熔接的工艺特点、适用范围、所使用的工器具、焊接流程、检验标准及人员配置进行了简明扼要的说明，对火泥熔接的施工有一定的指导性作用。
2、 工法特点
2.1  外形美观一致 。
2.2 连接点是分子结合，没有接触面，更没机械压力，故不会松弛或腐蚀。
2.3 具有较大散热面积，通电流能力与导体相同。
2.4  熔点与导体相同，能承受故障大电流冲击，不至熔断。
2.5  操作简单，便于推广。
3、 适用范围
火泥熔接法可熔接下列金属材料：普通钢铁、不锈钢、铜包钢、铸铁、镀锌钢铁、青铜、黄铜等。根据其适用的材质及特点，可用于以下方面：
主变接地、设备和接地网的连接（如图3-1）、固定架构引下线的抱箍（如图3-2）、垂直接地极和水平主网的焊接、地网支线的焊接等。

固定架构引下线的抱箍
设备和接地网的连接

图3-1 图3-2
4、 工艺原理
火泥熔接是放热熔接的一种，是利用燃烧时的化学反应产生的超高热来完成熔接的方法。火泥熔接时的反应速度快到仅几秒种，产生的热量极高，能有效地传导至熔接部位，将两部分或多部分待接续的导体熔化成一体，形成对两部分或多部分导体的连接。
5、 施工工艺流程及工艺特点
5.1 工艺流程
火泥熔接工法有其一整套完整的流程，包括工前准备、施工过程及工后整理三个大的方面，又分为13个小的方面，具体见图5.1-1 火泥熔接施工工艺流程图。

图5.1-1 火泥熔接施工工艺流程图
5.2 火泥熔接施工操作要点
人员岗前培训
工前准备
模具订制
材料、工具购置
场地清理
焊接材料试验焊接试件试验
施工过程

模具清洁
模具、铜棒预热
铜棒对接
放置隔离片
加熔粉、火药
引火施焊，放热熔接
拆模及模具的清洁
工后清理

焊接件检查
工器具整理及场地清理
根据熔接物、熔接方式的不同，选择不同的模具及熔粉，例如Φ12与Φ12铜棒熔接，有“一”字连接、“十”字连接、“T”字连接等方式；Φ22与Φ22铜棒熔接，Φ22铜棒与铜板熔接，依据工程特点，熔接物、熔接方式可有多种变化，但其操作原理都基本相同。现以铜棒与铜棒之间采用“一”字连接为例，对火泥熔接的操作要点进行剖析：
5.2.1 模具、铜棒的清洁、预热。放热焊接操作之前，必须使用喷枪对模具进行加热（如图5.2.1-1），以便去除模具表面的凝结水。加热点涵盖整个模具、铜棒表面，重点为模具模腔，反应腔、铜棒溶解部位。加热时间十至十五分钟，根据环境温度调整加热时间。待焊接的金属导体表面需保持光洁，可使用400#砂纸对需焊接处进行抛光。且导体待焊接处也需要加热去除水分、油污，加热时间不少于五分钟。
进行预热

图5.2.1-1
5.2.2 待焊接的导体需平稳放置，模具固定导体以后，待焊接导体接头处应对准模具中心导流孔。小截面导体间无需留缝隙，大截面导体之间需要有1-3㎜的缝隙，以便更好的熔接。固定后需观察导体放置是否平稳，模具是否有明显缝隙，防止反应过程中漏浆。
5.2.3 把金属隔离铁片放置到模具反应腔底部，需注意铁片方向，凹面朝上，否则会严重影响熔接效果。平稳倒入与模具顶盖标片相对应牌号之焊粉。之后倒入引火粉，引火粉重点倒于模唇上，少量倒于焊粉之上即可（如图5.2.3-1）。
放热焊接
倒入适量焊粉

图5.2.3-1 图5.2.4-1
5.2.4 盖上模盖，用打火枪对准模唇上之引火粉点火，放热焊接（如图5.2.4-1）。
5.2.5 待反应完全结束五分钟后，才可打开模具，用毛刷对模具进行仔细清理。直到矿渣被完全去除。如有少量矿渣吸咐在反应腔之上，可在模具冷却后用600#砂纸进行了清理。
5.2.6 熔接后的接头需平稳放置，待其完全正确冷却之后才可移动、弯折、及与土壤、水分接触，以免突然热胀冷缩，发生开裂。建议制作相应支架等工具，使熔接后的接头体质平衡腾空状态，方便冷却。
5.2.7 焊接完成后，必须对接头表面进行检查，表面有少量凹凸麻面、黑斑为正常现象，但不能有裂纹，否则锯断重新制作。
5.2.8 检查合格，一个完整的火泥熔接接头制作完成（如图5.2.8-1）。
火泥熔接接头

图5.2.8-1
6、 工器具及材料
火泥熔接时使用的工器具简单，操作方便，主要包括：模具 模夹 焊粉 点火枪 隔离垫片 毛刷 铜刷 手套 铁锤 改锥 清模铲 喷灯等（如图6-1）。

图6-1
7、 注意事项
良好的熔焊指在熔焊完成后，接头表面光亮，没有气孔及夹杂，熔焊接头锯开后，材质致密，内部无气孔、夹杂等瑕疵（见图7-1 焊接头检查 ）。
在进行施工操作前，必须对火泥熔接接头样品委托具备相关资质的单位进行送检试验，以确保焊接质量符合标准。
影响熔焊效果的因素主要有两种，其中最大影响因素是潮气，包括焊模、熔焊粉剂或被焊的导体等所着的水气。因此，如何防止及去除水气，是保证放热熔焊效果的最主要措施。另一个主要因素是模具和被熔接导体的清洁度，所以必须清洁熔接导体表面的尘土、油脂、氧化膜、毛刺等；焊模内特别是焊模的反应腔内遗留焊碴必须彻底清除干净，否则，熔焊接头的表面不光亮、不光滑，易引起表面夹碴（见图7-2 熔具清洁）。
保持熔具的清洁
锯开焊接点后检查焊接质量

图7-1 焊接头检查 图7-2 熔具清洁
另外还需特别注意：
7.1 一次熔焊的粉剂量应与所使用的焊模规格相适应，不准用大规格的粉剂量去施焊较小规格的导体，更不准用小规格剂量的焊药去施焊规格较大的导体。
7.2 熔焊粉剂在出厂时已采取防潮保护，但用户在贮存及使用过程仍应注意避免受潮。
7.3 熔焊前要检查模具与连接导体的密合度，适时用防火泥对模具的的接缝处进行密封，以免有铜水流出。
8、 人员配置情况及检测标准
8.1 据施工情况可以分为几组同时作业，以1组为例，进行人员配置（见表8.1-1）：
序号
工 种
人 数
职 责
1
现场指挥
1
负责现场指挥、管理
2
操作人员
2
负责进行火泥熔接操作
3
安全员
1
负责安全防护
表8.1-1 人员配置表
8.2 火泥熔接接头的试验检测标准包括：
JB/T8114.1—1995 额定电压26/35KV及以下电力电缆附件基本技术要求 总则
GB/T9327—1988 电缆导体压缩和机械连接头接头试验方法
其主要标准如下（表8.2-1）：
序号
检测项目
标准要求
1
短路电流试验前直流电阻比率
≤1.2
2
短路电流试验前直流电阻比率 离散度
≤0.15
3
抗拉强度试验 N/mm2
≥133
表8.2-1 主要检验标准
9、 作业中应注意的安全问题
9.1 接时产生大量的热量，所以绝不能在易燃易爆场所施工；
9.2接作业要随身配带灭火器，以备紧急情况使用；
9.3室外、沟坑等不平地方作业时，告别要注意保证熔接部分的工具、材料固定牢固，以免熔焊过程中模具发生倾斜或翻转，造成熔水外泄并引起安全事故；
9.4燃时要注意在模具的侧面进行，并与模具保持1米以上的距离，引燃工具采用点火机或喷灯，不能用打火机等直接引燃；
9.5焊完毕后可用清水冷却，但要注意身体不能位于模具上方，以免蒸气伤人。
10、 效益分析
10.1 经济效益
采用火泥熔接工法，操作便捷，提高了施工效率，同时在人员配置方面，可单组作业，也可多组同时作业，综合比较，节约了开支约5万元。
10.2 社会效益
10.2.1 采用高温放热熔接，减少了有害物质的排放，残留物质较少，在环保方面有其明显优势。
10.2.2 火泥熔接作为一种新型的焊接工艺，其成品美观，更适应大家对产品外在的要求，该工法在国内已日益成熟，逐渐推广。
11、 应用实例
在2007年七二二所电力线路-3工程C标段东接地网施工中采用本工法，极大地提高了施工效率，加快了施工进度，节约了人力、物力、财力的投入，同时，在环境保护方面，降低了有害物质的排放，减少了对空气的污染，而且在外观、质量、安全等方面，更符合当代社会对焊接工艺的要求，得到了建设单位及监理单位的一致好评，并在接地网施工中推广使用。
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