（十一冶建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司安裝工程分公司電氣公司，廣西 柳州 547007）

某煤電有限公司電解槽制作安裝工程項(xiàng)目，工程規(guī)模為50萬噸再生鋁，電流強(qiáng)度為500KA的高功效電解槽。鋁母線安裝量大，規(guī)格多，具有焊接截面大、操作空間狹窄、焊縫長(zhǎng)焊口多等難點(diǎn)，單臺(tái)電解槽合計(jì)210個(gè)焊口，焊縫長(zhǎng)度單臺(tái)合計(jì)為1973m。為確保每個(gè)焊口焊接合格，以滿足通電壓降達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1 大型電解槽鋁母線施工特點(diǎn)

隨著電解槽電流強(qiáng)度的提高，對(duì)母線配置難度也增大，尤其是焊接，本工程中對(duì)焊接質(zhì)量的有更高要求，特點(diǎn)如下：母線結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流程嚴(yán)格；母線加工精度高,安裝要求尺寸精確；槽上母線焊接空間狹??；槽間母線間隙小且焊接量大等特點(diǎn)。

2 鋁母線焊接原理及方法

鋁由于它的熔點(diǎn)低，極易氧化，生成氣孔等特性，因而焊接難度較大，焊接方法與焊鋼基本相同，但鋁電解母線截面大，沒有較高的熱能很難滿足焊接要求。經(jīng)過多方面的科學(xué)論證，熔化極氬弧焊(MIG焊)具有電弧熱量集中，焊接穿透力強(qiáng)，對(duì)母材熔深大、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。本工程采用半自動(dòng)熔化極氬弧焊接技術(shù)對(duì)鋁母線進(jìn)行焊接。

2.1 材料及設(shè)備

（1）母材規(guī)格

焊接母材為各類規(guī)格的鑄鋁母線（截面積）：210mm＊380mm、120mm＊460mm、90mm＊460mm、60mm＊460mm等，其鋁含量最低99.7%；

鋁軟帶：δ=1mm，鋁含量99.7%；

鋁焊板：δ=10mm鋁含量99.7%。

（2）焊接材料

鋁焊絲：牌號(hào)SAL-2，AL≥99.7；

保護(hù)氣體：GB/T 4842-2006中規(guī)定高純氬技術(shù)指標(biāo)---氬氣純度≥99.999%，純氬氣技術(shù)指標(biāo)---氬氣純度≥99.99%。

（3）焊接設(shè)備

采用高質(zhì)量、高效率的日本OTC半自動(dòng)氬弧焊機(jī)。

2.2 MIG焊接工藝

（1）工藝原理

MIG焊是采用實(shí)芯焊絲，在惰性氣體(Ar)保護(hù)下進(jìn)行的一種電弧焊方法，該方法采取合適的焊接參數(shù)，對(duì)鋁母線進(jìn)行半自動(dòng)焊接生產(chǎn)，以工藝保證焊接質(zhì)量，克服了鋁合金焊接時(shí)易出現(xiàn)熔合不良、氣孔等缺陷，是一種焊接鋁及鋁合金較好的焊接方法。

（2）工藝流程

鋁板的坡口制備，清理焊接區(qū)域(先化學(xué)法再機(jī)械法)，組對(duì)，打底焊，填充焊，蓋面焊，機(jī)械磨平(砂輪)，組對(duì)下一層，焊接，檢查驗(yàn)收。

圖1 焊接位置示意圖

（3）焊接技術(shù)

母線與母線之間既可通過多塊鋁板疊加焊接形成母線焊接接頭，也可通過多束鋁軟帶疊加焊接形成母線焊接接頭，接頭的焊縫有多種焊位，焊接位置示意圖如圖1所示。

a.熔化極氬弧焊焊接參數(shù)見表1（本分部工程板厚為10mm）。

表1 熔化極氬弧焊焊接參數(shù)

b.鋁母線焊接接頭的第一層鋁焊板應(yīng)采用無坡口、無間隙對(duì)（角）接，焊后的焊肉以不影響第二層鋁焊板與第一層鋁焊板的貼緊。第二層及其它各層鋁焊板均應(yīng)采用坡口填焊，鋁焊板焊接鑄鋁母線端面的間隙為3mm～5mm，焊后的焊肉基本上與鋁焊板齊平，焊完最后一層必須施以封口焊，使其焊肉高為2mm～3mm。

c.現(xiàn)場(chǎng)槽上鋁母線各個(gè)焊接接頭的焊接，按照先里后外，先下后上的順序進(jìn)行。

d.同一鋁母線接頭的焊接應(yīng)一次連續(xù)焊成，硬焊片（鋁焊板）的焊接按順序應(yīng)遵循先里后外、先下后上，以及焊完硬焊片（鋁焊板）兩焊接端口后再覆蓋下一硬焊片（鋁焊板）的原則。同一處有多個(gè)并列接頭的焊接，應(yīng)采用相互交錯(cuò)，分層漸進(jìn)的焊接方法施焊。

e.鋁母線接頭焊成后，應(yīng)在接頭附近明顯處打上焊工代號(hào)和日期鋼印。焊工對(duì)發(fā)現(xiàn)的裂紋、氣孔等嚴(yán)重缺陷，應(yīng)及時(shí)反映和處理，不得隨意覆蓋、隱瞞缺陷。

（4）操作要點(diǎn)

a.施焊時(shí)應(yīng)采用“左焊法”為宜。MIG焊熔滴過渡形式的選擇采用射流過渡的形式。

b.施焊：在保證厚鋁板一側(cè)熔合良好的情況下，焊槍(焊絲)以直線或劃小格向前運(yùn)動(dòng)，焊接速度適當(dāng)快些。焊道要細(xì)、焊層要薄，控制熔池形狀、熔化的鋁屑不得超越焊絲之前，否則厚鋁板一側(cè)將會(huì)出現(xiàn)未熔合、焊道兩側(cè)夾角過深等缺陷。熄弧時(shí)，當(dāng)焊絲運(yùn)動(dòng)到坡口邊緣，焊絲應(yīng)回焊20mm左右，防止產(chǎn)生弧坑，同時(shí)焊槍也不可馬上抬起，應(yīng)使滯后氬氣功能繼續(xù)保護(hù)尚未完全凝固的熔池免受空氣的侵入，防止產(chǎn)生氣孔。每個(gè)接頭要連續(xù)焊完，中途不得停頓。

3 焊接過程的質(zhì)量控制措施

鋁母線的焊接是一種特殊過程，為保證母線的焊接質(zhì)量，整個(gè)環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 預(yù)控措施

為確保創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),對(duì)焊接質(zhì)量從源頭開始控制，方案，作業(yè)指導(dǎo)書，施工工藝卡，操作規(guī)程，從人員、設(shè)備、材料、施工工藝等以幾點(diǎn)做好充分的準(zhǔn)備工作。

人：在人員管理方面組織并建立完善的質(zhì)量崗位責(zé)任制，明確每個(gè)崗位職責(zé)。建立各項(xiàng)質(zhì)量管理制度，制定質(zhì)量管理目標(biāo)，從公司管理層到焊接班組再到焊工全面落實(shí)質(zhì)量獎(jiǎng)懲制度；關(guān)鍵崗位及特殊工種必須持證上崗，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行崗前培訓(xùn)。

機(jī)：施工所用焊接設(shè)備、檢測(cè)計(jì)量?jī)x器在焊接前均進(jìn)行技術(shù)鑒定，以保證焊接質(zhì)量的技術(shù)要求。

料：焊接材料母線材料需經(jīng)過三方（廠家、乙方、甲方）檢測(cè)合格，遵照質(zhì)量管理體系的物資驗(yàn)收程序進(jìn)行驗(yàn)收后，才能使用。

法：進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，編制作業(yè)指導(dǎo)書，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底。

環(huán)：針對(duì)當(dāng)?shù)氐氖┕きh(huán)境，合理安排施工進(jìn)度，對(duì)可預(yù)見的環(huán)境因素采取預(yù)控措施。

3.2 施工過程控制及關(guān)鍵問題解決

大型電解槽的鋁母線安裝操作空間狹窄、焊縫長(zhǎng)焊口多，焊接安裝可分為槽外焊接預(yù)制和槽上焊接安裝。為保證焊接安裝過程中的質(zhì)量，采取以下措施。

（1）首件認(rèn)可

鋁母線的安裝采用先在槽外大規(guī)模組焊成部件的工序，在確保安裝工序的前提下盡量減少現(xiàn)場(chǎng)槽上的焊接量，從而改善了安裝及焊接環(huán)境，極大地提高了施工效率。因此，對(duì)于批量焊接的部件，必須進(jìn)行首件認(rèn)可，防止因質(zhì)量問題造成大面積返工。

（2）變形處理

a.預(yù)制焊接時(shí)，因鋁焊接應(yīng)力容易導(dǎo)致變形，因此鋁焊接通常在夾具緊固下進(jìn)行，制作對(duì)應(yīng)的胎具模具控制母線變形，以確保預(yù)制焊接后鋁母線的尺寸符合設(shè)計(jì)文件要求。

b.安裝焊接時(shí)，采用反變形措施。將不留間隙的焊板放入母線垂直中心1/2處，進(jìn)行點(diǎn)固焊接。將留有間隙的焊板沿著中心向外分別焊接，同時(shí)也可采用兩人對(duì)稱焊接，效果更好。即，沿著中心焊板，第二塊先焊左側(cè)后焊右側(cè)，第三塊先焊右側(cè)后焊左側(cè)，如此循環(huán)進(jìn)行焊接，保持母線受熱均勻，使焊接變形量大為減小。

（3）開展質(zhì)量控制活動(dòng)

開展QC活動(dòng)，不僅可以保證質(zhì)量，還可以加快施工進(jìn)度，因鋁軟帶焊接位置比較狹窄，在質(zhì)量控制和施工進(jìn)度上都受到制約，通過QC小組開展的活動(dòng)，并采取措施進(jìn)行合理的控制，很好的解決了鋁軟帶焊接難題。

4 結(jié)語

在焊接施工過程中，采用的先進(jìn)設(shè)備以及先進(jìn)焊接技術(shù)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)精心管理和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，該工程鋁母線焊接分部工程合格率達(dá)到100%，鋁母線焊接接頭電壓降全部符合規(guī)范要求，電壓降的降低大大降低了設(shè)計(jì)產(chǎn)能電能消耗。