電解鎂利舊鋁母線翻新施工技術

柴曉朋

摘 要：青海鹽湖金屬鎂一體化項目是青海鹽湖集團為加快柴達木盆地循環經濟開發利用，合理利用鉀肥生產附產品高品位氯化鎂而建設的金屬鎂生產項目，其中10萬噸/年電解鎂裝置是該項目的核心裝置，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鎂廠中拆回的向36個電解槽提供電能的主母線束30組，陰、陽極母線束各6組，過道母線6組，跨接母線1組及進、出口母線各1組，陽極連接片656個、分流連接器584個、分流開關68組，共計1000多噸。文章是經過金屬鎂項目利舊鋁母線翻新施工，對施工技術進行總結。

關鍵詞：金屬鎂；利舊鋁母線；翻新；施工技術

引言

隨著國內外化工行業、冶金行業的不斷發展，很多工廠因各種原因會進行拆遷或改造，同時會有很多被拆掉的舊設備或部件，根據使用情況有的會被直接廢棄，有的會經過重新翻新和改造之后繼續利用于新的建設項目中，可以為新建設的項目節省一定成本費用。青海鹽湖10萬噸/年電解鎂工程中，對從加拿大拆回的舊鋁母線翻新和改造后重新利用，節約購買新鋁母線費用約1000多萬元，降低了項目建設投資費用。電解鎂利舊鋁母線翻新的施工技術總結如下。

1 工作目的

依據青海鹽湖10萬噸/年電解鎂工程新設計的鋁母線施工圖紙，對加拿大拆回的利舊鋁母線按圖紙規定重新構造、裝配和焊接并進行修整，使之與新母線按照整體布局安裝于電解車間。

2 工藝特點

電解冶煉行業中，電解車間是個非常重要的生產車間，其投資非常大而且技術性強，電解是電能通過鋁母線系統進入電解槽，以促成鎂的還原反應，其過程需要消耗大量的電能，所以要有能輸送大電流的鋁母線，鋁母線導電效率的優劣直接關系著電解槽生產的效率和耗電能的大小，所以不論電解槽的陰、陽極導電連接，還是大直流鋁母線的焊接和安裝對質量的要求都非常嚴格。

3 施工技術總結

3.1 施工準備

3.1.1 施工場地：施工開始前，要落實翻新施工場地，并應具備三通一平，即路通、水通、電通，操作地面平整夯實。

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

3.1.3 輔助材料：道木、紅丹粉、機油、棉布、鋼絲繩、鋼板等。

3.1.4 施工人員：技術員、質檢員、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，并經過現場考試合格后上崗施焊。

3.2 檢查、驗收

3.2.1 利舊鋁母線

施工開始前，由業主提供利舊鋁母線的材質分析報告；組織業主、監理和施工方共同對利舊鋁母線的綜合情況進行檢查；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，與業主的發貨清單相比較，確定所有部件均已包括在內并已核實。檢查中對存在過度腐蝕、變形或嚴重損壞的母線按編號進行登記，檢查完畢后將檢查結果匯報給業主，由業主確定是否還有翻新價值，考慮是否用新鋁母線進行替換。

3.2.2 焊機、焊絲及氬氣

施工中采用的數臺MIG/MAG弧焊機均具備出廠質量合格證明文件、說明書及操作手冊，并具有全方位的焊接功能，同時備有專業引弧和自動延時滅弧裝置。

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級別，采用退火狀態供貨并經拋光處理及用塑料袋密封的盤狀焊絲；氬氣采用國家現行標準《氬氣》（GB4842）中一級及以上的工業純氬。焊絲和氬氣均具有出廠質量證明文件、產品合格證、性能檢驗報告等，并報監理和業主檢查、驗收。

3.3 鋁母線的搬運

3.3.1 鋁母線的吊點位置應根據鋁母線形狀確定，裝卸使用專業的工具或夾具，不得使用鋼絲繩、鏈具直接捆綁于鋁母線上，當無法避免時，應當采用木塊、橡膠板等襯墊進行保護。

3.3.2 鋁母線的吊裝應緩提、輕放，防止碰傷、刮傷。

3.3.3 運輸時應采取防止鋁母線變形和傾覆的措施；長途運輸時，鋁母線應妥善包裝；短途運輸時，硬性鋁母線可裸裝，軟性鋁母線和帶有導電壓接面的硬性鋁母線應采取相應的包裝措施。

3.4 鋁母線的存放

3.4.1 鋁母線的存放地應有足夠的地基承載力。

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

3.4.3 鋁母線的存放應按規格、件號分類，并應有序多層壘放，壘疊層間應有隔離支撐；隔離支撐上下對齊，壘疊不宜超過5層。

3.4.4 軟性鋁母線和帶有導電壓接面的硬性鋁母線應采取妥善存放的措施。

3.5 鋁母線矯正

3.5.1 鋁母線運至翻新場地后，首先對鋁母線部件在拆卸、運輸或搬運過程中有變形的進行矯正。

3.5.2 每米彎曲長度超過2mm時，應予以矯正。

3.5.3 硬性鋁母線矯正宜采用機械或液壓式矯直機進行，矯正作業平面避免與矯直機構件相碰（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：對現有的鋁母線焊縫進行破裂檢查，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氣刨后重新焊接。

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

3.7 鋁母線鋸切

3.7.1 過道母線、跨接母線和進、出口母線需按新設計的鋁母線圖紙尺寸進行鋸切，同時將舊的連接硬鋁板切除，再安裝焊接時需重新采用新的硬鋁焊板連接。

3.7.2 新硬鋁板剪切、下料時需考慮母線在鋸切時可能缺失的長度。

3.7.3 據切時必須保證母線端面的垂直度，以便再焊接時可以保證焊接質量。

3.8 鋁軟帶翻新

3.8.1 依據新設計的鋁母線施工圖紙，對軟帶束連接件進行檢查，檢查軟帶束帶片規格、片數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行修復；如果有4片以上軟帶嚴重損壞、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進行，若需更換的軟帶束規格較多，技術人員可以列出詳細的《軟帶加工規格明細表》標明圖號、寬度、長度、每種規格的總片數、束數、組數，統一進行放樣、剪切，將剪切后的軟帶按圖紙的片數整理成束。

3.8.3 鋁軟帶束成型后應及時點焊固定，焊點應距束兩端50mm。

3.8.4 軟帶束更換焊接時要用制作成型的胎具保證圖紙所需弧度及成品尺寸的準確，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，全部焊完后端頭進行封焊；對于封焊后有一端出現長短不齊的軟帶束，必須進行打磨處理，以滿足封焊后的要求，達到規定的焊接質量。

3.9 導電壓接面翻新

3.9.1 檢驗：利舊鋁母線中的所有導電壓接面都應進行檢驗，檢查是否有深坑、破損、腐蝕及氧化嚴重等現象。

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

3.9.3 研磨：所有的導電壓接面都需進行研磨使鋁母線達到最佳的導電性能。

（1）在導電壓接面刨切、填充補焊、焊肉刮除完畢后進行研磨。（2）用紅丹粉和20#機油進行調和，將調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電壓接面進行接觸并平穩地滑動數次，然后將研板移開，導電壓接面上就會顯示出有紅色的地方和沒有紅色的地方，這說明有紅色的地方比沒有紅色的地方高，需用刮刀和角磨機配合，將高點刮除。（4）繼續用研板涂有紅丹顯示劑的一面與導電壓接面接觸并平穩的滑動數次后再進行壓接面的紅色檢查，再用刮刀和角磨機配合將導電壓接面的較高處刮除。（5）如此重復數次直至紅色區域達到導電壓接面的80%且表面粗糙度符合設計規定即可。（6）研磨完成的導電壓接面，若不進行電壓降測試，表面的紅丹粉暫不處理，防止表面氧化，在安裝前再進行清洗、打毛、拔接。

3.9.4 電壓降測試：鋁母線導電壓接面連接會產生電壓降，如果接觸面處理不好會導致壓降增大，使電解槽電壓升高，能耗增加。在翻新、研磨完成后，用實驗電流進行電壓降測試來檢測鋁母線的導電性能，電壓降測試可采取抽查，抽查比例為利舊鋁母線束的1/8且不應少于8組。

（1）通過歐姆定律知識，再不考慮環境因素、相同測距的情況下，對設計通過電流下的允許壓降轉換成實驗電流下的允許壓降。這樣可以預判壓接面在通過設計電流下的壓降是否能夠滿足設計要求。以電解鎂鋁母線為例，具體轉換計算方法如下：

由于是同等條件情況下進行轉換，壓降計算可簡化為：

ΔU設=I設×R

ΔU設：為設計允許壓降值V；R：為所測量的壓接面電阻值Ω；

I設：為設計通過電流A。

ΔU試=I試×R

ΔU試：為試驗下允許壓降值V；I試：為實驗通過電流1000A。

所以ΔU試=■=■-3

按轉換實驗測出的實際值≤ΔUI試即可滿足要求。

根據設計要求壓接面在通電后允許壓降為6mV以下，設計通過電流為426KA/20=21.3KA。426KA-為設計通過總電流，20-為每組鋁母線束的導電連接面分支數。

將以上數值帶入公式：得

ΔU試=■=■=■=0.00028V=0.28mV

（2）對進行電壓降測試的鋁母線束導電壓接面進行清洗、打毛和拔接。

（3）采用1000A直流電焊機，導電壓接面通過1000A電流進行壓降測試。用毫伏表進行檢測，根據要求如果測試值小于0.28mV，則正常通電后可以滿足設計要求。

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

4 施工重點

鋁母線的導電效率是否良好，導電壓接面的施工質量起著至關重要的作用；舊鋁母線因長期使用，導電壓接面燒穿、受損程度比較嚴重，所以施工中要特別注意導電壓接面的刨切、補焊和研磨，要嚴格按照翻新施工程序進行。

5 結束語

從金屬鎂項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工藝需求，符合新設計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10萬噸/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用和工期。希望電解鎂工程利舊鋁母線翻新施工技術的總結能為今后類似的舊廠拆遷、改造、檢修項目中鋁母線翻新施工提供借鑒與經驗。

參考文獻

[1]赫氏公司鋁母線翻新和改造規格書[S].

[2]鋁母線焊接工程施工及驗收規范[S].endprint