放熱焊應(yīng)用的不足和改進(jìn)

薛　琦（中石化工程建設(shè)公司,江蘇　高郵　225600）

放熱焊應(yīng)用的不足和改進(jìn)

薛琦
（中石化工程建設(shè)公司,江蘇高郵225600）

隨著社會的發(fā)展，焊接工藝呈現(xiàn)多樣化，高效化，專業(yè)化的趨勢，多種先進(jìn)的現(xiàn)代焊接工藝開始取代傳統(tǒng)的焊接技術(shù)，放熱焊就是其中之一，放熱焊憑借著多方面的優(yōu)點(diǎn)，在各類工程施工中開始廣泛使用。然而，放熱焊同樣有著自己的不足之處，本文主要以鋼軌放熱焊接為例，闡述了放熱焊的主要不足，并且提出了一些改進(jìn)的方法。希望以此能夠加深大家對放熱焊的理解，更好的利用這種現(xiàn)代焊接工藝。

放熱焊；不足；改進(jìn)；焊接工藝

1　放熱焊接的概念和應(yīng)用

熱焊接作為一種現(xiàn)代化的焊接工藝屬于一種簡單、高效、高質(zhì)量的金屬連接工藝，它利用的熱源是金屬化合物化學(xué)反應(yīng)熱，使熔融后的金屬后在特定的模具中達(dá)到符合規(guī)格要求的熔焊接頭。作為一種高質(zhì)量的現(xiàn)代焊接工藝現(xiàn)廣泛應(yīng)用于道路、電站、配輸電線路、鐵路電氣化、移動通信基站等工程及精密儀器、計算機(jī)機(jī)房、電子醫(yī)療設(shè)備、廣播電視設(shè)備等施工中工作接地和保護(hù)接地；石油及天然氣管線和儲存罐，各易燃易爆物質(zhì)倉儲防雷接地等。

由于放熱焊接屬于分子級別的熔接，故放熱焊接具備優(yōu)點(diǎn)如下所述：

（1）接頭處不受瞬間高電流影響。當(dāng)高短路電流侵襲時，放熱焊的融接點(diǎn)的融化速度弱于一般電氣導(dǎo)體，不易受損；

（2）抗腐蝕性和整體性強(qiáng)。由于放熱焊屬分子間連接不存在機(jī)械應(yīng)力作用，熔接完成后，接頭部分與原導(dǎo)體連接形成自然不可分割的一個整體，而連接部分的金屬材料通過氧化還原反應(yīng)后自然形成了穩(wěn)定的金屬化合物，無須人工防腐程序；

（3）熱熔處接頭電阻值小。因放熱焊接處的導(dǎo)體為相同或更活性金屬材質(zhì)使得電阻值趨近于或更低于所相連的導(dǎo)體。

2　放熱焊接的主要不足和改進(jìn)方法

對于焊接而言，任何焊接都不能剝離實際情況來評論優(yōu)點(diǎn)或者不足，因為焊接的環(huán)境不同，焊接出來的效果也就會不同，所以，討論放熱焊接的不足，就必須設(shè)定一個實際情形，來具體分析放熱焊接的主要不足和改進(jìn)方法，下面，我們以鋼軌放熱焊接為例，來具體討論下放熱焊接到底有哪些方面的不足。

2.1放熱焊有可能出現(xiàn)縮孔或疏松

焊接過程中，熱熔熔化的焊劑鋼液分別與兩側(cè)的鋼軌端面和放熱焊模具接觸，由于不同介質(zhì)傳導(dǎo)熱量速度不一樣，在低溫環(huán)境下或材質(zhì)預(yù)熱溫度不夠焊接后沒有緩冷措施，亦或是放熱模具或預(yù)熱槍放置位置偏差，導(dǎo)致其中模具內(nèi)部某一側(cè)有過熱現(xiàn)象，易引起如軌道腳部等截面較小的部分鋼液凝固迅速，使得氣體無法完全排出或是補(bǔ)縮不足從而形成縮孔和氣泡等鑄造缺陷。但是如果預(yù)熱不均勻，如預(yù)熱孔處的局部軌道面溫度偏高，附近鋼液受高溫凝固減慢，則接頭表面可能出現(xiàn)縮孔，而縮孔及疏松等缺陷會引起金屬的疲勞核心作用，在往后長期使用中，可能在疲勞核心處逐漸形成疲勞裂紋，導(dǎo)致焊縫提早疲勞斷裂引發(fā)質(zhì)量和安全問題。

有介于此未解決此類問題，可采用以下幾點(diǎn)措施加以改進(jìn)：

（1）與廠家或?qū)I(yè)人士結(jié)合改良模具的結(jié)構(gòu)，如加寬型腔兩側(cè)，用來增加接頭處的補(bǔ)縮鋼水量；

（2）對于預(yù)熱工藝不合理導(dǎo)致氣孔，通過及時調(diào)整和加強(qiáng)預(yù)熱方案，如低溫環(huán)境下為保證預(yù)熱溫度而適當(dāng)增加預(yù)熱時間。這些在施工作業(yè)中由于周邊環(huán)境溫度等因素的不定性，需要根據(jù)實際的現(xiàn)場環(huán)境和條件做適當(dāng)調(diào)整。

2.2放熱焊可能會出現(xiàn)氣孔

氣孔是放熱焊主要的不足之一，氣孔是焊縫在凝固過程中產(chǎn)生和放出的氣體所形成。而導(dǎo)致這種不足的原因主要有以下幾種：

（1）焊接材料受潮導(dǎo)致氣孔。焊接材料運(yùn)輸或倉儲過程保管不當(dāng)受潮，或是作業(yè)環(huán)境和天氣潮濕，導(dǎo)致焊劑和模型受潮，氣體不能在作業(yè)時從模型中及時排出，使得接頭出現(xiàn)氣孔。總結(jié)其中，為解決這一不足，需從材料的生產(chǎn)到運(yùn)輸和倉儲再到現(xiàn)場施工預(yù)熱等環(huán)節(jié)運(yùn)用多種防潮措施，如產(chǎn)品的真空包裝，模具的加熱烘干等，以解決這一不足。

（2）鎮(zhèn)靜時間不夠，或者放熱反應(yīng)時間不足。此類不足造成的原因主要是由于鎮(zhèn)靜時間不夠，放熱反應(yīng)不充分，在砂模中會形成氣孔，當(dāng)然，解決此類不足的主要辦法就是讓放熱反應(yīng)充分完成。

2.3放熱焊可能會出現(xiàn)夾碴

夾碴是放熱焊接鑄造組織中常見的不足之一。原因分析：由于模具頂蓋打開過早鋼水和焊渣沒有充分時間分離，軌道焊接面或模具內(nèi)腔有金屬渣，模具設(shè)計或放置不吻合，熱熔的鎮(zhèn)靜時間不足未充分完全反應(yīng)，模具內(nèi)化合反應(yīng)產(chǎn)生熔碴，由于模具過早打開冷卻，使得熔碴未能及時浮出而產(chǎn)生夾碴。

針對這一不足，我們可采用如下措施：

（1）對焊接的主體連接部分用鋼絲刷或磨光機(jī)進(jìn)行打磨清潔，保證外觀清潔和干燥。

（2）注意清潔模具，防止雜渣或沙粒落入其中導(dǎo)致夾碴。

（3）將焊接主體接頭處和模具進(jìn)行磨合匹配，使之接頭密切貼合。

（4）確保焊劑反應(yīng)時間和鎮(zhèn)靜時間。

2.4放熱焊可能出現(xiàn)未焊合

熱熔焊接后，主體待焊接的部分之間沒能融合的區(qū)域稱為未焊合。

分析原因：軌道斷面切割不平整，斷面處處理不到位，表面有薄弱的氧化層，使融合不均勻，另外預(yù)熱不均勻或不充分，如模具和焊接主體鋼軌連接處間隙咬合不準(zhǔn)確或預(yù)熱槍偏移，導(dǎo)致預(yù)熱不均勻，焊接主體鋼軌之間間隙過小，使得部分鋼軌端面未完全熔化就已經(jīng)冷卻，產(chǎn)生未焊合。

對于此不足的解決方法如下：

（1）嚴(yán)格控制預(yù)熱工藝及過程；

（2）焊前檢查和保證接頭處軌道縫的寬度適中；

（3）認(rèn)真清理焊接軌道接頭處的表面清潔事宜；

（4）確保模具的正確安裝和咬合。

以上從軌道放熱焊施工的角度分析了放熱焊接的主要不足和改進(jìn)方法，對于其它的工程焊接，可能會出現(xiàn)其他不足，需要具體情況具體分析，例如電氣設(shè)備的保護(hù)接地，在這個過程中，放熱焊的一些不足會直接導(dǎo)致接地電阻加大，接地導(dǎo)流效果不理想，甚至有可能造成重大安全事故，所以關(guān)于放熱焊的不足，需要針對實際情況具體分析，故在以后的工作實踐中，我們需要善于總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)出針對實際情況改進(jìn)放熱焊不足的方法。

[1]王巍.放熱焊接電氣連接工藝在接地系統(tǒng)中的運(yùn)用[C].2002.

[2]高慧潤.放熱性焊接施工工法[C].2003.

[3]呂大鷹,鮑威.新材料與新技術(shù)在電力接地系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].2009.

薛琦（1986—），男，江蘇揚(yáng)州人，本科，研究方向：電力、通訊建筑施工。