電纜金屬鋁護套的焊接工藝研究

孫倩

（青島理工大學琴島學院，山東青島266106）

電纜金屬鋁護套的焊接工藝研究

孫倩

（青島理工大學琴島學院，山東青島266106）

采用400℃下經過50 min快速退火的1060鋁板制成環形鋁板并對接，采用氬-氦（1∶3）混合氣體保護、TIG焊接，最終做成電纜金屬鋁護套。對1060鋁板的焊接接頭進行目視檢測，結果發現，某些部位的接頭出現偏弧，焊后出現焊穿，焊縫發黑，隨即產生小黑點或針孔，進而產生微孔、未焊透等缺陷。針對接頭處焊接缺陷采用手工TIG進行補焊，通過目視檢測、渦流探傷、氣密性檢測，結果表明，焊縫成型良好，鋁護套氣密性良好，可進入下一道工序進行作業。

1060鋁；TIG焊；高壓電纜；鋁板

隨著科技的發展，有色金屬行業中鋁工業毫無疑問是第一能耗大戶，廣泛應用到家電、建筑、輕工、儲罐等各領域，小到繡針，大到航天飛機，都有鋁的身影。

目前，在高壓電纜生產線中，焊接生產是高壓電纜生產工序中較為關鍵的一道工序，此工序中的主要任務是利用氬弧焊機把環形鋁帶進行縱向焊接，形成密閉鋁圓筒，保護里面的導體不受外來物體破壞和信號干擾，該道工序直接關系到電纜產品質量優劣。因此，本文對高壓電纜1060鋁護套的焊接工藝進行了分析和研究，以期為電纜產品的質量提供保障。

1 1060鋁護套的焊接

1.1 焊接材料

電纜金屬護套的焊接母材是在400℃下經過50 min退火狀態下1060鋁板，板厚2.6 mm，不填充焊絲，進行環形自動TIG焊接，形成縱向焊縫。當焊接不良時，采用1060鋁焊絲作為填充材料，手工TIG補焊。

1.2 焊接設備

自動TIG焊是DAG60/180型金屬氬弧焊管機，整機采用人機界面、PLC編程控制、變頻無級調速、焊區在線監視，具有電流與速度、軋紋同步跟蹤，可實現任意長度焊接的功能。補焊設備WSE250手工鎢極氬弧焊機。

1.3 焊接工藝參數

自動TIG焊焊接參數如表1所示，手工交流TIG補焊焊接工藝參數如表2所示。

1.4 焊接工藝要點

1060鋁板經精切形成I型坡口，焊前必須將所用模具和精切刀片的油污、水分、氧化皮等清除干凈；保護氣體采用氬-氦混合氣體，兼具兩者優點，使電弧燃燒非常穩定，具有較高的電弧溫度，焊件獲得較多的熱量，熔透深，保護效果好；電纜金屬護套1060鋁板自動TIG時采用直流反接法，因為反接起到了清理陰極的作用，使得焊縫表面光亮美觀，成型良好；采用低電壓、大電流的工藝，焊接區加熱范圍小，同時，氬-氦不斷吹向焊接點，散熱迅速，冷卻速度快，使材料內的溫度場快速降低。

表1 自動TIG焊焊接參數

表2 交流TIG焊焊接參數

2 焊后檢測與分析

2.1 目視檢測與分析

根據GB/T 32259—2015，對鋁護套焊接接頭進行目視檢測，結果發現，在焊接過程中某些部位出現偏弧，焊后出焊縫發黑，隨即產生小黑點或針孔，微孔和未焊透。如圖1所示。偏弧易導致焊接缺陷，造成焊弧明顯焊到一側。防止偏弧的工藝措施是時刻注意檢查鎢極的形狀，鎢極頭端有開裂時應立即更換鎢極，并注意觀察鎢極與焊縫的位置，保持鎢極正對焊縫中間位置。

如果鎢極質量較差，則容易形成鎢極前端堆積物，當堆積物較多時，部分堆積物下落，造成瞬時短路燒灼，形成小黑點。所以，焊接之前應采用良好的釷鎢電極并研磨拋光，鎢極前端有堆積物時立即更換鎢極。

對于微孔，用肉眼難以分辨，極微小的漏氣點用手一擦就會消失。微孔一般是精切刀片間極微量的油擠壓造成的，或采用質量差的材料制作模具，焊縫中進入微量塑料。所以，焊之前應將工件坡口清理干凈。

2.2 渦流檢測與分析

補焊后，通過目視檢測焊縫發現，焊縫成性良好，表面沒有出現小黑點、微孔，焊縫比較美觀。采用渦流檢測對焊縫表面進行探傷，如圖2所示。

圖1 焊接接頭

圖2 渦流探測儀圖

試件表面缺陷會產生渦流的變化，渦流變化會導致檢測線圈阻抗變化，可通過測量線圈阻抗變化來檢測缺陷。經過渦流檢測分析，將焊縫處引起阻抗的信號取出，經儀器放大并予檢測，渦流探傷儀波形沒有變化，則焊接接頭質量合格。

2.3 氣密性檢驗與分析

電纜鋁護套兩端用皮套密封并通入氮氣，主要檢驗鋁護套氣密性，氣密性試驗如圖3所示。在檢測的30 min內，充入氮氣進入鋁護套（務必保證氮氣充滿整個鋁護套），測試儀示數會不斷變化，但30 min后，如果測試儀示數不變，則證明鋁護套氣密性良好；如果壓力測試儀壓力變小，則證明氣密性差，存在漏氣，焊接質量不合格。如圖4所示，在鋁護套與電纜之間充氮氣0.4 MPa保持30 min后發現，壓力表示數沒有變化，證明鋁護套氣密性良好。

圖3 氣密性試驗

圖4 氣密性檢測結果

3 結束語

通過目視檢測，在焊接過程中，某些部位出現偏弧，焊后出焊縫發黑，出現小黑點針孔；補焊后經渦流檢測，焊接接頭質量合格；通過氣密性檢測，測試儀示數沒有變化，鋁護套氣密性良好。

［1］陳裕川.焊接工藝方法的當代發展水平［J］.現代焊接，2008（05）.

［2］劉彥軍，王洋，劉艷華.軋紋鋁護套中壓電纜簡述［J］.發輸變電，2015（12）.

〔編輯：張思楠〕

TG409

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.030

2095－6835（2017）19－0030－02

孫倩（1986—），女，山東菏澤人，助教，碩士，主要研究方向為焊接方法及工藝。