(QG15Y-022-2006）
我公司2002年施工的江西铜业公司贵溪冶炼厂ISA电解工程有300×10mm的大截面矩形铜母线600多吨。铜母线功能是把高达10000A以上的大电流从硅整流器送到短路开关直至电解槽内的电解液中将铜电解。
铜母线连接采用焊接和螺栓连接两种。焊接的过程和工艺复杂，螺栓连接要求接触紧密无间隙，这些要求均是为了保证大的电流通过，其制作加工工艺要求较高。
为将600多吨铜母线在确保工程质量的前提下，按提前或按计划工期完成。通过总结经验和参考有关资料，选择了本文介绍的铜母线加工及焊接工艺，使铜母线制作的质量验收一次合格率达100%，工期提前30天。之后将本施工工艺相继于2004年应用于上海金山冶炼厂电解车间，2006年应用于山东阳谷祥光铜冶炼厂电解车间铜母线制作，均获成功。在此基础上，形成本工法。电梯轿厢空调
1 工法特点
对铜母线的矫平矫直利用了我公司进行钢结构加工的平板机和矫直机，自制专用台架进行弯曲；对母线对焊和补偿器堆焊分别制作了专用夹具。 2 适用范围
本工法适用于大截面矩形铜母线的加工和焊接。
3 工艺原理
铜母线加工采用冷加工。矫平用木锤或平板机，矫直用矫直机，下料用剪板机，弯曲在自制台架上进行。
铜母线的焊接采用碳弧焊，补偿器采用堆焊，母线对接在专用夹具上进行。
4 施工工艺流程及操作要点
4.1 工艺流程
主要施工工艺流程为：材料检验→矫平→矫直→下料→钻孔→弯曲→焊接→搪锡。
4.2 操作要点
4.2.1 材料检验
(1)铜母线必须有出厂合格证明书，母线的机械性能和电阻率技术参数，且符合设计要求。
(2)母线表面应光洁平整，不应有裂纹、裂口、划痕、气孔、坑凹、起皮、折皱、夹杂物及变形和扭曲等缺陷。 (3)焊条的材料必须与母线材质相同。
4.2.2 矫平、矫直
对铜母线需进行矫平、矫直处理，母线矫正不得用铁锤直接敲打。矫平用木锤或平板机，操作时谨防压伤母线；矫直用矫直机。用拉线法检查平整度及侧弯矢高，定为每米不大于0.5mm、且总长6m内不大于2mm为合格。
4.2.3 下料
下料前应根据供应的铜母排长度尺寸及施工详图统一策划，考虑焊接收缩余量统一排版。号料采用钢划针，下料采用剪板机剪切，调好剪板机刀口间隙，使断口平整，剪板机刀片应对齐号料线，母线应与剪板机刀片垂直。
4.2.4 钻孔
为保证全部母线连接片上孔眼加工质量，具备一定的互换性，加工十个左右标准孔眼钢模具，以供套钻连接片上的孔眼，套钻时一次钻6个，二次钻完一组连接片。
4.2.5 弯曲
铜母线弯曲在自制台架上进行，采用冷弯成型，不得进行热弯，其弯曲半径为50mm，母线弯曲角度误差为±2°，同一组连接片弯曲半径及弯曲角度须保证严格一致，母线弯曲处不得有裂纹及显著的折皱。
4.2.6 搪锡
母线螺栓连接处，接触面应搪锡。搪锡面比接触面宽10mm，首先用砂布对搪锡面进行擦
光处理，去除氧化膜，使之呈现出金属光泽，然后将搪锡面放入盐酸内浸泡20~30分钟，提起待酸液滴干后涂上焊锡膏，把涂有焊锡膏的母线(连接片)搪锡面垂直放入熔融的锡罐内，控制好插入深度，保持6~7分钟后提起，抖动母线，使其表面粘挂的浮锡脱落，然后用油漆刷带焊锡膏从上往下刷搪锡面，直至表面浮锡脱落干净，最后用破布揩擦搪锡表面及螺栓孔内壁，使其表面呈现镜状光泽。
搪好锡的接触面用油纸和破布包扎好，防止碰损及雨淋。
4.2.7 焊接
(1)焊工
母线施焊前，焊工必须按GBJ149-90的要求考试合格。
(2)焊接材料
母线对焊选用与母线同材质厚度为6mm的紫铜板剪制焊条，焊条尺寸为1000×蓝牙GPS6×6mm，焊条表面应无氧化膜、水分和油污等杂质。补偿器堆焊选用牌号为HS201的紫铜焊丝。采用
牌号为气剂301铜焊粉，用酒精或蒸馏水调成糊状，均匀涂抹在剪制的铜焊条上，厚度约20~30μm，待干燥后备用。
(3)焊接用夹垫具
采用DTL99-1型电极用石墨块制作对接焊用垫板、焊口侧挡板、焊口上压条及补偿器堆焊挡块等夹垫具。
石墨垫板是在铜母线焊接时垫在焊件底部，便于焊缝单面焊双面成形。
石墨挡板是在铜母线焊接时挡在焊道两头，以防铜水流失。
石墨压条主要是挡在焊道坡口两边，作为阻挡电弧避免损伤工件母材，并使焊缝成形平、直、光滑，焊缝两边缘呈整齐状。
母线对焊夹具见图1。
补偿器堆焊夹具见图2。
A向
图2 补偿器堆焊夹具
(4)补偿器堆焊
补偿器薄铜片叠放整齐用堆焊夹具夹好，堆焊处用石墨挡块围好顶紧，不得有松动。堆焊时在石墨挡板上进行引弧，当弧引燃后，先保持一段时间，待电弧柱稳定后将电弧移至堆
焊处凹槽内，左右摆动加温薄铜片端头，待整个工作表面形成熔池后填加铜焊丝，直至凹槽内铜水与石墨挡块上边缘平齐。堆焊完毕收弧时，必须在中间位置将弧慢慢提起，直至电弧自行拉断，堆焊电流为450-500A。堆焊完毕待熔池完全凝固后，用水急冷以细化晶粒，改善组织。
(5)母线对接焊
用自动坡口机加工坡口，坡口角度见图3，焊接前应将坡口两侧表面各50mm范围内清刷干净，不得有氧化膜、水分和油污，坡口加工面应无毛刺和飞边。
图3 焊接坡口
焊接在母线对接焊夹具上进行(见图1所示)，焊道周围用石墨压条挡板围护，以防止电弧烧损焊件表面并保证焊缝外观成型，石墨压条、挡块应围护紧密无间隙，铜母线夹紧程度应适当。
焊接前对口应平直，其弯折偏移不应大于0.2%，中心线偏移不应大于0.5mm。
调整好所需焊接电流(450~500A)，焊接时在焊道两端头石墨板挡块上弧燃电弧，在挡板块上燃烧一定时间待电弧柱稳定后拉至焊道上，左右摆动加热焊道，预热至450℃~500℃，最后压短电弧长度至20~25mm，熔融坡口钝边，并不断填加铜焊丝完成焊接过程。焊缝分两次成型，底层由左向右施焊，面层由右向左施焊，焊条与焊件成30°角，焊丝应在熔池前缘熔化，不能直接送弧柱区，以免破坏电弧柱稳定，产生夹渣等缺陷。每条焊缝应一次焊完除瞬间断弧外不得停焊，母线焊完后，自然冷却至400℃左右(呈灰黑)时用清水急冷，未完全冷却前母线不得移动或受力。
5 材料与设备
本工法所需的主要机具、设备如表1所列。
表1 主要机具、设备
序号 | 名 称 | 规 格 | 单位 | 数量 |
1 | 剪板机 | 11-13×2500 | 台 | 1 |
2 | 平板机 | | 台 | 1 |
3 | 矫直机 | | 台 | 雷米迪维1 |
4 | 坡口机 | | 台 | 1 |
5 | 摇臂钻床 | φ50 | 台 | 1 |
6 | 台座钻 | φ13 | 台 | 1 |
7 | 弯曲台架 | 自制 | 台 | 1 |
8 | 弧焊整流器 | MZ1-1000 | 台 | 3 |
9 | 弧焊整流器 | GS-500SS | 台 | 5 |
| | | | |
本工法所用的材料见表2。
表2 铜母线制作主要辅助材料
序号 | 名 称 | 规格 | 单位 | 数量 | 备注 |
1 | 导电膏 | 热饮机 | 支 | 1200 | 搪锡用 |
2 | ZnCl2 | | kg | 300 | 搪锡用 |
3 | 杨梅采摘机稀HCl | | kg | 300 | 搪锡用 |
4 | 焦碳 | | kg | 2500 | 搪锡用 |
5 | 自制吊具 | φ273×12 | m | 36 | 二根 |
6 | 钢板 | δ=20 | m2 | 50 | 焊接用 |
7 | 焊管 | φ33.5×3.5 | m | 40 | 焊接用 |
8 | 石墨板 | δ=10 400×400 | 块 | 20 | 焊接用 |
9 | 焊接夹具 | 自制 | 套 | 4 | 焊接用 |
| | | | 磁石电话机 | |
6 质量控制
6.1 施工及质量标准
GBJ149-90 电气装置安装工程母线装置施工及验收规范
YB9239-92 冶金电气设备安装工程质量检验评定标准
6.2 母线对接焊后的质量按下列标准进行控制：
(1)焊缝处有2~4mm的加强高，上部焊逢宽20±2mm，下部焊缝宽9±2mm（见图4所示）。
(2)焊接接头表面应无肉眼可见的裂纹、凹陷、缺肉、未焊透、气孔、夹渣等缺陷。
图4 母材对接焊缝
(3)咬边深度不得超过母线厚度10%（最大1mm），且其总长度不得超过焊缝总长度的20%(最大40mm)。7 安全环保措施
(1)操作工人在搪锡时应注意防止烫伤，将母线插入熔融锡罐内及提起搪好锡的母线抖落其上面浮锡时应注意锡液飞溅而被伤害。
(2)加热锡罐用的焦炭渣及废锡粉等应收集一起集中处理。
(3)搪锡时采取通风措施，改善作业环境。
(4)铜母线冷加工时均采用自制台架、夹具及焊，为不影响加工质量和操作安全，这些自制的工具、台架等应保证精度，严格按技术交底及施工图纸进行制作。
(5)焊接时应随时检查自制焊的各部位，防止因部件松动或漏电而被伤害。
8 效益分析
采用上述施工方法，减少了焊接接头处的变形，也减少了接头变形调整时间，加快了母线制作进度，为整个工程的总体进度目标的加快创造了条件。
由于焊接变形的减少，也减少了产品的废品率，提高了经济效益。
铜母线的制作安装质量得到了业主、监理、质检站等各方的一致好评，取得了良好的社会效益和经济效益。
9 应用实例
本工法于2002年首次用于江西省贵溪冶炼厂ISA电解工程，该工程有大截面矩形铜母线600余吨，原计划施工工期125天，通过本工法提前30天完成。质量验收一次合格率100%，投产以来使用情况良好。包含铜母线制作安装的ISA电解工程荣获2004年度中国有金属工业（部级）优质工程奖。
另外，本工法于2004年用于上海冶炼厂电解工段及正在建设的山东阳谷祥光冶炼厂电解车间。在上海冶炼厂电解工段有铜母线150×10约156吨，使用本工法比原计划提前10天完成；正在建设的山东阳谷祥光冶炼厂电解车间有300×10的大截面矩形铜母线500余吨，使用本工法后也比预定的工期提前20天完成。
（编写：蒋家辉、赵洪来）
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