放热性焊接工法

工法交流（4）-2000
接地电缆放热性焊接施工工法
材料提供：工商行项目经理部、樊志义
执笔：高慧润
前言
在现代建筑中，接地系统多采用铜材做导体，为保证铜材与铜材之间、铜材与合金之间的连接质量、降低接地电阻，采用放热性焊接施工替代传统的压接、绕接、铜焊条焊接等施工方法，这样不仅可以缩短焊接时间，而且可以保证焊接质量，更重要的是提高了焊接连接体的整体强度。

1特点
1.1 操作方法简单、快捷，节省人工。

1.2 焊点均匀、牢固，放热性焊接是被焊部件之间的熔焊，焊接后被焊部件成为一个整体，抗拉强度高，克服了以往铜焊条焊接后焊点两端变脆变硬的断裂隐患。

1.3 不需外部加热，只要利用引火材料引燃铝粉，使反应开始，即可利用反应放出的热量，实现铜与铜之间可靠的电气连接。

2 工艺原理
放热性焊接（简称CADWELD）是利用粉末状的单质铝和氧化铜加入催化剂，进行置换反应，放
，实现铜与铜之间的连接。

其化学方程式如下所示：
2O3+Cu+
热量
3 适用范围
3.1 放热性焊接可以应用于电缆与电缆、电缆与接地棒、电缆与钢结构之间的连接。

3.2 放热性焊接可以应用于异径电缆的焊接，只需要将截面较小的电缆加上套管即可。

4 工艺流程及操作要点
4.1 工艺流程
4.1.1 工艺流程如下所示:
4.2 操作要点
4.2.1 接地电缆按照设计要求敷设到位后，即可在需要焊接的部位进行放热性焊接。

4.2.2 选择模具
4.2.2.1模具采用石墨制成，是一个石墨坩埚。

（详见图4.2.2.1）
4.2.2.2 模具的选择
由于电缆的焊接角度和引出点的数量不同，焊接模膛有不同的形状，模具也就有不同的形状，如一字型、Ｔ字型、十字型、V字型、G字型等（见图
4.2.2.2，其中画曲线型剖面线的是电缆导线）。

图4.2.2.1 石墨坩埚剖面图
“一”型：直线连接
“Ｔ”型：三通连接“Ｘ”型：十字连接
“Ｖ”型：电缆与钢结构的连接“Ｇ”型：电缆与接地铜棒的直角连接
图4.2.2.2 焊接模膛的型式
4.2.3 焊接准备
4.2.3.1模具在使用前应将其烘干，以免焊点表面产生气泡。

见示意图4.2.3.1。

图4.2.3.1
4.2.3.2将电缆的铜导线烘干，避免焊点内部产生气泡。

见示意图4.2.3.2。

图4.2.3.2
模具盖
熔炉
钢盘
流出孔
焊接模膛
钢结构
接地铜棒
自燃式丙烷焰炬头
自燃式丙烷焰炬头
4.2.3.3 用刷子清除电缆铜导线上的污物、油脂及氧化物，保证其光洁无锈。

见示意图4.2.3.3。

4.2.3.4 对于电缆与钢结构的“V ”型连接，将模具支撑夹固定在模具夹上，使模具能够稳固地固定在垂直或成某角度的钢柱上。

4.2.4 电缆就位
将电缆的铜导线放于模具的焊接模膛内，并把铜线的端头对准出口，切记要使导线间留3-5mm 的间隙，然后锁紧模具夹，将铜线和模具之间的缝隙用泥巴堵好。

见示意图4.2.4。

为了防止电缆移动、延长模具的使用寿命，可以使用厂家配套生产的电缆夹。

图4.2.3.3 图4.2.4 电缆就位 4.2.5 放置钢盘
将钢盘放在模具的熔锅底部，并使其刚好挡住流出口。

见示意图4.2.5。

4.2.6 加入反应粉末
选择正确标号的焊接金属(氧化铜、催化剂、铝和引火材料)，将其倒入模具内，注意使引火材料覆盖在焊接金属之上。

见示意图4.2.6。

图4.2.5 放置钢盘 图4.2.6 加入反应粉末 4.2.7 点火枪点火
合上模具盖用点火枪点火，不得使用喷灯、火柴等明火。

见示意图4.2.7。

4.2.8 焊接
点燃引火材料后即发生放热爆炸，爆炸后10－15秒，将模具移开，清除焊接连接体的小毛刺，焊接即完成。

待模具基本冷却后将焊渣清除。

见示意图4.2.8。

该置换反应温度最高可达2200℃，这足可以把铜熔化。

由于铜密度较大，熔化的铜自然沉积于模具下部的焊接模膛内，焊渣密度较小且蓬松而浮于模膛上部，从而可实现铜与铜之间的焊接。

图4.2.7 点火枪点火 图4.2.8 放热焊接
4.2.9 清洁模具以备下次使用。

见下图4.2.9。

刷子
钢盘
焊接金属
点火枪
图4.2.9 清洁模具
5 材 料
5.1 各种接地电缆。

5.2 正确标号的焊接金属（包括：粉末状单质铝 粉末状氧化铜 催化剂(氟化钙粉末) 引火材料）。

举例如下表5.2(标号参照ERICO 放热性焊接亚洲有限责任公司的产品):
6 工 具
放热性焊接应用的工具，主要有以下几种（产品型号参照ERICO 放热性焊接亚洲有限责任公司的产品）：
6.1 相应型号的石墨坩埚模具，举例如下表6.1：
图6.2 模具夹 6.3 点火枪T320：用于点燃引火材料。

6.4 自燃式丙烷焰炬头(烘烤用)T-110。

6.5 刷子T394。

6.6 模具清洁器B136A 。

6.7 电缆夹B －265。

6.8 模具支撑夹B-134或B-135。

棉纱(或模具清洁器)
模具夹
7 劳动组织及安全
7.1 劳动力组织
在进行焊接时，每一组按2人配置，即1人做模具的焊前准备，1人做电缆的焊前准备；1人点火，1人看火等。

一个小组每个工作日即可完成50个焊接点。

7.2安全措施
7.2.1 本工法除严格执行常规的安全技术规程外，还特别应遵守以下安全规定。

7.2.1.1 焊接过程中模具和被焊部件不能移位。

7.2.1.2 焊接点火爆炸时，操作人员及其他施工人员应离开模具至少2米远。

7.2.1.3 点火枪、自燃式丙烷焰炬头及焊接金属应特别由专人看管，不得随便外借。

8 质量标准
8.1 焊接完成后，必须测试焊接部位的接地电阻，使其符合设计要求。

8.2 外观检查：表面光滑，焊点饱满的焊接合格；相反，表面粗糙，焊点塌陷的焊接不合格。

8.3 各厂家的有关技术指导。

9 效益分析
放热性焊接与传统的焊接方式相比具有不可比拟的优越性，它克服了传统的铜焊连接工序烦琐、焊接时间长、技术要求高、难以焊牢的缺点，使焊接效率提高了3-4倍，同时一次合格率可达100%，提高了焊接质量。

另外，放热性焊接大大降低了接地电阻，焊接可靠，避免了产生跨步电压的不完全因素，是保障人身安全、确保设备正常运行的较简便有效的方法之一。

10 工程实例
在四公司承建的中国工商银行总行营业办公楼工程的接地系统中大约有600个焊点采用了放热性焊接工法，使接地系统安全可靠，质量上乘，受到了业主及监理的好评，为该工程能荣获北京市“长城杯”和建筑工程的最高奖“鲁班奖”奠定了基础。