铜覆钢辅助固定夹具在放热焊接工艺中的应用

牟 明，秦前锋，孙圣博，马 冬

(1.辽宁清原抽水蓄能有限公司，辽宁 抚顺 113300；2.辽宁鑫海通机电安装工程有限公司，辽宁 沈阳 110011)

0 前言

某抽水蓄能电站总装机容量1 800 MW，建成后在电力系统中承担调峰调频、调相、事故备用和黑启动等任务。全厂一次接地网采用的地下接地材料为铜覆钢，接地材料之间的连接均采用放热焊接。根据连接采用的放热焊接模具的不同，可以分为“一”字接头、“十”字接头和“T”字接头。共计使用铜覆钢卷材约100 km，放热焊接点约9 000 个。

铜覆钢是一种新型复合接地材料，一般使用在土壤电阻率较大，或者要求接地电阻值较低的场所。铜覆钢放热焊连接是利用金属氧化物与铝粉化学反应产生的高温来实现高性能电气熔接的一种现代焊接工艺。

1 存在的问题

铜覆钢放热焊接施工要求铜覆钢与模具之间严格同轴，由于铜覆钢较为光滑，且铜覆钢卷材展开时应力特别大，造成施工难度大、操作时易滑动，从而导致放热焊接模具无法将铜覆钢夹紧，引起的错位将直接影响放热焊接质量。在焊接的过程中，根据焊接头的不同，需要3～5 人同时配合操作才能让铜覆钢与模具保持同轴，费时费力。

2 铜覆钢辅助固定夹具

2.1 工作原理

新研制的铜覆钢辅助固定夹具的固定方式设计为底板支撑固定，即在底板上设置支撑座，通过螺母与螺栓的配合来固定铜覆钢。

2.2 结构组成

铜覆钢辅助固定夹具由底板、支撑座、Ω 型夹组成，底板为十字形，在底板两端和靠中间处均匀焊接4 个门型支撑座，铜覆钢放置在支撑座顶部固定。在支撑座上方设有Ω 型夹，圆半径为14 mm；Ω 型夹两侧设有安装孔，支撑座安装有螺栓(M16×40)，Ω 型夹内侧有弧形橡胶垫，通过六角螺母与设置在支撑座两侧的螺栓相配合，对Ω型夹进行固定。铜覆钢辅助固定夹具俯视及左视图如图1，2 所示，Ω 型夹左视图如图3 所示。

图1 铜覆钢辅助固定夹具(俯视)

图2 铜覆钢辅助固定夹具(左视)

图3 Ω 型夹(左视)

2.3 使用方法

焊接时，如需采用“一”字形焊接头，1 人即可完成操作，只需要将铜覆钢放置在水平方向或垂直方向的支撑座中心处，用Ω 型夹盖住铜覆钢，通过螺母与螺栓的配合，将铜覆钢固定住，从而保证铜覆钢与模具保持同轴；然后将另一侧铜覆钢同样固定住，保证在两侧铜覆钢接口处中心对正后，将两侧Ω 型夹拧紧。

如需采用“T”字形或“十”字形焊接头，可采用同样的方法。

3 应用效果

该辅助固定夹具可适用于各种型式的焊接头焊接，单人即可完成铜覆钢的固定工作，整个焊接过程中无需专人固定。该夹具代替了以往的多人操作，且铜覆钢与模具同轴度易调整，稳定性也较好，不仅缩短了施工时间，减少了施工人数，工作效率也大为提高。