電解槽水平母線在線修復(fù)技術(shù)分析

為保證正常電解生產(chǎn)，每隔一段時間更換全部陽較，陽較消耗需上下抬水平母線，在這兩個過程中陽較水平母線與鋁導(dǎo)桿之間相互摩擦，接觸導(dǎo)電面經(jīng)常打火放電，使每一臺陽較出現(xiàn)長550mm，寬140mm的弧坑及劃傷，從而加大該處無謂的壓降損耗，造成非常大經(jīng)濟(jì)損失。為減小該處接觸壓降，修復(fù)劃傷母線，需要采取焊接的方法，填充劃傷弧坑，再進(jìn)行銑削的辦法修平母線。目前，強(qiáng)磁場下水平母線的在線原位修復(fù)技術(shù)主要有熱噴涂、熔涂焊和自熔焊三種。本文簡單分析一下各種方法的工藝特性和適用場合。

圖1   水平母線打火損傷

一、熱噴涂

熱噴涂（電弧噴涂）是采用常規(guī)的400或者600型電弧噴涂設(shè)備，通過在連續(xù)送進(jìn)的兩根鋁絲端部產(chǎn)生的電弧來熔化鋁絲，通過高壓氣體將熔滴霧化，形成高速噴射的液態(tài)顆粒，噴射到損傷的水平母線表面，形成表面涂層的工藝方法。

圖2  熱噴涂

熱噴涂技術(shù)的優(yōu)點在于工藝簡單、修復(fù)成本低廉。一臺600型噴涂設(shè)備屬于通用設(shè)備，噴涂絲可以采用純鋁絲或者鋁合金絲，每公斤約在20元左右。這種技術(shù)可以用于水平母線局部小面積損傷的快速修復(fù)，比如水平母線哪個地方有個弧坑，可以采用這種技術(shù)進(jìn)行迅速修復(fù)。

熱噴涂技術(shù)不能應(yīng)用于水平母線的大面積修復(fù)，因為存在著巨大的安全風(fēng)險。首先，熱噴涂涂層和基體之間是機(jī)械結(jié)合，不是冶金結(jié)合，長期運行涂層會不斷脫落，壓降越來越高，1年后可以達(dá)30mv以上。其次，由于噴涂過程中存在著熱應(yīng)力，噴涂涂層厚度原則上不能超過0.5mm，涂層厚度增加則和基體結(jié)合力較低。噴涂完輕輕一碰，或者銑刀加工后，涂層就會剝落。由于涂層和基體實際上是兩層皮，涂層運行一段時間后，隨著局部放電，壓降越來越高，存在著水平母線大面積爆開的風(fēng)險。西北某鋁廠和廣西某鋁廠采用600型熱噴涂機(jī)進(jìn)行水平母線噴涂，銑床加工后，涂層就出現(xiàn)了剝落，如圖3所示。由于長期運行存在著巨大的爆開風(fēng)險，兩個公司經(jīng)過安全評估后，都放棄了這種方法。

圖3   熱噴涂涂層剝落

二、熔涂焊

熔涂焊是介于熱噴涂和焊接之間的一種修復(fù)技術(shù)。其原理是采用WDH88型強(qiáng)磁場焊接機(jī)進(jìn)行非常高速、超細(xì)微粒熔射修復(fù)。和噴涂不同之處是其原料為鋁粉。采用該焊機(jī)可以在強(qiáng)磁場下進(jìn)行原位焊接，不需要將水平母線吊出槽外。焊接操作方便、快捷，隨時隨地清理陽較導(dǎo)桿和水平母線接觸處的嚴(yán)重打弧。

這種技術(shù)的優(yōu)點為：界面存在著一定的冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度比熱噴涂技術(shù)大幅度提高，結(jié)合強(qiáng)度約為50Mpa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱噴涂的5Mpa。焊接后表面硬度提高50%，因此耐摩擦性能顯著提高，不容易出現(xiàn)新的弧坑，大大降低了陽較導(dǎo)桿和水平母線之間的接觸壓降。根據(jù)在萬基鋁業(yè)的實驗結(jié)果，采用熔涂焊機(jī)對水平母線進(jìn)行修復(fù)后，表面平整光滑、硬度大幅較高。經(jīng)過兩年的運行后，對比槽子的氬弧焊修復(fù)水平母線早已千瘡百孔，熔涂焊機(jī)修復(fù)的水平母線仍然完好如初，壓降在15mv以下，節(jié)能效果非常顯著。

圖4  熔涂焊機(jī)

這種技術(shù)的缺點在于修復(fù)速度慢。修復(fù)一個水平母線大約需要6個小時或更多。所以可以用于數(shù)量較少，如小于10個水平母線的在線修復(fù)。另外修復(fù)成本較高，為熱噴涂的5倍左右。但其修復(fù)層長期運行安全可靠，壓降低、不存在風(fēng)險。

圖5   熔射焊修復(fù)的水平母線

   三、自熔焊接

   常規(guī)的用于陰較母線和鋁軟帶的自熔焊劑在焊接水平母線時存在熱量較小、脫渣困難等缺點，無法使用。因此，湖北鋁行科技聯(lián)合焊接研究所針對水平母線開發(fā)了一種大熱量、易脫渣的自熔焊劑，型號為WHU-5型。

   自熔焊接速度非�？�，僅幾秒就可以完成焊接，產(chǎn)生熱量較高，可以有效的傳導(dǎo)至熔接部位，使其熔為一體，形成分子間結(jié)合。自熔焊接過程無須其他任何電源、氣源、熱源、能源，屬于典型的低碳型綠色焊接制造技術(shù)，其優(yōu)點包括：

    1、熔接點的載流能力（熔點）與導(dǎo)體相同，具有良好的導(dǎo)電性能，經(jīng)檢測，焊接前后的直流電阻比率變化率接近與零。

    2、焊接點是分子結(jié)合，不老化，焊接點不受腐蝕影響。

    3、不會受到高浪涌電流的損傷。

    4、設(shè)備簡單、輕便；操作方便，無需有經(jīng)驗人員。

   目前，采用自熔焊接技術(shù)已經(jīng)在多家鋁廠成功進(jìn)行水平母線的在線焊接。焊接修復(fù)效果良好，壓降多數(shù)在2-10mv，真實實現(xiàn)了冶金結(jié)合，安全可靠，非常大避免了熱噴涂等修復(fù)技術(shù)可能存在的巨大安全風(fēng)險。

圖6 自熔焊接水平母線