CN108941883B - 一种利用自蔓延焊接技术的铝耐张线夹原位修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用自蔓延焊接技术的铝耐张线夹原位修复方法，首先测量或估测已损坏的铝耐张线夹修复所需要自蔓延焊粉的质量；利用用耐火泥封堵铝耐张线夹底部裂缝；使用底部带出口的坩埚，在坩埚内放置自熔挡片堵住底部出口，然后加入自蔓延焊粉，在自蔓延焊粉表面撒上火药；将坩埚利用坩埚钳夹紧，使得坩埚的底部出口对准铝耐张线夹上表面裂缝；在自蔓延焊粉内插入引线，点燃引线，自蔓延焊粉融化自熔挡片后通过坩埚底部出口流入到铝耐张线夹的缝隙内完成焊接连接。待金属液冷却后，撤下坩埚和夹具，清理焊渣，并将凝固的金属打磨平整，完成铝耐张线夹原位修复。本发明可以在不拆卸取下线夹的情况下进行现场铝耐张线夹的原位修复工作。

Description

一种利用自蔓延焊接技术的铝耐张线夹原位修复方法
技术领域
本发明属于电力技术领域，涉及一种线夹修复方法，具体涉及一种利用自蔓延焊接技术的铝耐张线夹原位修复方法。
背景技术
自蔓延焊接是一种利用引燃混合自蔓延焊粉使其自发反应并释放高温金属液体的一种发热焊接方式，既可以用于材料的连接，也可以用于堆焊或修补。该反应速度很快，仅需要几秒到数十秒即可完成整个反应过程，其热量很高，释放出的高热量可以快速有效地传导到工件上，并将需要焊接或者修复的区域附近的金属熔化，使得熔融的金属液和基体之间形成牢固的冶金结合。该方法简单方便，工作效率高，效果好，性能优良，适用范围非常广泛。
铝制耐张线夹广泛应用于架空线路、配电线路、变电站及发电厂配电装置，起到对于耐张杆上的导线、底线以及杆塔拉线的终端固定的作用，是非常重要的部件之一。铝线夹的质量会影响着各种线路的稳定性甚至导电性能。目前，大量的铝线夹是通过焊接等工艺制造而成，由于铝及铝合金具有导热性强而热容量大，线胀系数大等特点，其焊接难度大。另外，铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝(Al2O3)熔点高、稳定且不易去除，阻碍母材的熔化和熔合。焊接过程极易产生未熔合、未焊透等缺陷。这些缺陷一般为焊缝内部缺陷，外观检查不易发现，该种缺陷会在长时间服役中由于局部应力过大导致局部开裂，进而发生断裂。此外，有研究表明，室外的铝线夹在雨水、雪水的环境中因为温度变化导致水渗入缝隙，在不断地融化与凝固中也使得线夹发生鼓包开裂。铝线夹出现损伤后会导致了线路及电气设备的不稳定，直接表现在影响结构稳定性和导电性上，而电力系统的故障可能会导致一系列严重的后果，如何解决该问题是电力行业所关注的重点，目前的主要方案就是检查发现后更换。
以目前可查阅的技术而言，修理与更换都需要对整条线路进行断电处理，基本流程就是停电检修－从线路上拆卸并取下已损坏的铝线夹－更换新的线夹－重新在线路上安装－调试并恢复供电。全过程耗时较长、流程复杂。目前在各种专利搜索中有部分用于其他物品的破损修复方案，但是诸多可见的方案也存在其不足的地方：如专利CN1451510A中发明里了一种利用大功率激光修复青铜文物的方法，利用激光的高热量将送入熔池的粉末熔化，进而修复该青铜器，但是这个方法若用于铝线夹的修复依然需要复杂的过程，不仅对于操作的要求较高，也需要一台较为昂贵的激光设备，可能直接成本超过更换线夹的费用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用自蔓延焊接技术的铝耐张线夹原位修复方法，无需拆卸取下损坏铝线夹进行原位修复。
为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种利用自蔓延焊接技术的铝耐张线夹原位修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、测量或估测已损坏的铝耐张线夹的缺损体积，并计算出所需要自蔓延焊粉的质量；
步骤二、将已经损坏的铝耐张线夹利用夹具夹紧，并用耐火泥封堵铝耐张线夹底部裂缝；
步骤三、使用底部带出口的坩埚，在坩埚内放置自熔挡片堵住底部出口，然后加入自蔓延焊粉，在自蔓延焊粉表面撒上火药；
步骤四、将坩埚利用坩埚钳夹紧，使得坩埚的底部出口对准铝耐张线夹上表面裂缝；
步骤五、在自蔓延焊粉内插入引线，点燃引线，自蔓延焊粉融化自熔挡片后通过坩埚底部出口流入到铝耐张线夹的缝隙内完成焊接连接。
步骤六、待金属液冷却后，撤下坩埚和夹具，清理焊渣，并将凝固的金属打磨平整，完成铝耐张线夹原位修复。
作为优选，所述自蔓延焊粉的成分和比重如下：
Al粉25-50wt.％，SnO2粉20-45wt.％，氧化铜粉10-30wt.％，硼砂2-4wt.％，钾冰晶石1-3wt.％，高热剂10-30wt.％，CaF2粉2-5wt.％，其中wt.代表质量比。
作为优选，所述自蔓延焊粉各个组分粉末的目数范围为125～375目。
作为优选，所述步骤二中，还可以在铝耐张线夹表面裂缝四周利用耐火泥做成一个围堰。
作为优选，所述坩埚采用漏斗形坩埚。
作为优选，所述自熔挡片为薄铜片、薄铝片和纸片中任意一种。
作为优选，所述夹具采用石墨材料制成。
作为优选，所述坩埚为石墨坩埚。
作为优选，步骤三中，在坩埚内添加完自蔓延焊粉后，将自蔓延焊粉压实并将表面压平整。
本发明有益效果是：
本发明可以进行电力系统铝线夹的原位修复，可以忽略上述环节，在原线路不拆卸损伤线夹的情况下直接对线夹损伤部位进行原位修复，且修复后可以保证其结构强度与导电性。此外，当用于输电线路铝线夹的修复时，该方案甚至不需要外接电源，仅仅只需要事先配置好的自蔓延焊粉和引火火药粉末就可以完成修复工作，使得维修人员不必携带笨重的发电机及附属设备用品。再次，根据线夹长期暴露在高空，其成分复杂，表面氧化严重的缺点，本发明在自蔓延焊粉配方中添加了去除氧化皮的成分，以提高焊接质量。综上所述，发明人认为，本发明可以大幅缩短整个修复流程，节省大量人力物力成本，焊接接头中缺陷较少，焊缝金属导电性能优异，具有非常良好的使用前景。
附图说明
图1为本发明修复的铝制耐张线夹示意图。
图2为修复过程中坩埚安装示意图。
1-铝制耐张线夹，2-裂缝，3-火药，4-方形石墨片，5-引线，6-石墨坩埚，7-出口孔，8-自蔓延焊粉，9-封堵纸。
具体实施方式
实施例1：
(1)如图1和图2所示，某电力线路铝制耐张线夹1断裂损坏，测量缺口体积为100cm3，经计算需要填充铝金属质量大约为300g；
(2)使用耐火夹具将铝制耐张线夹1夹紧，使其断裂位置对正，使用耐火泥封堵铝制耐张线夹1下侧裂缝2，利用耐火泥在上侧裂缝2四周做成一个围堰，使得自蔓延焊粉8融化成的金属液体顺利进入裂缝2内；
(3)称量300g已配好的自蔓延焊粉8，其具体质量为120g铝粉，90g二氧化锡粉，70g氧化铜粉，硼砂6g，钾冰晶石4g及10g氟化钙粉；
(4)准备一个300mL容量的底部带出口孔7的石墨坩埚6，出口孔7的孔径1.5cm。准备一张纸将其对折2遍，放入坩埚内部平置于出口孔7的上方，先行倒入少量自蔓延焊粉8，提起后检查发现未发生漏粉现象，倒入剩余的自蔓延焊粉8，并将其压实，在最上方撒上火药3，将一根约50cm长的引线5插入自蔓延焊粉8中，利用一个方形石墨片4盖住坩埚顶端，仅在引线5伸出处留一个出口孔7，将坩埚放于模具上方，并检查，保证出口孔7流出的铝液可以进入模具并填补损坏部位；
(5)点燃引线5，引发铝热反应，底部的纸片瞬间熔化，熔融状的铝液从底部流出并流入围堰内，填满围堰内的较低部分及铝制耐张线夹1的裂缝2；
(6)待金属冷却后，撤开模具和坩埚，清理表面的焊渣，并将已经凝固的铝金属进行打磨或加工，保证其外观符合工厂要求。
实施例2：
(1)某变电站的大型铝制耐张线夹1断裂损坏，测量缺口体积为250cm3，经计算需要填充铝金属质量大约为800g；
(2)使使用耐火夹具将铝制耐张线夹1夹紧，使其断裂位置对正，使用耐火泥封堵铝制耐张线夹1下侧裂缝2，利用耐火泥在上侧裂缝2四周做成一个围堰，使得自蔓延焊粉8融化成的金属液体顺利进入裂缝2内；
(3)称量800g已配好的自蔓延焊粉8，其具体质量为344g铝粉，250g二氧化锡粉，130g氧化铜粉，硼砂32g，钾冰晶石24g及20g氟化钙粉；
(4)准备一个1L容量的底部带出口孔7的石墨坩埚6，出口孔7的孔径2cm。将一直径4cm的铝金属片放入坩埚内部平置于出口孔7的上方，先行倒入少量自蔓延焊粉8，提起后检查发现未发生漏粉现象，倒入剩余的自蔓延焊粉8，并将其压实，在最上方撒上火药3，将一根约50cm长的引线5插入自蔓延焊粉8中，利用一个方形石墨片4盖住坩埚顶端，仅在引线5伸出处留一个出口孔7，将坩埚放于模具上方，并检查，保证出口孔7流出的铝液可以进入模具并填补损坏部位；
(5)点燃引线5，引发铝热反应，底部的纸片瞬间熔化，熔融状的铝液从底部流出并流入围堰内，填满围堰内的较低部分及铝制耐张线夹1的裂缝2；
(6)待金属冷却后，撤开模具和坩埚，清理表面的焊渣，并将已经凝固的铝金属进行打磨或加工，保证其形貌及性能符合变电站安全规范。
上述实施例中，损坏的铝耐张线夹也可以采用模具夹紧，采用模具夹紧时，使用耐火泥封堵铝耐张线夹与模具之间的间隙，使得模具内形成一个铝耐张线夹的裂缝2处于低点的一个凹槽，这样当坩埚内自蔓延焊粉8点火融化后，流入模具内时，能很好的充满裂缝2，完成修复工作。

Claims (8)

1.一种利用自蔓延焊接技术的铝耐张线夹原位修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、测量或估测已损坏的铝耐张线夹的缺损体积，并计算出所需要自蔓延焊粉的质量；
步骤二、将已经损坏的铝耐张线夹利用夹具夹紧，并用耐火泥封堵铝耐张线夹底部裂缝；
步骤三、使用底部带出口的坩埚，在坩埚内放置自熔挡片堵住底部出口，然后加入自蔓延焊粉，在自蔓延焊粉表面撒上火药；
步骤四、将坩埚利用坩埚钳夹紧，使得坩埚的底部出口对准铝耐张线夹上表面裂缝；
步骤五、在自蔓延焊粉内插入引线，点燃引线，自蔓延焊粉融化自熔挡片后通过坩埚底部出口流入到铝耐张线夹的缝隙内完成焊接连接；
步骤六、待金属液冷却后，撤下坩埚和夹具，清理焊渣，并将凝固的金属打磨平整，完成铝耐张线夹原位修复；
所述自蔓延焊粉的成分和比重如下：
Al粉25-50wt.％，SnO2粉20-45wt.％，氧化铜粉10-30wt.％，硼砂2-4wt.％，钾冰晶石1-3wt.％，高热剂10-30wt.％，CaF2粉2-5wt.％，其中wt.代表质量比。
2.如权利要求1所述的铝耐张线夹原位修复方法，其特征在于：所述自蔓延焊粉各个组分粉末的目数范围为125～375目。
3.如权利要求1所述的铝耐张线夹原位修复方法，其特征在于：所述步骤二中，还可以在铝耐张线夹表面裂缝四周利用耐火泥做成一个围堰。
4.如权利要求1所述的铝耐张线夹原位修复方法，其特征在于：所述坩埚采用漏斗形坩埚。
5.如权利要求1所述的铝耐张线夹原位修复方法，其特征在于：所述自熔挡片为薄铜片、薄铝片和纸片中任意一种。
6.如权利要求1所述的铝耐张线夹原位修复方法，其特征在于：所述夹具采用石墨材料制成。
7.如权利要求1所述的铝耐张线夹原位修复方法，其特征在于：所述坩埚为石墨坩埚。
8.如权利要求1所述的铝耐张线夹原位修复方法，其特征在于：步骤三中，在坩埚内添加完自蔓延焊粉后，将自蔓延焊粉压实并将表面压平整。
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