论文部分内容阅读
变电站接地网是保证电气设备正常工作和人身安全的一种主要措施，而接地网的焊接接头往往是腐蚀的重要部位，如何保证接地网的接头连接安全、腐蚀小、电流通过时发热小一直是输电线工程关注的热点。国内地网普遍使用镀锌钢材料，本文根据国内接地网的使用材料，研制了一种适用于镀锌钢和铜包钢接地材料的放热焊粉，并采用拉伸法、四探针测试仪、DSC、SEM、电化学工作站等方法研究了放热焊粉粒径及各成分对焊接接头外观截面、拉伸强度、直流电阻、耐蚀性、热力学性能、微观形貌的影响。 研究结果表明：当放热焊粉粒径大于120目时，反应剧烈，有大量喷溅，安全性低；当焊粉粒径小于120目时，反应不易引燃；当焊粉粒径为120目时，反应平缓，喷溅少，安全性高，各项性能最好。 镀锌钢接地材料放热焊粉中，随着还原剂Al含量增加，焊接接头拉伸强度和直流电阻不断减小，当Al含量为20wt.％时，接头外观和断面形貌气孔和夹杂最少；接头金属腐蚀速率最小，仅为0．012623mm、a；焊缝微观形貌平整。Al含量不变，合金剂Cu对焊缝的拉伸强度、耐蚀性等有不同的影响。随着Cu含量的增加，接头外观逐渐具有金属光泽，断面气孔夹杂增大，接头直流电阻也随之减小；当Cu的加入量为24wt.％时，接头的拉伸强度最高，达到193．63MPa；Cu含量为28wt.%时，焊缝熔合较好，Cu基体表面树枝晶少。随着添加剂的增加，断面气孔量增加，接头拉伸强度降低，直流电阻增大。添加剂可以控制反应速度，改变焊接接头的组织性能和耐蚀性，当添加剂含量为5wt.％时，接头金属腐蚀速率最小，为0.005155mm/a。正交法所得最佳接地网放热焊粉配方为CuO：50wt.%，Al：18wt.%，Cu：25wt.％，添加剂：7wt.%，焊接接头拉伸强度达280.76MPa，直流电阻为1.38×10-3Ω，腐蚀速率为0.05722mm/a，热力学性能稳定，满足国家电网使用要求。 铜或铜包钢接地材料放热焊粉中，随着Fe2O3含量的增多，焊接接头外观气孔和夹杂减少，截面愈致密，但Fe2O3含量超过17.5wt.％后，接头外观和截面的气孔量增多，性能下降。当Fe2O3含量为12.5wt.%时，接头的拉伸强度最高可达272.86Mpa。焊接接头的直流电阻随着Fe2O3含量的增加而增加，Fe2O3含量为2.5wt.％时，接头的直流电阻和腐蚀速率均最小，分别为1.85×10-5Ω和0.05036mm/a，接头的导电性和耐蚀性最好。综合考虑，最佳铜或铜包钢放热焊的配方为：CuO含量为37.5wt.％，Fe2O3含量为12.5wt.％，Al含量为18wt.％，Cu含量为25wt.％，添加剂含量为7wt.％。