电解镁利旧铝母线翻新施工技术

柴晓朋

摘 要：青海盐湖金属镁一体化项目是青海盐湖集团为加快柴达木盆地循环经济开发利用，合理利用钾肥生产附产品高品位氯化镁而建设的金属镁生产项目，其中10万吨/年电解镁装置是该项目的核心装置，铝母线是电解镁装置的核心组成部分。金属镁装置利旧铝母线翻新工程，主要包括从原挪威海德鲁位于加拿大贝康库镁厂中拆回的向36个电解槽提供电能的主母线束30组，阴、阳极母线束各6组，过道母线6组，跨接母线1组及进、出口母线各1组，阳极连接片656个、分流连接器584个、分流开关68组，共计1000多吨。文章是经过金属镁项目利旧铝母线翻新施工，对施工技术进行总结。

关键词：金属镁；利旧铝母线；翻新；施工技术

引言

随着国内外化工行业、冶金行业的不断发展，很多工厂因各种原因会进行拆迁或改造，同时会有很多被拆掉的旧设备或部件，根据使用情况有的会被直接废弃，有的会经过重新翻新和改造之后继续利用于新的建设项目中，可以为新建设的项目节省一定成本费用。青海盐湖10万吨/年电解镁工程中，对从加拿大拆回的旧铝母线翻新和改造后重新利用，节约购买新铝母线费用约1000多万元，降低了项目建设投资费用。电解镁利旧铝母线翻新的施工技术总结如下。

1 工作目的

依据青海盐湖10万吨/年电解镁工程新设计的铝母线施工图纸，对加拿大拆回的利旧铝母线按图纸规定重新构造、装配和焊接并进行修整，使之与新母线按照整体布局安装于电解车间。

2 工艺特点

电解冶炼行业中，电解车间是个非常重要的生产车间，其投资非常大而且技术性强，电解是电能通过铝母线系统进入电解槽，以促成镁的还原反应，其过程需要消耗大量的电能，所以要有能输送大电流的铝母线，铝母线导电效率的优劣直接关系着电解槽生产的效率和耗电能的大小，所以不论电解槽的阴、阳极导电连接，还是大直流铝母线的焊接和安装对质量的要求都非常严格。

3 施工技术总结

3.1 施工准备

3.1.1 施工场地：施工开始前，要落实翻新施工场地，并应具备三通一平，即路通、水通、电通，操作地面平整夯实。

3.1.2 施工机具：圆锯床、碳弧气刨、液压矫直机、等离子切割机、剪板机、MIG/MAG弧焊机、1000A直流电焊机、毫伏表、电动葫芦、起重机、磨光机、砂轮机、刮刀、研板等。

3.1.3 辅助材料：道木、红丹粉、机油、棉布、钢丝绳、钢板等。

3.1.4 施工人员：技术员、质检员、铝焊工、钳工、研磨工、力工、电工等，其中焊工必须具有有效的操作资格证，并经过现场考试合格后上岗施焊。

3.2 检查、验收

3.2.1 利旧铝母线

施工开始前，由业主提供利旧铝母线的材质分析报告；组织业主、监理和施工方共同对利旧铝母线的综合情况进行检查；观察和注意所有利旧铝母线情况，共同制定一份完整的利旧铝母线清单，与业主的发货清单相比较，确定所有部件均已包括在内并已核实。检查中对存在过度腐蚀、变形或严重损坏的母线按编号进行登记，检查完毕后将检查结果汇报给业主，由业主确定是否还有翻新价值，考虑是否用新铝母线进行替换。

3.2.2 焊机、焊丝及氩气

施工中采用的数台MIG/MAG弧焊机均具备出厂质量合格证明文件、说明书及操作手册，并具有全方位的焊接功能，同时备有专业引弧和自动延时灭弧装置。

焊丝采用纯铝焊丝，成分要求与利旧铝母线铸铝成分相同或高一个级别，采用退火状态供货并经抛光处理及用塑料袋密封的盘状焊丝；氩气采用国家现行标准《氩气》（GB4842）中一级及以上的工业纯氩。焊丝和氩气均具有出厂质量证明文件、产品合格证、性能检验报告等，并报监理和业主检查、验收。

3.3 铝母线的搬运

3.3.1 铝母线的吊点位置应根据铝母线形状确定，装卸使用专业的工具或夹具，不得使用钢丝绳、链具直接捆绑于铝母线上，当无法避免时，应当采用木块、橡胶板等衬垫进行保护。

3.3.2 铝母线的吊装应缓提、轻放，防止碰伤、刮伤。

3.3.3 运输时应采取防止铝母线变形和倾覆的措施；长途运输时，铝母线应妥善包装；短途运输时，硬性铝母线可裸装，软性铝母线和带有导电压接面的硬性铝母线应采取相应的包装措施。

3.4 铝母线的存放

3.4.1 铝母线的存放地应有足够的地基承载力。

3.4.2 铝母线应放置在离地100mm的垫木上；垫木的摆放应满足防止铝母线变形和倾覆的要求。

3.4.3 铝母线的存放应按规格、件号分类，并应有序多层垒放，垒叠层间应有隔离支撑；隔离支撑上下对齐，垒叠不宜超过5层。

3.4.4 软性铝母线和带有导电压接面的硬性铝母线应采取妥善存放的措施。

3.5 铝母线矫正

3.5.1 铝母线运至翻新场地后，首先对铝母线部件在拆卸、运输或搬运过程中有变形的进行矫正。

3.5.2 每米弯曲长度超过2mm时，应予以矫正。

3.5.3 硬性铝母线矫正宜采用机械或液压式矫直机进行，矫正作业平面避免与矫直机构件相碰（擦）伤，表面划痕允许深度小于1.5mm。

3.5.4 矫正后硬性铝母线表面局部被压陷深度≤2mm且压痕面积小于100*100mm。

3.6 铝母线外表面翻新

3.6.1 旧焊缝检验：对现有的铝母线焊缝进行破裂检查，检查方法采用外观检查，也可用5倍～10倍的放大镜观察，焊缝表面不得有裂纹缺陷，有裂纹缺陷的焊缝应气刨后重新焊接。

3.6.2 补焊、打磨：硬性铝母线外表面有凹槽时，先将氧化层刨切干净，用融化极氩气保护电弧焊填充补焊，采用磨光机将高出的焊肉磨光；如果母线表面有粗瘤，直接采用磨光机磨光。endprint

3.7 铝母线锯切

3.7.1 过道母线、跨接母线和进、出口母线需按新设计的铝母线图纸尺寸进行锯切，同时将旧的连接硬铝板切除，再安装焊接时需重新采用新的硬铝焊板连接。

3.7.2 新硬铝板剪切、下料时需考虑母线在锯切时可能缺失的长度。

3.7.3 据切时必须保证母线端面的垂直度，以便再焊接时可以保证焊接质量。

3.8 铝软带翻新

3.8.1 依据新设计的铝母线施工图纸，对软带束连接件进行检查，检查软带束带片规格、片数及弯曲尺寸是否符合图纸要求，若不符合则采用新铝软带进行修复；如果有4片以上软带严重损坏、变形，则需用等离子切割或同等方法割弃软带束连接件，重新更换新的铝软带束。

3.8.2 新铝软带剪切采用剪板机进行，若需更换的软带束规格较多，技术人员可以列出详细的《软带加工规格明细表》标明图号、宽度、长度、每种规格的总片数、束数、组数，统一进行放样、剪切，将剪切后的软带按图纸的片数整理成束。

3.8.3 铝软带束成型后应及时点焊固定，焊点应距束两端50mm。

3.8.4 软带束更换焊接时要用制作成型的胎具保证图纸所需弧度及成品尺寸的准确，并用专用工具将焊接端头扎紧，用木锤或胶锤平整。

3.8.5 软带束与母线焊接的顺序是先里后外，先下后上逐层焊接，第一层软带束焊缝背面加铝垫条，全部焊完后端头进行封焊；对于封焊后有一端出现长短不齐的软带束，必须进行打磨处理，以满足封焊后的要求，达到规定的焊接质量。

3.9 导电压接面翻新

3.9.1 检验：利旧铝母线中的所有导电压接面都应进行检验，检查是否有深坑、破损、腐蚀及氧化严重等现象。

3.9.2 补焊、打磨：导电压接面有深坑、破损、腐蚀、氧化程度严重的首先要刨切干净，用融化极氩气保护电弧焊填充补焊，焊肉确保超出表面5mm，再用磨光机将超出的焊肉磨光且必须保持表面平整度。

3.9.3 研磨：所有的导电压接面都需进行研磨使铝母线达到最佳的导电性能。

（1）在导电压接面刨切、填充补焊、焊肉刮除完毕后进行研磨。（2）用红丹粉和20#机油进行调和，将调和完成后的红丹显示剂均匀的涂抹在研板表面。（3）将研板涂有红丹显示剂的一面与导电压接面进行接触并平稳地滑动数次，然后将研板移开，导电压接面上就会显示出有红色的地方和没有红色的地方，这说明有红色的地方比没有红色的地方高，需用刮刀和角磨机配合，将高点刮除。（4）继续用研板涂有红丹显示剂的一面与导电压接面接触并平稳的滑动数次后再进行压接面的红色检查，再用刮刀和角磨机配合将导电压接面的较高处刮除。（5）如此重复数次直至红色区域达到导电压接面的80%且表面粗糙度符合设计规定即可。（6）研磨完成的导电压接面，若不进行电压降测试，表面的红丹粉暂不处理，防止表面氧化，在安装前再进行清洗、打毛、拔接。

3.9.4 电压降测试：铝母线导电压接面连接会产生电压降，如果接触面处理不好会导致压降增大，使电解槽电压升高，能耗增加。在翻新、研磨完成后，用实验电流进行电压降测试来检测铝母线的导电性能，电压降测试可采取抽查，抽查比例为利旧铝母线束的1/8且不应少于8组。

（1）通过欧姆定律知识，再不考虑环境因素、相同测距的情况下，对设计通过电流下的允许压降转换成实验电流下的允许压降。这样可以预判压接面在通过设计电流下的压降是否能够满足设计要求。以电解镁铝母线为例，具体转换计算方法如下：

由于是同等条件情况下进行转换，压降计算可简化为：

ΔU设=I设×R

ΔU设：为设计允许压降值V；R：为所测量的压接面电阻值Ω；

I设：为设计通过电流A。

ΔU试=I试×R

ΔU试：为试验下允许压降值V；I试：为实验通过电流1000A。

所以ΔU试=■=■-3

按转换实验测出的实际值≤ΔUI试即可满足要求。

根据设计要求压接面在通电后允许压降为6mV以下，设计通过电流为426KA/20=21.3KA。426KA-为设计通过总电流，20-为每组铝母线束的导电连接面分支数。

将以上数值带入公式：得

ΔU试=■=■=■=0.00028V=0.28mV

（2）对进行电压降测试的铝母线束导电压接面进行清洗、打毛和拔接。

（3）采用1000A直流电焊机，导电压接面通过1000A电流进行压降测试。用毫伏表进行检测，根据要求如果测试值小于0.28mV，则正常通电后可以满足设计要求。

（4）测试合格后的导电压接面，再加以喷涂防止表面氧化，在安装前再进行清洗、打毛、拔接。

4 施工重点

铝母线的导电效率是否良好，导电压接面的施工质量起着至关重要的作用；旧铝母线因长期使用，导电压接面烧穿、受损程度比较严重，所以施工中要特别注意导电压接面的刨切、补焊和研磨，要严格按照翻新施工程序进行。

5 结束语

从金属镁项目利旧铝母线翻新的施工情况看，翻新后的铝母线可以满足新铝母线的性能要求及电解镁生产工艺需求，符合新设计的金属镁装置电解车间整体布局的安装条件，并按照指定安装位置重新安装于全新年产10万吨/年金属镁厂电解车间。铝母线的翻新、利用，避免了旧铝母线的废弃和重新使用新铝母线所增加的费用和工期。希望电解镁工程利旧铝母线翻新施工技术的总结能为今后类似的旧厂拆迁、改造、检修项目中铝母线翻新施工提供借鉴与经验。

参考文献

[1]赫氏公司铝母线翻新和改造规格书[S].

[2]铝母线焊接工程施工及验收规范[S].endprint