ѕрименение термитной (экзотермической) сварки дл€ соединени€ элементов заземл€ющих устройств

*Ќа правах рекламы

ѕрименение термитной (экзотермической) сварки дл€ соединени€ элементов заземл€ющих устройств в свете требований √ќ—“ – 50571.5.54-2013.

—оединени€ проводников представл€ют собой слабое место всех электросетей и, особенно цепей заземлени€, подверженных изменению свойств в результате коррозии и увеличени€ переходных сопротивлений. ¬ступивший с силу с 01.01.2015 года √ќ—“ – 50571.5.54-2013 / ћЁ  60364-5-54:2011 ЂЁлектроустановки низковольтные. „асть 5-54. ¬ыбор и монтаж электрооборудовани€. «аземл€ющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивани€ потенциаловї (далее √ќ—“) вносит изменени€ в способы соединени€ элементов заземлителей. ј именно, пункт 542.2.8 гласит Ђ≈сли заземлитель состоит из частей, которые должны быть соединены вместе, соединение должно быть выполнено экзотермической сваркой, опрессовкой, зажимами или другим разрешЄнным механическим соединителемї. „ем же вызвано исключение электродуговой сварки из допустимых способов соединени€?

»спользование электродуговой сварки ввиду достаточно длительного воздействи€ (от дес€тков секунд до нескольких минут) высоких температур (свыше 700∞—) на свариваемые металлы приводит не только к значительной потере цинкового и любого другого защитного сло€ в районе сварного шва, но и существенно ослабл€ет коррозионную стойкость свариваемых металлов, вызыва€ межкристаллитную коррозию (–ис.1). Ёто вид коррозии, при котором разрушение металла происходит преимущественно вдоль границ зЄрен (кристаллов).

TNP15R01

–исунок 1. ћикроструктура материала, подверженного межкристаллитной коррозии

ѕри малой коррозионной потере массы разрушение материала может проникать на большую глубину и сопровождатьс€ снижением механической прочности материала, изменением его свойств, в том числе электрической проводимости. ћежкристаллитна€ коррози€ относитс€ к электрохимическим процессам, и обусловлена тем, что твердый раствор при определенных услови€х может расслаиватьс€ с образованием по границам зерен фаз, обогащенных одним из компонентов материала, а участки, непосредственно прилегающие к границам зерен, оказываютс€ обедненными этим компонентом. ѕод действием той или иной агрессивной среды происходит избирательное анодное растворение либо обогащенных, либо соседних с ними обедненных зон.

ќдной из основных причин разделени€ фаз €вл€етс€ нагрев металлов на долгое врем€ свыше 700∞C.

¬еро€тно, по€вление межкристаллитной коррозии в местах сварных соединений и послужило одной из причин исключени€ электродуговой сварки как способа соединени€ элементов заземлител€ между собой.

≈щЄ одним способом соединени€ частей заземлителей, который предлагает нам √ќ—“, €вл€ютс€ болтовые зажимы, которые относ€тс€ к разрешЄнным механическим соединител€м (–ис.2). ѕрименение зажимов должно обеспечивать требовани€ √ќ—“ 10434 Ђ—оединени€ контактные электрические. ќбщие технические требовани€ї ко 2-му классу соединений. —оединени€ должны быть защищены от коррозии и механических повреждений. ƒл€ болтовых соединений должны быть предусмотрены меры против ослаблени€ контакта.

TNP15R02

–исунок 2. ¬ариант применени€ болтового зажима дл€ соединени€ элементов заземлител€

ѕри всей простоте и удобстве использовани€ данного вида соединений, они имеют р€д недостатков. ¬о-первых, применение механических зажимов, по сравнению со сварными соединени€ми, дл€ соединени€ частей заземлител€ увеличивает переходные сопротивлени€, что в свою очередь может привести к превышению нормируемого значени€ сопротивлени€ «”. ¬о-вторых, механические зажимы требуют периодического контрол€ места соединени€, что влечЄт дополнительные затраты на обеспечение доступа к соединени€м, например, использование инспекционных колодцев, и их обслуживание.

ѕрактически, те же недостатки присущи и соединени€м выполненным опрессовкой.

Ќаиболее эффективным способом соединени€ элементов заземл€ющих устройств представл€етс€ термитна€ (экзотермическа€) сварка в соответствии с требовани€ми п. 542.2.8 вышеуказанного √ќ—“.

“ермитна€ сварка Ч процесс сварки металлических деталей жидким металлом заданного химического состава, получаемого в результате термитной (алюминотермической) реакции. —ущность термитной реакции заключаетс€ в том, что алюминий способен восстанавливать окислы металлов со значительным выделением тепла, в результате чего происходит изменение потенциального состо€ни€ энергии и рекристаллизаци€ компонентов, участвующих в процессе.

—пособ соединени€ с помощью термитной сварки обеспечивает возможность создани€ св€зей на молекул€рном уровне при соединении различных металлов в любых комбинаци€х (медь, латунь, бронза, сталь, в том числе оцинкованна€, омеднЄнна€ и нержавеюща€) без каких либо внешних источников энергии и тепла (–ис3).

TNP15R03

–исунок 3. ѕример использовани€ термитной сварки дл€ соединени€ проводников

ѕринцип термитной сварки основан на использовании термитной смеси, состо€щей из окислителей и восстановителей, которые при определЄнной температуре вступают друг с другом в реакцию с выделением большого количества тепла.

„тобы осуществить термохимическую реакцию между восстановителем и окислителем, необходимо наличие определенных условий, как то: химической чистоты компонентов термитной смеси, соответствующего измельчени€ их, определенного соотношени€ составл€ющих термита в смеси, доведени€ термитной смеси до температуры начала реакции. ’имическа€ чистота восстановител€ и окислител€ необходима дл€ обеспечени€ определенной активности и теплотворной способности термита, а также дл€ качества сварки. ƒл€ начала термитной реакции в любой точке термитной смеси необходимо создать температурный толчок около 1000∞—, после чего термитна€ реакци€ быстро распространитс€ на всю смесь. ƒл€ прохождени€ реакции горени€ нет необходимости в дополнительном атмосферном кислороде, т.к. он в достаточном количестве выдел€етс€ окислителем.

¬ насто€щее врем€ технологи€ производства термитной сварки отвечает самым высоким требовани€м по безопасности. “ак, дл€ поджига термитной смеси уже не примен€ютс€ термитные спички. ƒанный способ сложно назвать безопасным, поскольку рука человека в момент поджига находитс€ в непосредственной близости от поджигаемой термитной смеси. ¬ насто€щее врем€ поджиг осуществл€етс€ с помощью дистанционного блока управлени€ с кабелем длиной до 4 метров, что в принципе исключает возможность попадани€ капель расплавленного металла на человека. “ермитна€ смесь в заводских услови€х расфасована в герметичные металлические капсулы, что предотвращает попадание в неЄ влаги при транспортировке и подготовке к сварке и исключает веро€тность взрыва при его поджиге.

–еакци€ происходит в верхней камере специальной жаростойкой формы (дл€ каждого типа соединени€ предусмотрена сво€ форма). ¬ результате реакции образуетс€ сплав с температурой около 2000∞—, который стекает в сварочную полость и, застыва€ на проводниках образует надЄжное соединение на молекул€рном уровне.

ѕор€док выполнени€ термитной сварки на примере Ђ“-образногої соединени€ полосовой стали 4х40 мм представлен на рисунке 4.

TNP15R04

–исунок 4. ѕор€док выполнени€ термитной сварки

1. Ќа тигельной графитовой форме закрепл€етс€ ручной держатель формы дл€ последующей фиксации свариваемых проводников.

2. ѕеред первым использованием после хранени€ поверхность формы прогреваетс€ с помощью газовой горелки дл€ удалени€ влаги из графита. ƒанна€ процедура позволит избежать возможных выбросов металла из формы в ходе реакции.

3. ¬ форму, аккуратно, чтобы избежать сколов графита, помещаютс€ и фиксируютс€ свариваемые проводники. ѕри необходимости, дл€ фиксации проводников примен€етс€ струбцина.

4. ¬ форму устанавливаетс€ капсула с термитной смесью. «акрываетс€ крышка формы.

5.   контактной пластине термитной капсулы подключаетс€ клемма блока управлени€ дистанционным поджигом.

6. Ќажатием кнопки на блоке управлени€ инициируетс€ процесс горени€. ƒлительность реакции не превышает 1,5-2 сек.

7. ѕосле остывани€ формы (2-3 минуты) с помощью ручного держател€ форма раскрываетс€ и снимаетс€ с проводников. ¬нутренние полости формы очищаютс€ от остатков металла и окалины с помощью скребка и кисточки.

8. ќсуществл€етс€ осмотр произведЄнного соединени€ и проверка на качество сварки. ƒолжны быть исключены непровар, прожог проводников, значительные шлаковые включени€ в сварной шов. ƒопускаетс€ незначительна€ пористость сварного шва. ЌадЄжность сварки провер€етс€ ударом молотка.

9. ћесто сварного соединени€ изолируетс€ с помощью гидроизол€ционной ленты. ќбразцы сварных соединений, сделанных с помощью термитной сварки, и их разрезы представлены на рисунке 5.

TNP15R05

–исунок 5. ќбразцы сварных соединений и их разрезы

 роме того, в первом случае было выполнено соединение разнородных материалов, а именно, медного кабел€ и пластины из нержавеющей стали.

Ќа рисунке 6 представлен образец стыкового соединени€ стальной полосы с гор€чеоцинкованным покрытием. », как мы видим, в результате сварки защитный цинковый слой в районе сварного шва не был разрушен.

TNP15R06

–исунок 6. ќбразец сварного соединени€ встык стальной полосы с гор€чеоцинкованным покрытием

ѕредпочтительность термитной сварки дл€ соединени€ элементов заземл€ющих устройств обусловлена повышенной механической и коррозионной прочностью, как самого сварного соединени€, так и свариваемого металла, вследствие более кратковременного воздействи€ высоких температур на свариваемые металлы. ѕри сваривании достаточно тонких слоев материала металл не успевает прогретьс€ до температур, ведущих к межкристаллитной коррозии. Ўов сварного соединени€ имеет более высокую температуру плавлени€, чем свариваемые металлы, поэтому выдерживает бόльшие нагрузки по току. ѕрименение термитной сварки дл€ соединени€ элементов заземлителей обеспечивает механическую и коррозионную прочность сварных соединений «” на весь срок службы оборудовани€.

 роме того, термитна€ сварка отличаетс€ следующими преимуществами:
Ч удобство, малый вес и хороша€ манЄвренность используемой оснастки;
Ч возможность проводить сварку без дополнительных источников тепла и электроэнергии;
Ч высока€ производительность;
Ч достаточные прочностные характеристики сварных соединений.

ѕроцесс производства термитной сварки за счЄт его технологичности достаточно прост и позвол€ет свести к минимуму вли€ние человеческого фактора на качество выполнени€ сварки. ѕри производстве термитной сварки однотипных соединений используетс€ типовой технологический процесс, типовое оборудование и материалы, что позвол€ет выполн€ть типовые соединени€ практически не отличающиес€ по своему качеству друг от друга.

ƒл€ соединени€ элементов заземл€ющих устройств предлагаетс€ три типа форм (“аблица 1).

“аблица 1.

¬нешний вид соединени€

“ип соединени€  

—оединение заземл€ющего электрода стального гор€чеоцинкованного d=16 мм с полосой стальной гор€чеоцинкованной сечением 4х40 мм

—оединение полосы стальной гор€чеоцинкованной сечением 4х40 мм Ђстык в стыкї

Ђ“-образноеї соединение полосы стальной гор€чеоцинкованной сечением 4х40 мм

 ак показывает практика, указанных типов соединений достаточно, чтобы произвести монтаж заземл€ющего устройства практически любой конфигурации.

 омпани€ Ђ’акель –осї поставл€ет комплекты термитной сварки как в составе ”стройств заземл€ющих комплектных ”«  так и отдельно.  омплекты оснащаютс€ необходимым количеством форм, термитов, держателей и прочей оснастки дл€ их монтажа (–ис.5). ¬ комплект входит технологическа€ карта производства сварки.

ѕо требованию заказчика, компани€ может поставить необходимые формы и прочую оснастку под любые типы соединений проводников между собой круглого и плоского сечени€ различных размеров, а также проводников круглого и плоского сечени€ различных размеров к стальным поверхност€м (швеллер, уголок и пр.) и арматуре.

TNP15R10

–исунок 7. ѕример комплектации оборудованием и оснасткой комплекта термитной сварки.

—тарший менеджер проекта «јќ Ђ’акель –осї Ќосков C.¬.

  • ƒата публикации: 03.10.2022
  • 1182
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150