Соединение и оконцевание алюминиевых жил проводов и кабелей сваркой.
Соединение алюминиевых жил и их оконцевание производят тремя видами сварки: электросваркой контактным разогревом, термитной и газовой сваркой.
Общие требования, предъявляемые к соединению и оконцеванию алюминиевых жил сваркой всеми способами, следующие:
предохранение от пережиганий отдельных проволок жил;
защита изоляции от перегрева и повреждения; предотвращение растекания алюминия;
защита изоляции от непосредственного действия пламени;
защита алюминия от окисления в процессе сварки;
защита места соединения и оконцевания от коррозии.
С этой целью сварка производится только с торцов жил в вертикальном или слегка наклонном положении. Для отвода тепла применяют специальные охладители с комплектом сменных медных или бронзовых втулок, устанавливаемых на оголенные участки жил. Сварка во всех случаях производится в специальных формах; во избежание растекания алюминия выходы жилы из формы уплотняют шнуровым асбестом. При газовой и термитной сварке для защиты изоляции от непосредственного действия пламени применяют дисковые стальные экраны. Боковые поверхности отдельных проволок не должны иметь следов подплавлений, пережогов и раковин и должны входить в монолитную часть соединений без уменьшения их сечения.
Для защиты алюминия от окисления в процессе сварки и удаления пленки окиси алюминия с поверхности свариваемых жил применяют флюсы (марки ВАМИ — хлористый калий 50%, хлористый натрий 30%, криолит 20% и марки АФ-4а).
Места соединений и оконцеваний очищают от остатков флюса и шлаков, промывают бензином, покрывают влагостойким лаком и изолируют лентой или пластмассовым колпачком.
Электросварка контактным разогревом.
Соединение и ответвление однопроволочных алюминиевых жил сечением до 10 мм2 электросваркой выполняется с помощью клещей с угольным электродом без применения флюса, а также с применением флюса. В первом случае сплавление концов жил в монолитный стержень производится в обойме, нагреваемой угольными электродами. Во втором случае расплавление концов предварительно зачищенных, скругленных и покрытых флюсом достигается непосредственно угольным электродом без обоймы до образования на торцах шарика расплавленного металла. В обоих случаях источником электроэнергии для сварки служит паяльный трансформатор мощностью 0,5 кВ А со вторичной обмоткой напряжением 6 — 9—12 В. Электросварка скруток одножильных проводов как алюминиевых, так и медных с алюминиевым суммарным сечением до 10 мм2 выполняется стационарным полуавтоматическим сварочным аппаратом типа ВКЗ-1 при помощи сварочного пистолета (без применения флюса). Аппарат предусматривает прекращение сварки в момент оплавления проводов на заданную длину, производительность аппарата одна — три сварки в минуту.
Соединение и оконцевание многопроволочных жил проводов и кабелей электросваркой.
Электросварку соединений и оконцеваний контактным разогревом выполняют угольным электродом от сварочного трансформатора напряжением 6—12В (бездуговая сварка). Соединение многопроволочных алюминиевых жил производят в два приема: сплавление концов соединяемых жил в монолитный стержень и сварка их в открытой форме. При оконцевании конец жилы вводится в гильзу наконечника и оплавляется в общий монолитный стержень с верхней выступающей частью гильзы.
Схемы сварки, технологические приемы и последовательность подробно освещены в учебных пособиях и в специальной инструкции [Л. 4].
Электросварка контактным разогревом в основном применяется для соединений и ответвлений алюминиевых проводов мелких сечений, особенно на технологических линиях заготовки осветительных электропроводок. При оконцевании алюминиевых жил проводов и кабелей метод контактного разогрева почти не находит применения, так как он мало производителен и требует применения литых алюминиевых наконечников.
Термитная сварка.
Термитная сварка относится к наиболее надежным способам соединения алюминиевых жил проводов и кабелей. Ее преимущества — высокая надежность соединений; простота технологии; малые габариты и малая масса приспособлений; независимость от источников энергии. Технология термитной сварки полностью разработана, освоена в монтажных условиях и регламентирована специальной инструкцией [Л.4].
Сварка алюминиевых жил проводов и кабелей происходит при сгорании термитных патронов марок A, AT и АТО, которые состоят из кокиля цилиндрической формы и муфеля из термитной смеси.
Трудности представляет сварка однопроволочных секторных жил кабелей, так как размер жилы по оси сектора несколько больше внутреннего отверстия алюминиевого колпачка патрона. Впредь до выпуска колпачков для однопроволочных секторных жил последние спрямляются специальным инструментом типа ИСК, а пустоты между жилами и колпачками заполняются отрезками алюминиевых проволок.
При сварке после расплавления жил и заполнении присадочным материалом литникового отверстия производится перемешивание расплавленного алюминия для удаления шлаков и газов. По окончании сварки удаляется сгоревший муфель, кокиль и литниковая прибыль.
При сварке жил кабелей с пластмассовой изоляцией сечением 70 мм2 и выше необходимо на изоляцию жил на участках 80 мм накладывать подмотку из увлажненного асбестового шнура или войлока толщиной не менее 10 мм.
При применении термитной сварки должны точно соблюдаться требования инструкции, нарушение которых ухудшает качество сварки. К их числу относятся:
тщательное уплотнение кокилей асбестовым шнуром, чтобы избежать подплавления жил при выходе из кокиля или протекания металла;
введение присадки в сварочную ванну одновременно с началом горения муфеля (запаздывание с введением присадки вызывает пригорание кокиля);
покрытие внутренней поверхности кокилей мелом для предохранения от прикипания алюминия к кокилю;
тщательная зачистка присадочной проволоки от окиси, чтобы последняя в меньшей степени попадала в сварку соединений;
правильное поджигание термитного патрона спичкой; воспламенившуюся спичку вплотную приблизить к муфелю и производить как бы натирание торца муфеля боковой поверхностью горящей спички.
С помощью патронов типа А соединяют алюминиевые жилы кабелей сечением 16—240 мм2 (сварка встык). Патронами типа AT (сварка но терцам) выполняют соединение и ответвление многопроволочных алюминиевых проводов суммарным сечением 50—240 мм2.
Наряду с освоенным и широко применяемым способом соединения жил алюминиевых кабелей и проводов воздушных линий с помощью термитных патронов внедрена также термитная сварка однопроволочных алюминиевых проводов сечением до 10 мм2. Термитный патрон имеет маркировку АТО (термитный патрон для сварки алюминиевых однопроволочных жил проводов и кабелей). К индексу АТО добавляется цифра, обозначающая суммарное сечение свариваемых проводов в скрутке. Максимальное суммарное сечение проводов для сварки термитным патроном 32 мм2 (2x10+2X6 мм2), максимальный диаметр скрутки 8 мм.
Термитный патрон состоит из металлического трубчатого кокиля и термитного кольца. На зачищенные и скрученные провода, установленные в вертикальном или наклонном положении, надевают патрон, который подбирается по таблице по суммарному сечению проводов в скрутке, и поджигают термитной спичкой. Под нижний край кокиля патрона наматывают два-три витка шнурового асбеста. После сгорания термитной массы расплавленный алюминий слегка перемешивают стальной мешалкой для разрушения оксидной пленки, скалывают шлак сгоревшего патрона, а соединение зачищают щеткой и изолируют. Стальной кокиль со скрутки не снимается.
При соединении алюминиевых жил термитной сваркой особое внимание уделяется отводу тепла от места соединения в целях предотвращения пережога (обугливания) изоляции соединяемых жил кабелей. Термитная сварка происходит в стальных цилиндрических формочках (кокилях), что предотвращает растекание расплавленного металла. На кокили напрессована термитная смесь, образующая цилиндрический муфель. Формочка, термитный муфель и алюминиевая втулка составляют вместе термитный патрон.
Технология термитной сварки проста. При горении термитной смеси происходит разогрев формочек, расплавление концов жил; одновременно через литниковое отверстие в верхней части муфеля вводится в формочку присадочный материал из алюминиевого прутка диаметром 2 мм. На концы соединяемых проводов и кабелей надевается алюминиевая втулка (толщиной 1—2 мм в зависимости от сечения кабеля), которая расплавляется вместе с жилами. Ее назначение — защита от подплавления и пережога проволочек наружного повива. Флюс разводится водой до состояния пасты и наносится на концы соединяемых жил и присадочный пруток. Поджигание термитных муфелей производится специальными спичками, обеспечивающими температуру около 1 000°С, необходимую для загорания термита.
В комплект установки для термитной сварки типа НТС-2 входят специальные охладительные диски-клещи для защиты изоляции от перегрева, плотно охватывающие оголенные участки жил между местом сварки и среза изоляции. Клещи укрепляются на штативе. В набор входят также вкладыши для разных сечений жил и другие приспособления.
Работы по сварке силовых кабелей встык выполняются в такой последовательности: в охладители устанавливают сменные втулки, соответствующие сечению соединяемых жил, закрепляют на соединительной планке приспособление для фиксации термитного патрона соответственно его диаметру, одновременно подготавливают концы жил кабеля и термитные патроны к сварке. Концы свариваемых кабелей разделывают как обычно, секторным жилам придают круглую форму, протирают оголенные участки жил бензином или ацетоном, покрывают тонким слоем флюса и надевают алюминиевые втулки.
Внутреннюю поверхность стальных кокилей термитных патронов покрывают кокильной краской или густой меловой пастой для предотвращения прилипания алюминия к стальным формам, причем слой краски или мела должен быть высушен до начала сварки.
Присадочные прутки очищают от окиси щеткой или наждачной бумагой и непосредственно перед сваркой покрывают тонким слоем флюса, а для жил сечением 50 мм2 и выше присадочные прутки предварительно свивают из двух проволок. После проведения подготовительных работ приступают к сварке. Термитный патрон надевают на свариваемые жилы, оконцованные втулками так, чтобы стык жил находился против центра литника муфеля, и зазоры между стенками кокиля и поверхностью жил тщательно уплотняют глиной или подкладкой асбеста. Накладывают охладители на оголенные участки жил, плотно их зажимают и устанавливаюг асбестовые экраны между охладителями и термитным патроном. Зажигают муфель со стороны патрона в месте, отмеченном красным кружком, где напрессованная термитная смесь более рыхлая, и начинается сварка. Последовательность технологического процесса термитной сварки следующая: зажигание муфеля, сплавление присадочного прутка и расплавление жил, перемешивание плавки стальной проволокой, скалывание муфеля, удаление кокиля и литниковой прибыли. Место сварки протирают или промывают бензином для удаления шлака и остатков флюса. Таким же образом производят сварку остальных жил.
При соединении изолированных проводов встык операции и их последовательность те же, но только не обязательно пользоваться штативом и промывать жилы перед сваркой.
При выполнении термитной сварки следует тщательно соблюдать соответствующие правила по технике безопасности, изложенные в инструкции. Нужно помнить, что температура горения термитного патрона более 2 000°С, а спичек 1000°С, поэтому неосторожное обращение с ними может привести к тяжелым ожогам. Термоспички, применяемые для зажигания термитных патронов (при сварке жил проводов и кабелей), имеют короткий и тонкий деревянный стержень, часто с поперечной слоистостью. Такой недостаток не обеспечивает условий безопасности при работе с термоспичками, так как при трении о терку стержни спичек ломаются и горящие головки отлетают в сторону. Высокая температура горящей головки спички вызывает также опасность ожога руки работающего со спичкой.
Для улучшения условий безопасности при работе с термоспичками применяют специальное приспособление-держатель. В качестве держателя используется автокарандаш, в торец которого вместо пишущего графитового стержня вставляется стержень термоспички. Для предохранения руки работающего торцевая часть карандаша выполнена в виде термостойкого экрана. Применение держателя исключает поломку стержней термоспичек при зажигании.
Газовая сварка алюминиевых проводов выполняется в пламени различных горючих газов: ацетилена, бензино-кислородной смеси, пропан-бутана. Наиболее перспективным явилось применение сжиженных смесей пропан-бутана. Эти газы отличаются способностью сжижаться при небольших давлениях. Небольшое внутреннее давление и малый объем сжиженной смеси пропана и бутана позволяют хранить их, перевозить в малогабаритных тонкостенных баллонах. Выпуск заводами разливочных станций для пропан-бутана и комплектных наборов приспособлений и инструмента для сварки и пайки позволил монтажным организациям перейти на этот прогрессивный вид горючего. Пропан-бутановая смесь имеет сравнительно низкую стоимость (8 коп. за 1 кг) и высокую теплотворную способность. Газобаллонная установка комплектуется баллоном с пропан-бутаном, соединительным шлангом и газовой горелкой инжекторного типа.
Для пропан-воздушной сварки выпускается специальная оснастка в виде набора НСП-2М, состоящего из двух контейнеров: в контейнере 1 — два баллона для пропан-бутана и соединительное устройство, в контейнере 2 — набор приспособлений для сварки (разъемные формы, вкладыши, экран тепловой, охладители, стойка, горелка и др.). Сварка ведется в разъемных стальных формах. Для сварки алюминиевых жил кабелей сечением свыше 150 мм2 при температуре окружающего воздуха ниже — 20 °С (применяют более производительную пропан-кислородную сварку.
При использовании газовых смесей для сварки зимой возникают трудности, связанные с плохой испаряемостью газа. Применение передвижного испарителя пропан-бутана стабилизирует режим сварки при отрицательных температурах и обеспечивает поддержание оптимального рабочего давления.
Для (пропан-воздушной пайки выпускается набор НСП-1, состоящий из двух баллонов, газовоздушной горелки типа ГПВМ-0,1 со стабилизацией пламени, резинового шланга с краном. Пропан-бутановые горелки успешно применяют при выполнении пайки свинцовой оболочки кабеля к корпусам свинцовых муфт и при пайке заземляющих проводников к оболочке кабелей.
Сварка газовой горелкой производится в два приема: сплавление концов многопроволочных жил в монолитный стержень и сварка между собой монолитных жил. При оконцевании жил наконечником расплавляют верхнюю часть гильзы наконечника (венчик) совместно с торцом алюминиевой жилы. При выполнении сварочных операций необходимо стремиться к максимальному сокращению времени сварки во избежание перегрева и порчи изоляции.
Для сварки скруток алюминиевых проводов сечением до 10 мм2 в коробках при монтаже электропроводок применяют пропан-бутановую горелку с остронаправленным пропан-воздушным пламенем, которая с применением флюса ВАМИ создает надежное, высококачественное соединение скруток алюминиевых проводов.
Этот способ соединения более экономичный и производительный по сравнению с другими способами соединения. Время сварки от 10 до 50 с в зависимости от количества проводов и их сечения.
По сравнению с контактной сваркой аппаратом ВКЗ производительность труда повышается на 10—15%.
Правила техники безопасности и противопожарные мероприятия должны соблюдаться с особой тщательностью при производстве работ с пропан-бутаном. Газ пропан-бутан в баллонах находится под давлением, и при неисправностях в арматуре баллона или шланга в воздухе образуется взрывчатая смесь.
Пропан-бутан обладает резким, неприятным запахом вызывающим раздражение и воспаление слизистой оболочки носоглотки и глаз, а также головную боль. Поэтому работающим с пропан-бутаном нужно хорошо знать меры защиты от вредного воздействия газа на человеческий организм: не находиться в загазованных помещениях, работать с пропан-бутановой горелкой при включенной вентиляции, в кабельных тоннелях и колодцах работать в присутствии наблюдающего лица и т. п.
Сжиженный пропан-бутан, попадая на тело, может вызвать обмораживание, поэтому при попадании на тело капель пропан-бутана необходимо их быстро смыть водой.
