浅谈大型铝电解槽阴极母线维修技术

徐小东

（八冶建设集团有限公司，甘肃 金昌 737100）

随着时代的不断进步，人们的环保意识愈发增强，使小型铝电解槽逐步被具有低碳环保、低劳动强度、高产能特点的大型铝电解槽取而代之，并且大型铝电解槽在我国市场的占比越来越重。但是大型铝电解槽在正式投产运行后为了防止零配件损坏、老化、系统故障等情况出现，必须要让员工掌握维修技巧，并对大型铝电解槽进行定期巡检、维护，以确保大型铝电解槽能够正常运作，达到预期产能。而阴极母线的损坏是大型铝电解槽出现问题最常见的原因之一，这是因为大型铝电解槽在启动过后会因时间的增加、日常维修的不足导致电解槽出现泄漏，熔断铝电解槽附近的阴极母线。故熟悉、掌握阴极母线的维修方法是十分有必要的。

1 阴极母线的日常维修

电解槽设备中不可缺少阴极和阳极铝母线，而阴极铝母线是有回流、立柱和槽间母线组成着三部分组成。阴极母线的电流强度很高，对整体生产效率有着直观影响，但当大型铝电解槽使用时间较长，阴极母线会因时间问题出现导电面积不足，则会对整体效率产生影响，造成不必要的经济损失。因此为了保障铝电解槽的正常运行，日常的维护维修是十分有必要的，而维修人员可通过以下几点保证阴极母线能够正常导电。

（1）在阴极回流母线上，对每个焊接点进行定期检查，并测量焊接接头的温度。检测周期为3个月以内。当焊接接头温度在80℃至120℃之间时，只需简单的降低焊接接头温度即可。而当温度大于120℃时，应检查焊接接头的压降和导电性，并对存在的问题进行相应处理。

（2）定期对槽间母线的各个焊接点进行检查，并对焊接接头进行温度检查，检测周期为1月1次。当焊接接头温度在60℃至100℃时，只需简单的降低焊接接头的温度即可。而当温度大于100℃时，应采取有效措施降低压降。

（3）仔细检查并测量立柱母线各焊接接头和压接接头的温度，排除故障。检测周期至少为1周1次。当焊接处的温度在60℃至100℃之间时，采用简易通风冷却法降低焊接接头温度。当焊接接头温度高于100℃，压接接头温度高于80℃时，应采取有利措施，增加导电面积，降低电压降。

2 维修方法

大型铝电解槽阴极母线出现损坏时，要根据损坏部位、损坏程度选择不同的修复方法进行修复。修复阴极母线的方法有很多，各个方法应对不同的情况，每种方法各有利弊，适用的范围也各不相同，因此在选择修复方法时，要根据不同的情况选择不同的方法，下文就是对修复阴极母线的常见方法进行陈述。

2.1 断电焊接法

断电焊接法是在整个系列全部断电的情况下，在阴极母线损坏处使用铝焊片进行焊接修复的一种传统修复方法。该方法耗时较长，处理一次就需要对断电4小时，甚至更长时间，可一般情况下只有少数生产槽出现损坏，而每一次断电都是全系列断电，这样会造成大量的经济损失，并对其它正在正常运行的铝电解槽产生影响，对整体生产速率影响较大，得不偿失。但该方式的优点也较为突出，可以对损坏的阴极母线进行高质量的修复。但这一方法一般应用于小型铝电解槽中，现如今随着小型铝电解槽的逐步淘汰，已极少再被使用。

2.2 带电焊接法

带电焊接修复法是在铝电解系列带电情况下对阴极母线的破损进行修复的一种方法，该方法缺点较大，因修复作业空间较小，且因无断电而在槽底形成的磁场强度较大，致使在焊接过程中铝液四处飞溅，最终修复质量无法得到保证，同时设备投资大，且存在一定的危险性，不能完全保证维修人员的安全，故该方法不常用。

2.3 压接式修复

压接式修复法是根据导电母线连接原理而得到的一种修复阴极母线损坏的方法，该方法的优点是修复速度快，不会对其它铝电解槽产生影响，不需要断电处理就能完成修复作业。其缺点是因为各部分阴极母线间距可能过小，无法对压接平面进行铣削加工，而为了保证压接平面光滑平整，只能对压接面稍稍打磨，这就可能导致导电性能不佳，影响整体效率。该方法适用于空间作业较大、母线截面小、阴极母线破损程度相对较为轻微的情况。

2.4 铝液浇铸熔接修复法

铝液浇筑熔接修复法是将铝液加温，使之温度变高，让后将高温铝液倒入至已提前放置在阴极母线破损位置的模具中，利用高温铝液熔融破损截面的一种修复方法。该方法优点在于进行修复时不像前几种方法需要进行断电或铣削断面，且整体修复成本较低。缺点则在于该方法对铝液温度有着较高的要求，需要修复人员对此有着丰富的经验，否则会因为温度不达标，而形成空隙，埋下隐患。

2.5 燃烧粉焊接法

燃烧粉焊接法和高温铝液浇铸法的原理，是利用高温铝液熔融阴极母线断面使之修复，但燃烧粉焊接法是利用燃烧粉进行焊接，而且燃烧粉焊接法，是目前唯一一种可以用焊接的方式修复在带电情况下被冲毁的阴极母线。虽然这种方法是处理前文所说情况的唯一方法，但这种方法常会出现焊口裂开与漏罐现象，且易造成焊剂泄露，需要二次处理，增加成本。

3 燃烧粉焊接法

本文以燃烧粉焊接法为例，针对燃烧粉焊接法修复阴极母线破损的关键技术点进行陈述，具体关键点如下。

（1）焊接前的准备工作。进行焊接前需要对阴极母线的损坏部位进行检查，以此判断损坏的母线是否为带电母线，若是带电阴极母线则不能随意将母线切开，因为将带电母线切开有一定的风险，因此为了保障维修人员的生命安全，应该在进行切割前根据阴极母线的截面积大小进行搭桥引流，这样既能够保障维修人员的生命安全，又能够保证电流不断，让整个系列生产不受维修的影响。

（2）处理焊口。焊口处理的是否完善是燃烧粉焊接修复法的一个重要指标，若焊口没有处理得当将会影响整体焊接质量，因此在焊口处理方面需要保证切口垂直，焊口断面要光滑平整能够见到金属光泽，且端口要保持完整不能出现坑洞，同时还要将焊口处残留的铁渣、废屑全部清理干净，最后利用电镐将焊口表面凿出毛刺。

（3）根据需要修补母线的不同进行不同处理。在焊口清理完毕后，按照阴极母线损坏长度、种类选用不同规格的修复材料，如40mm阴极母线焊口则需要预留30mm至35mm，60mm则预留35至45mm，焊口处若是软母线，则焊接时必须焊接相应规格的软铝母线。

（4）不同规格的焊口母线其所需模具也各不相同，需根据焊口母线设计相应的焊接模具。如，因焊接时所产生的温度较高，那么模具的材质则必须是具有耐高温特性的材料，如石墨，同时侧板的设计必须一次到位，还应有排渣溢流口位于石墨侧板的一侧或两侧。

（5）托架放置。进行焊接前对两槽间的阴极母线做好绝缘防护，同时将预制好的修补母线、母线托架、焊口模具托架全部就位，同时为了焊接后表面平整、美观，需保证预制件安装后要与原母线在同一平面上并做好固定工作，才能达到预计效果。

（6）模具与焊口间的封堵必须用专用的耐火泥进行封堵，在封堵时需保证模具四周的缝隙全部填塞，不能有遗漏，且焊粉用量大的部位在封堵时所用的火泥也应加厚。

（7）预热温度。在正式焊接前需对焊接断面进行预热，这一过程中预热温度的把控是十分重要的，与焊接质量直接相关，必须保证阴极母线加热温度与预制件温度相同，加热时也需保证加热均匀，只有当预热温度温差不超过50℃，焊口加热到350℃至400℃，两侧温度差在20℃以内时才可以进行焊接。

（8）检漏。当焊接温度达到要求后，需要对模具进行检漏具体步骤为，使用铝液对每个焊口灌入铝液，直至为整个焊口体积的十分之二，铝液灌入后等待观察一段时间，若无异样则说明磨具支设严密牢固，没有缝隙。

（9）焊接。将准备好的反应坩埚放置到位，然后并将焊剂放入反应坩埚中，点燃焊剂，进行燃烧焊接。值得一提的是若是焊接的方法是多次燃烧焊接，待前次焊剂燃烧过后，必须立即对前次燃烧过后产生的焊渣进行清理，否则若是焊渣留在熔池内的话则会影响焊接质量。

（10）二次加固。在模具拆除后还需要对焊口进行二次加固，根据焊口的位置，制作不同尺寸的铝板进行加固，所制作的铝板宽度要与母线宽度相同，长度则要根据软带的分布和母线间的间距进行制作，且加固用的铝板要用16mm钢板制作的卡具通过螺栓固定。

4 结语

综上所述，随着时代的不断进步与发展，人们愈发提倡高效节能、环保生态这些意识。因此整个电解铝产业也跟随着时代的潮流，将小型铝电解槽逐步淘汰，而改为使用更加高效、节能、环保的大型铝电解槽，而随着大型铝电解槽的逐渐普及，也意味着该行业的维修人员的职业技能必须也随之更新，要掌握大型铝电解槽的维修技能，而阴极母线的损坏是铝电解槽出现问题的最常见原因，因此该行业的维修人员掌握阴极母线的维修方法是有所必要的，故本文介绍了阴极母线的日常维修，阐述了修复阴极母线的方法，并以燃烧粉焊接法为例，对其维修关键点进行说明，希望能够以此为我国的铝电解产业提供一份参考，贡献出自己的一份力量。