docZgrzewanie egzotermiczne
download 
Reklamacja Transkrypt
Zgrzewanie egzotermiczne
PORADY Fachowego Elektryka Zgrzewanie egzotermiczne – warte poznania i stosowania Wiedza o zgrzewaniu egzotermicznym, czyli z wykorzystaniem reakcji chemicznej przebiegającej z wydzieleniem dużej ilości ciepła, zasługuje na propagowanie wśród elektryków. Dlatego postanowiliśmy przedstawić podstawowe informacje na temat tej technologii w postaci zestawu pytań i odpowiedzi. Czym wyróżnia się – na tle innych metod łączenia przewodników elektrycznych – zgrzewanie egzotermiczne i gdzie bywa stosowane? Egzotermiczne zgrzewanie materiałów metalicznych o wysokiej temperaturze topnienia uważa się za najdoskonalszy sposób wykonywania trwałych połączeń mechanicznych i elektrycznych. W przeciwieństwie do połączeń mechanicznych skręcanych bądź połączeń zaciskanych – nie dochodzi w tym przypadku do koncentracji natężenia pola elektrycznego w obrębie połączenia. A to skutecznie chroni połączenie przed przegrzaniem i w konsekwencji zniszczeniem. Związane jest to z jednorodną budową samej spoiny. Styk jest dokładny na całej powierzchni na poziomie molekularnym, dodatkowo – bez mieszania się cząsteczek, typowego np. dla spawania. Fot. 1. Połączenie egzotermiczne wykorzystywane jest w przemyśle od 1938 roku, kiedy to Charles Cadwell przeprowadził pierwsze pomyślne próby wykorzystania reakcji chemicznej, przy której wydziela się olbrzymia ilość energii do stopienia opiłków metalu i wykonania plomby, w której umieszczone zostały produkty metalowe przeznaczone do połączenia. Obecnie połączenia egzotermiczne są skutecznie wykorzystywane do łączenia wszelkich rodzajów metali. Współczesne połączenia egzotermiczne znakomicie nadają się do łączenia wszelkich rodzajów stali, w tym również pokrytych warstwami miedzi oraz cynku ogniowego, miedzi i jej stopów (mosiądzów i brązów) – bez potrzeby zastanawiania się nad możliwością ich pomieszania. Opisywana metoda znajduje podstawowe zastosowanie przy łączeniu przewodników w obrębie gruntu lub nieco ponad nim w maksymalnie bezpieczny i komfortowy sposób, zapewniając doskonale pewne połączenie montowanej instalacji. Jakie wyposażenie jest potrzebne do wykonania zgrzewów egzotermicznych? Do wykonywania połączeń metodą zgrzewania egzotermicznego potrzebne są: forma grafitowa, inicjator procesu (w zależności od przyjętej wersji pistolet krzemionkowy lub inicjator elektroniczny), Kolejne kroki wykonania zgrzewu przy łączeniu przykładowych linek miedzianych, przy wykorzystaniu metody Cadwell Plus (ze zintegrowanym zasobnikiem materiału zgrzewającego – nabojem), przy użyciu inicjatora elektronicznego, który zapewnia swobodę oddalenia się od zainicjowanego procesu zgrzewania: 1. osadzenie przewodników w formie i włożenie zasobnika z materiałem zgrzewającym, 2. podłączenie inicjatora do zasobnika zgrzewającego i zamknięcie formy (kokili grafitowej), 3. odpalenie procesu, 4. otwarcie formy i jej wyczyszczenie oraz sprawdzenie wizualne jakości połączenia Fachowy Elektryk 4 • 2016 1 PORADY Fachowego Elektryka lokalizacjach prac) zaleca się, aby proces zgrzewania prowadzony był w zespołach dwuosobowych. Można wtedy spokojnie przyjąć, że minimalny czas, jaki jest potrzebny na wykonanie pojedynczego zgrzewu, to 10 min – uwzględniając przemieszczanie się zespołu, trudne lokalizacje etc. Rys. 1. Porównanie tradycyjnych połączeń mechanicznych (po prawej) i wyjątkowo jednorodnego połączenia zgrzewem egzotermicznym (po lewej) szczotki do czyszczenia połączenia, zgarniaki żużlu do czyszczenia formy, mały palnik gazowy do podgrzania i osuszenia formy, środki ochrony osobistej – rękawice i okulary. w formie. W trakcie kolejnych 30 s metal w formie krzepnie. Temperatura w formie osiąga niecałe 2000°C i w trakcie procesu przenikające przez formę ciepło rozgrzewa ją do temperatury kilkuset stopni (200-300°C). Z praktycznego punktu widzenia (bezpieczeństwo i wzajemna pomoc w trudnych Gdzie w elektroenergetyce i instalatorstwie elektrycznym stosuje się najczęściej zgrzewanie egzotermiczne? Zgrzewanie egzotermiczne znakomicie sprawdza się między innymi przy wykonywaniu rozległych uziomów przy stacjach energetycznych, siłowniach wiatrowych, wieżach telekomunikacyjnych, na farmach fotowoltaicznych, przy podłączaniu studia audio, hali fabrycznej, czy inteligentnego budynku, wyposażonych w liczne urządzenia elektroniczne. Wszędzie tam, gdzie oczekuje się uziemienia wysokiej klasy, pewności jego działania i maksymalnej trwałości. Jak przedstawiają się koszty stosowania tej technologii? Złącze egzotermiczne jest wykonane z miedzi z dodatkiem aluminium i krzemu (brąz aluminiowo-krzemowy). Sam metal użyty na zgrzew – w zależności od wielkości łączonych przewodników Wszystkie te produkty mieszczą się w jednym pojemniku stanowiącym warsztat pracy instalatora. Poza wymienionym wyposażeniem kluczowe znaczenie ma oczywiście zapas pojemniczków z materiałem zgrzewającym – po jednym pojemniczku na jedno kolejne zaplanowane połączenie. Jak w praktyce wykonuje się zgrzew egzotermiczny? Proces technologiczny zgrzewania jest stosunkowo prostym działaniem. Do jego prowadzenia wystarczają przeciętne zdolności manualne i umiejętność racjonalnego myślenia. Wraz z formą jest dostarczana każdorazowo instrukcja obrazkowa wykonania połączenia. Istotne jest to, że każdy typ formy i połączenia ma swoją specyfikę, co wymusza inny sposób podejścia to wykonania połączenia. Warto podkreślić, że proces przebiega niezwykle szybko – czas reakcji po naciśnięciu startu ok. 2–5 s – gdy płynny metal jest już 2 Fachowy Elektryk 4 • 2016 Rys. 2. Schemat prostej formy do wykonywania połączeń egzotermicznych PORADY Fot.: FHU PARTNER Fachowego Elektryka Fot. 2. Zgrzewanie egzotermiczne to operacja bardzo widowiskowa – może mieć masę od 45–500 g, a jego koszt to, odpowiednio, od kilku do ponad 20 euro za nabój. Koszt eksploatacji formy dodatkowo podwyższa tą kwotę o 1–2 euro na połączenie. W rezultacie koszt jednostkowy połączenia jest nawet dziesięciokrotnie wyższy od najtańszych połączeń krzyżowych ocynkowanych typu bednarka-bednarka. Ale już w przypadku łączenia elementami miedzianymi różnica Rys. 3. Przykładowe konfiguracje elementów przewodzących, które można połączyć za pomocą zgrzewania egzotermicznego ta topnieje do 2-, 3-krotności złącza krzyżowego miedzianego klasy „najtańszy produkt w tej kategorii”. O ile jednak za kluczowy czynnik przyjmiemy pewność połączenia przez długi czas eksploatacji, przy jednoczesnej całkowitej eliminacji ich inspekcji – znanej jako poszukiwanie „braku styku”, o tyle można przyjąć, że zgrzewy egzotermiczne są tańszym rozwiązaniem. I tu dodać należy, że pewność w długim okresie należy rozumieć minimum 50 lat użytkowania! Redakcja dziękuje za zachętę i pomoc udzieloną przy przygotowywaniu artykułu przez mgr. inż. Janusza Budnioka, właściciela firmy FHU PARTNER i członka Polskiego Komitetu Ochrony Odgromowej przy SEP oraz Stowarzyszenia Inżynierów Techników Pożarnictwa Fachowy Elektryk 4 • 2016 3
