구리 버스바 용접: 기술 및 모범 사례

구리 부스바 용접은 높은 요구 사항과 난이도로 인해 우리 회사의 전력 공사에서는 일반적이지 않습니다. 하지만 석탄 화력 발전소의 전기 버스바에는 전도성이 뛰어난 구리 버스바가 선택되었습니다.

용접 실험과 제품 용접 적용을 통해 용접 자회사는 구리 부스바 용접 기술을 본질적으로 마스터하여 향후 구리 부스바 용접의 기반을 마련하고 용접 기술을 한 단계 발전시켰습니다.

1. 구리 부스바 용접 특성 및 프로세스

발전소의 구리 버스바 연결에는 주로 볼트 체결과 용접의 두 가지 방법이 사용됩니다. 구리는 전기 전도도, 열 전도도, 내열성 및 성형성이 우수합니다. 산업용 순수 구리는 99.5% ωcu 이상입니다.

2. 구리 용접 특성

2.1 높은 열 전도성

상온에서 순수 구리의 열전도율은 탄소강보다 8배 더 높습니다. 순수 구리 공작물을 녹는 온도까지 가열하려면 많은 양의 열이 필요합니다.

따라서 용접 중에는 집중된 열원이 필요하며, 그렇지 않으면 열이 빠르게 방출됩니다. 순수 구리를 용접할 때는 작업물에 예열을 수행해야 합니다.

2.2 높은 열 균열 감도

다양한 구리 베이스 재료에는 항상 저융점 유텍틱을 형성하는 일정량의 불순물이 포함되어 있습니다. 응고된 공작물 또는 열 영향 영역에 저융점 공융막이 존재하면 용접 응력 하에서 균열이 발생할 수 있습니다.

2.3 높은 모공 경향

구리 용접 금속의 기공은 주로 수소에 의해 발생합니다. 순수 구리에 일정량의 산소가 포함되어 있거나 순수 구리에 CO 가스가 용해되어 있는 경우 수증기 및 CO와 O의 반응으로 CO2 가스가 생성되어 기공이 발생할 수도 있습니다.

일반적으로 기공은 용접 중앙과 융착선 근처에 분포합니다.

2.4 조인트 성능 저하 경향  

용접 중에 구리는 필연적으로 어느 정도 산화 및 소손을 겪기 때문에 다양한 용접 결함. 이는 잠재적으로 강도, 가소성, 내식성 및 전기 전도도의 감소로 이어질 수 있습니다. 용접 조인트.

구리 융합에서 용접 프로세스를 사용하면 용접 및 열 영향 영역의 입자 크기가 크게 증가하여 조인트의 기계적 특성에 어느 정도 영향을 미칩니다.

접합부의 성능을 개선하려면 열 영향을 최소화할 뿐만 아니라 용접부의 불순물 함량을 제어하고 합금을 통해 용접 금속을 수정하는 것이 중요합니다.

3. 구리 부스바의 용접 공정

3.1 용접 방법 선택

구리에는 일반적으로 가스 용접과 수동 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접이 사용되지만, 고급 제조 관행에서는 구리 제조의 우수한 품질과 정밀도를 위해 TIG 용접을 우선시합니다.

가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)으로도 알려진 수동 TIG 용접은 구리 접합에 뚜렷한 이점을 제공합니다:

1. 집중된 열 입력: 고도로 집중된 아크는 구리의 열 및 전기적 특성을 유지하는 데 중요한 열 영향 영역(HAZ)을 정밀하게 제어할 수 있게 해줍니다.
2. 용접 풀 제어: 작업자는 용접 풀을 매우 정확하게 조작할 수 있으며, 이는 열 전도성이 높은 구리에 일관된 관통력과 비드 프로파일을 달성하는 데 필수적입니다.
3. 두께 범위: 두께(Δ)가 12mm 이하인 재료에 특히 효과적인 TIG 용접은 전기 및 HVAC 산업에서 흔히 사용되는 얇은 게이지에서 중간 게이지 구리 애플리케이션에 탁월합니다.
4. 아크 안정성: 비소모성 텅스텐 전극은 안정적인 아크를 제공하며, 이는 열에 매우 민감한 구리의 결함을 방지하고 일관된 열 입력을 유지하는 데 중요합니다.
5. 불활성 가스 보호: 아르곤 또는 헬륨 보호 가스는 구리의 내식성과 전기 전도성을 보존하는 데 중요한 산화를 방지합니다.
6. 운영 유연성: TIG 용접은 다양한 조인트 구성과 용접 위치가 가능하여 복잡한 구리 어셈블리를 수용할 수 있습니다.
7. 깨끗한 용접: 이 공정은 스패터와 슬래그를 최소화하여 용접 후 청소를 줄이고 구리 부품의 미적 매력을 유지합니다.

중간 두께의 구리(일반적으로 3~12mm)의 경우, TIG 용접은 열 입력 제어와 침투 능력의 균형으로 인해 특히 유리합니다. 특수 애플리케이션이나 두꺼운 섹션의 경우 용접 품질과 생산성을 더욱 최적화하기 위해 펄스 TIG 또는 자동화된 공정을 고려할 수 있습니다.

3.2 용접 재료 선택

구리용 용접 재료는 용접 와이어와 플럭스를 의미합니다. 용접 와이어 채우기: 수동 TIG 용접을 수행할 때는 필링 용접 와이어를 수동으로 추가해야 합니다. 용접 와이어의 브랜드, 구성, 용접 가공성, 접합부 기계적 특성 및 내식성은 모두 밀접한 관련이 있습니다.

충전 용접 와이어를 선택할 때 가장 먼저 고려해야 할 사항은 모재의 브랜드, 판 두께입니다, 제품 구조및 건설 조건.

따라서 다음과 같은 경우 구리 용접 버스바의 경우 모재와 유사한 조성을 가진 충전 용접 와이어가 선택됩니다. 기술 파라미터는 구리 용접 와이어는 표 1에 나와 있습니다.

표 1: 구리 용접 와이어의 기술 파라미터

구리 용접 와이어의 기술 파라미터

솔더: 동안 아르곤 아크 용접용융 풀 금속의 표면은 산화되어 산화 구리(Cu2O)를 형성하는 경향이 있습니다. 이 물질의 존재는 종종 다음과 같은 결함으로 이어집니다. 용접 다공성, 균열 및 슬래그 포함. 솔더의 기술 파라미터는 표 2에 나와 있습니다.

4. 용접 전 준비

용접 전 준비는 주로 공작물 및 용접 재료의 청소와 용접 전 홈의 설계 및 가공을 말합니다.

그리스, 습기, 산화물 및 기타 불순물을 제거하기 위해 용접 와이어의 표면과 동판 홈의 양쪽을 30mm 이내로 청소하는 것이 중요합니다. 그루브 가공은 에어 치즐 또는 베벨링 기계로 수행합니다.

구리 용접 홈 처리 유형은 표 3에 나와 있습니다.

표 2: 기술 매개변수 용접 플럭스

표 3: 용접의 종류 구리용 홈 가공

재료 이름	플레이트 두께(mm)	다이어그램	베벨 유형	조인트 유형	조인트 구조 치수
					a	b (mm)	P (mm)
순수 구리	≤3		I-Shape	엉덩이 관절	–	1-2
	≥4		V자 모양	엉덩이 관절	30°-35°	b	1-2
	≤12		단일 V자 모양	T-조인트	50°~60°	2-3	1-2

참고: 'b'는 현장 조인트 간격 및 프로세스 요구 사항에 따라 설정할 수 있습니다.

표 4: 구리의 용접 공정 파라미터

5. 구리 부스바 용접의 핵심 포인트

5.1 구리 부스바 용접 환경은 최적의 용접 품질을 보장하고 습기 관련 문제를 방지하기 위해 주변 온도를 5°C 이상으로 유지해야 합니다;

5.2 용접 풀을 대기 오염으로부터 보호하기 위해 고순도 아르곤(99.99% 이상)을 차폐 가스로 사용합니다;

5.3 HS201 순수 구리선은 구리 부스바에 권장되는 용접 필러 재료입니다. 플럭스 CJ301은 페이스트와 같은 농도를 얻기 위해 무수 에탄올과 완전히 혼합해야 합니다. 그런 다음 이 플럭스 혼합물을 용접 전에 용접물의 경사진 표면에 도포하여 습윤성을 개선하고 산화를 줄입니다;

5.4 용접 와이어를 예열하고 CJ301 플럭스로 코팅하면 탈산 기능이 향상되고 용접 품질이 향상됩니다;

5.5 직류 전극 양극(DCEP)을 사용하는 수동 텅스텐 아크 용접(GTAW)이 선호되는 용접 공정입니다. 순수 구리에 최적화된 특정 용접 파라미터는 표 4를 참조하세요;

5.6 용접기는 정밀한 전류 제어와 사용자 친화적인 작동으로 일관된 용접 품질을 보장할 수 있도록 잘 유지 관리되어야 합니다;

5.7 구리 모선 예열은 전기 저항 가열 또는 제어 화염 가열을 통해 이루어질 수 있으며, 장비 가용성 및 공작물 형상에 따라 선택할 수 있습니다;

5.8 최적의 예열을 위해:
- 두께 δ < 4mm: 적당한 예열로 충분
- 두께 Δ ≥ 4mm: 600-650°C로 예열하여 용접성을 개선하고 열 구배를 줄입니다.

5.9 구속 조건에서 용접을 최소화하여 뒤틀림과 균열을 방지합니다. 작은 진동 기술과 낮은 열 입력을 사용하여 인터패스 온도를 엄격하게 제어하여 열 응력을 관리합니다;

5.10 최소 10mm 길이의 점착 용접을 구현합니다. 적절한 정렬을 유지하기 위해 조인트를 따라 최소 3개의 점착 용접을 균등하게 분배합니다;

5.11 두께가 δ > 4mm인 공작물의 경우, 적절한 융착을 보장하고 왜곡을 최소화하기 위해 다층, 다중 패스 용접 기술을 활용합니다;

5.12 용접 부위에서 고온 산화(검은 반점)를 즉시 제거하십시오. 용접 순도를 유지하기 위해 전용 스테인리스 스틸 와이어 브러시를 사용하여 인터패스 청소를 철저히 수행합니다;

5.13 전체 용접을 진행하기 전에 점착 용접의 종합적인 품질 검사를 실시합니다. 균열, 융착 부족, 다공성 등의 결함이 없는지 확인합니다;

5.14 엄격한 프로세스 내 품질 관리를 구현합니다:
- 점착 용접 후
- 용접 레이어 사이
- 용접 완료 시
일관된 용접 품질과 구조적 무결성을 보장하기 위해 용접 절차 사양(WPS) 요구 사항을 엄격하게 준수합니다.