鋼筋電渣壓力焊焊接技術(shù)

肖廣紅 劉重 吳畏 董春偉 劉楓

中國石油天然氣第一建設(shè)公司（471023）

鋼筋電渣壓力焊焊接技術(shù)

肖廣紅 劉重 吳畏 董春偉 劉楓

中國石油天然氣第一建設(shè)公司（471023）

鋼筋電渣壓力焊是混凝土結(jié)構(gòu)的豎向鋼筋連接常用的方法之一，具有操作簡單、質(zhì)量可靠、節(jié)省材料、成本低、工效快等特點(diǎn)，但操作不當(dāng)、工藝參數(shù)選擇不合理等對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響的危害。這里分析了焊接原理，介紹了焊接工藝參數(shù)的選擇，提出了控制質(zhì)量的措施。

鋼筋；電渣壓力焊；質(zhì)量缺陷

鋼筋電渣壓力焊是將兩鋼筋安放成豎向?qū)有问?，通過直接引弧或間接引弧的方式，利用焊接電流通過兩鋼筋端面間隙，在焊劑層下形成電弧過程和電渣過程，產(chǎn)生電弧熱和電阻熱熔化鋼筋，同時(shí)加壓的一種焊接方法。

電渣壓力焊具有操作簡單、質(zhì)量可靠、節(jié)省材料、成本低、工效快等特點(diǎn)，宜用于混凝土結(jié)構(gòu)豎向或斜向（傾斜度不大于10°）連接鋼筋的焊接，但操作不當(dāng)、工藝參數(shù)選擇不合理易產(chǎn)生氣孔、裂紋等對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響的危害。

1 焊接原理

將豎向鋼筋被焊部位埋于焊劑中，連通電路產(chǎn)生電弧熱和電阻熱，隨后周圍的焊劑和鋼筋端迅速熔化形成熔池，最后在斷電的同時(shí)迅速下壓上部鋼筋，擠出熔化金屬和熔渣，形成一圈凸出的光亮的焊縫。

圖1 φ28 mm鋼筋電渣壓力焊工藝過程圖示

圖2 線路原理圖

2 施工工序

鋼筋端頭制備→選擇焊接參數(shù)→安裝焊接夾具和鋼筋→安放焊劑罐、填裝焊劑→試焊、做試件確定焊接參數(shù)→施焊→回收焊劑→卸下夾具→質(zhì)量檢查

3 焊前準(zhǔn)備

1）參加鋼筋電渣壓力焊焊接的人員，必須經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)，取得合格證后方可進(jìn)行操作。

2）焊劑易受潮，使用前必須經(jīng)250～300℃恒溫烘烤2 h。

3）焊接前根據(jù)鋼筋的規(guī)格、焊劑的種類和試驗(yàn)數(shù)據(jù)編制焊接工藝卡。

4）鋼筋下料用砂輪機(jī)切割，不得使用剪斷機(jī)，以免鋼筋斷頭偏心或傾斜，影響焊接質(zhì)量。

5）鋼筋的斷頭焊接前用磨光機(jī)打磨，去除表面的銹等，并保證鋼筋端頭的平整接觸。

6）檢查夾具有無彎曲和偏心的現(xiàn)象，保證上下鋼筋焊接時(shí)同軸。

4 焊接參數(shù)的選擇

焊接參數(shù)包括焊接電流、焊接電壓和焊接通電時(shí)間。以HJ431焊劑為例，根據(jù)表1所示焊接參數(shù)，采用專用焊劑或自動電渣壓力焊機(jī)時(shí)，焊接參數(shù)通過試驗(yàn)確定[1]。

表1 焊接參數(shù)對照表

5 焊接過程

1）將焊機(jī)的二次電纜線和焊鉗接好，保持開機(jī)狀態(tài)。根據(jù)焊接工藝卡設(shè)定焊接參數(shù)。

2）用機(jī)具上的下口鉗夾住已固定的下鋼筋，下鋼筋端頭伸出下口鉗8 cm左右，將上口鉗調(diào)整到距上止點(diǎn)1.5 cm處，待焊接的上鋼筋夾在上口鉗上，調(diào)整夾具，確保上下鋼筋處于同一軸線后夾緊。

3）裝上焊劑盒前先在焊劑盒底部位置纏繞石棉繩，并將焊劑盒里裝滿焊劑。鋼筋接口宜居于焊劑盒的中部，石棉繩應(yīng)纏繞嚴(yán)密，防止焊劑泄漏。

4）把焊鉗夾在待焊的上下鋼筋上，通電焊接，鋼筋端頭起弧后把上鋼筋往上提2～4 mm，進(jìn)入電弧過程的延時(shí)，使焊劑不斷熔化形成必要深度的渣池。

5）逐漸向下壓鋼筋，使上鋼筋端都插入渣池，電弧熄滅，進(jìn)入電渣過程的延時(shí)，使鋼筋端面加速熔化。

6）電渣過程結(jié)束，迅速下送上鋼筋，使其端面與下鋼筋端面相互接觸，趁熱排除熔渣和熔化金屬，同時(shí)切斷焊接電源。

7）焊接完成后，應(yīng)停歇20～30 s后，才可回收焊劑和卸下焊接夾具，并敲去渣殼[2]。

6 鋼筋接頭抗拉強(qiáng)度

表2 三種接頭抗拉強(qiáng)度對比表

為了比較常用的三種鋼筋接頭的抗拉強(qiáng)度，將同廠家的HRB400E級鋼筋的機(jī)械連接接頭、單面搭接焊接接頭、電渣壓力焊接頭進(jìn)行抗拉試驗(yàn)，結(jié)果如表2。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知鋼筋電渣焊接頭強(qiáng)度完全可以滿足規(guī)范要求，比機(jī)械連接接頭強(qiáng)度要高。

7 質(zhì)量檢查

1）敲去渣殼后，四周焊包凸出鋼筋表面的高度:當(dāng)鋼筋直徑小于等于25 mm時(shí)，不小于4 mm;鋼筋直徑大于等28 mm時(shí)，不小于6 mm。

2）在鋼筋電渣壓力焊的焊接生產(chǎn)中，焊工應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行自檢，若發(fā)現(xiàn)偏心、彎折、燒傷、焊包不飽滿等焊接缺陷，應(yīng)切除接頭重焊，并查找原因，及時(shí)消除。切除接頭時(shí)，應(yīng)切除熱影響區(qū)的鋼筋，即離焊縫中心約為1.1倍鋼筋直徑的長度范圍內(nèi)的部分應(yīng)切除。

圖3 外觀合格焊接接頭照片

圖4 外觀不合格焊接接頭照片

8 常見質(zhì)量缺陷分析

1）接頭偏心和傾斜:主要原因是鋼筋端部歪扭不直，在夾具中夾持不正或傾斜；焊后夾具過早放松，接頭未冷卻使上鋼筋傾斜；夾具長期使用磨損，造成上下不同心。

2）咬邊:主要發(fā)生于上鋼筋。主要原因是焊接時(shí)電流太大，鋼筋熔化過快；上鋼筋端頭沒有壓入熔池中；壓入深度不夠；停機(jī)太晚通電時(shí)間過長。

3）未熔合:主要原因是在焊接過程中上鋼筋提升過大或下送速度過慢、鋼筋端部熔化不良或形成斷??；焊接電流過小或通電時(shí)間不夠，使鋼筋端部未能得到充分的熔化量。

4）焊包不勻:有兩種情況，一種是被擠出的熔化金屬形成的焊包很不均勻，一邊大一邊小，小的一面其高不足4 mm;另一種情況是鋼筋端面形成的焊縫的厚薄不均，主要原因是鋼筋端頭傾斜過大而熔化量不足，頂壓時(shí)熔化金屬在接頭四周分布不勻。

5）氣孔:主要原因是焊劑受潮，焊接過程中產(chǎn)生大量氣體滲入熔池；鋼筋銹蝕嚴(yán)重或表面不清潔。

6）夾渣:主要原因是通電時(shí)間短，上鋼筋在熔化過程還未形成凸面即行頂壓，熔渣無法排出；焊接電流過大或過小;焊劑熔化后形成的熔渣黏度大，不易流動；頂壓力太小，上鋼筋在熔化過程中氣體滲入熔池；鋼筋銹蝕嚴(yán)重或表面不清潔。

9 結(jié)語

1）以HRB400型鋼筋為例采用焊條電弧單面焊要求鋼筋搭接長度不小于10 d，而電渣壓力焊采用對接接頭，相比之下要節(jié)省很多材料。

2）電渣壓力焊操作簡單，便于攜帶，使用方便，工效高。

3）鋼筋電渣壓力焊局限性在于僅適用于混凝土結(jié)構(gòu)豎向或斜向（傾斜度不大于10°）連接鋼筋的焊接，不能鋼筋水平對接。

[1]JGJ 18-2012,鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程[S].

[2]宋天虎,吳林,等.焊接方法及設(shè)備(2版第1卷),焊接手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2001.