預(yù)制梁鋼筋閃光對(duì)焊的質(zhì)量控制

摘要： 鋼筋焊接采用閃光對(duì)焊，焊接接頭存在一次性抽檢率合格率較低，導(dǎo)致施工中出現(xiàn)返工，既延誤了工期、又浪費(fèi)了人力物力，同時(shí)留下了質(zhì)量隱患。文中從鋼筋閃光對(duì)焊接頭質(zhì)量檢驗(yàn)及驗(yàn)收幾個(gè)方面展開論述。

關(guān)鍵詞： 鋼筋閃光對(duì)焊、連續(xù)閃光焊、原因分析及要因確認(rèn)、制定對(duì)策

中圖分類號(hào)： TG 47

Quality control of flash butt welding of precast beam reinforcement

XU Long

（Jingzhou Huacheng Construction Engineering Quality Inspection Co.， Ltd.，Jingzhou，434001 Hubei，china）

Abstract： Flash butt welding is used in the welding of steel bars， and the one-time spot inspection rate of the welded joints is low，Lead to rework in the construction， not only delayed the construction period， but also a waste of human and material resources，And left a quality hazard.In this paper， the quality inspection and acceptance of flash butt welding of Steel Bar are discussed.

Key words： Steel Bar flash butt welding， continuous flash welding， cause analysis and cause confirmation， make countermeasures

0 前言

閃光對(duì)焊廣泛用于碳鋼、合金鋼、有色金屬的管、棒、板、型材之間的對(duì)焊或異類金屬之間的對(duì)焊［1-6］。閃光對(duì)焊的原理是利用對(duì)焊機(jī)使兩端金屬接觸，通過低電壓的強(qiáng)電流，待金屬被加熱到一定溫度變軟后，進(jìn)行軸向加壓頂鍛，形成對(duì)焊接頭。

鋼筋閃光對(duì)焊是將兩根鋼筋安裝放成對(duì)接形式，利用焊接電流通過兩根鋼筋接觸點(diǎn)產(chǎn)生的電阻熱，使接觸點(diǎn)金屬熔化，產(chǎn)生強(qiáng)烈飛濺，形成閃光，迅速施加頂鍛力完成的一種壓焊方法。鋼筋的焊接可以閃光對(duì)焊，然而鋼筋的閃光對(duì)焊存在一次性抽檢率合格率較低的問題，因此文中對(duì)鋼筋閃光對(duì)焊接頭質(zhì)量檢驗(yàn)及驗(yàn)收進(jìn)行分析，來提高鋼筋閃光對(duì)焊的焊接質(zhì)量。

1 預(yù)制梁鋼筋采用閃光對(duì)焊的優(yōu)勢(shì)

預(yù)制梁鋼筋采用閃光對(duì)焊相對(duì)以前使用的雙面搭接焊，未使用電焊條，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生明顯好轉(zhuǎn)，真正做到了保安全、保質(zhì)量、包成本、保進(jìn)度、保環(huán)境的“五?！币?。同時(shí)采用閃光對(duì)焊可以顯著降低成本，以某項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目需焊接的預(yù)制梁鋼筋接頭約為70 000個(gè)，相對(duì)于使用雙面搭接焊，鋼筋原材可以節(jié)省約70 000個(gè)×0.12 m×0.888 kg/m=7 459.2 kg，造價(jià)約7 459.2 kg×4.5 元/kg=33 566.4 元。

2 鋼筋閃光對(duì)焊適用范圍

鋼筋閃光對(duì)焊的焊接工藝可分為連續(xù)閃光燭、預(yù)熱閃光焊和閃光-預(yù)熱閃光焊等，根據(jù)鋼筋品種、直徑、焊機(jī)功率、施焊部位等因素選用。

鋼筋閃光對(duì)焊合格圖片如圖1所示。當(dāng)鋼筋直徑較小，鋼筋牌號(hào)較低，在連續(xù)閃光焊鋼筋上限直徑如表1所示［7］。在規(guī)定范圍內(nèi)，可采用連續(xù)閃光焊的焊接方法，這一種鋼筋閃光對(duì)焊在路橋預(yù)制梁場(chǎng)應(yīng)用較多。

當(dāng)超過表中規(guī)定，且鋼筋端面較平整，宜采用“預(yù)熱閃光焊”；當(dāng)超過表中規(guī)定，且鋼筋端面不平整，應(yīng)采用“閃光—預(yù)熱閃光焊”；連續(xù)閃光焊所能焊接的鋼筋上限直徑，應(yīng)根據(jù)焊機(jī)容量、鋼筋牌號(hào)等具體情 況而定，并應(yīng)符合表1的規(guī)定。

3 鋼筋閃光對(duì)焊接頭質(zhì)量檢驗(yàn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

3.1 閃光焊接頭的質(zhì)量檢驗(yàn)

閃光焊接頭的質(zhì)量檢驗(yàn)，應(yīng)分批進(jìn)行外觀檢查和力學(xué)性能檢驗(yàn)，并應(yīng)按下列規(guī)定作為一個(gè)檢驗(yàn)批：在同一臺(tái)班內(nèi)，由同一焊工完成的300個(gè)同牌號(hào)、同直徑鋼筋焊接接頭應(yīng)作為一批 。當(dāng)同一臺(tái)班內(nèi)焊接的接頭數(shù)量較少，可在一周之內(nèi)累計(jì)計(jì)算；累計(jì)仍不足300個(gè)接頭時(shí)，應(yīng)按一批計(jì)算；力學(xué)性能檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)從每批接頭中隨機(jī)切取6個(gè)接頭，其中3個(gè)做拉伸試驗(yàn)，3個(gè)做彎曲試驗(yàn)；焊接等長的預(yù)應(yīng)力鋼筋（包括螺絲端桿與鋼筋）時(shí)，可按生產(chǎn)時(shí)同等條件制作模擬試件；螺絲端桿接頭可只做拉伸試驗(yàn)；封閉環(huán)式箍筋閃光對(duì)焊接頭，以600個(gè)同牌號(hào)。同規(guī)格的接頭作為一批，只做拉伸試驗(yàn)。

3.2 閃光對(duì)焊接頭外觀檢查結(jié)果

閃光對(duì)焊接頭外觀檢查結(jié)果，應(yīng)符合下列要求：接頭處不得有橫向裂紋；與電極接觸處的鋼筋表面不得有明顯燒傷；接頭處的彎折角不得大于3°；接頭處的軸線偏移不得大于鋼筋直徑的 0.1 倍，且不得大于2 mm。幾種常見缺陷如圖2～圖4所示。

當(dāng)模擬試件試驗(yàn)結(jié)果不符合要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。復(fù)驗(yàn)應(yīng)從現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭中切取，其數(shù)量和要求與初始試驗(yàn)相同。

4 預(yù)制梁鋼筋閃光對(duì)焊試驗(yàn)結(jié)果

通過對(duì)采用閃光對(duì)焊焊接工藝后42片預(yù)制梁鋼筋閃光對(duì)焊接頭的力學(xué)性能和外觀質(zhì)量調(diào)查得知。力學(xué)性能合格率為94.5%，主要表現(xiàn)在冷彎試驗(yàn)不合格，彎曲背面出現(xiàn)裂縫，通過觀察發(fā)現(xiàn)，這一類接頭普遍為接頭軸線偏移；而外觀質(zhì)量合格率只有77.8%。根據(jù)日常檢查的300個(gè)外觀質(zhì)量不合格接頭記錄，如下表2所示。

5 原因分析及要因確認(rèn)

通過統(tǒng)計(jì)反映出閃光對(duì)焊接頭外觀質(zhì)量不合格的主要原因是：接頭軸線的偏移大于0.1d，及1.2 mm，個(gè)別大于2 mm。因此，只要解決了軸線偏移問題，對(duì)焊接頭的質(zhì)量就可以得到控制。從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面找出末端影響因素，對(duì)末端因素進(jìn)行分析，確定要因。

5.1 人

工人重產(chǎn)量忽視質(zhì)量。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，工人實(shí)行計(jì)件薪酬制，因此，缺乏責(zé)任心的工人在缺乏監(jiān)督的情況下會(huì)忽視質(zhì)量，提高產(chǎn)量，必然造成不合格率的居高，因此屬于要因。

上崗前培訓(xùn)沒有及時(shí)進(jìn)行。雖然工人上崗前沒有及時(shí)接受項(xiàng)目部組織的技術(shù)交底，但是碰焊工是特殊工種，碰焊工均持有電焊工操作證，且施工經(jīng)驗(yàn)豐富，因此上崗前培訓(xùn)對(duì)碰焊質(zhì)量影響甚微，不屬于要因。

5.2 機(jī)

未及時(shí)清理電極鉗口內(nèi)雜物。鋼筋在碰焊過程中會(huì)產(chǎn)生焊渣等熔融飛濺物，積累較多會(huì)在銅電極鉗口內(nèi)形成高低不平的表面，鋼筋進(jìn)入鉗口夾緊后，軸線不在一條線上，必然形成軸線偏移，因此屬于要因。

未及時(shí)更換電極。因銅電極在鋼筋接頭高溫熔融狀態(tài)下容易產(chǎn)生磨損，且兩塊銅電極很可能磨損不均，造成鉗口表面槽道高低不平，磨損嚴(yán)重后不及時(shí)更換很容易造成夾緊后鋼筋軸線偏移，因此屬于要因。

5.3 料

鋼筋原材料端頭大部分彎折。鋼筋原材料端頭不順直，固定在電極鉗口后，兩根鋼筋難以保證在同一軸線上，碰焊后勢(shì)必影響碰焊質(zhì)量。因此屬于要因。

5.4 法

鋼筋存放支架頂端標(biāo)高定位不準(zhǔn)。鋼筋存放支架頂端跟碰焊機(jī)鉗口不等高，兩根鋼筋難以保證在同一軸線上且會(huì)導(dǎo)致接頭形成夾角，碰焊后勢(shì)必影響質(zhì)量。因此屬于要因。

5.5 環(huán)

夜間照明不足?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，夜間現(xiàn)場(chǎng)照明狀況完全滿足施工需要，對(duì)碰焊作業(yè)質(zhì)量的影響很小。不構(gòu)成要因。

通過分析認(rèn)為：未及時(shí)清理電極鉗口內(nèi)雜物、工人重產(chǎn)量忽視質(zhì)量、未及時(shí)更換電極、鋼筋存放支架標(biāo)高定位不準(zhǔn)、鋼筋原材料端頭大部分彎折是導(dǎo)致鋼筋對(duì)焊后軸線偏移超標(biāo)的五條要因。

6 制定對(duì)策及措施

針對(duì)主要影響因素，制定了相應(yīng)的對(duì)策如下。

針對(duì)工人重產(chǎn)量忽視質(zhì)量的問題，采取措施為措施1：一方面對(duì)工人進(jìn)行質(zhì)量意識(shí)提高的教育；另一方面緊抓《質(zhì)量獎(jiǎng)懲制度》的落實(shí)，使用經(jīng)濟(jì)手段提高工人的質(zhì)量意識(shí)。

針對(duì)未及時(shí)清理電極鉗口內(nèi)雜物的問題，采取措施為措施2：技術(shù)員和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢加強(qiáng)檢查指導(dǎo)，每天上班前必須對(duì)電極鉗口進(jìn)行一次清理。

針對(duì)鋼筋原材料端頭大部分彎折的問題，采取措施為措施3：①和物資部加強(qiáng)聯(lián)系，確保進(jìn)場(chǎng)的鋼筋原材料端頭平齊、軸線順直。②采用鋼筋彎曲機(jī)、鋼筋切割機(jī)矯直或切除鋼筋彎頭。

針對(duì)鋼筋存放支架標(biāo)高定位不準(zhǔn)的問題，采取措施為措施4：技術(shù)員和測(cè)量員對(duì)鋼筋存放支架頂端以及碰焊機(jī)鉗口標(biāo)高重新測(cè)量定位，確保兩端鋼筋存放支架和碰焊機(jī)鉗口標(biāo)高相同。

針對(duì)未及時(shí)更換電極的問題，采取措施為措施5：技術(shù)員加強(qiáng)檢查，當(dāng)磨損的碰焊電極槽口夾緊后，鋼筋截面3/4沒入槽口后，就要求工人必須更換電極。

7 檢查效果

通過對(duì)策的實(shí)施，我們對(duì)300個(gè)閃光對(duì)焊接頭進(jìn)行檢查，無力學(xué)性能不合格接頭，外觀質(zhì)量不合格接頭21個(gè)，并分別就不合格項(xiàng)列表，結(jié)果如表3所示。

鋼筋閃光對(duì)焊接頭質(zhì)量通過控制，針對(duì)軸線偏移問題進(jìn)行調(diào)整后，鋼筋接頭力學(xué)性能合格率從94.5%上升為100%，外觀質(zhì)量總體合格率從77.8%上升到93%，軸線偏移合格率達(dá)到97%，目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，在各個(gè)方面均產(chǎn)生了良好的效益。

8 結(jié)論

（1）采用閃光對(duì)焊焊接預(yù)制梁鋼筋相比雙面搭接焊，未使用電焊條，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生明顯好轉(zhuǎn)，可以明顯降低成本。

（2）針對(duì)鋼筋閃光對(duì)焊接頭力學(xué)性能抽檢合格率低、外觀質(zhì)量中的軸線偏移超標(biāo)問題。從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面找出末端影響因素，對(duì)末端因素進(jìn)行分析，確定要因。并針對(duì)要因提出了改進(jìn)措施。

（3）通過質(zhì)量控制使鋼筋接頭質(zhì)量得到了顯著提高，鋼筋接頭力學(xué)性能合格率從94.5%上升為100%，外觀質(zhì)量總體合格率從77.8%上升到93%，軸線偏移合格率達(dá)到97%，鋼筋原材損耗率極大降低；返工現(xiàn)象基本消除。

參考文獻(xiàn)

［1］ 張建龍.汽車輪輞閃光對(duì)焊過程參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及接頭質(zhì)量評(píng)估研究［D］.長春；吉林大學(xué)，2022.

［2］ 王宏巖，高秀華，李旺，等.海洋柔性管用耐蝕鋼閃光對(duì)焊接頭組織及性能研究［J］.焊接學(xué)報(bào)， 2023， 44（6）：58-66.

［3］ 王金鳳，蘇文超，車亞軍，等.車輪鋼閃光對(duì)焊工藝參數(shù)對(duì)焊接接頭性能的影響［J］.精密成形工程， 2023， 15（9）：108-116.

［4］ 馮錦國，劉存根，王福明.基于液壓調(diào)速閥與PLC的閃光對(duì)焊應(yīng)用研究［J］.焊接技術(shù)， 2022（8）：128-131.

［5］ 王舒揚(yáng)，丁凱，霍世宗.屈強(qiáng)比對(duì)DP540雙相鋼閃光對(duì)焊接頭變形行為的影響［J］.上海金屬， 2023， 45（1）：68-72.

［6］ 董浩，喬麗學(xué)，曹睿，等.熱處理工藝對(duì)M390/304閃光對(duì)焊焊接接頭微觀組織及力學(xué)性能的影響［J］.材料導(dǎo)報(bào)， 2023， 37（24）：192-197.

［7］ 中華人民共和國建設(shè)部.鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程：JGJ 18-2003 J253-2003［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2003.

收稿日期： 2024-06-13

徐龍簡介： 1990年出生，本科，高級(jí)工程師.主要從事建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)方面的工作。