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钢筋焊接种类和方法

 

9-5 钢筋焊接
9-5-1 一般规定
钢筋焊接方法分类及适用范围,见表9-37。钢筋焊接质量检验,应符合行业标准《钢筋焊接及验收规程》(JGJ 18-96)和《钢筋焊接接头试验方法标准》(JGJ/T 27-2001)的规定。
钢筋焊接方法分类及适用范围 表9-37

注:1.表中的帮条或搭接长度值,不带括弧的数值用于HPB235级钢筋,括号中的数值用于HRB335级、HRB400级及RRB400级钢筋;
2.电阻电焊时,适用范围内的钢筋直径系指较小钢筋的直径。
钢筋焊接的一般规定如下:
1.电渣压力焊应用于柱、墙、烟囱等现浇混凝土结构中竖向受力钢筋的连接;不得用于梁、板等构件中水平钢筋的连接。
2.在工程开工或每批钢筋正式焊接前,应进行现象条件下的焊接性能试验。合格后,方可正式生产。
3.钢筋焊接施工之前,应清除钢筋或钢板焊接部位和与电极接触的钢筋表面上的锈斑油污、杂物等;钢筋端部若有弯折、扭曲时,应予以矫直或切除。
4.进行电阻点焊、闪光对焊、电渣压力焊或埋弧压力焊时,应随时观察电源电压的波动情况。对于电阻点焊或闪光对焊,当电源电压下降大于5%、小于8%时,应采取提高焊接变压器级数的措施;当大于或等于8%时,不得进行焊接。对于电渣压力焊或埋弧压力焊,当电源电压下降大于5%时,不宜进行焊接。
5.对从事钢筋焊接施工的班组及有关人员应经常进行安全生产教育,并应制定和实施安全技术措施,加强焊工的劳动保护,防止发生烧伤、触电、火灾、爆炸以及烧坏焊接设备等事故。
6.焊机应经常维护保养和定期检修,确保正常使用。
9-5-2 钢筋闪光对焊
钢筋闪光对焊是将两根钢筋安放成对接形式,利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生的电阻热,使接触点金属熔化,产生强烈飞溅,形成闪光,迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。
9-5-2-1 对焊设备
常用对焊机的技术性能,见表9-38。图9-78示出建筑工地常用的UN1-75型手动对焊机。
常用对焊机技术性能 表9-38
项次 项目 单位 焊机型号
UN1-75 UN1-100 UN2-150 UN17-150-1
1 额定容量 kVA 75 100 150 150
2 初级电压 V 220/380 380 380 380
3 次级电压调节范围 V 3.52~7.94 4.5~7.6 4.05~8.1 3.8~7.6
4 次级电压调节级数 8 8 15 15
5 额定持续率 % 20 20 20 50
6 钳口夹紧力 kN 20 40 100 160
7 最大顶锻力 kN 30 40 65 80
8 钳口最大距离 mm 80 80 100 90
9 动钳口最大行程 mm 30 50 27 80
10 动钳口最大烧化行程 mm 20
11 焊件最大预热压缩量 mm 10
12 连续闪光焊时钢筋最大直径 mm 12~16 16~20 20~25 20~25
13 预热闪光焊时钢筋最大直径 mm 32~36 40 40 40
14 生产率 次/h 75 20~30 80 120
15 冷却水消耗量 L/h 200 200 200 500
16 压缩空气:压力 N/mm2 5.5 6
消耗量 m3/h 15 5
17 焊机重量 kg 445 465 2500 1900
18 外形尺寸:长 mm 1520 1800 2140 2300
宽 mm 550 550 1360 1100
高 mm 1080 1150 1380 1820

图9-78 UN1-75型手动对焊机
9-5-2-2 对焊工艺
钢筋闪光对焊的焊接工艺可分为连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊等,根据钢筋品种、直径、焊机功率、施焊部位等因素选用。
1.连续闪光焊
连续闪光焊的工艺过程包括:连续闪光和顶锻过程(图9-79a)。施焊时,先闭合一次电路,使两根钢筋端面轻微接触,此时端面的间隙中即喷射出火花般熔化的金属微粒——闪光,接着徐徐移动钢筋使两端面仍保持轻微接触,形成连续闪光。当闪光到预定的长度,使钢筋端头加热到将近熔点时,就以一定的压力迅速进行顶锻。先带电顶锻,再无电顶锻到一定长度,焊接接头即告完成。
2.预热闪光焊
预热闪光焊是在连续闪光焊前增加一次预热过程,以扩大焊接热影响区。其工艺过程包括:预热、闪光和顶锻过程(图9-79b)。施焊时先闭合电源,然后使两根钢筋端面交替地接触和分开,这时钢筋端面的间隙中即发出断续的闪光,而形成预热过程。当钢筋达到预热温度后进入闪光阶段,随后顶锻而成。
3.闪光-预热闪光焊
闪光-预热闪光焊是在预热闪光焊前加一次闪光过程,目的是使不平整的钢筋端面烧化平整,使预热均匀。其工艺过程包括:一次闪光、预热、二次闪光及顶锻过程(图9-79c)。施焊时首先连续闪光,使钢筋端部闪平,然后同预热闪光焊。

图9-79 钢筋闪光对焊工艺过程图解
(a)连续闪光焊;(b)预热闪光焊;(c)闪光-预热-闪光焊
t1-闪光时间;t1.1-一次闪光时间;t1.2-二次闪光时间;t2-预热时间;t3-顶锻时间
9-5-2-3 对焊参数
对焊参数包括:调伸长度、闪光留量、闪光速度、顶锻留量、顶锻速度、顶锻压力及变压器级次。采用预热闪光焊时,还要有预热留量与预热频率等参数。
连续闪光焊和闪光-预热-闪光焊的各项留量图解见图9-80。

图9-80 闪光对焊各项留量图解
(a)连续闪光焊;(b)闪光-预热-闪光焊
L1、L2-调伸长度;a1+a2-闪光留量;a1.1+a2.1-一次闪光留量;a1.2+a2.2-二次闪光留量;
b1+b2-预热留量;c1+c2-顶锻留量;c'1+c'2-有电顶锻留量;c"1+c"2-无电顶锻留量
1.调伸长度
调伸长度是指焊接前,两钢筋端部从电极钳口伸出的长度。调伸长度的选择与钢筋品种和直径有关,应使接头能均匀加热,并使钢筋顶锻时不致发生旁弯。调伸长度取值:HPB235级钢筋为0.75~1.25d,HRB335与HRB400级钢筋为1.0~1.5d(d——钢筋直径);直径小的钢筋取大值。
2.闪光留量与闪光速度
闪光(烧化)留量是指在闪光过程中,闪出金属所消耗的钢筋长度。闪光留量的选择,应使闪光过程结束时钢筋端部的热量均匀,并达到足够的温度。闪光留量取值:连续闪光焊为两钢筋切断时严重压伤部分之和,另加8mm;预热闪光焊为8~10mm;闪光-预热-闪光焊的一次闪光为两钢筋切断时刀口严重压伤部分之和,二次闪光为8~10mm(直径大的钢筋取大值)。
闪光速度由慢到快,开始时近于零,而后约1mm/s,终止时达1.5~2mm/s。
3.预热留量与预热频率
预热程度由预热留量与预热频率来控制。预热留量的选择,应使接头充分加热。预热留量取值:对预热闪光焊为4~7mm,对闪光-预热-闪光焊为2~7mm(直径大的钢筋取大值)。
预热频率取值:对HPB235级钢筋宜高些;对HRB335, HRB400级钢筋宜适中(1~2次/s),以扩大接头处加热范围,减少温度梯度。
4.顶锻留量、顶锻速度与顶锻压力
顶锻留量是指在闪光结束,将钢筋顶锻压紧时因接头处挤出金属而缩短的钢筋长度。顶锻留量的选择,应使钢筋焊口完全密合并产生一定的塑性变形。顶锻留量宜取4~10mm,级别高或直径大的钢筋取大值。其中,有电顶锻留量约占1/3,无电顶锻留量约占2/3,焊接时必须控制得当。
顶锻速度应越快越好,特别是顶锻开始的0.1s应将钢筋压缩2~3mm,使焊口迅速闭合不致氧化,而后断电并以6mm/s的速度继续顶锻至结束。
顶锻压力应足以将全部的熔化金属从接头内挤出,而且还要使邻近接头处(约10mm)的金属产生适当的塑性变形。
5.变压器级次
变压器级次用以调节焊接电流大小。钢筋级别高或直径大,其级次要高。焊接时如火花过大并有强烈声响,应降低变压器级次。当电压降低5%左右时,应提高变压器级次1级。
6.RRB400级钢筋闪光对焊时,与热轧钢筋比较,应减小调伸长度,提高焊接变压器级数,缩短加热时间,快速顶锻,形成快热快冷条件,使热影响区长度控制在钢筋直径的0.6倍范围之内。
对焊参数,根据焊接电流和时间不同,分为强参数(即大电流和短时间)和弱参数(即电流较小和时间较长)两种。采用强参数,可减少接头过热并提高焊接效率,但易产生淬硬倾向。采用弱参数,可减小温度梯度和冷却速度。
9-5-2-4 对焊缺陷及消除措施
在闪光对焊生产中,当出现异常现象或焊接缺陷时,宜按表9-39查找原因,采取措施,及时消除。
钢筋对焊异常现象、焊接缺陷及消除措施 表9-39
项次 异常现象和缺陷种类 消除措施
1 烧化过分剧烈并产生强烈的爆炸声 (1)降低变压器级数
(2)减慢烧化速度
2 闪光不稳定 (1)清除电极底部和表面的氧化物
(2)提高变压器级数
(3)加快烧化速度
3 接头中有氧化膜、未焊透或夹渣 (1)增加预热程度
(2)加快临近顶锻时的烧化速度
(3)确保带电顶锻过程
(4)加快顶锻速度
(5)增大顶锻压力
4 接头中有缩孔 (1)降低变压器级数
(2)避免烧化过程过分强烈
(3)适当增大顶锻留量及顶锻压力
5 焊缝金属过烧 (1)减小预热程度
(2)加快烧化速度,缩短焊接时间
(3)避免过多带电顶锻
6 接头区域裂纹 (1)检验钢筋的碳、硫、磷含量;如不符合规定时,应更换钢筋
(2)采取低频预热方法,增加预热程度
7 钢筋表面微熔及烧伤 (1)清除钢筋被夹紧部位的铁锈和油污
(2)清除电极内表面的氧化物
(3)改进电极槽口形状,增大接触面积
(4)夹紧钢筋
8 接头弯折或轴线偏移 (1)正确调整电极位置
(2)修整电极钳口或更换已变形的电极
(3)切除或矫直钢筋的弯头
9-5-2-5 对焊接头质量检验
1.取样数量
在同一台班内,由同一焊工,按同一焊接参数完成的300个同类型接头作为一批。一周内连续焊接时,可以累计计算。一周内累计不足300个接头时,也按一批计算。
钢筋闪光对焊接头的外观检查,每批抽查10%的接头,且不得少于10个。
钢筋闪光对焊接头的力学性能试验包括拉伸试验和弯曲试验,应从每批成品中切取6个试件,3个进行拉伸试验,3个进行弯曲试验。
2.外观检查
钢筋闪光对焊接头的外观检查,应符合下列要求:
(1)接头处不得有横向裂纹;
(2)与电极接触处的钢筋表面,不得有明显的烧伤;
(3)接头处的弯折,不得大于4°;
(4)接头处的钢筋轴线偏移α,不得大于钢筋直径的0.1倍,且不得大于2mm;其测量方法见图9-81。

图9-81 对焊接头轴线偏移测t方法
1-测量尺;2-对焊接头
当有一个接头不符合要求时,应对全部接头进行检查,剔出不合格接头,切除热影响区后重新焊接。
3.拉伸试验
钢筋对焊接头拉伸试验时,应符合下列要求:
(1)三个试件的抗拉强度均不得低于该级别钢筋的抗拉强度标准值;
(2)至少有两个试样断于焊缝之外,并呈塑性断裂。
当检验结果有一个试件的抗拉强度低于规定指标,或有两个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂时,应取双倍数量的试件进行复验。复验结果,若仍有一个试件的抗拉强度低于规定指标,或有三个试件呈脆性断裂,则该批接头即为不合格品。
模拟试件的检验结果不符合要求时,复验应从成品中切取试件,其数量和要求与初试时相同。
4.弯曲试验
钢筋闪光对焊接头弯曲试验时,应将受压面的金属毛刺和镦粗变形部分去掉,与母材的外表齐平。
弯曲试验可在万能试验机、手动或电动液压弯曲机上进行,焊缝应处于弯曲的中心点,弯心直径见表9-40。弯曲至90°时,至少有2个试件不得发生破断。
钢筋对接接头弯曲试验指标 表9-40
钢筋级别 弯心直径(mm) 弯曲角(°)
HPB235级 2d 90
HRB333级 4d 90
HRB400级 5d 90
注:1.d为钢筋直径。
2.直径大于25mm的钢筋对焊接头,作弯曲试验时弯心直径应增加一个钢筋直径。
当试验结果,有2个试件发生破断时,应再取6个试件进行复验。复验结果,当仍有3个试件发生破断,应确认该批接头为不合格品。
9-5-3 钢筋电阻点焊
钢筋电阻点焊是将两根钢筋安放成交叉叠接形式,压紧于两电极之间,利用电阻热熔化母材金属,加压形成焊点的一种压焊方法。
9-5-3-1 点焊设备
1.单头点焊机
单头点焊机的技术性能见表9-41。图9-82示出DN3-75型气压传动式点焊机。
常用点焊机技术性能 表9-41
项次 项目 单位 焊机型号
SO232A SO432A DN3-75 DN3-100
1 传动方式 气压传动式
2 额定容量 hVA 17 21 75 100
3 额定电压 V 380 380 380 380
4 额定暂载率 % 50 50 20 20
5 初级额定电流 A 45 82 198 263
6 较小钢筋最大直径 mm 8~10 10~12 8~10 10~12
7 每小时最大焊点数 点/h 900 1800 3000 1740
8 次级电压调节范围 V 1.8~3.6 2.5~4.6 3.33~6.66 3.65~7.3
9 次级电压调节级数 级 6 8 8 8
10 电极臂有效伸长距离 mm 230 550 500 800 800 800
11 上电极 工作行程 mm 10~40 22~89 40~120 56~170 20 20
辅助行程 80 80
12 电极间最大压力 kN 2.64 1.18 2.76 1.95 6.5 6.5
13 电极臂间距离 mm 190~310 380~530
14 下电极臂垂直调节 mm 190~310 150 150 150
15 压缩空气 压力 N/mm2 0.6 0.6 0.55 0.55
消耗量 m3/h 2.15 1 15 15
16 冷却水消耗量 L/h 160 160 400 700
17 重量 kg 160 225 800 850
18 外形尺寸 长 mm 765 860 1610 1610
宽 mm 400 400 730 730
高 mm 1405 1405 1460 1460

图9-82 DN3-75型气压传动式点焊机
2.钢筋焊接网成型机
钢筋焊接网成型机是钢筋焊接网生产线的专用设备,采用微机控制,生产效率高,网格尺寸准,能焊接总宽度不大于3.4m、总长度不大于12的钢筋网。GWC系列钢筋焊接网成型机的技术性能,见表9-42。
GWC系列钢筋网成型机主要技术性能 表9-42
型号 GWC1250 GWC1650 GWC2400 GWC3300
最大网宽(mm) 1300 1700 2600 3400
焊接钢筋直径(mm) 1.5~4 2~8 4~12 4~12
网格宽度(mm) 纵向 ≥50 ≥50 ≥100 ≥100
横向 ≥20 ≥50 ≥50 ≥50
工作频率(1/min) 30~90 40~100 40~100 40~100
焊点数(点) ≥26 ≥34 ≥26 ≥34
点焊机用电极,应采用优质紫铜制造,电极槽孔的尺寸应当精确,以保证冷却水的畅通。电极直径,根据所焊的较小钢筋直径选择。当较小钢筋的直径为3~10mm时,电极直径取30mm;钢筋直径12~14mm时取40mm。
在点焊生产中,经常保持电极与钢筋之间接触表面的清洁平整。若电极使用变形,应及时修整。
9-5-3-2 点焊工艺
点焊过程可分为预压、通电、锻压三个阶段,见图9-83。在通电开始一段时间内,接触点扩大,固态金属因加热膨胀,在焊接压力作用下,焊接处金属产生塑性变形,并挤向工件间隙缝中;继续加热后,开始出现熔化点,并逐渐扩大成所要求的核心尺寸时切断电流。 图9-83 点焊过程示意图
t1-预压时间;t2-通电时间;t3-锻压时间
焊点的压入深度,应符合下列要求:
(1)热轧钢筋点焊时,压入深度为较小钢筋直径的25%~45%;
(2)冷拔光圆钢丝、冷轧带肋钢筋点焊时,压入深度应为较小钢筋直径的25%~40%。
9-5-3-3 点焊参数
当焊接不同直径的钢筋时,焊接网的纵向与横向钢筋的直径应符合下式要求:
dmin≥0.6dmax (9-15)
电阻点焊应根据钢筋级别、直径及焊机性能等,合理选择变压器级数、焊接通电时间和电极压力。在焊接过程中应保持一定的预压时间和锻压时间。
采用DN3-75型点焊机焊接HPB235级钢筋和冷拔光圆钢丝时,焊接通电时间和电极压力分别见表9-43和表9-44。
采用DN3-75型点焊机焊接通电时间(s) 表9-43
变压器级数 较小钢筋直径(mm)
3 4 5 6 8 10 12 14
1 0.08 0.10 0.12
2 0.05 0.06 0.07
3 0.22 0.70 1.50
4 0.20 0.60 1.25 2.50 4.00
5 0.50 1.00 2.00 3.50
6 0.40 0.75 1.50 3.00
7 0.50 1.20 2.50
注:点焊HRB335级钢筋或冷轧带肋钢筋时,焊接通电时间可延长20%~25%。
采用DN3-75型点焊机电极压力 表9-44
较小钢筋直径
(mm) HPB235级钢筋
冷拔光圆钢丝 HRB335级钢筋
冷轧带肋钢筋
3 980~1470 -
4 980~1470 1470~1960
5 1470~1960 1960~2450
6 1960~2450 2450~2940
8 2450~2940 2940~3430
10 2940~3920 3430~3920
12 3430~4410 4410~4900
14 3920~4900 4900~5880
钢筋点焊工艺,根据焊接电流大小和通电时间长短,可分为强参数工艺和弱参数工艺。强参数工艺的电流强度较大(120~360A/mm2),而通电时间很短(0.1~0.5s);这种工艺的经济效果好,但点焊机的功率要大。弱参数工艺的电流强度较小(80~160A/mm2),而通电时间较长(>0.5s)。点焊热轧钢筋时,除因钢筋直径较大而焊机功率不足需采用弱参数外,一般都可采用强参数,以提高点焊效率。点焊冷处理钢筋时,为了保证点焊质量,必须采用强参数。
9-5-3-4 点焊缺陷及消除措施
钢筋点焊生产过程中,应随时检查制品的外观质量,当发现焊接缺陷时,应参照表9-45查找原因,采取措施及时消除。
点焊制品焊接缺陷及消除措施 表9-45
项次 缺陷种类 产生原因 消除措施
1 焊点过烧 (1)变压器级数过高
(2)通电时间太长
(3)上下电极不对中心
(4)继电器接触失灵 (1)降低变压器级数
(2)缩短通电时间
(3)切断电源,校正电极
(4)调节间隙,清理触点
2 焊点脱落 (1)电流过小
(2)压力不够
(3)压入深度不足
(4)通电时间太短 (1)提高变压器级数
(2)加大弹簧压力或调大气压
(3)调整两电极间距离符合压入深度要求
(4)延长通电时间
3 表面烧伤 (1)钢筋和电极接触表面太脏
(2)焊接时没有预压过程或预压力过小
(3)电流过大
(4)电极变形 (1)清刷电极与钢筋表面的铁锈和油污
(2)保证预压过程和适当的预压压力
(3)降低变压器级数
(4)修理或更换电极
9-5-3-5 钢筋焊接网质量检验
成品钢筋焊接网进场时,应按批抽样检验。
1.取样数量
每批钢筋焊接网应由同一厂家生产的、受力主筋为同一直径、同一级别的焊接网组成,重量不应大于20t。
每批焊接网外观质量和几何尺寸的检验,应抽取5%的网片,且不得少于3片。
钢筋焊接网的焊点应作力学性能试验。在每批焊接网中,应随机抽取一张网片,在纵、横向钢筋上各截取2根试件,分别进行拉伸和冷弯试验;并在同一根非受拉钢筋上随机截取3个抗剪试件。试件的尺寸见图9-84所示。

图9-84 钢筋焊接网试件
(a)拉伸试件;(b)抗剪试件
力学性能试件,应从成品中切取,切取过试件的制品,应补焊同级别、同直径钢筋,其每边搭接的长度不应小于2个孔格的长度。
2.外观检查
焊接网外观质量检查结果,应符合下列要求:
(1)钢筋交叉点开焊数量不得超过整个网片交叉点总数的1%,并且任一根钢筋上开焊点数不得超过该根钢筋上交叉点总数的50%。焊接网最外边钢筋上的交叉点不得开焊。
(2)焊接网表面不得有油渍及其他影响使用的缺陷,可允许有毛刺、表面浮锈。
(3)焊接网几何尺寸的允许偏差:对网片的长度、宽度为±25mm;对网格的长度、宽度为±10mm。当需方有要求时,经供需双方协商,焊接网片长度允许偏差可取±10mm。
3.力学性能试验
(1)抗剪试验时,应采用能悬挂于试验机上专用的抗剪试验夹具。抗剪试验结果,3个试件抗剪力的平均值应符合下式计算的抗剪力:
F≥0.3×A0×σs (9-16)
式中 F——抗剪力;
A0——较大钢筋的横截面积;
σs——该级别钢筋的屈服强度。
当抗剪试验不合格时,应在取样的同一横向钢筋上所有交叉焊点取样检查;当全部试件平均值合格时,应确认该批焊接网为合格品。
(2)拉伸试验与弯曲试验方法,与常规方法相同。试验结果应符合该级别钢筋的力学性能指标;如不合格,则应加倍取样进行不合格项目的检验。复验结果全部合格时,该批钢筋网方可判定为合格。
9-5-4 钢筋电弧焊
钢筋电弧焊是以焊条作为一板、钢筋为另一板,利用焊接电流通过产生的电弧热进行焊接的一种熔焊方法。
钢筋电弧焊包括帮条焊、搭接焊、坡口焊和熔槽帮条焊等接头型式。焊接时应符合下列要求:
(1)应根据钢筋级别、直径、接头形式和焊接位置,选择焊条、焊接工艺和焊接参数;
(2)焊接时,引弧应在垫板、帮条或形成焊缝的部位进行,不得烧伤主筋;
(3)焊接地线与钢筋应接触紧密;
(4)焊接过程中应及时清渣,焊缝表面应光滑,焊缝余高应平缓过渡,弧坑应填满。
9-5-4-1 电弧焊设备和焊条
电弧焊设备主要采用交流弧焊机。建筑工地常用交流弧焊机的技术性能,见表9-46。
常用交流弧焊机的技术性能 表9-46
项目 BX3-120-1 BX3-300-2 BX3-500-2 BX2-1000
(BC-1000)
额定焊接电流(A) 120 300 500 1000
初级电压(V) 220/380 380 380 220/380
次级空载电压(V) 70~75 70~78 70~75 69~78
额定工作电压(V) 25 32 40 42
额定初级电流(A) 41/23.5 61.9 101.4 340/196
焊接电流调节范围(A) 20~160 40~400 60~600 400~1200
额定持续率(%) 60 60 60 60
额定输入功率(kVA) 9 23.4 38.6 76
各持续率时功率 100%(kVA) 7 18.5 30.5 -
额定持续率(kVA) 9 23.4 38.6 76
各持续率时焊接电流 100%(kVA) 93 232 388 775
额定持续率(kVA) 120 300 500 1000
功率因数(cosφ) - - - 0.62
效率(%) 80 82.5 87 90
外形尺寸(长×宽×高)(mm) 485×470×680 730×540×900 730×540×900 744×950×1220
重量(kg) 100 183 225 560
电弧焊所采用的焊条,其性能应符合现行国家标准《碳钢焊条》(GB 5117)或《低合金钢焊条》(GB 5118)的规定,其型号应根据设计确定;若设计无规定时,可按表9-47选用。
当采用低氢型碱性焊条时,应按使用说明书的要求烘焙;酸性焊条若在运输或存放中受潮,使用前也应烘焙后方可使用。
钢筋电弧焊焊条型号 表9-47
钢筋级别 电弧焊接头形式
帮条焊
搭接焊 坡口焊
熔槽帮条焊
预埋件穿孔塞焊 钢筋与钢板搭接焊
预埋件T形角焊
HPB235 E4303 E4303 E4303
HRB335 E4303 E5003 E4303
HRB400 E5003 E5503 -
9-5-4-2 帮条焊和搭接焊
帮条焊和搭接焊的规格与尺寸,见表9-37。帮条焊和搭接焊宜采用双面焊。当不能进行双面焊时,可采用单面焊。当帮条级别与主筋相同时,帮条直径可与主筋相同或小一个规格;当帮条直径与主筋相同时,帮条级别可与主筋相同或低一个级别。
1.施焊前,钢筋的装配与定位,应符合下列要求:
(1)采用帮条焊时,两主筋端面之间的间隙应为2~5mm;
(2)采用搭接焊时,焊接端钢筋应预弯,并应使两钢筋的轴线在一直线上;
(3)帮条和主筋之间应采用四点定位焊固定(图9-85a);搭接焊时,应采用两点固定(图9-85b);定位焊缝与帮条端部或搭接端部的距离应大于或等于20mm。

图9-85 帮条焊与搭接焊的定位
(a)帮条焊;(b)搭接焊
1-定位焊缝;2-弧坑拉出方位
2.施焊时,应在帮条焊或搭接焊形成焊缝中引弧;在端头收弧前应填满弧坑,并应使主焊缝与定位焊缝的始端和终端熔合。
3.帮条焊或搭接焊的焊缝厚度h不应小于主筋直径的0.3倍,焊缝宽度b不应小于主筋直径的0.7倍(图9-86)。

图9-86 焊缝尺寸
(a)钢筋接头;(b)钢筋与钢板接头
4.钢筋与钢板搭接焊时,搭接长度见表9-37。焊缝宽度不得小于钢筋直径的0.5倍,焊缝厚度不得小于钢筋直径的0.35倍。
9-5-4-3 预埋件电弧焊
预埋件T字接头电弧焊分为贴角焊和穿孔塞焊两种(图9-87)。

图9-87 预埋件电弧焊T字接头
(a)贴角焊;(b)穿孔塞焊
采用贴角焊时,焊缝的焊脚K:对HPB235级钢筋不得小于0.5d,对HRB335级钢筋,不得小于0.6d(d为钢筋直径)。
采用穿孔塞焊时,钢板的孔洞应做成喇叭口,其内口直径应比钢筋直径d大4mm,倾斜角度为45°,钢筋缩进2mm。
施焊中,电流不宜过大,不得使钢筋咬边和烧伤。
9-5-4-4 剖口焊
1.施焊前的准备工作,应符合下列要求:
(1)钢筋坡口面应平顺,切口边缘不得有裂纹、钝边和缺棱;
(2)钢筋坡口平焊时,V形坡口角度宜为55°~65°(图9-88a);坡口立焊时,坡口角度宜为40°~55°,其中下钢筋为0°~10°,上钢筋为35°~45°(图9-88b);

图9-88 钢筋坡口接头
(a)坡口平焊:(b)坡口立焊
(3)钢垫板的长度宜为40~60mm,厚度宜为4~6mm;坡口平焊时,垫板宽度应为钢筋直径加10mm;立焊时,垫板宽度宜等于钢筋直径。
(4)钢筋根部间隙,坡口平焊时宜为4~6mm;立焊时,宜为3~5mm;其最大间隙均不宜超过10mm。
2.剖口焊工艺,应符合下列要求:
(1)焊缝根部、坡口端面以及钢筋与钢板之间均应熔合。焊接过程中应经常清渣。钢筋与钢垫板之间,应加焊2~3层侧面焊缝;
(2)宜采用几个接头轮流进行施焊;
(3)焊缝的宽度应大于V形坡口的边缘2~3mm,焊缝余高不得大于3mm,并宜平缓过渡至钢筋表面;
(4)当发现接头中有弧坑、气孔及咬边等缺陷时,应立即补焊。HRB400级钢筋接头冷却后补焊时,应采用氧乙炔焰预热。
9-5-4-5 熔槽帮条焊
熔槽帮条焊的规格与尺寸,见表9-37。焊接时应加角钢作垫板模。角钢的边长宜为40~60mm,长度宜为80~100mm。其焊接工艺应符合下列要求:
(1)钢筋端头应加工平整,两根钢筋端面的间隙应为10~16mm。
(2)从接缝处垫板引弧后应连续施焊,并应使钢筋端头熔合,防止未焊透、气孔或夹渣;
(3)焊接过程中应停焊清渣一次,焊平后再进行焊缝余高的焊接,其高度不得大于3mm;
(4)钢筋与角钢垫板之间,应加焊侧面焊缝1~3层,焊缝应饱满,表面应平整。
9-5-4-6 电弧焊接头质量检验
1.取样数量
电弧焊接头外观检查,应在清渣后逐个进行目测或量测。当进行力学性能试验时,应按下列规定抽取试件:
(1)以300个同一接头形式、同一钢筋级别的接头作为一批,从成品中每批随机切取3个接头进行拉伸试验;
(2)在装配式结构中,可按生产条件制作模拟构件。
2.外观检查
钢筋电弧焊接头外观检查结果,应符合下列要求:
(1)焊缝表面应平整,不得有凹陷或焊瘤。
(2)焊接接头区域不得有裂纹;
(3)焊接接头尺寸的允许偏差及咬边深度、气孔、夹渣等缺陷允许值,应符合表9-48的规定;
(4)坡口焊、熔槽帮条焊接头的焊缝余高不得大于3mm;
(5)预埋件T字接头的钢筋间距偏差不应大于10mm,钢筋相对钢板的直角偏差不得大于4°。
外观检查不合格的接头、经修整或补强后,可提交二次验收。
3.拉伸试验
钢筋电弧焊接头拉伸试验结果,应符合下列要求:
(1)3个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度;
(2)3个接头试件均应断于焊缝之外,并应至少有2个试件呈延性断裂;
当试验结果,有一个试件的抗拉强度小于规定值,或有1个试件断于焊缝,或有2个试件发生脆性断裂时,应再取6个试件进行复验。复验结果当有一个试件抗拉强度小于规定值,或有一个试件断于焊缝,或有3个试件呈脆性断裂时,应确认该批接头为不合格品。
模拟试件试验结果不符合要求时,复验应再从成品中切取,其数量和要求应与初始试验时相同。
预埋件钢筋T形接头的拉伸试验,可参照9-5-7-5条执行。
钢筋电弧焊接头尺寸偏差及缺陷允许值 表9-48
名称 单位 接头形式
帮条焊 搭接焊 坡口焊
熔槽帮条焊
帮条沿接头中心线的纵向偏移 mm 0.5d - -
接头处弯折角 (°) 4 4 4
接头处钢筋轴线的偏移 mm 0.1d 0.1d 0.1d
3 3 3
焊缝厚度 mm +0.05d
0 +0.05d
0 -
焊缝宽度 mm +0.1d
0 +0.1d
0 -
焊缝长度 mm -0.5d -0.5d -
横向咬边深度 mm 0.5 0.5 0.5
在长2d焊缝表面上的气孔及夹渣 数量 个 2 2 -
面积 mm2 6 6 -
在全部焊缝表面上的气孔及夹渣 数量 个 - - 2
面积 mm2 - - 6
注:d为钢筋直径(mm)。
9-5-5 钢筋电渣压力焊
钢筋电渣压力焊是将两根钢筋安放成竖向对接形成,利用焊接电流通过两根钢筋端面间隙,在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程,产生电弧热和电阻热,熔化钢筋,加压完成的一种压焊方法。这种焊接方法比电弧焊节省钢材、工效高、成本低,适用于现浇钢筋混凝土结构中竖向或斜向(倾斜度在4:1范围内)钢筋的连接。
电渣压力焊在供电条件差、电压不稳、雨季或防火要求高的场合应慎用。
9-5-5-1 焊接设备与焊剂
电渣压力焊的焊接设备包括:焊接电流、焊接机头、控制箱、焊剂填装盒等,见图9-89。

图9-89 钢筋电渣压力焊设备示意图
1-上钢筋;2-焊剂盒;3-下钢筋;4-焊接机头;5-焊钳;6-焊接电源;7-控制箱
1.焊接电源
竖向钢筋电渣压力焊的电源,可采用一般的BX3-500型与BX2-1000型交流弧焊机,也可采用JSD-600型与JSD-1000型专用电源,见表9-49。
竖向钢筋电渣压力焊电源性能 表9-49
项目 单位 JSD600 JSD1000
电源电压 V 380 380
相数 相 1 1
输入容量 kVA 45 76
空载电压 V 80 78
负载持续率 % 60 35 60 35
初级电流 A 116 196
次级电流 A 600 750 1000 1200
次级电压 V 22~45 22~45
焊接钢筋直径 mm 14~32 22~40
一台焊接电源可供数个焊接机头交替用电,电缆线与机头的连接采用插接式,以获得较高的生产效率。空载电压应较高(≥75V),以利引弧。
2.焊接机头
焊接机头有杠杆单柱式、丝杆传动双柱式等。
(1)LDZ型杠杆单柱焊接机头(图9-90)由单导柱、夹具、手柄、监控仪表、操作把等组成。下夹具固定在钢筋上,上夹具利用手动杠杆可沿单柱上、下滑动,以控制上钢筋的运动和位置。

图9-90 杠杆式单柱焊接机头
1-钢筋;2-焊剂盒;3-单导柱;4-固定夹头;5-活动夹头;6-手柄;
7-监控仪表;8-操作把;9-开关;10-控制电缆;11-电缆插座
(2)MH型丝杆传动式双柱焊接机头(图9-91)由伞形齿轮箱、手柄、升降丝杆、夹具、夹紧装置、双导柱等组成。上夹具在双导柱上滑动,利用丝杆螺母的自锁特性使上钢筋易定位;夹具定位精度高,卡住钢筋后无需调整对中度。

图9-91 丝杆传动式双柱焊接机头
1-伞形齿轮箱;2-手柄;3-升降丝杆;4-夹紧装置;
5-上夹头;6-导管;7-双导柱;8-下夹头;9-操作盒
YJ型焊接机头,利用梯形螺纹传动和单柱导向,也取得良好的效果。
上述各类焊接机头,可采用手控与自控相结合的半自动化操作方式。
3.焊剂盒与焊剂
焊剂盒呈圆形,由两半圆形铁皮组成,内径为80~100mm,与所焊钢筋的直径相适应。
焊剂盒宜与焊接机头分开。当焊接完成后,先拆机头,待焊接接头保温一段时间后再拆焊剂盒。特别是在环境温度较低时,可避免发生冷淬现象。
焊剂宜采用HJ431型。该焊剂含有高锰、高硅与低氟成分,其作用除起隔绝、保温及稳定电弧作用外,在焊接过程中还起补充熔渣、脱氧及添加合金元素作用,使焊缝金属合金化。
焊剂使用前必须在250℃温度烘烤2h,以保证焊剂容易熔化,形成渣池。
9-5-5-2 焊接工艺与参数
1.焊接工艺
施焊前,焊接夹具的上、下钳口应夹紧在上、下钢筋上;钢筋一经夹紧,不得晃动。
电渣压力焊的工艺过程包括:引弧、电弧、电渣和顶压过程(图9-92)。

图9-92 钢筋电渣压力焊工艺过程图解(Φ28钢筋)
1-引弧过程;2-电弧过程;3-电渣过程;4-顶压过程
(1)引弧过程:宜采用铁丝圈引弧法,也可采用直接引弧法。
铁丝圈引弧法是将铁丝圈放在上、下钢筋端头之间,高约10mm,电流通过铁丝圈与上、下钢筋端面的接触点形成短路引弧。
直接引弧法是在通电后迅速将上钢筋提起,使两端头之间的距离为2~4mm引弧。当钢筋端头夹杂不导电物质或过于平滑造成引弧困难时,可以多次把上钢筋移下与下钢筋短接后再提起,达到引弧目的。
(2)电弧过程:靠电弧的高温作用,将钢筋端头的凸出部分不断烧化;同时将接口周围的焊剂充分熔化,形成一定深度的渣池。
(3)电渣过程:渣池形成一定深度后,将上钢筋缓缓插入渣池中,此时电弧熄灭,进入电渣过程。由于电流直接通过渣池,产生大量的电阻热,使渣池温度升到近2000℃,将钢筋端头迅速而均匀熔化。
(4)顶压过程:当钢筋端头达到全截面熔化时,迅速将上钢筋向下顶压,将熔化的金属、熔渣及氧化物等杂质全部挤出结合面,同时切断电源,焊接即告结束。
接头焊毕,应停歇后,方可回收焊剂和卸下焊接夹具,并敲去渣壳;四周焊包应均匀,凸出钢筋表面的高度应大于或等于4mm。
2.焊接参数
电渣压力焊的焊接参数主要包括:焊接电流、焊接电压和焊接时间等,见表9-50。
电渣压力焊焊接参数 表9-50
钢筋直径
(mm) 焊接电流
(A) 焊接电压(V) 焊接通电时间(s)
电弧过程
u2.1 电渣过程
u2.2 电弧过程
t1 电渣过程
t2
14 200~220 35~45 22~27 12 3
16 200~250 14 4
18 250~300 15 5
20 300~350 17 5
22 350~400 18 6
25 400~450 21
28 500~550 24 6
32 600~650 27 6
36 700~750 30 7
40 850~900 33 8
9-5-5-3 焊接缺陷及消除措施
在钢筋电渣压力焊的焊接过程中,如发现轴线偏移、接头弯折、结合不良、烧伤、夹渣等缺陷,参照表9-51查明原因,采取措施,及时消除。
电渣压力焊接头焊接缺陷及消除措施 表9-51
项次 焊接缺陷 消除措施
1 轴线偏移 (1)矫直钢筋端部
(2)正确安装夹具和钢筋
(3)避免过大的顶压力
(4)及时修理或更换夹具
2 弯折 (1)矫直钢筋端部
(2)注意安装和扶持上钢筋
(3)避免焊后过快卸夹具
(4)修理或更换夹具
3 咬边 (1)减小焊接电流
(2)缩短焊接时间
(3)注意上钳口的起点和止点,确保上钢筋顶压到位
4 未焊合 (1)增大焊接电流
(2)避免焊接时间过短
(3)检修夹具,确保上钢筋下送自如
5 焊包不匀 (1)钢筋端面力求平整
(2)填装焊剂尽量均匀
(3)延长焊接时间,适当增加熔化量
6 气孔 (1)按规定要求烘焙焊剂
(2)滴除钢筋焊接部位的铁锈
(3)确保接缝在焊剂中合适埋入深度
7 烧伤 (1)钢筋导电部位除净铁锈
(2)尽量夹紧钢筋
8 焊包下淌 (1)彻底封堵焊剂筒的漏孔
(2)避免焊后过快回收焊剂
9-5-5-4 电渣压力焊、接头质量检验
1.取样数量
电渣压力焊接头应逐个进行外观检查。当进行力学性能试验时,应从每批接头中随机切取3个试件做拉伸试验,且应按下列规定抽取试件。
(1)在一般构筑物中,应以300个同级别钢筋接头作为一批;
(2)在现浇钢筋混凝土多层结构中,应以每一楼层或施工区段中300个同级别钢筋接头作为一批,不足300个接头仍应作为一批。
2.外观检查
电渣压力焊接头外观检查结果应符合下列要求:
(1)四周焊包凸出钢筋表面的高度应大于或等于4mm。
(2)钢筋与电极接触处,应无烧伤缺陷;
(3)接头处的弯折角不得大于4°;
(4)接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径0.1倍,且不得大于2mm。
外观检查不合格的接头应切除重焊,或采用补强焊接措施。
3.拉伸试验
电渣压力焊接头拉伸试验结果,3个试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度。
当试验结果有1个试件的抗拉强度低于规定值,应再取6个试件进行复验。复验结果,当仍有1个试件的抗拉强度小于规定值,应确认该批接头为不合格品。
9-5-6 钢筋气压焊
钢筋气压焊是采用氧乙炔火焰或其他火焰对两钢筋对接处加热,使其达到塑性态,加压完成的一种压焊方法。由于加热和加压使接合面附近金属受到镦锻式压延,被焊金属产生强烈的塑性变形,促使两接合面接近到原子间的距离,进入原子作用的范围内,实现原子间的互相嵌入扩散及键合,并在热变形过程中,完成晶粒重新组合的再结晶过程而获得牢固的接头。
钢筋气压焊工艺具有设备简单、操作方便、质量好、成本低等优点,但对焊工要求严,焊前对钢筋端面处理要求高。被焊两钢筋直径之差不得大于7mm。
9-5-6-1 焊接设备
钢筋气压设备包括氧、乙炔供气设备、加热器、加压器及钢筋卡具等,见图9-93。钢筋气压焊接机系列有GQH-II与III型等。

图9-93 气压焊设备工作简图
1-脚踏液压泵;2-压力表;3-液压胶管;4-活动油缸;5-钢筋卡具;
6-被焊接钢筋;7-多火口烤枪;8-氧气瓶;9-乙炔瓶
加热器由混合气管和多火口烤枪组成。为使钢筋接头能均匀受热,烤枪应设计成环状钳形。烤枪的火口数:对直径16~22mm的钢筋为6~8个,对直径25~28mm的钢筋为8~10个,对直径为32~36mm的钢筋为10~12个,对直径为40mm的钢筋为12~14个。
加压器由液压泵、压力表、液压胶管和活动油缸组成。液压泵有手动式、脚踏式和电动式。在钢筋气压焊接作业中,加压器作为压力源,通过钢筋卡具对钢筋施加30N/mm2以上的压力。
钢筋卡具由可动卡子与固定卡子组成,用于卡紧、调整和压接钢筋用。
9-5-6-2 焊接工艺
1.焊前准备
(1)钢筋下料要用砂轮锯,不得使用切断机,以免钢筋端头呈马蹄形而无法压接。
(2)钢筋端面在施焊前,要用角向磨光机打磨见新。边棱要适当倒角,端面要平,不准有凹凸及中洼现象。钢筋端面基本上要与轴线垂直。接缝与轴线的夹角不得小于70°;两钢筋对接面间隙不得超过3mm。
(3)钢筋端面附近50~100mm范围内的铁锈、油污、水泥浆等杂物必须清除干净。
(4)两根被连接的钢筋用钢筋卡具对正夹紧。
2.施焊要点
钢筋气压焊的工艺过程包括:顶压、加热与压接过程。气压焊时,应根据钢筋直径和焊接设备等具体条件选用等压法、二次加压法或三次加压法焊接工艺。图9-94示出常用的三次加压工艺过程(以Φ25钢筋为例)。

图9-94 三次加压法焊接工艺过程图解
t1-碳化焰对准钢筋接缝处集中加热; F1-一次加压,预压;
t2-中性焰往复宽幅加热; F2-二次加压,接缝密合;
t1+t2-根据钢筋直径和火焰热功率而定; F3-三次加压,镦粗成形
(1)两钢筋安装后,预压顶紧。预压力宜为10MPa,钢筋之间的局部缝隙不得大于3mm。
(2)钢筋加热初期应采用碳化焰(还原焰),对准两钢筋接缝处集中加热,并使其淡白色羽状内焰包住缝隙或伸入缝隙内,并始终不离开接缝,以防止压焊面产生氧化。待接缝处钢筋红黄,随即对钢筋加第二次加压,直至焊口缝隙完全闭合。应注意:碳化焰若呈黄色,说明乙炔过多,必须适当减少乙炔量,不得使用碳化焰外焰加热,严禁用气化过剩的氧化焰加热。
(3)在确认两钢筋的缝隙完全粘合后,应改用中性焰,在压焊面中心1~2倍钢筋直径的长度范围内,均匀摆动往反加热。摆幅由小到大,摆速逐渐加大,使其达到压接温度(1150~1300℃)。
(4)当钢筋表面变成炽白色,氧化物变成芝麻粒大小的灰白色球状物,继而聚集成泡沫状并开始随加热器的摆动方向移动时,则可边加热边第三次加压,先慢后快,达到30 ~40MPa,使接缝处隆起的直径为1.4~1.6倍母材直径、变形长度为母材直径1.2~1.5倍的鼓包。
在合理选用火焰的基础上,气压焊接时间:对直径16~25mm的钢筋为1~2min,对直径28~32mm的钢筋为2~3min,对直径36~40min的钢筋为3~4min。火口前端距钢筋表面25~30mm。
(5)压接后,当钢筋火红消失,即温度为600~650℃时,才能解除压接器上的卡具。
(6)在加热过程中,如果火焰突然中断,发生在钢筋接缝已完全闭合以后,即可继续加热加压,直至完成全部压接过程;如果火焰突然中断发生在钢筋接缝完全闭合以前,则应切掉接头部分,重新压接。
9-5-6-3 焊接缺陷及消除措施
在焊接生产中,当发现焊接缺陷时,宜按表9-52查找原因,采取措施,及时消除。
气压焊接头焊接缺陷及消除措施 表9-52
项次 焊接缺陷 产生原因 消除措施
1 轴线偏移(偏心) (1)焊接夹具变形,两夹头不同心,或夹具刚度不够
(2)两钢筋安装不正
(3)钢筋接合端面倾斜
(4)钢筋未夹紧进行焊接 (1)检查夹具,及时修理或更换
(2)重新安装夹紧
(3)切平钢筋端面
(4)夹紧钢筋再焊
2 弯折 (1)焊接夹具变形,两夹头不同心
(2)焊接夹具拆卸过早 (1)检查夹具,及时修理或更换
(2)熄火后半分钟再拆夹具
3 镦粗直径不够 (1)焊接夹具动夹头有效行程不够
(2)顶压油缸有效行程不够
(3)加热温度不够
(4)压力不够 (1)检查夹具和顶压油缸,及时更换
(2)采用适宜的加热温度及压力
4 镦粗长度不够 (1)加热幅度不够宽
(2)顶压力过大过急 (1)增大加热幅度
(2)加压时应平稳
5 压焊面偏移 (1)焊缝两侧加热温度不均
(2)焊缝两侧加热长度不等 (1)同径钢筋焊接时两侧加热温度和加热长度基本一致
(2)异径钢筋焊接时对较大直径钢筋加热时间稍长
6 钢筋表面严重烧伤 (1)火焰功率过大
(2)加热时间过长
(3)加热器摆动不匀 调整加热火焰,正确掌握操作方法
7 未焊合 (1)加热温度不够或热量分布不均
(2)顶压力过小
(3)接合端面不洁
(4)端面氧化
(5)中途灭火或火焰不当 合理选择焊接参数,正确掌握操作方法
9-5-6-4 气压焊接头质量检验
1.取样数量
气压焊接头应逐个进行外观检查。当进行力学性能试验时,应从每批接头中随机切取3个接头做拉伸试验;在梁、板的水平钢筋连接中,应另切取3个接头做弯曲试验,且应按下列规定抽取试件:
(1)在一般构筑物中,以300个接头作为一批;
(2)在现浇钢筋混凝土房屋结构中,同一楼层中应以300个接头作为一批;不足300个接头仍应作为一批。
2.外观检查
气压焊接头外观检查结果应符合下列要求:
(1)偏心量。不得大于钢筋直径的0.15倍,且不得大于4mm(图9-95a)。当不同直径钢筋焊接时,应按较小钢筋直径计算。当大于规定值时,应切除重焊;
(2)两钢筋轴线弯折角不得大于4°,当大于规定值时,应重新加热矫正;
(3)镦粗直径dc不得小于钢筋直径的1.4倍(图9-95b)。当小于此规定值时,应重新加热镦粗;
(4)镦粗长度1c不得小于钢筋直径的1.2倍,且凸起部分平缓圆滑(图9-95c)。当小于此规定值时,应重新加热镦长;
(5)压焊面偏移dh不得大于钢筋直径的0.2倍(图9-95d)。

图9-95 钢筋气压焊接头外观质量图解
(a)偏心量;(b)镦粗直径;(c)镦粗长度;(d)压焊面偏移
(6)钢筋压焊区表面不得有横向裂纹或严重烧伤。
3.拉伸试验
气压焊接头拉伸试验结果,3个试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度,并应断于压焊面之外,呈延性断裂。当有1个试件不符合要求时,应切取6个试件进行复验;复验结果,当仍有1个试件不符合要求,应确认该批接头为不合格品。
4.弯曲试验
气压焊接头进行弯曲试验时,应将试件受压面的凸起部分消除,并应与钢筋外表面齐平。弯心直径应比原材弯心直径增加1倍钢筋直径,弯曲角度均为90°。
弯曲试验可在万能试验机、手动或电动液压弯曲试验器上进行;压焊面应处在弯曲中心点,弯至90°,3个试件均不得在压焊面发生破断。
当试验结果有1个试件不符合要求,应再切取6个试件进行复验。复验结果,当仍有1个试件不符合要求,应确认该批接头为不合格品。
9-5-7 钢筋埋弧压力焊
预埋件钢筋埋弧压力焊是将钢筋与钢板安放成T形连接形式,利用焊接电流通过,在焊剂层下产生电弧,形成熔池,加压完成的一种压焊方法(图9-96)。这种焊接方法工艺简单、工效高、质量好、成本低。

图9-96 预埋件钢筋埋弧压力焊示意
1-钢筋;2-钢板;3-焊剂;4-电弧;5-熔池;6-焊接变压器
9-5-7-1 焊接设备
埋弧压力焊的焊接电源宜采用BX3-500型或BX3-1000型弧焊变压器。
手工埋弧压力焊机由焊接机架、工作平台和焊接机头组成(图9-97)。

图9-97 手工埋弧压力焊机
1-立柱;2-摇臂;3-操作手柄;4-焊接机头;5-钢筋夹钳;
6-夹钳手柄;7-钢筋;8-焊剂斗;9-焊剂下料管;10-焊剂盒;
11-钢板;12-可移动的工作台面;13-电磁吸盘;14-机架
焊接机头装在摇臂的前端,其下端连接钢筋夹钳(活动电极)。工作平台上装有电磁吸盘(固定电极),用以固定钢板。
高频引弧器的作用是利用高频电压电流来引弧,它能使周围空气剧烈电离,在其输出端距离1~3mm的情况下,能产生电击穿现象。但应注意:焊接变压器的初级与次级间要有良好绝缘,以防被高频电压击穿。
焊剂宜采用HJ431型,其性能详见9-5-5-1节。
自动埋弧压力焊机是在手工埋弧压力焊机的基础上,增加带有延时调节器的自动控制系统。
9-5-7-2 焊接工艺
施焊前,钢筋钢板应清洁,必要时除锈,以保证台面与钢板、钳口与钢筋接触良好,不致起弧。
1.采用手工埋弧压力焊时,接通焊接电源后,立即将钢筋上提2.5~4.0mm,引燃电弧。随后,根据钢筋直径大小,适当延时,或者继续缓慢提升3~4mm,再渐渐下送,使钢筋端部和钢板熔化,待达到一定时间后,迅速顶压。
2.采用自动埋弧压力焊时,在引弧之后,根据钢筋直径大小,延续一定时间进行熔化,随后及时顶压。
9-5-7-3 焊接参数
埋弧压力焊的焊接参数应包括引弧提升高度、电弧电压、焊接电流、焊接通电时间等。当采用500型焊接变压器时,焊接参数应符合表9-53的规定;当采用1000型焊接变压器时,也可选用大电流、短时间的强参数焊接法。
埋弧压力焊焊接参数 表9-53
钢筋级别 钢筋直径
(mm) 引弧提升高度
(mm) 电弧电压
(V) 焊接电流
(A) 焊接通电时间
(s)
HPB235级 6 2.5 30~35 400~450 2
8 2.5 30~35 500~600 3
HRB335级 10 2.5 30~35 500~650 5
12 3.0 30~35 500~650 8
14 3.5 30~35 500~650 15
16 3.5 30~40 500~650 22
18 3.5 30~40 500~650 30
20 3.5 30~40 500~650 33
22 4.0 30~40 500~650 36
25 4.0 30~40 500~650 40
9-5-7-4 焊接缺陷及消除措施
焊工应自检。当发现焊接缺陷时,宜按表9-54查找原因,采取措施,及时消除。
预埋件钢筋埋弧压力焊接头焊接缺陷及消除措施 表9-54
项次 焊接缺陷 消除措施
1 钢筋咬边 (1)减小焊接电流或缩短焊接时间;
(2)增大压入量
2 气孔 (1)烘焙焊剂;
(2)消除钢板和钢筋上的铁锈、油污
3 夹渣 (1)消除焊剂中熔渣等杂物;
(2)避免过早切断焊接电流;
(3)加快顶压速度
4 未焊合 (1)增大焊接电流,增加焊接通电时间;
(2)适当加大顶压力
5 焊包不均匀 (1)保证焊接地线的接触良好;
(2)使焊接处对称导电
6 钢板焊穿 (1)减小焊接电流或减少焊接通电时间;
(2)避免钢板局部悬空
7 钢筋率硬脆断 (1)减小焊接电流,延长焊接时间;
(2)检查钢筋化学成分
8 钢板凹陷 (1)减小焊接电流,延长焊接时间;
(2)减小顶压力,减小压入量
9-5-7-5 埋弧压力焊接头质量检验
1.取样数量
预埋件钢筋T字接头的外观检查,应从同一台班内完成的同一类型预埋件中抽查10%,且不得少于10件。
当进行力学性能试验时,应以300件同类型预埋件作为一批。一周内连续焊接时,可累计计算。当不足300件时,也应按一批计算。应从每批预埋件中随机切取3个试件进行拉伸试验。
试件的尺寸见图9-98。如果从成品中切取的试件尺寸过小,不能满足试验要求时,可按生产条件制作模拟试件。

图9-98 预埋件T形接头拉伸试件
1-钢板;2-钢筋
2.外观检查
埋弧压力焊接头外观检查结果,应符合下列要求:
(1)四周焊包凸出钢筋表面的高度应不小于4mm;
(2)钢筋咬边深度不得超过0.5mm;
(3)与钳口接触处钢筋表面应无明显烧伤;
(4)钢板应无焊穿,根部应无凹陷现象;
(5)钢筋相对钢板的直角偏差不得大于4°;
(6)钢筋间距偏差不应大于10mm。
3.拉伸试验
预埋件T字接头3个试件拉伸试验结果,其抗拉强度应符合下列要求:
(1)HPB235级钢筋接头均不得小于350N/mm2;
(2)HRB335级钢筋接头均不得小于490N/mm2。
当试验结果有1个试件的抗拉强度小于规定值时,应再取6个试件进行复验。复验结果,当仍有1个试件的抗拉强度小于规定值时,应确认该批接头为不合格品。对于不合格品采取补强焊接后,可提交二次验收。
9-5-8 焊接接头无损检测技术
9-5-8-1 超声波检测法
钢筋是一种带肋棒状材料。钢筋气压焊接头的缺陷一般呈平面状存在于压焊面上,而且探伤工作只能在施工现场进行。因此,采用脉冲波双探头反射法在钢筋纵肋上进行探查是切实可行的。
1.检测原理
当发射探头对接头射入超声波时,不完全接合部分对入射波进行反射,此反射波又被接收探头接收。由于接头抗拉强度与反射波强弱有很好的相关关系,故可以利用反射波的强弱来推断接头的抗拉强度,从而确保接头是否合格。
2.检测方法
使用气压焊专用简易探伤仪的检测步骤:
(1)纵筋的处理:用纱布或磨光机把接头徽粗两侧100~150mm范围内的纵向肋清理干净,涂上耦合剂。
(2)测超声波最大的透过值:将两个探头分别置于镦粗同侧的两条纵肋上,反复移动探头,找到超声波最大透过量的位置,然后调整探伤仪衰减器旋钮,直至在超声波最大透过量时,显示屏幕上的竖条数为5条为止。
同材质同直径的钢筋,每测20个接头或每隔1h要重复一次这项操作。不同材质或不同直径的钢筋也要重做这项操作。
(3)检测操作:如图9-99所示,将发射探头和接收探头的振子都朝向接头接合面。把发射探头依次置于钢筋同一肋的以下3个位置上:①接近镦粗处;②距接合面1.4d处;③距接合面2d处。发射探头在每一个位置,都要用接收探头在另一条肋上从位置①到位置③之间来回走查。检查应在两条肋上各进行一次。

图9-99 沿纵肋二探头K形走查法
1-钢筋纵肋;2-不完全接合部;3-发射探头;4-接收探头
(4)合格判定:在整个K形走查过程中,如始终没有在探伤仪的显示屏上稳定地出现3条或3条以上的竖线,即判定合格。只有两条肋上检查都合格时,才能认为该接头合格。
如果显示屏上稳定地出现3条或3条以上竖线时,探伤仪即发出嘟嘟的报警声,判定为不合格。这时可打开探伤仪声程值按钮,读出声程值。根据声程值确定缺陷所在的部位。
9-5-8-2 无损张拉检测
钢筋接头无损张拉检测技术主要用于施工现场钢筋接长的普查。它具有快速、无损、轻便、直观、可靠和经济的优点,适用于各种焊接接头,如电渣压力焊、气压焊、闪光对焊、电弧焊和搭接焊的接头等和多种机械连接接头,如锥形螺纹接头和套管挤压接头等。
1.无损张拉检测仪
无损张拉检测仪实际上是一种直接安装在被测钢筋接头上的微型拉力机。它由拉筋器、高压油管和手动油泵组成。拉筋器为积木式结构,安装在被测钢筋上。它是由上下锚具、垫座、油缸和百分表等测量杆件组成。当手动泵加压时,油缸顶升锚具,使钢筋及其接头拉伸,直至预定的拉力。拉力与变形分别由压力表和百分表显示。
检测仪的主要性能和测量精度见表9-55。一般测试时只用一个百分表,精确测量时由两个前后等距的百分表测量取平均值。所加拉力与压力表读数之间的关系应事先标定。
检测仪的主要性能和测量精度 表9-55
机型 可测钢筋直径
(mm) 额定拉力
(kN) 油缸行程
(mm) 拉筋器厚度
(mm) 压力表精度
(MPa) 百分表精度
(mm)
ZL-I φ16~φ36 400 50 110 1.5 0.01
ZL-II φ12~φ25 250 50 86 1.5 0.01
2.无损张拉试验
在检测仪安装之后,将油泵卸荷阀闭死。开始加压时,加压速度控制在0.5~1.5MPa/次,使压力表读数平稳上升,当升至钢筋公称屈服拉力Ps(或某个设定的非破损拉力)时,同时记录百分表和压力表的读数,并用5倍放大镜仔细观察接头的状况。
3.评定标准
每一种接头的抽检数量不应少于本批制作接头总数的2%,但至少应抽检3个。
无损张拉试验结果,必须同时符合以下三个条件,才能判定为无损张拉检测的合格接头:
(1)能拉伸到公称屈服点;
(2)在公称屈服拉力下接头无破损,也没有细致裂纹和接头声响等异常现象;
(3)屈服伸长率基本正常,对HRB335级钢筋暂定为0.15%~0.6%。
不符合上述条件之一者判定为不合格件,可取双倍数量复验。

 

 
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