工程施工的钢筋焊接技术
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钢筋连接有三种常用的连接方法：绑扎连接、焊接连接和机械连接（挤压连接和锥螺纹套管连接）。除个别情况（如不准出现明火）应尽量采用焊接连接，以保证质量、提高效率和节约钢材。钢筋焊接分为压焊和熔焊两种形式。压焊包括闪光对焊、电阻点焊和气压焊；熔焊包括电弧焊和电渣压力焊。此外，钢筋与预埋件T形接头的焊接应采
&&& 钢筋连接有三种常用的连接方法：绑扎连接、焊接连接和机械连接（挤压连接和锥螺纹套管连接）。除个别情况（如不准出现明火）应尽量采用焊接连接，以保证质量、提高效率和节约钢材。钢筋焊接分为压焊和熔焊两种形式。压焊包括闪光对焊、电阻点焊和气压焊；熔焊包括电弧焊和电渣压力焊。此外，钢筋与预埋件T形接头的焊接应采用埋弧压力焊，也可用电弧焊或穿孔塞焊，但焊接电流不宜大，以防烧伤钢筋。
&&& 根据规范规定轴心受拉和小偏心受拉构件中的钢筋接头均应焊接，普通混凝土中直径大于22mm的钢筋和轻骨料混凝土中直径大于20mm的Ⅰ级钢筋及直径大于25mm的Ⅱ、Ⅲ级钢筋的接头，均宜采用焊接。
&&& 钢筋的焊接质量与钢材的可焊性、焊接工艺有关。可焊性与钢筋含碳量、合金元素的数量有关，含碳、锰数量增加，则可焊性差；而含适量的钛可改善可焊性。焊接工艺（焊接参数与操作水平）亦影响焊接质量，即使可焊性差的钢材，若焊接工艺合宜，亦可获得良好的焊接质量。当环境温度低于-5℃，即为钢筋低温焊接，此时应调整焊接工艺参数，使焊缝和热影响区缓慢冷却。风力超过4级时，应有挡风措施。环境温度低于-20℃时不得进行焊接。
&&& (1)闪光对焊
&&& 闪光对焊广泛用于钢筋纵向连接及预应力钢筋与螺丝端杆的焊接。热轧钢筋的焊接宜优先用闪光对焊，不可能时才用电弧焊。钢筋闪光对焊的原理（图4-5）是利用对焊机使两段钢筋接触，通过低电压的强电流，待钢筋被加热到一定温度变软后，进行轴向加压顶锻，形成对焊接头。钢筋闪光对焊工艺常用的有连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热-闪光焊（图4-6）。对Ⅳ级钢筋有时在焊接后还进行通电热处理。
&&& 图4-5&&& 钢筋闪光对焊原理
&&& 1-焊接的钢筋；2-固定电极；3-可动电极；
&&& 4-基座；5-变压器；6-手动顶压机构
&&& 图4-6&&& 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-烧化时间；t1.1-一次烧化时间；f1.2-二次烧化时间；
&&& t2-预热时间；t3-顶锻时间
&&& ①连续闪光焊。连续闪光焊宜于焊接直径25mm以内的Ⅰ～Ⅲ级钢筋。焊接直径较小的钢筋最适宜。这种焊接的工艺过程是待钢筋夹紧在电极钳日上后，闭合电源，使两钢筋端面轻微接触。由于钢筋端部不平，开始只有一点或数点接触，接触面小而电流密度和接触电阻很大，接触点很快熔化并产生金属蒸汽飞溅，形成闪光现象。闪光一开始就徐徐移动钢筋，使形成连续闪光过程，同时接头也被加热。待接头烧平、闪去杂质和氧化膜、白热熔化时，随即施加轴向压力迅速进行顶锻，使两根钢筋焊牢。
&&& ②预热闪光焊。钢筋直径较大，端面比较平整时宜用预热闪光焊。与连续闪光焊不同之处，在于前面增加一个预热时间，先使大直径钢筋预热后再连续闪光烧化进行加压顶锻。
&&& ③闪光一预热一闪光焊。端面不平整的大直径钢筋连接采用半自动或自动的150型对焊机，焊接大直径钢筋宜采用闪光一预热一闪光焊。这种焊接的工艺过程是进行连续闪光，使钢筋端部烧化平整；再使接头处作周期性闭合和断开，形成断续闪光使钢筋加热；接着再是连续闪光，最后进行加压顶锻。
&&& ④通电热处理。对于Ⅳ级钢筋，因碳、锰、硅含量较高和钛、钒的存在，对氧化、淬火、过热比较敏感，易产生氧化缺陷和脆性组织。为此，应掌握焊接温度，并使热量扩散区加长，以防接头局部过热造成脆断，Ⅳ级钢筋中可焊性差的高强钢筋，宜用强电流进行焊接，焊后再进行通电热处理。通电热处理的目的，是对焊接接头进行一次退火或高温回火处理，以消除热影响区产生的脆性组织，改善接头的塑性。通电热处理的方法，是焊毕稍冷却后松开电极，将电极钳口调至最大距离，重新夹住钢筋，待接头冷至暗黑色(焊后约20～30s)，进行脉冲式通电热处理(频率约2次/S，通电5～7s)。待钢筋表面呈桔红色并有微小氧化斑点出现时即可。
&&& 钢筋闪光对焊后，除对接头进行外观检查[无裂纹和烧伤、接头弯折不大于4。、接头轴线偏移不大于0.1d（d为钢筋直径），也不大于2mm]外，还应按《钢筋焊接及验收规程》JGJ18 - 84的规定进行抗拉试验和冷弯试验。
&&& (2)电弧焊
&&& 电弧焊是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温电弧，使焊条和电弧燃烧范围内的焊件熔化，待其凝固便形成焊缝或接头，电弧焊广泛用于钢筋接头、钢筋骨架焊接、装配式结构接头的焊接、钢筋与钢板的焊接及各种钢结构焊接。
&&& 钢筋电弧焊的接头型式（图4 -7）有：搭接焊接头（单面焊缝或双面焊缝）、帮条焊接头（单面焊缝或双面焊缝）、剖口焊接头（平焊或立焊）和熔槽帮条焊接头（用于安装焊接d&25mm的钢筋）。
&&& 图4-7&&& 钢筋电弧焊的接头型式
&&& (a)搭接焊接头；(b)帮条焊接头；(c)立焊的坡口焊接头；(d)平焊的坡口焊接头
&&& 弧焊机有直流与交流之分，常用的为交流弧焊机。
&&& 焊条的种类很多，如&结42&&、&结50&&等，钢筋焊接根据钢材等级和焊接接头型式选择焊条。焊条表面涂有药皮，它可保证电弧稳定、使焊缝免致氧化、并产生溶渣覆盖焊缝以减缓冷却速度。尾符号&表示没有规定药皮类型，酸性或碱性焊条均可。但对重要结构的钢筋接头，宜用低氢型碱性焊条进行焊接。
&&& 焊接电流和焊条直径根据钢筋级别、直径、接头型式和焊接位置进行选择。
&&& 搭接接头的长度、帮条的长度、焊缝的长度和高度等，规程都有具体的规定。搭接焊、帮条焊和坡口焊的焊接接头，除外观质量检查外，亦需抽样作拉伸试验。如对焊接质量有怀疑或发现异常情况，还可进行非破损检验（x射线、7射线、超声波探伤等）。
&&& (3)电渣压力焊
&&& 电渣压力焊在建筑施工中多用于现浇钢筋混凝土结构构件内竖向或斜向（倾斜度在4:1的范围内）钢筋的焊接接长。有自动与手工电渣压力焊。与电弧焊比较，它工效高、成本低，我国在一些高层建筑施工中已取得很好的效果，应用较普遍。
&&& 进行电渣压力焊宜用BX2-1000型焊接变压器。焊接时，先将钢筋端部约120mm范围内的铁锈除尽，将夹具夹牢在下部钢筋上，并将上部钢筋扶直夹牢于活动电极中，自动电渣压力焊还在上下钢筋间放引弧用的钢丝圈等。再装上药盒(直径90～100mm)和装满焊药，接通电路，用手柄使电弧引燃（引弧）。然后稳定一定时间，使之形成渣池并使钢筋溶化（稳弧），随着钢筋的熔化，用手柄使上部钢筋缓缓下送。当稳弧达到规定时间后，在断电同时用手柄进行加压顶锻（顶锻），以排除夹渣和气泡，形成接头。待冷却一定时间后，即拆除药盒、回收焊药、拆除夹具和清除焊渣。引弧、稳弧、顶锻三个过程连续进行。
&&& 电渣压力焊的接头，亦应按规程规定的方法检查外观质量和进行试件拉伸试验。
&&& (4)电阻点焊
&&& 电阻点焊主要用于钢筋的交叉连接，如用来焊接钢筋网片、钢筋骨架等，它生产效率高、节约材料，应用广泛。
&&& 电阻点焊的工作原理是，当钢筋交叉点焊时，接触点只有一点，且接触电阻较大，在接触的瞬间，电流产生的全部热量都集中在一点上，因而使金属受热而熔化，同时在电极加压下使焊点金属得到焊合，原理如图4-8所示。常用的点焊机有单点点焊机、多头点焊机（一次可焊数点，用于焊接宽大的钢筋网）、悬挂式点焊机（可焊钢筋骨架或钢筋网）、手提式点焊机（用于施工现场）。
&&& 图4-8&&& 点焊机工作原理图
&&& 1-电极；2-电极臂；3-变压器的次级线圈；
&&& 4-变压器的初级线圈；5-断路器；6-变压
&&& 器的调节开关；7-踏板；8-压紧机构
&&&焊点应进行外观检查和强度试验，热轧钢筋的焊点应进行抗剪试验。冷加工钢筋的焊点除进行抗剪试验外，还应进行拉伸试验，焊接质量应符合《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-84中的有关规定。
&&& (5)气压焊
&&& 气压焊接钢筋是利用乙炔一氧混合气体燃烧的高温火焰对已有初始压力的两根钢筋端面接合处加热，使钢筋端部产生塑性变形，并促使钢筋端面的金属原子互相扩散，当钢筋加热到约1250～1350℃（相当于钢材熔点的0.80～0.90倍，此时钢筋加热部位呈桔黄色，有白亮闪光出现）时进行加压顶锻，使钢筋内的原子得以再结晶而焊接在一起。
&&& 钢筋气压焊接属于热压焊。在焊接加热过程中，加热温度只为钢材熔点的0.8～0.9倍，钢材未呈熔化液态，且加热时间较短，钢筋的热输入量较少，所以不会出现钢筋材质劣化倾向。另外，它设备轻巧、使用灵活、效率高、节省电能、焊接成本低，可进行全方位（竖向、水平和斜向）焊接，所以在我国逐步得到推广。
&&& 气压焊接设备（图4-9）主要包括加热系统与加压系统两部分。
&&& 图4-9&&& 气压焊接设备示意图
&&& 1-乙炔；2-氧气；3-流量计；4-固定卡具；
&&& 5-活动卡具；6-压接器；7-加热器与焊炬；
&&& 8-被焊接的钢筋；9-电动油泵
&&& ①加热系统。加热系统中的加热能源是氧和乙炔。氧的纯度宜为99.5%，工作压力为0.6～0.7MPa；乙炔的纯度宜为98.0%，工作压力为0.06MPa。流量计用来控制氧和乙炔的输入量，焊接不同直径的钢筋要求不同的流量。加热器用来将氧和乙炔混合后，从喷火嘴喷出火焰加热钢筋，要求火焰能均匀加热钢筋，有足够的温度和功率并安全可靠。
&&& ②加压系统。加压系统中的压力源为电动油泵（亦有手动油泵），使加压顶锻时压力平稳。压接器是气压焊的主要设备之一，要求它能准确、方便地将两根钢筋固定在同一轴线上，并将油泵产生的压力均匀地传递给钢筋达到焊接的目的。施工时压接器需反复装拆，要求它重量轻、构造简单和装拆方便。
&&& 气压焊接的钢筋要用砂轮切割机断料，不能用钢筋切断机切断，要求端面与钢筋轴线垂直。焊接前应打磨钢筋端面，清除氧化层和污物，使之现出金属光泽，并立即喷涂一薄层焊接活化剂保护端面不再氧化。
&&& 钢筋加热前先对钢筋施加30～40MPa的初始压力，使钢筋端面贴合。当加热到缝隙密合后，上下摆动加热器，适当增大钢筋加热范围，促使钢筋端面金属原子互相渗透，也便于加压顶锻。加压顶锻时的压应力约34～40MPa，使焊接部位产生塑性变形。直径小于22mm的钢筋可以一次顶锻成型，大直径钢筋可以进行二次顶锻。
（责任编辑: 佚名 ）
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