钢筋电渣压力焊施工工艺

钢筋电渣压力焊施工工艺
1.概述
本指南适用于工业与民用建筑中，直径在14至40毫米的Ⅰ至Ⅱ级竖向或斜向（倾斜度不超过4:1）钢筋的连接。

2.施工前准备
2.1. 材料和主要设备：
2.1.1.钢筋
必须符合设计要求，并提供出厂证明及复试报告。

进口钢筋还需提供化学成分检验报告，并满足焊接要求。

2.1.2.焊剂
(1)应符合GB5293碳素钢埋弧焊用焊剂的规定，型号为HJ401。

焊剂应存放在干燥库房内，并在使用前经过250至300摄氏度的烘焙2小时。

(2)焊剂在使用前需要妥善存放和处理。

焊剂应存放在干燥的库房内以防止受潮。

2.1.
3.主要设备
包括手工电渣压力焊设备和自动电渣压力焊设备，后者优先采用。

焊接电源应具备足够的容量。

(1)手工电渣压力焊设备主要由焊接电源、控制箱、焊接夹具、焊剂罐等组成
焊接电源：它是提供电能的设备，用于产生电渣焊所需的热量。

在钢筋电渣压力焊中，通常采用次级空载电压较高的交流或直流焊接电源。

控制箱：控制箱用于调节焊接过程中的电流强度、焊接时间等参数，确保焊接过程的稳定性和焊接质量。

焊接夹具：焊接夹具用于固定待焊接的钢筋，保证焊接过程中钢筋的正确位置和对接精度。

焊剂罐：焊剂罐存放焊剂，焊剂在焊接过程中起到保护熔池、稳定电弧和去除氧化物的作用。

(2)自动电渣压力焊设备是用于进行高效焊接的专业设备，主要包括焊接电源、控制箱、操作箱和焊接机头等。

(3)焊接电源的选择对于钢筋电渣压力焊的质量和效率有着重要的影响。

次级空载电压较高的焊接电源可以提供更大的焊接电流，从而提高焊接效率和焊接质量。

对于直径32mm及以下的钢筋，由于其截面积较小，所需的焊接电流也相对较小，因此可
以采用容量为600A的焊接电源。

而对于直径32mm及以上的钢筋，由于其截面积较大，所需的焊接电流也相对较大，因此应采用容量为1000A的焊接电源。

当焊机的容量较小，无法满足焊接需求时，可以采用两台同型号、同性能的焊机并联使用，以提高焊接电源的总容量，满足焊接需求。

2.2. 作业条件：
(1)焊工必须持有有效的资格证书。

(2)自动电渣压力焊设备应符合以下要求：
焊接夹具：焊接夹具应具有足够的刚度，以保证在最大允许荷载下的稳定性。

同时，夹具应设计得灵活移动且操作方便，以确保在焊接过程中能够轻松地定位和固定待焊接的钢筋。

焊剂罐：焊剂罐的直径应与所焊钢筋的直径相适应。

这是为了防止在焊接过程中因为焊剂罐过小而容易烧坏。

合适的焊剂罐能够有效地存储焊剂，并在焊接过程中提供稳定的保护作用。

电压表和时间显示器：这些仪器对于准确掌握焊接参数至关重要。

电压表用于监控焊接电压，确保其在适当的范围内。

时间显示器则用于控制焊接时间，避免过度或不足的焊接。

这些仪器的配备能够使操作者更加精确地控制焊接过程，从而保证焊接质量。

(3)电源电压应稳定，变动不宜超过5%。

(4)作业场地应有安全防护措施。

个人防护装备：焊工应穿戴合适的防护装备，包括焊接头盔、防护眼镜、耐热手套、防护鞋和阻燃材料的工作服等。

这些装备能够防止烧伤、电弧光辐射和其他潜在危害。

作业场地安全：工作区域应该清洁、干燥并有足够的通风。

必要时，应使用排烟设备或风扇来排除有害烟雾。

同时，确保工作区域有足够的照明，并且没有易燃物或障碍物。

防火措施：在作业场地周围设置足够的灭火器，并保持消防通道畅通。

对于易燃物品，要妥善存放并远离焊接区域。

电气安全：定期检查和维护焊接设备、电缆和连接器，确保没有裸露的线路或损坏的绝缘。

确保所有电气设备都有适当的接地。

压力容器和气体管理：如果焊接作业涉及压力容器或易燃气体，必须确保所有的连接都是安全的，并且遵守适当的存储和处理程序。

制定和执行安全技术措施：制定详细的安全操作程序，并确保所有焊工都接受相应的安全培训。

这些程序应涵盖从设备的使用到紧急情况的响应。

监督和培训：指派专人负责监督焊接作业，并确保焊工具有适当的培训和资格。

定期组织安全培训和演习，以保持焊工的安全意识。

事故预防和应急准备：制定应急计划，以便在发生烧伤、触电、火灾、爆炸或其他事故时迅速有效地应对。

(5)根据《混凝土结构工程施工及验收规范》的相关规定，钢筋焊接接头的位置应该避免出现在结构的受力关键部位，如果发现接头的设置不符合规范要求，必须对接头位置进行调整，确保接头的分布满足设计和规范的要求。

2.3. 操作流程
2.3.1.工艺流程：
2.3.2.工艺过程
2.3.3.检查设备和电源，确保其处于正常状态。

2.3.4.钢筋端头制备
在钢筋安装前，为了确保焊接质量和焊接效果，需要对焊接部位进行适当的准备。

这包括以下几个步骤：
清理钢筋表面：在焊接部位和电极钳口接触的150mm区段内，应清除钢筋表面上的锈斑、油污、杂物等。

这是为了确保电流能够均匀通过焊接区域，避免因表面不洁净导致焊接缺陷，如焊接不牢固或焊缝质量不一致。

矫直或切除钢筋端部：如果钢筋端部存在弯折或扭曲，可能会影响焊接的对接精度和质量。

因此，需要对这些变形部分进行矫直或切除。

矫直可以通过专业的钢筋矫直设备来完成，以保证钢筋的平直度。

如果钢筋端部的变形无法通过矫直修复，或者存在裂缝和其他缺陷，应该将其切除。

禁止使用锤击矫直：对于钢筋的矫直，不允许使用锤击的方法。

锤击可能会导致钢筋内部产生微裂，影响其力学性能，从而降低焊接接头的质量。

2.3.5.选择焊接参数：
钢筋电渣压力焊的焊接参数主要包括：焊接电流、焊接电压和焊接通电时间，见表：
不同直径钢筋焊接时，按较小直径钢筋选择参数，焊接通电时间延长约10%。

2.3.6.安装焊接夹具和钢筋
在安装焊接夹具和钢筋时，正确的夹具位置对于确保焊接质量至关重要。

夹具的下钳口应该夹紧在下钢筋端部的适当位置，这个位置通常是焊剂罐高度的一半稍微偏下5～10mm。

这样的定位有助于确保以下几点：
焊剂覆盖：焊接时，焊剂需要充分覆盖焊接区域，以保护熔池不受空气中氧气和氮气的影响，从而提高焊缝的质量。

确保焊剂有足够的淹埋深度是实现这一目标的关键。

焊接效果：适当的淹埋深度可以帮助维持焊接区域内的温度和电流的稳定性，这对于形成均匀、致密的焊缝非常重要。

避免烧损：如果焊剂罐的位置过高，可能导致焊剂在焊接过程中未能完全覆盖焊接区域，从而使得焊缝容易受到氧化，影响焊接质量。

同时，如果焊剂罐过于接近焊接点，可能会因为高温而损坏。

钢筋一经夹紧，严防晃动，以免上下钢筋错位和夹具变形。

2.3.7.安放焊剂罐
安放引弧用的铁丝球（也可省去）。

安放焊剂罐、填装焊剂。

2.3.8.试焊、作试件、确定焊接参数
在正式开始钢筋电渣压力焊之前，进行试焊和制作试件是至关重要的步骤。

这一过程的目的是确定最佳的焊接参数，这些参数会直接影响到焊接接头的质量和强度。

以下是进行试焊和设置焊接设备时需要注意的几个要点：
1. 试焊准备：根据钢筋的直径、材质以及焊接设备的特性，选择合适的焊接参数，如电流、电压、焊接时间、挤压力等。

2. 试件制作与测试：按照选择的焊接参数进行试焊，并制作试件。

试件需要送到认证的实验室或检测机构进行质量检验，包括拉伸测试、弯曲测试等，以验证焊接参数是否适宜。

3. 参数调整：如果试件的测试结果不符合要求，可能需要调整焊接参数，并重新进行试焊和测试，直到获得满意的焊接质量。

4. 正式生产前确认：一旦试件通过测试并证明焊接参数合理，就可以将这些参数设定到半自动或自动控制焊接设备上。

确保所有操作人员都清楚这些设置，并且设备处于良好的工作状态。

5. 监控与记录：在正式生产过程中，应持续监控焊接参数和焊接质量，并做好记录。

这有助于追踪可能出现的问题，并保证焊接接头的一致性和可靠性。

6. 保持设备性能：定期对焊接设备进行检查和维护，确保其性能稳定，避免因设备故障导致的焊接质量问题。

通过遵循上述步骤，可以确保钢筋电渣压力焊的焊接接头达到设计和规范要求，从而保障结构的安全性和耐久性。

2.3.9.施焊操作要点
(1)启动焊接过程涉及到闭合电路和点燃电弧的步骤。

具体来说，操作者会使用操纵杆或者操作盒上的控制开关，依次激活焊机内部的焊接电流电路和电源输入电路。

这样准备动作完成后，在两根钢筋的对接端面间即可产生电弧，随之正式启动焊接作业。

(2)电弧过程：在电弧引燃之后，关键在于对电压进行精确控制。

操作者需利用操纵杆来维持上下钢筋端面间的特定距离，以延长电弧作用时间。

在这个过程中，焊剂将被持续加热并熔化，最终形成一个达到所需深度的熔融渣池，为后续的焊接步骤创造适宜的条件。

(3)电渣过程:在电弧过程之后，接下来是逐渐下移钢筋的步骤。

操作者需要小心地将上钢筋端部插入形成的渣池中，这样做会使电弧消失。

随着电弧的熄灭，焊接进入电渣阶段，这一阶段延续一段时间，期间钢筋的整个断面会在渣池的热作用下迅速熔化，从而为形成坚固的焊接接头奠定基础。

(4)挤压断电：当电渣过程完成时，操作者需迅速推进上钢筋，确保其端面与下钢筋的端面紧密接触。

在此过程中，应趁着高温及时清除熔渣和溢出的熔化金属。

与此同时，也需要立即断开焊接电源，以结束整个焊接过程。

(5)完成焊接后，应当等待20至30秒的时间让焊缝适当冷却（如果在寒冷地区进行焊接，这个停歇时间应相应增长），然后才能回收焊剂并拆卸焊接夹具。

2.3.10.质量检查
在钢筋电渣压力焊的生产过程中，焊工应负责对完成的焊接工作进行仔细的自我检查。

如果检查中发现了偏心、弯折、烧伤、焊包不饱满等焊接缺陷，焊工必须对这些有缺陷的接头进行切除并重新焊接。

同时，为了确保问题不再发生，焊工还需要查明缺陷产生的原因并及时解决这些问题。

在切除有缺陷的接头时，重要的是要确保不仅仅切掉可见的缺陷部分，而是要延伸到热影响区。

热影响区是指焊缝周围因热量影响而可能改变组织结构和机械性能的部分钢筋。

根据规范，这个区域通常是离焊缝中心约1.1倍钢筋直径的长度范围内。

确保切除这一区域是为了保障重焊后的焊接质量和结构的安全性。

2.4. 质量标准和检验
2.4.1.保证项目
(1)在执行钢筋电渣压力焊工作时，必须确保所使用的钢筋种类和品质满足设计要求以及相关标准的规定。

这包括钢筋的化学成分、机械性能、直径等级别，都应符合特定的工程标准。

特别地，当项目使用进口钢筋时，这些材料在焊接前必须先经过化学成分检验和焊接试验。

这是为了验证进口钢筋是否满足国内的规范要求，保证其与国内材料具有相容性，并且能够承受施工过程中的焊接作业。

为了验证钢筋的品质，检验方法通常涉及检查钢筋的出厂质量证明书和试验报告单。

这些文件提供了钢筋生产厂家提供的详细信息，包括钢筋的化学组成、物理性能和之前进行的试验结果，以证实材料符合规定的标准。

通过仔细审查这些文档，可以确保只使用合格的材料进行施工，从而保障结构的安全性和耐久性。

(2)在进行钢筋电渣压力焊时，必须严格按照设计和施工规范来选择钢筋的规格和确定焊接接头的位置。

此外，同一区段内带有接头的钢筋面积占总钢筋面积的百分比也需要符合特定的要求。

这是为了确保焊接接头的质量、结构的强度和耐久性满足设计预期。

具体来说：
1.钢筋的规格：应选择符合设计文件和相关标准的钢筋直径、等级和类型。

这包括对钢筋的化学成分和机械性能的要求。

2.焊接接头的位置：应避免将接头设置在结构的关键受力位置，通常接头位置需要错开以避免应力集中。

3.接头面积百分比：在同一区段内，带接头的钢筋的总横截面积与该区段所有钢筋的总横截面积的比例不应超过设计规定的百分比。

这是为了确保焊接接头不会过多地削弱结构的整体承载能力。

所有这些规定都是为了保证结构在施工和服役期间的性能和安全。

为此，施工过程中需要对这些参数进行严格的控制和检查，确保每一个焊接接头都达到设计和规范的要求。

检验方法：观察或尺量检查。

(3)电渣压力焊接的接头必须通过力学性能的检验，以保证其质量合格。

进行力学性能检验时，需要从每批焊接接头中随机抽取3个样本进行拉伸测试。

这些测试是关键的，它们确保了接头能够承受预期的载荷，并满足结构安全要求。

(4)在常规的建筑工程中，将300个同级别钢筋的接头划分为一组进行验收。

(5)在现浇钢筋混凝土的多层结构施工过程中，每一楼层或每个施工区段使用的统一级别的钢筋接头应被视作一个检验批次。

即使某个楼层或区段的接头数量不足300个，也仍然需要作为一个独立的批次来进行验收。

检验方法：检查焊接试件试验报告中。

2.4.2.基本项目
进行钢筋电渣压力焊后，每个焊接接头都需要经过外观检查来确保其质量。

检查的标准包括：
- 焊包应均匀，其在钢筋表面的突出部分至少应高出4毫米。

- 电极与钢筋接触的地方应该没有明显的烧伤或缺陷。

- 接头的弯折角度不应大于4度。

- 接头处的轴线偏移不应超过钢筋直径的0.1倍，且最大不得超过2毫米。

如果外观检查发现接头不合格，必须将其切除并重新焊接，或者采取其他适当的补救措施。

检查的方法主要是通过目测和实际测量来进行。

2.4.
3.成品保护
完成接头焊接后，应该等待20至30秒再卸下焊接夹具，以防止接头在移除夹具时发生弯折。

2.4.4.质量问题
1. 在执行钢筋电渣压力焊的整个生产过程中，每个阶段都必须给予足够的关注。

这包括确保接头部位的清洁；上下钢筋的对心安装；夹具的牢固固定以防止任何移动；引弧过程的稳定性；电弧阶段的适当延时；电渣阶段的短暂且稳定维持；以及挤压过程中适当的压力应用。

如果焊接过程中出现任何异常情况，应参考相应的表格（如表4-24）来确定问题所在，并立即解决。

2. 虽然电渣压力焊可以在负温度条件下进行，但当环境温度降至-20℃以下时，建议不要进行焊接工作。

3. 在雨天或雪天，焊接工作最好不要进行。

如果必须在这种天气条件下进行焊接，那么应该采取有效的遮蔽措施以保护焊接区域。

焊接完成后，尚未冷却的接头应避免与冰雪接触，以防受到冷脆性影响。

2.5. 质量记录
为确保钢筋电渣压力焊工艺达到标准质量，应准备并维护以下质量记录文档：
1. 钢筋的出厂质量证明书或相应的试验报告单，以证实其符合制造标准。

2. 焊剂的合格证书，确保焊接材料符合要求。

3. 钢筋的机械性能测试报告，这通常是对材料进行再次测试以确保其性能。

4. 进口钢筋需提供化学成分检验报告和可焊性试验报告，以验证其与国内标准的兼容性及焊接适应性。

5. 对于在加工过程中出现脆断、焊接性能不佳或机械性能异常的国产钢筋，需要有化学成分的检验报告。

6. 钢筋接头的拉伸试验报告，这是评估焊接接头力学性能的关键文件。

这些记录是监管机构、项目管理者以及施工团队确认工作符合规定标准的重要依据。

钢筋电渣压力焊接头焊接缺陷与防止措施表4-24。