竖向钢筋电渣压力焊接工法 (TLEJGF-93-39)一、前言随着我国经济建设与建筑技术的迅速发展，现浇钢筋混凝土结构日益增多，尤其在高层建筑中，钢筋的直径大，用量多，现场施工中钢筋的竖向连接技术已成为工程单位普遍重视的问题。我局从1983年开始在一些工程中采用竖向钢筋电渣压力焊接工艺(这项工艺通过了局级鉴定并获得局科技进步奖)，后来，随着焊接机具的不断改进以及大量工程实践经验的积累，焊接工艺得以进一步发展和提高，形成了本工法。二、工法特点1.提高焊接质量，加快工程进度，改善劳动环境，降低工人的劳动强度，社会效益显著。2.本工法焊接的轧后余热处理钢筋(国产新级钢筋)，焊后不会发生减强效应，扩大了电渣压力焊接工艺的应用范围。3.与绑扎和电弧焊相比，采用本工法可改善被焊钢筋的受力状况，提高混凝土的灌筑质量，节约大量钢筋和电焊条，综合经济效益显著。4.与气压焊工艺相比，采用本工法钢筋端面不需进行特殊处理，简化了操作工艺。三、适用范围本工法适用于现浇钢筋混凝土建筑物或构筑物中(包括桥墩、水坝等)直径40mm的级、新级竖向或斜向(倾斜度在41范围内)钢筋的连接。本工法要求电源电压为380V，低于5%时不宜施焊。雨、雪天气如无有效的遮蔽设施，不得采用本工法施工。四、基本原理利用被焊钢筋之间通电后产生的电弧热熔化周围的焊剂而获得2000以上的高温渣池，将钢筋端头均匀熔化，再施加适当的挤压力形成牢固的接头(见图1)。五、焊接工艺(一)工艺流程钢筋端部清理安装焊接机头装卡钢筋放置铁丝球安装焊剂盒装填焊剂接通电源、引弧、电弧、电渣断电挤压回收剩余焊剂拆除焊接机头敲去渣壳质量检查。(二)工艺过程(见图2) (三)焊接参数(见表1) (四)操作方法1.焊前要对焊接机具进行检查调试，搭设好脚手架。2.钢筋可采用剪切机或无齿锯下料，下料时要预留焊接损耗量30mm左右。焊前钢筋端部要用钢丝刷清理干净。3.装卡钢筋。先将焊接机头的下钳口卡在柱或墙伸出的钢筋上，然后将待焊钢筋卡入上钳口中，调整微调螺丝使上下钢筋在同一轴线上。在上下钢筋之间放置引弧用的铁丝球，并使其与两钢筋端面紧密接触。4.安装好焊剂盒，用石棉布将缝隙堵严，然后灌满焊剂。5.按要求接好电源线，并仔细检查，无误后接通电源，引燃电弧，操纵手柄，调整钢筋间距，控制焊接电压在4045V，使电弧稳定燃烧，焊剂熔化形成渣池。达到规定时间后，操纵手柄缓慢稳定地下送上钢筋进入渣池，此时应控制焊接电压在25V左右，电渣热使钢筋熔化。下送钢筋不能过快或过慢，以免电源短路或断路。钢筋端头均匀熔化达一定量后(可通过上钳口的行程掌握)，立即快速下送钢筋进行挤压，将熔化金属和溶渣从钢筋接合面中挤出，同时切断电源。挤压力无需很大，靠上钢筋自重即可。挤压延时几秒钟松开手柄。6.如采用自动焊接机头，则电弧过程、电渣过程、挤压过程可自动控制。7.焊接完成保温1520s后，方可打开焊剂盒回收焊剂。在气温0以下焊接时，保温时间需适当延长。8.在整个焊接过程中，上钢筋必须有辅助工扶正扶稳，不得晃动和互相碰撞。(五)操作要点引弧过程力求可靠，电弧过程延时充分，电渣过程短而稳定，挤压过程快速果断。(六)在焊接轧后余热处理钢筋时，为避免热影响区过大而出现焊后减强效应，除掌握上述操作方法和要点外，还需注意以下事项：1.电源电压不得低于370V。2.焊接电流比表1中同直径钢筋提高一级，时间缩短10%。3.电渣过程的时间应严格控制。4.挤压时，除利用上钢筋自重外，还应增加0.30.5MPa挤压力。(七)焊接大直径(36mm以上)钢筋注意事项：1.钢筋下料时，应使端面尽量平整。2.焊接过程中，电源电压应保持稳定，应避开用电高峰或专线供电。3.可采取减小电流值、适当延长焊接时间、增加保温时间的办法，促使接头晶粒细化，提高接头机械性能。六、焊接机具及材料(一)焊接机具1.焊接变压器：可选用BX1000型弧焊机，也可选用专用焊接变压器。焊接变压器应满足引弧容易、焊接过程稳定、短路时电流小、功率足够等要求。2.焊接机头(又称焊接夹具)：应具有一定刚度，重量轻，使用灵巧，坚固耐用，上下钳口同心，安装钢筋后同心度应可调。3.控制箱：由电压表、电流表、时间继电器、自动报警器等组成，便于操作者控制焊接参数，准确掌握焊接时间。4.焊剂盒：直径为90120mm，根据所焊钢筋的直径选用。(二)辅助工具 包括钢丝刷、焊剂桶、小铲子、扳手等。(三)材料1. 钢筋：采用本工法焊接的钢筋，其性能应符合下列标准的规定：钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB1499-91），钢筋混凝土用热轧光圆钢筋（GB13013-91），钢筋混凝土用余热处理钢筋（GB13014-91）。 被焊钢筋端部如弯曲或扭曲应切除或矫正，铁锈、水泥、油污等附着物应清除干净。2. 焊剂：采用431焊剂（高锰高硅低氟）。焊剂的性能应符合碳素钢埋弧焊剂（GB5293-85）的规定。焊剂使用前必须经250-300烘焙2小时，回收后的焊剂要过筛去除熔渣、浮土及其他杂质，烘干后与新焊剂掺合使用。3. 电源线：电源线的截面积根据所焊钢筋的焊接参数确定，一次线长度按需要配置，二次线长度不应超过25cm。4. 石棉布或硅酸铝毡：用于堵严焊剂盒下口与钢筋之间的缝隙，防止钢水流出。5. 铁丝球：作为引弧用，铁丝球的材料可用绑扎钢筋的退火铁丝，球径为10-12mm，球的每一层缠绕方向应相互成直角交叉。 七、劳动组织与管理（一）劳动组织 由45人组成1个焊接小组（见表2）。根据需要再临时配备电工、钢筋工、电气焊工、机械修理工、架子工等。 表2 焊接小组人员组成(二)机具配备 每个小组配备焊接机具1套，包括：焊接变压器1台，控制箱1个、焊接机头68个、辅助工具1套。(三)劳动定额 1个小组每台班焊接1622钢筋接头90个，2532钢筋接头80个，3640钢筋接头70个。八、质量检查与验收焊接接头的质量检查方法及验收标准应严格按照钢筋焊接及验收规程(JGJ1884)第四章第一节和第五节的规定执行。(一)质量保证措施1.凡从事钢筋电渣压力焊的焊工，必须按照钢筋焊接及验收规程中的有关要求，经过培训，并考试合格后方能持证上岗。辅助工也需经过适当培训。2.建立健全质量保证体系，由管理人员、技术人员、安质员 焊工班长、焊接小组长等组成质量管理小组，抓好安全质量管理。各工种应分工明确，责任落实到人。3.负责施工的技术人员应结合工程具体情况，预先制定实施方案，画出钢筋分布图，划分各小组的责任区，并向焊接工班详细进行技术交底。4.各焊接小组应在自己的责任区内按流水作业法组织焊接施工，以利于提高施工效率和质量。5.正式焊接前或钢筋品种变换时，都必须先进行试焊，并按质量验收标准进行检查，合格后方能正式施工。6.每批接头焊接完成后，要严格按要求进行质量检查和验收，并填写质量评定表。不合格的批量接头必须返工。7.焊接机具及工具应有专人保管，焊前要认真检查。焊接施工时应按要求使用，不得乱摔乱放，随意拆卸。施工完毕要及时进行清理、维修。(二)焊接接头常见的焊接缺陷与防止措施(见表3)九、安全措施竖向钢筋电渣压力焊接施工时，除应遵守现场施工的有关安全规定或制度外，还应注意下列几点：1.机具设备应符合安全用电要求，焊机必须接地，电器连接处必须绝缘可靠，确保操作人员的安全。2.焊接变压器不得超负荷使用，焊接时要遵守暂载率规定，以免过热损坏。3.施工现场应搭设固定或移动式脚手架，以便焊接操作和扶持钢筋，脚手架要求稳固、安全。4.操作人员必须穿戴绝缘鞋、手套等防护衣具。5.焊接工位附近不得有易燃易爆品，施工现场应配备消防器材。6.焊接时焊剂盒一定要堵严扣紧，以防钢水流出伤人。7.夜间施工必须有足够的照明设备。十、效益分析1.电渣压力焊将钢筋对接，受力状态良好，有利于提高混凝土质量。2.降低了工人的劳动强度，改善了劳动环境，避免有害气体和刺激性强光对操作者产生危害。焊接时无火花飞溅，有利于防火和操作者的安全。3.焊接速度快，效率高。电弧焊每个接头焊接时间需2030分钟，而电渣压力焊只需4分钟左右，提高工效5倍以上，可大大加快施工进度。4.采用电渣压力焊可节约大量钢筋和电焊条，综合经济效益非常显著。以直径32mm钢筋接头为例，电渣压力焊每个接头成本仅为电弧焊的18%，为绑扎搭接接头的13%。十一、工程实例北京市大兴药研基地主厂房870工程为现浇混凝土框架结构，共有250根柱子，竖向钢筋接头3000多个，其中25接头760个，22接头1760个，其他直么接头480个，全部采用电渣压力焊工艺焊接。焊接机具选用BX-1000型弧焊机、机头选用北京第一通用机械厂生产的MH-36-型埋弧对焊机，焊剂采用431型焊机，接头质量一次合格率98%以上，拉伸试验一次合格率100%，接头强度均高于母材的抗拉强度值。由于采用了电渣压力焊工艺代替绑扎搭接，共节约钢材8吨，综合节省费用1.3万元，取得了很好的经济效益和社会效益。 执笔：徐光明 丁秦生