钢筋电渣压力焊焊接技术

肖广红 刘重 吴畏 董春伟 刘枫

中国石油天然气第一建设公司（471023）

钢筋电渣压力焊焊接技术

肖广红 刘重 吴畏 董春伟 刘枫

中国石油天然气第一建设公司（471023）

钢筋电渣压力焊是混凝土结构的竖向钢筋连接常用的方法之一，具有操作简单、质量可靠、节省材料、成本低、工效快等特点，但操作不当、工艺参数选择不合理等对结构安全产生影响的危害。这里分析了焊接原理，介绍了焊接工艺参数的选择，提出了控制质量的措施。

钢筋；电渣压力焊；质量缺陷

钢筋电渣压力焊是将两钢筋安放成竖向对接形式，通过直接引弧或间接引弧的方式，利用焊接电流通过两钢筋端面间隙，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，同时加压的一种焊接方法。

电渣压力焊具有操作简单、质量可靠、节省材料、成本低、工效快等特点，宜用于混凝土结构竖向或斜向（倾斜度不大于10°）连接钢筋的焊接，但操作不当、工艺参数选择不合理易产生气孔、裂纹等对结构安全产生影响的危害。

1 焊接原理

将竖向钢筋被焊部位埋于焊剂中，连通电路产生电弧热和电阻热，随后周围的焊剂和钢筋端迅速熔化形成熔池，最后在断电的同时迅速下压上部钢筋，挤出熔化金属和熔渣，形成一圈凸出的光亮的焊缝。

图1 φ28 mm钢筋电渣压力焊工艺过程图示

图2 线路原理图

2 施工工序

钢筋端头制备→选择焊接参数→安装焊接夹具和钢筋→安放焊剂罐、填装焊剂→试焊、做试件确定焊接参数→施焊→回收焊剂→卸下夹具→质量检查

3 焊前准备

1）参加钢筋电渣压力焊焊接的人员，必须经过技术培训，取得合格证后方可进行操作。

2）焊剂易受潮，使用前必须经250～300℃恒温烘烤2 h。

3）焊接前根据钢筋的规格、焊剂的种类和试验数据编制焊接工艺卡。

4）钢筋下料用砂轮机切割，不得使用剪断机，以免钢筋断头偏心或倾斜，影响焊接质量。

5）钢筋的断头焊接前用磨光机打磨，去除表面的锈等，并保证钢筋端头的平整接触。

6）检查夹具有无弯曲和偏心的现象，保证上下钢筋焊接时同轴。

4 焊接参数的选择

焊接参数包括焊接电流、焊接电压和焊接通电时间。以HJ431焊剂为例，根据表1所示焊接参数，采用专用焊剂或自动电渣压力焊机时，焊接参数通过试验确定[1]。

表1 焊接参数对照表

5 焊接过程

1）将焊机的二次电缆线和焊钳接好，保持开机状态。根据焊接工艺卡设定焊接参数。

2）用机具上的下口钳夹住已固定的下钢筋，下钢筋端头伸出下口钳8 cm左右，将上口钳调整到距上止点1.5 cm处，待焊接的上钢筋夹在上口钳上，调整夹具，确保上下钢筋处于同一轴线后夹紧。

3）装上焊剂盒前先在焊剂盒底部位置缠绕石棉绳，并将焊剂盒里装满焊剂。钢筋接口宜居于焊剂盒的中部，石棉绳应缠绕严密，防止焊剂泄漏。

4）把焊钳夹在待焊的上下钢筋上，通电焊接，钢筋端头起弧后把上钢筋往上提2～4 mm，进入电弧过程的延时，使焊剂不断熔化形成必要深度的渣池。

5）逐渐向下压钢筋，使上钢筋端都插入渣池，电弧熄灭，进入电渣过程的延时，使钢筋端面加速熔化。

6）电渣过程结束，迅速下送上钢筋，使其端面与下钢筋端面相互接触，趁热排除熔渣和熔化金属，同时切断焊接电源。

7）焊接完成后，应停歇20～30 s后，才可回收焊剂和卸下焊接夹具，并敲去渣壳[2]。

6 钢筋接头抗拉强度

表2 三种接头抗拉强度对比表

为了比较常用的三种钢筋接头的抗拉强度，将同厂家的HRB400E级钢筋的机械连接接头、单面搭接焊接接头、电渣压力焊接头进行抗拉试验，结果如表2。

由试验数据可知钢筋电渣焊接头强度完全可以满足规范要求，比机械连接接头强度要高。

7 质量检查

1）敲去渣壳后，四周焊包凸出钢筋表面的高度:当钢筋直径小于等于25 mm时，不小于4 mm;钢筋直径大于等28 mm时，不小于6 mm。

2）在钢筋电渣压力焊的焊接生产中，焊工应认真进行自检，若发现偏心、弯折、烧伤、焊包不饱满等焊接缺陷，应切除接头重焊，并查找原因，及时消除。切除接头时，应切除热影响区的钢筋，即离焊缝中心约为1.1倍钢筋直径的长度范围内的部分应切除。

图3 外观合格焊接接头照片

图4 外观不合格焊接接头照片

8 常见质量缺陷分析

1）接头偏心和倾斜:主要原因是钢筋端部歪扭不直，在夹具中夹持不正或倾斜；焊后夹具过早放松，接头未冷却使上钢筋倾斜；夹具长期使用磨损，造成上下不同心。

2）咬边:主要发生于上钢筋。主要原因是焊接时电流太大，钢筋熔化过快；上钢筋端头没有压入熔池中；压入深度不够；停机太晚通电时间过长。

3）未熔合:主要原因是在焊接过程中上钢筋提升过大或下送速度过慢、钢筋端部熔化不良或形成断弧；焊接电流过小或通电时间不够，使钢筋端部未能得到充分的熔化量。

4）焊包不匀:有两种情况，一种是被挤出的熔化金属形成的焊包很不均匀，一边大一边小，小的一面其高不足4 mm;另一种情况是钢筋端面形成的焊缝的厚薄不均，主要原因是钢筋端头倾斜过大而熔化量不足，顶压时熔化金属在接头四周分布不匀。

5）气孔:主要原因是焊剂受潮，焊接过程中产生大量气体渗入熔池；钢筋锈蚀严重或表面不清洁。

6）夹渣:主要原因是通电时间短，上钢筋在熔化过程还未形成凸面即行顶压，熔渣无法排出；焊接电流过大或过小;焊剂熔化后形成的熔渣黏度大，不易流动；顶压力太小，上钢筋在熔化过程中气体渗入熔池；钢筋锈蚀严重或表面不清洁。

9 结语

1）以HRB400型钢筋为例采用焊条电弧单面焊要求钢筋搭接长度不小于10 d，而电渣压力焊采用对接接头，相比之下要节省很多材料。

2）电渣压力焊操作简单，便于携带，使用方便，工效高。

3）钢筋电渣压力焊局限性在于仅适用于混凝土结构竖向或斜向（倾斜度不大于10°）连接钢筋的焊接，不能钢筋水平对接。

[1]JGJ 18-2012,钢筋焊接及验收规程[S].

[2]宋天虎,吴林,等.焊接方法及设备(2版第1卷),焊接手册[M].机械工业出版社,2001.