工程质量通病防治17钢筋焊接与机械连1doc.docx
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17钢筋焊接与机械连接
Ⅰ钢筋焊接
由于种种原因，钢筋焊接接头的形成条件往往偏离正常状态，致使钢筋焊口或近缝区产生缺陷，
影响接头阶性能。
现就钢筋焊接与机械连接施工质量通病及其防治措施分述如后。
17．1钢筋闪光对焊
17．1．1未焊透
1．现象
焊口局部区域未能相互结晶，焊合不良，按头镦粗变形量很小，挤出的金属毛刺极不均匀，
多集中了上口，并产生严重的胀开现象（图17-1）；从断口上可看到如同有氧化膜的粘合面存在（图17-2）。
2．原因分析
（1）
（1） 焊接工艺方法应用不当。
比如，对断面较大的钢筋理应采取预热闪光焊工艺施焊，但却采用了
连续闪光焊工艺。
（2）
（2） 焊接参数选择不合适：
特别是烧化留量太小，变压器级数过高以及烧化速度太快等，造成焊件
端面加热不足，也不均匀，未能形成比较均匀的熔化金属层，致使顶锻过程生硬，焊合面不完整。
3．防治措施
（1）适当限制连续闪光焊工艺的使用范围。
钢筋对焊焊接工艺方法宜按下列规定选择：
1）当钢筋直径≤25mm，钢筋级别不大于Ⅲ级，采用连续闪光焊；
2）当钢筋直径＞25mm，级别大于Ⅲ级，且钢筋端面较平整，宜采用预热闪光焊，须热温度约
1450℃左右，预热频率宜用2—4次/s；
3）当钢筋端面不平整，应采用“闪光—预热—闪光焊”。
连续闪光焊所能焊接的钢筋范围，应根据焊机容量、钢筋级别等具体情况而定，并应符合表17-1规定。
连续闪光焊焊接钢筋的范围表17-1
焊机容量（kVA）
钢筋直径（mm）
钢筋级别
焊机容量（kVA）
钢筋直径（mm）
钢筋级别
焊机容量（kVA）
钢筋直径（mm）
钢筋级别
160
≤25
≤22
≤20
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
100
≤20
≤18
≤16
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
80
≤16
≤14
≤12
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
（2）重视预热作用，掌握预热要领，力求扩大沿焊件纵向的加热区域，减小温度梯度。
需要预热时，
宜采用电阻预热法，其操作要领如下：
第一，根据钢筋级别采取相应的预热方式。
其工艺过程图
解见图17-3，随着钢筋级别的提高，预热频率应逐渐降低。
预热次数应为1～4次，每次预热时间
应1．5～2s，间歇时间应为3～4s。
第二，预热压紧力应不小于3MPa。
当具有足够的压紧力时，
焊件端面上的凸出处会逐渐被压平，更多的部位则发生接触，于是，沿焊件截面上的电流分布就
比较均匀，使加热比较均匀。
（3）（3） 采取正常的烧化过程，使焊件获得符合要求的温度分布，尽可能平整的端面，以及比较均匀的熔
化金属层，为提高接头质量创造良好的条件。
具体作法是：
第一，根据焊接工艺选择烧化留量：
连续闪光时，烧化过程应较长，烧化留量应等于两根钢筋在断料时切断机刀口严重压伤区段（包
括端面的不平整度），再加8mm。
闪光—预热—闪光焊时，应分一次烧化留量和二次烧化留量，
一次烧化留量等于两根钢筋在断料时切断机刀口严重压伤区段，二次烧化留量不应小于10mm，
预热闪光焊时的烧化留量不应小于10mm。
第二，
采取变化的烧化速度，保证烧化过程具有“慢一快一更快”的非线性加速度方式。
平均烧化速度一般
可取2mm/s。
当钢筋直径大于25mm时，因沿焊件截面加热的均衡性减慢，烧化速度应略微降低。
（4）避免采用过高的变压器级数施焊，以提高加热效果。
17．1．2氧化
1．现象
一种情况是焊口局部区域为氧化膜所覆盖，呈光滑面状态（图17-4）；另一种情况是焊口四周或大
片区域遭受强烈氧化，失去金属光泽，呈发黑状态（图17-5）。
2．原因分析
（1）
（1） 烧化过程太弱或不稳定，使液体金属过梁的爆破频率降低，产生的金属蒸气较少，
从数量上和压力上都不足以保护焊缝金属免受氧化。
（2）从烧化过程结束到顶锻开始之间的过渡不够急速，或有停顿，空气侵入焊口。
（3）顶锻速度太慢或带电顶锻不足，焊口中熔化金属冷却，致使挤破和去除氧化膜发生困难。
（4）焊口遭受强烈氧化的原因，是由于顶锻留量过大，顶锻压力不足，致使焊口封闭太慢或
根本未能真正密合之故。
3．防治措施
（1）
（1） 确保烧化过程的连续性，并具有必要的强烈程度。
作法是：
第一，选择合适的变压器级数，
使之有足够的焊接电流，以利液体金属过梁的爆破；第二，焊件瞬时的接近速度应相当于触点
—过梁爆破所造成的焊件实际缩短的速度，即瞬时的烧化速度。
烧化过程初期，因焊件处于
冷的状态，触点—过梁存在的时间较长，故烧化速度应慢一些。
否则，同时存在的触点数量增加，
触点将因电流密度降低而难以爆破，导致焊接电路的短路，发生不稳定的烧化过程。
随着加热的
进行，烧化速度需逐渐加快，特别是紧接顶锻前的烧化阶段，则应采取尽可能快的烧化速度，
以便产生足够的金属蒸气，提高防止氧化的效果。
（2）
（2） 顶锻留量应为4～10mm，使其既能保证接头处获得不小于钢筋截面的结合面积，又能有效地
排除焊口中的氧化物，纯洁焊缝金属。
随着钢筋直径的增大和级别的提高，顶锻留量需相应增加，
其中带电顶锻留量应等于或略大于三分之一，焊接Ⅳ级钢筋时，顶锻留量宜增大30％，以利焊口的
良好封闭（参见表17-2、表17-3）。
连续闪光焊参数表17-2
钢筋级别
钢筋直径（mm）
带电顶锻留量（mm）
无电顶锻团员（mm）
总顶锻留量（mm）
Ⅰ～Ⅲ级
10～12
14
16
18
20
22
1.5
1.5
2.0
2.0
2.0
2.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
4.5
4.5
5.0
5.0
5.0
5.0
闪光-预热-闪光焊顶锻留量表17-3
钢筋级别
钢筋直径（mm）
带电顶锻留量（mm）
无电顶锻团员（mm）
总顶锻留量（mm）
Ⅰ～Ⅲ级
22
25
28
30
32
36
1.5
2.0
2.0
2.5
2.5
3.0
3.5
4.0
4.0
4.0
4.5
5.0
5.0
6.0
6.0
6.5
7.0
8.0
（3）（3） 采取在用力的情况下尽可能快的顶锻速度。
因为烧化过程一旦结束，防止氧化的白保护
作用随即消失，空气将立即侵入焊口。
如果顶锻速度很快，焊口闭合延续时间很短，
就能够免遭氧化；同时，顶锻速度加快之后，也利于趁热挤破和排除焊门中的氧化物。
因此，
顶锻速度越快越好。
一般低碳钢对焊时不得小于20～30mm/s。
随着钢筋级别的提高，顶锻速
度需相应增大。
（4）保证接头处具有适当的塑性变
形。
因为接头处的塑性变形特征对于破
坏和去除氧化膜的效果起着巨大的影响，
当焊件加热，温度分布比较适当，顶锻
过程的塑性变形多集中于接头区时（图
17-6a），有利于去除氧化物。
反之，如
果加热区过宽，变形量被分配到更
宽的区域时（图17-6b），接头处的塑性变
形就会减小到不足以彻底去除氧化物的
程度。
17．1．3过热
1．现象
从焊缝或近缝区断口上可看到粗晶状态（图17-7）。
2．原因分析
（1）预热过分，焊口及其近缝区金属强烈受热。
（2）预热时接触太轻，间歇时间太短，热量过分集中于焊口。
（3）沿焊件纵向的加热区域过宽，顶锻留量偏小，顶锻过程不足以使近缝区产生适当的塑性变形，
未能将过热金属排除于焊口之外。
（4）为了顶锻省力，带电顶锻延续较长，或顶锻不得法，
致使金属过热。
3．防治措施
（1）根据钢筋级别、品种及规格等情况确定其预热程度，
并在生产中严加控制。
为了便于掌握，宜采取预热留量与预
热次数相结合的办法。
预热留量应为1～2mm，预热次数为
1～4次，通过预热留量，借助焊机上的标尺指针，准确控制
预热起始时间；通过记数，可适时控制预热的停止时间。
（2）采取低频预热方式，适当控制预热的接触时间、间
歇时间以及压紧力，使接头处既能获得较宽的低温加热区，
改善接头时性能，又不致产生大的过热区。
（3）严格控制顶锻时的温度及留量。
当预热温度偏高时，
可加快整个烧化过程的速度，必要时可重新夹持钢筋再次进行快速的烧化过程，同时需确保其
顶锻留量，以便顶锻过程能够在有力的情况下完成。
从而有效地排除掉过热金属。
（4）严格控制带电顶锻过程。
在焊接断面较大的钢筋时，如因操作者体力不足，可增加助手协同
顶锻，切忌采用延长带电顶锻过程的有害做法。
17．1．4脆断
1．现象
在低应力状态下，接头处发生无预兆的突然断裂。
脆断可分为淬硬脆断、过热脆断和烧伤脆
断几种情况。
这里着重阐述对接头强度和塑性都有明显影响的淬硬脆断问题。
其断口以齐平、
晶粒很细为特征（图17-8）。
2．原因分析
（1）焊接工艺方法不当，或焊接规范太强，致使温度
梯度陡降，冷却速度加快，因而产生淬硬缺陷。
（2）对于某些焊接性能较差的钢筋，焊后虽然采取了
热处理措施，但因温度过低，未能取得应有的效果。
3．防治措施
（1）针对钢筋的焊接性，采取相应的焊接工艺。
通常
以碳当量（Ceq）来估价钢材的焊接性。
碳当量与焊接性
的关系，因焊接方法而不同。
就钢筋闪光对焊来说，
大致是：
Ceq≤0．55％焊接性“好”
0．55％＜Ceq≤0．65％焊接性“有限制”
Ceq＞0．65％焊接性“差”
鉴于我国的钢筋状况是，H级及以上都是低合金钢筋，而且有的碳含量已达到中碳范围，因此，
应根据碳当量数值采取相应的焊接工艺。
对于焊接性“有限制”的钢筋，不论其直径大小，
均宜采取闪光—预热—闪光焊；对于焊接性“差”的钢筋，更要考虑预热方式。
一般说来，
预热频率尽量低些为好，同时焊接规范应该弱一些，以利减缓焊接时的加热速度和随后的冷
却速度，从而避免淬硬缺陷的发生。
（2）正确控制热处理程度。
对于难焊的EF级钢筋，焊后进行热处理时：
第一，待接头冷却至正常温度，将电极钳口调至最大间距，重新夹紧；
第二，应采用最低的变压器参数，进行脉冲式通热加热，每次脉冲循环，应包括通电时
间和间歇时间，并宜为3s；
第三，焊后热处理温度在750～850℃选择，随后在环境温度下自然冷却。
17．1．5烧伤
1．现象
烧伤系指钢筋与电极接触处在焊接时产生的熔化状态。
对于淬硬倾向较敏感的钢筋来说，这是一种不可忽视的危险
缺陷。
因为它会引起局部区域的强烈淬硬，导致同一截面上
的硬度很不均匀。
这种接头抗拉时，应力集中现象特别突出
，因而接头的承载能力明显降低，并发生脆性断裂。
其断口
齐平，呈放射性条纹状态（图17-9）。
2．原因分析
（1）钢筋与电极接触处洁净程度不一致，夹紧力不足，局
部区域电阻很大，因而产生了不允许的电阻热。
（2）电极外形不当或严重变形，导电面积不足，致使局部区域电流密度过大。
（3）热处理时电极表面太脏，变压器级数过高。
3．防治措施
（1）
（1） 钢筋端部约130mm的长度范围内，焊前应仔细清除锈斑、污物，电极表面应经常
保持下净，确保导电良好。
（2
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