02焊接作业指导书Word下载.docx
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TB10415-2003
《铁路桥涵工程质量检验评定标准》
5、名词/术语定义与解释
钢筋闪光对焊:
将两钢筋安放成对接形式,利用电阻热使接触点金属熔化,产生强烈飞溅,形成闪光,迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。
钢筋电弧焊:
以焊条作为一极,钢筋为另一极,利用焊接电流通过产生的电弧热进行焊接的一种熔焊方法。
6、资源配置
6.1机械设备
⑴钢筋切断机:
11台;
⑵钢筋对焊机:
8台;
⑶交流电焊机:
13台。
6.2人员
电气焊工须经培训合格,并持证上岗。
6.3原材料
6.3.1钢筋
⑴、有材质证明书;
⑵、实验室对到场钢筋分批抽取试件作力学性能(屈服强度、抗拉强度和伸长率)和工艺性能(冷弯)试验;
其性能应符合《钢筋混凝土用钢第1部分热轧光圆钢筋》(GB1499.1-2008)和《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2007)标准的规定;
⑶、对钢筋的外观进行检验,钢筋应平直、无损伤,表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。
6.3.2焊条
⑴、有产品合格证;
⑵、性能符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T5117或《低合金钢焊条》GB/T5118的规定。
6.4作业条件
6.4.1保持对焊机的机械传动、电器控制系统可靠、稳定、灵活,冷却系统通畅。
电极钳口应与钢筋紧密接触,间隙不得大于钢筋直径的0.1倍,并不得大于2㎜,上下电极对中。
6.4.2去除钢筋端头150㎜内,尤其是电极接触部分的铁锈、油污、泥浆。
钢筋端部有弯折、扭曲时,予以矫直或切除。
6.4.3钢筋防止在电极钳口内时,应将端头凸出点对凸出点。
6.4.4雨天、雪天或施焊现场风速超过5.4m/s(3级风)焊接时,采取有效遮蔽措施。
7、工艺操作
7.1钢筋焊接工序流程
试焊→检验→成批焊接→抽检→进入下道工序施工
7.2钢筋闪光对焊
焊机容量采用100KVA,闪光对焊工艺采用“连续闪光焊”。
7.2.1连续闪光对焊工艺流程
准备工作(钢筋端部120mm范围内除锈、矫直、选择参数)→调整两钳口间的距离(根据选择参数定)、断路限位开关和变压器级数→打开冷却水阀,安放夹紧钢筋,接通电源)→两极钢筋局部接触徐徐移动(形成连续闪光)→顶锻(有电顶锻、无电顶锻)→松开夹具→取出钢筋→堆放。
7.2.1焊接参数的选择
钢筋对焊参数包括:
调伸长度、闪光留量(或一次闪光留量、二次闪光留量)、闪光速度和顶锻留量(无电顶锻留量、有电顶锻留量)以及变压器级数、顶锻速度、顶锻压力,焊前需根据不同的焊接工艺合理选择。
钢筋连续闪光焊留量示意图
注:
L1、L2----调伸长度;
a1+a2----闪光留量;
C1+C2----顶锻留量;
C1'
+C2'
----有电顶锻留量;
C1"
+C2"
----无电顶锻留量。
钢筋预热连续闪光焊留量示意图
注:
a1.1+a2.1----一次闪光留量;
a1.2+a2.2----二次闪光留量;
b1+b2----预热留量;
C1'
------有电顶锻留量;
------无电顶锻留量;
L1、L2----调伸长度。
⑴、调伸长度
调伸长度是指焊接前,两钢筋端部从电极钳口伸出的长度。
调伸长度的选择与钢筋品种和直径有关,既要保证接头区域获得均匀加热,又要保证钢筋顶锻时不发生旁弯。
调伸长度取值:
Ⅰ级钢筋为0.75-1.25d,Ⅱ级钢筋为1.0-1.5d(d为钢筋直径);
直径小的钢筋取较大的系数值。
⑵、闪光留量
闪光留量是指在闪光过程中,烧化金属所消耗的钢筋长度。
闪光留量的选择,确保闪光结束时,钢筋端部都能均匀加热,并达到足够的温度。
连续闪光焊时,烧化过程要较长,等于两钢筋断料时,切断机刀口严重压伤部分和端面不平整度之和再加8~10mm;
预热闪光焊时不小于10mm
⑶、一次、二次闪光留量
采用闪光→预热→闪光焊时,一次闪光留量等于两根钢筋切断时刀口严重压伤部分之和;
二次闪光留量在8~10mm间选择。
⑷、闪光速度
根据预热方法合理选择。
钢筋对焊时,闪光速度由慢到快,开始时近于零,而后约1mm/s,终止时达1.5~2mm/s。
钢筋越粗,所需闪光留量越大,闪光速度则随之降低。
⑸、顶锻留量
顶锻留量的选择,确保钢筋焊口完全密合并产生一定的塑性变形,顶锻留量过大,会形成过大的墩粗头,容易产生应力集中,太小又可能使焊缝接合不良,降低了强度。
顶锻留量取4~6.5mm,级别高或直径大的钢筋取大值,其中,有电顶锻留量约占1/3,无电顶锻留量约占2/3。
⑹、变压器级数
根据钢筋级别、直径、焊机容量以及不同的焊接工艺方法选择合适的变压器级数。
若级数太低、次级电压也太低,焊接电流小,就会使闪光困难,加热不足,更不能利用闪光保护焊口免受氧化;
相反级数太高,闪光过强,也会使大量热量被金属微粒带走,钢筋端部温度升不上去。
焊接时如火花过大并有强烈声响,降低变压器级次;
当电压降低5%左右时,需提高变压器级数1级。
⑺、顶锻速度:
顶锻速度越大越好,特别是在顶锻开始的0.1秒内,将钢筋压缩2~3mm,使焊口迅速闭合不致氧化,而后断电,并以15~30mm/s的速度继续顶锻至终止。
顶锻压力随钢筋直径增大而增加,并将全部的融化金属从接头挤出,而且还要使临近接头处(约10mm)的金属产生适当的塑性变形。
7.2.2钢筋负温对焊要求
环境温度低于-20℃时,不进行施焊。
雨、雪天不能在现场进行裸露施焊,必须施焊时,要采取有效地遮蔽措施,焊后未冷却的接头不得碰到冰雪。
在现场进行闪光对焊或电弧焊时风速超过7.9m/s时,要采取挡风措施。
7.2.3连续闪光焊操作要领
在接通焊接电源的情况下,通电后,借助操作杆使两钢筋端面轻微接触,以适当压力迅速进行顶锻,即完成整个连续闪光对焊。
借助操作杆使钢筋逐渐移近,让两钢筋端面轻微接触,使其产生电阻热,并使钢筋端面的凸起部分互相熔化,并将熔化的金属微粒向外喷射形成火光闪光,再徐徐不断地移动钢筋形成连续闪光,闪光过程要连续稳定,待预定的烧化留量消失后,迅速进行顶锻,整个焊接过程结束。
7.2.4操作顺序
⑴、焊接前先检查焊机各部件的接地情况,根据对焊机的型号、对焊钢筋的品种和规格,调整好变压器级次,选择合适参数。
当不同直径的钢筋在一起对焊时(其截面比不宜大于1.5倍)应按大于直径钢筋选择对焊参数,并适当减少大直径的调伸长度。
⑵、钢筋断头保持顺直,范围内的铁锈、污物清除干净,两边钢筋轴线偏差不得超过0.5mm。
钢筋对焊前钢筋端头有弯曲,则必须加以调直或切除:
要将钢筋端部约150mm范围的铁锈,污泥等清除干净。
如果钢筋断面不够平整,可在开始时增加一次闪光,闪平端部。
⑶、接通和开放对焊机的冷却水。
⑷、接通对焊机的电源。
⑸、将对焊钢筋放入对焊机钳口内,钢筋中心线对准,放置的位置要符合选定的参数,即调伸长度数值的要求,并夹紧电极。
⑹、按照选定的对焊参数进行试对焊,以了解钢筋的焊接性能、参数的运用情况,并根据所选择的焊接参数来调整行程螺丝,当达到预定的有电顶锻留时,行程螺丝即能触动行程开关,使电流自动切断,完成有电顶锻过程。
⑺、接头焊接完毕应待接头处由白色变成黑红色才能松开夹具,并将钢筋平稳的从夹具中取出以避免接头产生弯折现象。
7.2.5钢筋对焊接头质量要求
在同一班内,由同一焊工,按同一焊接参数完成的200个同类型接头作为一批。
一周内连续焊接时,可以累计计算,一周内累计不足200个接头时,按一批计算。
⑴、钢筋闪光对焊接头的外观要求
外观质量检查,其质量要符合下表的规定。
钢筋对焊外观质量
序号
项目
质量标准
检查方法
1
接头处裂纹
不得有横向裂纹。
接头四周要有适当的镦粗部分,并呈均匀的毛刺外形
全部
2
与电极接触处的钢筋表面
不得有明显的烧伤
3
接头处的弯折角
不得大于3°
每批抽查5%,且不得少于5件。
4
接头处的钢筋轴线偏移
不得大于0.1倍钢筋直径,同时不得大于2mm
当焊接接头外观质量不符合要求时,要对全部接头进行检查,剔出不合格品。
不合格接头采取修补或焊补措施后,可提交二次验收。
⑵、钢筋闪光对焊接头的力学性能要求
从每批接头中随机切取6个接头,其中3个做拉力试验,3个做冷弯试验。
A.钢筋闪光对焊接头的力学性能试验包括:
拉伸试验、冷弯试验,其试验结果要符合JGJ18要求。
B.焊接接头3个拉力试件中,当有1个焊接接头抗拉强度低于该级别的规定值,或有2个试件在焊缝处或热影响区(按接头每边0.75d计算)脆性断裂时,且抗拉强度均小于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时,要进行复验;
复验再切取6个试件进行。
复验结果仍有1个试件的抗拉强度小于该级别钢筋规定值,或有3个试件断于焊缝或热影响区脆性断裂,且抗拉强度均小于钢筋规定抗拉强度的1.10倍时,则判该批对焊接头不合格。
C.冷弯试验时要将接头内侧的毛刺和墩粗变形部份消除,且与母材的外表齐平。
焊接点要位于弯曲中心。
当试件经冷弯后,在弯曲背面不出现裂缝,可判定为冷弯试验合格,对焊钢筋压头弯心直径和弯曲角度见下表的要求。
对焊钢筋压头弯心直径和弯曲角度
钢筋级别
弯曲角(°
)
D≤25mm
D>25mm
光圆钢筋
2d
3d
90
带肋钢筋
4d
5d
当3个试件均发生破裂,则一次判定该批接头为不合格品。
当有2个试件发生破裂,要进行复验,要再取6个试件,当复验中仍有1个不合格时,则该批接头判为不合格品。
7.2.6焊接要求及注意事项
⑴、对焊操作人员在实际操作前进行培训,取得相应资格后,才能施焊。
⑵、每批钢筋焊接前,先按上述工艺操作要求选定焊接参数,按实际条件进行试焊,并检验接头外观质量及力学性能。
仅在试焊质量合格和焊接工艺(参数)确定后,方可成批焊接。
⑶、对焊前清除钢筋端头约150mm范围内的铁锈、污泥等,以免在夹具和钢筋间因接触不良而引起“打火”。
此外,如钢筋端头有弯曲,予调直或切除。
⑷、当调换焊工或更换焊接钢筋的规格和品种时,须按要求制作对焊试件进行试验,合格后才能成批焊接。
⑸、焊接参数须根据钢种特性、气温高低、实际电压、焊机性能等具体情况由操作人员自行修正。
⑹、夹紧钢筋时,使两钢筋端面的凸出部分接触,以利均匀加热和保证焊缝与钢筋轴线垂直。
⑺、焊接完毕后,待接头处由白红色变为黑红色才能松开夹具,平稳的取出钢筋,以免以引起接头弯曲。
⑻、焊接场地须有防风、防雨措施,以免接头区骤然冷却,发生脆断。
当气温较低时,接头部位可适当用保温材料予以保温。
7.2.7钢筋对焊焊接缺陷及预防
在钢筋对焊时,操作过程的各个环节要密切配合,以保证焊接质量,若出现异常现象或焊接缺陷时,要按照下表的规定查找原因,及时消除。
钢筋对焊缺陷及预防措施
项次
异常现象和缺陷种类
防止措施
烧化过分剧烈并产生强烈的爆炸声
⑴降低变压器级数
⑵减慢烧化速度
闪光不稳定
⑴清除电极底部和表面的氧化物
⑵提高变压器级数
⑶加快烧化速度
接头中有氧化膜、未焊透或夹渣
⑴增加预热程度
⑵加快临近顶锻时的烧化速度
⑶确保带电顶锻过程
⑷加快顶锻速度
⑸增大顶锻压力
接头中有缩孔
⑵避免烧化过程过分强烈
⑶适当增大顶锻留量及顶锻压力
5
焊缝金属过烧或热影响区过热
⑴减小预热程度
⑵加快烧化速度,缩短焊接时间
⑶避免过多带电顶锻
6
接头区域裂纹
⑴检验钢筋的碳、硫、磷含量;
若不符合规定量,要更换钢筋。
⑵采取低频预热方法,增加预热程度
7
钢筋表面微熔及烧伤
⑴清除钢筋被夹紧部位的铁锈和油污
⑵清除电极内表面的氧化物
⑶改进电极槽口形状,增大接触面积
⑷夹紧钢筋
8
接头变折或轴线偏移
⑴正确调整电极位置
⑵修整电极钳口或更换已变形的电极
⑶切除或矫直钢筋的弯头
7.2.8对焊完成的直条钢筋要不影响使用,总弯曲度不大于钢筋总长的0.4%。
对超过弯曲度的钢筋需要集中堆放并进行处理。
7.3电弧焊
7.3.1根据钢筋级别、直径、接头形式和焊接位置选择焊条直径和焊接电流、保证焊缝与钢筋熔和良好。
电弧焊接用焊条参考表
焊条型号
药皮类型
电流种类
E5001
E5003
钛铁矿型
钛钙型
交流或直流正、反接
E5015
低氢钠型
直流反接
E5016
低氢钾型
交流或直流反接
7.3.2施焊前,钢筋的装配与定位,应符合下列要求:
A.采用帮条焊时,两主筋断面的间隙应为2~5mm;
B.采用搭接焊时,钢筋的预弯与安装,应保证两钢筋的轴线在同一条直线上;
C.焊接钢筋接头要复核下表要求。
电弧焊钢筋接头尺寸表
7.3.3帮条焊接时,宜采用双面焊。
当不能进行双面焊时,可采用单面焊。
帮条电弧焊的帮条,宜采用与被焊钢筋同级别、同直径的钢筋;
当采用同级别不同直径的钢筋作帮条,且被焊钢筋与帮条钢筋均为Ⅰ级钢筋时,两帮条钢筋的直径应大于或等于被焊钢筋的0.8d,当被焊钢筋与帮条钢筋为Ⅱ、Ⅲ级钢筋时,两帮条钢筋的直径应大于或等于0.9d。
帮条焊应先用四点定位焊固定,施焊划弧应在帮条内侧开始,在帮条焊或搭接焊形成焊缝中引弧,在端头收弧前应填满弧坑,并应使主焊缝与定位焊缝的始端和终端熔合。
多层施焊第一层焊接电流宜稍大,以增加熔化深度。
每完一层,应立即清渣。
帮条和被焊钢筋的轴线应在同一平面上。
7.3.4搭接焊可用于Ⅰ~Ⅱ级钢筋。
搭接焊用两点定位焊固定,施焊要求同帮条焊。
7.3.5坡口平焊焊前将接头处清除干净,并进行定位焊,由坡口根部引弧分层施焊作之字形运弧,逐层堆焊,直至略多出钢筋表面焊缝根部,坡口端面及钢筋与钢垫板之间均应熔合良好,弧坑及咬边应予补焊,为防止接头过热,采用几个接头轮流焊接。
7.3.6坡口立焊先在下部钢筋端面上引弧,堆焊一层,然后快速短小的横向施焊,将上、下钢筋端部焊接。
当采用K形坡口时,应在坡口两面交替轮流施焊,坡口宜成45°
角左右。
7.3.7焊缝高度h应等于或大于0.3d,并不得小于4mm,焊缝宽度b应等于或大于0.7d,并不得小于8mm(图1)。
7.3.8钢筋与钢板进行搭接焊时,搭接长度应大于或等于钢筋直径的4倍(Ⅰ级钢筋)或5倍(Ⅱ级钢筋)。
焊缝高度h应等于或大于0.35d,并不得小于4mm,焊缝宽度b应等于或大于0.5d,并不得小于6mm(图2)
图1钢筋搭接、帮条焊接的焊缝图2钢筋与钢板焊接的焊缝
7.3.9操作要点及注意事项
⑴、焊接前须清除焊件表面铁锈、熔渣、毛刺残渣及其他杂质,
⑵、帮条焊应采用四条焊缝的双面焊,有困难时采用单面焊。
帮条总截面面各不应小于被焊钢筋截面积的1.2倍(Ⅰ级钢筋)和1.5倍(Ⅱ、Ⅲ级钢筋)。
帮条宜采用与被焊钢筋同钢种直径的钢筋,并使两帮条的轴线与被焊钢筋的中心处于同一平面内,如和被焊钢筋级别不同时,应按钢筋设计强度进行换算。
⑶、搭接焊亦应采用双面焊,操作困难时才采用单面焊。
⑷、钢筋坡口加工宜采用氧乙炔焰切割或锯割,不得采用电弧切割。
⑸、钢筋坡口焊应采取对称、等速施焊和分层轮流施焊等措施,以减少变形。
⑹、焊条应保持干燥,如受潮,应先在100~350℃下烘。
⑺、当调换焊工或更换焊接钢筋的规格和品种时,应先制作对焊试件(不小于2个)进行冷弯试验,合格后,才能成批焊接。
7.3.10钢筋电弧焊接头外观检查结果,应符合下列要求:
⑴、焊缝表面应平整,不得有凹陷或焊瘤;
⑵、焊接接头区域不得有肉眼可见的裂纹;
⑶、咬边深度、气孔、夹渣等缺陷允许值及接头尺寸的允许偏差应符合下表规定:
钢筋电弧焊接头允许偏差
名称
单位
接头形式
帮条焊
搭接焊、钢筋与钢板搭接焊
帮条沿接头中心线的纵向偏移
mm
0.3d
—
接头处弯折角
°
接头处钢筋轴线的偏移
0.1d
焊缝厚度
+0.05d~0
焊缝宽度
+0.1d~0
焊缝长度
-0.5d
横向咬边深度
0.5
在长2d焊缝表面上的气孔及夹渣
数量
个
面积
mm2
d为主筋直径(mm)
8、成品与半成品保护
8.1焊接完成后,应等接头处由白红色变为黑红色时才能松开电极,平稳取出钢筋,以免接头弯曲。
未冷却的接头不应放在潮湿的地面上。
8.2负温施焊接时,为减少淬硬倾向,可用石棉布或其他不易燃织品包裹接头;
也可用石灰粉、干砂子掩埋。
9、安全措施
9.1加强安全教育,树立安全第一的思想,建立安全责任制。
9.2焊机必须接地,以保证操作人员安全。
9.3大量焊接时,焊接变压器不得超负荷,变压器升温不得超过60℃,为此,要特别注意遵守焊机暂载率规定,以免过分发热而损坏。
9.4对焊时必须开放冷却水;
焊机出水温度不得超过40℃,排水应符合要求。
天冷时应放尽焊机内的存水,以免引起火灾。
9.5对焊施工区域内须设铁皮隔挡。
焊接时禁止其它人员停留在施工区域内,以防火花烫伤。
焊接作业现场周围10m范围内严禁堆放易燃易爆品,以免发生危险。
9.6室内电弧焊时,设通风排气装置,焊工操作地点相互之间应设挡板,以防止弧光刺伤眼睛。
9.7焊工必须穿戴防护衣具。
接触焊焊工要戴无色玻璃眼镜,电弧焊焊工要戴防护面具。
施焊时焊工应立于干木垫或其他绝缘垫上。
9.8焊接过程中,如焊机发生不正常响声、冷却系统堵塞或漏水、变压器绝缘电阻过小、导线破裂、漏电等均应立即检修。
9.9为了避免影响三项电路中其他用电设备正常运转,焊机最好设有单独的供电系统。
9.10作业场地有消防器材及设施,一旦发生火情,首先切断电源。
10、质量记录
10.1焊接试件检验试验报告。