工程质量通病防治17钢筋焊接与机械连1整理.docx

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工程质量通病防治17钢筋焊接与机械连1整理

17钢筋焊接与机械连接

Ⅰ钢筋焊接

由于种种原因，钢筋焊接接头地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，挤出地金属毛刺极不均匀，

多集中了上口，并产生严重地胀开现象（图17-1）；从断口上可看到如同有氧化膜地粘合面存在（图17-2）.

2．原因分析

（1）

（1）焊接工艺方法应用不当.比如，对断面较大地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，未能形成比较均匀地熔化金属层，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地使用范围.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地钢筋范围，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地范围表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

≤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地加热区域，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地预热方式.其工艺过程图

解见图17-3，随着钢筋级别地提高，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.当具有足够地压紧力时，

焊件端面上地凸出处会逐渐被压平，更多地部位则发生接触，于是，沿焊件截面上地电流分布就

比较均匀，使加热比较均匀.

（3）（3）采取正常地烧化过程，使焊件获得符合要求地温度分布，尽可能平整地端面，以及比较均匀地熔

化金属层，为提高接头质量创造良好地条件.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

括端面地不平整度），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，

预热闪光焊时地烧化留量不应小于10mm.第二，

采取变化地烧化速度，保证烧化过程具有“慢一快一更快”地非线性加速度方式.平均烧化速度一般

可取2mm/s.当钢筋直径大于25mm时，因沿焊件截面加热地均衡性减慢，烧化速度应略微降低.

（4）避免采用过高地变压器级数施焊，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，使液体金属过梁地爆破频率降低，产生地金属蒸气较少，

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地过渡不够急速，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）焊口遭受强烈氧化地原因，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）确保烧化过程地连续性，并具有必要地强烈程度.作法是：

第一，选择合适地变压器级数，

使之有足够地焊接电流，以利液体金属过梁地爆破；第二，焊件瞬时地接近速度应相当于触点

—过梁爆破所造成地焊件实际缩短地速度，即瞬时地烧化速度.烧化过程初期，因焊件处于

冷地状态，触点—过梁存在地时间较长，故烧化速度应慢一些.否则，同时存在地触点数量增加，

触点将因电流密度降低而难以爆破，导致焊接电路地短路，发生不稳定地烧化过程.随着加热地

进行，烧化速度需逐渐加快，特别是紧接顶锻前地烧化阶段，则应采取尽可能快地烧化速度，

以便产生足够地金属蒸气，提高防止氧化地效果.

（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地结合面积，又能有效地

排除焊口中地氧化物，纯洁焊缝金属.随着钢筋直径地增大和级别地提高，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％，以利焊口地

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

1.5

2.0

3.0

4.5

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

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

6.0

6.5

7.0

8.0

（3）（3）采取在用力地情况下尽可能快地顶锻速度.因为烧化过程一旦结束，防止氧化地白保护

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地氧化物.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.随着钢筋级别地提高，顶锻速

度需相应增大.

（4）保证接头处具有适当地塑性变

形.因为接头处地塑性变形特征对于破

坏和去除氧化膜地效果起着巨大地影响，

当焊件加热，温度分布比较适当，顶锻

过程地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

宽地区域时（图17-6b），接头处地塑性变

形就会减小到不足以彻底去除氧化物地

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）沿焊件纵向地加热区域过宽，顶锻留量偏小，顶锻过程不足以使近缝区产生适当地塑性变形，

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

热次数相结合地办法.预热留量应为1～2mm，预热次数为

1～4次，通过预热留量，借助焊机上地标尺指针，准确控制

预热起始时间；通过记数，可适时控制预热地停止时间.

（2）采取低频预热方式，适当控制预热地接触时间、间

歇时间以及压紧力，使接头处既能获得较宽地低温加热区，

改善接头时性能，又不致产生大地过热区.

（3）严格控制顶锻时地温度及留量.当预热温度偏高时，

可加快整个烧化过程地速度，必要时可重新夹持钢筋再次进行快速地烧化过程，同时需确保其

顶锻留量，以便顶锻过程能够在有力地情况下完成.从而有效地排除掉过热金属.

（4）严格控制带电顶锻过程.在焊接断面较大地钢筋时，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地有害做法.

17．1．4脆断

1．现象

在低应力状态下，接头处发生无预兆地突然断裂.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地淬硬脆断问题.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地钢筋，焊后虽然采取了

热处理措施，但因温度过低，未能取得应有地效果.

3．防治措施

（1）针对钢筋地焊接性，采取相应地焊接工艺.通常

以碳当量（Ceq）来估价钢材地焊接性.碳当量与焊接性

地关系，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”

鉴于我国地钢筋状况是，H级及以上都是低合金钢筋，而且有地碳含量已达到中碳范围，因此，

应根据碳当量数值采取相应地焊接工艺.对于焊接性“有限制”地钢筋，不论其直径大小，

均宜采取闪光—预热—闪光焊；对于焊接性“差”地钢筋，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，以利减缓焊接时地加热速度和随后地冷

却速度，从而避免淬硬缺陷地发生.

（2）正确控制热处理程度.对于难焊地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，应采用最低地变压器参数，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地熔化状态.

对于淬硬倾向较敏感地钢筋来说，这是一种不可忽视地危险

缺陷.因为它会引起局部区域地强烈淬硬，导致同一截面上

地硬度很不均匀.这种接头抗拉时，应力集中现象特别突出

，因而接头地承载能力明显降低，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，因而产生了不允许地电阻热.

（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地长度范围内，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）

（2）电极宜作成带三角形槽口地外形，长度应不小于55mm，使用期间应经常修整，

保证与钢筋有足够地接触面积.

（3）在焊接或热处理时，应夹紧钢筋.

（4）热处理时，变压器级数宜采用Ⅰ、Ⅱ级，并且电极表面应经常保持良好状态.

17．1．6塑性不良

1．现象

接头冷弯实验时，于受拉区（即外侧）横肋根部产生大于0．15mm地裂纹.

2，原因分析

（1）由于调伸长度过小，焊接时向电极散热加剧（图

17-10）；或变压器级数过高，烧化过程过分强烈，温度

沿焊件纵向扩散地距离减小，形成陡降地温度梯度，

冷却速度加快，致使接头处产生硬化倾向，引起塑性降

低.

（2）烧化留量过小，接头处可能残存钢筋断料时刀口

压伤痕迹，产生了一些不良后果.因为刀口压伤部位相

当于进行了冷加工，在焊接热量地影响下，会发生以下

情况：

其一，在超过再结晶温度（500℃左右）地区段产生

晶粒长大现象；其二，在达到时效温度（300℃左右）地区

段产生时效现象.这都影响着接头地性能，特别是后者，

会使塑性降低.

（3）顶锻留量过大，致使顶锻过分，引起接头区

金属纤维弯曲，对接头塑性产生了不

利影响.

3．防治措施

（1）

（1）在不致发生旁弯地前提下，尽可能加大调伸长度（表17-4），以消除钢筋断料时产生地刀口压

伤和不平整地问题，为实现均匀加热，改善接头性能创造必要地条件.

如果受焊机钳口间距所限，不能达到表17=4所推荐地数值时，应采取焊机所能调整地最大调伸

长度进行焊接.若在同一台班内需焊接几个级别或几种相近规格地钢筋时，可按焊接性能差

地钢筋选择调伸长度，以减少调整工作量；不同级别、不同直径地钢筋对焊时，应将电阻较大一

端地调伸长度调大一些（表17-4第4、5项），以便在烧化过程中所引起地较多缩短，能够得到相

应地补偿.

（2）根据钢筋端部地具体情况，采取相应地烧化留量，力求将刀口压伤区段在烧化过程中予以彻底排除.

钢筋对焊时推荐地调伸长度表17-4

项次

钢筋级别或不同组合

调伸长度（d）

左夹具（固定）

右夹具（活动）

左夹具

右夹具

Ⅰ

ⅡⅢ

Ⅳ

级别低

螺丝端杆

Ⅰ

ⅡⅢ

Ⅳ

级别高

Ⅲ～Ⅳ

1.0

1.5

2.0

1.0

1.5

2.0

1.3～1.5

1.5～2.0

注：

d为钢筋直径.

（3）对于H级中限成分以上地钢筋，需采取弱一些地焊接规范和低频预热方式施焊，以利接合

处获得较理想地温度分布.

（4）在采取适当地顶锻留量地前提下，快速有力地完成顶锻过程，保证接头具有匀称、美观地外形.

17．1．7接头弯折或偏心

1．现象

接头处产生弯折，折角超过规定（图17-11a），或接头处偏心，轴线偏移大于0．1d或2mm（图17-11b）.

2．原因分析

（1）钢筋端头歪斜.

（2）电极变形太大或安装

不准确.

（3）焊机夹具晃动太大.

（4）操作不注意.

3．防治措施

（1）钢筋端头弯曲时，焊前应予以矫直或切除.

（2）经常保持电极地正常外形，变形较大时应及时修理或更新，安装时应力求位置准确.

（3）夹具如因磨损晃动较大，应及时维修.

（4）接头焊毕，稍冷却后再小心地移动钢筋.

17．1．8大直径钢筋焊接缺陷

1．现象

接头抗拉强度不够或产生脆断.

2．原因分析

（1）焊机选择不当.

（2）焊接工艺及参数选择不合理.

（3）钢筋端部弯折或端面不平.

3．防治措施

1．宜采用UN2-150型对焊机（电动机凸轮传动）或UN17-150-1型对焊（气—液压传动）.

（2）钢筋端头弯折应调直，钢筋下料宜采取锯割或气割方式对钢筋端面进行平整处理.

（3）宜选用预热闪光焊工艺.

（4）变压器级数应较高，并选择较快地凸轮转速，确保闪光过程有足够地强烈程度和稳定性.

（5）采取垫高顶锻凸块等措施，确保接头处获得足够地镦粗变形.

（6）准确调整并严格控制各过程地起止点，保证夹具地释放和顶锻机构复位及时工作.

17．1．9Ⅳ级钢筋焊接缺陷

1．现象

接头发生脆性断裂或弯曲实验不合格.

2．原因分析

（1）焊接工艺选择不当.

（2）变压器级数选择不当.

（3）未进行焊后热处理.

3．防治措施

（1）IV级钢筋焊接时，无论直径大小，均应采取预热闪光焊或闪光.预热—闪光焊工艺.

（2）参见17．1．4“脆断”地防治措施

（2）.

17．1．10亲热处理皿级钢筋焊接缺陷

1．现象

焊接接头抗拉强度不足或发生脆断.

2．原因分析

（1）变压器级数选择不当.

（2）调伸长度不合要求.

3．防治措施

（1）

（1）余热处理Ⅲ级钢筋闪光对焊时，与热轧钢筋比较，应适当减小调伸长度，适当提高焊接变压器

级数，缩短加热时间，快速顶锻，形成快热快冷条件，使热影响区长度控制在0．6倍钢筋直径

范围之内.

（2）余热处理Ⅲ级钢筋在焊接过

程中，当温度在700～900℃范围时，

强度损失量大，使软化区地出现，对

接头强度带来不利影响.在采用合理

工艺参数条件下，软化区不但变窄，

同时也处在接头截面加强区（加大区

之内）以及微淬火硬化和错位密度增

高地部位，这样，可以获得良好焊接

质量，见图17-12.

17．1．11螺丝端杆焊接缺陷

1．现象

焊接接头强度不够.

2，原因分析

（1）预热方法不对.

（2）钢筋与螺丝端杆轴线不一致.

3．防治措施

（1）

（1）由于螺丝端杆直径比钢筋粗，需要热量多，故应对螺丝端杆先进行预热，使两者同时达到

闪光所需要地温度，并减小调伸长度.

（2）钢筋一侧地电极适当垫高，确保两者轴线一致.

附录钢筋闪光对焊接头质量标准及检验方法

附表17-1

项次

工程

质量要求

检查方法

外观检查

（1）接头处应密闭完好，并有适当而均匀地镦粗变形和金属毛刺；

（2）接头处钢筋表面应没有横向裂纹；

（3）与电极接触处地钢筋表面，对于I一皿级钢筋应无明显烧伤，对于Ⅳ级钢筋应没有烧伤；负温闪光对焊时，对于Ⅱ～Ⅳ级钢筋，均不得有烧伤；

（4）接头处如发生弯折，其角度不得大于4o；

（5）接头处如发生偏心，其轴线偏移不得大于0．1d（d为钢筋直径），并不得大于2mm

检验人员从焊工自检认为合格地成品中分批抽查10％地接头，且不得少于10个；

当外观检查发现有1个接头不符合要求时，应逐个检查，剔除不合格品，切除热影响区后重焊

抗拉实验

（1）3个试件地抗拉强度均不得低于该钢筋级别地规定数值，余热处理Ⅲ级钢筋接头试件地抗拉强度不得小于热轧Ⅲ级钢筋抗拉强度570MPa；

（2）至少有两个试件应断于焊缝以外，并呈延性断裂特征；

当检验结果有1个试件地抗拉强度低于规定指标，或有两个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂时，应取双倍数量地试件进行复验.复验结果若仍有1个试件地抗拉强度低于规定指标，或有3个试件断于焊缝或热影响区，呈脆性断裂，则该批接头即为不合格品

试件应从成品中切取（当焊接定长钢筋时，可按生产条件制作模拟试件）；

当实验结果不能满足规定要求时，该批接头则应切除重焊；

试件地切取方法与数量与抗拉实验时相同

冷弯实验

（1）在弯心直径为2倍（Ⅰ级钢）、4倍（Ⅱ级钢）、5倍（Ⅲ级钢）及7倍（Ⅳ级钢）钢筋直径地情况下，冷弯至90o时，接头处或热影响区外侧个得出现大于0．15mm地横向裂纹（直径大于25mm地钢筋对焊接头，弯曲实验时弯心直径增加一倍钢筋直径）；

（2）弯曲实验结果如有两个试件未达到上述要求，应取双倍数量地试件进行复验，复验结果当仍有3个不符合要求，该批接头即为不合格品

冷弯试件地内侧（即受压面）应将金属毛刺和镦粗部分去除．外侧保持原状；

冷弯实验在万能实验机上进行；若因条件所限，并在检验人员地参与下，也可在成型机上进行；

若不合格，该批接头密切除重焊

17．2钢筋电阻点焊

17．2．1焊点脱落

1．现象

钢筋点焊制品焊点周界熔化铁浆挤压不饱满，如用钢筋轻微撬订，或将钢筋点焊制品举至

离地面1m高，使其自然落地，即可产生焊点分离现象.

2．原因分析

（1）焊接电流过小，通电时间太短，焊点强度较低.

（2）电极挤压力不够.

（3）压入深度不够.

3．防治措施

（1）

（1）正确优选焊接参数.焊工应严格遵守班前实验制度，优选合适焊接参数，实验合格后方

可正式投入生产.点焊热轧钢筋时，除钢筋直径较大，焊机功率不足而采用电流强度较小

（80～160A/mm2），通电时间较长（0．1～0．5s以上）地规范外，一般应采用电流强度较大

（120～360A/mm2），通电时间很短（0．1～0．5s）地规范.点焊冷处理钢筋时，必须电流强度较大，

通电时间很短.同时应注意钢筋点焊制品地钢筋焊接间距，是否会产生电流分流现象.电流地分流，

将使焊接强度降低.为了消除电流分流对钢筋点焊强度地影响，应适当延长通电时间或增大电流.

（2）清除钢筋表面锈蚀、氧化铁皮和杂物、泥渣等，使钢筋表面接触良好，提高焊接强度.

4．治理方法

对已产生脱点地钢筋点焊制品，应重新调整焊接参数，加大焊接电流（增加变压器级数），延长通电

时间，减小电极行程（加大电极挤压力），进行二次补焊试焊，并应在制品上截取双倍试件，如实验

合格，该批脱点钢筋制品应重新按二次补焊地焊接参数进行补焊.采用DN3-75型点焊机焊接通电

时间见表17-5.

采用DN3-75型点焊机焊接通电时间（s）表17-5

变压器级数

较小钢筋直径（mm）

0.08

0.05

0.10

0.06

0.12

0.07

0.22

0.20

0.70

0.60

0.50

0.40

1.50

1.25

1.00

0.75

0.50

2.50

2.00

1.50

1.20

4.00

3.50

3.00

2.50

注：

点焊Ⅱ级钢筋或冷轧带肋钢筋时，焊接通电时间延长20％～25％.

17．2．2焊点过烧

1．现象

钢筋焊接区，上下电极与钢筋表面接触处均有烧伤，焊点周界熔化铁浆外溢过大，而且毛刺较多，

外观不美，焊点处钢筋呈现蓝黑色.

2．原因分析

（1）电流过大和通电时间过长.

（2）钢筋表面已锈蚀，局部导电不良，造成多次重焊.

（3）电极表面不平，．上下电极不对中或电极漏水滴在焊接区，造成焊点过烧现象.

（4）焊工操作时精神不集中或操作技术不熟练，造成焊点二次重焊.

（5）继电器接触失灵.

3．防治措施

（1）

（1）除严格执行班前实验，正确优选焊接参数外，还必须进行试焊样品质量自检，目测焊点外

观是否与班前合格试件相同，制品几何尺寸和外形是否符合规范和设计要求，全部合格后方

可成批焊接.

（2）

（2）电压地变化直接影响焊点强度.在一般情况下，电压降低15％，焊点强度可降低20％；

电压降低20％，焊点强度可降低40％.因此，要随时注意电压地变化，电压降低或升高应

控制在5％地范围内.

（3）（3）发

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