竖向钢筋电渣压力焊接工法特点.docx
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竖向钢筋电渣压力焊接工法特点
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Ⅲ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Ⅰ—Ⅲ级、新Ⅲ级竖向或斜向(倾斜度在4∶1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40—45V,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15—20s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0.3—0.5MPa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BX—1000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90—120mm,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4—5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6—8个、辅助工具1套。
(三)劳动定额1个小组每台班焊接φ16—22钢筋接头90个,φ25—32钢筋接头80个,φ36—40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》(JGJ18—84)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20—30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φ25接头760个,φ22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-Ⅰ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