钢筋焊接种类和方法讲解.docx

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钢筋焊接种类和方法讲解

-5钢筋焊接

9-5-1一般规定

钢筋焊接方法分类及适用范围，见表9-37。

钢筋焊接质量检验，应符合行业标准《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-96）和《钢筋焊接接头试验方法标准》（JGJ/T27-2001）的规定。

钢筋焊接方法分类及适用范围表9-37

注：

1．表中的帮条或搭接长度值，不带括弧的数值用于HPB235级钢筋，括号中的数值用于HRB335级、HRB400级及RRB400级钢筋；

2．电阻电焊时，适用范围内的钢筋直径系指较小钢筋的直径。

钢筋焊接的一般规定如下：

1．电渣压力焊应用于柱、墙、烟囱等现浇混凝土结构中竖向受力钢筋的连接；不得用于梁、板等构件中水平钢筋的连接。

2．在工程开工或每批钢筋正式焊接前，应进行现象条件下的焊接性能试验。

合格后，方可正式生产。

3．钢筋焊接施工之前，应清除钢筋或钢板焊接部位和与电极接触的钢筋表面上的锈斑油污、杂物等；钢筋端部若有弯折、扭曲时，应予以矫直或切除。

4．进行电阻点焊、闪光对焊、电渣压力焊或埋弧压力焊时，应随时观察电源电压的波动情况。

对于电阻点焊或闪光对焊，当电源电压下降大于5%、小于8%时，应采取提高焊接变压器级数的措施；当大于或等于8%时，不得进行焊接。

对于电渣压力焊或埋弧压力焊，当电源电压下降大于5%时，不宜进行焊接。

5．对从事钢筋焊接施工的班组及有关人员应经常进行安全生产教育，并应制定和实施安全技术措施，加强焊工的劳动保护，防止发生烧伤、触电、火灾、爆炸以及烧坏焊接设备等事故。

6．焊机应经常维护保养和定期检修，确保正常使用。

9-5-2钢筋闪光对焊

钢筋闪光对焊是将两根钢筋安放成对接形式，利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生的电阻热，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。

9-5-2-1对焊设备

常用对焊机的技术性能，见表9-38。

图9-78示出建筑工地常用的UN1-75型手动对焊机。

常用对焊机技术性能表9-38

项次项目单位焊机型号

UN1-75UN1-100UN2-150UN17-150-1

1额定容量kVA75100150150

2初级电压V220/380380380380

3次级电压调节范围V3.52~7.944.5~7.64.05~8.13.8~7.6

4次级电压调节级数881515

5额定持续率%20202050

6钳口夹紧力kN2040100160

7最大顶锻力kN30406580

8钳口最大距离mm808010090

9动钳口最大行程mm30502780

10动钳口最大烧化行程mm20

11焊件最大预热压缩量mm10

12连续闪光焊时钢筋最大直径mm12~1616~2020~2520~25

13预热闪光焊时钢筋最大直径mm32~36404040

14生产率次/h7520~3080120

15冷却水消耗量L/h200200200500

16压缩空气：

压力N/mm25.56

消耗量m3/h155

17焊机重量kg44546525001900

18外形尺寸：

长mm1520180021402300

宽mm55055013601100

高mm1080115013801820

图9-78UN1-75型手动对焊机

9-5-2-2对焊工艺

钢筋闪光对焊的焊接工艺可分为连续闪光焊、预热闪光焊和闪光－预热闪光焊等，根据钢筋品种、直径、焊机功率、施焊部位等因素选用。

1．连续闪光焊

连续闪光焊的工艺过程包括：

连续闪光和顶锻过程（图9-79a）。

施焊时，先闭合一次电路，使两根钢筋端面轻微接触，此时端面的间隙中即喷射出火花般熔化的金属微粒——闪光，接着徐徐移动钢筋使两端面仍保持轻微接触，形成连续闪光。

当闪光到预定的长度，使钢筋端头加热到将近熔点时，就以一定的压力迅速进行顶锻。

先带电顶锻，再无电顶锻到一定长度，焊接接头即告完成。

2．预热闪光焊

预热闪光焊是在连续闪光焊前增加一次预热过程，以扩大焊接热影响区。

其工艺过程包括：

预热、闪光和顶锻过程（图9-79b）。

施焊时先闭合电源，然后使两根钢筋端面交替地接触和分开，这时钢筋端面的间隙中即发出断续的闪光，而形成预热过程。

当钢筋达到预热温度后进入闪光阶段，随后顶锻而成。

3．闪光－预热闪光焊

闪光－预热闪光焊是在预热闪光焊前加一次闪光过程，目的是使不平整的钢筋端面烧化平整，使预热均匀。

其工艺过程包括：

一次闪光、预热、二次闪光及顶锻过程（图9-79c）。

施焊时首先连续闪光，使钢筋端部闪平，然后同预热闪光焊。

图9-79钢筋闪光对焊工艺过程图解

（a）连续闪光焊；（b）预热闪光焊；（c）闪光－预热－闪光焊

t1-闪光时间；t1.1-一次闪光时间；t1.2-二次闪光时间；t2-预热时间；t3-顶锻时间

9-5-2-3对焊参数

对焊参数包括：

调伸长度、闪光留量、闪光速度、顶锻留量、顶锻速度、顶锻压力及变压器级次。

采用预热闪光焊时，还要有预热留量与预热频率等参数。

连续闪光焊和闪光－预热－闪光焊的各项留量图解见图9-80。

图9-80闪光对焊各项留量图解

（a）连续闪光焊；（b）闪光－预热－闪光焊

L1、L2-调伸长度；a1＋a2-闪光留量；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＋c2-顶锻留量；c'1＋c'2-有电顶锻留量；c"1＋c"2-无电顶锻留量

1．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，应使接头能均匀加热，并使钢筋顶锻时不致发生旁弯。

调伸长度取值：

HPB235级钢筋为0.75~1.25d，HRB335与HRB400级钢筋为1.0~1.5d（d——钢筋直径）；直径小的钢筋取大值。

2．闪光留量与闪光速度

闪光（烧化）留量是指在闪光过程中，闪出金属所消耗的钢筋长度。

闪光留量的选择，应使闪光过程结束时钢筋端部的热量均匀，并达到足够的温度。

闪光留量取值：

连续闪光焊为两钢筋切断时严重压伤部分之和，另加8mm；预热闪光焊为8~10mm；闪光－预热－闪光焊的一次闪光为两钢筋切断时刀口严重压伤部分之和，二次闪光为8~10mm（直径大的钢筋取大值）。

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。

3．预热留量与预热频率

预热程度由预热留量与预热频率来控制。

预热留量的选择，应使接头充分加热。

预热留量取值：

对预热闪光焊为4~7mm，对闪光－预热－闪光焊为2~7mm（直径大的钢筋取大值）。

预热频率取值：

对HPB235级钢筋宜高些；对HRB335,HRB400级钢筋宜适中（1~2次/s）,以扩大接头处加热范围，减少温度梯度。

4．顶锻留量、顶锻速度与顶锻压力

顶锻留量是指在闪光结束，将钢筋顶锻压紧时因接头处挤出金属而缩短的钢筋长度。

顶锻留量的选择，应使钢筋焊口完全密合并产生一定的塑性变形。

顶锻留量宜取4~10mm，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，焊接时必须控制得当。

顶锻速度应越快越好，特别是顶锻开始的0.1s应将钢筋压缩2~3mm，使焊口迅速闭合不致氧化，而后断电并以6mm/s的速度继续顶锻至结束。

顶锻压力应足以将全部的熔化金属从接头内挤出，而且还要使邻近接头处（约10mm）的金属产生适当的塑性变形。

5．变压器级次

变压器级次用以调节焊接电流大小。

钢筋级别高或直径大，其级次要高。

焊接时如火花过大并有强烈声响，应降低变压器级次。

当电压降低5%左右时，应提高变压器级次1级。

6．RRB400级钢筋闪光对焊时，与热轧钢筋比较，应减小调伸长度，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钢筋直径的0.6倍范围之内。

对焊参数，根据焊接电流和时间不同，分为强参数（即大电流和短时间）和弱参数（即电流较小和时间较长）两种。

采用强参数，可减少接头过热并提高焊接效率，但易产生淬硬倾向。

采用弱参数，可减小温度梯度和冷却速度。

9-5-2-4对焊缺陷及消除措施

在闪光对焊生产中，当出现异常现象或焊接缺陷时，宜按表9-39查找原因，采取措施，及时消除。

钢筋对焊异常现象、焊接缺陷及消除措施表9-39

项次异常现象和缺陷种类消除措施

1烧化过分剧烈并产生强烈的爆炸声

（1）降低变压器级数

（2）减慢烧化速度

2闪光不稳定

（1）清除电极底部和表面的氧化物

（2）提高变压器级数

（3）加快烧化速度

3接头中有氧化膜、未焊透或夹渣

（1）增加预热程度

（2）加快临近顶锻时的烧化速度

（3）确保带电顶锻过程

（4）加快顶锻速度

（5）增大顶锻压力

4接头中有缩孔

（1）降低变压器级数

（2）避免烧化过程过分强烈

（3）适当增大顶锻留量及顶锻压力

5焊缝金属过烧

（1）减小预热程度

（2）加快烧化速度，缩短焊接时间

（3）避免过多带电顶锻

6接头区域裂纹

（1）检验钢筋的碳、硫、磷含量；如不符合规定时，应更换钢筋

（2）采取低频预热方法，增加预热程度

7钢筋表面微熔及烧伤

（1）清除钢筋被夹紧部位的铁锈和油污

（2）清除电极内表面的氧化物

（3）改进电极槽口形状，增大接触面积

（4）夹紧钢筋

8接头弯折或轴线偏移

（1）正确调整电极位置

（2）修整电极钳口或更换已变形的电极

（3）切除或矫直钢筋的弯头

9-5-2-5对焊接头质量检验

1．取样数量

在同一台班内，由同一焊工，按同一焊接参数完成的300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300个接头时，也按一批计算。

钢筋闪光对焊接头的外观检查，每批抽查10%的接头，且不得少于10个。

钢筋闪光对焊接头的力学性能试验包括拉伸试验和弯曲试验，应从每批成品中切取6个试件，3个进行拉伸试验，3个进行弯曲试验。

2．外观检查

钢筋闪光对焊接头的外观检查，应符合下列要求：

（1）接头处不得有横向裂纹；

（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，不得大于4°；

（4）接头处的钢筋轴线偏移α，不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于2mm；其测量方法见图9-81。

图9-81对焊接头轴线偏移测t方法

1-测量尺；2-对焊接头

当有一个接头不符合要求时，应对全部接头进行检查，剔出不合格接头，切除热影响区后重新焊接。

3．拉伸试验

钢筋对焊接头拉伸试验时，应符合下列要求：

（1）三个试件的抗拉强度均不得低于该级别钢筋的抗拉强度标准值；

（2）至少有两个试样断于焊缝之外，并呈塑性断裂。

当检验结果有一个试件的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，应取双倍数量的试件进行复验。

复验结果，若仍有一个试件的抗拉强度低于规定指标，或有三个试件呈脆性断裂，则该批接头即为不合格品。

模拟试件的检验结果不符合要求时，复验应从成品中切取试件，其数量和要求与初试时相同。

4．弯曲试验

钢筋闪光对焊接头弯曲试验时，应将受压面的金属毛刺和镦粗变形部分去掉，与母材的外表齐平。

弯曲试验可在万能试验机、手动或电动液压弯曲机上进行，焊缝应处于弯曲的中心点，弯心直径见表9-40。

弯曲至90°时，至少有2个试件不得发生破断。

钢筋对接接头弯曲试验指标表9-40

钢筋级别弯心直径（mm）弯曲角（°）

HPB235级2d90

HRB333级4d90

HRB400级5d90

注：

1．d为钢筋直径。

2．直径大于25mm的钢筋对焊接头，作弯曲试验时弯心直径应增加一个钢筋直径。

当试验结果，有2个试件发生破断时，应再取6个试件进行复验。

复验结果，当仍有3个试件发生破断，应确认该批接头为不合格品。

9-5-3钢筋电阻点焊

钢筋电阻点焊是将两根钢筋安放成交叉叠接形式，压紧于两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，加压形成焊点的一种压焊方法。

9-5-3-1点焊设备

1．单头点焊机

单头点焊机的技术性能见表9-41。

图9-82示出DN3-75型气压传动式点焊机。

常用点焊机技术性能表9-41

项次项目单位焊机型号

SO232ASO432ADN3-75DN3-100

1传动方式气压传动式

2额定容量hVA172175100

3额定电压V380380380380

4额定暂载率%50502020

5初级额定电流A4582198263

6较小钢筋最大直径mm8~1010~128~1010~12

7每小时最大焊点数点/h900180030001740

8次级电压调节范围V1.8~3.62.5~4.63.33~6.663.65~7.3

9次级电压调节级数级6888

10电极臂有效伸长距离mm230550500800800800

11上电极工作行程mm10~4022~8940~12056~1702020

辅助行程8080

12电极间最大压力kN2.641.182.761.956.56.5

13电极臂间距离mm190~310380~530

14下电极臂垂直调节mm190~310150150150

15压缩空气压力N/mm20.60.60.550.55

消耗量m3/h2.1511515

16冷却水消耗量L/h160160400700

17重量kg160225800850

18外形尺寸长mm76586016101610

宽mm400400730730

高mm1405140514601460

图9-82DN3-75型气压传动式点焊机

2．钢筋焊接网成型机

钢筋焊接网成型机是钢筋焊接网生产线的专用设备，采用微机控制，生产效率高，网格尺寸准，能焊接总宽度不大于3.4m、总长度不大于12的钢筋网。

GWC系列钢筋焊接网成型机的技术性能，见表9-42。

GWC系列钢筋网成型机主要技术性能表9-42

型号GWC1250GWC1650GWC2400GWC3300

最大网宽（mm）1300170026003400

焊接钢筋直径（mm）1.5~42~84~124~12

网格宽度（mm）纵向≥50≥50≥100≥100

横向≥20≥50≥50≥50

工作频率（1/min）30~9040~10040~10040~100

焊点数（点）≥26≥34≥26≥34

点焊机用电极，应采用优质紫铜制造，电极槽孔的尺寸应当精确，以保证冷却水的畅通。

电极直径，根据所焊的较小钢筋直径选择。

当较小钢筋的直径为3~10mm时，电极直径取30mm；钢筋直径12~14mm时取40mm。

在点焊生产中，经常保持电极与钢筋之间接触表面的清洁平整。

若电极使用变形，应及时修整。

9-5-3-2点焊工艺

点焊过程可分为预压、通电、锻压三个阶段，见图9-83。

在通电开始一段时间内，接触点扩大，固态金属因加热膨胀，在焊接压力作用下，焊接处金属产生塑性变形，并挤向工件间隙缝中；继续加热后，开始出现熔化点，并逐渐扩大成所要求的核心尺寸时切断电流。

图9-83点焊过程示意图

t1-预压时间；t2-通电时间；t3-锻压时间

焊点的压入深度，应符合下列要求：

（1）热轧钢筋点焊时，压入深度为较小钢筋直径的25%~45%；

（2）冷拔光圆钢丝、冷轧带肋钢筋点焊时，压入深度应为较小钢筋直径的25%~40%。

9-5-3-3点焊参数

当焊接不同直径的钢筋时，焊接网的纵向与横向钢筋的直径应符合下式要求：

dmin≥0.6dmax（9-15）

电阻点焊应根据钢筋级别、直径及焊机性能等，合理选择变压器级数、焊接通电时间和电极压力。

在焊接过程中应保持一定的预压时间和锻压时间。

采用DN3-75型点焊机焊接HPB235级钢筋和冷拔光圆钢丝时，焊接通电时间和电极压力分别见表9-43和表9-44。

采用DN3-75型点焊机焊接通电时间（s）表9-43

变压器级数较小钢筋直径（mm）

34568101214

10.080.100.12

20.050.060.07

30.220.701.50

40.200.601.252.504.00

50.501.002.003.50

60.400.751.503.00

70.501.202.50

注：

点焊HRB335级钢筋或冷轧带肋钢筋时，焊接通电时间可延长20%~25%。

采用DN3-75型点焊机电极压力表9-44

较小钢筋直径

（mm）HPB235级钢筋

冷拔光圆钢丝HRB335级钢筋

冷轧带肋钢筋

3980~1470-

4980~14701470~1960

51470~19601960~2450

61960~24502450~2940

82450~29402940~3430

102940~39203430~3920

123430~44104410~4900

143920~49004900~5880

钢筋点焊工艺，根据焊接电流大小和通电时间长短，可分为强参数工艺和弱参数工艺。

强参数工艺的电流强度较大（120~360A/mm2），而通电时间很短（0.1~0.5s）；这种工艺的经济效果好，但点焊机的功率要大。

弱参数工艺的电流强度较小（80~160A/mm2），而通电时间较长（＞0.5s）。

点焊热轧钢筋时，除因钢筋直径较大而焊机功率不足需采用弱参数外，一般都可采用强参数，以提高点焊效率。

点焊冷处理钢筋时，为了保证点焊质量，必须采用强参数。

9-5-3-4点焊缺陷及消除措施

钢筋点焊生产过程中，应随时检查制品的外观质量，当发现焊接缺陷时，应参照表9-45查找原因，采取措施及时消除。

点焊制品焊接缺陷及消除措施表9-45

项次缺陷种类产生原因消除措施

1焊点过烧

（1）变压器级数过高

（2）通电时间太长

（3）上下电极不对中心

（4）继电器接触失灵

（1）降低变压器级数

（2）缩短通电时间

（3）切断电源，校正电极

（4）调节间隙，清理触点

2焊点脱落

（1）电流过小

（2）压力不够

（3）压入深度不足

（4）通电时间太短

（1）提高变压器级数

（2）加大弹簧压力或调大气压

（3）调整两电极间距离符合压入深度要求

（4）延长通电时间

3表面烧伤

（1）钢筋和电极接触表面太脏

（2）焊接时没有预压过程或预压力过小

（3）电流过大

（4）电极变形

（1）清刷电极与钢筋表面的铁锈和油污

（2）保证预压过程和适当的预压压力

（3）降低变压器级数

（4）修理或更换电极

9-5-3-5钢筋焊接网质量检验

成品钢筋焊接网进场时，应按批抽样检验。

1．取样数量

每批钢筋焊接网应由同一厂家生产的、受力主筋为同一直径、同一级别的焊接网组成，重量不应大于20t。

每批焊接网外观质量和几何尺寸的检验，应抽取5%的网片，且不得少于3片。

钢筋焊接网的焊点应作力学性能试验。

在每批焊接网中，应随机抽取一张网片，在纵、横向钢筋上各截取2根试件，分别进行拉伸和冷弯试验；并在同一根非受拉钢筋上随机截取3个抗剪试件。

试件的尺寸见图9-84所示。

图9-84钢筋焊接网试件

（a）拉伸试件；（b）抗剪试件

力学性能试件，应从成品中切取，切取过试件的制品，应补焊同级别、同直径钢筋，其每边搭接的长度不应小于2个孔格的长度。

2．外观检查

焊接网外观质量检查结果，应符合下列要求：

（1）钢筋交叉点开焊数量不得超过整个网片交叉点总数的1%，并且任一根钢筋上开焊点数不得超过该根钢筋上交叉点总数的50%。

焊接网最外边钢筋上的交叉点不得开焊。

（2）焊接网表面不得有油渍及其他影响使用的缺陷，可允许有毛刺、表面浮锈。

（3）焊接网几何尺寸的允许偏差：

对网片的长度、宽度为±25mm；对网格的长度、宽度为±10mm。

当需方有要求时，经供需双方协商，焊接网片长度允许偏差可取±10mm。

3．力学性能试验

（1）抗剪试验时，应采用能悬挂于试验机上专用的抗剪试验夹具。

抗剪试验结果，3个试件抗剪力的平均值应符合下式计算的抗剪力：

F≥0.3×A0×σs（9-16）

式中F——抗剪力；

A0——较大钢筋的横截面积；

σs——该级别钢筋的屈服强度。

当抗剪试验不合格时，应在取样的同一横向钢筋上所有交叉焊点取样检查；当全部试件平均值合格时，应确认该批焊接网为合格品。

（2）拉伸试验与弯曲试验方法，与常规方法相同。

试验结果应符合该级别钢筋的力学性能指标；如不合格，则应加倍取样进行不合格项目的检验。

复验结果全部合格时，该批钢筋网方可判定为合格。

9-5-4钢筋电弧焊

钢筋电弧焊是以焊条作为一板、钢筋为另一板，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。

钢筋电弧焊包括帮条焊、搭接焊、坡口焊和熔槽帮条焊等接头型式。

焊接时应符合下列要求：

（1）应根据钢筋级别、直径、接头形式和焊接位置，选择焊条、焊接工艺和焊接参数；

（2）焊接时，引弧应在垫板、帮条或形成焊缝的部位进行，不得烧伤主筋；

（3）焊接地线与钢筋应接触紧密；

（4）焊接过程中应及时清渣，焊缝表面应光滑，焊缝余高应平缓过渡，弧坑应填满。

9-5-4-1电弧焊设备和焊条

电弧焊设备主要采用交流弧焊机。

建筑工地常用交流弧焊机的技术性能，见表9-46。

常用交流弧焊机的技术性能表9-46

项目BX3-120-1BX3-300-2BX3-500-2BX2-1000

（BC-1000）

额定焊接电流（A）1203005001000

初级电压（V）220/380380380220/380

次级空载电压（V）70~7570~7870~7569~78

额定工作电压（V）25324042

额定初级电流（A）41/23.561.9101.4340/196

焊接电流调节范围（A）20~16040~40060~600400~1200

额定持续率（%）60606060

额定输入功率（kVA）923.438.676

各持续率时功率100%（kVA）718.530.5-

额定持续率（kVA）923.438.676

各持续率时焊接电流100%（kVA）93232388775

额定持续率（kVA）1203005001000

功率因数（cosφ）---0.62

效率（%）8082.58790

外形尺寸（长×宽×高）（mm）485×470×680730×540×900730×540×900744×950×1220

重量（kg）100183225560

电弧焊所采用的焊条，其性能应符合现行国家标准《碳钢焊条》（GB5117）或《低合金钢焊条》（GB5118）的规定，其型号应根据设计确定；若设计无规定时，可按表9-47选用。

当采用低氢型碱性焊条时，应按使用说明书的要求烘焙；酸性焊条若在运输或存放中受潮，使用前也应烘焙后方可使用。

钢筋电弧焊焊条型号表9-4