02焊接作业指导书.docx
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02焊接作业指导书
1、目的
对中铁十一局桥梁公司京福铁路客运专线闽赣一标紫阳制梁场后张法预应力混凝土简支箱梁钢配件及梁体钢筋焊接施工进行控制，使之符合设计及验收规范要求。
2、适用范围
适用于中铁十一局桥梁公司京福铁路客运专线闽赣一标紫阳乡制梁场后张法预应力混凝土简支箱梁梁体钢筋、钢配件（如支座预埋钢板、接触网支柱预埋钢板等）的焊接作业。
3、部门职责
物资设备部负责原材料进库、设备配置；
试验室负责焊接接头的检验；
工程技术部负责发放有效的作业文件，对工序进行控制；
安全质量环保部质检工程师负责工序最终产品检查，并报驻地监理验收；
钢筋班组负责按要求配置人员、设备，并组织实施。
4、技术标准
GB1499.1-2008
《钢筋混凝土用钢第1部分热轧光圆钢筋》
GB1499.2-2007
《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》
GB/T5117
《碳钢焊条》
GB/T5118
《低合金钢焊条》
JGJ18-96
《螺纹筋焊接》
GB50204
《混凝土结构工程施工质量验收规范》
JGJ/T27
《钢筋焊接接头试验方法标准》
TZ213-2005
《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》
铁建设[2005]160号
《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》
JGJ18—2003
《钢筋焊接及验收规程》
TBJ10203-2002
《铁路桥涵施工规范》
铁科技[2004]120号
《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》
TZ213-2005
《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》
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'+C2'------有电顶锻留量；C1"+C2"------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
全部
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
每批抽查5％，且不得少于5件。
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
序号
钢筋级别
质量标准
弯曲角（°）
D≤25mm
D＞25mm
1
光圆钢筋
2d
3d
90
2
带肋钢筋
4d
5d
90
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
1
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
2
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
3
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
4
接头中有缩孔
⑴降低变压器级数
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
°
3
3
接头处钢筋轴线的偏移
mm
0.1d
0.1d
焊缝厚度
mm
+0.05d～0
+0.05d～0
焊缝宽度
mm
+0.1d～0
+0.1d～0
焊缝长度
mm
-0.5d
-0.5d
横向咬边深度
mm
0.5
0.5
在长2d焊缝表面上的气孔及夹渣
数量
个
2
2
面积
mm2
6
6
注：
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。
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