水平钢筋窄间隙电弧焊工法.doc

水平钢筋窄间隙电弧焊工法 编制单位中国建筑第一工程局 批准部门中国建筑工程总公司 工法编号GF／20100594 主要执笔人韩文秀、赵立芳 目 录 1原理与特点2 2适用范围2 3材料与设备2 4焊接工艺3 5劳动组织6 6质量验收6 7安全措施6 8经济效果分析7 9工程实例7 水平钢筋窄间隙电弧焊是一项经济适用的钢筋连接新技术，该项技术在钢筋焊接质量、速度。经济效益上，与其它水平钢筋连接技术相比，具有较多的优点，应用前景广阔，1993年被北京市列为第四批科技成果推广计划。本项技术的工艺方法、机具等均已成熟配套，并形成本工法。 1原理与特点 1.l原理 水平钢筋窄间隙电弧焊技术是将两根对接钢筋连接处放在U型铜模内，留出一定的间隙，并用卡具固定后采用小能量手工电弧连续焊接，使熔敷金属填满空隙而形成接头的一种熔化焊接方法。该焊接工艺在U型铜模包围下，能强制接头成形，自动排渣。由于采用电弧连续焊接，接头处的温度梯度变化较小，冷却速度较慢，接头处的熔敷金属由下至上逐渐冷凝，上部对下部具有回火作用，可以避免焊接接头的焊口及过热区产生淬硬组织。 1.2特点 1.2.1焊接前准备简单。钢筋接头采用锯割或氧乙炔焰切割成平整端面即可。 1.2.2焊接操作简单容易。因有铜模依托，焊接操作总是在平焊位置，操作难度减小，劳动强度降低，对于操作人员技能、经验的要求可进一步放宽，一般焊工经过短期培训即可掌握。 1.2.3生产效率高。由于该工艺基本上是连续焊接，节省了焊接过程清渣时间，每台班可以焊接40～60个接头。 1.2.4焊接部位的适应性强。因模具小巧轻便，对于配筋密集或高空作业条件下钢筋焊接尤为方便。 1.2.5设备投资少。利用现场电弧焊机、焊条烘箱、保温桶，每个作业班组配备卡具10～15个即可进行钢筋焊接施工。 1.2.6经济效益显著。以φ25钢筋接头为例，成本费用是搭接焊方法费用的1／5。 2适用范围 水平钢筋窄间隙电弧焊技术适用于施工现场和构件厂钢筋混凝土结构中φ20～40mm的热轧Ⅰ～Ⅲ级水平钢筋对接施工。 3材料与设备 3.1材料 3.1.l 用于水平钢筋窄间隙电弧焊的钢筋，必须有材质证明书，并经施工现场复验合格，各项性能指标应符合钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB14991～91）的规定。采用其他品种规格的钢筋（含进口钢筋）焊接，应经焊接性能试验，合格后方可使用。焊接性能试验抽取试件数量及结果判定可参照本工法的质量检验规定执行。 3.1.2焊条其性能、牌号应符合钢筋级别使用的要求（见表1）。根据我们的经验，宜优先选用天津大桥牌或上海永久牌焊条。表1中E5016／E6016焊条属于低氢型碱性焊条，使用前必须按照使用说明书和要求进行烘焙。烘焙后又吸潮的焊条可以再次烘焙，但烘焙不得多于两次。 水平钢筋窄间隙焊条型号表1 序号 钢筋级别 焊条型号 1 Ⅰ E4303 2 Ⅱ E5016 3 Ⅲ E6016 3.2设备 3.2.1卡具，选用模具大小应与钢筋直径相适应（见表2）。 3.2.2电焊机，采用普通交流或直流，空载电压≥75V的即可。所用焊接电源，应能根据需要调整焊接电流，并具有良好的稳定性。 3.2.3烘箱，选用的焊条烘箱应具有自动控温恒温装置，温度应达到350℃以上。 3.2.4保温桶容量3～5Kg，通电恒温，温度保持在l50℃。 3.2.5钳型表，袖珍式钳型表用于测量电流，保证焊接参数的准确。 模具尺寸表2 钢筋直径mm 模具形式 模具半径r 规格 18～22 16 小号 25～28 20 中号 32～40 24 大号 4焊接工艺 4.l一般规定 4.1.l接头在构件中的设置部位应符合设计要求，若设计无规定时，应遵照混凝土结构工程施工及验收规范（GB5024～92）规定执行。 4.1.2工程开工或每一批钢材正式投入施工前，需进行现场条件下的水平钢筋窄间隙电弧焊工艺性能焊接试验，每批钢筋焊接6个接头，经外观检查后，做3根拉、3根弯曲试验，合格后方可正式施焊。 4.2施工工序流程图 焊条烘培填写记录表 钢筋下料 清除钢筋锈斑、油污 检查钢筋在构件的设置部位 班前焊 现场安装卡具 焊接 拆卸卡具 外观检查 机械性能检查 焊接后保温 调整电流 图2 施工工序流程图 4.3施工工序介绍 4.3.1 钢筋下料采用无齿锯切割，也可采用氧乙炔焰切割，但必须保证端面平整。被焊端部300mm内应该挺直，如有弯曲，要矫直或切除。 4.3.2每个工作班开始前，需提前两小时烘焙焊条，认真填写焊条烘焙记录表。焊条必须严格按技术要求正确烘干才可使用。 4.3.3认真做好班前焊检查。钢筋焊接部位和锈斑、油污、杂物等，应在焊前清除干净，防止焊接时产生气孔和夹渣。 4.3.4安装卡具，将两根钢筋分别放入模具中，端面对正，留出一定的间隙，间隙大小根据钢筋直径选用（见表3），然后略用力将螺栓固定住钢筋，使焊接时端面钢筋不转动。夹紧后的钢筋严防晃动，以免钢筋错位和模具变形。 水平钢筋窄间隙焊接参数 表3 序号 钢筋直径 间隙状态 间隙大小 焊条直径 1 18～22 12mm 3.2 2 25～32 12～14mm 4 3 36～40 13～15mm 5 4.3.5根据施焊的钢筋直径、级别选用焊条的牌号和直径（见表1、2）。且钳型表调整焊接电流（电流的选择根据钢筋直径选用，范围在100～220A内）。 4.3.6水平钢筋窄间隙焊接头焊毕，应适当延长焊接后保温时间，一般3～5min。冬季施焊时要等接头冷却后再卸焊接模具。 4.3.7水平钢筋窄间隙焊接接头拆卸卡具后，应逐个接头进行外观检查，合格之后应按照规定的批量抽取试件，进行机械性能检验。 4.4焊接工艺 4.4.l水平钢筋窄间隙电弧焊的焊接参数主要包括间隙尺寸、焊条直径以及焊接电流。 4.4.2焊接开始时，焊条插入间隙底部一侧的钢筋端面处引燃电弧，充分熔透钢筋端面下口。接着，使电弧移向另一侧钢筋端面下部，重复上述施焊动作。然后，焊条左右交替施焊，完成打底焊缝的焊接（见图3－a）。第二步，焊条要垂直于模具底部，要在间隙内左右运弧，连续施焊，使溶敷金属逐渐填充间隙（见图3－b）。第三步，逐渐增加焊缝宽度，改连续焊为断续焊，上部收口，直至达到合适的焊缝高度（见图3－c）。 4.4.3为了确保焊缝质量，应注意以下几点 （1）应采用尽可能短的电弧施焊，避免产生气孔缺陷； （2）焊接电弧移至钢筋端面处应稍停片刻，以避免未焊透缺陷的发生，防止出现咬肉； （3）焊接电弧前后移位行程，必须与钢筋断面状态相适应。移至接近铜模壁的钢筋边缘时亦应减慢焊接速度，以利于熔渣顺利地排至钢筋与铜模之间的空穴中，避免夹渣缺陷； （4）接头处力求焊缝饱满、匀称，避免过多的焊缝余高，并平缓过渡至钢筋表面，外观合格的钢筋接头，焊缝高度约大于母材l.5～2.0mm，外观呈倒工字型（见图4）； （5）冬季施焊时应在钢筋规定的焊接电流加大一档电流（10A），并待接头冷却后再卸焊接模具； （6）雨天和大风、大雾天气严禁露天焊接。 5劳动组织 根据工程施焊钢筋量组织焊接小组。每一个焊接小组由一名技工（经过钢筋窄间隙电弧焊技术培训，持有合格证），两名辅助工（应熟悉模具和钢筋的安装要求）组成，且成员相对稳定。一个作业组可配备卡具10～15个，保温桶一个，每个台班可完成焊接接头40～60个。 6质量验收 6.1水平钢筋窄间隙电弧焊接头应分批进行质量检查和验收，包括外观检查和力学性能试验。 接头的外观检查应逐个进行。力学性能试验应从每批接头中随机抽取6个试件，其中3个作拉伸试验，3个作冷弯试验。如果从成品中切取试件有困难，应与质量监督部门取得一致意见后，制作模拟试件。 6.2抽取试件的批量要求在工厂或工地集中施焊条件下，每300个同类型接头（指同级别、同直径）作为一批；在现场安装时施焊，每一楼层或施工区段的300个楼焊接头作为一批，不足300个接头时仍作为一批。 6.3水平钢筋窄间隙电弧焊接头的外观检查结果应符合下列要求 （1）接头焊缝饱满，不得有深度大于0.5mm的咬边； （2）接头处钢筋轴线的偏移不得超过0.1d（d为钢筋直径），同时不得大于2mm； （3）接头处若发生弯折，不得大于4度。外观检查不合格的接头经切除重焊或修整补强后，可提交二次验收，可参照钢筋焊接及验收规程（JGJ1884）第3.4.7条、第4.4.2条中钢筋熔槽帮条焊和电弧焊的规定； （4）水平钢筋窄间隙电弧焊接头拉伸和弯曲试验结果应符合钢筋焊接及验收规程（JGJ1884）中闪光对焊第4.3.3条、第4.3.4条要求执行，或遵照中建一局暂行规定（QBJ04一92）。 7安全措施 7.l焊接用的脚手架或爬梯必须牢固，确保焊接作业人员在干燥、平稳的状态下安全工作。 7.2焊机应放在通风、干燥的地方，确保绝缘良好，焊机应可靠接地。 7.3焊工进行焊接作业时，应遵照有关焊接安全操作规定执行。 7.4焊机、烘箱、保温桶、钳型表的维护、修理应有专人负责，并必须在断电源后进行。 7.5工作完毕，应切断设备电源，遮盖好焊机和收妥焊接模具后，方可离开施工现场。 8经济效果分析 常用的钢筋连接方法成本比较（见表4）。 常用钢筋连接方法材料成本费、时间对比表 表4 序号 连接 方法 钢材消耗 焊条消耗 电能消耗 氧乙炔气元 砂轮片元 时间 min/头 成本金额元 Kg 元 Kg 元 度 元 1 绑扎 3.37 13.48 0.12 0.72 0.25 0.05 / / 2.5～3 14.25 2 搭接焊 0.96 3.84 0.3 1080 0.63 0.13 / / 13.5～14 5.77 3 气压焊 0.12 0.48 0.10 0.02 1.31 0.26 3～4 2.07 4 窄间隙 0.12 0.12 0.90 0.25 0.06 / 0.18 2.5～3 1.14 5 电渣焊 0.08 0.32 0.25 0.46 0.06 / / 25～40sec 0.84 注成本金额均按用φ25效益计算，钢材4000元/t。从经济效益分析，采用水平钢筋窄间隙电弧焊技术，成本低，推广应用效益显著。 9工程实例 1992～1993年上半年，中建一局二、三、四、五、六土建公司，均在工程中采用了水平钢筋窄间隙电弧焊技术进行钢筋施焊，抽取试件全部达到了质量检验要求，获得了显著的经济效益，应用的工程、接头数量、规格及效益情况见表5。 序 号 工程名称 建筑面积 m2 钢筋规格 数量头 完成 日期 完成 单位 效益 万元 备注 1 北京同仁堂第二制药厂车间 3169 Φ20～Φ28 320 94.4～6 三公司 0.26 2 北京小小汽车公司服务楼 12062 Φ20～Φ32 2352 92.5～12 三公司 1.88 3 北京华科综合楼 25300 Φ20～Φ32 9112 92.5～12 三公司 7.29 4 北京首钢销售中心 10358 Φ20～Φ28 4773 92.5～12 三公司 3.82 5 北京肿瘤医院门诊部 25376 Φ22～Φ28 5476 92.5～12 三公司 4.38 6 北京双安楼 13504 Φ28～Φ32 2160 93.4～5 三公司 2.59 7 琉璃河水泥厂 22000 Φ22～Φ25 2100 93.1～5 二公司 2.52 8 琉璃河水泥筒仓 Φ28～Φ32 5200 92.6～12 二公司 6.24 钢筋搭接倍数50d 9 中国国际展览中心一号馆 52540 Φ20～Φ32 11900 92.8～93.5 五公司 11.48 10 中国国际广播中心技术 41819 Φ25～Φ32 6600 92.8～93.5 四公司 6.28 11 北京海关大楼 6851 Φ20～Φ28 2000 93.1～5 四公司 2.40 12 河北石家庄北国商城 60000 Φ18～Φ25 5000 93.1～5 六公司 6.00 合计 56993 55.14 注效益计算均以Φ25、35d计算，扣除成本费，1992年每个接头按节约8元计效益，1993年每接头按节约12元效益。