氣壓焊鋼筋連接法施工工藝及適用范圍

摘要：本篇文章主要介紹氣壓焊鋼筋連接法的原理、特點及適用范圍、適用材料及主要機具、施工工藝及其檢驗。

關鍵詞：氣壓焊 鋼筋 連接 應用

1 概述

一般來說，鋼筋的常用連接方法主要有兩種形式：一種是鋼筋焊接工藝，包括搭接及對接焊接；另一種是鋼筋的機械接頭工藝，包括套筒擠壓接頭、錐螺紋接頭、剝肋直螺紋接頭和鐓粗直螺紋接頭。鋼筋的對接焊接常用的有電渣壓力對接焊、閃光對接焊及氣壓對接焊等對接工藝。橋梁施工具有露天作業和高空作業多的特點，因此對鋼筋的焊接要求較高，而氣壓焊連接法與其他連接方法相比，具有工藝簡單、連接質量可靠、設備投資小、生產效率高、現場連接速度快、適用范圍廣、技術經濟效益高等優點。經過實踐證明，此施工工藝連接鋼筋效果好、速度快、加上超聲波檢測技術的應用，確保連接質量。因此，在橋梁施工中廣為采用。

2 基本原理、特點及使用范圍

2.1 鋼筋氣壓焊是利用氧乙炔火焰把鋼筋接合部分加熱至塑化狀態，同時加以適當壓力，使其形成牢固接頭的對焊法。

2.2 其特點為：焊接不用焊條和焊劑，依靠母材本身固相接合；沒有外來金屬，焊縫不存在鑄造組織，幾乎不會出現夾渣、氣孔等焊接常見缺陷；接頭強度高，性能可靠。此外，鋼筋氣壓焊還具有以下優點：①節約材料、工效高、成本低。用以焊接直徑20～32的鋼筋比搭接綁扎平均節約鋼筋20％—30％以上。鋼筋氣壓焊工效相當于手工電弧焊的4～5倍，而成本只有后者的l/3～l/2；與機械連接(冷擠壓連接)比較，氣壓焊接成本只有后者的l/8～1/10，且焊接過程不用電。②可全方位焊接。焊接設備輕巧、操作簡便，適用于各種位置、各種方向、各種直徑鋼筋的焊接。③鋼筋受力狀況好。鋼筋在同一軸線上，受力狀況好，鋼筋間隙不減小，可提高混凝土澆灌質量。

2.3 適用范圍 ①鋼筋級別：Φ16～Φ51粗直徑鋼筋，包括國產I級、Ⅱ級、Ⅲ級以及部分進口鋼筋；②工程性質和部位：建筑的墻、柱、梁、底板、護坡樁、橋梁、水壩、鐵塔、隧道、地下工程等各種部位。

3 適用材料及主要機具

3.1 材料 ①鋼筋：鋼筋應符合國家GB1499—1998的標準。進口鋼筋還應有化學復試單，其化學成分應滿足焊接要求，并應有可焊性試驗。②氧氣（O2）：氧氣的質量應符合現行國家標準《工業用氣態氧》GB3863的規定，其氣壓焊采用氧氣純度應大于或等于99.5%；③乙炔氣（C2H2）：最好用瓶裝溶解乙炔，乙炔的質量應符合現行國家標準《溶解乙炔》GB6819的要求，其純度應大于或等于98.0%；磷化氫含量不得大于0.06%，硫化氫含量不得大于0.1%，水分含量不得大于1L/m3，丙酮含量應不大于45g/m3。如使用乙炔發生器直接生產的乙炔時，使用的電石質量要符合有關標準規定的優級品或一級品的要求。

3.2 主要機具 ①供氣裝置：應包括氧氣瓶、溶解乙炔氣瓶（或中壓乙炔發生器）、干式回火防止器、減壓器及膠管等。氧氣瓶和溶解乙炔氣瓶的使用應分別按勞動部頒發的《氣瓶安全監察規程》（1989）和《溶解乙炔氣瓶安全監察規程》（1993）中有關規定執行；②多嘴環管加熱器：氧－乙炔混合室的供氣量應滿足加熱圈氣體消耗量的需要，多嘴環管加熱器應配備多種規格的加熱圈，以滿足不同直徑鋼筋焊接的需要，多束火焰應燃燒均勻，調整火焰方便。③加壓器：加壓器應包括油泵、油管、油壓表、頂壓油缸等；加壓能力應大于或等于現場最大直徑鋼筋焊接時所需要的軸向壓力；頂壓油缸的有效行程應大于或等于現場最大直徑鋼筋焊接時獲得所需要的壓縮長度。④焊接夾具：應確保夾緊鋼筋，并且當鋼筋承受最大軸向壓力時，鋼筋與夾頭之間不產生相對滑移；應便于鋼筋的安裝定位，并在施焊過程中保持足夠的剛度；動夾頭應與定夾頭同心，并且當不同直徑鋼筋焊接時，仍應保持同心；動夾頭的位移應大于或等于現場最大直徑鋼筋焊接時所需要的壓縮長度。

4 施工工藝

4.1 工藝流程：檢查設備、氣源→鋼筋端頭制備→安裝焊接夾具和鋼筋→試焊、作試件→施焊→卸下夾具→質量檢查

4.2 操作細則 ①檢查設備、氣源、確保處于正常狀態。②鋼筋端頭制備：鋼筋端面應切平，并宜與鋼筋軸線相垂直；鋼筋端部兩倍直徑長度范圍內，若有水泥等附著物，應予以清除。鋼筋邊角毛刺及端面上鐵銹、油污和氧化膜應清除干凈，并經打磨，使其露出金屬光澤，不得有氧化現象。③安裝焊接夾具和鋼筋：安裝焊接夾具和鋼筋時，應將兩鋼筋分別夾緊，并使兩鋼筋的軸線在同一直線上。鋼筋安裝后應加壓頂緊，使兩鋼筋之間的局部縫隙不得大于3mm。④試焊、作試件：正式焊接之前，要進行鋼筋氣壓焊工藝性能的試驗。試驗的鋼筋從進場鋼筋中截取。每批鋼筋焊接6根接頭，經外觀檢驗合格后，其中3根做拉伸試驗，3根做彎曲試驗。試驗合格后，方可進行氣壓焊。⑤鋼筋氣壓焊時，應根據鋼筋直徑和焊接設備等具體條件選用等壓法、二次加壓法或三次加壓法焊接工藝。在兩鋼筋縫隙密合和鐓粗過程中，對鋼筋施加的軸向壓力，按鋼筋橫截面積計，應為30～40MPa。為保證對鋼筋施加的軸向壓力值，應根據加壓器的型號，按鋼筋直徑大小事先換算成油壓表讀數，并寫好標牌，以便準確控制。⑥鋼筋氣壓焊的開始宜采用碳化焰，對準兩鋼筋接縫處集中加熱，并使其內焰包住縫隙，防止鋼筋端面產生氧化。⑦在確認兩鋼筋縫隙完全密合后，應改用中性焰，以壓焊面為中心，在兩側各一倍鋼筋直徑長度范圍內往復寬幅加熱。⑧鋼筋端面的合適加熱溫度應為1150～1250℃；鋼筋鐓粗區表面的加熱溫度應稍高于該溫度，并隨鋼筋直徑大小而產生的溫度梯差而定。⑨鋼筋氣壓焊中，通過最終的加熱加壓，應使接頭的鐓粗區形成規定的形狀；然后停止加熱，略為延時，卸除壓力，拆下焊接夾具。⑩在加熱過程中，如果在鋼筋端面縫隙完全密合之前發生滅火中斷現象，應將鋼筋取下重新打磨、安裝，然后點燃火焰進行焊接。如果發生在鋼筋端面縫隙完全密合之后，可繼續加熱加壓，完成焊接作業。

5 質量檢驗

5.1 工藝試驗 在正式焊接生產前，采用與生產現場相同的鋼筋，在現場條件下，進行鋼筋焊接工藝性能試驗，經試驗合格，才允許正式焊接生產。

每批鋼筋取6根試件，3根作拉伸試驗，3根作彎曲試驗，試驗方法和要求與質量驗收相同。

5.2 外觀檢查 ①鐓粗區最大直徑≥1.4d，變形長度為≥1.2d；②壓焊區兩鋼筋軸線的相對偏心量不得大于0.15d，同時不大于4(不同直徑相焊接時，按較小鋼筋直徑計算)；③接頭處鋼筋軸線的曲折角不得大于4°；④鐓粗區最大直徑處與壓焊面偏移不得大于0.2d；⑤焊接區表面不得有嚴重燒傷；縱向裂紋不得大于3mm，橫向裂紋不允許；外觀檢查全部接頭，首先由焊工自己負責進行，后由質檢人員進行檢查，發現不符合質量要求的，要校正或割去重新焊接。

5.3 強度試驗 ①接頭拉伸試驗結果，強度應達到該鋼筋等級的規定數值；全部試件斷于壓焊面之外，并里延性斷裂；②沒有拉伸試驗條件的，可以彎曲試驗代替拉伸試驗，試件受壓面的凸起部分應除去，與鋼筋外表面齊平，彎至90度，試件不得在壓焊面發生破斷以300個接頭為一批，不足300個接頭的仍為一批，每批接頭切取3個試件作強度試驗，試驗結果若有1個試件不符合要求，應取兩倍試樣，進行復驗，若仍有1個試件不合格，則該批接頭判為不合格品。

6 結束語

在滬瑞國道主干線鎮寧至勝境關高速公路小關嶺3號特大橋樁基及1、2號主墩墩身鋼筋連接采用氣壓焊對接連接工藝，在作業時間及施工成本等方面均達到很好的效果，說明該施工工藝能充分保證橋梁施工的進度及質量，更能適應高空作業的場地狹小等有限條件。