鋼筋電渣壓力焊質(zhì)量缺陷原因分析及防治措施

張松華 張開加

摘 要：根據(jù)電渣壓力焊在豎向鋼筋焊接中的應(yīng)用實(shí)踐，總結(jié)鋼筋電渣壓力焊缺陷的表現(xiàn)形式，從原材料、焊接參數(shù)、焊接設(shè)備以及操作工藝方面分析焊接缺陷成因，并根據(jù)焊接缺陷產(chǎn)生的原因及焊接質(zhì)量的影響因素，在工程項(xiàng)目中采取全過程的質(zhì)量管理措施，取得了較好的成果，有效減少鋼筋電渣壓力焊中焊接缺陷的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：電渣壓力焊；焊接缺陷；缺陷成因；全過程的質(zhì)量管理

1 概述

電渣壓力焊是利用焊接電流通過兩根鋼筋端面間隙，在焊劑層下形成電弧過程和電渣過程，產(chǎn)生電弧熱和電阻熱，從而熔化鋼筋，加工完成的一種壓焊方法。這種焊接方法比電弧焊節(jié)省鋼材、工效高、成本低，適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中豎向或斜向鋼筋連接。該方法操作方便，有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，因而在國內(nèi)得到廣泛的使用。但是，在此類工程的施工過程中發(fā)現(xiàn)，該工藝看似簡單，而在施工中很容易出現(xiàn)各種質(zhì)量缺陷。如果到驗(yàn)收階段才發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷，處理將相當(dāng)麻煩，不僅費(fèi)工、費(fèi)料，有些情況甚至無法處理，十分棘手。為了防范于未然，把電渣壓力焊質(zhì)量缺陷控制在最低限度，我們結(jié)合現(xiàn)場施工工作實(shí)踐，總結(jié)出產(chǎn)生電渣壓力焊質(zhì)量缺陷的三類原因，從“主動(dòng)控制為主、被動(dòng)控制為輔”的原則出發(fā)，針對缺陷產(chǎn)生的原因，對癥下藥，總結(jié)出防治焊接質(zhì)量缺陷的措施。

2 缺陷的表現(xiàn)形式

常見缺陷歸納為三類：

（1）鋼筋焊接后，上鋼筋位置不符合要求。如上鋼筋軸線偏移或彎折，超出規(guī)范允許偏差范圍。（2）焊接后鋼筋受到損傷，如鋼筋表面燒傷，端口咬邊等。（3）焊包不符合要求，這一類缺陷最常見，表現(xiàn)為焊包不勻、夾渣、出現(xiàn)氣孔、未焊合以及焊包上翻或下淌。

3 產(chǎn)生缺陷的原因分析

影響焊接質(zhì)量的因素很多，根據(jù)多年的實(shí)踐總結(jié)，導(dǎo)致產(chǎn)生焊接缺陷的原因主要有三方面：原材料本身、焊接參數(shù)選用、焊接設(shè)備以及操作工藝方面。

3.1 原材料本身的因素

（1）進(jìn)行電渣壓力焊的鋼筋不平直。熱軋鋼筋由于生產(chǎn)或其它方面的原因，有的鋼筋端部出現(xiàn)彎扭不直，端口切面與鋼筋長方向不垂直。彎扭不直的鋼筋被夾具夾緊之后，上下鋼筋軸線難以重合，直接導(dǎo)致接頭偏心、傾斜，形成軸線偏移和彎折缺陷。端口切面與鋼筋長方向不垂直，上、下鋼筋端面間隙一邊大、一邊小，間隙小的一邊電阻小，熔化量大，焊包比間隙大的一邊大，因此出現(xiàn)焊包不勻現(xiàn)象。

（2）鋼筋表面不潔凈，有油污和老銹。進(jìn)入施工現(xiàn)場的鋼筋，往往由于保管不當(dāng)，很容易沾上油污或產(chǎn)生銹蝕。焊接過程中，油污和鐵銹在高溫作用下，產(chǎn)生有害氣體，在焊包上形成氣孔。夾具如果夾在鋼筋銹蝕位置，施焊中，該位置在電流作用下產(chǎn)生燒傷斑點(diǎn)，如銹蝕嚴(yán)重，則會(huì)產(chǎn)生小弧坑；鋼筋受力截面面積變小，應(yīng)力集中而容易發(fā)生脆斷。

（3）焊劑不干燥。由于焊劑不干燥，導(dǎo)致焊接過程中產(chǎn)生大量氣體。在氣體的作用下，焊包外部或焊縫內(nèi)部形成小孔眼，這是氣孔形成的主要原因。

3.2 焊接參數(shù)選用不當(dāng)?shù)囊蛩?/p>

焊接參數(shù)的選擇包括焊接電流，焊接電壓、焊接時(shí)間三個(gè)方面，根據(jù)鋼筋直徑的大小而確定相應(yīng)的參數(shù)。參數(shù)選用不當(dāng)，自然會(huì)產(chǎn)生不同的質(zhì)量缺陷。

焊接電流過大，導(dǎo)致鋼筋熔化過快，上鋼筋很能容易發(fā)生咬邊缺陷；而電流偏小，鋼筋端部得不到適宜的熔化量，接合面不能夠很能好的熔合，從而產(chǎn)生未焊合、焊包不勻、夾渣等缺陷。

焊接電壓的偏差，直接導(dǎo)致焊接電流的偏差，而產(chǎn)生上述的缺陷。

焊接通電時(shí)間不當(dāng)，也是導(dǎo)致質(zhì)量缺陷的重要原因。通電時(shí)間過長，鋼筋熔化量過多，接合處容易咬邊，同時(shí)，通電時(shí)間過長，使接頭過熱，易產(chǎn)生脆性組織，可導(dǎo)致鋼筋在接合處脆斷。而通電時(shí)間過短，熔化量不足同樣會(huì)引起未焊合、焊包不勻以及焊包夾渣等缺陷。

3.3 焊接設(shè)備以及操作工藝方面的因素

（1）設(shè)備性能不良。如夾具長期使用磨損，滑桿和導(dǎo)管之間間隙過大，上下鉗口不固定，很能難控制鉗口的中心線在一條直線上，必然會(huì)導(dǎo)致焊接接頭軸線偏移或彎折。

（2）操作工藝不當(dāng)。鋼筋提升或下落過程中用力不當(dāng)：向上提升過多或下送時(shí)速度太慢，易造成端部熔化不足，從而產(chǎn)生未焊合等缺陷；下落時(shí)壓入深度不夠，易產(chǎn)生咬邊；壓力不夠易造成焊包夾渣，而壓力太大又會(huì)使焊包上翻。

卸夾具過早，未留停歇時(shí)間。切斷電源的同時(shí)，迅速下壓上鋼筋，熔化金屬被擠出，形成焊包接頭。夾具卸得過早，熔化金屬尚未冷卻、凝固，會(huì)隨著焊劑下淌。此時(shí)，焊包接頭的強(qiáng)度尚在上升過程中，上鋼筋失去夾具約束，在重力的作用下慢慢傾斜，使接頭彎折。

4 控制焊接質(zhì)量的措施

綜上所述，焊接質(zhì)量的優(yōu)劣，與眾多因素相關(guān)。焊接材料（鋼筋、焊劑）是否符合要求，關(guān)系著熔化金屬的質(zhì)量；焊接參數(shù)的選用，決定了熔化數(shù)量的多少；而焊接設(shè)備性能以及操作工藝是否得當(dāng)，直接影響著接頭的熔合質(zhì)量。顯而易見，只有在以上要素都有符合相關(guān)的要求時(shí)，才能夠生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良的接頭。為了確保焊接質(zhì)量，我們在工程監(jiān)理項(xiàng)目中實(shí)行全過程的質(zhì)量管理，效果較為明顯。

（1）要求施工單位建立、健全質(zhì)量保證體系，明確分工，落實(shí)責(zé)任。對操作人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底。

（2）檢查從事鋼筋焊接的焊工是否持有焊工考試合格證，無證人員堅(jiān)決不允許上崗操作。同一項(xiàng)目，不得隨意更換焊工。

（3）檢查焊接設(shè)備是否符合要求。夾具應(yīng)具有足夠的剛度，在最大允許荷載下應(yīng)移動(dòng)靈活，操作便利；鉗口必須上、下同心，焊劑筒的直徑應(yīng)與所焊鋼筋直徑相適應(yīng)，電壓表、時(shí)間顯示器應(yīng)配備齊全。

（4）檢查施焊鋼筋端部120mm范圍內(nèi)的鐵銹、雜質(zhì)是否刷干凈；端部如有彎扭不直部分，應(yīng)采用氣割切斷或矯正。焊劑要求在250°C環(huán)境下烘干，時(shí)間不得少于2h。

（5）選擇焊接參數(shù)后，要求施工單位先采用與現(xiàn)場相同的鋼筋和焊劑，試焊幾次，以驗(yàn)證焊接參數(shù)的可靠性，根據(jù)具體情況，可作適當(dāng)調(diào)整，以獲得最適合的參數(shù)。從試焊接頭中抽取3個(gè)抗拉試件，經(jīng)試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行正式施工。

（6）焊接施工過程中，對電源電壓進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)電壓下降超過5%時(shí)，不得進(jìn)行焊接施工。

（7）施工過程中，著重檢查以下問題：

a.焊接夾具夾緊鋼筋后，檢查上下鋼筋斷面是否重合，軸線是否位于同一直線上。

b.焊劑應(yīng)從焊劑筒的四周均勻倒入，嚴(yán)禁從一側(cè)倒入再向四周扒散。

c.施焊過程中，要扶持鋼筋，防止晃動(dòng)。

d.引燃電弧后，應(yīng)先進(jìn)行電弧過程，掌握好操縱桿的提升速度和高度。電渣過程中，切斷電源的同時(shí)，迅速下壓上鋼筋，掌握好壓入深度和頂壓力。

e.接頭焊畢，要求停歇3分鐘后，方可回收焊劑、卸下夾具。

f.焊包冷卻后方可敲掉渣殼。

（8）要求焊工及施工單位質(zhì)檢人員在施工過程中，進(jìn)行自檢。發(fā)現(xiàn)有咬邊、未焊合、焊包偏心、軸線偏移和彎折超過允許范圍時(shí)，應(yīng)割去重新焊接。在框架柱等構(gòu)件的鋼筋下料時(shí)，應(yīng)考慮焊接接頭可能返工割去的鋼筋長度，保證返工后的接頭位置距樓面的高度符合相關(guān)構(gòu)造要求。

（9）施工完畢，施工單位自檢合格后，監(jiān)理工程師組織相關(guān)人員進(jìn)行驗(yàn)收。

a.根據(jù)JGJ18-96第5.6.2條，電渣壓力焊接頭外觀檢查應(yīng)符合下列要求：四周焊包應(yīng)均勻，凸出鋼筋表面的高度應(yīng)大于或等于4mm；鋼筋與電極接觸處，應(yīng)無燒傷缺陷；接頭處的彎折角不得大于4°；接頭處的軸線偏移不得大于鋼筋直徑的0.1倍，且不得大于2mm；外觀檢查不合格的接頭應(yīng)切除重焊，或采取補(bǔ)強(qiáng)焊接措施。

b.根據(jù)JGJ18-96第5.6.1條，電渣壓力焊接頭應(yīng)逐個(gè)進(jìn)行外觀檢查，但進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)從每批接頭中隨機(jī)切取3個(gè)試件做拉伸試驗(yàn)，且應(yīng)按下列規(guī)定抽取試件：

在一般構(gòu)造物中，應(yīng)以300個(gè)同級別鋼筋接頭作為一批；在現(xiàn)澆鋼筋砼多層結(jié)構(gòu)中，應(yīng)以每一樓層或施工區(qū)段中300個(gè)同級別鋼筋接頭作為一批，不足300個(gè)接頭仍應(yīng)作為一批。

c.根據(jù)JGJ18-96第5.6.3條，電渣壓力焊接頭拉伸試驗(yàn)結(jié)果，3個(gè)試件的抗拉強(qiáng)度均不得小于該級別鋼筋規(guī)定的抗拉強(qiáng)度。

當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果有1個(gè)試件的抗拉強(qiáng)度低于規(guī)定值，應(yīng)再取6個(gè)試件進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。復(fù)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)仍有1個(gè)試件的抗拉強(qiáng)度小于規(guī)定值，應(yīng)確認(rèn)該批接頭為不合格品。

5 結(jié)束語

電渣壓力焊工藝目前在建設(shè)工程中廣泛應(yīng)用，具有操作方便、速度快、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)，但由于是現(xiàn)場手工操作，在各種不利因素單獨(dú)或共同作用下，容易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。只有明確產(chǎn)生缺陷的原因，堅(jiān)持預(yù)防為主，主動(dòng)控制，在工程項(xiàng)目中采取全過程的質(zhì)量管理措施，消除產(chǎn)生缺陷的不利因素，有效減少鋼筋電渣壓力焊中焊接缺陷的產(chǎn)生，保證建設(shè)工程的結(jié)構(gòu)安全。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：張松華（1982-），男，江蘇省南通市人，本科學(xué)歷，工程師，畢業(yè)于南通大學(xué)，現(xiàn)工作于江蘇南通三建集團(tuán)有限公司。