HRB500E高強抗震鋼筋墩粗電渣壓力焊接新工藝試驗

霍曉敏，全　強

（四川省建筑科學研究院，四川成都610081）

HRB500E高強抗震鋼筋墩粗電渣壓力焊接新工藝試驗

霍曉敏，全強

（四川省建筑科學研究院，四川成都610081）

隨著我國高強抗震鋼筋應用的增加，某些HRB500E鋼筋采用傳統鋼筋電渣壓力焊接工藝焊接，很難保證焊接接頭質量。介紹了兩種使鋼筋接頭截面積增大的新工藝，采用新工藝對直徑22mm和25mm的HRB500E高強抗震鋼筋進行試驗，與傳統電渣壓力焊接對比分析，驗證新工藝的可靠性和優越性。

HRB500E高強抗震鋼筋；電渣壓力焊；焊接新工藝；截面積增大

0　前言

根據《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》GB1499.2-2007規定，在我國現有混凝土結構中常用的普通熱軋帶肋鋼筋有HRB335（C3）、HRB400（C4）、HRB500（C5）三種牌號級別，習慣上稱為Ⅱ級鋼、Ⅲ級鋼、Ⅳ級鋼。HRB500E鋼筋具有強度高、抗震性能好、節省鋼材用量等特點，是我國大力推廣使用的鋼筋牌號。

鋼筋電渣壓力焊是豎向鋼筋連接的主要方法之一，其施工簡單、成本較低，在施工中應用較廣。然而，近幾年鋼筋品種的更新和鋼筋焊工操作水平的不斷下降，采用傳統焊接工藝焊接某些HRB500E鋼筋時，很難保證焊接接頭質量，甚至有的焊工在焊接HRB400鋼筋時都不能保證接頭質量，造成鋼筋電渣壓力焊逐漸被人誤解為不易保證焊接質量的技術，不愿使用。為改善這種情況，本試驗采用新的焊接工藝措施，對HRB500E鋼筋進行電渣壓力焊試驗，對比分析焊接接頭的性能。

1　工藝介紹

傳統焊接工藝焊接時，由于擠壓力小，鋼筋接頭及熱影響區橫截面與母材基本相同，如果鋼筋出現軸線偏移等缺陷時，會嚴重影響接頭的整體承載力，在焊接HRB400及其以下強度鋼筋時，由于鋼筋含碳量和強度較低，即使存在一定的缺陷，焊劑中的滲合金作用可以提高焊縫強度，仍能保證接頭質量。但HRB500E鋼筋[1]強度較高，化學成分和軋制工藝都與以往鋼筋不同，其電渣壓力焊接性能并不理想，常出現接頭斷于熱影響區，呈脆性斷裂。受鋼筋閃光對焊接頭特征的啟發，增加接頭的橫截面積可以大大提高接頭的承載力，本試驗驗證了兩種增大接頭截面積的方法，都能達到提高接頭承載力的效果。一種方法是采用冷鐓機，焊接前先對鋼筋端頭進行墩粗，再用傳統焊接工藝焊接；另一種方法是采用專用的焊接加壓裝置，在焊接的擠壓階段增大擠壓力，使鋼筋接頭在紅熱的焊劑包裹下增大截面。

2　試驗過程

2.1材料選用及編號

試驗選用的鋼筋是采用傳統電渣壓力焊接工藝焊接時均無法保證接頭質量的，直徑分別為22mm和25 mm，試樣編號如表1所示。

表1　試樣編號

2.2鋼筋母材性能試驗

對1#和2#鋼筋分別進行母材化學成分分析、力學性能試驗和金相試驗，如表2、表3、圖1、圖2所示。

表2　鋼筋母材化學成分實測值與標準規定值[1]比較

表3　鋼筋母材力學性能實測值與標準規定值[1]比較

圖1　1#試件金相組織

圖2　2#試件金相組織

1#鋼筋母材中心組織為鐵素體和珠光體均勻分布，邊緣組織較細，除具有鐵素體和珠光體組織，還有大量的粒狀貝氏體組織存在。

2#鋼筋母材邊緣中心與中心組織為鐵素體和珠光體，其中珠光體較鐵素體偏多，邊緣組織晶粒度略微偏細，發現少量的粒狀貝氏體組織。

2.3焊接接頭制作

試驗設備使用四川省建筑科學研究院生產的JSD-630型豎向鋼筋電渣壓力焊機，焊接夾具為杠桿式夾具，焊劑型號為HJ431，焊機空載電壓80 V，由同一名焊工進行焊接，焊接參數如表4所示。

表4　焊接參數

2.4力學性能試驗

1#試樣采用傳統焊接工藝和增大擠壓力焊接工藝兩種方法焊接，2#試樣采用傳統焊接工藝、先冷墩粗后焊接工藝和增大擠壓力焊接工藝三種方法焊接（見表5），每種試樣接頭經外觀檢查合格后，進行力學性能試驗，分別留存1個焊接接頭進行金相組織分析和硬度試驗。力學試驗時接頭斷裂狀態主要有兩種情況：斷口位于熱影響區，呈脆性斷裂，接頭抗拉強度明顯低于母材，斷口特征見圖3a、3b；斷口位于遠離熱影響區的母材區域，呈延性斷裂，斷口特征見圖3c。斷裂狀態為圖3a、3b情況判斷為不合格，斷裂狀態如圖3c情況判斷為合格。

表5　1#、2#鋼筋焊接接頭力學性能試驗結果

3　試驗分析

3.1力學性能分析

力學性能試驗結果如表5所示。由表5可知，采用傳統焊接工藝焊接的接頭均斷于焊縫或熱影響區，呈脆性斷裂，而采用兩種新焊接工藝施焊的鋼筋接頭100％斷于鋼筋母材，并呈延性斷裂，說明采用新焊接工藝焊接以上兩種鋼筋的質量較理想。

3.2金相組織

鋼筋接頭宏觀金相如表6所示。由表6可知，采用兩種新焊接工藝的鋼筋接頭區域截面積均明顯增大，對接頭的承載力有增加作用。

采用三種焊接方法，直徑25 mm的2#接頭試樣微觀金相如表7所示。

采用傳統焊接工藝的2#接頭過熱區是粗大魏氏體組織，而且晶界沒有高密度的位錯，也沒有細小的碳化物析出，這些粗大的魏氏體組織很容易發生沿晶斷裂。采用兩種新工藝焊接的接頭的過熱區也是粗大魏氏體組織，由于其接頭墩粗后截面積增大較多，承載力增大，進行拉伸試驗時，斷裂于母材位置。

4　結論

（1）對于某些HRB500E鋼筋采用傳統焊接工藝焊接無法達到標準[2]要求時，采用新工藝使焊接接頭橫截面積增大，接頭承載力均得到增大，接頭力學試驗可以保證100％合格率。

表6　鋼筋接頭宏觀圖片比較

表7　采用三種焊接方法的2#焊接接頭熱影響區微觀組織

（2）采用在焊接的同時增大擠壓力來增大接頭截面積的方法較適用于施工現場，這種焊接方法既不需增加工序，與傳統的焊接工藝效率相同，又可以改善接頭組織，提高接頭質量。

[1]GB 1499.2，鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋[S].

[2]JGJ 18，鋼筋焊接及驗收規程[S].

HRB500E high strength reinforcement pier coarse electroslag pressure welding technology

HUO Xiaomin，QUAN Qing
（SichuanConstruction Science Research Institute，Chengdu 610081，China）

With the increase of high strength reinforcement application in our country,some HRB500E reinforced the traditional steel bar electroslag pressure welding technology in welding，it is difficult to guarantee the quality of welding joint，this paper introduces two kinds of the new technology of using the reinforced joint sectional area increase，adoption of new technology on the 22 mm diameter and 25 mm HRB500E high strength reinforcement to test,and contrast analysis with traditional electroslag pressure welding，test and verify the reliability of the new process and superiority.

HRB500E high strength reinforcement；electroslag pressure welding；new welding technology；sectional area increase

TU7

B

1001－2303（2015）11－0129-04

10.7512/j.issn.1001-2303.2015.11.27

2015-09-08

霍曉敏（1982—），男，黑龍江人，工程師，碩士，主要從事焊接技術研究和焊接質量檢測工作。