钢筋电弧焊接施工工艺标准

'钢筋电弧焊接施工工艺标准GXEJ/QB08-2003电弧焊是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生电弧，熔化焊条与焊件的金属，凝固后形成焊接接头。本工艺具有不需特殊设备，操作工艺简单，技术易于掌握，可用于各种形状钢筋和工作场所焊接，质量可靠，施工费用较低等优点。本工艺标准适用于工业与民用建筑钢筋混凝土中直径8～40mm的HPB235、HRB335、HRB400、RRB400钢筋的电弧焊接，各种不同焊接方法所适应的直径范围又不同。一、材料要求⒈钢筋各种级别、规格的钢筋，应有出厂合格证和试验报告；品种和性能应符合有关标准和规范的规定。对于进口钢筋如没有化学性能试验报告，经检验合格后，方能使用。⒉焊条牌号应符合设计要求，并应按焊条说明书的要求进行烘焙后使用（焊接前一般在250～300℃烘箱内烘干），如设计无规定时，可按表8-1选用：钢筋电弧焊焊条型号表8-1钢筋级别电弧焊头型式帮条焊搭接焊坡口焊熔槽帮条焊预埋件穿孔塞焊窄间隙焊钢筋与钢板搭接焊预埋件T型角焊HPB235E43电焊条的焊体的抗拉强度430MPA，50的是490mpa，55、57分别为550、570MPA03E4303焊条药皮的类型，03为钛型，15为碱性焊条，16也是碱性，基本都可以用于全位置，但立焊要视厂家决定。此外03可以用于交流、直流正反接电焊机，15只可以用于直流反接，16可用于交流和直流反接电焊机E4316E4315E4303HRB335E4303E5003E5016E5015E4303HRB400E5003E5503E6016E6015——RRB400E5003E5503————注：窄间隙焊不适用于余热处理Ⅲ级钢筋。二、主要机具设备⒈主要机械设备弧焊机，分为直流和交流两类。交流弧焊机常用型号有BX-120-1、BX-300-2、BX-500-2和BX-1000等。直流弧焊机常用型号有：AX-165、AX-300-1、AX-320、AX-300、AX-500等，根据焊接要求选用。 ⒉主要工具焊把、胶皮电焊线、面罩、钢丝刷、锉刀、榔头等。三、作业条件1．焊工已经培训、考核，持证上岗。2．电源、电压、电流、容量符合施焊要求。3．弧焊机等机具设备完好，经维修试用，可满足施焊要求。4．帮条尺寸、坡口角度、钢筋端头间隙、接头位置以及钢筋轴线应符合规定。5．作业场地要有安全防护设施、防火措施和必要的通风措施，防止发生烧伤触电、中毒及火灾等事故。6．在正式焊接之前，参与该项施焊的焊工应进行现场条件下的焊接工艺试验，并经试验合格后，方可正式生产。试验结果应符合质量检验与验收时的要求。四、施工操作工艺⒈焊接前须清除钢筋表面铁锈、熔渣、毛刺残渣及其他杂质等。⒉焊接接头型式分为帮条焊、搭接焊、坡口焊和熔槽焊、窄间焊五种，坡口焊又分平焊和立焊，其接头型式及适用范围见表8-2。⒊钢筋帮条焊宜采用四条焊缝的双面焊，有困难时亦可采用两条焊缝的单面焊，帮条总截面积的1.2倍（HPB235钢筋）和1.5倍（HRB335、HRB400、RRB400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。⒋帮条焊尽量施水平焊，两主筋端面之间的间隙应为2～5mm，帮条与主筋之间应先用四点定位焊固定，离端部20mm以上，施焊打弧应在帮条内侧开始，收弧时将弧坑填满，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，其焊缝厚度h应不小于0.3d（d—钢筋直径），焊缝宽度b不小于0.8d。此条为新规范，注意新老规范的区别当需要立焊时，焊接电流应比平焊减少10%~15%。帮条长度L应符合表8-3规定 窄间隙焊端面间隙和焊接参数表8-2钢筋直径端面间隙焊条直径焊接电流1618202225283236409～119～1110～1210～1212～1412～1412～1413～1513～153.23.23.23.24.04.04.05.05.0100～110100～110100～110100～110150～160150～160150～160220～230220～230钢筋帮条长度表8-3钢筋级别焊缝型式帮条长度lHPB235单面焊≥8d双面焊≥4dHRB335HRB400RRB400单面焊≥10d双面焊≥5d注：d为主筋直径（mm）⒌搭接焊多采用双面焊，操作困难时才采用单面焊。焊接前应先将钢筋预弯，使两钢筋搭接的轴线位于同一直线上，用两点定位焊固定，施焊要求同帮条焊。⒍坡口焊钢筋坡口宜采用氧乙炔焰切割或锯割，不得采用电弧切割。加工要平顺，凹凸不平度不得超过1.5mm，切口边缘不得有裂纹和较大的钝边、缺棱。⒎坡口平焊焊前应将接头处铁锈、污物清除干净，并利用垫板（长度40～60mm，厚4～6mm）进行定位焊（立焊时，垫板宽度宜等于钢筋直径），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，焊接过程中应经常清渣。为防止接头过热，采用几个接头轮流焊接。每填满一层焊缝，即把焊渣清除干净，再焊下一层，直至焊缝金属略高于钢筋直径0.1d为止，焊缝加强宽度比坡口边缘加宽2～3mm为宜，焊缝余高不得大余3mm，并平缓过渡到钢筋表面。⒏ 坡口立焊先在下部钢筋端面上引弧，堆焊一层，然后用快速短小的横向施焊，将上、下钢筋端部焊接。当焊缝超过钢筋直径的一半时，焊打摆动宜采用立焊的运弧方式，一层一层地把坡口填满，其加强高和加强宽与坡口平焊相同。当采用K形坡口时，应在坡口两面交替轮流施焊，坡口成45°角左右。⒐钢筋熔槽帮条焊，操作时应把两根钢筋水平放置，将一边长约40～60mm、长80～100mm的角钢作垫模；对焊的两根钢筋端面间隙取10～16mm，并在熔槽角钢两侧点焊定位。焊接时电流宜稍大，以接缝根部引弧后连续施焊，形成熔池，使钢筋端部熔合良好。每焊完一根焊条后，应将焊渣除净，然后再焊，其他与坡口焊接相同。钢筋与角钢垫模的贴合两侧应焊一至三道填角焊缝，长度与角钢同，使角钢起到帮条作用。⒑钢筋窄间隙焊，操作时钢筋应置于铜模中，并应留出一定间隙，用焊条连续焊接，熔化钢筋端面和使熔敷金属填充间隙，形成接头。焊接时，钢筋端面应平整；应选用低氢型碱性焊条；端面间隙和焊接参数可按下表选用；从焊缝根部引弧后应连续进行焊接，左右来回运弧，在钢筋端面处电弧应少许停留，并使其熔合；当焊至端面间隙的4/5高度后，焊缝应逐渐扩宽；当熔池过大时，应改连续焊为断续焊，避免过热；焊缝余高不得大于3mm，且应平缓过渡至钢筋表面。⒒钢筋电弧焊对焊条直径与焊接电流的选择可参照表8-4采用。焊条直径与焊接电流的选择表8-4帮条焊、搭接焊坡口焊焊接位置钢筋直径（mm）焊条直径（mm）焊接电流（A）焊接位置钢筋直径（mm）焊条直径（mm）焊接电流（A）平焊10～1214～2225～3236~403.24.05.05.090～130130～180180～230190～240平焊16～2022～2528～3236～403.24.05.05.0140～170170～190190～220200～230立焊10～1214～2225～3236～403.24.05.05.080～110110～150120～170170～220立焊16～2022～2528～3236～403.24.04.05.0120～150150～180180～200190～210五、质量标准（一）主控项目⒈钢筋的材质、规格及焊条类型符合钢筋工程的设计要求和施工规范的规定，并有材质及产品合格证书和物理性能检验报告。⒉钢筋焊接的弧焊机性能必须符合《钢筋焊接及验收规范》（JGJ18-962012）的规定。 ⒊焊工必须持有相应等级焊工证。（二）一般项目⒈所有焊接接头在清渣后逐个进行上测或量测，要求焊缝表面平整，不得有较大的咬边、凹陷、焊瘤、夹渣及气孔；接头处不得有裂纹；尺寸和缺陷的允许偏差见表8-5。⒉强度检验时，以每300个同类型接头（同钢筋级别、同钢筋型式）为一批，切取3个接头进行拉伸试验，其抗拉强度均不得低于该级别钢筋的规定抗拉强度值，且至少有两试件呈塑性断裂。如果不合格怎么办？有两个区分标准，一个需要复试，还有直接判定不合格。JGJ18六、成品保护⒈焊接接地线应与钢筋接触良好，防止因起弧而烧伤钢筋。⒉焊接后不得往焊完的接头浇水冷却，不得敲钢筋接头。⒊运输装卸焊接钢筋，不能随意抛掷。钢筋电弧焊接头尺寸偏差及缺陷允许值表8-5名称单位接头型式帮条焊搭接焊坡口焊窄间歇焊熔槽帮条焊帮条沿接头中心线的纵向偏移mm0.3d接头处弯折角（°）3332接头处钢筋轴线的偏移mm0.1d0.1d0.1d且不大于1mm焊缝厚度mm+0.05d0+0.05d0与新规范不一致——焊缝宽度mm+0.1d00.1d0——焊接长度mm-0.3d-0.3d——横向咬边深度mm0.50.50.5在长2d焊疑表面上的气孔及夹渣数量个22——面积66——在全部焊缝表面上的气孔及夹渣数量个————2面积mm2————6注：⒈d为钢筋直径（mm）；⒉负温电弧焊接头咬边深度不得大于0.2mm。 七、施工注意事项⒈根据钢筋级别、直径、接头形式和焊接位置，选择适宜的焊条直径和焊接电流，保证焊缝与钢筋熔合良好。⒉焊接时要注意保持焊条干燥，如受潮应先在150～350℃下烘1～3h。⒊钢筋电弧焊接应注意防止钢筋的焊后变形，应采取对称、等速施焊，分层轮流施焊，选择合理的焊接顺序、缓慢冷却等措施，减少变形。⒋冬期负温条件下进行HRB335、HRB400、RRB400级钢筋焊接时，应加大焊接电流（较夏季增大10%～15%），减缓焊接速度，使焊件减小温度梯度并延缓冷却。同时从焊件中部起弧，逐渐向端部运弧，或在中间先焊一段短焊缝，以使焊件预热，减少温度梯度。⒌焊接过程中若发现接头有弧坑、未填满、气孔及咬边、焊瘤等质量缺陷时，应立即修整补焊。HRB400、RRB400级钢筋接头冷却后补焊，需先用氧乙炔焰预热。⒍焊接过程中及时清渣，焊缝表面光滑平整，焊缝美观，加强焊缝应平缓过渡。八、安全环保措施⒈弧焊机必须接地良好，露天放置的焊机应有遮盖措施，焊接施工场所不能使用易燃材料搭设。⒉焊工操作要配带防护用品，高空作业必须戴安全带。⒊焊接用电线应保护绝缘良好，焊条应保持干燥；下雨露天环境下应禁止作业；在冬期20℃以下低温应停止施工。4.焊接产生的焊渣应及时清理。 1．4焊接工艺参数以下为网上资料，作为参考    焊接工艺参数是指焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量(例如：焊接电流、电弧电压、焊接速度、热输入等)的总称。焊条电弧焊的焊接工艺参数主要包括焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度和预热温度等。1．4．1焊条直径    焊条直径是根据焊件厚度、焊接位置、接头形式、焊接层数等进行选择的。    厚度较大的焊件，搭接和T形接头的焊缝应选用直径较大的焊条。对于小坡口焊件，为了保证底层的熔透，宜采用较细直径的焊条，如打底焊时一般选用Φ2.5mm或Φ3.2mm焊条。不同的焊接位置，选用的焊条直径也不同，通常平焊时选用较粗的Φ(4.0～6.0)mm的焊条，立焊和仰焊时选用Φ(3.2～4.0)mm的焊条；横焊时选用Φ(3.2～5.0)mm的焊条。对于特殊钢材，需要小工艺参数焊接时可选用小直径焊条。     根据工件厚度选择时，可参考表3-20。对于重要结构应根据规定的焊接电流范围(根据热输入确定)参照表3—21焊接电流与焊条直径的关系来决定焊条直径。1．4．2焊接电流    焊接电流是焊条电弧焊的主要工艺参数，焊工在操作过程中需要调节的只有焊接电流，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。焊接电流的选择直接影响着焊接质量和劳动生产率。    焊接电流越大，熔深越大，焊条熔化快，焊接效率也高，但是焊接电流太大时，飞溅和烟雾大，焊条尾部易发红，部分涂层要失效或崩落，而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷，增大焊件变形，还会使接头热影响区晶粒粗大，焊接接头的韧性降低；焊接电流太小，则引弧困难，焊条容易粘连在工件上，电弧不稳定，易产生未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷，且生产率低。    因此，选择焊接电流时，应根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置及焊接层数来综合考虑。首先应保证焊接质量，其次应尽量采用较大的电流，以提高生产效率。板厚较的，T形接头和搭接头，在施焊环境温度低时，由于导热较快，所以焊接电流要大一些。但主要考虑焊条直径、焊接位置和焊道层次等因素。    1)考虑焊条直径焊条直径越粗，熔化焊条所需的热量越大，必须增大焊接电流，每种焊条都有一个最合适电流范围，表3-21是常用的各种直径焊条合适的焊接电流参考值。    当使用碳钢焊条焊接时，还可以根据选定的焊条直径，用下面的经验公式计算焊接电流：               I=dK式中：I一一焊接电流(A)：      d——焊条直径(mm)：      K——经验系数(A／cra)，见表3-20。 表3-20焊接电流经验系数与焊条直径的关系[9]焊条直径d／mm1.62～2.53.24～6经验系数K20～2525～3030～4040～50    2)考虑焊接位置  在平焊位置焊接时，可选择偏大些的焊接电流，非平焊位置焊接时，为了易于控制焊缝成形，焊接电流比平焊位置小10％～20％。    3)考虑焊接层次  通常焊接打底焊道时，为保证背面焊道的质量，使用的焊接电流较小；焊接填充焊道时，为提高效率，保证熔合好，使用较大的电流：焊接盖面焊道时，防止咬边和保证焊道成形美观，使用的电流稍小些。    焊接电流—一般可根据焊条直径进行初步选择，焊接电流初步选定后，要经过试焊，检查焊缝成形和缺陷，才可确定。对于有力学性能要求的如锅炉、压力容器等重要结构，要经过焊接工艺评定合格以后，才能最后确定焊接电流等工艺参数。1．4．3电弧电压当焊接电流调好以后，焊机的外特性曲线就决定了。实际上电弧电压主要是由电弧长度来决定的。电弧长，电弧电压高，反之则低。焊接过程中，电弧不宜过长，否则会出现电弧燃烧不稳定、飞溅大、熔深浅及产生咬边、气孔等缺陷：若电弧太短，容易粘焊条。一般情况下，电弧长度等于焊条直径的0.5～1倍为好，相应的电弧电压为16—25V。碱性焊条的电弧长度不超过焊条的直径，为焊条直径的一半较好，尽可能地选择短弧焊；酸性焊条的电弧长度应等于焊条直径。1．4．4焊接速度    焊条电弧焊的焊接速度是指焊接过程中焊条沿焊接方向移动的速度，即单位时间内完成的焊缝长度。焊接速度过快会造成焊缝变窄，严重凸凹不平，容易产生咬边及焊缝波形变尖；焊接速度过慢会使焊缝变宽，余高增加，功效降低。焊接速度还直接决定着热输入量的大小，一般根据钢材的淬硬倾向来选择。1．4．5焊缝层数    厚板的焊接，一般要开坡口并采用多层焊或多层多道焊。多层焊和多层多道焊接头的显微组织较细，热影响区较窄。前一条焊道对后一条焊道起预热作用，而后一条焊道对前一条焊道起热处理作用。因此，接头的延性和韧性都比较好。特别是对于易淬火钢，后焊道对前焊道的回火作用，可改善接头组织和性能。    对于低合金高强钢等钢种，焊缝层数对接头性能有明显影响。焊缝层数少，每层焊缝厚度太大时，由于晶粒粗化，将导致焊接接头的延性和韧性下降。1．4．6热输入     熔焊时,由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量称为热输入。其计算公式如下：                   Q=NLU/u式中  Q——单位长度焊缝的热输入(J／cm)      I——焊接电流(A)；      U——电弧电压(V)；      u——焊接速度(cm／s)      n——热效率系数，焊条电弧焊为0.7～0.8。    热输入对低碳钢焊接接头性能的影响不大，因此，对于低碳钢焊条电弧焊—一般不规定热输入。对于低合金钢和不锈钢等钢种，热输入太大时，接头性能可能降低：热输入太小时，有的钢种焊接时可能产生裂纹。因此，焊接工艺规定热输入。焊接电流和热输入规定之后，焊条电弧焊的电弧电压和焊接速度就间接地大致确定了。    一般要通过试验来确定既可不产生焊接裂纹、又能保证接头性能合格的热输入范围。允许的热输入范围越大，越便于焊接操作。1．4．7预热温度    预热是焊接开始前对被焊工件的全部或局部进行适当加热的工艺措施。预热可以减小接头焊后冷却速度，避免产生淬硬组织，减小焊接应力及变形。它是防止产生裂纹的有效措施。对于刚性不大的低碳钢和强度级别较低的低合金高强钢的一般结构，一般不必预热。但对刚性大的或焊接性差的容易产生裂纹的结构，焊前需要预热。    预热温度根据母材的化学成分、焊件的性能、厚度、焊接接头的拘束程度和施焊环境温度以及有关产品的技术标准等条件综合考虑，重要的结构要经过裂纹试验确定不产生裂纹的最低预热温度。预热温度选得越高，防止裂纹产生的效果越好；但超过必需的预热温度，会使熔合区附近的金属晶粒粗化，降低焊接接头质量，劳动条件也将会更加恶化。整体预热通常用各种炉子加热。局部预热一般采用气体火焰加热或红外线加热。预热温度常用表面温度计测量。1．4．8后热与焊后热处理    焊后立即对焊件的全部(或局部) 进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施称为后热。后热的目的是避免形成硬脆组织，以及使扩散氢逸出焊缝表面，从而防止产生裂纹。    焊后为改善焊接接头的显微组织和性能或消除焊接残余应力而进行的热处理称为焊后热处理。焊后热处理的主要作用是消除焊件的焊接残余应力，降低焊接区的硬度，促使扩散氢逸出，稳定组织及改善力学性能、高温性能等。因此，选择热处理温度时要根据钢材的性能、显微组织、接头的工作温度、结构形式、热处理目的来综合考虑，并通过显微金相和硬度试验来确定。    对于易产生脆断和延迟裂纹的重要结构，尺寸稳定性要求高的结构，以及有应力腐蚀的结构，应考虑进行消除应力退火：对于锅炉、压力容器，则有专门的规程规定，厚度超过一定限度后要进行消除应力退火。消除应力退火必要时要经过试验确定。铬钼珠光体耐热钢焊后常常需要高温回火，以改善接头组织，消除焊接残余应力。    重要的焊接结构，如锅炉、压力容器等，所制定的焊接工艺需要进行焊接工艺评定，按所设计的焊接工艺而焊得的试板的焊接质量和接头性能达到技术要求后，才子正式确定。焊接施工时，必须严格按规定的焊接工艺进行，不得随意更改。前严格按照说明书的规定进行烘焙，焊前清除焊件上的油污、水分，减少焊缝中氢的含量：选择合理的焊接工艺参数和热输入，减少焊缝的淬硬倾向：焊后立即进行消氢处理，使氢从焊接接头中逸出：对于淬硬倾向高的钢材，焊前预热、焊后及时进行热处理，改善接头的组织和性能：采用降低焊接应力的各种工艺措施。    (3)再热裂纹焊后，焊件在一定温度范围内再次加热(消除应力热处理或其他加热过程)而产生的裂纹叫再热裂纹。    产生的原因：再热裂纹一般发生在含V、Cr、Mo、B等合金元素的低合金高强度钢、珠光体耐热钢及不锈钢中，经受一次焊接热循环后，再加热到敏感区域(550～650℃范围内)而产生的。这是由于第一次加热过程中过饱和的固溶碳化物(主要是V、Mo、Cr，碳化物)再次析出，造成晶内强化，使滑移应变集中于原先的奥氏体晶界，当晶界的塑性应变能力不足以承受松弛应力过程中的应变时，就会产生再热裂纹。裂纹大多起源于焊接热影响区的粗晶区。再热裂纹大多数产生于厚件和应力集中处，多层焊时有时也会产生再热裂纹。    防止措施：在满足设计要求的前提下，选择低强度的焊条，使焊缝强度低于母材，应力在焊缝中松弛，避免热影响区产生裂纹：尽量减少焊接残余应力和应力集中；控制焊接热输入，合理地选择热处理温度，尽可能地避开敏感区范围的温度。'