1、建筑物不锈钢圆钢避雷带的焊接施工摘要：建筑物避雷带大多采用镀锌扁钢暗敷，对于高层建筑物，有些采用的是明敷避雷带，后期维修较困难，要求避雷带不易被腐蚀，另外还要求美观，因此采用不锈钢材料制造。本文对不锈钢避雷带材料的选择，焊接、施工工艺及要求进行了分析。 关键词：不锈钢避雷带；焊接；施工 中图分类号： TU74 文献标识码：A 1 工程概况 某高层办公楼建筑面积 3 万平米，地下 1 层裙房 3 层主楼 21 层，总高度近 80 米，属一类防雷建筑物，采用联合接地系统，设计要求防雷接地电阻为 1 以下，避雷带设置在 3 层裙房和 21 层屋面上，屋面暗敷避雷带采用-25*4 镀锌扁钢，女儿墙明敷
2、避雷带设计要求为 10 镀锌圆钢，因特殊原因屋面女儿墙高度 3 米多，21 层屋面与 3 层裙房的避雷带沿侧墙明敷连接，落差很大，不便于今后的维护。 通常情况避雷带采用镀锌材料，由于镀锌材料长期暴露在大气中会产生锈蚀，影响导电性能，其次锈蚀的水会沿着外墙流下影响美观。所以一般情况屋顶暴露的避雷带每隔 3 年左右就要进行维护重刷防锈漆和银粉漆。因此，本项目采用不锈钢材料来作避雷带，避免避雷带后期维修的困难，增加整体美观性。虽然成本增加，但增加的成本可以在时间中消耗掉。 2 材料、方法与设备 避雷带焊接用到的材料涉及不锈钢和普通碳钢。不锈钢按组织状态分为马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢等，按成分又可分
3、为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。奥氏体型不锈钢按材料有304、316、316L、304L、201、202 等，不锈钢圆钢按生产工艺分可分为热轧、锻制和冷拉三种，本项目采用 10 热轧 304 奥氏体型不锈钢圆钢。不锈钢的焊接有手工电弧焊、手工钨氩弧焊、气焊等方法。手工电弧焊焊接方法简单，几乎可以用来焊接所有材料，对于室外使用也有很好的适应性。1因此本项目采用手工电弧焊，涉及不锈钢与不锈钢、不锈钢与普通碳钢的焊接。电弧焊机分为交流和直流弧焊机这两大类。交流弧焊机电弧电压一般不会随着焊接电流而发生变化，焊机的结构简单、成本也较为低廉，使用也较安全可靠，焊接时产生的噪音也小。但焊接电弧的稳定
4、性要比直流弧焊机差的多。本项目所用的交流电弧焊焊机型号为 BX6-300，额定容量 16-KVA，额定输入电压 220/380V，额定输入容量 13KVA，空载电压 50V，额定焊接电流 280A。 手工电弧焊焊条首先根据焊接金属的化学成分，然后根据药皮的类型来进行选择。一般焊条的合金成分要和基体金属一样或者更高。2石灰涂覆的焊条可用于直流反接，某些牌号也可用于交流。钛钙型药皮涂覆的焊条可用于交流或直流正接，由于其工作性能较好，电弧更稳定，焊渣易于清除，很适用于现场焊接。对于不锈钢与不锈钢焊接连接，选用可以交直流两用的 A102 不锈钢焊条。碳钢和不锈钢焊接，则选用可以交直流两用的 A302
5、不锈钢焊条。因为不锈钢和碳钢的物理性能数据对比，碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢，而略低于奥氏体型不锈钢；电阻率和线膨胀系数碳钢小，奥氏体型不锈钢大。要控制焊缝中母材金属的比例，即熔合比，可以减少焊缝裂纹。 3 焊接要求 3.1 焊前准备 焊条使用时应放在焊条筒内，不要用手直接接触焊条药皮。焊条使用前，最好先在 200-250烘焙 1-2 小时，不能多次重复焙烘，否则药皮容易开裂脱落，焊条上不能沾染油污及其它脏物。 焊前必须清除避雷带上可能使焊缝金属增碳的各种污染，焊后清渣和除锈应用砂轮和不锈钢钢丝刷。 3.2 焊接工艺 焊接电流是焊条电弧焊中最重要的一个工艺参数，它的大小直接影响焊接质
6、量。不锈钢电阻值高、导热系数小、散热慢，如选用与焊接碳钢时所选用的大电流，势必产生大量的热，从而使焊接接头过热，使抗晶间腐蚀能力下降。所以不锈钢-不锈钢焊接应采用小电流，不锈钢-碳钢焊接可适当增大。但焊接电流过小容易产生未焊透、夹渣等缺陷。 选择焊接电流大小时，还要考虑焊条类型、焊条直径、焊件厚度等因素。我们采用的焊条直径为 2.5mm，因此焊接电流适宜在 50-80A。 电弧电压主要影响焊缝宽度，电弧电压越高，焊缝就越宽，焊缝厚度和余高减少，飞溅增加，焊缝成形不易控制。电弧电压的大小主要取决于电弧长度，电弧长，电弧电压就高；电弧短，电弧电压就低。焊接电弧有长弧与短弧之分，当电弧长度是焊条直径
7、的 0.51.0 倍时，称为短弧；当电弧长度大于焊条直径时，称为长弧。一般在焊接过程中，希望电弧长度始终保持一致且尽量使用短弧焊接。 避雷带焊接接头形式有带-带搭接焊和带-支架 T 形焊，施工现场多采用横焊、立焊和仰焊。横焊操作容易，焊接时焊条向前进方向偏斜 70度左右，尽量少摆动。立焊焊条向上偏斜 50 度左右，从下向上焊，不可带弧跳跃上焊，电流要比横焊小 10%左右。仰焊时焊条向前进方向偏斜，与仰焊平面成 65 度左右，焊速要快，电流要比横焊小 15%左右。 奥氏体不锈钢如焊接不当，便会在焊缝和热影响区造成晶间腐蚀，有时，在紧邻熔合线的过热区还会有沿熔合线方向的深沟状似刀痕的腐蚀，称为刀状
8、腐蚀。因奥氏体不锈钢不会产生脆硬现象，在焊接过程中，可以设法增加焊接接头的冷却速度，在焊件直接浇水冷却。在工艺上，可采用小电流、大焊速、短弧等措施，缩短焊接接头在危险温度区停留的时间，可防止或减小贫铬区。避雷带因为直径较小，冷速较快，接头各区在焊后具有良好的塑性和韧性，使残余应力的有害影响显著减小。应力处理的温度范围正好处于不锈钢的敏化温度区，消除应力处理反而导致耐蚀性的降低。因此本项目不锈钢焊件焊后不作消除应力处理。 4 施工要求 4.1 技术要求 圆钢与圆钢焊接，避雷带接头处必须采用搭接焊，搭接长度大于 6倍圆钢直径。并且至少要三边焊（两侧和一个端头）以保证电气通路。避雷带与作好标记的防雷
9、引下线钢筋也同样焊接，保证钢筋上下贯通形成电气通路。 圆钢与扁钢焊接，为了达到连接可靠，在其接触部位两侧进行焊接外，并将圆钢弯成弧形或直角型卡子，或直接由钢带本身弯成弧形（或直角形）焊接。 扁钢与扁钢焊接， 扁钢与扁钢搭接长度应为扁钢宽度的 2 倍，当宽度不同时，搭接长度以宽的为准，至少三面焊接。 焊接应饱满牢固，不应有夹渣、咬肉、气孔等现象。 施工连成电气通道后测定接地电阻值，确定满足设计和有关规范要求。 4.2 安全要求 焊工应该经过安全教育和安全技术培训，经考核合格后取得安全操作证后才能进入施工现场操作。进人施工现场前应经过针对该工程的安全技术培训，了解工程安全特点及防护措施。 施工现场
10、应配备灭火器，防止爆炸、火灾、触电等突发性安全事故。工人使用完好的焊接工具，使用有防护玻璃的面罩，穿焊工专用工作服，戴手套。引弧时，焊工应注意周围工人避免强烈弧光伤害他人，一人操作，专人保护。焊接场所应保持宽敞通风，远离易燃易爆物。 所有焊接设备机壳必须接地。电焊钳、焊接电缆应有可靠的绝缘，焊工宜穿干燥的工作服和绝缘鞋，风雨天气应停止露天作业。 5 总结 本项目避雷带施工完成后采用 ZC8 型接地电阻测试仪对屋面进行多点测试，接地电阻值均在 0.66-0.79 之间，符合设计要求，也满足了甲方对美观和维护的要求。当今社会高层建筑越来越多，外形结构越来越复杂，避雷带的施工和维护难度越来越高。通过本工程施工现场的实践，避雷带材质进一步得到拓展，只要选对焊接机具和掌握快速、小电流、焊条不作大幅度横向摆动等焊接工艺不锈钢材质的避雷带运用会越来越广，有利于建筑物的维护和美观。 参考文献： 1 于启湛,丁成钢. 不锈钢的焊接M. 北京:机械工业出版社,2009. 2 高卫明. 焊接工艺M. 北京: 北京航空航天大学出版社,2007.
