1、 东方电厂二期 2350MW 级燃煤机组工程土建钢筋、预埋件焊接一、焊接的发展简史焊接是一种古老的加工方法，已有上千年的历史，据有关资料介绍，出土的秦代兵马俑铜马车是由许多块焊成的。有记载的焊接方法、软钎焊和锻焊至少也有数百年的历史。但用于现代工业生产的焊接方法，多数还是19世纪初发现电弧，特别是1885年俄罗斯人别那尔道斯发明碳弧焊之后出现的。工业技术的进步，新材料、新能源的出现，推动了焊接技术的发展。是 19 世纪末期、20 世纪初期发展起来的一种重要的金属加工工艺。由于它具有一系列技术上和经济上的优越性，目前已发展成为一门独立的学科，广泛应用于航空、航天、原子能、化工、造船、电子技术、建
2、筑、交通、电力、机械制造等工业部门。二、什么叫焊接两种或两种以上的材料（同种材料或异种材料），通过电子加热、加压两者兼用使原子或分子之间的结合和扩散造成永久性连接的工艺过程，叫做焊接。 三、焊接电弧的产生焊接电弧是由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。它是电弧焊的热源。四、焊接的优点焊接与螺钉连接、铆接、铸件及锻件相比具有下列优点：（1）节省金属材料、减轻结构重量，且经济效益好。据统计，焊接结构比铆接结构重量可减轻15-20%，比铸件轻30%-40，比锻件轻30%。（2）简化了加工与装配工序，生产周期短，生产效率高。（3）结构强度高，接
3、头密封性好。采用轧制材料的焊接结构的材质一般比铸件好。即使不用轧材，用小铸件拼焊成大件，小铸件的质量也比大铸件容易保证。焊接结构接头密封性比铆接和铸件高得多。因此，焊接的容器能充分满足高温、高压条件下对强度和密封性的要求。（4）为结构设计提供较大的灵活性。可以按结构的受力情况优化配置材料，按工程需要在不同部位选用不同强度、不同耐磨、耐腐蚀及耐高温等性能的材料。例如，大型齿轮的轮缘可用高强度的耐磨优质合金钢，而其它部分则可用一般钢材来制造，这样既提高了齿轮的使用寿命，又节省了优质钢材。（5）用拼焊的方法可以大大突破铸锻能力的限制，可以生产特大型锻焊、铸焊结构，提供特大、特重型设备、毛坯，促进了国
4、民经济的发展。（6）焊接工艺过程容易实现机械化和自动化。五、焊接的特点1、焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大铆钉孔周围的应力集中系数变化较小，而焊缝除了起着连接焊件的作用外，还与基本金属组成一个整体，并能在外力作用下与它一起变形。因此，焊缝的形状和焊缝的布置必然会影响应力的分布，使应力集中在较大的范围内变比。应力集中对结构的脆性断裂和疲劳有很大的影响。采取合理的工艺和设计，可以控制焊接结构的应力集中，提高其强度和寿命。2、焊接结构有较大的焊接应力和变形绝大多数焊接方法部采用局部加热，经焊接后的焊件不可避免地在结构中会产生一定的焊接应力和变形。焊接应力和变形不但可能引起工艺缺陷，而且影响结构
5、的承载能力（如强度、刚度和受压稳定性）及结构的加工粮度和尺寸稳定性。3、除焊接接头具有较大的性能不均匀性由于焊缝金属的成分和组织与基体金属不同，接头各部位经历的热循环不同，使接头不同区域的性能不同。焊接接头的不均匀性表现在力学性能及金相组织上。对于高强钢选用不同的焊接材料和焊接工艺，接头各区域的组织和性能可有很大差别。接头的这种不均匀性对接头的断裂行为有很大影响，必须予以足够的重视。4、焊接接头中存在着一定数量的缺陷焊接接头中通常有裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等缺陷。缺陷的存在会降低强度，引起应力集中，损坏焊缝致密性，是造成焊接结构破坏的主要原因之一。但是，采用合适的工艺措施加强工艺质量管
6、理，这些缺陷是可以预防的，即使已产生了缺陷，也是可修复的。五、焊接接头的整体性焊接接头的整体性是焊接结构区别于铆接结构的一个重要特性。这个特性一方面赋予焊接结构高密封性和高刚度，另一方面又带来了问题。例如，止裂性能不如铆接结构好，裂纹一旦扩展，就不易制止，而铆接缝往往可以起到限制裂纹扩展的作用。综上所述，焊接结构有其自身的特点，只有正确地认识，切实掌握它的特点，才能设计制造出性能良好、经济指标高的焊接结构。历史上许多焊接结构失效的事例追究其根源，多数与未能考虑焊接结构的特点有关。例如，设计人员过分地依赖于整体应力计算而忽略局部形状的设计。大量实践经验证明：一些承受循环应力的焊接接头，尽管在整体
7、设计中考虑了疲劳强度，但是由于局部设计不合理，会过早地使结构疲劳失效，从而达不到预期的寿命要求。再如在一些容器标准中，由于考虑补偿焊缝缺陷的作用或接头焊缝热影响区的性能改变，规定了采用焊缝系数，即通过加大焊缝厚度来解决这一矛盾。事实证明：这种做法缺乏理论依据，因为靠增加焊缝厚度无法弥补焊接缺陷的有害作用和热影响区韧性的改变。相反，由于增加了焊缝厚度，使得缺陷的作用更加明显，同时又由于焊缝厚度的增加，势必造成极厚增加，从经济角度考虑也是极不合算的。妥善解决的方法应该是提高接头质量。其次是未考虑焊接结构工作特点，往往把铆接结构的设计方案（如采用搭接接头、加盖板接头）原封不动地搬到焊接结构设计中来，
8、这对于承受疲劳载荷的接头、有脆性破坏倾向的接头，以及有应力腐蚀影响的接头是极其有害的。按照在焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为三大类：熔焊、压焊和钎焊。熔焊是利用局部加热，使连接处的金属熔化，并加入（或不加入）填充金属而使其结合的焊接方法。它是最有利于金属原子间结合的方法。工业中常用的气焊、电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊等都属于熔焊。我们今天主要讲的是土建工程施工中的钢筋焊接技术和质量执行标准：是国家标准是建设部发布的行业标准钢筋焊接及验收规程JGJ 18-2003 J 2532003 及火力发电厂焊接技术规程七、钢筋焊接在本工程施工中，目前现场采取的焊接工艺方法主要有“钢筋
9、闪光焊、电渣压力焊、钢筋手工搭接焊、预埋件电弧焊”这几种。今天我们依据国家 钢筋焊接及验收规程标准结合现场采取的钢筋焊接工艺施工实际情况，对以上这几种焊接工艺质量要求进行探讨和学习。7.1、材料控制7.1.1、钢筋材料选材首先要适用于本规程的焊接钢筋，其力学性能和化学成分应分别符合下列现行国家标准的规定：钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB1499；钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB13013；钢筋混凝土用余热处理钢筋GB13014；冷轧带肋钢筋GB13788；低碳钢热轧圆盘条GB/T701。7.1.2、焊接材料焊条、焊丝、焊剂选用一定要与钢筋材料相匹配。焊材、焊剂在使用前应按照其说明书的要求进行烘焙，重复
10、烘焙不得超过两次。以上采购的钢筋、焊材必须要有厂家的产品质量保证书、钢材批号化学成份和力学性能的检验证书等。7.2、钢筋焊接技术条件钢筋焊接规程要求钢筋焊接时：各种焊接方法的适用范围应符合钢筋焊接规程表（4.1.1）规定的钢筋焊接方法和运用范围7.2.1、电渣压力焊适用于柱、墙、构筑物等现浇混凝土结构中竖向受力钢筋的连接；不得在竖向焊接后横置于梁、板等构件中作水平钢筋用。7.2.2、在工程开工正式焊接之前，参与各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。7.2.3、钢筋焊接施工之前，应清除钢筋。钢板焊接部位以及钢筋与电极接触
11、处表面上的锈斑、油污、杂物等；钢筋端部当有弯折、扭曲时，应予以矫直或切除。7.2.4、带肋钢筋进行闪光对焊。电弧焊。电渣压力焊和气压焊时，宜将纵肋对纵肋安放和焊接。7.2.5、当采用低氢型碱性焊条时，应按使用说明书的要求烘焙，且宜放入保温筒内保温使用；酸性焊条着在运输或存放中受潮，使用前亦应烘焙后方能使用。7.2.6、焊剂应存放在干燥的库房内，当受潮时，在使用前应经250300烘焙2h。使用中回收的焊剂应清除熔渣和杂物，并应与新焊剂混合均匀后使用。7.2.7、在环境温度低于-5条件下施焊时，焊接工艺应符合下列要求：1）闪光对焊时，宜采用预热闪光焊或闪光预热闪光焊；可增加调伸长度，采用较低变压器
12、级数，增加预热次数和间歇时间。2）电弧焊时，宜增大焊接电流，减低焊接速度。电弧帮条焊或搭接焊时，第一层焊缝应从中间引弧，向两端施焊；以后各层控温施焊，层间温度控制在150350之间。多层施焊时，可采用回火焊道施焊。3）当环境温度低于-20时，不宜进行各种焊接。7.2.8、 雨天、雪天不宜在现场进行施焊；必须施焊时，应采取有效遮蔽措施。焊后未冷却接头不得碰到冰雪。在现场进行闪光对焊或电弧焊，当风速超过7.9m/s时，应采取挡风措施。进行气压焊，当风速超过5.4m/s时，应采取挡风措施。7.2.9、 进行电阻点焊、闪光对焊。电渣压力焊。埋弧压力焊时，应随时观察电源电压的波动情况，当电源电压下降大于
13、5%。小于8%，应采取提高焊接变压器级数的措施；当大于或等于8%时，不得进行焊接。7.2.10、焊机应经常维护保养和定期检修，确保正常使用。7.2.11、对从事钢筋焊接施工的班组及有关人员应经常进行安全生产教育，执行现行国家标准焊接与切割安全GB9448中有关规定，对氧、乙炔、液化石油气等易燃。易爆材料，应妥善管理，注意周边环境，制定和实施各项安全技术措施，加强焊工的劳动保护，防止发生烧伤。触电、火灾、爆炸以及烧坏焊接设备等事故。八、钢筋闪光焊对焊的原理在闭合焊接电源后，将夹在电极中的两焊件移近到相互接触状态，但不能压紧，这时两焊件仅有一些点接触，接触电阻很大。当电流通过时，由于接触电大和电流
14、密度大，因此迅速将接触处的金属加热熔化，形成一些熔化金属的“过梁”。形成的过梁在焊接电流的作用下，被迅速加热到沸点而引起蒸发，形成过梁爆破，使金属微粒从接触面以很高的初速度（约50m/s）作火状射出，即进入闪光阶段。随着动电极的缓慢推进，过梁不断产生和爆破，同时焊件逐渐缩短，接触面的温度也逐渐升高，过梁爆破速度逐渐加快，动电极的移动速度也必须逐渐加快，直到焊接面形成一层液态金属，并在一定深度上使金属达到塑性变形温度，这时就可以进入顶锻阶段。在顶锻阶段必须对焊件施加足够的顶锻压力，使接口间隙迅速减小，过梁停止爆破。然后切断焊接电流。在顶锻力的作用下挤出接触面的液态金属及氧化物等杂质，使洁净的塑性
15、金属紧密接触，并使接头部位产生一定的塑性变形，形成共晶晶粒，获得牢固的焊接接头。预热闪光对焊则是在闪光阶段前先以断续的电流脉冲加热焊件，然后再进入闪光和顶锻阶段。8.1、闪光对焊的特点在几种钢筋对焊方法比较中，闪光对焊具有工效高，材料省、费用低、质量好等优点。闪 光 对 焊 分 为 连 续 闪 光 焊 、 预 热 闪 光 焊 和 闪 光 预 热 闪光 焊 三 种8.2. 钢筋闪光焊的操作流程：检查设备选择焊接工艺及参数试焊、作模拟试件送试确定焊接参数焊接质量检验8.3、 连 续 闪 光 焊 ：将 工 件 夹 紧 在 钳 口 上 ， 接 通 电 源 后 ， 使 工 件 逐 渐 移 近 ， 端 面
16、 局 部 接 触 ；工 件 端 面 的 接 触 点 在 高 电 流 作 用 下 迅 速 熔 化 、 蒸 发 、 爆 破 ， 呈 高 温 粒 状 金属 从 焊 口 内 高 速 飞 溅 出 来 ， 当 旧 的 接 触 点 爆 破 后 又 形 成 新 的 接 触 点 ， 这 就形 成 一 个 连 续 不 断 的 爆 破 过 程 ， 并 伴 随 着 工 件 金 属 的 烧 损 ， 因 而 称 之 为 烧化 或 闪 光 过 程 。 为 了 保 证 连 续 不 断 的 闪 光 ， 随 着 金 属 的 烧 损 ， 工 件 需 要 连续 不 断 地 送 进 ， 即 以 一 定 的 送 进 速 度 来 适 应
17、焊 接 过 程 的 熔 化 速 度 。 工 件 经过 一 定 时 间 的 烧 化 ， 使 其 焊 口 达 到 一 定 的 温 度 ， 并 使 热 量 扩 散 到 焊 口 两 边 ，形 成 一 个 具 有 一 定 宽 度 的 温 度 区 ， 然 后 在 撞 击 式 的 顶 锻 压 力 作 用 下 液 态 金属 排 挤 在 焊 口 之 外 ， 使 工 件 焊 合 在 一 起 ， 并 在 焊 口 周 围 形 成 大 量 的 毛 刺 ；由 于 热 影 响 区 较 窄 ， 故 在 结 合 面 周 围 形 成 较 小 的 凸 起 ， 钢 筋 最 大 直 径 为 ： 级 钢 20， 级 钢 18， 级 钢
18、16。 低碳钢工件、或截面积不很大的工件对焊时，往往采用这种焊接方法。8.3.1 连续闪光对焊工艺过程:闭合电路闪光/(两钢筋端面轻微接触)连续闪光加热到将近熔点/(两钢筋端面徐徐移动接触)带电顶锻无电顶锻8.3.2、连续闪光焊特点连续闪光焊工艺方法简单、生产效率高，是焊工常用的一种方法，但是，采用这一方法，主要与焊机的容量、钢筋牌号和直径大小有密切关系，一定容量的焊机只能焊接与之相适应规格的钢筋。因此，钢筋焊接规程（表4.3.2 ）对连续闪光焊采用不同容量的焊机时，对不同牌号钢筋所能焊接的上限直径加以规定，以保证焊接质量。当超过表中限值时，应采用预热闪光焊。8.4、 预 热 闪 光 焊 ：也
19、 就 是 在 连 续 闪 光 焊 前 附 加 预 热 阶 段 ， 即 将 夹 紧 的 两 个 工 件 ， 在 电 源 闭合 后 开 始 以 较 小 的 压 力 接 触 ， 然 后 又 离 开 ， 这 样 不 断 地 断 开 又 接 触 ， 每 接触 一 次 ， 由 于 接 触 电 阻 及 工 件 内 部 电 阻 使 焊 接 区 加 热 ， 拉 开 时 产 生 瞬 时 闪光 。 经 上 述 反 复 多 次 ， 接 头 温 度 逐 渐 升 高 形 成 预 热 阶 段 。 焊 件 达 到 预 热 温度 后 进 入 闪 光 阶 段 ， 随 后 以 顶 锻 而 结 束 。 钢 筋 直 径 较 粗 时 ，
20、 宜 采 用 预 热 闪光 焊 。8.4.1、预热闪光对焊工艺过程:闭合电路 断续闪光预热/(两钢筋端面交替接触和分开 )连续闪光加热到将近熔点/(两钢筋端面徐徐移动接触)带电顶锻无电顶锻8.4.2、预热闪光焊一般有以下几方面的作用：1）可以提高工件端面的温度，使“闪光” 过程容易产生并保持次过程的稳定。对于大截面的工件闪光对焊，采用预热方法往往是必要的。2）预热可产生温度梯度较平缓的温度场，以扩大工件上的顶锻温度区。对于强度高，特别是高温强度较高的某些合金钢工件的闪光对焊，往往需要采用预热闪光焊。3）预热方法相当于扩大焊机的容量，使不预热时不可能焊接的较大截面的工件，也可以焊接。因此采用预热
21、方法使小功率的对焊机焊接较大截面的工件成为可能。 4）由于预热产生温度梯度较平缓的温度场，因此其烧化流量就可比不预热时要小一些。这样不仅节约了金属材料，而且对于某些不可能采用大烧化留量的工件（如圆环链）的焊接，往往必须采用预热闪光焊的方法。在小功率的手动对焊机上，预热过程一般用手工操作完成。对于某些专用焊机预热过程往往用机械方法和电子反馈的方法自动完成。8.5、 闪 光 预 热 闪 光 焊 ： 在 钢 筋 闪 光 对 焊 中 ， 钢 筋 多 数 采 用 切 断 机 断料 ， 断 部 易 出 现 压 伤 痕 迹 ， 个 别 呈 马 蹄 形 ， 有 时 原 料 端 不 直 和 不 够 平 整 ，这
22、 时 宜 采 用 闪 光 预 热 闪 光 焊 ， 此 方 法 就 是 在 预 热 闪 光 之 前 ， 预 加 闪光 阶 段 ， 其 目 的 就 是 把 钢 筋 端 部 压 伤 部 分 去 ， 使 其 端 面 达 到 比 较 平 整 ， 使整 个 断 面 上 加 热 温 度 比 较 均 匀 。8.6、闪光焊的要求 8.6.1、焊工必须持有有效的焊工考试合格证8.6.2、 对 焊 前 必 须 对 不 同 的 钢 筋 规 格 、 级 别 先 做 试 验 件 ， 检 验 合 格 后 ，才 能 批 量 焊 接 。8.6.3、 钢筋焊接施工之前，应清除钢筋。钢板焊接部位以及钢筋端头150mm范围内与电极接
23、触处表面上的锈斑、油污、杂物等；钢筋端部当有弯折、扭曲时，应予以矫直或切除。8.6.4、带肋钢筋进行闪光对焊。电弧焊。电渣压力焊和气压焊时，宜将纵肋对纵肋安放和焊接。8.6.5、 钢 筋 对 焊 接 头 处 弯 折 不 大 于 4， 钢 筋 轴 线 位 移 不 大 于 0.1d,且不 大 于 2mm， 并 应 做 到 焊 包 均 匀 、 无 横 向 裂 纹 和 烧 伤 。8.6.6、当环境温度低于-20时，不宜进行各种焊接。雨天、雪天不宜在现场进行施焊；必须施焊时，应采取有效遮蔽措施。焊后未冷却接头不得碰到冰雪。在现场进行闪光对焊或电弧焊，当风速超过7.9m/s时，应采取挡风措施。进行气压焊，
24、当风速超过5.4m/s时，应采取挡风措施。8.6.7、钢筋规程要求进行电阻点焊、闪光对焊。电渣压力焊。埋弧压力焊时，应随时观察电源电压的波动情况，当电源电压下降大于5%。小于8%，应采取提高焊接变压器级数的措施；当大于或等于8%时，不得进行焊接。8.6.8、连续闪光焊所能焊接的钢筋上限直径，应根据焊机容量、钢筋牌号等具体情况而定，并应符合钢筋焊接规程表4.3.2的规定。1）当超过表中规定，且钢筋端面较平整，宜采用“预热闪光焊”；2）当超过表中规定，且钢筋端面不平整，应采用“闪光预热闪光焊”3）当钢筋直径较小，钢筋牌号较低，可采用“连续闪光焊” ；按钢筋验收规程表 4.3.2 的规定范围内。连续
25、闪光焊钢筋上限直径焊机容量(KVA) 钢筋牌号 钢筋直径(mm)160(150)HPB235HRB335HRB400RRB40020222020100HPB235HRB335HRB400RRB4002018161680(75)HPB235HRB3351614HRB400RRB400121240HPB235Q235HRB335HRB400RRB400108.6.9、钢筋对焊异常现象、焊接缺陷及防止措施 项次 异常现象和缺陷种类 防止措施1烧化过程剧烈，并产生强烈的爆炸声1 降低变压器级数2 减慢烧化速度2 闪光不稳定1 清除电极底部和表面的氧化物2 提高变压器级数3 加快烧化速度3接头中有氧化膜、未焊透或夹渣1 增加预热程度2 加快临近顶锻时的烧化速度3 确保带电顶锻过程4 加快顶锻速度5 增大顶锻压力4 接头中有缩孔1 降低变压器级数2 避免烧化过程过分强烈3 适当增大顶锻留量及顶锻压力5焊缝金属过烧或热影响区过热1 减小预热程度2 加快烧化速度，缩短焊接时间3 避免过多带电顶锻6 接头区域裂纹 1 检验钢筋的碳、硫、磷含量；
