工作原理
鋼筋電渣壓力焊是將兩鋼筋安放成豎向對接形式,利用焊接電流通過兩鋼筋間隙,在焊劑層下形成電弧過程和電渣過程,產生電弧熱和電阻熱,熔化鋼筋,加壓完成的一種壓焊方法。
電渣壓力焊的焊接過程包括四個階段:引弧過程、電弧過程、電渣過程和頂壓過程。
焊接開始時,首先在上、下兩鋼筋端面之間引燃電弧,使電弧周圍焊劑熔化形成空穴;隨之焊接電弧在兩鋼筋之間燃燒,電弧熱將兩鋼筋端部熔化,熔化的金屬形成熔池,熔融的焊劑形成熔渣(渣池),復蓋於熔池之上,此時,隨著電弧的燃燒,上、下兩鋼筋羰部逐漸熔化,將上鋼筋不斷下送,以保持電弧的穩定,繼續電弧過程;隨電弧過程的延續,兩鋼筋端部熔化量增加,熔池和渣池加深,待達到一定深度時,加快上鋼筋的下送速度,使其端部直接與渣池接觸,這時,電弧熄滅而變電弧過程為電渣過程;待電渣過程產生的電阻熱使上、下兩鋼筋的端部達到全截面均勻加熱的時候,迅速將上鋼筋向下頂壓,擠出全部熔渣和液態金屬,隨即切斷焊接電源,完成了焊接工作。
電渣壓力焊適用於現澆鋼筋混凝土結構中豎向或斜向(傾斜度在4:1範圍內)鋼筋的連線,特別是對於高層建築的柱、牆鋼筋,套用尤為廣泛。
焊接設備
焊接機具
(1)焊接電源
電渣壓力焊可採用交流或直流焊接電源,焊機容量應根據所焊鋼筋的直徑選定。由於電渣壓力焊機的生產廠家很多,產品設計各有不相同,所以配用焊接電源的型號也同,常用的多為弧焊電源(電弧焊機),如BX3-500型、BX3-630型、BX3-750型、BX3-1000型等。
(2)焊接夾具
焊接夾具由立柱、傳動機械、上、下夾鉗、焊劑筒等組成,其上安裝有監控器,即控制開關、次級電壓表、時間顯示器(蜂鳴器)等,焊接夾具應具有足夠的剛度,在最大允許荷載下應移動靈活,操作便利;焊劑筒的直徑應與所焊鋼筋直徑相適應;監控器上的附屬檔案(如電壓表、時間顯示器等)應配備齊全。
(3)控制箱
控制箱的主要作用是通過焊工操作,使弧焊電源的初級線接通或斷開,控制箱正面板上裝有初級電壓表、電源開關、指示燈、信號電鈴等,也可刻制焊接參數表,供操作人員參考。
焊劑
(1)焊劑的作用
熔化後產生氣體和熔渣,保護電弧和熔池,保護焊縫金屬,更好地防止氧化和氮化;減少焊縫金屬中化學元素的蒸發和燒損;使焊接過程穩定;具有脫氧和摻合金的作用,使焊縫金屬獲得所需要的化學成分和力學性能;焊劑熔化後形成渣池,電流通過渣池產生大量的電阻熱;包托被擠出的液態金屬和熔渣,使接頭獲得良好盛開; 渣殼對接頭有保溫和緩冷作用。
(2)常用焊劑
焊劑牌號為“焊劑×××”其中第一位數字表示焊劑中氧化錳含量,第二位數字表示二氧化矽和氟化鈣含量,第三個數字表示同一牌號焊劑的不同品種。
施工中最常用的焊劑牌號為“焊劑431”,它是高錳、高矽、低氟類型的,可交、直流兩用,適合於焊接重要的低碳鋼鋼筋及普通低合金鋼鋼筋。與“焊劑432”性能相近的還有“焊劑350”、“焊劑360”、“焊劑430”、“焊劑433”等。
“焊劑”亦可寫成“HJ”如“焊劑431”寫成“HJ431”。
有關部門正在研製專用電渣壓力焊的焊劑。
預防措施
危險性1、電渣壓力焊機二次空載電壓一般在65V-80V左右,其工作時間20%左右,空載時間80%左右,空載時間越長,人身觸電危險性越大,焊把線接在建築物的鋼筋上,與整個建築物金屬全部連通,焊接好的鋼筋林立密集,作業場地狹小,地面鋼筋堆放,作業人員長時間工作,一旦觸及焊把線電源就有觸電危險。
2、豎向焊接全部是嶄新螺紋鋼,質硬量重,作業用的勞保用品手套及鞋損壞快,沒有及時更換勞防用品,手與腳可能直接接觸鋼筋,很容易觸電危險。
3、潮濕和炎熱的天氣,汗濕程度嚴重,人體電阻明顯下降,一旦觸電,不容易擺脫,其危險性更大。
4、建築業施工一般時間安排較緊,一層樓面一般需焊接鋼筋成千上萬根,鋼筋焊接時需一次性完成,十多個小時連續作業是正常的,天氣炎熱的季節,長時間體力勞動和露天作業,人體極易疲勞,觸電危險性同樣較大。
安全意識淡薄
1、將電源線從弧焊機防觸電裝置內穿過,直接接在電焊機的進線電源端,放棄裝置的所有功能;
2、將電源的進線和出線接在裝置內的同一端上,當作過橋箱用,根本沒起到保護作用;
3、目前市場生產焊機二次降壓保護裝置的廠家多,良莠不齊,有的產品質量很差,有的廠家沒有測試設備,就投入生產、銷售和使用,更談不上3C認證,根本就沒有保護功能;一些使用單位安裝這種設備也僅僅是為了應付安全檢查;
4、用人工調節的弧焊機防觸電裝置,當其電壓轉換時,瞬間有3倍左右的衝擊電流,為了避開衝擊電流,只能將其調節過頭,所以起弧電阻低,起弧較困難,使用者將其調到(紅燈)工作狀態,失去空載狀況下的保護功能,當安全檢查時再調回到待機(綠燈),這只是應付安全檢查;
5、電源線沒有根據電流選配,500型電焊機進線有的用4mm2、6mm2,而6mm2電線安全載流量只能達到50A電流,不到30min接頭就發熱並將設備燒壞;
6、電焊機容量和選用的防觸電裝置不相配套,存在安全事故隱患;
7、有兩檔粗調節的交流弧焊機,兩擋狀態的空載性能參數差別很大,增加觸電危險性。
預防措施的探導
1、電渣壓力焊機操作人員必須配備專用的勞動防護用品(手套和絕緣鞋),而且要經常檢查防護用品的完好性。原因是所接觸的都是嶄新帶有堅硬毛刺的螺紋鋼,其損壞較快,很容易造成觸電事故。
2、電渣壓力焊機加裝弧焊機防觸電裝置(二次降壓保護器),根據弧焊機防觸電裝置國家標準GB10235-2000的技術要求:(1)空載安全電壓小於24V,能在任何潮濕場合都沒有人身觸電危險,確保操作人員的人身安全;(2)起動時間小於0.06s,對電渣壓力焊作業根本沒有起動回響時間;(3)起動靈敏度小於500Ω,對人體在任何潮濕場合接觸二相電時不會起動達到安全保護;(4)待機延時時間小於1s,當二次空載電壓80V時,在1s內降至小於24V,有效防止人身觸電死亡危險。以上4條都是有效防止電渣壓力焊機二次空載電壓傷人的科學依據。用戶在選購時一定要購買有國家強制性3C認證的弧焊機防觸電裝置。
3、電渣壓力焊機操作人員必須專業技能培訓,除電焊工特種操作證外,還需建築行業安全操作培訓合格,持二證上崗,操作時做好監督記錄,每台電渣壓力焊機作業為一小組,每小組必須有一人具備監管救護知識,或者多台(組)有專人監護制度。
4、現場安全監理人員對進入建築工地作業的電渣壓力焊機和電焊機,必須安裝弧焊機防觸電裝置才能進行作業,同時必須提供3C認證證書。根據國家質量認證中心和國家技術監督局的規定,沒有取得3C認證的產品不得進入現場使用。並不定期的對二次空載電壓進行測試,要求安全電壓低於24V。
焊接缺陷及消除措施
1、軸線偏移
(1)矯直鋼筋端部;(2)正確安裝夾具和鋼筋;(3)避免過大的頂壓力;(4)及時修理或更換夾具。
2、彎折
(1)矯直鋼筋端部;(2)注意安裝和扶持上鋼筋;(3)避免焊後過快卸夾具;(4)修理和更換夾具。
3、咬邊
(1)減少焊接電流;(2)縮短焊接時間;(3)注意上鉗口的起點和止點,確保上鋼筋頂壓到位。
4、未焊合
(1)增大焊接電流;(2)避免焊接時間過短;(3)檢修夾具、確保上鋼筋下送自如。
5、焊包不勻
(1)鋼筋端面力求平衡;(2)填裝焊劑儘量均勻;(3)延長焊接時間,適當增加熔化量。
6、氣孔
(1)按規定要求烘熔焊劑;(2)清除鋼筋焊接部位的鐵鏽;(3)確保接縫在焊劑中合適埋入深度。
7、燒傷
(1)鋼筋導電部位除淨鐵鏽;(2)儘量夾緊鋼筋。
8、焊包下淌
(1)徹底封堵焊劑筒的漏孔;(2)避免焊後過快回收焊劑。
註:鋼筋電渣壓力焊接頭應逐個進行外觀檢查,結果應符合下列要求:
(1)焊包較均勻,突出部分最少高出鋼筋表面4mm
(2)電極與鋼筋接觸處,無明顯的燒傷缺陷。
(3)接頭處的彎折角不大於4°
(4)接頭處的軸線偏移應不超過0.l倍鋼筋直徑,同時不大於2mm。
電渣壓力焊、接頭質量檢驗
1、取樣數量
電渣壓力焊接頭應逐個進行外觀檢查。當進行力學性能試驗時,應從每批接頭中隨機切取3個試件做拉伸試驗,且應按下列規定抽取試件。
(1)在一般構築物中,應以300個同級別鋼筋接頭作為一批。
(2)在現澆鋼筋混凝土多層結構中,應以每一樓層或施工區段中300個同級別鋼筋接頭作為一批,不足300個接頭仍應作為一批。
2、外觀檢查
電渣壓力焊接頭外觀檢查結果應符合下列要求:
(1)四周焊包凸出鋼筋表面的高度應大於或等於4mm。
(2)鋼筋與電極接觸處,應無燒傷缺陷。
(3)接頭處的彎折角不得大於4度。
(4)接頭處的軸線偏移不得大於鋼筋直徑0.1倍,且不得大於2mm。
外觀檢查不合格的接頭應切除重焊,或採用補強焊接措施。
3、拉伸試驗
電渣壓力焊接頭拉伸試驗結果,3個試件的抗拉強度均不得小於該級別鋼筋規定的抗拉強度。
當試驗結果有1個試件的抗拉強度低於規定值,應再取6個試件進行復驗。復驗結果,當仍有1個試件的抗拉強度小於規定值,應確認該批接頭為不合格品。
操作規程
1根據所選機型按附錄的接線圖接好線路。2根據待焊鋼筋直徑,參照出廠說明書提供的技術參數調整弧焊機電流至所需位置。
3打開控制電源開關,觀察電源指示燈是否正常。
4用焊機機頭的下夾具夾住固定的下鋼筋,下鋼筋端頭伸在焊劑筒中偏下位置;對於齒輪式機頭則將上夾具搖到距上止點15mm處,把待焊鋼筋夾在上夾具上;對於槓桿式機頭則是將槓桿置於水平位置,把待焊鋼筋夾在上夾具上。
5使上下鋼筋端頭頂住,並應接觸良好,裝上焊劑筒,底部放上合適的石棉防漏墊,將下部間隙堵嚴,關閉焊劑盒,將乾燥的焊劑倒入筒中,以裝滿為止。
6做好上述準備工作後,可以開始焊接。對於齒輪式機頭,搬動機頭控制盒上的按鈕開關至焊接位置,這時接通焊接電源,立即搖動手柄,提升上鋼筋2~4mm引燃電壓,觀察電壓表,使電壓穩定在25~45v之間;如電壓偏低,反時針搖動手柄,如電壓偏高,則順時針搖動手柄,參考機頭儀表盒上的數字時間顯示,當各項技術參數符合要求時,迅速順時針搖動手柄下送鋼筋,並用力頂緊,同時置儀表盒上的按鈕開關於“停止”位置,斷掉焊機電源,至此一個接頭焊接完畢;對於槓桿式機頭,焊接時按下手把的控制開關,並輕輕按動手把引燃電弧使監視器指針在“電渣—電弧”位置,數字顯示時間達到要求後,迅速抬起後把,使鋼筋接口處產生一定壓力,並同時釋放控制開關,至此焊接過程結束。
7焊口焊完後,隔2~3分鐘,打開焊劑盒回收未熔焊劑。