钢筋焊接
作业指导书
编制单位：工程技术部
审核人：日期：
批准人：日期：
中铁十三局南京地铁项目经理部
二00一年八月
钢筋焊接工程
一、钢筋品种
钢筋按生产工艺可分为：热轧钢筋、冷轧钢筋、冷拉钢筋、冷拔钢丝、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线；
钢筋按化学成分可分为：碳素钢钢筋和普通低合金钢筋。碳素钢钢筋按含碳量多少，又可分为：低碳钢钢筋（含碳量低于0.25%）、中碳网钢筋（含碳量0.25%～0.7%）和高碳钢钢筋（含碳量大于0.7%）。普通低合金钢钢筋是在低碳钢和中碳钢的成分中加入少量合金元素，获得强度高和综合性能好的钢种，如20MnSi、20MnTi、45SMnV等。
钢筋按强度等级可分为：Ⅰ级钢筋（235/370级，即屈服点为235N/mm2，抗拉强度为370N/mm2）、Ⅱ级钢筋（335/510级）、Ⅲ级钢筋（400/570级）和Ⅳ级钢筋（540/835级）等。
钢筋按轧制外形可分为：光圆钢筋和带肋钢筋。带肋钢筋按肋的形状又可分为：月牙肋钢筋和等高肋钢筋。
钢筋按供货方式可分为：盘圆钢筋（直径不大于10mm）和直条钢筋（长度6～12m，根据需方要求，也可按定尺供应。）
二、钢材的可焊性
钢材的可焊性系指被焊钢材在采用一定焊接材料、焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度，也就是钢材对焊接加工的适应性。它包括以下两个方面：
工艺焊接性，也就是接合性能，指在一定焊接工艺条件下焊接接头中出现各种裂纹及其他工艺缺陷的敏感性和可能性。这种敏感性和可能性越大，则其工艺焊接性越差。
使用焊接性，是指在一定焊接条件下焊接接头对使用要求的适应性，以及影响使用可靠性的程度。这种适应性和使用可靠性越大，则其使用焊接性越好。
钢材的可焊性常用碳当量来估计。所谓碳当量法就是根据钢材的化学成分与焊接热影响区淬硬性的关系，粗略地评价焊接时产生冷裂纹的倾向和脆化倾向的一种估算方法。
碳素钢和低合金结构钢常用的碳当量Ceq计算公式为：
式中右边各项中的元素符号表示钢材化学成分中的元素含量（%）在钢筋材料中，合金元素的种类和数量均较少，所以碳当量的计算式可简化为：
经验表明，当Ceq＜0.4%时，钢材的淬硬倾向不大，焊接性能优良，当Ceq=0.4～0.6%，钢材的淬硬倾向强，属于较难焊的钢材。
碳当量法只考虑了化学成分对焊接性能的影响，没有考虑焊件厚度、扩散氢含量等因素。所以，使用碳当量法估价钢材的焊接性能时，还应考虑上述因素的影响。
钢筋的碳当量，按简化公式计算结果，列于表1。从表中的数据，可以看出：
热轧钢筋的碳当量表表1
级别 钢号 Ceq Ⅰ Q235 0.21～0.33 Ⅱ 20MnNb(b) 0.37～0.52
0.34～0.50 Ⅲ 20MnSiV
20MnSTi
25MnSi 0.37～0.52
0.37～0.52
0.40～0.57 Ⅳ 40Si2MnV
45SiMnV
45Si2MnTi 0.48～0.63
0.57～0.73
0.53～0.68 Ⅰ级钢筋的焊接性能良好。
Ⅱ级和Ⅲ级钢筋的焊接性能较差（尤其是碳、锰含量处于上限的情况），焊接时需采取预热、控制焊接规范等工艺措施。
Ⅳ级钢筋的碳当量很高，焊接难度大，不允许采用电弧焊，如需采用闪光对焊，则必须采取较高的预热温度、焊后热处理和严格的工艺措施。
三、电弧焊
电弧焊设备与焊条
电弧焊的主要设备是弧焊机。弧焊机可分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。交流弧焊机（焊接变压器）具有结构简单、价格低廉、保养和维护方便等优点，建筑工地常用的型号有BX3-120-1、BX3-300-2、BX3-500-2、BX3-1000等。直流弧焊机（焊接发电机）具有焊接电流稳定，焊接质量高等优点，常用AX1-165、AX4-300-1、AX-320、AX5-500、AX3-500等。
常用焊条和焊接电流选择，见下表
电弧焊接用焊条表2
项次 焊接形式 钢筋级别 Ⅰ级钢 Ⅱ级钢 Ⅲ级钢 1 搭接焊、绑条焊 结380
结420 结590 结500
结550 2 坡口焊 结420 结550 结550
结600
焊条直径和焊接电流表3
搭接焊、帮条焊 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 10～12
14～22 3.2
4 90～130
130～180 平焊 16～20
22～25 3.2
1 140～170
170～190
焊条直径和焊接电流表4
搭接焊、帮条焊 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 25～32
36～40 5
5 180～230
190～240 平焊 28～32
36～40 5
6 190～220
200～230 立焊 立焊 16～20
22～25
28～32
36～40 3.2
4
4
5 120～150
150～180
180～200
190～210 (二)、电弧焊工艺
1、帮条焊与搭接焊
帮条焊与搭接焊的尺寸见表
⑴、施焊前，钢筋的装配与定位，应符合下列要求：
采用帮条焊时，两主筋端面之间隙应为25mm；
采用搭接焊时，钢筋的预弯和安装，应保证两钢筋的轴线在一直线上（注：在现场预制构件安装条件下，节点处钢筋进行搭接焊时，如钢筋预弯确有困难，可不预弯）；
帮条和主筋之间用四点定位焊固定，搭接焊时，用两点固定，定位焊缝应离帮条或搭接端部20mm以上。
（a）（b）
帮条焊与搭接焊的定位
（a）帮条焊；（b）搭接焊
1—定位焊缝；2—弧坑拉出方位
⑵、施焊时，引弧应在帮条或搭接钢筋的一端开始，收弧应在帮条或搭接钢筋端头上，弧坑应填满。多层施焊时，第一层焊缝应有足够的熔深，主焊缝与定位焊缝，特别是在定位焊缝的始端与终端，应熔合良好。
⑶、钢筋接头采用帮条焊或搭接焊时，焊缝长度不应小于帮条或搭接长度，焊缝高度h≥0.3d，并不得小于4mm，焊缝宽高b≥0.7d，并不得小于10mm。钢筋与钢板接头采用搭接焊时，焊缝高度h≥0.35d，并不得小于6mm，焊缝宽度b≥0.5d，并不得小于8mm。
2、坡口焊
⑴、施焊前的准备工作，应符合下列要求：
钢筋坡口面平顺，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；工程监理
钢筋坡口平焊时，V形坡口角度为55度～65度，坡口立焊时，坡口角为45度～55度，其中下钢筋为0度～10度，上钢筋为35度～45度。
钢垫板长度为40～60mm，厚度为4～6mm。平焊时，钢垫板宽度为钢筋直径加10mm；立焊时，其宽度等于钢筋直径；
钢筋根部间隙，平焊时为4～6mm；立焊时为3～5mm。最大间隙均不宜超过10mm。
⑵、施焊时，焊缝根部、坡口端面以及钢筋与钢垫板之间均应熔合良好。为了防止接头过热，采用几个接头轮流焊接。
⑶、加强焊缝的宽度应超过V形坡口的边缘2～3mm，其高度也为2～3mm。
⑷、如发现接头有弧坑、未填满、气孔及咬边等缺陷时，应立即补焊。Ⅲ级钢筋接头冷却补焊时，需用氧乙炔焰预热。
埋件T形接头电弧焊的接头形式分贴角焊和穿孔塞焊两种。
采用贴角焊时，焊缝的焊脚K不小于0.5d(Ⅰ级钢筋)～0.6d（Ⅱ级钢筋）。
采用穿孔塞焊时，钢板的孔洞应作成喇叭口，其内口直径应比钢筋直径d大4mm，倾斜为45度，钢筋缩进2mm。施焊时，电流不宜过大，严禁烧伤钢筋。
4、装配式框架结构接头的钢筋焊接
装配式框架结构安装中，钢筋焊接应符合下列要求：
柱间节点采用坡口焊时，当主筋等于和少于14根时，钢筋从混凝土表面伸出长度不小于250mm，当主筋大于14根时，钢筋伸出长度不小350mm。采用搭接焊时，其伸出长度可适当增加，以减少内应力和防止混凝土开裂。
两钢筋轴线偏移较大时，宜采用冷弯矫正，但不得用锤敲打。如冷弯矫正有困难，可采用氧乙炔焰加热后矫正，加热温度不得超过850℃，避免烧伤钢筋。监理工程师论坛http://bbs.job2299.com/
焊接时应选择合理的焊接顺序，对于柱间节点，可由两名焊工对称施焊，以减少结构的变形。
5、弧焊注意事项
帮条尺寸、坡口角度、钢筋端头间隙以及钢筋轴线等均应符合有关规定；
焊接地线应与钢筋接触良好，防止因起弧而烧伤钢筋；
带有垫板或帮条的接头，引弧应在钢板或帮条上进行。无钢板或无帮条的接头，引弧应在形成焊缝部位，防止烧伤主筋。
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。
焊接过程中及时清渣，焊缝表面光滑平整，加强焊缝应平缓过渡，弧坑应填满。
（三）质量检验
取样数量
钢筋电弧焊接头外观检查时，应在接头清渣后逐个进行目测或量测。
强度检验时，从成品中每批切取三个接头进行拉伸试验。对于装配式结构节点的钢筋焊接接头，可按生产条件制作模拟试样。
外观检查
钢筋电弧焊接头的外观检查，应符合下列要求：
焊缝表面平整，不得有较大的凹陷、焊瘤；
接头处不得有裂纹；
咬边深度、气孔、夹渣等数量与大小，以及接头尺寸偏差，不得超过表的规定
电弧焊钢筋接头尺寸和缺陷的允许偏差表5
项次 偏差名称 单位 允许
偏差值 项次 偏差名称 单位 允许
偏差值 1
2
3
4
5
帮条对焊接头中心的纵向偏移
接头处钢筋轴线的曲折
接头处钢筋轴线的偏移
焊缝高度
焊缝宽度 mm
度
mm
mm
mm 0.50d
4
0.1d(3)
-0.05d
-0.10d 6
7
8
焊缝长度
横向咬肉深度
焊缝表面上气孔和夹渣
在长2d的焊缝表面上
(对坡口焊为全部焊缝上) mm
mm
个
mm2
-0.50d
0.5
2
6 注:1、允许偏差值在同一项目内如有二个数值时，应按其中较严的数值控制；
2、d—钢筋直径。
⑷、坡口焊焊缝的加强高度为2～3mm。
外观检查不合格的接头，经修整或补强后，可提交二次验收。
3、拉伸试验
钢筋电弧焊接头拉伸试验结果，应符合下列要求：
三个试样的抗拉强度均不得低于该级别钢筋的抗拉强度标准值；
至少有两个试件样呈塑性断裂。
当检验结果有一个试样的抗拉强度低于规定指标，或有两个试样发生脆性断裂时，应取双倍数量的试样进行复验。复验结果如仍有一个试样的抗拉强度低于规定指标，或有三个试样是脆性断裂时，则该批接头即为不合格品。
模拟试样的数量和要求与成品中切取相同。当试验结果不符合要求时，复验应从成品成倍抽样试验。如仍有一个试样的强度达不到上述要求，则该批接头即为不合格品。
四、安全技术
焊机必须接地，以保证操作人员安全，对于焊接导线及焊钳接导线处，都应可靠地绝缘。
大量焊接时，焊接变压器不得超负荷，变压器升温不得超过60℃，为此要特别注意遵守焊机暂载率规定，以免过分发热而损坏。
点焊、对焊时，必须开放冷却水，焊机出水温度不得超过40℃，排水量应符合要求。天冷时应放尽焊机内存水，以免冻塞。
对焊机闪光区域内，须设铁皮隔挡。焊接时禁止其他人员停留在闪光范围内，以防火花烫伤。焊机工作范围内严禁堆放易燃物品，以免引起火灾。
室内电弧焊时，应有排气通风装置。焊工操作地点相互之间应设挡板，以防弧光刺伤眼睛。
焊工必须穿戴防护衣具。接触焊焊工要带无色玻璃眼镜，电弧焊焊工要戴防护面罩。施焊时，焊工应立在干木垫或其他绝缘垫上。
焊接过程中，如焊机发生不正常响声、冷却系统堵塞漏水，变压器绝缘电阻过小、导线破裂、漏电等，均应立即进行检修。
为了避免影响三相电路中其他三相用电设备的正常运转，焊机最好设有单独供电系统。
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