[科普中国]-电渣压力焊

工作原理

钢筋电渣压力焊是将两钢筋安放成竖向对接形式，利用焊接电流通过两钢筋间隙，在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程，产生电弧热和电阻热，熔化钢筋，加压完成的一种压焊方法。

电渣压力焊的焊接过程包括四个阶段：引弧过程、电弧过程、电渣过程和顶压过程。

焊接开始时，首先在上、下两钢筋端面之间引燃电弧，使电弧周围焊剂熔化形成空穴；随之焊接电弧在两钢筋之间燃烧，电弧热将两钢筋端部熔化，熔化的金属形成熔池，熔融的焊剂形成熔渣（渣池），覆盖于熔池之上，此时，随着电弧的燃烧，上、下两钢筋端部逐渐熔化，将上钢筋不断下送，以保持电弧的稳定，继续电弧过程；随电弧过程的延续，两钢筋端部熔化量增加，熔池和渣池加深，待达到一定深度时，加快上钢筋的下送速度，使其端部直接与渣池接触，这时，电弧熄灭而变电弧过程为电渣过程；待电渣过程产生的电阻热使上、下两钢筋的端部达到全截面均匀加热的时候，迅速将上钢筋向下顶压，挤出全部熔渣和液态金属，随即切断焊接电源，完成了焊接工作。

电渣压力焊适用于现浇钢筋混凝土结构中竖向或斜向（倾斜度在4：1范围内）钢筋的连接，特别是对于高层建筑的柱、墙钢筋，应用尤为广泛。

焊接设备焊接机具（1）焊接电源

电渣压力焊可采用交流或直流焊接电源，焊机容量应根据所焊钢筋的直径选定。由于电渣压力焊机的生产厂家很多，产品设计各有不相同，所以配用焊接电源的型号也同，常用的多为弧焊电源（电弧焊机），如BX3-500型、BX3-630型、BX3-750型、BX3-1000型等。

（2）焊接夹具

焊接夹具由立柱、传动机械、上、下夹钳、焊剂筒等组成，其上安装有监控器，即控制开关、次级电压表、时间显示器（蜂鸣器）等，焊接夹具应具有足够的刚度，在最大允许荷载下应移动灵活，操作便利；焊剂筒的直径应与所焊钢筋直径相适应；监控器上的附件（如电压表、时间显示器等）应配备齐全。

（3）控制箱

控制箱的主要作用是通过焊工操作，使弧焊电源的初级线接通或断开，控制箱正面板上装有初级电压表、电源开关、指示灯、信号电铃等，也可刻制焊接参数表，供操作人员参考。

焊剂（1）焊剂的作用

熔化后产生气体和熔渣，保护电弧和熔池，保护焊缝金属，更好地防止氧化和氮化；减少焊缝金属中化学元素的蒸发和烧损；使焊接过程稳定；具有脱氧和掺合金的作用，使焊缝金属获得所需要的化学成分和力学性能；焊剂熔化后形成渣池，电流通过渣池产生大量的电阻热；包托被挤出的液态金属和熔渣，使接头获得良好盛开； 渣壳对接头有保温和缓冷作用。

（2）常用焊剂

焊剂牌号为“焊剂×××”其中第一位数字表示焊剂中氧化锰含量，第二位数字表示二氧化硅和氟化钙含量，第三个数字表示同一牌号焊剂的不同品种。

施工中最常用的焊剂牌号为“焊剂431”，它是高锰、高硅、低氟类型的，可交、直流两用，适合于焊接重要的低碳钢钢筋及普通低合金钢钢筋。与“焊剂432”性能相近的还有“焊剂350”、“焊剂360”、“焊剂430”、“焊剂433”等。

“焊剂”亦可写成“HJ”如“焊剂431”写成“HJ431”。

有关部门正在研制专用电渣压力焊的焊剂。

预防措施危险性1、电渣压力焊机二次空载电压一般在65V-80V左右，其工作时间20%左右，空载时间80%左右，空载时间越长，人身触电危险性越大，焊把线接在建筑物的钢筋上，与整个建筑物金属全部连通，焊接好的钢筋林立密集，作业场地狭小，地面钢筋堆放，作业人员长时间工作，一旦触及焊把线电源就有触电危险。

2、竖向焊接全部是崭新螺纹钢，质硬量重，作业用的劳保用品手套及鞋损坏快，没有及时更换劳防用品，手与脚可能直接接触钢筋，很容易触电危险。

3、潮湿和炎热的天气，汗湿程度严重，人体电阻明显下降，一旦触电，不容易摆脱，其危险性更大。

4、建筑业施工一般时间安排较紧，一层楼面一般需焊接钢筋成千上万根，钢筋焊接时需一次性完成，十多个小时连续作业是正常的，天气炎热的季节，长时间体力劳动和露天作业，人体极易疲劳，触电危险性同样较大。

安全意识淡薄1、将电源线从弧焊机防触电装置内穿过，直接接在电焊机的进线电源端，放弃装置的所有功能；

2、将电源的进线和出线接在装置内的同一端上，当作过桥箱用，根本没起到保护作用；

3、目前市场生产焊机二次降压保护装置的厂家多，良莠不齐，有的产品质量很差，有的厂家没有测试设备，就投入生产、销售和使用，更谈不上3C认证，根本就没有保护功能；一些使用单位安装这种设备也仅仅是为了应付安全检查；

4、用人工调节的弧焊机防触电装置，当其电压转换时，瞬间有3倍左右的冲击电流，为了避开冲击电流，只能将其调节过头，所以起弧电阻低，起弧较困难，使用者将其调到（红灯）工作状态，失去空载状况下的保护功能，当安全检查时再调回到待机（绿灯），这只是应付安全检查；

5、电源线没有根据电流选配，500型电焊机进线有的用4mm2、6mm2，而6mm2电线安全载流量只能达到50A电流，不到30min接头就发热并将设备烧坏；

6、电焊机容量和选用的防触电装置不相配套，存在安全事故隐患；

7、有两档粗调节的交流弧焊机，两挡状态的空载性能参数差别很大，增加触电危险性。1

预防措施的探导1、电渣压力焊机操作人员必须配备专用的劳动防护用品（手套和绝缘鞋），而且要经常检查防护用品的完好性。原因是所接触的都是崭新带有坚硬毛刺的螺纹钢，其损坏较快，很容易造成触电事故。

2、电渣压力焊机加装弧焊机防触电装置（二次降压保护器），根据弧焊机防触电装置国家标准GB10235-2000的技术要求：（1）空载安全电压小于24V，能在任何潮湿场合都没有人身触电危险，确保操作人员的人身安全；（2）起动时间小于0.06s，对电渣压力焊作业根本没有起动响应时间；（3）起动灵敏度小于500Ω，对人体在任何潮湿场合接触二相电时不会起动达到安全保护；（4）待机延时时间小于1s，当二次空载电压80V时，在1s内降至小于24V，有效防止人身触电死亡危险。以上4条都是有效防止电渣压力焊机二次空载电压伤人的科学依据。用户在选购时一定要购买有国家强制性3C认证的弧焊机防触电装置。

3、电渣压力焊机操作人员必须专业技能培训，除电焊工特种操作证外，还需建筑行业安全操作培训合格，持二证上岗，操作时做好监督记录，每台电渣压力焊机作业为一小组，每小组必须有一人具备监管救护知识，或者多台（组）有专人监护制度。

4、现场安全监理人员对进入建筑工地作业的电渣压力焊机和电焊机，必须安装弧焊机防触电装置才能进行作业，同时必须提供3C认证证书。根据国家质量认证中心和国家技术监督局的规定，没有取得3C认证的产品不得进入现场使用。并不定期的对二次空载电压进行测试，要求安全电压低于24V。2

焊接缺陷及消除措施1、轴线偏移

（1）矫直钢筋端部；（2）正确安装夹具和钢筋；（3）避免过大的顶压力；（4）及时修理或更换夹具。

2、 弯 折

（1）矫直钢筋端部；（2）注意安装和扶持上钢筋；（3）避免焊后过快卸夹具；（4）修理和更换夹具。

3、 咬 边

（1）减少焊接电流；（2）缩短焊接时间；（3）注意上钳口的起点和止点，确保上钢筋顶压到位。

4、 未 焊 合

（1）增大焊接电流；（2）避免焊接时间过短；（3）检修夹具、确保上钢筋下送自如。

5 、焊包不匀

（1）钢筋端面力求平衡；（2）填装焊剂尽量均匀；（3）延长焊接时间，适当增加熔化量。

6、 气 孔

（1）按规定要求烘熔焊剂；（2）清除钢筋焊接部位的铁锈；（3）确保接缝在焊剂中合适埋入深度。

7、 烧 伤

（1）钢筋导电部位除净铁锈；（2）尽量夹紧钢筋。

8 、焊包下淌

（1）彻底封堵焊剂筒的漏孔；（2）避免焊后过快回收焊剂。

注 ：钢筋电渣压力焊接头应逐个进行外观检查，结果应符合下列要求：

（1）焊包较均匀，突出部分最少高出钢筋表面4mm

（2）电极与钢筋接触处，无明显的烧伤缺陷。

（3）接头处的弯折角不大于4°

（4）接头处的轴线偏移应不超过0.l倍钢筋直径，同时不大于2mm。3

电渣压力焊、接头质量检验1、取样数量

电渣压力焊接头应逐个进行外观检查。当进行力学性能试验时，应从每批接头中随机切取3个试件做拉伸试验，且应按下列规定抽取试件。

（1）在一般构筑物中，应以300个同级别钢筋接头作为一批。

（2）在现浇钢筋混凝土多层结构中，应以每一楼层或施工区段中300个同级别钢筋接头作为一批，不足300个接头仍应作为一批。

2、外观检查

电渣压力焊接头外观检查结果应符合下列要求：

（1）四周焊包凸出钢筋表面的高度应大于或等于4mm。

（2）钢筋与电极接触处，应无烧伤缺陷。

（3）接头处的弯折角不得大于4度。

（4）接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径0.1倍，且不得大于2mm。

外观检查不合格的接头应切除重焊，或采用补强焊接措施。

3、拉伸试验

电渣压力焊接头拉伸试验结果，3个试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度。

当试验结果有1个试件的抗拉强度低于规定值，应再取6个试件进行复验。复验结果，当仍有1个试件的抗拉强度小于规定值，应确认该批接头为不合格品。

操作规程1根据所选机型按附录的接线图接好线路。

2根据待焊钢筋直径，参照出厂说明书提供的技术参数调整弧焊机电流至所需位置。

3打开控制电源开关,观察电源指示灯是否正常。

4用焊机机头的下夹具夹住固定的下钢筋，下钢筋端头伸在焊剂筒中偏下位置；对于齿轮式机头则将上夹具摇到距上止点15mm处，把待焊钢筋夹在上夹具上；对于杠杆式机头则是将杠杆置于水平位置，把待焊钢筋夹在上夹具上。

5使上下钢筋端头顶住，并应接触良好，装上焊剂筒，底部放上合适的石棉防漏垫，将下部间隙堵严，关闭焊剂盒，将干燥的焊剂倒入筒中，以装满为止。

6做好上述准备工作后，可以开始焊接。对于齿轮式机头，搬动机头控制盒上的按钮开关至焊接位置，这时接通焊接电源，立即摇动手柄，提升上钢筋2～4mm引燃电压，观察电压表，使电压稳定在25～45v之间;如电压偏低，反时针摇动手柄，如电压偏高，则顺时针摇动手柄,参考机头仪表盒上的数字时间显示，当各项技术参数符合要求时，迅速顺时针摇动手柄下送钢筋，并用力顶紧，同时置仪表盒上的按钮开关于“停止”位置，断掉焊机电源，至此一个接头焊接完毕；对于杠杆式机头，焊接时按下手把的控制开关，并轻轻按动手把引燃电弧使监视器指针在“电渣—电弧”位置，数字显示时间达到要求后，迅速抬起后把，使钢筋接口处产生一定压力，并同时释放控制开关，至此焊接过程结束。

7焊口焊完后，隔2～3分钟，打开焊剂盒回收未熔焊剂。4