电渣压力焊作业指导书资料讲解

浏阳市水岸·山城5#、6#栋工程

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导

书

浏阳市华宇建设工程有限责任公司水岸·山城二期项目经理部

二00九年十二月

一、竖向钢筋电渣压力焊新技术简介：

电渣压力焊技术首创于我国60年代，从80年代初开始，四川省建筑科学研究院等单位，从焊接工艺到焊接设备，对竖向钢筋电渣压力焊技术进行了深入的研究，取得重大成果并达到实用化的程度，为其广泛应用创造了良好的条件。国家科委在1993年将该项焊接技术列为重点推广的科技成果项目。使该项技术迅速转化为生产力，在推广应用种进一步得到了发展提高，成为我国粗钢筋竖向焊接中的一种主要方法。

二、竖向钢筋电渣压力焊原理：

电渣压力焊属于熔化—压力焊，是将钢筋被焊处置于焊剂包围下，通电加热，再经顶压而形成接头的一种焊接方法。

电渣压力焊过程，在焊接开始时，首先在上下钢筋端面间引燃电弧，电弧周围的焊剂熔化而形成空气间隙；随后在一定的焊接电压下进行电弧过程的延时，使焊剂不断熔化而形成必要深度的渣池；接着使上钢筋端部插入渣池，电弧熄灭，进行电渣过程延时，使钢筋全断面加速熔化；最后在断电的同时迅速进行顶压，排除熔渣和熔池金属。由于钢筋电渣压力焊的引弧过程和顶压过程十分短暂，因此，对于焊接加热有着重大影响的只是电弧过程和电渣过程。

电渣压力焊的加热从理论上讲，焊接一个钢筋电渣压力焊接头电流所做的总热功（W），可视为电弧过程所做的热功（w1）与电渣过程所做的热功（w1）之和，即：

其中：W=w1+w2

W1=∫

W2=∫

式中：i1、i2—分别为电弧过程和电渣过程的焊接电流（A）；

v1、v2—分别为电弧过程和电渣过程的焊接电压（V）；

t1、t2—分别为电弧过程和电渣过程结束时的时间（S）。

电弧过程的热源是电弧热量，电渣过程的热源则是电阻热能。

通常的电弧过程，是指在两极之间的气体介质中产生强烈而持久的放电现象。电弧放电所产生的温度高达6000°K左右。竖向钢筋电渣压力焊时的电弧过程是在焊剂包围中进行的，两个极一是被焊钢筋端部，电弧不移位。因而比一般电弧焊或埋弧焊的热量更为集中，热量散失少，热效率更高。

电渣过程是在较高温度的基础上进行的，加上电流流经渣池而产生电阻热作用，这时使其温度可达到1700℃以上，大大超过钢的熔点。

充分认识和利用上述加热特点，对于缩短焊接时间和获得优良的焊接质量有重要意义。

三、电渣压力焊接头形成特点：

第一，焊接过程中，始终受到良好保护，焊缝金属免于遭受氧化和氮化。第二，焊接过程中如同炼钢一般，冶金反应比较充分，焊剂中的高锰、高硅元素少量渗入焊接，使其得到强化。第三，焊接时间，熔池金属为焊接电流回路的一部分，不断有热量输入，始终处于液体状态，故其在顶压时很容易地被排除于焊缝之外。这既有利于克服夹渣缺陷，又可减少因熔池金属残存于焊缝形成铸造组织而带来不良影响。

由于压力很小，接头处不产生镦粗变形，这一使得结合处的横截面积不增加。因此，确保接头有良好的内在质量是至关重要的。

竖向钢筋电渣压力焊工艺

竖向钢筋电渣压力焊采用焊接电流较小，焊接时间又较短的“小能量焊接”。

属于“延长电弧过程、缩短电渣过程，分阶段控制”的焊接方法。整个工艺过程分4个阶段：（1）引弧过程，力求可靠；（2）电弧过程，延时充分；（3）电渣过程，短而稳定；（4）顶压过程，压力适当。

当焊接电流较小、钢筋端面较平整时，采取直接引弧法难度较大。而引弧过程是否顺利，不仅影响生产效率，还会影响到焊接参数的正常控制。因此，一般在钢筋的纵使处安放直径不小于1cm的铁丝球引弧。当接通电源时，电流通过铁丝球与上下钢筋端面的接触点形成短路。由于接触点的电阻和电流密度很大，能产生很高的电阻热，可迅速地被加热至液体状态，液体金属汽化而形成空气间隙，最终使两极空间的空气剧烈电离而产生电弧。

电弧过程，周围的焊剂逐渐熔化，直至形成必要深度的渣池，这时钢筋端面的凸出部分不断烧化，直至趋于平整，为转入电渣过程创造条件。因此，电弧过程必须有足够的延续时间。

电渣过程是在超过钢的熔点下进行的。在此期间，由于上钢筋端部会加速熔化，可使接头上部的热影响区比下部约长1倍。为利于钢筋的端面形成微凸状，以便排除气孔、夹渣缺陷和减少残存于缝的熔池金属形成铸造组织；同时为了减轻接头的过热倾向，电渣过程的延续时间应尽可能地缩短一些。

顶压过程需有一事实上的顶压力，其大小以排除全部熔渣和熔池金属即可。

四、焊接工艺参数选择

1、焊接电流焊接电流是电渣压力焊的主要参数。电流过小时，除容易造成短路外，主要是不能充分熔化焊剂，形不成高温渣池，钢筋端头得不到均匀熔化，挤压时一不能顺利地将熔渣和氧化夹杂物挤除；电流过大时，则渣池温度会过高，容易引起接头过热。经实践证明，焊接电流应根据钢筋直径确定，一般按

每mm2端面0.7～0.9A为宜。在合适的电流下，经熔化后的上钢筋端面形状呈光滑的半球形。

2、焊接电压电渣压力焊过程中，焊接电压是变化的。当电弧开始引燃至焊剂熔化形成渣池阶段时，为使焊剂充分熔化，需将电弧拉长，所以电压较高，一般以控制在40V左右为宜，该电压也称造渣电压。当造渣结束进入电渣阶段时，钢筋已插入渣池，电弧也熄灭，电压迅速下降，一般控制在20V左右（如太低时，便会形成短路，影响端头的均匀熔化）。该电压称为电渣电压或渣池电压。

3、焊接时间虽然钢筋电渣压力焊包括4个过程，但由于引弧和挤压是一瞬间，其耗时可忽略不计，所以焊接时间是指造渣时间加电渣时间。

4、钢筋熔化量钢筋熔化量应以能获得光滑平整的焊接端面为标准。熔化量的大小一般与钢筋端面的不平度有关。试验证明，熔化量以20～300mm为宜。随着钢筋直径的变粗，端面不平度也随之加大，因此，熔化度也要相应地加大。

五、电渣压力焊材料及设备

1、钢筋用于电渣压力焊的钢筋，在《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18—84）中限定Ⅰ～Ⅱ级。随着Ⅲ级钢筋用量的增加和进口钢筋（多数相当于我国的Ⅲ级钢筋）的增多，给电渣压力焊的应用带来了一定难度。近几年来，科研人员进行了大量的试验研究，为Ⅲ级钢筋采用电渣压力焊寻求到了有效的焊接工艺，即采取“延长电弧过程，分阶段控制”的小能量焊接法，效果较好。但用于25MnSi 钢筋仍是比较困难的，必须认真对待。此外，对于扎后余热处理钢筋（即水淬强化钢筋），也不宜采用电渣压力焊。这是因为，电渣压力焊的高温延续时间较长，接头区域会产生软化现象而导致钢筋的强度有所下降。