气压焊钢筋连接法施工工艺及适用范围

气压焊钢筋连接法施工工艺及适用范围

本篇文章主要介绍气压焊钢筋连接法的原理、特点及适用范围、适用材料及主要机具、施工工艺及其检验。

标签：气压焊钢筋连接应用

1 概述

一般来说，钢筋的常用连接方法主要有两种形式：一种是钢筋焊接工艺，包括搭接及对接焊接；另一种是钢筋的机械接头工艺，包括套筒挤压接头、锥螺纹接头、剥肋直螺纹接头和镦粗直螺纹接头。钢筋的对接焊接常用的有电渣压力对接焊、闪光对接焊及气压对接焊等对接工艺。桥梁施工具有露天作业和高空作业多的特点，因此对钢筋的焊接要求较高，而气压焊连接法与其他连接方法相比，具有工艺简单、连接质量可靠、设备投资小、生产效率高、现场连接速度快、适用范围广、技术经济效益高等优点。经过实践证明，此施工工艺连接钢筋效果好、速度快、加上超声波检测技术的应用，确保连接质量。因此，在桥梁施工中广为采用。

2 基本原理、特点及使用范围

2.1 钢筋气压焊是利用氧乙炔火焰把钢筋接合部分加热至塑化状态，同时加以适当压力，使其形成牢固接头的对焊法。

2.2 其特点为：焊接不用焊条和焊剂，依靠母材本身固相接合；没有外来金属，焊缝不存在铸造组织，几乎不会出现夹渣、气孔等焊接常见缺陷；接头强度高，性能可靠。此外，钢筋气压焊还具有以下优点：①节约材料、工效高、成本低。用以焊接直径20～32的钢筋比搭接绑扎平均节约钢筋20％—30％以上。钢筋气压焊工效相当于手工电弧焊的4～5倍，而成本只有后者的l/3～l/2；与机械连接(冷挤压连接)比较，气压焊接成本只有后者的l/8～1/10，且焊接過程不用电。

②可全方位焊接。焊接设备轻巧、操作简便，适用于各种位置、各种方向、各种直径钢筋的焊接。③钢筋受力状况好。钢筋在同一轴线上，受力状况好，钢筋间隙不减小，可提高混凝土浇灌质量。

2.3 适用范围①钢筋级别：Φ16～Φ51粗直径钢筋，包括国产I级、Ⅱ级、Ⅲ级以及部分进口钢筋；②工程性质和部位：建筑的墙、柱、梁、底板、护坡桩、桥梁、水坝、铁塔、隧道、地下工程等各种部位。

3 适用材料及主要机具

3.1 材料①钢筋：钢筋应符合国家GB1499—1998的标准。进口钢筋还应有化学复试单，其化学成分应满足焊接要求，并应有可焊性试验。②氧气（O2）：氧气的质量应符合现行国家标准《工业用气态氧》GB3863的规定，其气压焊采

用氧气纯度应大于或等于99.5%；③乙炔气（C2H2）：最好用瓶装溶解乙炔，乙炔的质量应符合现行国家标准《溶解乙炔》GB6819的要求，其纯度应大于或等于98.0%；磷化氢含量不得大于0.06%，硫化氢含量不得大于0.1%，水分含量不得大于1L/m3，丙酮含量应不大于45g/m3。如使用乙炔发生器直接生产的乙炔时，使用的电石质量要符合有关标准规定的优级品或一级品的要求。

3.2 主要机具①供气装置：应包括氧气瓶、溶解乙炔气瓶（或中压乙炔发生器）、干式回火防止器、减压器及胶管等。氧气瓶和溶解乙炔气瓶的使用应分别按劳动部颁发的《气瓶安全监察规程》（1989）和《溶解乙炔气瓶安全监察规程》（1993）中有关规定执行；②多嘴环管加热器：氧－乙炔混合室的供气量应满足加热圈气体消耗量的需要，多嘴环管加热器应配备多种规格的加热圈，以满足不同直径钢筋焊接的需要，多束火焰应燃烧均匀，调整火焰方便。③加压器：加压器应包括油泵、油管、油压表、顶压油缸等；加压能力应大于或等于现场最大直径钢筋焊接时所需要的轴向压力；顶压油缸的有效行程应大于或等于现场最大直径钢筋焊接时获得所需要的压缩长度。④焊接夹具：应确保夹紧钢筋，并且当钢筋承受最大轴向压力时，钢筋与夹头之间不产生相对滑移；应便于钢筋的安装定位，并在施焊过程中保持足够的刚度；动夹头应与定夹头同心，并且当不同直径钢筋焊接时，仍应保持同心；动夹头的位移应大于或等于现场最大直径钢筋焊接时所需要的压缩长度。

4 施工工艺

4.1 工艺流程：检查设备、气源→钢筋端头制备→安装焊接夹具和钢筋→试焊、作试件→施焊→卸下夹具→质量检查

4.2 操作细则①检查设备、气源、确保处于正常状态。②钢筋端头制备：钢筋端面应切平，并宜与钢筋轴线相垂直；钢筋端部两倍直径长度范围内，若有水泥等附着物，应予以清除。钢筋边角毛刺及端面上铁锈、油污和氧化膜应清除干净，并经打磨，使其露出金属光泽，不得有氧化现象。③安装焊接夹具和钢筋：安装焊接夹具和钢筋时，应将两钢筋分别夹紧，并使两钢筋的轴线在同一直线上。钢筋安装后应加压顶紧，使两钢筋之间的局部缝隙不得大于3mm。④试焊、作试件：正式焊接之前，要进行钢筋气压焊工艺性能的试验。试验的钢筋从进场钢筋中截取。每批钢筋焊接6根接头，经外观检验合格后，其中3根做拉伸试验，3根做弯曲试验。试验合格后，方可进行气压焊。⑤钢筋气压焊时，应根据钢筋直径和焊接设备等具体条件选用等压法、二次加压法或三次加压法焊接工艺。在两钢筋缝隙密合和镦粗过程中，对钢筋施加的轴向压力，按钢筋横截面积计，应为30～40MPa。为保证对钢筋施加的轴向压力值，应根据加压器的型号，按钢筋直径大小事先换算成油压表读数，并写好标牌，以便准确控制。⑥钢筋气压焊的开始宜采用碳化焰，对准两钢筋接缝处集中加热，并使其内焰包住缝隙，防止钢筋端面产生氧化。⑦在确认两钢筋缝隙完全密合后，应改用中性焰，以压焊面为中心，在两侧各一倍钢筋直径长度范围内往复宽幅加热。⑧钢筋端面的合适加热温度应为1150～1250℃；钢筋镦粗区表面的加热温度应稍高于该温度，并随钢筋直径大小而产生的温度梯差而定。⑨钢筋气压焊中，通过最终的加热加压，应使接头的镦粗区形成规定的形状；然后停止加热，略为延时，卸除压力，拆下

焊接夹具。⑩在加热过程中，如果在钢筋端面缝隙完全密合之前发生灭火中断现象，应将钢筋取下重新打磨、安装，然后点燃火焰进行焊接。如果发生在钢筋端面缝隙完全密合之后，可继续加热加压，完成焊接作业。

5 质量检验

5.1 工艺试验在正式焊接生产前，采用与生产现场相同的钢筋，在现场条件下，进行钢筋焊接工艺性能试验，经试验合格，才允许正式焊接生产。

每批钢筋取6根试件，3根作拉伸试验，3根作弯曲试验，试验方法和要求与质量验收相同。

5.2 外观检查①镦粗区最大直径≥1.4d，变形长度为≥1.2d；②压焊区两钢筋轴线的相对偏心量不得大于0.15d，同时不大于4(不同直径相焊接时，按较小钢筋直径计算)；③接头处钢筋轴线的曲折角不得大于4°；④镦粗区最大直径处与压焊面偏移不得大于0.2d；⑤焊接区表面不得有严重烧伤；纵向裂纹不得大于3mm，横向裂纹不允许；外观检查全部接头，首先由焊工自己负责进行，后由质检人员进行检查，发现不符合质量要求的，要校正或割去重新焊接。

5.3 强度试验①接头拉伸试验结果，强度应达到该钢筋等级的规定数值；全部试件断于压焊面之外，并里延性断裂；②没有拉伸试验条件的，可以弯曲试验代替拉伸试验，试件受压面的凸起部分应除去，与钢筋外表面齐平，弯至90度，试件不得在压焊面发生破断以300个接头为一批，不足300个接头的仍为一批，每批接头切取3个试件作强度试验，试验结果若有1个试件不符合要求，应取两倍试样，进行复验，若仍有1个试件不合格，则该批接头判为不合格品。

6 结束语

在沪瑞国道主干线镇宁至胜境关高速公路小关岭3号特大桥桩基及1、2号主墩墩身钢筋连接采用气压焊对接连接工艺，在作业时间及施工成本等方面均达到很好的效果，说明该施工工艺能充分保证桥梁施工的进度及质量，更能适应高空作业的场地狭小等有限条件。