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竖向钢筋的电渣压力焊接技术
竖向钢筋的电渣压力焊接技术对于现浇混凝土结构中竖向或斜向（倾斜度在4:1的范围）钢筋接长简便快捷，是缩短施工工期、降低工程成本的保证措施之一。
（1）施工准备
1）材料方面施焊前准备一次线YHC3*50mm2和二次线YHC2*70mm2；二级钢筋采用431型焊剂，三级钢筋选用431型或350型焊剂。
2）焊接机具方面施焊前准备BX2-1000型弧焊机或KDZ型配套焊机，手动或自动焊接卡具，焊接自动控制箱等。
（2）施工工艺及焊接参数
1）工艺过程
a 施焊时，首先在钢筋端面之间引燃电弧，使电弧周围焊剂熔化形成空穴。
b 在保证电压稳定的情况下延续电弧过程。
c 利用电弧的热量，使周围的焊剂不断熔化形成渣池，获得良好的接头条件，随即将上钢筋端部潜入渣池中，使电弧熄灭，转换为电渣过程。
d 利用电渣形成的电阻热能，使钢筋全断面熔化，为确保焊接钢筋面形状与焊接质量，在断电的同时进行钢筋挤压，排除熔渣与熔化金属，完成钢筋焊接的全过程。
2）焊接参数
渣池电极电压：不得低于30V
焊机开路电压：不得低于380V，且一次电压降波动不超过8%。
焊接电流密度：1~1.2A/mm2
焊接时间：40~45S
（3）施工要点与质量控制
a 控制二次线的长度和截面积，导线截面根据焊接钢筋直径确定，长度不宜超过25m。
b 焊剂使用前，须经恒稳250℃烘焙2小时，回收重复使用的焊剂，应除去杂物，若受潮时应重新烘焙。
c 手工电渣焊接时可采用直接引弧，先将上钢筋与下钢筋接触，接通电源后立即将上钢筋提升2~4mm。引燃电弧继续缓慢提升钢筋使电弧稳定燃烧。随着钢筋的熔化而缓缓下送上钢筋进入电渣过程，待钢筋熔化到一定程度、控制系统报警时，切断电源同时迅速挤压钢筋，持续数秒再松开操纵杆，以免接头偏斜或接触不良，焊接过程中，钢筋的上提和下送要适当，防止电源短路或断路。
d 自动电渣压力焊接采用铁丝圈引弧，铁丝圈高度为10~20mm。整个焊接过程均为自动控制。
e 在一般结构中，每300个同类接头作为一批留取一组试件，每组留取三个；三个试件强度均应不低于该级别钢筋的抗拉强度。
f 钢筋电渣焊接的接头焊包均匀，不得有裂纹和明显烧伤的缺陷；接头处钢筋轴线偏移不得超过0.1倍的钢筋直径，同时也不得大于2mm；接头处弯杆不得大于4o。

电渣压力焊连接工艺简介：

1 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、下两钢筋羰部逐渐熔化，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。

2 焊接设备和材料
1、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。

2、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阴热；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。

3 操作要点

1、工艺过程
（1）工作示意见图4-17。操作前应将钢筋待焊端部约150mm范围内的铁锈、杂物以及油污清除干净；要根据竖向钢筋接头的高度搭设必要的操作架子，确保工人扶直钢筋时操作方便，并防止钢筋在夹紧后晃动。
1-钢筋；2-铁丝圈；
3-焊剂；4-焊剂筒
（2）焊接夹具的上、下钳口应夹紧于上、下钢筋的适当位置，钢筋一经夹紧不得晃动。
（3）引弧宜采用铁丝圈或焊条引弧法，就是在两钢筋的间隙中预先安放一个引弧铁丝圈（高约10mm）或1根焊条芯（直径为3.2mm，高约10mm），由于铁丝（焊条芯）细，电流密度大，便立即熔化、蒸发，原子电离而引弧；亦可采用直接引弧法，就是将上钢筋与下钢筋接触，接通焊接电源后，即将上钢筋提升2～4mm，引燃电弧。
（4）经过四阶段的焊接过程（引弧、电弧、电渣、顶压）之后 ，接头焊毕应适当停歇，方可回收焊剂和卸下焊接夹具，敲去渣壳；四周焊包应均匀，凸出钢筋表面的高度应不小4mm（见图4-18）。
（5）焊接注意事项：
1）焊剂使用前，须经恒温250℃烘焙1～2h；焊剂回收重复使用时，应除去熔渣和杂物，如果受潮，尚须再烘焙。
2）焊前应检查电路，观察网路电压波动情况，如电源的电压降大于5％，则不宜进行焊接。

竖向电渣压力焊施工工法
竖向钢筋电渣力焊技术的应用，代替了原来习惯采用的搭接绑扎和手工电孤焊的方法。应用此技术可以达到保证施工质量、降低工程成本、加快工程进度、减轻工人劳动强度的良好效果，而且工艺操作简单、容易掌握。
    一、焊接范围：
    多、高层框架（或框剪等）结构中的竖向钢筋直径在16～32㎜的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋，其焊接接头质量应符合《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18～84）规定。
    二、基本原理：
    电渣压力焊是借助被焊钢筋端头之间形成的电孤，来熔化焊剂而获得2000℃以上高温熔渣将被焊钢筋端头均匀地熔化，再经挤压而形成焊接接头的方法。
    详细过程：接通电路产生电孤和孤丝，随后周围的焊剂和钢筋端部迅速熔化形成渣池，电渣池温度在1500～2000℃左右，旋转把手，将上钢筋缓慢送下。待上下两钢筋的端部熔化至一定程序时，附近钢筋也达到热塑性状态，此时立即旋转把手，使上筋突然下落，挤出渣池全部熔渣和液态金属，形成一圈凸出的光亮的焊接接头。
    三、机具设备和材料
    1、设备
    （1）现以山东省济南市历下通用机械厂制造的ZHJ-600型垂直钢筋对焊机为例，其主要数据详下表：
    电源电压 380V50HZ 正级电压 80V
    熔化电压 25～50V 焊接电流 200～600A
    焊接钢筋直径 16～32㎜ 焊接时间 20～40S
    熔化箱 25～33㎜ 焊枪尺寸 620×200×180m
    控制箱 340×300×180㎜ 对焊压力 ＞300㎏
    （2）500A及其以上电焊机：
    （3）装焊剂的铁铲。
    2、材料：
    （1）焊剂：HJ431焊剂。
    （2）石棉绳：用于塞严焊剂盒下部间隙，防止焊剂外漏。
    （3）钢筋：符合规范和设计要求的直径在16～32㎜的钢筋。
    四、工艺流程：
    检查钢筋质量→检查焊接设备→校正钢筋垂直→固定焊接夹具→装焊剂→接通电源→引弧→稳压→加压顶锻保温→收集剩余焊剂、拆除夹具→打掉熔渣、检查焊接接头质量
    五、操作要点：
    1、基本要求：
    （1）操作人员必须经培训，考试合格后上岗。
    （2）严格执行专人专机，焊接接头挂牌制。
    2、操作要求：
    （1）检查电压情况。
    （2）检查夹具是否同心、灵活。
    （3）确保安全施工。
    （4）焊剂必须经烘烤合格。
    （5）钢筋端部10㎝左右的铁锈、油污等用钢刷除去，不直部分用气焊割掉。
    （6）将电源、电焊机、控制箱、焊枪、焊接电缆和控制电缆连接好。
    （7）按钢筋直径的大小由下表确定竖焊的工艺参数。
    附表：
    电渣压力焊焊接参数表
    钢筋直径 16 20 25 28 32
    渣池电压（V） 25～50 25～50 25～50 25～50 25～50
    焊接电流（A） 250～350 350～450 450～550 500～550 550～600
    焊接时间（S） 23 25 27 29 34
    注：当电压波动时，应根据实际情况调整焊接电流和焊接时间。
    六、操作方法：
    （1）将电源与电焊机和控制器，焊枪Ⅰ焊枪Ⅱ焊接电缆和控制电缆，按图联接好。
    （2）调整电焊机电流调节装置，使其为所需数值。
    （3）将控制箱电源开关置于“开”的位置，电源指示灯亮，调节时间电位器旋钮至所需位置上，调整时间电位器方法是：按下焊枪上“开”的按钮（焊枪只接控制电缆，不接焊接电缆），开始计时，到焊枪仪表壳上的红指示灯熄灭止，看这段时间是否符合所需数值，如不符合反复调几次，直到调准为止，再按下焊枪上“关”的按钮。
    （4）把焊枪上的下夹钳夹在固定的钢筋上，把待焊的钢筋夹在上夹钳上，对准引孤线。（导套上端与导柱上的刻线对正）。
    （5）在上下钢筋间放Ф4×5㎜的焊条一小段，再用石棉布（或耐火棉）放入焊剂筒下部间隙内堵严，关闭焊剂筒，将431焊剂倒入焊剂筒，以装满为准。
    （6）做好上述准备工作后，按下焊枪上的电源“开”的按钮，焊接电源接通，反时针摇动手柄，开始引孤，电压表指示30V左右，此后电压值逐渐升高；顺时针摇动手柄，使熔池电压保持40V左右，见焊枪上仪表红灯熄灭时，顺时针摇动手柄加压，因机械连杆下行时碰触微动开关BQ1或（BQ2）使电源断电，如不能自动断电，应立即按下焊枪上“关”的按钮，使之断电，至此一个接头焊完。保持温度1～2分钟后，打开焊剂筒，倒出焊剂后，卸下焊枪，焊接过程完毕。在保温期间拔下快速接头，插入另一做好准备的焊枪上，当另一焊枪准备完闭，即可旋焊，这样可以交替进行焊接。
    （7）在夹具和钢筋自重的压力下，稍用力即能满足顶压压力的要求，顶压完成后不要立即松手，要继续把持操作杆5～8秒钟，防止焊缝凝固前由于夹具回弹或松动而造成焊口开裂。
    （8）冬季施工时，应采取缓慢冷却法，延长焊接通电时间1～3秒，适当增加焊接电流，延长打掉渣壳的时间，使渣壳起降低却速度的作用。
    七、劳动组织：
    根据每个楼层（或标准层）的施工计划，以两个轴线（或三个轴线）为一个流水段，也可根据接头数量增减轴线数，在劳力上，安排两人一台焊枪为一竖焊组：其中一人扶插钢筋，一个装拆夹具施焊，一个流水段二至四个竖焊组同时焊接，在施工层第一段流水梁筋绑扎完后，未浇梁板砼前，竖焊组即可竖焊上一层第一流水段柱墙竖向主筋，并随后安排绑其箍筋固定，此时梁柱节点处柱子箍筋外必须加保护层垫块，严禁塔吊等碰撞，防止竖筋位移。
    每组（2人）每台班可焊32～34个接头（熟练操作后仍有增加的潜力）这样安排在不影响其它任何工序的情况下，竖焊不占用标准层施工的绝对时间，明显的加快了工程进度。
    八、质量检查和缺陷处理：
    1、取样数量及方法：钢筋电渣压力焊接头的外观应逐个检查。强度检查时，从每批成品中切取三个试件进行拉力试验。在一般建筑物中，每300个接头为一批，在现浇砼框架结构中，每一层楼层中以300个同规格接头为一批，不足300个按一批计算。
    2、外观检查：
    （1）接头焊点均匀，不得有裂缝，钢筋表面不得有明显烧伤，气孔、咬边，夹渣等质量缺陷。
    （2）接头轴线位移不得超过钢筋直径的10%，同时不得大于2㎜。
    （3）接头处弯折不得大于4°。
    对以上外观检查不合格的应割除重焊。
    3、拉力实验：钢筋焊接拉力实验的结果，三个试件均不得低于该组钢筋母材的抗拉强度，如有一个试件的抗拉强度低于规定值，应取双倍数量的试件进行复验，复验结果仍有一个及一个以上试件强度达不到上述要求，该批接头判为不合格。
    4、焊接通病及处理防止措施：
    缺陷处理 防止措施
    偏心 将钢筋矫直，钢筋安放正直，顶压用力适当，及时修夹具。
    弯折 将钢筋矫直，钢筋安放正直，适当延长夹具松开时间。
    咬边 将钢筋矫直，适当缩短焊接时间，及时停机，适当加大顶压量。
    未熔合 提高钢筋下送速度，延迟断电时间，检查夹具，适当增加焊接电流。
    焊包不均 钢筋端部不平，钢筋位置正中，风大时，增加一人扶正。
    焊包下流 塞好石棉布
    气孔 焊剂不得潮湿，除锈。
    九、质量及安全措施：
    1、电源电缆和控制电缆联接要正确。
    2、电源和控制器外壳必须固定接地线，接地线如为铜线，截面面积为6～10㎜²，铝线为20㎜²。
    3、上下钢筋端部要直、平，除去锈蚀和油污。
    4、431焊剂要烘干，切勿用潮湿焊剂施焊。
    5、上下钢筋要求对齐，轴线偏移量小于0.1d，或小于2㎜。
    6、操作人员必须戴绝缘手套，穿绝缘鞋。
    7、电源一次线截面积不小于25mm2，二次线上的电压降不大于4V。
    8、焊接过程中上钢筋不能与焊好的钢筋相碰。
    9、施焊前应对所用钢筋进行试焊，合格后方可施焊。
    10、在施焊过程中，应随机检查焊接质量。
    11、下班后必须保管好机头，控制箱，电缆等，避免损坏。
    十、工程实例及经济分析：
    省林业厅工程建筑面积11000m2，地下2层、地上14层，框架剪力墙结构。应用此工法共计焊接4548个接头，钢筋直径以Ф25为主，其它有Ф22、Ф20钢筋。即：每个绑扎接头的成本14.15元，每个竖焊接头成本3.01元，每个接头可节约11.14元。共计节约资金50664.72元。
    总之，竖向电渣压力焊是一种综合效益极好的技术，应在多层和高层框架结构竖向钢筋连接中大力推行。