钢筋闪光对焊及气压对焊质量控制技术

李正明，张鸿鹏，杨力列，李文杰

（1.贵州建工集团，贵州 贵阳 550000；2.西南能矿建筑工程有限公司，贵州 贵阳 550000；3.贵州省建设工程质量安全监督总站，贵州 贵阳 550000；4.贵阳彰鲁建筑劳务有限公司，贵州 贵阳 550000）

0 引言

建筑市场竞争激烈。施工单位将钢筋（φ12 及以上）闪光对焊、气压对焊接头发包给分包商或钢筋班组、或焊接操作工人（下称焊工）。有的施工单位、班组垫资施工，焊工赶工焊接；施工单位质量管理人员不严格执行国家规程，出现以包代管、包了少管或不管，不随机切取试件，让焊接班组、或焊工自行制作试件送检等，引发钢筋对焊接头质量问题，造成钢筋接头隐患。

1 钢筋闪光和气压对焊共性问题控制

1.1 对焊工未进行严格考核

虽然相关规定要求焊工必须持证上岗，但有不少人认为只要是持证焊工，就可以让其上岗。殊不知焊工参加培训时，由于培训经费、时间不足等情况，培训老师安全生产知识强调较多，实际焊接和操作技术培训不够，焊接方法只培训 1～2 种常用方法，无法满足实际施工焊接工艺试验考核深度要求。因此还需要大力强化焊工焊接技术水平以应对焊接工作中的重点难点。

控制措施：在施工、监理单位质量管理人员监督管理下，钢筋工程焊接开工之前，必须对参加施焊的焊工进行技术交底，逐一进行现场条件下焊接工艺试验考核、培训交流，让焊工掌握焊接方法对应的焊接工艺技术，经严格的焊接工艺试验考核合格后，才能准许焊工正式进行焊接作业。

1.2 让焊接班组或焊工自行制作、提供焊接试件

在施工、监理单位质量管理人员放松监管情况下，没有在现场随机切取试件，让焊接班组或焊工提供其特制的、或选择外观质量好的焊接试件（回避焊接质量差的焊接试件），这类焊接试件的焊接试验报告虽然合格，但实际给建筑结构留下了隐患。这类疑似假的焊接试验报告，蒙蔽了施工、监理单位质量管理人员的眼睛，导致焊接质量控制形同虚设，起不到督促管理焊工抓好焊接质量的作用。

有人认为现场随机切取试件后，要用钢筋绑扎搭接接头进行补强，比较麻烦。这种思想完全违背了相关规程规定，对控制焊接质量极其有害，必须坚决抵制并彻底纠正。

控制措施：施工、监理单位质量管理人员和焊工均需执行 JGJ 18－2012《钢筋焊接及验收规程》第 5.1.6 条“随机切取试件进行试验”的规定，在施工、监理单位质量管理人员见证下，施工现场随机切取试件、封样，见证送检、试验并记录，确保焊接试验报告具有真实代表性。

笔者建议：纵向钢筋每个检验批 300 个接头，可现场随机切取 3 个试件，只作单向拉伸试验，确保主控项目的关键项，适度减少现场随机切取试件后的补强工作量。

随机切取试件方法：施工、监理单位质量管理人员见证，根据混凝土结构工程划分的施工段、检验批，对每层的梁或每层的柱，分别计算出钢筋对焊接头数量，确定每个检验批应切取试件组数，按每个检验批分布的施工面，大致均匀分布来确定随机切取试件的位置。

2 钢筋闪光对焊接头个性问题控制技术

2.1 钢筋切头歪斜

钢筋切头歪斜，会使夹紧、对准的钢筋，在闪光对焊过程中沿烧化的钢筋切头斜面滑移错位，导致轴线偏移超过 1 mm 的规定，如图 1 所示。产生原因是钢筋切断机使用多年后，剪切刀块松动、歪斜、刀口间隙偏大、有缺损等问题，没有及时维修。建议施工单位及时淘汰老旧钢筋切断机，或更换剪切刀块。

图1 闪光对焊接头错位，不合格

必须采取以下措施：一是作业前观察切断机剪切刀块，发现上述问题及时维修固定，调整固定刀块与活动刀块间隙约 0.3 mm（一张 A4 纸厚度），如图 2 所示。建议用更好的合金钢剪切刀块可靠固定，提高运行使用年限。 二是改用切割机切割钢筋，先用木枋垫平，让被切钢筋中心线垂直于砂轮片，再夹紧被切钢筋，确保切割后的钢筋端面垂直于钢筋中心线，如图 3 所示。

图2 钢筋切断机

图3 切割机切割钢筋

2.2 钢筋闪光对焊预热次数少 热影响区偏短

对于φ12 及以上的钢筋应该采用预热闪光对焊。如焊工用连续闪光对焊焊接钢筋，其接头质量很难合格。钢筋闪光对焊时，预热次数（时间）不足，接头处高温温度（火候）不足，焊缝两侧热影响区（热塑段）偏短，就进行顶锻，造成接头出现顶锻压裂及飞刺，外观质量不合格，经不起抗拉试验，如图 4 所示。主要原因是焊工没有进行焊接工艺试验，盲目追求焊接速度，预热次数少，接头电阻产生的高温热量达不到钢筋熔化或软塑状态，就强行用力顶锻，导致接头外观质量和抗拉强度不合格。

图4 接头外观质量不合格

治理措施：施工、监理单位质量管理人员应对焊工进行钢筋闪光对焊焊接工艺试验考核。

焊接工艺试验目的：是从中筛选得出比较合适的、不同直径的钢筋焊接工艺。特别是预热闪光的次数、手法，和焊工手上掌握的顶锻力度，以及预热持续时间（特别是焊接大直径的钢筋时，预热顶锻持续时间长度就要更长一点）。

每个焊工都有自己的焊接手法，如不同直径钢筋每次预热时间的长短，预热次数，最后带电闪光强烈程度及顶锻力度，顶锻后断电等，需由焊工通过焊接工艺试验自己选择确定。

钢筋闪光对焊需要多次预热闪光加热，每次预热闪光就是一次快速升温过程。预热使钢筋接头处达到足够的电阻热产生足够的高温（1 200 ℃ 左右），就能使钢筋接头中心熔化，接头中心两侧钢筋直径的 1～2 倍（连续闪光及顶锻消耗部分）为软塑状态，距接头中心两侧钢筋直径的 2～3 倍范围成高温状态（称为热影响区），为顶锻钢筋使焊接接头礅粗 1～3 mm 做准备。这时焊工带电闪光顶锻，断电结束后并施加合适的顶锻力保持几秒钟，让钢筋焊接接头降温冷却产生足够的强度，再松开夹紧的电极铜块，完成焊接。

某焊工闪光对焊 φ20 mm 钢筋（供参考）：先预热 3～4 次，每次预热时间为 2 s。最后一次连续闪光3～4 s，带电闪光顶锻焊接同步完成，开关延迟 1 s 断电。得到对焊接头外观质量：接头处轴线对准不错位，接头表面圆滑无裂纹，接头处直径不小于钢筋母材直径并礅粗了 1～3 mm，接头两侧各 1～1.5 倍钢筋直径范围的热影响区长度符合规定（钢筋母材被高温加热、冷却过程中形成特有的钢蓝色氧化膜，就是热影响区长度），接头外观质量合格，如图 5 所示。

图5 接头外观质量合格

力学性能检测：在施工、监理单位质量管理人员督促下，按 JGJ 18－2012《钢筋焊接及验收规程》第 5 章 5.3 节，在施工现场随机切取闪光对焊试件，进行弯曲和抗拉试验。

焊工自检方法：切取一组闪光对焊试件，进行 180°弯曲试验，观察弯曲后钢筋接头的外弧没有任何裂纹，对应的闪光对焊试件抗拉试验定能合格，如图 6 所示。

图6 φ20 mm 钢筋弯曲 180°外弧无裂纹

在施工、监理单位质量管理人员督促下，焊工通过焊接工艺试验和现场随机切取试件检测等实战考核，才能真正掌握各种钢筋牌号、钢筋直径的闪光对焊焊接工艺，和焊接控制技术要领，焊接出合格产品。

3 钢筋熔态气压对焊个性问题控制

3.1 钢筋气压对焊接头外观质量不合格

钢筋气压对焊接头外观质量不合格，出现钢筋接头轴线偏移、礅粗直径和礅粗长度都达不到 JGJ 18－2012《钢筋焊接及验收规程》第 5.7.2 条合格要求，如图 7 所示。

图7 气压对焊接头外观质量不合格

有的施工单位没有督促焊工进行焊接工艺试验，焊工没有掌握气压对焊过程中必须的“宽幅加热技术”，或焊工片面追求焊接产量，钢筋对焊接头范围没有达到接头中间熔化、两侧软塑状态；或顶锻用力偏大，顶锻速度过快，导致钢筋接头轴线偏移、礅粗直径和礅粗长度不合格。

控制措施：首先，钢筋切断后端头表面要与钢筋轴线垂直。并用气压对焊专用夹具对准夹紧。

对焊工进行焊工艺试验考核，目的是从中选出比较合适的“宽幅加热长度”，即焊工用焊炬（焊枪）沿钢筋接头长度往复摆动的加热长度，加热长度约为钢筋直径的 3～5 倍。

3.2 焊工“宽幅加热技术”

气压对焊时，先用焊炬对准钢筋接头中心摆动幅度为钢筋直径的 1～2 倍，钢筋被加热至熔软；随即摆动幅度为钢筋直径的 2～4 倍，加热至接头中心熔化、两侧软塑，再适当加大摆动幅度为钢筋直径的 3～5 倍，让钢筋接头内部储存足够的高温热量，即可开始顶锻，在顶锻过程中应继续宽幅加热，使钢筋与接头礅粗直径的过渡段圆滑合格美观。这个过程大约持续 1.5～3.0 min（大直径钢筋耗时会稍多）。

顶锻过程操作工人应适当用力，有节奏地顶进，达到钢筋接头礅粗直径、礅粗长度要求，得到外观质量合格的接头，如图 8 所示，符合 JGJ 18－2012《钢筋焊接及验收规程》钢筋气压焊接接头外观质量要求，如图 9 所示。

图8 外观质量合格的气压对焊接头

图9 钢筋气压焊接接头外观质量要求

力学性能检测：气压对焊接头采用宽幅加热技术，在施工现场随机切取焊接试件，其抗拉和抗弯试验检测报告 100 % 合格。

4 焊接设备和焊接方法选择

4.1 钢筋焊接设备选择

施工现场大多数焊工手工操作普通焊机，钢筋焊接接头质量受焊工焊接技术、身体体力、焊接设备性能影响较大。尤其是焊接关键技术，如钢筋闪光对焊焊接的“夹紧、预热闪光、带电闪光顶锻、热影响区”控制技术；钢筋气压对焊焊接的“夹紧、宽幅加热阶段、顶锻礅粗”控制技术。因此，保证钢筋焊接接头质量的出路在于提高焊接设备的自动化水平。

建议：采用半自动化或自动化的焊接设备。目前已经有半自动化钢筋闪光对焊机，通过控制关键焊接技术，使钢筋接头质量合格且稳定性好。钢筋气压对焊设备已经有自动气压泵，焊工自行完成全部焊接作业（在顶锻礅粗环节上节省一个工人）。

4.2 钢筋焊接方法选择

钢筋焊接方法，要求选择焊接质量可靠，具备焊接作业条件，性价比合适，焊接速度满足施工进度。

1）钢筋闪光对焊是一种质量可靠、焊接速度最快、性价比（成本低）最好的焊接方法，但现有的焊接设备自动化程度不高，只适合钢筋加工房集中加工，不适合现场工作面焊接。盼望研发出自动化程度更高的，能用于施工工作面的钢筋闪光对焊机。（我国高铁钢轨焊接采用闪光对焊约占 87 %，气压对焊占 10 %，其中移动式钢轨闪光焊机用于钢轨的线上焊接以及钢轨锁定焊。钢轨闪光焊机的自动化程度和焊接效率高，焊接接头质量稳定）。

2）钢筋气压对焊焊接工艺容易掌握，是一种质量好、焊接速度较快、性价比高（成本较低）的焊接方法，有熔态气压对焊设备、固态气压对焊设备，适合施工现场焊接，或钢筋加工房集中加工，施工作业面较广（大风、雨雪天气除外）。

5 工程实例

某报告厅二层楼看台普通混凝土结构工程，设计看台大梁跨度 36 m，梁纵向钢筋φ36。

①施工单位项目部组织焊工进行钢筋气压对焊工艺试验考核、培训，现场随机切取钢筋气压对焊接头试件一组。

②项目技术负责人见证钢筋气压对焊试件的单向抗拉试验，结果为：钢筋气压对焊接头试件抗拉强度试验合格。

③施工项目部决定所有梁纵向钢筋连接采用气压对焊接头。

经多次随机切取钢筋气压对焊接头试件合格，得到业主、监理项目部肯定。

实践证明：在施工、监理单位质量管理人员督促下，无论是钢筋闪光对焊还是气压对焊接头，焊工通过焊接工艺试验考核合格，现场坚持焊接关键控制技术，钢筋对焊接头外观质量好，经得起现场随机切取试件做抗拉强度检验，能保证焊接质量合格。

6 结语

在建筑市场激烈竟争条件下，控制工程焊接质量是难题。国家施行质量振兴战略，倡导工匠精神，我们唯有拿出责任担当，按国家现行焊接规程规定，严格执行焊接工艺试验考核，坚持现场随机切取焊接抗拉试件检验，才能有效控制焊接质量通病，实现焊接质量合格率 100 %。