電渣壓力焊：是將兩鋼筋安放成豎向或斜向（傾斜度在4：1的範圍內）對接形式，利用焊接電流通過兩鋼筋間隙，在焊劑層下形成電弧過程和電渣過程，產生電弧熱和電阻熱，熔化鋼筋，加壓完成的一種壓焊方法。簡單地說，就是利用電流通過液體熔渣所產生的電阻熱進行焊接的一種熔焊方法。但與電弧焊相比，它工效高、成本低，我國在一些高層建築施工中已取得很好的效果。根據使用的電極形狀，可分為絲極電渣焊、板極電渣焊、熔嘴電渣焊等。電渣焊適用於厚板的焊接。在鍋爐、重型機械、造船工業中套用較多。
基本介紹
- 中文名：電渣壓力焊
- 外文名：electro-slag welding(ESW)
- 設備：焊接電源焊接夾具控制箱
- 焊劑：焊劑431
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工作原理
鋼筋電渣壓力焊是將兩鋼筋安放成豎向對接形式，利用焊接電流通過兩鋼筋間隙，在焊劑層下形成電弧過程和電渣過程，產生電弧熱和電阻熱，熔化鋼筋，加壓完成的一種壓焊方法。
電渣壓力焊的焊接過程包括四個階段：引弧過程、電弧過程、電渣過程和頂壓過程。
焊接開始時，首先在上、下兩鋼筋端面之間引燃電弧，使電弧周圍焊劑熔化形成空穴；隨之焊接電弧在兩鋼筋之間燃燒，電弧熱將兩鋼筋端部熔化，熔化的金屬形成熔池，熔融的焊劑形成熔渣（渣池），覆蓋於熔池之上，此時，隨著電弧的燃燒，上、下兩鋼筋端部逐漸熔化，將上鋼筋不斷下送，以保持電弧的穩定，繼續電弧過程；隨電弧過程的延續，兩鋼筋端部熔化量增加，熔池和渣池加深，待達到一定深度時，加快上鋼筋的下送速度，使其端部直接與渣池接觸，這時，電弧熄滅而變電弧過程為電渣過程；待電渣過程產生的電阻熱使上、下兩鋼筋的端部達到全截面均勻加熱的時候，迅速將上鋼筋向下頂壓，擠出全部熔渣和液態金屬，隨即切斷焊接電源，完成了焊接工作。
電渣壓力焊適用於現澆鋼筋混凝土結構中豎向或斜向（傾斜度在4：1範圍內）鋼筋的連線，特別是對於高層建築的柱、牆鋼筋，套用尤為廣泛。
焊接設備
焊接機具
（1）焊接電源
電渣壓力焊可採用交流或直流焊接電源，焊機容量應根據所焊鋼筋的直徑選定。由於電渣壓力焊機的生產廠家很多，產品設計各有不相同，所以配用焊接電源的型號也同，常用的多為弧焊電源（電弧焊機），如BX3-500型、BX3-630型、BX3-750型、BX3-1000型等。
（2）焊接夾具
焊接夾具由立柱、傳動機械、上、下夾鉗、焊劑筒等組成，其上安裝有監控器，即控制開關、次級電壓表、時間顯示器（蜂鳴器）等，焊接夾具應具有足夠的剛度，在最大允許荷載下應移動靈活，操作便利；焊劑筒的直徑應與所焊鋼筋直徑相適應；監控器上的附屬檔案（如電壓表、時間顯示器等）應配備齊全。
（3）控制箱
控制箱的主要作用是通過焊工操作，使弧焊電源的初級線接通或斷開，控制箱正面板上裝有初級電壓表、電源開關、指示燈、信號電鈴等，也可刻制焊接參數表，供操作人員參考。
焊劑
（1）焊劑的作用
熔化後產生氣體和熔渣，保護電弧和熔池，保護焊縫金屬，更好地防止氧化和氮化；減少焊縫金屬中化學元素的蒸發和燒損；使焊接過程穩定；具有脫氧和摻合金的作用，使焊縫金屬獲得所需要的化學成分和力學性能；焊劑熔化後形成渣池，電流通過渣池產生大量的電阻熱；包托被擠出的液態金屬和熔渣，使接頭獲得良好盛開； 渣殼對接頭有保溫和緩冷作用。
（2）常用焊劑
焊劑牌號為“焊劑×××”其中第一位數字表示焊劑中氧化錳含量，第二位數字表示二氧化矽和氟化鈣含量，第三個數字表示同一牌號焊劑的不同品種。
施工中最常用的焊劑牌號為“焊劑431”，它是高錳、高矽、低氟類型的，可交、直流兩用，適合於焊接重要的低碳鋼鋼筋及普通低合金鋼鋼筋。與“焊劑432”性能相近的還有“焊劑350”、“焊劑360”、“焊劑430”、“焊劑433”等。
“焊劑”亦可寫成“HJ”如“焊劑431”寫成“HJ431”。
有關部門正在研製專用電渣壓力焊的焊劑。
預防措施
危險性
1、電渣壓力焊機二次空載電壓一般在65V-80V左右，其工作時間20%左右，空載時間80%左右，空載時間越長，人身觸電危險性越大，焊把線接在建築物的鋼筋上，與整個建築物金屬全部連通，焊接好的鋼筋林立密集，作業場地狹小，地面鋼筋堆放，作業人員長時間工作，一旦觸及焊把線電源就有觸電危險。
2、豎向焊接全部是嶄新螺紋鋼，質硬量重，作業用的勞保用品手套及鞋損壞快，沒有及時更換勞防用品，手與腳可能直接接觸鋼筋，很容易觸電危險。
3、潮濕和炎熱的天氣，汗濕程度嚴重，人體電阻明顯下降，一旦觸電，不容易擺脫，其危險性更大。
4、建築業施工一般時間安排較緊，一層樓面一般需焊接鋼筋成千上萬根，鋼筋焊接時需一次性完成，十多個小時連續作業是正常的，天氣炎熱的季節，長時間體力勞動和露天作業，人體極易疲勞，觸電危險性同樣較大。
安全意識淡薄
1、將電源線從弧焊機防觸電裝置內穿過，直接接在電焊機的進線電源端，放棄裝置的所有功能；
2、將電源的進線和出線接在裝置內的同一端上，當作過橋箱用，根本沒起到保護作用；
3、目前市場生產焊機二次降壓保護裝置的廠家多，良莠不齊，有的產品質量很差，有的廠家沒有測試設備，就投入生產、銷售和使用，更談不上3C認證，根本就沒有保護功能；一些使用單位安裝這種設備也僅僅是為了應付安全檢查；
4、用人工調節的弧焊機防觸電裝置，當其電壓轉換時，瞬間有3倍左右的衝擊電流，為了避開衝擊電流，只能將其調節過頭，所以起弧電阻低，起弧較困難，使用者將其調到（紅燈）工作狀態，失去空載狀況下的保護功能，當安全檢查時再調回到待機（綠燈），這只是應付安全檢查；
5、電源線沒有根據電流選配，500型電焊機進線有的用4mm2、6mm2，而6mm2電線安全載流量只能達到50A電流，不到30min接頭就發熱並將設備燒壞；
6、電焊機容量和選用的防觸電裝置不相配套，存在安全事故隱患；
7、有兩檔粗調節的交流弧焊機，兩擋狀態的空載性能參數差別很大，增加觸電危險性。
預防措施的探導
1、電渣壓力焊機操作人員必須配備專用的勞動防護用品（手套和絕緣鞋），而且要經常檢查防護用品的完好性。原因是所接觸的都是嶄新帶有堅硬毛刺的螺紋鋼，其損壞較快，很容易造成觸電事故。
2、電渣壓力焊機加裝弧焊機防觸電裝置（二次降壓保護器），根據弧焊機防觸電裝置國家標準GB10235-2000的技術要求：（1）空載安全電壓小於24V，能在任何潮濕場合都沒有人身觸電危險，確保操作人員的人身安全；（2）起動時間小於0.06s，對電渣壓力焊作業根本沒有起動回響時間；（3）起動靈敏度小於500Ω，對人體在任何潮濕場合接觸二相電時不會起動達到安全保護；（4）待機延時時間小於1s，當二次空載電壓80V時，在1s內降至小於24V，有效防止人身觸電死亡危險。以上4條都是有效防止電渣壓力焊機二次空載電壓傷人的科學依據。用戶在選購時一定要購買有國家強制性3C認證的弧焊機防觸電裝置。
3、電渣壓力焊機操作人員必須專業技能培訓，除電焊工特種操作證外，還需建築行業安全操作培訓合格，持二證上崗，操作時做好監督記錄，每台電渣壓力焊機作業為一小組，每小組必須有一人具備監管救護知識，或者多台（組）有專人監護制度。
4、現場安全監理人員對進入建築工地作業的電渣壓力焊機和電焊機，必須安裝弧焊機防觸電裝置才能進行作業，同時必須提供3C認證證書。根據國家質量認證中心和國家技術監督局的規定，沒有取得3C認證的產品不得進入現場使用。並不定期的對二次空載電壓進行測試，要求安全電壓低於24V。
焊接缺陷及消除措施
1、軸線偏移
（1）矯直鋼筋端部；（2）正確安裝夾具和鋼筋；（3）避免過大的頂壓力；（4）及時修理或更換夾具。
2、 彎 折
（1）矯直鋼筋端部；（2）注意安裝和扶持上鋼筋；（3）避免焊後過快卸夾具；（4）修理和更換夾具。
3、 咬 邊
（1）減少焊接電流；（2）縮短焊接時間；（3）注意上鉗口的起點和止點，確保上鋼筋頂壓到位。
4、 未 焊 合
（1）增大焊接電流；（2）避免焊接時間過短；（3）檢修夾具、確保上鋼筋下送自如。
5 、焊包不勻
（1）鋼筋端面力求平衡；（2）填裝焊劑儘量均勻；（3）延長焊接時間，適當增加熔化量。
6、 氣 孔
（1）按規定要求烘熔焊劑；（2）清除鋼筋焊接部位的鐵鏽；（3）確保接縫在焊劑中合適埋入深度。
7、 燒 傷
（1）鋼筋導電部位除淨鐵鏽；（2）儘量夾緊鋼筋。
8 、焊包下淌
（1）徹底封堵焊劑筒的漏孔；（2）避免焊後過快回收焊劑。
注 ：鋼筋電渣壓力焊接頭應逐個進行外觀檢查，結果應符合下列要求：
（1）焊包較均勻，突出部分最少高出鋼筋表面4mm
（2）電極與鋼筋接觸處，無明顯的燒傷缺陷。
（3）接頭處的彎折角不大於4°
（4）接頭處的軸線偏移應不超過0.l倍鋼筋直徑，同時不大於2mm。
電渣壓力焊、接頭質量檢驗
1、取樣數量
電渣壓力焊接頭應逐個進行外觀檢查。當進行力學性能試驗時，應從每批接頭中隨機切取3個試件做拉伸試驗，且應按下列規定抽取試件。
（1）在一般構築物中，應以300個同級別鋼筋接頭作為一批。
（2）在現澆鋼筋混凝土多層結構中，應以每一樓層或施工區段中300個同級別鋼筋接頭作為一批，不足300個接頭仍應作為一批。
2、外觀檢查
電渣壓力焊接頭外觀檢查結果應符合下列要求：
（1）四周焊包凸出鋼筋表面的高度應大於或等於4mm。
（2）鋼筋與電極接觸處，應無燒傷缺陷。
（3）接頭處的彎折角不得大於4度。
（4）接頭處的軸線偏移不得大於鋼筋直徑0.1倍，且不得大於2mm。
外觀檢查不合格的接頭應切除重焊，或採用補強焊接措施。
3、拉伸試驗
電渣壓力焊接頭拉伸試驗結果，3個試件的抗拉強度均不得小於該級別鋼筋規定的抗拉強度。
當試驗結果有1個試件的抗拉強度低於規定值，應再取6個試件進行復驗。復驗結果，當仍有1個試件的抗拉強度小於規定值，應確認該批接頭為不合格品。
操作規程
1根據所選機型按附錄的接線圖接好線路。
2根據待焊鋼筋直徑，參照出廠說明書提供的技術參數調整弧焊機電流至所需位置。
3打開控制電源開關,觀察電源指示燈是否正常。
4用焊機機頭的下夾具夾住固定的下鋼筋，下鋼筋端頭伸在焊劑筒中偏下位置；對於齒輪式機頭則將上夾具搖到距上止點15mm處，把待焊鋼筋夾在上夾具上；對於槓桿式機頭則是將槓桿置於水平位置，把待焊鋼筋夾在上夾具上。
5使上下鋼筋端頭頂住，並應接觸良好，裝上焊劑筒，底部放上合適的石棉防漏墊，將下部間隙堵嚴，關閉焊劑盒，將乾燥的焊劑倒入筒中，以裝滿為止。
6做好上述準備工作後，可以開始焊接。對於齒輪式機頭，搬動機頭控制盒上的按鈕開關至焊接位置，這時接通焊接電源，立即搖動手柄，提升上鋼筋2～4mm引燃電壓，觀察電壓表，使電壓穩定在25～45v之間;如電壓偏低，反時針搖動手柄，如電壓偏高，則順時針搖動手柄,參考機頭儀表盒上的數字時間顯示，當各項技術參數符合要求時，迅速順時針搖動手柄下送鋼筋，並用力頂緊，同時置儀表盒上的按鈕開關於“停止”位置，斷掉焊機電源，至此一個接頭焊接完畢；對於槓桿式機頭，焊接時按下手把的控制開關，並輕輕按動手把引燃電弧使監視器指針在“電渣—電弧”位置，數字顯示時間達到要求後，迅速抬起後把，使鋼筋接口處產生一定壓力，並同時釋放控制開關，至此焊接過程結束。
7焊口焊完後，隔2～3分鐘，打開焊劑盒回收未熔焊劑。
