HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法

《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》是山西四建集團有限公司完成的建築類施工工法；完成人分別是郝英華、段海兵、常彥妮、賀偉、閆春澤；該工法適用於工業與民用建築現澆鋼筋混凝土結構中直徑16~40毫米的HRB400級鋼筋的豎向連線。

《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》主要特點是：HRB400級鋼筋作為新型鋼筋，其屈服強度標準值為400兆帕，比普通HRB335級鋼筋強度提高20%左右，而價格卻增加不多；電渣壓力焊屬於熔化壓力焊範疇，適用於Φ16~Φ40毫米的HRB335級、HRB100級豎向鋼筋連線，具有工藝簡單，工效高，費用低，焊接速度快，節省鋼材、質量有保證的特點；與原工法相比，可焊接鋼筋的直徑最大由32毫米增大到40毫米。

2011年9月30日，《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法
• 工法編號：YJGF45-2002
• 類別：工程建設類
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
• 完成單位：山西四建集團有限公司
• 主要完成人：郝英華、段海兵、常彥妮、賀偉、閆春澤

形成原因

HRB400級鋼筋是建設部推廣套用的高效鋼筋之一，電渣壓力焊技術是建設部2005年推廣套用的粗直徑鋼筋連線技術的一種。由於該鋼種已成為中國鋼筋混凝土結構的主導性鋼種，同時《鋼筋焊接與驗收規範》JGJ18-2003中也在電渣壓力焊中增加了HRB400級鋼筋的內容。山西四建集團有限公司通過多個工程的實施，在對原有焊接工法進行了完善與改進基礎上，完成了《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》。

工法特點

《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》特點是：

1、HRB400級鋼筋是專門為建築結構套用開發的新型鋼筋，其屈服強度標準值為400兆帕，比普通HRB335級鋼筋強度提高20%左右，而價格卻增加不多。

2、電渣壓力焊屬於熔化壓力焊範疇，適用於Φ16～40毫米的HRB335級、HRB400級豎向鋼筋連線。豎向鋼筋電渣壓力焊具有工藝簡單，工效高，費用低，焊接速度快，節省鋼材、質量有保證的特點。

3、與原工法相比，該工法採用的焊接設備自動化程度有了進一步提高，操作工人的人為因素降低了，焊接質量更有了保證。

4、原工法可焊接鋼筋的直徑最大為32毫米，該工法可焊接鋼筋直徑為40毫米。

操作原理

適用範圍

《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》適用於工業與民用建築現澆鋼筋混凝土結構中直徑16~40毫米的HRB400級鋼筋的豎向連線。

工藝原理

《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》的工藝原理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斷面間隙，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。

工藝流程

1、電渣壓力焊施工工藝流程見下圖：

電渣壓力焊施工工藝流程圖

2、電渣壓力焊施焊的工藝過程：

閉合電路→引弧過程→電弧過程→電渣過程→擠壓過程。

操作要點

1、檢查設備、電源：施工前檢查所選用的電焊機是否處於正常狀態，嚴禁超負荷工作。

2、鋼筋端頭製備

鋼筋安裝之前，焊接部位和電極鉗口接觸的（150毫米區段內）鋼筋表面上的銹斑、油污、雜物等，應清除乾淨，若鋼筋端都有彎折、扭曲，應予以矯直或切除，但不得用錘擊矯直。

3、選擇焊接參數

鋼筋電渣壓力焊的焊接參數主要包括：焊接電流、焊接電壓和焊接通電時間，通過多個工程的實踐，得出焊接參數選擇見下表：

焊接參數選擇表

鋼筋直徑	焊接電流	焊接電壓（伏）		焊接時間（秒）
（毫米）	（安）	電弧過程	電渣過程	電孤過程	電渣過程
16	250~300	40~45	25~30	14	4
18	300~350	40~45	25~30	15	5
20	350~400	40~45	25~30	17	5
22	400~450	40~45	25~30	18	6
25	400~450	40~45	25~30	21	6
28	500~550	40~45	25~30	24	6
32	600~650	40~45	25~30	27	7
36	700~751	40~45	25~30	30	8
40	850—900	40~45	25~30	33	9
註：不同直徑鋼筋焊接時，按較小直徑鋼筋選擇參數，焊接通電時間延長約10%。

4、安裝焊接夾具和鋼筋

夾具的下鉗口應夾緊於下鋼筋端部的適當位置，一般為12焊劑罐高度偏下5~10毫米，以確保焊接處的焊劑有足夠的淹埋深度。

上鋼筋放入夾具鉗口後，調準動夾頭的起始點，使上下鋼筋的焊接部位位於同軸狀態，方可夾緊鋼筋。鋼筋一經夾緊，嚴防晃動，以免上下鋼筋錯位和夾具變形。

5、安放焊劑罐、填裝焊劑。

6、試焊、作試件、確定焊接參數

在正式進行鋼筋電渣壓力焊之前，必須按照選擇的焊接參數進行試焊並作試件送試，以便確定合理的焊接參數。合格後，方可正式生產。採用自動控制焊接設備時，應按照確定的參數設定好設備的各項控制數據，以確保焊接接頭質量可靠。

7、施焊操作要點

（1）閉合迴路、引弧：通過操縱桿或操縱盒上的開關，先後接通焊機的焊接電流迴路和電源的輸入迴路，在鋼筋端面之間引燃電弧，開始焊接。被焊工件即上、下鋼筋，開始時呈斷路狀態，當接通電源，上、下鋼筋施加焊接電壓後，將上鋼筋迅速提起，使兩端頭之間的距離為2~4毫米，在電壓作用下，產生電弧，這種局部產生電弧的過程稱為引弧過程。

（2）電弧過程：引燃電弧後，應控制電壓值。藉助操縱桿使上下鋼筋端面之間保持一定的間距，進行電弧過程的延時，使焊劑不斷熔化而形成必要深度的渣池。電弧過程也稱電弧穩定燃燒過程，局部電HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法弧燃燒後，保持兩鋼筋被施加的電壓在35~45伏之間，使電弧穩定燃燒。這時，兩鋼筋端頭由局部電弧逐步擴大，鋼筋端頭周圍的焊劑也被熔化。熔化的鋼水被焊劑托住，在端頭處形成熔池，熔化的焊劑逐漸形成渣池。

（3）電渣過程：隨後逐漸下送鋼筋，使上鋼筋端都插入渣池，電弧熄滅，進入電渣過程的延時，使鋼筋全斷面加速熔化。當渣池形成一定深度後，將上鋼筋逐步下送，直接深入到渣池之中，這時電弧熄滅，開始進入電渣過程，由電渣熔煉鋼筋端部。

（4）擠壓斷電：電渣過程結束，迅速下送上鋼筋，使其端面與下鋼筋端面相互接觸，趁熱排除熔渣和熔化金屬，同時切斷焊接電源。當電渣過程到達一定時間後，鋼筋端頭一般熔化量已滿足要求，上、下鋼筋一般各熔化1.5~2厘米，這時，迅速把上鋼筋下送，使上鋼筋端頭壓入金屬熔池，大部分熔化的鋼水被擠出端部，再施加一定的頂壓力同時斷電，被擠出的鋼水包在上、下鋼筋端頭周圍，熔渣也包在周圍，未熔焊劑包敷在外圍，形成焊包。冷卻後，敲去渣殼，露出焊包。

8、回收焊劑、卸下焊接夾具

接頭焊畢，應停歇20~30秒後（在寒冷地區施焊時，停歇時間應適當延長），才可回收焊劑和卸下焊接夾具。

9、質量檢查

在鋼筋電渣壓力焊的焊接生產中，焊工應認真進行自檢，若發現偏心、彎折、燒傷、焊包不飽滿等焊接缺陷，應切除接頭重焊，並查找原因，及時消除。切除接頭時，應切除熱影響區的鋼筋，即離焊縫中心約為1.1倍鋼筋直徑的長度範圍內的部分應切除。

材料設備

施工單位採用《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》所需材料設備包括：

1、焊接電源（常用的為大容量交流弧焊機）：根據焊接鋼筋直徑大小，選用630型、700型或1000型。

2、焊接夾具：主要用於夾緊鋼筋，並移動上鋼筋，有手動式（半自動式）和自動式兩種，該工法選用的為自動式。

3、控制箱：安裝電壓表，電流表和信號電鈴，便於操作者按照焊接參數準確掌握通電時間。

4、電焊鉗：與電焊機的把線相連，把焊接電流加在施焊的鋼筋之上的專用焊把。

5、焊劑盒：用於盛焊劑以保護焊接區域的專用工具。

6、焊劑：採用HJ431焊劑。

質量控制

施工單位採用《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》應制定實施質量控制措施：

一、質量控制標準

鋼筋電渣壓力焊工程分部分項質量應遵照行業標準《鋼筋焊接及驗收規程》JGJ18—2003及其他有關規範中的技術要求，嚴格控制鋼筋電渣壓力焊的接頭質量。

1、在一般構築物中，每300個同類型接頭（同鋼筋級別、同鋼筋直徑）作為一批。

2、在現澆鋼筋混凝土框架結構中，每一樓層的300個同類型接頭作為一批；不足300個時，仍作為一批。

3、外觀檢查

（1）接頭焊包均勻，不得有裂紋，鋼筋表面無明顯燒傷等缺陷。

（2）接頭處彎折角不得大於3度。

（3）接頭處兩鋼筋軸線偏移不得超過0.1倍鋼筋直徑，同時不得大於2毫米。

（4）外觀檢查不合格的接頭，要切除重焊。

4、強度檢驗

從每批成品中切取3個試件進行拉伸試驗，3個試件均不得低於該級別鋼筋規定的抗拉強度值（570兆帕），若有一個試件的抗拉強度低於規定數值，則取雙倍數量的試件進行復驗，復驗結果若仍有一個試件的強度達不到上述要求，該批接頭即為不合格。

二、質量保證措施

1、焊接材料的質量控制

（1）施焊的鋼筋有出廠質量證明書，鋼筋進場時，按現行國家標準中的規定，抽取試件做力學性能檢驗，其質量必須符合有關標準規定。

（2）出廠的焊劑有產品合格證。現場存放及運輸過程中有防雨措施。

2、焊接施工質量控制

（1）接頭焊包均勻，四周焊包突出鋼筋表面的高度應不小於4毫米，表面鋼筋周邊均已熔化。

（2）焊接時，儘量夾緊鋼筋，以免燒傷。

（3）正確安裝鋼筋和夾具，以免軸線偏移。

（4）接頭處的彎折角不得大於3度。

（5）接頭處的軸線偏移不得大於鋼筋直徑的0.1倍，且不得大於2毫米。

安全措施

施工單位採用《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》配套安全措施包括：

1、電渣壓力焊機具設備的外殼要可靠接地，露天放置的焊機要有防雨遮蓋。

2、焊接用電線要採用膠皮絕緣電纜，絕緣性能不良的電纜禁止使用。

3、焊接變壓器要符合安全電壓要求。

4、用於電渣焊作業的工作檯、腳手架，要搭設牢固、安全。

環保措施

施工單位採用《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》除執行國家和各地環境保護法規外還應：

1、對操作人員配備必須的個人防護用品，採取措施保證焊接時產生的火花不會傷及作業人員。

2、強化職業健康衛生教育及現場跟蹤監測工作，對作業人員定期進行體檢。

3、及時收集、清理現場產生的生活垃圾和廢棄物。

效益分析

施工單位採用《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》效益分析如下：

1、社會效益

採用電渣壓力焊對HRB400級鋼筋進行豎向連線，可以提高功效、降低成本、節約資源、保障安全。

2、經濟效益

電渣壓力焊連線與滾壓直螺紋連線相比，每個接頭大約節約費用12元，長治晉翔小區1號、2號高層住宅樓共節約費用12元/個X23622=28.35萬元；美特好小店購物中心工程共節約費用約12元/個X18900=22.68萬元；華德中心廣場工程共節約費用約12元/個X（62380+23800+16530+9600）=134.772萬元。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

一、長治晉翔小區

1、工程概況

長治晉翔小區1號、2號高層住宅樓，總建築面積41773平方米，地下1層，地上25層，柱豎向鋼筋全部為HRB400級鋼筋，共有接頭23622個，其中Φ32的3862個，Φ28的1686個，Φ25的12374個，Φ22的578個，Φ16的5122個。

2、施工情況

2007年5月開工，2009年7月竣工，柱23622個豎向鋼筋連線全部採用電渣壓力焊。所有電渣壓力焊接頭全部合格。

二、太原華德中心廣場

1、工程概況

建築面積140000平方米，總建築高度98米，地上32層，柱主筋全部採用新DI級鋼筋，總計有直徑25毫米的接頭62380個，直徑28毫米的接頭23800個，直徑32毫米的接頭16530個，直徑40毫米的接頭9600個。

2、施工情況

2008年10月開工，豎向粗直徑鋼筋連線全部採用電渣壓力焊。該工程主體結構已於2009年9月封頂，2010年9月竣工，所有電渣壓力焊接頭全部合格。

三、太原市美特好小店購物中心

1、工程概況

美特好小店購物中心工程，三層框架結構，建築面積31714.19平方米，地上3層，一層層高為5.7米，二、三層層高為5.4米，設計每層有框架柱210根，平均每根柱豎向有30根鋼筋，一層鋼筋直徑為28毫米，二、三層直徑為25毫米，鋼筋均為HRB400級鋼筋，豎向接頭有210X30X3=18900個。

2、施工情況

2009年3月開工，2010年12月竣工，豎向接頭全部採用電渣壓力焊連線，所施工的電渣壓力焊分項全部合格。

四、其他工程概況：（參見下表）

其他工程

序號	工程名稱	建築面積（平方米）	結構類型/層數	開竣工時間	HRB400級鋼筋電渣焊接頭數	工程評價
1	柳林縣政府綜合行政辦公樓	47498	框剪/16	2003年2月~2004年9月	5674個	魯班獎
2	山西煤炭進出口集團公司職工住宅樓	42631	框剪/29	2002年9月~2005年9月	3458個	魯班獎
3	和信商業廣場	68600	框架/5	2004年6月~2005年8月	3267個	汾水杯
4	中國聯通忻州分公司綜合業務樓	8190	框架/7	2003年2月~2005年8月	896個	省優
5	八路軍太行紀念館	8100	框架/1	2004年11月~2005年8月	1224個	汾水杯
6	金色水岸-龍園14號住宅樓	14462	剪力牆/11	2005年6月~2006年9月	2346個	汾水杯
7	中國聯通臨汾聯通綜合業務樓	9038	框剪/8	2007年7月~2009年12月	968個	省優
8	臨汾市人民檢察院技術偵察辦公樓	25600	框剪/12	2007年5月~2008年12月	1879個	汾水杯
9	陽泉鳳凰城A-3、A-4號住宅樓	31429	框剪/11、9	2007年7月~2008年8月	4678個	省優
10	靈丘縣人民醫院醫技門診樓	9079	框架/6	2006年10月~2008年10月	1365個	市優

通過實例看，HRB400級鋼筋焊接性能良好，合理選擇焊接設備和人員，調整好焊接參數，電渣壓力焊焊接質量是有保障的，該工法適於推廣套用。

榮譽表彰

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單（升級版）》，以建質[2011]154號檔案公布，《HRB400級鋼筋電渣壓力焊施工工法》被評定為中國國家二級工法。