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      鋼筋閃光對(duì)焊及氣壓對(duì)焊質(zhì)量控制技術(shù)

      2020-11-02 01:12:40李正明張鴻鵬楊力列李文杰
      工程質(zhì)量 2020年6期
      關(guān)鍵詞:對(duì)焊閃光氣壓

      李正明,張鴻鵬,楊力列,李文杰

      (1.貴州建工集團(tuán),貴州 貴陽(yáng) 550000;2.西南能礦建筑工程有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550000;3.貴州省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站,貴州 貴陽(yáng) 550000;4.貴陽(yáng)彰魯建筑勞務(wù)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550000)

      0 引言

      建筑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。施工單位將鋼筋(φ12 及以上)閃光對(duì)焊、氣壓對(duì)焊接頭發(fā)包給分包商或鋼筋班組、或焊接操作工人(下稱焊工)。有的施工單位、班組墊資施工,焊工趕工焊接;施工單位質(zhì)量管理人員不嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家規(guī)程,出現(xiàn)以包代管、包了少管或不管,不隨機(jī)切取試件,讓焊接班組、或焊工自行制作試件送檢等,引發(fā)鋼筋對(duì)焊接頭質(zhì)量問(wèn)題,造成鋼筋接頭隱患。

      1 鋼筋閃光和氣壓對(duì)焊共性問(wèn)題控制

      1.1 對(duì)焊工未進(jìn)行嚴(yán)格考核

      雖然相關(guān)規(guī)定要求焊工必須持證上崗,但有不少人認(rèn)為只要是持證焊工,就可以讓其上崗。殊不知焊工參加培訓(xùn)時(shí),由于培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)、時(shí)間不足等情況,培訓(xùn)老師安全生產(chǎn)知識(shí)強(qiáng)調(diào)較多,實(shí)際焊接和操作技術(shù)培訓(xùn)不夠,焊接方法只培訓(xùn) 1~2 種常用方法,無(wú)法滿足實(shí)際施工焊接工藝試驗(yàn)考核深度要求。因此還需要大力強(qiáng)化焊工焊接技術(shù)水平以應(yīng)對(duì)焊接工作中的重點(diǎn)難點(diǎn)。

      控制措施:在施工、監(jiān)理單位質(zhì)量管理人員監(jiān)督管理下,鋼筋工程焊接開工之前,必須對(duì)參加施焊的焊工進(jìn)行技術(shù)交底,逐一進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)條件下焊接工藝試驗(yàn)考核、培訓(xùn)交流,讓焊工掌握焊接方法對(duì)應(yīng)的焊接工藝技術(shù),經(jīng)嚴(yán)格的焊接工藝試驗(yàn)考核合格后,才能準(zhǔn)許焊工正式進(jìn)行焊接作業(yè)。

      1.2 讓焊接班組或焊工自行制作、提供焊接試件

      在施工、監(jiān)理單位質(zhì)量管理人員放松監(jiān)管情況下,沒(méi)有在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取試件,讓焊接班組或焊工提供其特制的、或選擇外觀質(zhì)量好的焊接試件(回避焊接質(zhì)量差的焊接試件),這類焊接試件的焊接試驗(yàn)報(bào)告雖然合格,但實(shí)際給建筑結(jié)構(gòu)留下了隱患。這類疑似假的焊接試驗(yàn)報(bào)告,蒙蔽了施工、監(jiān)理單位質(zhì)量管理人員的眼睛,導(dǎo)致焊接質(zhì)量控制形同虛設(shè),起不到督促管理焊工抓好焊接質(zhì)量的作用。

      有人認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取試件后,要用鋼筋綁扎搭接接頭進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),比較麻煩。這種思想完全違背了相關(guān)規(guī)程規(guī)定,對(duì)控制焊接質(zhì)量極其有害,必須堅(jiān)決抵制并徹底糾正。

      控制措施:施工、監(jiān)理單位質(zhì)量管理人員和焊工均需執(zhí)行 JGJ 18-2012《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》第 5.1.6 條“隨機(jī)切取試件進(jìn)行試驗(yàn)”的規(guī)定,在施工、監(jiān)理單位質(zhì)量管理人員見證下,施工現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取試件、封樣,見證送檢、試驗(yàn)并記錄,確保焊接試驗(yàn)報(bào)告具有真實(shí)代表性。

      筆者建議:縱向鋼筋每個(gè)檢驗(yàn)批 300 個(gè)接頭,可現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取 3 個(gè)試件,只作單向拉伸試驗(yàn),確保主控項(xiàng)目的關(guān)鍵項(xiàng),適度減少現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取試件后的補(bǔ)強(qiáng)工作量。

      隨機(jī)切取試件方法:施工、監(jiān)理單位質(zhì)量管理人員見證,根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)工程劃分的施工段、檢驗(yàn)批,對(duì)每層的梁或每層的柱,分別計(jì)算出鋼筋對(duì)焊接頭數(shù)量,確定每個(gè)檢驗(yàn)批應(yīng)切取試件組數(shù),按每個(gè)檢驗(yàn)批分布的施工面,大致均勻分布來(lái)確定隨機(jī)切取試件的位置。

      2 鋼筋閃光對(duì)焊接頭個(gè)性問(wèn)題控制技術(shù)

      2.1 鋼筋切頭歪斜

      鋼筋切頭歪斜,會(huì)使夾緊、對(duì)準(zhǔn)的鋼筋,在閃光對(duì)焊過(guò)程中沿?zé)匿摻钋蓄^斜面滑移錯(cuò)位,導(dǎo)致軸線偏移超過(guò) 1 mm 的規(guī)定,如圖 1 所示。產(chǎn)生原因是鋼筋切斷機(jī)使用多年后,剪切刀塊松動(dòng)、歪斜、刀口間隙偏大、有缺損等問(wèn)題,沒(méi)有及時(shí)維修。建議施工單位及時(shí)淘汰老舊鋼筋切斷機(jī),或更換剪切刀塊。

      圖1 閃光對(duì)焊接頭錯(cuò)位,不合格

      必須采取以下措施:一是作業(yè)前觀察切斷機(jī)剪切刀塊,發(fā)現(xiàn)上述問(wèn)題及時(shí)維修固定,調(diào)整固定刀塊與活動(dòng)刀塊間隙約 0.3 mm(一張 A4 紙厚度),如圖 2 所示。建議用更好的合金鋼剪切刀塊可靠固定,提高運(yùn)行使用年限。 二是改用切割機(jī)切割鋼筋,先用木枋墊平,讓被切鋼筋中心線垂直于砂輪片,再夾緊被切鋼筋,確保切割后的鋼筋端面垂直于鋼筋中心線,如圖 3 所示。

      圖2 鋼筋切斷機(jī)

      圖3 切割機(jī)切割鋼筋

      2.2 鋼筋閃光對(duì)焊預(yù)熱次數(shù)少 熱影響區(qū)偏短

      對(duì)于φ12 及以上的鋼筋應(yīng)該采用預(yù)熱閃光對(duì)焊。如焊工用連續(xù)閃光對(duì)焊焊接鋼筋,其接頭質(zhì)量很難合格。鋼筋閃光對(duì)焊時(shí),預(yù)熱次數(shù)(時(shí)間)不足,接頭處高溫溫度(火候)不足,焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)(熱塑段)偏短,就進(jìn)行頂鍛,造成接頭出現(xiàn)頂鍛壓裂及飛刺,外觀質(zhì)量不合格,經(jīng)不起抗拉試驗(yàn),如圖 4 所示。主要原因是焊工沒(méi)有進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn),盲目追求焊接速度,預(yù)熱次數(shù)少,接頭電阻產(chǎn)生的高溫?zé)崃窟_(dá)不到鋼筋熔化或軟塑狀態(tài),就強(qiáng)行用力頂鍛,導(dǎo)致接頭外觀質(zhì)量和抗拉強(qiáng)度不合格。

      圖4 接頭外觀質(zhì)量不合格

      治理措施:施工、監(jiān)理單位質(zhì)量管理人員應(yīng)對(duì)焊工進(jìn)行鋼筋閃光對(duì)焊焊接工藝試驗(yàn)考核。

      焊接工藝試驗(yàn)?zāi)康模菏菑闹泻Y選得出比較合適的、不同直徑的鋼筋焊接工藝。特別是預(yù)熱閃光的次數(shù)、手法,和焊工手上掌握的頂鍛力度,以及預(yù)熱持續(xù)時(shí)間(特別是焊接大直徑的鋼筋時(shí),預(yù)熱頂鍛持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度就要更長(zhǎng)一點(diǎn))。

      每個(gè)焊工都有自己的焊接手法,如不同直徑鋼筋每次預(yù)熱時(shí)間的長(zhǎng)短,預(yù)熱次數(shù),最后帶電閃光強(qiáng)烈程度及頂鍛力度,頂鍛后斷電等,需由焊工通過(guò)焊接工藝試驗(yàn)自己選擇確定。

      鋼筋閃光對(duì)焊需要多次預(yù)熱閃光加熱,每次預(yù)熱閃光就是一次快速升溫過(guò)程。預(yù)熱使鋼筋接頭處達(dá)到足夠的電阻熱產(chǎn)生足夠的高溫(1 200 ℃ 左右),就能使鋼筋接頭中心熔化,接頭中心兩側(cè)鋼筋直徑的 1~2 倍(連續(xù)閃光及頂鍛消耗部分)為軟塑狀態(tài),距接頭中心兩側(cè)鋼筋直徑的 2~3 倍范圍成高溫狀態(tài)(稱為熱影響區(qū)),為頂鍛鋼筋使焊接接頭礅粗 1~3 mm 做準(zhǔn)備。這時(shí)焊工帶電閃光頂鍛,斷電結(jié)束后并施加合適的頂鍛力保持幾秒鐘,讓鋼筋焊接接頭降溫冷卻產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度,再松開夾緊的電極銅塊,完成焊接。

      某焊工閃光對(duì)焊 φ20 mm 鋼筋(供參考):先預(yù)熱 3~4 次,每次預(yù)熱時(shí)間為 2 s。最后一次連續(xù)閃光3~4 s,帶電閃光頂鍛焊接同步完成,開關(guān)延遲 1 s 斷電。得到對(duì)焊接頭外觀質(zhì)量:接頭處軸線對(duì)準(zhǔn)不錯(cuò)位,接頭表面圓滑無(wú)裂紋,接頭處直徑不小于鋼筋母材直徑并礅粗了 1~3 mm,接頭兩側(cè)各 1~1.5 倍鋼筋直徑范圍的熱影響區(qū)長(zhǎng)度符合規(guī)定(鋼筋母材被高溫加熱、冷卻過(guò)程中形成特有的鋼藍(lán)色氧化膜,就是熱影響區(qū)長(zhǎng)度),接頭外觀質(zhì)量合格,如圖 5 所示。

      圖5 接頭外觀質(zhì)量合格

      力學(xué)性能檢測(cè):在施工、監(jiān)理單位質(zhì)量管理人員督促下,按 JGJ 18-2012《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》第 5 章 5.3 節(jié),在施工現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取閃光對(duì)焊試件,進(jìn)行彎曲和抗拉試驗(yàn)。

      焊工自檢方法:切取一組閃光對(duì)焊試件,進(jìn)行 180°彎曲試驗(yàn),觀察彎曲后鋼筋接頭的外弧沒(méi)有任何裂紋,對(duì)應(yīng)的閃光對(duì)焊試件抗拉試驗(yàn)定能合格,如圖 6 所示。

      圖6 φ20 mm 鋼筋彎曲 180°外弧無(wú)裂紋

      在施工、監(jiān)理單位質(zhì)量管理人員督促下,焊工通過(guò)焊接工藝試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取試件檢測(cè)等實(shí)戰(zhàn)考核,才能真正掌握各種鋼筋牌號(hào)、鋼筋直徑的閃光對(duì)焊焊接工藝,和焊接控制技術(shù)要領(lǐng),焊接出合格產(chǎn)品。

      3 鋼筋熔態(tài)氣壓對(duì)焊?jìng)€(gè)性問(wèn)題控制

      3.1 鋼筋氣壓對(duì)焊接頭外觀質(zhì)量不合格

      鋼筋氣壓對(duì)焊接頭外觀質(zhì)量不合格,出現(xiàn)鋼筋接頭軸線偏移、礅粗直徑和礅粗長(zhǎng)度都達(dá)不到 JGJ 18-2012《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》第 5.7.2 條合格要求,如圖 7 所示。

      圖7 氣壓對(duì)焊接頭外觀質(zhì)量不合格

      有的施工單位沒(méi)有督促焊工進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn),焊工沒(méi)有掌握氣壓對(duì)焊過(guò)程中必須的“寬幅加熱技術(shù)”,或焊工片面追求焊接產(chǎn)量,鋼筋對(duì)焊接頭范圍沒(méi)有達(dá)到接頭中間熔化、兩側(cè)軟塑狀態(tài);或頂鍛用力偏大,頂鍛速度過(guò)快,導(dǎo)致鋼筋接頭軸線偏移、礅粗直徑和礅粗長(zhǎng)度不合格。

      控制措施:首先,鋼筋切斷后端頭表面要與鋼筋軸線垂直。并用氣壓對(duì)焊專用夾具對(duì)準(zhǔn)夾緊。

      對(duì)焊工進(jìn)行焊工藝試驗(yàn)考核,目的是從中選出比較合適的“寬幅加熱長(zhǎng)度”,即焊工用焊炬(焊槍)沿鋼筋接頭長(zhǎng)度往復(fù)擺動(dòng)的加熱長(zhǎng)度,加熱長(zhǎng)度約為鋼筋直徑的 3~5 倍。

      3.2 焊工“寬幅加熱技術(shù)”

      氣壓對(duì)焊時(shí),先用焊炬對(duì)準(zhǔn)鋼筋接頭中心擺動(dòng)幅度為鋼筋直徑的 1~2 倍,鋼筋被加熱至熔軟;隨即擺動(dòng)幅度為鋼筋直徑的 2~4 倍,加熱至接頭中心熔化、兩側(cè)軟塑,再適當(dāng)加大擺動(dòng)幅度為鋼筋直徑的 3~5 倍,讓鋼筋接頭內(nèi)部?jī)?chǔ)存足夠的高溫?zé)崃?,即可開始頂鍛,在頂鍛過(guò)程中應(yīng)繼續(xù)寬幅加熱,使鋼筋與接頭礅粗直徑的過(guò)渡段圓滑合格美觀。這個(gè)過(guò)程大約持續(xù) 1.5~3.0 min(大直徑鋼筋耗時(shí)會(huì)稍多)。

      頂鍛過(guò)程操作工人應(yīng)適當(dāng)用力,有節(jié)奏地頂進(jìn),達(dá)到鋼筋接頭礅粗直徑、礅粗長(zhǎng)度要求,得到外觀質(zhì)量合格的接頭,如圖 8 所示,符合 JGJ 18-2012《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》鋼筋氣壓焊接接頭外觀質(zhì)量要求,如圖 9 所示。

      圖8 外觀質(zhì)量合格的氣壓對(duì)焊接頭

      圖9 鋼筋氣壓焊接接頭外觀質(zhì)量要求

      力學(xué)性能檢測(cè):氣壓對(duì)焊接頭采用寬幅加熱技術(shù),在施工現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取焊接試件,其抗拉和抗彎試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告 100 % 合格。

      4 焊接設(shè)備和焊接方法選擇

      4.1 鋼筋焊接設(shè)備選擇

      施工現(xiàn)場(chǎng)大多數(shù)焊工手工操作普通焊機(jī),鋼筋焊接接頭質(zhì)量受焊工焊接技術(shù)、身體體力、焊接設(shè)備性能影響較大。尤其是焊接關(guān)鍵技術(shù),如鋼筋閃光對(duì)焊焊接的“夾緊、預(yù)熱閃光、帶電閃光頂鍛、熱影響區(qū)”控制技術(shù);鋼筋氣壓對(duì)焊焊接的“夾緊、寬幅加熱階段、頂鍛礅粗”控制技術(shù)。因此,保證鋼筋焊接接頭質(zhì)量的出路在于提高焊接設(shè)備的自動(dòng)化水平。

      建議:采用半自動(dòng)化或自動(dòng)化的焊接設(shè)備。目前已經(jīng)有半自動(dòng)化鋼筋閃光對(duì)焊機(jī),通過(guò)控制關(guān)鍵焊接技術(shù),使鋼筋接頭質(zhì)量合格且穩(wěn)定性好。鋼筋氣壓對(duì)焊設(shè)備已經(jīng)有自動(dòng)氣壓泵,焊工自行完成全部焊接作業(yè)(在頂鍛礅粗環(huán)節(jié)上節(jié)省一個(gè)工人)。

      4.2 鋼筋焊接方法選擇

      鋼筋焊接方法,要求選擇焊接質(zhì)量可靠,具備焊接作業(yè)條件,性價(jià)比合適,焊接速度滿足施工進(jìn)度。

      1)鋼筋閃光對(duì)焊是一種質(zhì)量可靠、焊接速度最快、性價(jià)比(成本低)最好的焊接方法,但現(xiàn)有的焊接設(shè)備自動(dòng)化程度不高,只適合鋼筋加工房集中加工,不適合現(xiàn)場(chǎng)工作面焊接。盼望研發(fā)出自動(dòng)化程度更高的,能用于施工工作面的鋼筋閃光對(duì)焊機(jī)。(我國(guó)高鐵鋼軌焊接采用閃光對(duì)焊約占 87 %,氣壓對(duì)焊占 10 %,其中移動(dòng)式鋼軌閃光焊機(jī)用于鋼軌的線上焊接以及鋼軌鎖定焊。鋼軌閃光焊機(jī)的自動(dòng)化程度和焊接效率高,焊接接頭質(zhì)量穩(wěn)定)。

      2)鋼筋氣壓對(duì)焊焊接工藝容易掌握,是一種質(zhì)量好、焊接速度較快、性價(jià)比高(成本較低)的焊接方法,有熔態(tài)氣壓對(duì)焊設(shè)備、固態(tài)氣壓對(duì)焊設(shè)備,適合施工現(xiàn)場(chǎng)焊接,或鋼筋加工房集中加工,施工作業(yè)面較廣(大風(fēng)、雨雪天氣除外)。

      5 工程實(shí)例

      某報(bào)告廳二層樓看臺(tái)普通混凝土結(jié)構(gòu)工程,設(shè)計(jì)看臺(tái)大梁跨度 36 m,梁縱向鋼筋φ36。

      ①施工單位項(xiàng)目部組織焊工進(jìn)行鋼筋氣壓對(duì)焊工藝試驗(yàn)考核、培訓(xùn),現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取鋼筋氣壓對(duì)焊接頭試件一組。

      ②項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人見證鋼筋氣壓對(duì)焊試件的單向抗拉試驗(yàn),結(jié)果為:鋼筋氣壓對(duì)焊接頭試件抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)合格。

      ③施工項(xiàng)目部決定所有梁縱向鋼筋連接采用氣壓對(duì)焊接頭。

      經(jīng)多次隨機(jī)切取鋼筋氣壓對(duì)焊接頭試件合格,得到業(yè)主、監(jiān)理項(xiàng)目部肯定。

      實(shí)踐證明:在施工、監(jiān)理單位質(zhì)量管理人員督促下,無(wú)論是鋼筋閃光對(duì)焊還是氣壓對(duì)焊接頭,焊工通過(guò)焊接工藝試驗(yàn)考核合格,現(xiàn)場(chǎng)堅(jiān)持焊接關(guān)鍵控制技術(shù),鋼筋對(duì)焊接頭外觀質(zhì)量好,經(jīng)得起現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取試件做抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn),能保證焊接質(zhì)量合格。

      6 結(jié)語(yǔ)

      在建筑市場(chǎng)激烈竟?fàn)帡l件下,控制工程焊接質(zhì)量是難題。國(guó)家施行質(zhì)量振興戰(zhàn)略,倡導(dǎo)工匠精神,我們唯有拿出責(zé)任擔(dān)當(dāng),按國(guó)家現(xiàn)行焊接規(guī)程規(guī)定,嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝試驗(yàn)考核,堅(jiān)持現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)切取焊接抗拉試件檢驗(yàn),才能有效控制焊接質(zhì)量通病,實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量合格率 100 %。

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