钢筋闪光对焊工艺试验
1、工程概况
南水北调中线一期工程总干渠设计桩号为Ⅳ33+700～Ⅳ38+000，标段长度4.3km，标段内共有各种建筑物8座，其中:河渠交叉建筑2座（普济河倒虹吸、闫河倒虹吸），节制闸、退水闸各1座，公路桥4座，抽排泵站8座。混凝土工程量约16.35万m3，钢筋约11480t。
倒虹吸施工过程中，B18、B20、B22钢筋采用闪光对焊连接（闪光——预热——闪光焊）。为确保钢筋加工质量，在正式进行钢筋连接施工前，先进行钢筋闪光对焊工艺试验。
2、试验目的
通过钢筋闪光对焊工艺性试验,确定闪光对焊时待焊钢筋的调伸长度、烧化留量、顶锻留量以及变压器级数等焊接参数。确保现场钢筋焊接的质量。
3、编制的依据
（1）《水工混凝土钢筋施工规范》（DL/T5169-2002）； （2）《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003)； （3）招投标文件及施工图纸。
4、试验准备
4.1材料要求
（1）选用的钢筋必须有出厂合格证、出厂检验报告、进厂复试报告，钢筋力学性能和直径均达到规范和设计要求。
（2）清除钢筋上特别是钢筋端头部的浮锈、泥浆、污垢沾染的杂质等,以保证钢筋与混凝土的握裹力。 4.2主要机具设备
（1）主要设备：UN-150型对焊机具及配套的对焊平台；
（2）辅助设备：深色防护眼镜，电焊手套、绝缘鞋、钢筋截断机、除锈机或钢丝刷防护深色眼镜、电焊手套、绝缘鞋。 4.3作业条件
（1）对焊机检修完好，对焊机容量、电压，符合要求并符合安全规定；
（2）操作人员必须要持证上岗，上岗证必须在有效期内； （3）钢筋焊口要平口、清洁、无油污杂质等； （4）对焊机容量、电压要符合要求。
5、试验场地
本次试验在闫河倒虹吸二期钢筋加工厂进行。
6、试验试件
本次试验取3组（B25、B28、B32各1组），每组6个试件（其中：3个试件用于抗拉检测，3个试件用于抗弯检测）。用于抗拉试件长度50cm，用于抗弯试件的长度35cm。
7、试验工工艺和操作过程
7.1工艺过程
闪光对焊是利用对焊机使两段钢筋接触，通以低电压的强电流，把电能转化为热能，当钢筋加热到一定程度后，立即施加轴向压力挤压(称为顶锻)，使形成对焊接头。
根据现场钢筋安装情况，钢筋安装采用的是闪光—预热—闪光焊，其试验工艺如下：闭合电路→一次闪光闪平端面（两钢筋端面轻微徐徐接触）→断续闪光预热（两钢筋端面交替接触和分开）→二次连续闪光加热到将近熔点（两钢筋端面徐徐移动接触→带电顶锻→无电顶锻。 7.2 试验参数选择
（1）调伸长度
它影响加热条件和塑性变形，选择原则是从减少向电极的散热、确保顶锻时焊件加热部分的刚度、以及焊口加工的可能性等方面考虑。当长度过小，随向电极散热的增加易使加热区变窄，不利于塑性变形，顶锻时所需压力较大；当长度过大时，则使加热区变宽，电能消耗大；当焊件较细时容易产生弯曲。调伸长度取值为：Ⅱ级钢筋为1.0～1.5d,直径较小的钢筋宜取较大的值。
（2）闪光留量
即烧化留量，为了满足焊件均匀加热的要求。若焊件直径较粗，则闪光留量要增大。钢筋采用闪光—预热—闪光焊时，一次烧化留量等于两钢筋切断时的严重压伤部分之和，二次烧伤留量不宜大于8毫米，钢筋越粗，所需的闪光留量越大。
（3）闪光速度
闪光速度应随着钢筋直径的增大而降低，在闪光过程中闪光速度由慢到快，一般是从0～1毫米/秒、1.5～2.0毫米/秒，闪光时要求稳定张裂，以防止焊缝金属氧化。
（4）顶锻速度
顶锻开始的0.1秒内应将钢筋压缩2～3毫米，以使焊口闭合，保护焊缝金属免受氧化。在火口紧密封闭之后，应在每秒压缩量不小于6毫米的速度下完成整个顶锻过程，顶锻速度应愈快愈好。
（5）顶锻压力
顶锻力的大小应是保证液体金属全部挤出、并使焊件对口产生适当的变形的关键。顶锻压力应随钢筋直径的增大而增加，顶锻应在足够大的压力下快速完成。
（6）顶锻留量
顶锻留量是指在闪光过程结束，将钢筋顶锻压紧后接头处挤出金属而缩短的钢筋长度。顶锻留量随着钢筋直径增加而增加，闪光—预热—闪光焊为5～8毫米。其中无电顶锻留量约占2/3。
（7）焊接变压器级数选择
焊接变压器级数可用调节通过钢筋端部的焊接电流来控制。焊接的钢筋直径大，选择的变压器级数要求就高。
（8）焊接预热时间选择
根据钢筋级别及其直径大小来决定，预热接触时间宜介于1.5-2秒/次内选择。预热间隙时间应大于每次预热的接触时间。 7.3 试验方法
本次试验采用的是闪光—预热—闪光焊，方法如下：
将焊接件紧夹在钳口上，接通电源后，使钢筋逐渐移近，端面局部接触，工作端面的接触点在高电流密度作用下迅速熔化、蒸发、爆破，呈高温粒状金属，从焊口内高速飞溅出来。预加闪光阶段，把钢筋端部压伤部分烧去，使其端面达到平整。同时，使焊接件接触，然后又离开，反复多次的断开和接触，接头温度逐渐升高形成预热阶段，焊接达到预热温度后进行连续闪光阶段，工作端面的旧爆破点爆破后又形成新的接触点，这就形成了连续不断爆破过程。为了保证连续不断闪光，随着金属的烧损，焊接件需要连续不断的送进，以送进速度适应焊接过程的烧化速度。钢筋经过一定时间的烧化，使其焊口达到所需的温度，并使热量扩散到焊口两边，形成一定宽度的温度区，在撞击式的顶锻压力作用下液态金属排挤在焊口之外，使连接件焊合，并在焊
口周围形成毛刺，在结合面周围形成较小的凸起。
8、试验注意事项
（1）焊接前检查焊机各部件和接地情况，调整变压器级次，开放冷却水，合上电闸，始可工作。
（2）钢筋端头顺直，150mm范围内的铁锈、污物等清除干净，两钢筋轴线偏差不得超过0.5mm。
（3）对II~III级钢筋采用预热闪光对焊时，做到一次闪光，闪平为准；预热充分，频率要高；二次闪光、短稳、强烈；顶锻过程快而有力。对IV级钢筋，焊接时要做到一次闪光，闪平为准；预热适中，频率中低；二次闪光，短、稳、强烈；顶锻过程，快而用力得当。
（4）不同直径的钢筋焊接时，其直径差不大于2~3mm。焊接时，按大直径钢筋选择焊接参数。
（5）负温（不低于-20℃）下闪光对焊，采用弱参数，焊接场地应有防风、防雨措施，使室内保持0°以上。
（6）焊接完毕，待接头处由白红色变为黑色，才能松开夹具，平稳取出钢筋，以免产生弯曲。
（7）当调换焊工或更换钢筋级别和直径时，按规定制作对焊试样（不少于2个）作冷弯试验，合格后才能成批焊接。
9、试验结果及结论
9.1试验结果
试验完成后，所取三组试件送检，试验检测结果详见附件。 9.2试验结论
根据试验结果，试件抗拉强度及断口特征均满足标准值（见附件），弯曲试验合格。根据《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18—2003），所检项目合格，试验参数满足要求。钢筋进行闪光对焊时，采用下表参数指导施工。
钢筋闪光对焊施工参数表
10、附件
（1）钢筋闪光对焊试验记录表 （2）检测报告
闪光—预热闪光焊试验参数记录表试验操作人员： 试验记录人员： 试验时间： 年 月 日
注：d为钢筋直径。
钢筋闪光对焊工艺试验
1、工程概况
南水北调中线一期工程总干渠设计桩号为Ⅳ33+700～Ⅳ38+000，标段长度4.3km，标段内共有各种建筑物8座，其中:河渠交叉建筑2座（普济河倒虹吸、闫河倒虹吸），节制闸、退水闸各1座，公路桥4座，抽排泵站8座。混凝土工程量约16.35万m3，钢筋约11480t。
倒虹吸施工过程中，B18、B20、B22钢筋采用闪光对焊连接（闪光——预热——闪光焊）。为确保钢筋加工质量，在正式进行钢筋连接施工前，先进行钢筋闪光对焊工艺试验。
2、试验目的
通过钢筋闪光对焊工艺性试验,确定闪光对焊时待焊钢筋的调伸长度、烧化留量、顶锻留量以及变压器级数等焊接参数。确保现场钢筋焊接的质量。
3、编制的依据
（1）《水工混凝土钢筋施工规范》（DL/T5169-2002）； （2）《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003)； （3）招投标文件及施工图纸。
4、试验准备
4.1材料要求
（1）选用的钢筋必须有出厂合格证、出厂检验报告、进厂复试报告，钢筋力学性能和直径均达到规范和设计要求。
（2）清除钢筋上特别是钢筋端头部的浮锈、泥浆、污垢沾染的杂质等,以保证钢筋与混凝土的握裹力。 4.2主要机具设备
（1）主要设备：UN-150型对焊机具及配套的对焊平台；
（2）辅助设备：深色防护眼镜，电焊手套、绝缘鞋、钢筋截断机、除锈机或钢丝刷防护深色眼镜、电焊手套、绝缘鞋。 4.3作业条件
（1）对焊机检修完好，对焊机容量、电压，符合要求并符合安全规定；
（2）操作人员必须要持证上岗，上岗证必须在有效期内； （3）钢筋焊口要平口、清洁、无油污杂质等； （4）对焊机容量、电压要符合要求。
5、试验场地
本次试验在闫河倒虹吸二期钢筋加工厂进行。
6、试验试件
本次试验取3组（B25、B28、B32各1组），每组6个试件（其中：3个试件用于抗拉检测，3个试件用于抗弯检测）。用于抗拉试件长度50cm，用于抗弯试件的长度35cm。
7、试验工工艺和操作过程
7.1工艺过程
闪光对焊是利用对焊机使两段钢筋接触，通以低电压的强电流，把电能转化为热能，当钢筋加热到一定程度后，立即施加轴向压力挤压(称为顶锻)，使形成对焊接头。
根据现场钢筋安装情况，钢筋安装采用的是闪光—预热—闪光焊，其试验工艺如下：闭合电路→一次闪光闪平端面（两钢筋端面轻微徐徐接触）→断续闪光预热（两钢筋端面交替接触和分开）→二次连续闪光加热到将近熔点（两钢筋端面徐徐移动接触→带电顶锻→无电顶锻。 7.2 试验参数选择
（1）调伸长度
它影响加热条件和塑性变形，选择原则是从减少向电极的散热、确保顶锻时焊件加热部分的刚度、以及焊口加工的可能性等方面考虑。当长度过小，随向电极散热的增加易使加热区变窄，不利于塑性变形，顶锻时所需压力较大；当长度过大时，则使加热区变宽，电能消耗大；当焊件较细时容易产生弯曲。调伸长度取值为：Ⅱ级钢筋为1.0～1.5d,直径较小的钢筋宜取较大的值。
（2）闪光留量
即烧化留量，为了满足焊件均匀加热的要求。若焊件直径较粗，则闪光留量要增大。钢筋采用闪光—预热—闪光焊时，一次烧化留量等于两钢筋切断时的严重压伤部分之和，二次烧伤留量不宜大于8毫米，钢筋越粗，所需的闪光留量越大。
（3）闪光速度
闪光速度应随着钢筋直径的增大而降低，在闪光过程中闪光速度由慢到快，一般是从0～1毫米/秒、1.5～2.0毫米/秒，闪光时要求稳定张裂，以防止焊缝金属氧化。
（4）顶锻速度
顶锻开始的0.1秒内应将钢筋压缩2～3毫米，以使焊口闭合，保护焊缝金属免受氧化。在火口紧密封闭之后，应在每秒压缩量不小于6毫米的速度下完成整个顶锻过程，顶锻速度应愈快愈好。
（5）顶锻压力
顶锻力的大小应是保证液体金属全部挤出、并使焊件对口产生适当的变形的关键。顶锻压力应随钢筋直径的增大而增加，顶锻应在足够大的压力下快速完成。
（6）顶锻留量
顶锻留量是指在闪光过程结束，将钢筋顶锻压紧后接头处挤出金属而缩短的钢筋长度。顶锻留量随着钢筋直径增加而增加，闪光—预热—闪光焊为5～8毫米。其中无电顶锻留量约占2/3。
（7）焊接变压器级数选择
焊接变压器级数可用调节通过钢筋端部的焊接电流来控制。焊接的钢筋直径大，选择的变压器级数要求就高。
（8）焊接预热时间选择
根据钢筋级别及其直径大小来决定，预热接触时间宜介于1.5-2秒/次内选择。预热间隙时间应大于每次预热的接触时间。 7.3 试验方法
本次试验采用的是闪光—预热—闪光焊，方法如下：
将焊接件紧夹在钳口上，接通电源后，使钢筋逐渐移近，端面局部接触，工作端面的接触点在高电流密度作用下迅速熔化、蒸发、爆破，呈高温粒状金属，从焊口内高速飞溅出来。预加闪光阶段，把钢筋端部压伤部分烧去，使其端面达到平整。同时，使焊接件接触，然后又离开，反复多次的断开和接触，接头温度逐渐升高形成预热阶段，焊接达到预热温度后进行连续闪光阶段，工作端面的旧爆破点爆破后又形成新的接触点，这就形成了连续不断爆破过程。为了保证连续不断闪光，随着金属的烧损，焊接件需要连续不断的送进，以送进速度适应焊接过程的烧化速度。钢筋经过一定时间的烧化，使其焊口达到所需的温度，并使热量扩散到焊口两边，形成一定宽度的温度区，在撞击式的顶锻压力作用下液态金属排挤在焊口之外，使连接件焊合，并在焊
口周围形成毛刺，在结合面周围形成较小的凸起。
8、试验注意事项
（1）焊接前检查焊机各部件和接地情况，调整变压器级次，开放冷却水，合上电闸，始可工作。
（2）钢筋端头顺直，150mm范围内的铁锈、污物等清除干净，两钢筋轴线偏差不得超过0.5mm。
（3）对II~III级钢筋采用预热闪光对焊时，做到一次闪光，闪平为准；预热充分，频率要高；二次闪光、短稳、强烈；顶锻过程快而有力。对IV级钢筋，焊接时要做到一次闪光，闪平为准；预热适中，频率中低；二次闪光，短、稳、强烈；顶锻过程，快而用力得当。
（4）不同直径的钢筋焊接时，其直径差不大于2~3mm。焊接时，按大直径钢筋选择焊接参数。
（5）负温（不低于-20℃）下闪光对焊，采用弱参数，焊接场地应有防风、防雨措施，使室内保持0°以上。
（6）焊接完毕，待接头处由白红色变为黑色，才能松开夹具，平稳取出钢筋，以免产生弯曲。
（7）当调换焊工或更换钢筋级别和直径时，按规定制作对焊试样（不少于2个）作冷弯试验，合格后才能成批焊接。
9、试验结果及结论
9.1试验结果
试验完成后，所取三组试件送检，试验检测结果详见附件。 9.2试验结论
根据试验结果，试件抗拉强度及断口特征均满足标准值（见附件），弯曲试验合格。根据《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18—2003），所检项目合格，试验参数满足要求。钢筋进行闪光对焊时，采用下表参数指导施工。
钢筋闪光对焊施工参数表
10、附件
（1）钢筋闪光对焊试验记录表 （2）检测报告
闪光—预热闪光焊试验参数记录表试验操作人员： 试验记录人员： 试验时间： 年 月 日
注：d为钢筋直径。