氣壓焊的簡(jiǎn)單原理

1、氣壓焊的簡(jiǎn)單原理：氣壓焊是以氧氣和乙炔火焰加熱鋼筋的接頭位置，使之達(dá)到塑性狀態(tài)或表面熔融狀態(tài)，而后施加壓力將鋼筋結(jié)合在一起的一種焊接方法。氣壓焊的機(jī)具：氣壓焊的設(shè)備包括 供氣裝置、加熱器、加壓器和壓接器 等。壓接用氣是氧氣和乙炔的混合氣體，其中氧氣的純度應(yīng)在99.5%以上，乙炔氣體的純度應(yīng)在98%以上。氧氣工作的壓力在0.6Mpa0.7Mpa之間,乙炔氣體的工作壓力為0.05Mpa0.1Mpa。兩種氣體分別貯于氣瓶?jī)?nèi)。由于是易爆品，氧氣瓶、乙炔瓶和焊接鉗三者之間的距離不得小于10m，且不能接近火源、熱源、和高壓線下（所以，該鋼筋的連接方法有危險(xiǎn)性） 氣壓焊工作原理 氣壓焊方法可分為開式氣壓焊和

2、閉式（即溶化和塑性）氣壓焊兩種。開式氣壓焊是先在兩工件之間插入多焰焊炬，將工件端面加熱到熔化狀態(tài)，隨后撤出焊炬，使工件接觸并加以頂鍛。而閉式氣壓焊炬則是先將工件對(duì)接在一起，用氣體火焰在工件接頭周圍加熱，當(dāng)其達(dá)到低于熔點(diǎn)的某一溫度后，施加一定壓力進(jìn)行頂鍛。由此可見，閉式氣壓焊實(shí)質(zhì)上是一種固態(tài)焊接方法。由于開式氣壓焊的質(zhì)量不如閉式氣壓，因而其在工程上極少應(yīng)用。在此只介紹閉式氣壓焊法。1、表面處理對(duì)焊接工件端部及附件進(jìn)行清理，清除油污、砂及其他異物后，對(duì)端面進(jìn)行機(jī)械切削、打磨等，以達(dá)到所要求的垂直度、平面度和粗糙度。表面處理的質(zhì)量對(duì)焊接質(zhì)量影響很大，應(yīng)引起重視。2、加熱焊前按工藝要求對(duì)工件端面進(jìn)行加

3、工后，將工件固定在氣壓焊機(jī)上對(duì)正，使用多焰炬對(duì)接縫及其附件進(jìn)行加熱。加熱時(shí)焊接要沿工件軸向往復(fù)擺動(dòng)，以便頂鍛時(shí)發(fā)生一定范圍的塑性變形。使用的氣體主要有氧+乙炔或氧+丙烷。前者的特點(diǎn)是火焰強(qiáng)度大、溫度高；后者火焰強(qiáng)度不如氧-乙炔火焰，但其加熱范圍較寬。加熱過(guò)程中，火焰必須穩(wěn)定，焊接區(qū)的加熱要均勻，頂鍛時(shí)按縫出的金屬需達(dá)到“黃白色”的狀態(tài)（約1200OC）。3、加壓當(dāng)工件加熱到如上所述的一定溫度后，即進(jìn)行加壓，也就是頂鍛。加壓的作用是：（1）使工件端部產(chǎn)生塑性變形，從而改善和增大焊接結(jié)合面積；（2）破碎工件端面上的氧化膜；（3）在與工件軸線垂直方向產(chǎn)生隆起變形部分可于焊后切除，而鋼筋則不必要。加壓

4、的方式一般有三種：一是定壓頂鍛法，即從開始直至焊接完畢，壓力基本上保持不變，達(dá)到一定的頂鍛量就完成焊接；另外兩種加壓方式分別為二段頂鍛法和三段頂鍛法。根據(jù)焊接工件的不同，其加壓的方式及頂鍛參數(shù)也有所不同。鋼筋氣壓焊基本原理與名詞解釋鋼筋氣壓焊 采用氧燃料氣體火焰將兩鋼筋對(duì)接處進(jìn)行加熱，使其達(dá)到一定溫度，加壓完成的方法，為壓焊的一種。 常用的氧一燃料氣體火焰為氧一乙炔火焰，即氧炔焰，熱效率高，溫度高?，F(xiàn)在，正在推廣采用的，有氧液化石油氣火焰。 81.2 氣壓焊種類 氣壓焊有熔態(tài)氣壓焊(開式)和固態(tài)氣壓焊(閉式)兩種。 熔態(tài)氣壓焊是將兩鋼筋端面稍加離開，使鋼筋端面加熱到熔化溫度，加壓完成的一種方法

5、，屬熔化壓力焊范疇。 固態(tài)氣壓焊是將兩鋼筋端面緊密閉合，加熱到12001250C左右，加壓完成的一種方法，屬固態(tài)壓力焊范疇。 過(guò)去使用的，主要是固態(tài)氣壓焊；現(xiàn)在，在一般情況下，宜優(yōu)先采用熔態(tài)氣壓焊。 813 氧炔焰火焰 當(dāng)乙炔與氧的混合氣從加熱器噴嘴噴出燃燒時(shí)，顯出幾個(gè)可以明確區(qū)分的燃燒區(qū)域。 乙炔完全燃燒的整個(gè)化學(xué)反應(yīng)式是：第二階段反應(yīng)來(lái)源于焰芯未燃燒完全的產(chǎn)物和火焰周圍空氣供給的氧，這個(gè)燃燒區(qū)分布在焰芯的外圍。 火焰中不同區(qū)域內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)見圖81。 由上列反應(yīng)式可以得出結(jié)論，乙炔燃燒成2CO和H2時(shí)，每一個(gè)體積的乙炔需要從加熱器內(nèi)放進(jìn)一個(gè)體積的氧。具有這種混合氣的火焰，通常叫做中性焰。但是

6、實(shí)際上，由于一小部分氫因與混合氣中的氧燃燒成為水蒸氣，以及氧有些不潔的緣故，所以實(shí)際上的比例調(diào)節(jié)加熱器進(jìn)氣閥，改變氧與乙炔的比例，可以得到4種典型的火焰狀態(tài)，見圖82。 1.乙炔焰 當(dāng)乙炔在空氣中燃燒時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)在噴嘴附近為黃色、外端為暗紅色的逐漸過(guò)渡的火焰，黑色塵粒飄過(guò)空氣，這種火焰不能用來(lái)焊接，見圖82(d)。 2碳化焰 隨著加熱器的氧氣閥逐漸打開，氧對(duì)乙炔的比例增加，整個(gè)火焰變得明亮，然后明亮區(qū)朝噴嘴收縮，形成一定長(zhǎng)度的光亮區(qū)，在其外圍為藍(lán)色，如圖82(a)。由于有過(guò)量乙炔，形成碳化焰。碳化焰有還原性質(zhì)，火焰溫度較低。在鋼筋氣壓焊的開始階段，宜采用碳化焰，防止鋼筋端面氧化，但同時(shí)有“增碳

7、”作用，使焊縫增碳。氧與乙炔的比例為o85O95 :1。碳化焰 3中性焰 圖82(c)為中性焰。氧與乙炔的體積比為110115:l。這種火焰溫度較高，焰芯端部前的最高溫度為3150。它具有輪廓顯明的焰芯，它的端部可調(diào)成圓形，是一般氣焊的理想火焰。在鋼筋氣壓焊中，當(dāng)壓焊面縫隙確認(rèn)完全封閉之后，就應(yīng)從碳化焰調(diào)整至中性焰。中性焰 4氧化焰 當(dāng)氧氣過(guò)剩時(shí)，氧化比較強(qiáng)烈，焰芯呈圓錐形狀，長(zhǎng)度大為縮短，而且變得不很清楚?；鹧娴膬?nèi)焰和外焰也在縮短，見圖82(d)。氧化焰呈藍(lán)色而且燃燒時(shí)帶有噪聲，含氧量越多，噪聲越大。氧與乙炔的比例大于12:1。氧化焰 5脫離焰 除上述4種典型狀態(tài)外，當(dāng)氣體壓力高出所用噴嘴的

8、標(biāo)定壓力很多時(shí)，氣流速度大于燃燒速度，火焰便脫離噴嘴，見圖82(e)，甚至?xí)禍?。這是一種不正常的火焰狀態(tài)，必須避免。造成這種狀態(tài)的另一個(gè)原因是噴嘴出口局部被堵塞。 814 氧炔焰溫度 火焰的溫度越高，則金屬的加熱和熔化過(guò)程就進(jìn)行得越有效力。 沿著火焰中心線和在橫截面上，火焰成分的不一致，使火焰各個(gè)層的溫度發(fā)生差異?；鹧鎯?nèi)焰芯有大量乙炔與氧燃燒時(shí)形成的烴氣(碳?xì)浠衔?；而最高溫度發(fā)生在緊鄰焰芯的火焰中層里。 由于中層同時(shí)又是含有一氧化碳和氫的還原層，焊接過(guò)程自然就必須用火焰這一層來(lái)進(jìn)行，因此工作中應(yīng)當(dāng)使焰芯離開金屬表面23mm。在鋼筋氣壓焊中，由于鋼筋直徑在變換，很難準(zhǔn)確地做到這一點(diǎn)。因此，

9、在加熱開始階段，應(yīng)采用碳化焰。 乙炔與氧的混合比例也對(duì)火焰的溫度值發(fā)生重大的影響。在一定限度內(nèi)，火焰的溫度隨著比例的增加有所提高。最高溫度值約31003160。 圖83表明沿著中性焰、氧化焰和碳化焰中心線上，溫度變化的特性，氧化焰的最高溫度值最大，而碳化焰的最小。除此之外，在鋼筋氣壓焊過(guò)程中，鋼筋表面與火焰中層的氣相接觸，在此層中基本上是CO和H2，但也含有水蒸氣和CO2、H2、O2及N2之類的氣體。在中層內(nèi)，也可能有少量自由碳。鋼筋氣壓焊安全技術(shù)交底采用氧乙炔火焰，對(duì)兩鋼筋接縫處進(jìn)行加熱，使其達(dá)到塑料狀態(tài)后，施加適當(dāng)壓力，形成對(duì)接焊頭的一種壓焊方法。適用于工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)筑物的鋼筋混凝土

10、結(jié)構(gòu)中1640mm的I、級(jí)鋼筋，在垂直、水平和傾斜位置的縱向?qū)咏宇^的焊接。1材料設(shè)備要求（1）鋼筋：須有出廠證明書和鋼筋復(fù)試證明書，性能指標(biāo)符合GB1301391鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋及GB149991鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋的規(guī)定。當(dāng)兩鋼筋直徑不相同時(shí)，其兩直徑之差不得大于7mm。當(dāng)采用其他品種、規(guī)格鋼筋進(jìn)行氣壓焊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行鋼筋焊接性能試驗(yàn)。合格后方可采用。（2）所用的氣態(tài)氧（O2）的質(zhì)量應(yīng)符合GB3863中規(guī)定的I類或類一級(jí)的技術(shù)要求。（3）乙炔氣：宜用瓶裝熔解乙炔，其純度必須在98%（體積比）以上，磷化氫含量不得大于0.06%，硫化氫含量不得大于0.1%，水分含量不得大于1g/m3，

11、丙酮含量應(yīng)不大于45g/m3。2主要機(jī)具供氧裝置（氧氣瓶）、乙炔氣瓶、多嘴環(huán)管焊柜（或稱為多嘴環(huán)管加熱器）、加熱器（手動(dòng)式或電動(dòng)式兩種）、焊接決蛤（固定卡具、活動(dòng)卡具）、輔助設(shè)備（無(wú)齒鋸或切割機(jī)、磨光機(jī)、扳手）。3作業(yè)條件（1）焊工必須有上崗證，不同級(jí)別的焊工有不同的作業(yè)允許范圍，應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。輔助工應(yīng)具有鋼筋氣壓焊的有關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，掌握鋼筋端部加工和鋼筋安裝的質(zhì)量要求。（2）施焊前搭好操作架子。（3）在工程正式焊接之前，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)條件下鋼筋氣壓焊工藝性能試驗(yàn)，經(jīng)外觀檢查拉伸試驗(yàn)及彎曲試驗(yàn)合格，并確定焊接工藝參數(shù)。（4）做好鋼筋的下料工作，計(jì)算切割長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮焊接接頭的壓縮量，每一

12、接頭的壓縮量約為一個(gè)焊接鋼筋直徑的長(zhǎng)度。（5）接頭位置應(yīng)留在直線段上，不得在鋼筋的彎曲處。4操作工藝工藝流程：鋼筋端頭處理安裝接長(zhǎng)鋼筋焊前檢查焊接拆卸工具質(zhì)量檢查（1）鋼筋端頭處理：進(jìn)行氣壓焊的鋼筋端頭應(yīng)切平不得形成馬蹄形，壓扁形、凸凹不平或彎曲，必要時(shí)宜用無(wú)齒鋸切割，保證鋼筋端頭斷面和軸線成直角，若有彎折或扭曲應(yīng)切除，并用角向磨光機(jī)倒角露出金屬光澤，沒有氧化現(xiàn)象，并清除鋼筋端頭100mm范圍內(nèi)的銹蝕、油污、雜質(zhì)等，打磨鋼筋時(shí)應(yīng)在當(dāng)天進(jìn)行，防止打磨后再生銹。（2）安裝接長(zhǎng)鋼筋：先將卡具卡在已處理好的兩根鋼筋上，接好的鋼筋上下要同心，在一條直線上，固定卡具應(yīng)將頂絲上緊，活動(dòng)卡具要施加一定的初壓力

13、，初壓力的大小要根據(jù)鋼筋直徑的粗細(xì)決定，宜為1520Mpa。壓焊面的形狀如圖248（a），局部縫隙不應(yīng)大于3mm。（3）焊前檢查：焊前對(duì)鋼筋及焊接設(shè)備應(yīng)詳細(xì)進(jìn)行檢查，以保證焊接正常進(jìn)行。檢查壓焊面是否符合要求，上下鋼筋是否同心，是否有彎曲現(xiàn)象。（4）焊接開始時(shí)，火焰采用還原焰（也稱碳化焰），目的是為防止鋼筋端面氧化?；鹧嬷行膶?duì)準(zhǔn)壓焊面縫隙，使鋼筋溫度達(dá)到熾白狀態(tài)（約1200），同時(shí)增大對(duì)鋼筋的軸向壓力，最終壓力按鋼筋截面積計(jì)達(dá)到3040Mpa，使壓焊面間隙完全閉合達(dá)到所要求的形狀。加熱過(guò)程中，如果壓焊面間隙完全閉合之前發(fā)生滅火中斷現(xiàn)象，應(yīng)將鋼筋斷面重新打磨、安裝，然后點(diǎn)燃火焰進(jìn)行焊接。如果發(fā)生

14、在間隙完全閉合之后，則可再次加熱加壓完成焊接操作。（5）拆卸卡具：將火焰熄滅后，加壓并稍延滯，紅色消失后，呈暗紅色即溫度降至600650，即可卸卡具，繼續(xù)自然冷卻。（6）質(zhì)量檢查：包括外觀檢查和機(jī)械性能檢查兩部分。應(yīng)對(duì)焊接接頭逐一進(jìn)行外觀檢查。并按規(guī)定分批切取接頭進(jìn)行機(jī)械性能檢查。每批鋼筋焊接接頭經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)合格后，應(yīng)填寫質(zhì)量合格證書。（7）冬雨期施工：雨雪天工作焊接現(xiàn)場(chǎng)要有遮蔽措施，刮風(fēng)時(shí)（風(fēng)速超過(guò)5.4m/s），要有防風(fēng)措施。壓按作業(yè)后的鋼筋接頭不要馬上接觸冰雪，如環(huán)境溫度在15以下時(shí)應(yīng)對(duì)接頭采取預(yù)熱、保溫、緩冷措施。當(dāng)環(huán)境溫度低于20時(shí)，不得進(jìn)行施焊。5質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1）保證項(xiàng)目：1）鋼筋必須

15、有出廠證及復(fù)試報(bào)告，質(zhì)量必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。2）鋼筋品種、規(guī)格和接頭位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)范的規(guī)定。3）焊工必須有上崗證。4）焊接接頭機(jī)械性能檢驗(yàn)必須符合規(guī)定。機(jī)械性能試驗(yàn)，一般以200個(gè)接頭為一批。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，在同一樓層中以200個(gè)接頭為一批，不足200個(gè)接頭仍作為一批。抽樣時(shí)從每批接頭中隨機(jī)取3個(gè)接頭作拉伸試驗(yàn)，其抗拉強(qiáng)度均不得低于該級(jí)別鋼筋規(guī)定的抗拉強(qiáng)度值，3個(gè)試件均應(yīng)斷于壓焊面之外，并呈塑性斷裂。拉伸試驗(yàn)結(jié)果，若有一個(gè)試件不符合要求時(shí)，應(yīng)切取6個(gè)接頭進(jìn)行復(fù)試。復(fù)試結(jié)果，若仍有一個(gè)接頭不符合要求，則該批接頭判斷為不合格品。根據(jù)工程需要，也可切取3個(gè)接頭作彎曲試驗(yàn)。從每批成品中切取3個(gè)試件進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，應(yīng)將試件受壓面凸起部分去除與鋼筋外表面齊平。壓焊面應(yīng)處在彎曲中心點(diǎn)，彎至90度，試件不得在壓焊面發(fā)生破斷。試驗(yàn)結(jié)果，若有一個(gè)試件不符合要求，則該批接頭判斷為不合格品。（2）基本項(xiàng)目：1）接頭膨脹形狀應(yīng)平滑，不應(yīng)有顯著的凸出和塌陷。2）不應(yīng)有橫向裂紋。3）墩粗區(qū)表面不得嚴(yán)重?zé)齻?。?）允許偏差項(xiàng)目：見表252。 表252 項(xiàng)次 項(xiàng)目 允許偏差（mm） 檢驗(yàn)方法 1 同直徑鋼筋兩軸線偏心量 0.15d并4° 尺量檢查 2 不同直徑鋼筋兩軸線偏心量：較小鋼筋外表面不得錯(cuò)出大鋼筋同側(cè) 目測(cè) 3 兩鋼筋軸線彎折角 4° 尺量檢查