本站原创1前言
钢筋是工程建设的主要用材之一,广泛应用于混凝土结构中,其连接通常采用焊接方法,主要有电弧焊、电渣压力焊等.钢筋焊接质量的好坏直接关系到结构的安全,但由于环境条件恶劣或焊接人员素质低下等原因造成其达不到要求的情形并不少见.我们在质量检测中经常遇到上述违反《钢筋焊接及验收规程》规定的情况,但某些施工人员甚至管理人员却抱着不以为然的态度,在此笔者根据从事钢筋试验观察、收集到的一些资料,并通过钢筋焊接试件试验证明控制焊接施工质量的重要性,以引起施工人员和管理人员对这一问题的足够重视.
2焊接试验统计资料
笔者曾对钢筋搭接焊试验的10659个试样进行观察统计,发现搭接焊试验中异常断裂（规程规定不合格的断裂）的比例约为10%,其中在焊缝段或热影响区发生的脆性断裂占76%,成为主要的断裂形式,其次是沿焊缝的纵向开裂,约占21%,详见表1.
从以上统计结果看来,各种焊接试验中异常断裂虽仅占约10%,但由于这些均是取样送检的试件,因此不排除它们在焊接质量上优于现场其它钢筋的可能性,也就是说,现场实际的焊接头达不到要求的比例可能要大得多.据观察分析,这种异常断裂基本上是因焊接质量不过关而造成的,既有钢筋自身的材质因素,也与焊接不当有直接关系,因大部分钢筋都明显有烧伤的迹象.
3异常断裂的原因分析：
钢筋异常断裂的原因较为复杂,总的来说包括材质本身、焊接工艺或试验等几方面的因素,而且它们都并非完全独立,而是有机联系和相互影响的.
3.1材质因素：
钢筋本身的材质好坏是影响焊接质量的首要因素,若化学成分中的有害杂质如磷、硫、氧等含量低,其焊接性就较好；有些合金元素当含量适中时会有利于改善钢材的性能,另一方面当其含量＞0.3%时又会明显降低可焊性.晶体组织和结构的变化既与碳和合金元素含量的变化有关,同时也与温度和外力的变化有关.
3.2焊接工艺因素：
焊接时的设备性能、电流大小和稳定性,焊接材料与木材金属的匹配程度,焊工的技术水平和熟练程度,焊接的顺序、操作速度、环境温湿度、焊件的冷却速度等都会对焊接质量造成直接的影响.若焊接热量过大和温度过高,加热速度过快,则焊接后的急剧冷却会使晶体组织和结构发生变化,影响钢材的机械性能并使其变脆.
4焊件在试验中异常断裂的几种现象
4.1母材强度过高,在高应力状态下热影响区发生脆性断裂.表1中实际最大拉应力σЬ≥标准强度值σ0的比率高达76.47%~87.84%,这一现象可能是母材碳含量或硅等元素含量偏高,使得其强度较高但又较硬脆而造成的.如有1组Ⅰ级钢Φ14钢筋焊接试件,3个试件均发生脆断,拉断力分别为105.000,10.000,96.000N,比标准值57.000N高出68%~84.2%.Ⅱ级钢筋也有很多类似的例子,如1组3个Φ25搭接焊试件均发生脆性断裂,其中2个拉断力分别为410.000,408.000N比标准值224.000N高出82.8%,而第3个试件为218.000N,说明受焊接施工的影响,试件会产生热脆而达不到规定强度值.从大量例子中可以看出,凡是母材原材拉伸试验表现为强度高、伸长率低、塑性差的钢筋,在焊接试验中具有热脆性,易发生脆性断裂.因此凡是原材料在机械性能试验中表现较差时,不宜采用焊接,且最好不在重要结构中使用.
4.2低应力状态下热影响区发生脆性断裂.这种情况的性质较严重,破坏时应力尚未达到规定强度值,甚至低得惊人.如1组Φ22搭接试样,3个试件均在焊缝边发生脆性断裂,力值分别为42.000,53.000,134000N,仅为标准值187.000N的22.4%~73%.取其中力值最低的1个试样进行化学分析,其结果见表2.
从表2可以看出,C、Si、Mn、S这4个元素的含量均在标准范围内,而P值比标准值要高,这可能是钢筋产生热脆的原因.再取双倍同规格钢筋焊接试样进行复检,也同样出现这种断裂现象,6个试件的拉断里分别为60.000,60.000,142.000,272.000,446.000,454.000N,前4个试件均突发脆性断裂,后2个虽不脆裂但延伸率不高,说明该母材强度高,塑性差.
上述例子和许多实例表明,这种现象的母材属高强低塑,因此凡机械性能试验和化学分析中出现高强低塑或化学成分远比标准值高时,应避免使用.
5对钢筋焊接的几点建议：
通过上述试验中出现异常断裂现象的分析,有必要追溯到施工现场的焊接质量,同样潜伏着质量隐患,应引起现场施工人员和质量管理人员的高度重视,提高认识,采取有效措施消除焊接所产生的潜在隐患.
5.1钢筋在焊接试验前必须进行机械性能试验和化学分析,对可焊接性差（如高强低塑、化学成分含量明显超标）的钢筋,不宜采用焊接.
5.2手工电弧焊不要在母材上引弧.《钢筋焊接及验收规程》中规定：“焊接时引弧应在垫板、帮条或形成焊缝的部位进行,不得烧伤主筋”.焊接底线与钢筋应接触紧密.
6结语
上述钢筋焊接问题看似微小,但一旦忽视就可能成为日后安全质量事故的祸根,因此在工程质量管理中应高度重视并克服麻痹思想,要求焊接人员严格按《规程》操作,质检人员应严加监管,一旦有上述缺陷应予以处理,确保结构安全.