鋼筋焊接接頭拉伸試驗斷口的判斷方法

邵海華 刁漢君 陳燕

摘要：介紹各類工程中廣泛使用的鋼筋混凝土結構中鋼筋焊接的方法。討論了在鋼筋焊接接頭試驗檢測過程，如何正確判斷焊件的斷口斷裂形式和位置，最后，給出了鋼筋焊接接頭試驗斷點不合格的結論表述方法。

關鍵詞：鋼筋；焊接；斷點位置；塑斷；脆斷

中圖分類號：TK226文獻標識碼： A

Methodology for Judging the Fractures in Welded Joints of Steel Bars Extending Experiment

Abstract: Firstly, this article reviews the widely used steel bar welding methods in ferroconcrete structure. Secondly, it delves into the methodology for judging the shapes and locations of fractures in steel bars welded joints in checking experiments. Lastly, this article proposes the representation model for the faulty crack experiment of steel bar welded joints.

Key Words: steel bars, welding, crack location, plastic fracture, brittle fracture

前言

在《鋼筋焊接接頭試驗方法標準》JGJ/T27-2001中，第2.0.10規定由于各地區，各單位的試驗報告格式不盡相同、強行統一也不現實，為便于一致，試驗記錄應包括下列內容：試驗編號；鋼筋級別和公稱直徑；焊接方法；試樣拉斷（或縮頸）時的抗拉強度；斷裂（或縮頸）位置及離焊縫位置的距離；斷口特征。由于鋼筋焊接拉伸試驗中斷口的位置和特征對鋼筋焊接的使用性能好壞的重要表現，會使鋼筋焊接在工程的使用中造成重大的隱患。筆者就鋼筋焊接的幾種方式和各自的特點，以及在拉伸試驗中斷口位置和斷口形式的所反映的鋼筋焊接將來使用狀態和在工程使用中可能造成的隱患進行分析，給出對鋼筋焊接拉伸試驗斷口位置和斷口形式的正確判斷。

[正文]如何正確判斷鋼筋焊接接頭拉伸試驗后斷口的判斷，首先要了解鋼筋焊接分為哪幾種形式和各自的特點，才能進行正確的判斷和分析。

鋼筋焊接分為：鋼筋電阻點焊、箍筋閃光對焊、鋼筋閃光對焊、鋼筋電弧焊、鋼筋電渣壓力焊、鋼筋氣壓焊，預埋件鋼筋埋弧壓力焊、預埋件鋼筋埋弧螺柱焊，預埋件鋼筋埋弧螺柱焊。

鋼筋電阻點焊：將兩鋼筋安放成交叉疊接形式，壓緊于兩電極之間，利用電阻熱融化母材金屬，加壓形成焊點的一種壓焊方法。

鋼筋閃光對焊：將兩鋼筋以對接形式安放在對焊機上，利用電阻熱使接觸點金屬融化，產生強烈閃光和飛濺，迅速施加頂鍛力完成的一種壓焊方法。

箍筋閃光對接焊：將待焊箍筋兩端以對接形式安放在對焊機上，利用電阻熱使接觸點金屬熔化，產生強烈閃光和飛濺，迅速施加頂鍛力，焊接形成封閉式箍筋的一種焊接方法。

鋼筋電弧焊：鋼筋電弧焊包括焊點電弧焊和二氧化碳氣體保護電弧焊兩種工藝方法。

鋼筋電弧焊是以焊條作為一極，鋼筋為另一極，利用焊接電流通過產生的電弧熱進行焊接的一種熔焊方法。

鋼筋二氧化碳氣體保護電弧焊：以焊絲作為一極，鋼筋為另一極，并以二氧化碳氣體作為電弧介質，保護金屬熔滴、焊接熔池和焊接區高溫金屬的一種鋼筋電弧焊方法。

鋼筋電渣壓力焊：將兩鋼筋安放成豎向對接形式，利用焊接電流通過兩鋼筋端面間隙，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。

鋼筋氣壓焊：利用氧乙炔火焰或氧液化石油氣火焰（或其他火焰），對兩鋼筋對接處加熱，使其達到熱塑性狀態（固態）或熔化狀態（熔態）后，加壓完成的一種壓焊方法。加熱達到固態的，約1150—1250℃，稱鋼筋固態氣壓焊，加熱達到熔態的，在1540℃以上，稱鋼筋熔態氣壓焊。

預埋件鋼筋埋弧壓力焊：將鋼筋與鋼板安放成T形接頭形式，利用焊接電流通過，在焊劑層下產生電弧，形成熔池，加壓完成的一種壓焊方法。

預埋件鋼筋埋弧螺柱焊：用電弧螺柱焊焊槍夾持鋼筋，使鋼筋垂直對準鋼板，采用螺柱焊電源設備產生強電流、短時間的焊接電弧，在溶劑層保護下使鋼筋焊接端面與鋼板產生熔池后，適時將鋼筋插入熔池，形成T形接頭的焊接方法。

在實際試驗檢測中，主要是對鋼筋閃光對焊、鋼筋電弧焊和鋼筋電渣壓力焊的接頭進行試驗檢測。在這三種焊接形式中使用做多的是鋼筋電弧焊，鋼筋電弧焊又分為雙面焊和單面焊，雙面焊是對搭接的鋼筋進行雙面焊接，單面焊接是對搭接的鋼筋進行單面焊接。規范中規定，雙面焊的搭接長度大于5d，單面焊的搭接長度大于10d。在實際檢測中，試驗檢測人員對于鋼筋閃光對焊和鋼筋電渣壓力焊無法區分，這兩種焊接方法的區分主要從焊接頭的外觀來進行判斷。鋼筋閃光對焊的焊縫特點為接頭處不光滑，有金屬飛濺后形成的小波浪；鋼筋電渣壓力焊的焊縫特點為接頭處光滑，無金屬飛濺后形成的小波浪。

焊接接頭一般由焊縫、熔合區、熱影響區、母材四部分組成?！昂缚p”和“母材”易于理解，故只列入“熔合區”和“熱影響區”兩個術語。熱影響區又可分為過熱區、正火區（又稱重結晶區），不完全相變區（不完全重結晶區）和再結晶區四部分。再結晶區只有在冷處理鋼筋焊接時才存在。鋼筋焊接接頭熱影響區寬度主要決定于焊接方法；其次，為熱輸入。當采用較大熱輸入時，對不同焊接接頭進行測定，其熱影響區寬度如下，供參考：1、鋼筋電阻點焊焊點：0.5d；2、鋼筋閃光對接焊接頭：0.7d；3、鋼筋電弧焊接頭：6-8mm；4、鋼筋電渣壓力焊接頭：0.8d；5、鋼筋氣壓焊接頭：1.0d；6、預埋件鋼筋埋弧壓力焊接頭：0.8d。注：d為鋼筋直徑（mm）。

在鋼筋焊接接頭拉伸試驗后，接頭斷裂的端口的形式分為延性斷裂和脆性斷裂。從結構安全度考慮，希望并要求在外力作用下結構中的鋼筋焊接接頭發生延性斷裂，而不是脆性斷裂。當延性斷裂時，斷口呈杯錐狀，一側呈杯形，一側呈錐形，斷口通常為纖維區，放射區和剪切區，即所謂斷口三要素。當脆性斷裂是，斷口無延性變形，斷面無緊縮。焊接接頭斷裂的位置有很多種，需要逐一進行分析。

電弧焊斷裂形式分為三種情況：一種斷裂在母材上，一種斷裂在熱影響區，即焊縫外6-8mm，一種將焊縫撕裂。試件斷裂在母材上，可以判斷該試件合格；試件斷裂在熱影響區，應該判斷該試件不合格；試件的焊縫被撕裂，應該判斷為不合格。試件斷裂在熱影響區主要原因是在焊接過程中在焊縫兩端稍加繞焊，燒傷了主筋，出現脆斷現象。試件的焊縫被撕裂主要原因是焊接深度不夠，導致焊縫抵抗外力的能力較弱，受力后在焊縫處撕裂。

閃光對接焊斷裂形式分為三種：一種斷裂在母材上，一種斷裂在熱影響區，一種斷裂在焊縫處。斷裂在母材上，可以判斷該試件合格；斷裂在熱影響區，應該判斷該試件不合格。試件斷裂在熱影響區主要原因為焊縫金屬過燒，出現脆斷現象。斷裂在焊縫處，一般為鋼筋表面微熔，導致接頭受力面積不夠，抵抗不住外力的拉伸，斷裂在焊縫處。

電渣壓力焊斷裂形式分為兩種：一種斷裂在母材上，一種將原材從焊接處拉開。斷裂在母材上，可以判斷該試件合格；斷裂在焊縫處，應該判斷該試件不合格。斷裂在焊縫處，主要原因是焊縫未焊合或者是焊包不均勻，導致焊縫的承載力不夠，在外力作用下，在焊縫處破壞。

鋼筋焊接拉伸試驗中三根為一組。如果三根鋼筋焊件斷點均出現在不合格區域，可以判斷該組試樣不合格；如果三根鋼筋焊件斷點中有二根斷點出現在不合格區域，可以判斷該組試樣不合格；如果三根鋼筋焊件斷點中有一根斷點出現不合格區域，需雙倍復檢。

結束語

在鋼筋焊接接頭試驗中，斷點的判斷被試驗檢測人員所忽略。在焊接接頭斷點出現不合格的狀況時應該判斷為不合格，并在試驗檢測報告中明確鋼筋焊接不合格的原因為斷點斷裂位置不合格，同時注明不合格的鋼筋焊接的個數，斷點位置。

[文獻參考]：

[1] 鋼筋焊接及驗收規程（JGJ18-2012）

[2] 鋼筋焊接接頭試驗方法標準(JGJ/T27—2001)