本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高耐蝕高強鋼筋的閃光焊接方法。

背景技術(shù)：

中國沿海工程高速發(fā)展的今天，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)越來越多的應(yīng)用于沿海及近海地區(qū)，但是由于海水的腐蝕作用，采用普通鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)在沿?；蚪５貐^(qū)中服役10-15年后就會出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕破壞現(xiàn)象，大大縮短工程建筑的整體壽命，也會帶來嚴(yán)重的安全隱患。因此，鋼筋的耐腐蝕性能成為國內(nèi)外工程界關(guān)注的熱點問題。

高耐蝕高強鋼筋由于其良好的耐腐蝕性能和較低的價格，近年來成為鋼鐵行業(yè)的研究熱點，高耐蝕高強鋼筋的焊接是其推廣應(yīng)用的必不可少的一環(huán)，閃光對焊是一種方便、高效、可靠性高的自動化固相焊接方法，廣泛應(yīng)用于普通建筑用鋼筋的焊接，高耐蝕高強鋼筋的焊接性差，普通熱軋鋼筋閃光焊工藝并不適用于此類鋼筋，而實現(xiàn)耐蝕鋼筋可靠連接的閃光對焊方法尚未見報道，因此有必要開發(fā)出針對耐蝕鋼筋的全新的閃光對焊工藝方法。

目前，高耐蝕高強鋼筋的連接可采用套筒進行機械連接，其工藝為：對鋼筋端部依次進行機械切平、鐓粗、剝肋、滾絲，最后用套筒對接鋼筋。此方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)接頭的可靠連接，但加工過程復(fù)雜、效率較低、生產(chǎn)成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高耐蝕高強鋼筋的閃光對焊工藝方法，能夠?qū)崿F(xiàn)鋼筋可靠、高效的永久連接，同時焊接接頭強度不低于母材，滿足JGJ 18-2003《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》對焊接接頭性能的要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高耐蝕高強鋼筋的閃光焊接方法，包括以下步驟：

(1)焊前預(yù)處理：對鋼筋待焊端面進行打磨，使端面光澤、平整；

(2)裝夾：將待焊鋼筋裝夾于閃光焊機的電極上，裝夾時保證兩側(cè)待焊鋼筋位于同一直線上，調(diào)伸長度范圍12-25mm，并在兩焊接端面間預(yù)留出1-3mm的間隙；電極間距設(shè)置為間隙寬度加兩倍調(diào)伸長度；

(3)焊接參數(shù)設(shè)定：閃光留量6-15mm、閃光速率0.5-1.5mm/s、閃光輸出功率52-105kW、帶電頂鍛時間0-0.6s、頂鍛應(yīng)力57-102MPa，根據(jù)樣品規(guī)格設(shè)定好具體參數(shù)；

(4)焊前預(yù)熱：利用電阻熱對位于電極間的鋼筋進行預(yù)熱，端面預(yù)熱溫度為350-650℃；

(5)焊接過程：點擊啟動按鈕后，焊接依次進入閃光階段、一次頂鍛階段、壓力維持階段；

(6)短時回火：在壓力維持階段再次進行通電，利用電阻熱對電極之間的部分進行短時回火，并引入二次頂鍛過程，具體參數(shù)為：頂鍛后間隔時間1-5s，回火輸出功率20-65kW，回火持續(xù)時間0.1-1.2s；

(7)焊后空冷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

1.生產(chǎn)效率高，操作簡單方便，不需要任何焊材、過渡件等輔助材料，不用對鋼筋端頭進行機械加工，連接成本低，適用于復(fù)雜的現(xiàn)場工況條件。

2.通過合理的工藝設(shè)計并引入二次頂鍛，消除焊接接頭中的鐵素體軟化區(qū)，保證接頭組織為鐵素體基體+連續(xù)帶狀貝氏體，獲得穩(wěn)定可靠的焊接接頭。

附圖說明

圖1是高耐蝕高強鋼筋的母材金相組織

圖2是未經(jīng)回火的焊接接頭金相組織(對比例1)

圖3是未經(jīng)回火的焊接接頭拉伸斷裂后的金相組織(對比例1)

圖4是經(jīng)回火的焊接接頭金相組織(實施例1)

具體實施方式

下面以實施例對本發(fā)明作進一步闡述。

以某牌號高耐蝕高強鋼筋的閃光焊接為例，其母材組織(縱向)由鐵素體基體和帶狀貝氏體構(gòu)成，如附圖1所示。

實施例1

對規(guī)格的高耐蝕高強鋼筋進行閃光對焊：

(1)焊前預(yù)處理：對鋼筋待焊端面進行打磨，使端面光澤、平整；

(2)裝夾：將待焊鋼筋裝夾于閃光焊機的電極上，裝夾時保證兩側(cè)待焊鋼筋位于同一直線上，設(shè)置調(diào)伸長度20-25mm，并在兩焊接端面間預(yù)留出2-3mm的間隙，電極間距設(shè)置為間隙寬度加兩倍調(diào)伸長度；

(3)焊接參數(shù)設(shè)定：閃光留量10-14mm、閃光速率0.6-1.0mm/s、閃光輸出功率65-82.5kW、帶電頂鍛時間0.1-0.2s、頂鍛應(yīng)力57-72MPa；

(4)焊前預(yù)熱：利用電阻熱對位于電極間的部分進行焊前預(yù)熱，使待焊鋼筋接觸并通電，端面預(yù)熱溫度為400-600℃；

(5)焊接過程：點擊啟動按鈕后，焊接依次進入閃光階段、一次頂鍛階段、壓力維持階段；

(6)短時回火：在頂鍛完成之后的壓力維持階段，再次通電對電極間部分進行加熱，利用電阻熱對電極之間的部分進行短時回火，引入二次頂鍛過程，具體參數(shù)為：頂鍛后間隔時間1.5-2.5s，回火輸出功率40-50kW，回火持續(xù)時間0.5-0.8s。

(7)焊后空冷。

對比例1

對規(guī)格的高耐蝕高強鋼筋進行閃光對焊，與實施例1比較，取消短時回火工藝，其他工藝過程不變。

實施例2

對規(guī)格的高耐蝕高強鋼筋進行閃光對焊：

(1)焊前預(yù)處理：對鋼筋待焊端面進行打磨，使端面光澤、平整；

(2)裝夾：將待焊鋼筋裝夾于閃光焊機的電極上，裝夾時保證兩側(cè)待焊鋼筋位于同一直線上，設(shè)置調(diào)伸長度18-25mm，并在兩焊接端面間預(yù)留出2-3mm的間隙，電極間距設(shè)置為間隙寬度加兩倍調(diào)伸長度；

(3)焊接參數(shù)設(shè)定：閃光留量8-12mm、閃光速率0.8-1.2mm/s、閃光輸出功率60-75kW、帶電頂鍛時間0.1-0.2s、頂鍛應(yīng)力68-98MPa；

(4)焊前預(yù)熱：利用電阻熱對位于電極間的部分進行焊前預(yù)熱，使待焊鋼筋接觸并通電，端面預(yù)熱溫度為400-600℃；

(5)焊接過程：點擊啟動按鈕后，焊接依次進入閃光階段、一次頂鍛階段、壓力維持階段；

(6)短時回火：在頂鍛完成之后的壓力維持階段，再次通電對電極間部分進行加熱，利用電阻熱對電極之間的部分進行短時回火，引入二次頂鍛過程，具體參數(shù)為：頂鍛后間隔時間1-2s，回火輸出功率45-55kW，回火持續(xù)時間0.4-0.8s。

(7)焊后空冷。

對比例2

對規(guī)格的高耐蝕高強鋼筋進行閃光對焊，與實施例2比較，取消短時回火工藝，其他工藝過程不變。

實施例3

對規(guī)格的高耐蝕高強鋼筋進行閃光對焊：

(1)焊前預(yù)處理：對鋼筋待焊端面進行打磨，使端面光澤、平整；

(2)裝夾：將待焊鋼筋裝夾于閃光焊機的電極上，裝夾時保證兩側(cè)待焊鋼筋位于同一直線上，設(shè)置調(diào)伸長度12-16mm，并在兩焊接端面間預(yù)留出1-2mm的間隙，電極間距設(shè)置為間隙寬度加兩倍調(diào)伸長度；

(3)焊接參數(shù)設(shè)定：閃光留量7-10mm、閃光速率1.0-1.3mm/s、閃光輸出功率52-68kW、帶電頂鍛時間0-0.2s、頂鍛應(yīng)力70-102MPa；

(4)焊接過程：點擊啟動按鈕后，焊接依次進入閃光階段、一次頂鍛階段、壓力維持階段；

(5)短時回火：在頂鍛完成之后的壓力維持階段，再次通電對電極間部分進行加熱，利用電阻熱對電極之間的部分進行短時回火，引入二次頂鍛過程，具體參數(shù)為：頂鍛后間隔時間0.5-1.5s，回火輸出功率35-45kW，回火持續(xù)時間0.4-0.8s。

(6)焊后空冷。

對比例3

對規(guī)格的高耐蝕高強鋼筋進行閃光對焊，與實施例3比較，取消短時回火工藝，其他工藝過程不變。

對上述實施例和對比例進行拉伸和彎曲試驗，結(jié)果見表1。實施例均符合JGJ18-2003《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》對焊接接頭性能的要求；而對比例抗拉強度均低于母材抗拉強度。

采用實施例所述方法焊接的各規(guī)格耐蝕鋼筋接頭強度均達到母材強度，拉伸斷裂于距離焊縫較遠(yuǎn)的母材區(qū)域，并呈現(xiàn)為塑性斷裂，采用實施例所述方法焊接的各規(guī)格耐蝕鋼筋接頭均能承受180°折彎而不開裂。

而對比例所述方法焊接的各規(guī)格耐蝕鋼筋接頭經(jīng)拉伸、彎曲試驗，多數(shù)斷于焊縫及熱影響區(qū)，呈現(xiàn)脆性斷裂特征，且抗拉強度值波動幅度大，不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1實施例與對比例焊接接頭力學(xué)性能

截取焊接接頭的縱截面，通過鹽酸偏重亞硫酸鈉溶液腐蝕可得耐蝕鋼筋金相組織，通過對比能觀察到：對比例由于沒有回火過程，焊縫熔合線兩側(cè)會出現(xiàn)明顯的鐵素體區(qū)，如附圖2所示。

鐵素體區(qū)是以鐵素體為主的相區(qū)，其間僅含有少量的粒狀貝氏體，與含有連續(xù)帶狀貝氏體的母材相比，鐵素體區(qū)更容易發(fā)生裂紋的萌生和擴展，是整個焊接接頭最薄弱的部位，如附圖3所示。

采用實施例焊接的接頭，由于添加回火和二次頂鍛的引入，能有效避免在焊縫區(qū)形成鐵素體為主的軟化組織，而是形成與母材相近的鐵素體基體+連續(xù)帶狀貝氏體組織，如附圖4所示，表現(xiàn)出優(yōu)異的組織性能。

因此，按照本發(fā)明，可以實現(xiàn)高耐蝕高強鋼筋的閃光對焊，特別是能夠消除焊接接頭中的鐵素體軟化區(qū)，從而提供滿足工業(yè)要求的可靠的焊接方法。

需要注意的是，本發(fā)明所述的方法不限于實施例中所提到的鋼種、規(guī)格，凡是滿足本發(fā)明所述的組織、性能特征的高耐蝕高強鋼筋的閃光焊接方法、工藝改進均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。