建筑钢材的性能与检测：钢筋焊接性能与检测详解

建筑钢材是建筑工程中重要的原材料，其性能、质量及选材对工程的承重性能、结构安全至关重要。钢材质量检测是工程质量控制的重要手段和保障措施。为了正确、准确地检测钢材，必须了解钢材的基本性能，知道各种材料的取样、检测、数据处理等。本文整理了常用建筑钢材检测所需的知识和注意事项，《建筑钢材的性能与检测》为大家做个总结，由于篇幅较大，计划分五部分连载发布，以下是本系列文章的第五部分《钢筋焊接的性能与检测》，前四部分请点击以下链接查看。

第五部分 钢筋焊接性能及检测

1.焊接类型

1、电阻点焊：将两根钢棒以交叉叠放形式放置，压在两个电极之间，利用电阻热使母材熔化，形成焊点。

混凝土结构中的钢筋焊接骨架、钢筋焊接网应采用电阻点焊制作，钢筋焊接骨架、钢筋焊接网可采用直径6-16mm的HPB300、HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500，直径4-12mm的CRB550，3-8mm的CDW550钢筋制作。

2、闪光对焊：分为钢筋闪光对焊和箍筋闪光对焊。

钢筋闪光对焊：将两根钢筋以对接形式水平放置在对焊机上，利用电阻热使接触点金属熔化，产生强烈的闪光和飞溅，然后迅速施加顶锻力，完成压焊的方法。可焊接直径8-22mm的HPB300钢筋，直径8-40mm的HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500，直径8-32mm的RRB400W钢筋。

箍筋闪光对焊：将需焊接箍筋两端对接放置于对焊机上，利用电阻热使接触处金属熔化，产生强烈的闪光和飞溅，迅速施加顶锻力，焊接形成闭合环箍，是钢筋压力焊接方法，适用于直径6-18mm的HPB300、HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500及直径8-18mm的RRB400W的焊接。

不同直径钢筋闪光对接焊时，其直径差不得大于4mm，接头强度要求按直径较小的钢筋计算。不同等级的钢筋不得进行闪光对接焊。

3、电弧焊：包括电极钢筋电弧焊和二氧化碳气体保护钢筋电弧焊两种工艺方法。

钢筋电极电弧焊：以电极作为一极，钢筋作为另一极，利用焊接电流产生的电弧进行焊接的熔化焊接方法。

钢筋二氧化碳气体保护电弧焊：以焊丝作为一个电极，钢筋作为另一个电极，以CO2气体为电弧介质，保护焊接区金属熔滴、焊接熔池和高温金属的一种熔化焊接方法。高强度钢筋的焊接。

电弧焊包括棒材焊接、搭接焊接、坡口焊接、窄间隙焊接和坡口棒材焊接五种接头类型，此外还可进行角焊和穿孔塞焊。

（1）钢筋焊接、搭接焊适用于直径10～22mm的HPB300钢筋，直径10～40mm的HRB400、HRBF400钢筋，直径10～32mm的HRB500、HRBF500钢筋，直径10～25mm的RRB400W钢筋。接缝长度：HPB300钢筋，单面不小于8d，双面不小于4d；HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500、RRB400W钢筋，单面不小于10d，双面不小于5d。

（2）熔化坡口钢筋焊接适用于直径20～22mm的HPB300钢筋，直径20～40mm的HRB400、HRBF400钢筋，直径20～32mm的HRB500、HRBF500钢筋，直径20～25mm的RRB400W钢筋。

（3）钢筋与钢板搭接焊适用于直径8~22mm的HPB300钢筋，直径8~40mm的HRB400、HRBF400钢筋，直径8~32mm的HRB500、HRBF500钢筋，直径8~25mm的RRB400W钢筋。

（4）窄间隙焊接适用于直径16～22毫米HPB300钢筋，直径16～40毫米HRB400、HRBF400钢筋，直径18～32毫米HRB500、HRBF500钢筋，直径18～25毫米RRB400W钢筋。

（5）坡口焊接适用于直径18～22毫米HPB300钢筋，直径18～40毫米HRB400、HRBF400钢筋，直径18～32毫米HRB500、HRBF500钢筋，直径18～25毫米RRB400W钢筋。

（6）预埋角焊适用于直径6～22mm的HPB300钢筋，直径6～25mm的HRB400、HRBF400钢筋，直径10～20mm的HRB500、HRBF500钢筋，直径10～20mm的RRB400W钢筋。

（7）预埋件穿孔塞焊适用于直径20～22mm HPB300钢筋，直径20～32mm HRB400、HRBF400钢筋，直径20～28mm HRB500、HRBF500钢筋，直径20～28mm RRB400W钢筋。

4、电渣压力焊：将两根钢筋置于垂直对接接头处，采用直接引弧或间接引弧，使焊接电流通过两钢筋端面之间的间隙，在焊剂层下面形成电弧过程和电渣过程，产生电弧热和电阻热使钢筋熔化并施加压力的压力焊接方法。

电渣压力焊用于现浇混凝土结构中垂直或斜向（倾斜度不大于10度）钢筋的连接；不得用于梁、板等构件中水平钢筋的连接。可用于直径12～22mm的HPB300，12～32mm直径钢筋的HRB400、HRB500连接。焊接不同直径钢筋时，钢筋直径之差不得大于7mm。接头强度要求按较小直径钢筋计算。压焊时按较高等级钢筋选择焊接工艺参数，接头强度要求按较低等级钢筋强度计算。

5、气压焊：利用氧乙炔火焰或氧液化石油气火焰（或其它火焰）加热两钢筋的对接接头，使之达到热塑状态（固态，约1150~1250℃）或熔融状态（熔融态，约1540℃以上加热后施加压力而完成的压力焊接方法。

6、预埋钢筋埋弧压力焊：将钢筋、钢板呈T型接头形式，通入焊接电流，使焊剂层下产生电弧，形成熔池，再施加压力完成。

7、预埋钢筋埋弧螺柱焊：用电弧螺柱焊枪夹紧钢筋，将钢筋与钢板垂直对齐，利用螺柱焊电源产生强电流、短时间的焊接电弧，在钢筋焊接端面与钢板间形成熔池后，适时将钢筋插入熔池，形成T型接头。

可用于连接直径6-22mm的HPB300钢筋，以及直径6-28mm的HRB400、HRBF400钢筋。

2.验收批次

1.焊接网

无特殊规定的焊接框架、焊接网仅进行外观质量检验：

（1）所有钢筋等级、直径、尺寸相同的焊接框架、焊接网均应视为同一型号产品，300件为一批，若一周产量不足300件，也应算一批，每周至少检验一次。

（2）外观质量检验按同种类型产品按批进行，每批抽检5%，样品数量不少于5个。

2.钢筋闪光对焊

（1）同一焊工在同一班次内完成的同一等级、同一直径钢筋的焊接接头300个为一批，同一班次焊接接头数量较少的，可在一周内累计计算；累计接头数量仍不足300个时，也应计为一批。

（2）力学性能试验时，应从每批接头中随机切取6个接头，其中3个进行拉伸试验，3个进行弯曲试验。

(3) 对于不同直径钢筋的接头，可只进行拉伸试验。

3.箍筋闪光对焊

（1）同一班次同一焊工完成的同等级、同直径的箍筋焊接接头600个为一批，超过600个时，可与下一班次完成的接头累计计算。

（2）每个检验批应随机抽取5%的接头进行外观质量检验。

（3）每个检验批应随机抽取3个接头进行拉伸试验。

4.电渣压焊头

（1）现浇混凝土结构，应以同一等级的钢筋300根为一批。

（2）建筑结构中，连续两层同种等级钢筋的接头不应超过300个，应为一批；不足300个，仍应为一批。

（3）从每批中随机切取3个接头，进行拉伸试验；

注：若同一批钢筋焊接接头中有三种不同直径的，则应从最大直径钢筋接头和最小直径钢筋接头处切取三个试样进行拉伸试验，头部取样相同。

5. 电弧焊接接头

（1）现浇混凝土结构中，应以300根同等级钢筋、同类型节点为一批；建筑结构中，应以不多于连续两层楼的同等级钢筋、同类型节点为一批；从每批中随机截取3个节点，进行抗拉试验。

(2)预制结构可根据生产情况制作模拟试件，每批3个试件，进行拉伸试验。

(3)钢筋与钢板之间的搭接焊缝可只进行外观质量检验。

（4）当模拟试件的试验结果不符合要求时，应进行复试。复试应从现场焊接接头处切取进行，其数目及要求与初次试验相同。

注：若同一批钢筋焊接接头中有三种不同直径的，则应从最大直径钢筋接头和最小直径钢筋接头处切取三个试样进行拉伸试验，头部取样相同。

6.气压焊头

（1）在现浇混凝土结构中，应以300根同等级的钢筋为一批；在建筑结构中，在不超过连续两层楼的楼层中，应以300根同等级的钢筋为一批。 当钢筋数量不少于300根时，仍应将其视为一批。

(2)柱、墙等竖向钢筋连接处，应从每批接头中随机切取3个接头进行抗拉试验；梁、板等水平钢筋连接处，应另切取3个接头进行弯曲试验。

（3）同一批号不同直径钢筋的气压焊接接头可以只进行拉伸试验。

注：若同一批钢筋焊接接头中有三种不同直径的，则应从最大直径钢筋接头和最小直径钢筋接头处切取三个试样进行拉伸试验，头部取样相同。

7. 预埋钢筋T型接头

（1）预埋钢筋T型节点外观质量检查，应按同班次完工的同类型预埋件取样5%，样品数量不应少于10个。

（2）进行力学性能试验时，应以同类型预埋件300件为一批，一周内连续焊接时，可累计计算，不足300件也应为一批。随机选取3个接头进行拉伸试验。

3. 采样

1.拉伸试样尺寸

接头拉伸试样长度为Ls+2Lj，其中Ls为试验长度，Lj为夹持长度（当钢筋直径不大于20mm时，夹持长度应为70mm~90mm；当钢筋直径大于20mm时，夹持长度应为90mm～120mm）。闪光对焊接头、电渣压力焊接头、气压焊接头的Ls均为8d（d：钢筋直径）。双面搭接焊接头的Ls为8d+Lh（Lh为焊缝长度）。单面搭接焊接头的Ls为5d+Lh。预埋T型接头试件钢筋长度应大于或等于200mm，钢板（锚板）长宽应等于6……适当增大。

2.弯曲试样尺寸

弯曲试样的长度应为两辊内侧间距加150mm，两辊内侧间距L应按下式确定，并在试验过程中保持不变。

L = (D + 3a) ± a / 2

L——两辊内侧之间的距离（mm）；

D——弯头直径（mm）；

a——弯曲试样直径（mm）；

4.焊接性能试验

目前，常用的钢筋焊接接头主要有以下几种：闪光对焊接头、电弧焊接头（包括双面搭接焊、单面搭接焊等）、电渣压力焊接头、气压焊接头、嵌埋式焊接接头等。所有接头都应进行拉伸试验，闪光对焊缝和气压焊缝（用于梁、板的水平构件）还应进行弯曲试验。

1.焊接试验常用术语

（1）热影响区：钢筋母材在焊接或热切割过程中，受到热量的影响（但尚未熔化），引起金属组织和力学性能发生变化的区域。

常见钢筋接头热影响区宽度（d为钢筋直径）：闪光对焊接头，0.5d；电弧焊接头，6mm~10mm；电渣压力焊接头，0.8d。

（2）延性断裂：产生暗淡无光泽的纤维剪切断裂的断裂。

（3）脆性断裂：由解理断裂或多个晶粒沿晶界断裂引起的断口，具有光亮断口表面的断裂。

2.焊接试验环境要求

焊接拉伸、弯曲试验的环境温度为10-35℃。

3.主要测试仪器及技术要求

（1）应根据钢筋的等级、直径选择合适的拉力试验机或万能试验机，试验机应符合现行国家标准《金属拉伸试验方法》GB228.1-2010的有关规定。

(2)夹紧装置应根据试件规格选择，且在拉伸过程中不应与钢筋产生相对滑移。

（3）使用预埋T型接头拉力试验吊架时，应将拉杆夹紧在试验机上钳口内，将试样钢筋穿过垫块，置于吊架槽口中央，下端夹紧在试验机下钳口内。

4. 拉伸试验程序

（1）用游标卡尺检查钢筋直径。

（2）将试样夹紧在试验机上，连续、平稳地拉伸。加载速率应符合现行国家标准《金属材料第1部分室温试验方法》GB228.1-2010的有关规定。将试样拉至断裂（或颈缩），读取试验过程中的最大力。

（3）记录断裂产品的断口特征，区分延性断裂和脆性断裂，测量断裂（或颈缩）位置与焊缝开口的距离。如果在断口处发现气孔、夹渣、未焊透、烧伤等焊接缺陷，应做好记录。

（4）抗拉强度按下式计算：

Rm=Fm/S0

Rm——抗拉强度(MPa)，修改为5MPa；

Fm—最大力（N）；

S0—原始试件钢筋公称截面积（mm2）

5. 弯曲试验程序

（1）应去除试件承压面上的金属毛刺及粗糙变形部分，直至与母材表面平齐。

(2)应采用滚轮弯曲装置，并应符合现行国家标准《金属材料弯曲试验方法》GB/T 232-2010的有关规定。

(3)钢筋焊接接头弯曲试验可在压力机或万能材料试验机上进行，不得使用钢筋弯曲机进行钢筋焊接接头弯曲试验。

（4）对焊接钢筋接头进行弯曲试验时，应将试样放在两个支撑点上，焊缝中心与弯曲头中心线对齐。应将载荷缓慢地施加到试样上，使材料能自由弯曲。对于塑性变形，当有争议时，试验速度应为（1±0.2）mm/s，直至达到规定的弯曲角度或出现裂纹或断裂。

五、复审及裁定规则

1.拉伸试验的复验及判定规则

钢筋闪光对接焊缝、电弧焊缝、电渣压力焊缝、气压焊缝、箍筋闪光对接焊缝及预埋钢筋T型节点均应进行拉伸试验，试验结果应按照下列规定评定：

（1）符合下列条件之一的，该检验批的接头拉伸试验判定为合格：

①3个试件均在钢筋母材处断裂，呈延性断裂，且其抗拉强度均大于或等于钢筋母材抗拉强度标准值。

②两块试样断裂于钢筋母材处，为延性断裂，其抗拉强度大于或等于钢筋母材抗拉强度标准值；另一块试样断裂于焊缝处，为脆性断裂，其抗拉强度大于或等于钢筋母材抗拉强度标准值的1.0倍。

注：若试样在热影响区断裂且呈延性断裂，则应视为相当于钢筋母材断裂；若试样在热影响区断裂且呈脆性断裂，则应视为相当于焊缝断裂。

若其中一个试件断裂在钢筋母材处，且断裂为脆性断裂；或其中一个试件断裂在钢筋母材处，且其抗拉强度小于钢筋母材抗拉强度标准值，则应认定试验无效，并检查钢筋母材的化学成分和力学性能。

（2）有下列情况之一的，应当重新检验：

①两块试样断裂处为钢筋母材，呈延性断裂，其抗拉强度大于或等于钢筋母材抗拉强度标准值；另一块试样断裂处为焊缝处或热影响区，呈脆性断裂，其抗拉强度小于钢筋母材抗拉强度标准值的1.0倍。

②1个试件断裂处为钢筋母材，为延性断裂，其抗拉强度大于或等于钢筋母材抗拉强度标准值；另2个试件断裂处为焊缝或热影响区，为脆性断裂。

（3）3个试件均在焊缝处断裂，呈脆性断裂，且其抗拉强度均大于或者等于钢筋母材抗拉强度标准值的1.0倍，应进行复验。若每个试件的抗拉强度均小于钢筋母材标准抗拉强度的1.0倍，则该检验批接头应评定为抗拉试验不合格。

（4）复验时，应切取6个试样进行试验，若有4个或以上试样从钢筋母材上断裂，表现为延性断裂，其抗拉强度大于或等于钢筋母材的抗拉强度标准值，另2个或以下试样断裂在焊缝处，表现为脆性断裂，其抗拉强度大于或等于钢筋母材抗拉强度标准值的1.0倍，则应评定该检验批的接头抗拉试验通过复验。

（5）可焊残余热处理钢筋RRB400W焊接接头抗拉强度应符合同等级热轧带肋钢筋抗拉强度标准值540MPa的规定。

(6)预埋钢筋T型接头，若3个试件的抗拉强度不低于下表规定，则该批接头抗拉试验为合格，应取6个试件进行复验，若每个试件的抗拉强度不低于下表规定，则该批接头复验为合格。

2、弯曲试验的复检及判定规则：

钢筋的闪光对接焊缝和气压焊缝应进行弯曲试验。

(1) 当试验结果表明弯曲至 90°时，在 2 个或 3 个试件（包括焊缝和热影响区）的外侧未出现宽度为 0.5mm 的裂纹时，则该检验批的联合弯曲试验应评定为合格。

(2) 当两个试件均出现宽度为0.5mm的裂纹时，应进行复试。

（3）若有3个试样出现宽度为0.5mm的裂纹，则该检验批的接头弯曲试验评定为不合格。

（4）复验时，应取6个试件进行复验，当不超过2个试件出现宽度为0.5mm的裂纹时，该检验批的接头弯曲试验应评定为合格。

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