钢筋焊接接头拉伸试验断口的判断方法

邵海华 刁汉君 陈燕

摘要：介绍各类工程中广泛使用的钢筋混凝土结构中钢筋焊接的方法。讨论了在钢筋焊接接头试验检测过程，如何正确判断焊件的断口断裂形式和位置，最后，给出了钢筋焊接接头试验断点不合格的结论表述方法。

关键词：钢筋；焊接；断点位置；塑断；脆断

中图分类号：TK226文献标识码： 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《钢筋焊接接头试验方法标准》JGJ/T27-2001中，第2.0.10规定由于各地区，各单位的试验报告格式不尽相同、强行统一也不现实，为便于一致，试验记录应包括下列内容：试验编号；钢筋级别和公称直径；焊接方法；试样拉断（或缩颈）时的抗拉强度；断裂（或缩颈）位置及离焊缝位置的距离；断口特征。由于钢筋焊接拉伸试验中断口的位置和特征对钢筋焊接的使用性能好坏的重要表现，会使钢筋焊接在工程的使用中造成重大的隐患。笔者就钢筋焊接的几种方式和各自的特点，以及在拉伸试验中断口位置和断口形式的所反映的钢筋焊接将来使用状态和在工程使用中可能造成的隐患进行分析，给出对钢筋焊接拉伸试验断口位置和断口形式的正确判断。

[正文]如何正确判断钢筋焊接接头拉伸试验后断口的判断，首先要了解钢筋焊接分为哪几种形式和各自的特点，才能进行正确的判断和分析。

钢筋焊接分为：钢筋电阻点焊、箍筋闪光对焊、钢筋闪光对焊、钢筋电弧焊、钢筋电渣压力焊、钢筋气压焊，预埋件钢筋埋弧压力焊、预埋件钢筋埋弧螺柱焊，预埋件钢筋埋弧螺柱焊。

钢筋电阻点焊：将两钢筋安放成交叉叠接形式，压紧于两电极之间，利用电阻热融化母材金属，加压形成焊点的一种压焊方法。

钢筋闪光对焊：将两钢筋以对接形式安放在对焊机上，利用电阻热使接触点金属融化，产生强烈闪光和飞溅，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。

箍筋闪光对接焊：将待焊箍筋两端以对接形式安放在对焊机上，利用电阻热使接触点金属熔化，产生强烈闪光和飞溅，迅速施加顶锻力，焊接形成封闭式箍筋的一种焊接方法。

钢筋电弧焊：钢筋电弧焊包括焊点电弧焊和二氧化碳气体保护电弧焊两种工艺方法。

钢筋电弧焊是以焊条作为一极，钢筋为另一极，利用焊接电流通过产生的电弧热进行焊接的一种熔焊方法。

钢筋二氧化碳气体保护电弧焊：以焊丝作为一极，钢筋为另一极，并以二氧化碳气体作为电弧介质，保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的一种钢筋电弧焊方法。

钢筋电渣压力焊：将两钢筋安放成竖向对接形式，利用焊接电流通过两钢筋端面间隙，在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程，产生电弧热和电阻热，熔化钢筋，加压完成的一种压焊方法。

钢筋气压焊：利用氧乙炔火焰或氧液化石油气火焰（或其他火焰），对两钢筋对接处加热，使其达到热塑性状态（固态）或熔化状态（熔态）后，加压完成的一种压焊方法。加热达到固态的，约1150—1250℃，称钢筋固态气压焊，加热达到熔态的，在1540℃以上，称钢筋熔态气压焊。

预埋件钢筋埋弧压力焊：将钢筋与钢板安放成T形接头形式，利用焊接电流通过，在焊剂层下产生电弧，形成熔池，加压完成的一种压焊方法。

预埋件钢筋埋弧螺柱焊：用电弧螺柱焊焊枪夹持钢筋，使钢筋垂直对准钢板，采用螺柱焊电源设备产生强电流、短时间的焊接电弧，在溶剂层保护下使钢筋焊接端面与钢板产生熔池后，适时将钢筋插入熔池，形成T形接头的焊接方法。

在实际试验检测中，主要是对钢筋闪光对焊、钢筋电弧焊和钢筋电渣压力焊的接头进行试验检测。在这三种焊接形式中使用做多的是钢筋电弧焊，钢筋电弧焊又分为双面焊和单面焊，双面焊是对搭接的钢筋进行双面焊接，单面焊接是对搭接的钢筋进行单面焊接。规范中规定，双面焊的搭接长度大于5d，单面焊的搭接长度大于10d。在实际检测中，试验检测人员对于钢筋闪光对焊和钢筋电渣压力焊无法区分，这两种焊接方法的区分主要从焊接头的外观来进行判断。钢筋闪光对焊的焊缝特点为接头处不光滑，有金属飞溅后形成的小波浪；钢筋电渣压力焊的焊缝特点为接头处光滑，无金属飞溅后形成的小波浪。

焊接接头一般由焊缝、熔合区、热影响区、母材四部分组成。“焊缝”和“母材”易于理解，故只列入“熔合区”和“热影响区”两个术语。热影响区又可分为过热区、正火区（又称重结晶区），不完全相变区（不完全重结晶区）和再结晶区四部分。再结晶区只有在冷处理钢筋焊接时才存在。钢筋焊接接头热影响区宽度主要决定于焊接方法；其次，为热输入。当采用较大热输入时，对不同焊接接头进行测定，其热影响区宽度如下，供参考：1、钢筋电阻点焊焊点：0.5d；2、钢筋闪光对接焊接头：0.7d；3、钢筋电弧焊接头：6-8mm；4、钢筋电渣压力焊接头：0.8d；5、钢筋气压焊接头：1.0d；6、预埋件钢筋埋弧压力焊接头：0.8d。注：d为钢筋直径（mm）。

在钢筋焊接接头拉伸试验后，接头断裂的端口的形式分为延性断裂和脆性断裂。从结构安全度考虑，希望并要求在外力作用下结构中的钢筋焊接接头发生延性断裂，而不是脆性断裂。当延性断裂时，断口呈杯锥状，一侧呈杯形，一侧呈锥形，断口通常为纤维区，放射区和剪切区，即所谓断口三要素。当脆性断裂是，断口无延性变形，断面无紧缩。焊接接头断裂的位置有很多种，需要逐一进行分析。

电弧焊断裂形式分为三种情况：一种断裂在母材上，一种断裂在热影响区，即焊缝外6-8mm，一种将焊缝撕裂。试件断裂在母材上，可以判断该试件合格；试件断裂在热影响区，应该判断该试件不合格；试件的焊缝被撕裂，应该判断为不合格。试件断裂在热影响区主要原因是在焊接过程中在焊缝两端稍加绕焊，烧伤了主筋，出现脆断现象。试件的焊缝被撕裂主要原因是焊接深度不够，导致焊缝抵抗外力的能力较弱，受力后在焊缝处撕裂。

闪光对接焊断裂形式分为三种：一种断裂在母材上，一种断裂在热影响区，一种断裂在焊缝处。断裂在母材上，可以判断该试件合格；断裂在热影响区，应该判断该试件不合格。试件断裂在热影响区主要原因为焊缝金属过烧，出现脆断现象。断裂在焊缝处，一般为钢筋表面微熔，导致接头受力面积不够，抵抗不住外力的拉伸，断裂在焊缝处。

电渣压力焊断裂形式分为两种：一种断裂在母材上，一种将原材从焊接处拉开。断裂在母材上，可以判断该试件合格；断裂在焊缝处，应该判断该试件不合格。断裂在焊缝处，主要原因是焊缝未焊合或者是焊包不均匀，导致焊缝的承载力不够，在外力作用下，在焊缝处破坏。

钢筋焊接拉伸试验中三根为一组。如果三根钢筋焊件断点均出现在不合格区域，可以判断该组试样不合格；如果三根钢筋焊件断点中有二根断点出现在不合格区域，可以判断该组试样不合格；如果三根钢筋焊件断点中有一根断点出现不合格区域，需双倍复检。

结束语

在钢筋焊接接头试验中，断点的判断被试验检测人员所忽略。在焊接接头断点出现不合格的状况时应该判断为不合格，并在试验检测报告中明确钢筋焊接不合格的原因为断点断裂位置不合格，同时注明不合格的钢筋焊接的个数，断点位置。

[文献参考]：

[1] 钢筋焊接及验收规程（JGJ18-2012）

[2] 钢筋焊接接头试验方法标准(JGJ/T27—2001)