1、螺栓焊接原理
螺栓焊接是在螺栓与母材之间通过电流，使螺栓端部及母材局部加热熔化，同时挤出液态金属，使螺栓整个截面与母材间形成牢固结合的焊接方法。
2.螺栓焊接种类
（1）电弧螺栓焊：将螺栓端部置于与母材接触的陶瓷保护套内，通以直流电流，使螺栓与母材之间产生电弧。电弧产生的热量使螺栓和母材熔化，经过一定的电弧燃烧时间后，螺栓被压入母材局部熔化区。电弧螺栓焊又可分为直接接触法和电弧引燃（帽）法两种。直接接触法是一边通电电弧，一边将螺栓向上抬起，使电流由小变大，完成加热过程。电弧引燃（帽）法是在螺栓端部预埋一个铝帽，通电后，螺栓不需抬起或略微抬起即可压入母材。
陶瓷屏蔽的作用是集中电弧热量，隔绝外界空气，保护电弧和熔融金属不受氮、氧的侵入，并防止熔融金属的飞溅。
（2）储能螺栓焊接：是利用交流电对大容量电容充电后在螺栓与母材之间瞬间放电，使螺栓端部与母材熔化。由于电容放电能量有限，一般用于小直径（≤12mm）检查螺栓的焊接。
3.螺栓焊接工艺
螺栓焊接过程可以用（图1）来表示
（1）将螺柱置于焊枪夹紧装置内，将相应直径的保护陶瓷环放在母材上，将松钉插入陶瓷环并使其与母材接触；
2）按下电源开关，螺栓自动上升并点燃电弧；
（3）电流增大，造成螺柱端部及母材局部表面熔化；
（4）当达到设定的电弧燃烧时间时，螺栓自动压入母材；
（5）切断电流，让熔融金属凝固，保持焊枪静止；
（6）冷却后，螺栓端部表面形成均匀的环状焊缝余高。保护圈折断并除去。
4.螺栓焊接设备
电弧螺栓焊接设备由以下部分组成
1）焊接电源主要由大功率弧焊整流器组成
2）断电开关、时间控制电路或微电脑控制器；
3）由螺柱夹具、升降、加压、阻尼装置、主电缆及电控接头、开关、手柄等组成的焊枪；
4)主电缆及控制线。由于螺柱焊要求快速、连续作业，要求大容量焊机一次电缆截面为60m(长度在30m以内)，二次电缆截面为100m2(长度在60m以内)。
储能焊机以交流电源和大容量电容器组为核心，其余部分与电弧螺栓焊机相似。
5. 螺柱（焊钉）
（1）螺柱外形尺寸。建筑钢结构工程所用的螺柱一端为圆柱头，另一端为铝制引弧结，其形状和尺寸符合《圆柱头焊接螺柱》的要求，如（图2）、（表1）。
（2）螺栓材料的技术要求。根据GB10433-89的规定建筑钢结构焊接，螺栓材料的化学成分应符合（表2）的规定，其力学性能应符合（表3）的规定。
（3）成品螺栓的质量要求。螺栓不得有有害的皱褶、毛刺、裂纹、扭曲、生锈等。
（4）保护陶瓷环。陶瓷保护环的要求应符合GB10433-89的规定。具体内容见（图3）。陶瓷环的尺寸公差应能保证与同规格焊针的互换性。
6.螺栓焊接工艺
螺栓焊接工艺参数主要是电流、通电时的净电流、检查钉的伸出长度和提升高度，根据螺栓直径的不同、被焊钢材的表面状况、镀层材料等选择相应的工艺参数。一般螺栓直径增大或母材上有镀锌层时，所需的电流、时间等工艺参数也要相应增大。当焊接钢结构上覆盖有镀锌钢板时（如钢-混凝土组合楼板中钢梁上的波纹板），要求螺栓能穿透镀锌板，与母材牢固焊接，由于波纹板厚度和镀锌层导电分流的影响，电流值必须相应增大。为保证接头强度建筑钢结构焊接，必须将电弧高温下形成的氧化锌充分挤出焊接熔池，其他焊接参数也必须相应增大，增大的值也与镀锌层厚度成正比。 各种螺栓规格的常用工艺参数见（表4）
(表4)所列的锌板渗透焊接工艺参数值对镀锌板厚度、镀锌量、
母材间的适应性是有限的，日本建筑师协会提出了一个公式来表达上述因素的影响，可供参考。
式中Zn—镀锌量(g/m2)
P膜厚度
C—压型板与基材间隙（mm）
D——压型板厚度（mn）
当 TDW
当 TDW
TDW≥2.0时，焊接性差，施工困难
要使TDW值低于20mm，设计人员需要调整各种参数。例如，当板厚达到12mm，并且使用所需的275g/m2镀锌层（双面）时，就必须满足TDW值。
7.螺栓焊接的优点
1）纯焊接时间仅需1s左右，螺栓夹紧辅助操作时间仅需2-3s，生产效率比手工电弧焊提高数倍。
（2）螺栓整个截面采用熔焊，连接强度高。
（3）操作方法简单，自动化程度高。与手工电弧焊相比，操作人员的培训比较简单，技能要求不高。
（4）减少弧光及烟雾对工人的危害。
8.螺栓焊接的应用
螺栓焊接技术在石油化工、建筑、冶金、机电、桥梁等工业领域有着广泛的应用，如在炉窑耐火树层与金属壳体的组合，混凝土与金属构件作为抗剪构件的组合，以及各种销钉、柱销、螺母等零件与基体的连接等。在钢结构制造安装中，螺栓焊接技术主要用于钢柱、梁及现浇混凝土、钢-混凝土组合楼板中抗剪构件的焊接，可焊螺栓直径可达25mm。
9.螺栓焊接质量要求及检验方法（按《钢-混凝土组合楼盖结构设计与施工规程》
螺柱焊接接头拉伸性能应符合表5的规定
工程上，螺栓焊接的质量要求主要通过弯曲试验来检验，即用锤子敲击螺栓圆柱头使其弯曲30°，然后观察焊接部位是否有裂纹，若无裂纹即为合格。螺栓焊接接头的外观及尺寸要求列于（表6），若接头外观不符合要求，可采用手工电弧焊进行修复。
10.螺栓焊接质量保证措施
螺柱不应有锈蚀、氧化皮、油脂、水分或其他有害物质。母材焊接部位不应有过多的氧化皮、锈蚀、水分、油漆、灰烬、油污或其他有害物质。如不符合要求，应清理干净或用抹布、钢丝刷、涡轮机等清除。
保护陶瓷圈应保持干燥，受潮后的陶瓷圈使用前应放入烘箱，120℃烘干1-2小时。施工前应根据工程实际使用螺栓等情况，通过工艺评定试验确定施工工艺参数。每次检验钉班前，必须用规定的工艺参数试压2个螺栓，通过外观检查、30°弯曲试验确定设备完整性等施工情况是否符合要求。
螺栓焊接焊工应按照新修订的《建筑钢结构焊接技术规范》进行技能考核，并持有相应的资格证书。如果波纹板被抬起，并且与母材的间隙过大，可以用手持杠杆式夹具（图4）在焊接点附近的波纹板上施加局部压力，使其与母材贴合。一般间隙不应超过1mm。
