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技師報於85年11月18日土木日創刊
新聞局出版事業登記證局版省報字第48號


中華民國一○八年七月二十七日

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本期主筆:周子劍
執行編撰:李惠華
文字記者:許素梅

簡介美國鋼橋梁焊接規範AWS D1.5的部分規定

     劉澤山 技師

鋼結構銲接,大家普遍知道的是,內政部頒行「鋼構造建築物鋼結構施工規範」[1]的規定、或是AWS D1.1Structure Welding Code-Steel[2]。但是這兩個規範中的銲接施工規範,主要適用於建築物且屬於靜態載重的銲接。對於鋼橋梁銲接,由於是屬於動態載重,其規範須使用更為嚴謹的AWS D1.5Bridge Welding Code[3],才是正確。由於篇幅的關係,在這裡僅針對幾個重要的不同規定做介紹。

首先是銲接程序,大家實在習慣了建築結構使用的預檢定的銲接程序,除了ESWEGW銲道外,其他銲接方式,除非用高強度鋼,大概都能用預檢定的方式,提一張銲接程序書(WPS)就結束了。但是預檢定是一種簡易的方式,相對地不是那麼嚴謹。橋梁銲接僅規定了手銲(SMAW),可為預檢定且母材強度不大於A709 Gr.70W等級。其他銲接方式,均需做銲接程序的試驗(PQR)。承商施作的銲序檢驗,共需:放射線、衝擊、側彎、全銲道拉伸、斷面漸縮拉伸、巨觀浸蝕等六種試驗,且有效期限最多60個月。銲條供應商,則需每年提送銲材試驗合格的證明。當母材強度達90ksi等級,所有銲工均須做銲工考試。

銲接分成承受張力及反覆載重,以及承受壓力或剪應力等兩種銲道。所有開槽銲接,除非設計圖有標示,均須為全滲透銲接。橋梁的對接銲道,若承受拉力或反覆應力者,檢測需使用放射線照相(RT)且須為雙邊開槽。受力方向與銲接方向垂直者,以不使用背襯鈑(backing bar)為原則,或使用後須加以剷除並磨平。承受壓力或剪應力的銲道,或C接或T接的銲道,可用超音波(UT)或放射線(RT)來檢測。

切割面粗糙度,在鈑厚100mm以下者僅為25μm;鈑厚100mm以上者為50μm,這較其他規範都嚴格許多。切割造成的損傷,在5mm以下,可用研磨的方式磨平,但斜率要在1/10以下。銲道的目視檢測標準,CNS13021的靜、動態比較,如表1[5]。但是一般公共工程,均依照公共工程委員會的綱要施工規範,作為合約的施工規範,因此,比較AWS D1.5與綱要施工規範的「第5121章橋梁鋼結構」[6],如表2所示。另外請大家注意,在法律上合約規範是大於CNS的規定。

由於鋼橋梁尺寸較大,翻轉不易,翼鈑與腹鈑接合的上方的銲道,通常是由銲工直接就地銲接。由於翼鈑突出的關係(如照片1),根據銲接角度而言,無論由內或外施銲,都是屬於仰銲,也就是4G4F的銲接[4]。但是相對的,工地幾乎都是螺栓接合,只有極少數設計有可能作平銲或橫銲的情形,因此工地銲工的證照要求,反而比工廠少,這與建築結構剛好相反。

橋梁是屬於動態力結構,其規定相對嚴格,使用上一定要多了解其規定,才不至於造成安全性的疑慮。

參考文獻

1.鋼構造建築物鋼結構施工規範」,內政部,96年。

2.Structure Welding Code-Steel」,AWS D1.1 2010

3.Bridge Welding Code」,AWS D1.5 2008

4.「簡介焊接的位置」,技師報1174期,1086月。

5.CNS13021鋼結構銲道目視檢測法」,經濟部標準檢驗局,89年。

6.「第5121V8.0橋梁鋼結構」,行政院公共工程委員會,2016年。 

靜態與動態銲道檢查標準

單位:mm

  種類 靜態 動態
VT 龜裂或搭疊 不可有 同靜態
(CNS 13021) 銲冠 填角銲寬度 同靜態
  W≦8    1.6
  8<W≦25  3
  25<W     5
  對接銲道 ≦3 同靜態
  銲蝕(Undercut) 版厚t<25  1 ≦1
  在300長銲道累積<50時,可到1.6
  版厚t≥25  1.6 與張應力垂直≦0.25
  氣孔 填角銲 ψ≥1以上氣孔,L=25長徑總和10,L=300總和19 填角銲最多 1個且ψ≦2
  加勁鈑腹鈑銲道,L=25長徑總和10,L=300總和19
  開槽銲ψ≥1以上氣孔,L=25總和10,L=300總和19 開槽銲L=100,1個ψ≦2
  與張應力垂直不可有氣孔 與張應力垂直不可有氣孔
  腳長 <設計值1.6且小於總長10% 同靜態
  大樑末端翼鈑2倍寬度內不可以不足

 

 

2  CNS與公共工程銲道目視檢測比較表

單位:mm

種類 AWS D1.5 2008 公共工程第05121章V8
凹痕 銲疤(crater)需填平 主要構材不可有
其他構材一接頭或1m長3個
凹痕<1mm,3個算一個
表面凹凸25mm長內3mm
龜裂或搭疊 不可有 不可有
銲冠 填角銲  
≦0.07X寬度+1.5mm
對接銲道 ≦3 對接銲道寬
B≦15      3
15<B≦25   4
25<B      4B/25
銲蝕(Undercut)  ≦1 主構材與應力平行≦0.5
次構材端部≦0.8
開槽銲與張應力垂直≦0.25 主構材與應力垂直≦0.3
氣孔 填角銲100內最多 1個;1200內6個且ψ≦2.4  
開槽銲100長1個且ψ≦2.4  
與張應力垂直不可有氣孔
腳長 <設計值2且小於總長10% <設計值1.0且小於總長10%
大樑末端翼鈑2倍寬度內不可以不足 兩端50mm寬度內不可以不足

 

 

 

照片箱型鋼橋梁的外觀    

 

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