漫談銲接變形的問題

劉澤山  技師

銲接時，高溫的鐵水在凝固時收縮，導致構件變形，一直是所有鋼構從業人員頭痛的問題。所以一般構件生產完成，都要量測其變形量，若超過允許的公差範圍，就要做矯正的工作[1](照片1)，嚴重時，甚至構件只能作廢。因此控制變形量，在工廠的製造品管上，佔有很重要的分量。

要控制變形，基本原則就要從減少內應力，或是給予足夠的束制，使其變形量能在可接受或控制的範圍。控制銲接變形的方式，大約可分為以下幾種：

第一：檢討銲接程序。當可預見或已發生較嚴重的銲後變形時，第一件事情，一定是檢討銲接程序書。例如修改接頭形式，無論是全滲透或半滲透的銲接，將單邊開槽改為雙邊開槽的方式，雖然有可能會增加成本，但常是減少變形很有效的方法。同時雙邊開槽，還有可以增加塑性變形能力、抵抗疲勞的好處。

第二：將單位銲接長度的入熱量降低。例如降低電流、加快移行速度、採用較小直徑銲條或較細的銲線。

第三：降低產生的內應力。例如提高預熱溫度、或銲後降低冷卻速率(照片2)，或採用後熱方式，或將一次連續的銲接改以分段銲接方式來完成。另外，道間溫度(interpass temperature)的控制，使下一道銲接前，溫度在一定溫度之下。此法不僅可降低熱應力，由於可以讓氫氣逸出，因此也能降低冷裂的問題[2]。

第四：平衡銲接的應力。採用左右兩側交互銲接，每銲一至兩道就交換的方法。

第五：將構件加以束制以防止變形。例如增加臨時性支撐(照片3)，小型構件則可以使用夾具。

第六：降低銲材的規格。在一些應力較小的位置，可以改採強度低一些的銲條或銲線去銲接。低強度銲材，有較佳的變形伸展能力，因此能降低收縮時的應力。

上述的降低變形的方法，視情形，可採用一種或數種合併使用的方式。但很多時候變形量稍大，也可能純粹只是工人，未按照銲接程序書施銲的結果。例如未遵守預熱的規定，在很多工廠都是常發生的問題。只要加強品管的控管，有時就能有一定程度的改善。

構件變形，也因鋼鈑厚度而有差異。薄鋼鈑構件抵抗變形的能力低，應力稍微大一些，就可能導致整體的扭曲變形。因此，在結構安全無虞的情況下，應該盡可能減少薄鈑銲接的銲道量，或改用跳銲的方式，以減少變形。

參考文獻

1.劉澤山(104年）。「漫談鋼構件熱矯正」。技師報，第985期。

2.劉澤山(102年)。「淺談幾個與氫元素有關的電銲規定」。技師報，第866期。

3.劉澤山（107年）。「鋼結構施工」。

照片1  銲接後構件變形		照片2  銲接後蓋防火毯 降低冷卻速率
照片3  增加臨時支撐