型鋼超音波夾層檢測-規範ASTM A898介紹

劉澤山  技師

鋼板的夾層檢測是鋼構材料最重要的品管工作之一。雖然目前台灣常常使用的規範有好幾種[1]，但ASTM的A435，仍是中鋼鋼板標準的夾層檢測方式。但是，RH型鋼是否也可能產生像鋼板一樣的夾層呢？由於兩者有類似的製程，所以型鋼一樣會產生夾層[1]。如圖一所示，製程中鋼板與RH型鋼容易發生夾層的地方，鋼板容易發生在中間二分之一的區域；而RH型鋼則比較容易發生在翼鈑與腹鈑交界處，以及中間腹鈑的地方。由於以梁來說，RH型鋼這夾層的位置，主要為承受剪力的區域，或許因此較不受到大家的重視。

ASTM型鋼材料檢測的規範A898[2]，界定RH型鋼檢測的合格標準有兩種等級：第一種等級(Level I)是針對主要承受拉應力的桿件，例如拉力弦桿，對於材料本身不連續(discontinuities)問題較為敏感；第二種等級(Level II)則是針對一般用途，為了避免內部有過多介在物導致材料不連續的問題。

其檢測方法，由於牽涉一些專有名詞[1]，因此僅簡單敘述如下:採用1~5MHz的直束探頭，以12.5mm直徑的背鑽孔作為參考位準，背鑽孔孔底距離探頭接觸面在1/2~3/4鈑厚間，最少不得少於12.5mm。回波高度調整至螢幕高50~80%間做為參考位準，並加6dB作掃描。其掃描方式如圖二所示[2]。不論翼板或腹板，以150mm的間距橫向重疊10%，最大不可超過230mm間距作之字形(Z字形)的掃描。當任何非連續介在物的回波顯示等於或大於參考位準時，即須加以判讀是否合格。

判讀標準與鋼板夾層的A435相似，但分為兩種等級。第一種等級(Level I)：翼鈑不連續長度大於或等於75mm長為不合格；且與其他缺陷距離需大於1/2鈑厚或50mm取大值，或是兩者可以在75mm直徑圓範圍內被容納，可視為合格。腹鈑不連續長度大於或等於100mm長為不合格；且與其他缺陷距離需大於1/2鈑厚或50mm取大值，或是兩者在100mm直徑圓範圍內，可視為合格；第二種等級(Level II)：翼鈑或腹鈑的瑕疵長度大於375mm或面積大於4375mm²(7in²)。

或許以梁來說，RH型鋼之夾層常位於腹鈑位置，似乎可以忽略。但若以IBC的耐震特別監督規定來說，一直到2006年版本，在1708.4節對於鋼構材料仍明文規定，應以ASTM A435或符合ASTM A898 Level I的規定[3]；但後來的版本，則改為按照AISC 341的規定處理。

而以AISC 341[4]目前的規定，除了要求材料要按照ASTM規定外，僅重型斷面(翼鈑厚2英寸以上)特別有規定，應符合ASTM A898的要求(chapter A 3.3)。筆者以為，以型鋼作為鋼結構的主要材料，對於承受以軸應力為主，尤其可能為拉力的主要構材，如斜撐等，ASTM A898的規定應該可以參考。

參考文獻

1.劉澤山(2013)。「鋼板夾層規範比較」。技師報，第877期。

2.ASTM A898-17(2022)「Standard Specification for Straight Beam Ultrasonic Examination of Rolled Steel Structure Shape」，2022.

3.IBC「International Building Code」, 2006.

4.AISC 341「Seismic Provision for Structure Steel Buildings」, 2016.

圖1  夾層容易發生的位置		圖2  ASTM A898之掃描方式[2]
圖3  IBC 2006耐震特別監督1708.4節[3]