公共工程施工品质管理作业实务教育训练銲接相关工程品质与安全

1、公共工程施工品质管理作业实 务教育训练 銲接相关工程品质与安全内容纲要前言电弧銲接一般结构用钢之銲接銲接缺陷銲接程序书銲接施工工期的掌握銲件的非破坏检测一. 前 言一般的混凝土抗压强度都不会超过五千磅(5000 psi), 其抗拉强度仅为抗压强度的1/8 1/10, 而钢铁的抗拉强度极少低于五万磅(50,000 psi) ,钢铁的抗拉强度为混凝土抗拉强度的100 倍以上, 因此在工程设计上认为结构上的拉伸应力完全由钢铁材料承受。任何商品化之钢板、型钢、钢管等结构用金属材料皆可以找到适当的銲接方法进行銲接接合 。銲接是金属接合最经济有效的方法。结构物对銲接件的要求结构强度的要求: 结构在使用上必

2、须安全可靠，必须能承受预期或甚至非预期 的各类负荷，因此，在强度、刚性、稳定性等必须加以考量 使用性的要求:设计出之銲接结构必须在其使用性上满足使用的功能 施工性的要求: 包括了銲前的预施工、銲接施工制程的可行性、銲接过程的构造性以及可施工性，銲后热处理或不须热处理的可行性。 检验的要求: 銲道的品质往往需要利用非破坏检测的方式进行检测，以証其品质能符合规范之要求。 *施工监督 (进行式)*品保 (銲件检验) (完成式) 更重要的是 銲接前的准备 1995年1月7日，日本阪神大地震造成结构物大量倒塌，使人员生命、财产蒙受重大损失，据调查显示，造成刚结构物倒塌的原因有大部分是源自于銲接缺陷所致。

3、 由于銲接缺陷之生成有大部分与銲接施工程序有关，因此銲接前应建立标准銲接程序，以供 现场施工之参考，藉以降低銲接缺陷发生的机会。愿望是靠自己的努力才能实现不是别人能给的南投有一栋日据时代建筑，经历921大地震，仅极少数屋瓦掉落，建筑结构完好无损考察发现该建筑上每一砖、一瓦、一木料上，都有厂商及施工单位的印记，以示负责。许自己一个写历史的愿望二. 电弧銲接方法广义的銲接(welding)是把二种相同或不同的金属母材(base metal)，使成金属键结合在一起的方法。銲接方法可分为: 气体銲接, 电弧銲接, 电阻銲接, 固态銲接, 软銲, 硬銲及特殊銲接等七大类, 近百种的銲接方法。工程上常利用

4、母材和电极间生成电弧使母材或(及)电极熔合, 而将工件接合在意起的方法谓之电弧銲接。电弧銲接方法遮蔽金属电弧銲接(shield metal arc welding SMAW)。惰气钨极电弧銲接法(inert gas tungsten arc welding GTAW，俗称 TIG)。惰气金属极电弧銲接法(inert gas metal arc welding GMAW，俗称 MIG)。活气金属极电弧銲接法(active gas metal arc welding GMAW，俗称 MAG)。包药銲线电弧銲接法(flux cored arc welding FCAW) 。潜弧銲接法(submerg

5、ed arc welding SAW) 。 遮蔽金属电弧銲接(shield metal arc welding SMAW俗称手銲)手銲条编号惰气钨极电弧銲接法 (inert gas tungsten arc welding GTAW，俗称 TIG)惰气金属极电弧銲接法(inert gas metal arc welding GMAW，俗称 MIG)包药銲线电弧銲接法(flux cored arc welding FCAW)潜弧銲接法(submerged arc welding SAW)结构用钢及其銲接一般结构用钢之合金成份主要是碳其制造时冷却至室温之可能金相组织包括: 肥粒铁、 雪明碳铁、波来

6、铁、 变韧铁与麻田散铁。経电弧銲接之熔化及凝固过程, 其结晶组织与原来母材大不相同, 依温度分布銲道组织可分为熔融区及热影响区(HAZ), HAZ又可细分为熔融线、 粗晶区、再结晶区、 部分变态区、球化区与母材。銲道及HAZ温度分布图铁碳平衡图纯铁在常温下为BCC结晶构造称为肥粒铁(-Fe), 912以上转变为FCC结晶构造称为沃斯田铁(-Fe), -Fe 可融入较多之碳, 而-Fe 仅能溶入微量的碳; 钢为铁中含适量的碳, 从高温的-Fe降到室温转变为-Fe 时, 过多的碳以雪明碳铁形式存在, 且以肥粒铁与雪明碳铁的层状组织出现谓之波来铁, 但在銲接等急速冷却过程中将可能转变为变韧铁及麻田散

7、铁 一般构造用钢之銲接性一般构造用钢是指含碳量约为0.15%之低碳钢, 属非硬化性之钢材, 具有及优良之銲接性, 銲材的选择并不困难 o此类钢材的銲接时可能之问题是冷裂与层状撕裂 o为避免冷裂, 厚度较大的工件适当的预热是需要的 銲接缺陷以下介绍銲接缺陷之成因及其防治对策，以供从事銲接工作之相关人员参考，希望对銲接品质之提升能有些助益。銲接缺陷之分类严重 轻微 裂纹 孔洞 夹渣 熔透不足 外观不良 其他(弧击,溅珠)銲道裂缝示意图裂纹是最严重的缺陷一但出现所造成的缺口效应, 将成脆性破裂之起源冷裂层状撕裂(常见于厚板结构钢之T型街头)再热裂纹(好发于銲后热处理HAZ粗晶区)气孔夹渣熔透不良銲蚀

8、(undercut)搭叠(overlap)溅珠銲接缺陷的成因一技术性方法不良二操作性操作不当銲接缺陷的防制对策一建立銲接程序书(WPS) (Welding Procedure Specification) 銲接工作人员的依据，可确保銲接品质 的一致性二采用合格的銲接作业人员 (落实证照制度)銲接程序书(载明项目与参数)1.母材规格 (或作热处理状态)2.銲材规格 (分类、型号、成份及储存方式)3.銲接方法 (手銲、MIG、MAG、TIG、SAW)4.电流型式使用范围 (AC、DCEP、DCEN)5.电弧电压范围及銲速6. 接头形状设计、容许误差及熔填方式7. 接头制作及銲接面的清洁方式8. 假

9、銲 (组装定位的相关规定)9. 銲接姿势10.预热与层温控制11.后热处理銲接基本符号标示銲接接头基本形式尺寸标示开槽标示銲接姿势A.平銲, B.横銲, C.仰銲, D.立銲, E.立銲, 銲接程序书检定依銲接程序书所订的各项参数进行试板实际銲接作业与试验，以确认銲接结果可以符合规定，作为日后施工的依据受检试片须能提供强度、延性及韧性等资讯，试板銲接时的参数必须确实记录，以确保试验结果的正确性 (制作PQR銲接程序检定报告 )銲接程序书的建立 与 采用合格作业人员 施銲前的准备详读合约文件包括蓝图、规范说明、銲接程序规范书、銲接程序资格检定记录、銲接人员资格检定书等装备检视：銲接用各项机具及周

10、边安全卫生装置。銲接材料准备：銲接工件(母材)、填料(銲条等) 之正确搭配与否； 接头的准备：定位假銲及銲前清理、预热等。辅助装置：机治具之设定銲接施工技术的掌握銲接方法与程序銲材的保存 (需干燥或预热的銲材要特别注意)设备的稳定操作层间温度的保持每一道銲后表面检视背铲时检视铲后之表面决定是否进行施銲中的检测 銲接施工工期的掌握銲接工期通常于工程合约、组合及安装进度计划中已设定，或尚未确定。(若尚未确定则依可以投入设备、人力及工件数，估算所需工时进而推算工期计划)銲接工期： (设备、人力、物件) ii.检验(等待、检验实施、判定时间) (搬运、铲修、施銲、整修) 銲接工时工期的管制施工前：总进

11、度与分项进度的制作。施工中：工时、产能、日报及报导的收集 与统计。计划进度及工时与实际 进度及工时比对，随时追踪、检 讨与示警。施工后：各项銲接作业产能数据之建立。 修正与增列作业标准。銲接程序检定 只是确认銲接方法的可行。銲接作业人员技能检验 只是使銲接作业人员具备施銲的资格 但并非保证工作品质。銲件的品质需取决于 銲接完成后的检验。瑕疵材料上不连续缺陷将危害物件使用特性之瑕疵显示检测方法对瑕疵呈现反应接受标准决定瑕疵将危害勿间或 材料使用的界线銲件的非破坏检测为品保把关(NDT、NDE、NDI)一般NDT法则中之接受标准 a. 检测方法 b. 灵敏度 c. 瑕疵种类 d. 形状大小 e.

12、分布及数量 检测方法目测 VT (Visual Test)液渗 PT (Penetrant Test)磁粉 MT (Magnetic Particle Test)射线 RT (Radiographic Test)超音波 UT (Ultrasonic Test)涡电流 ET (Eddy current Test) 音泄 AET (Acoustic Emission Test)泄漏 LT (Leak Test)耐压 PRT (Pressure Resistance Test)NDT各种方法比较RT、UT、PT、MT、ET、VT之优点、缺点、使用器材、应用范围优点缺点所需器材应用范围可用于任何 金属

13、、器材可用时检验 内部及表面 瑕疵底片可作永 久良好纪录容易研判瑕 疵种类.型式射线不需 任何电源射线对人体 有害易受物件形 状尺寸或瑕 疵方向限制 不易检测物件二面均 要能接触仪器设备较 昂贵笨重X射线需电 源射线会衰 弱X 射线：a.X光机b.电源c.底片、底片套、增感屏、像质计、冲片设备、判片灯安全防护设备等伽玛射线a.伽玛射线源及屏体b.遥控设备c.其余同x射线电子业、金属业、机械业、化工业、航空、船舰、核能、兵器等各业。尤以銲接瑕疵、物件内部状况等之鉴定，应用最广。(瑕疵如：裂缝C、残渣S、气孔P、熔合不良IF、渗透不足IP等)RT优点缺点所需器材应用范围1.穿透力高，可检测厚物件2

14、对人体无害3可立即判断4电源利用蓄电池即可5.可检出瑕疵位置、长度及深度6.只接触单面即可检验1.不适于粗糙、结晶颗粒粗大物件2.不是于薄件小件或试件表面瑕疵3.需用参考标准块规及耦合剂等4.需要渊博技术经验5.通常不留永久纪录 1.超音波检测(含电池或接电线2.探头(换能器)3.耦合剂4.参考标准块规锻件、板件、銲件、贴合件等内部状况之检测、厚度之量策。(瑕疵如：夹层、贴合不良、裂缝C、残渣S、气孔P、熔合不良IF、渗透不足IP等)UT优点缺点所需器材应用范围1.可用于多数材料2.操作及研判简单3.不需特别仪器4.不需任何电源1.只能检测表面开口瑕疵2.适用温度限制3.必须通风良好4.不适于

15、疏孔性材料5.较费时6.表面状况影响结果甚巨7.环保因素某些材料将禁用1.渗透剂(染色型或萤光型)2.显像剂3.清洗液4.若采萤光剂则需黑光灯物件表面开口之瑕疵检验PT优点缺点所需器材应用范围1.操作简单迅速2.适用温度范围较广3.善后清理容易1.只能检测铁磁材料2.只能检测表面或次表面瑕疵3.大多需要电源4.有些物件检测后需要退磁1.纵向磁化：线圈、磁轭2.周向磁化：头射、磁棒、通电经过物件3.电源(永久磁铁例外)4.磁粒(干式或湿式)5.有时需要特殊装备或黑光灯大部分在表面或次表面的瑕疵，主要是裂缝等。与磁力线垂直的瑕疵较易检出MT优点缺点所需器材应用范围1.可测出很小尺寸与瑕疵2.线圈探头可不必接触试件3.适用于高温、高压辐射区，形状不规则之试件4.较适合自动