鋼構造建築鋼結構銲接規範及解說之研訂

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(1)內政部建築研究所專題研究計畫成果報告研究案研究案編號計畫名稱執行期間. ：鋼構造建築研究與相關法規研究： MOIS 881008-2 ：鋼構造建築鋼結構銲接規範及解說之研訂： 87 年 8 月 1 日至 88 年 6 月 30 日. 鋼構造建築鋼結構銲接規範及解說之研訂. 計畫主持人：蔡顯榮. 主辦單位：執行單位：. 內政部建築研究所中華民國鋼結構協會. 中華民國八十八年六月.

(2) 內政部八十八年度研究報告. 鋼構造建築鋼結構銲接規範及解說之研訂. 執行單位：中華民國鋼結構協會研究機構：內政部建築研究所研究主持人：蔡顯榮教授研究人員：陳生金. 胡國凱蘇貴福. 涂長和. 余金賢蘇坤堂. 潘金火. 周漢標. 中華民國八十八年四月廿七日.

(3) 鋼構造建築鋼結構銲接規範及解說之研訂. 1 2 3 4 5 蔡顯榮陳生金胡國凱蘇貴福涂長和. 6 7 8 9 余金賢蘇坤堂潘金火周漢標. 摘要本研究調查國內鋼構建築界之銲接規範現況並探討國內鋼構建築之銲接問題，同時收集美國及日本相關銲接規範，彙整具參考價值的部份，研訂出本土化鋼構造建築鋼結構銲接規範條文，已研定出下列六章：(一)通則，(二)銲接接合設計，(三)預檢定銲接程序規範書，(四)規範書及資格檢定，(五)銲接施工作業，(六)檢驗，並附有國內相關規範與中國國家標準之附錄，同時作成解說，使國內鋼構工程師能充分瞭解並正確使用此規範。關鍵詞：鋼構造建築、鋼結構、銲接規範. 1 2 3 4 5 6 7 8 9. 國立台灣科技大學機械系教授國立台灣科技大學營建系教授中鋼結構公司工程師中國鋼鐵公司課長理成公司副總工程師中國非破壞檢驗有限公司高級檢測師長榮重工公司鋼構事業本部工程師金屬工業研究發展中心銲接工程師中鋼焊材廠公司工程師. ii.

(4) Study and explication of steel structural welding specification for steel buildings. The steel structural welding specification for steel buildings in Taiwan was studied by collecting the established welding code and specification in other countries and evaluating their applications in Taiwan to improve the present status of Taiwan steel structural industry. The explication of the steel structural welding specification for steel buildings was also prepared. This specification book contains six chapters which are general requirement, design of welded connections, prequalification of welding procedure specification, qualification, fabrication and inspection.. iii.

(5) 目. 錄. 壹、緒論……………………………………………………………………….1 一、研究目的…………………………………………………………….....1 二、研究方法與流程………………………………………………….……2 貳、研究內容………………………………………………………...………..3 一、規範適用範圍…………………………………………………….……3 二、相關規範……………………………………………………………….4 三、量單位………………………………………………………………….4 四、銲接接和設計一般規定……………………………………………….4 五、非管狀構件之一般規定……………………………………….………4 六、非管狀構件承受動態荷重之特殊規定………………...……………..5 七、管狀構件之特別規定………………………………………………….5 八、預檢定銲接程序規範書……………………………………………….5 九、規範書及資格檢定……………………………………………...……..6 十、銲接人員資格檢定………………………………………………….…9 十一、銲接施工作業…………………………………………………….....9 十二、鋼接構剪力釘之植釘銲接……………………………………...…12 十三、植釘銲接施工規定…………………………………………...……13 十四、銲接施工作業……………………………………………………...14 十五、銲道外觀…………………………………………………………...16 十六、銲道整修方法及規定……………………………………………...16 十七、檢驗………………………………………………………………...17 十八、銲接檢驗師………………………………………………………...18 十九、合約責任區分……………………………………………………...18 二十、非破壞檢測（不含目視檢測）……………………………...……19 參、研究發現………………………………………………………...………20 肆、結論與建議……………………………………………………...………20 伍、主要參考文獻…………………………………………………...………20.

(6) 壹、緒論一、研究目的鋼結構在歐美日先進國家經長期之發展，從設計至建造已有一定水準之工程技術，並有完備之各式規範，且正有系統地不斷更新中。台灣地狹人稠，近年來建築紛紛向上發展，鋼構造由於自重輕、韌性佳，而成為高層建築構造型式的主流；但因國內鋼構工程起步較晚，工程經驗及相關之研究均較為缺乏，且鋼結構工程規範並無統一之國家標準，使各鋼構廠各自訂定各廠之標準，造成鋼結構工程品質難以確保，因此關心國內鋼結構工程之專家學者們多次建議研訂國內鋼結構各項相關規範，目前為止，台灣建築鋼結構所使用的相關規範有中華民國內政部營建署之「建築技術規則」、「鋼結構施工規範」、中華民國土木水利學會之「鋼結構工程施工規範」、中華民國建築學會之「鋼構造設計規範」、中華民國鋼結構協會之「鋼結構品質管制作業標準」，以及在鋼構銲接非破壞檢驗方面之中國國家標準(CNS)，然而目前國內尚無鋼構造建築銲接規範，各鋼構廠除了自訂銲接規範外，另有直接引用先進國家規範，如美國鋼構協會(American Institute of Steel Construction, AISC)之「Code of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges」、美國銲接學會 (American Welding Society, AWS)之「Steel Structural Welding Code」、日本建築學會之「建築工事標準仕樣書」、「鐵骨工事技術指計—工場製作篇」及「鐵骨工事技術指計—工事現場施工篇」等等外國規範，但常有因引用不當或誤解，反而造成銲接品質不良，嚴重影響建築物安全；例如，國內有業者在高張力鋼厚板銲接後立即實施非破壞檢驗，以利後續工程的進行，而美日各國對此類高強度的鋼板由於容易在銲接後發生延遲冷裂的問題，因此，規範上明白規定必須等待 48 小時後才可實施非破壞檢驗，如此才能檢驗出延遲發生之裂縫；其它尚有許多例子，例如，全滲透之銲道與半滲透銲道之應用場合；例如，是否可. iv.

(7) 使用電渣銲於動態鋼結構之銲接…等等例子，都是國內鋼構銲接工程師常面對的疑慮。有鑑於此，本研究之目的在於調查並探討國內鋼構建築銲接之現況與問題，收集美國及日本鋼結構銲接相關規範，彙整具有參考價值的部份，研訂出本土化鋼構造建築鋼結構銲接規範條文，研擬下列六章：(一)通則，(二)銲接接合設計，(三)預檢定銲接程序規範書，(四)規範書及資格檢定，(五)銲接施工作業，(六)檢驗，並附有相關之附錄，同時作成解說，使國內鋼構工程師能充分瞭解並正確使用此規範。. 二、研究方法與流程本研究調查國內鋼構建築銲接之現況，同時收集美國及日本相關銲接規範，彙整具參考價值的部份，配合國內鋼構建築工程銲接技術現況及可提昇之處，研訂出本土化鋼構造建築鋼結構銲接規範條文，同時製作規範解說，使國內鋼構工程師能充分瞭解並正確使用此規範。由於國內鋼構工程起步較晚，工程經驗及相關之研究均甚為缺乏，且鋼結構工程規範並無統一之國家標準，各鋼構廠皆自訂廠內銲接標準，且因市場混亂，造成鋼結構工程品質難以確保，因此有必要先探討並調查國內鋼構建築銲接之現況與問題，瞭解目前各鋼構廠之銲接規範標準，再參考美國及日本相關銲接規範，彙整具參考價值的部份，作為國內鋼構廠能夠確實執行遵守的規範。本研究由於經費有限，僅能就國內具有一定規模並訂有較高標準銲接規範之鋼構廠進行探討與調查，預計可能遭遇銲接規範較鬆散之鋼構廠之質疑，其解決途徑為在規範草案研訂期間，召開鋼結構相關人員之座談會，使國內相關工程師充分瞭解規範制定過程。. v.

(8) 研究流程鋼構造建築鋼結構銲接規範及解說之研訂. 收集國外相關銲接規範. 探討並調查國內鋼構建築銲接之現況與問題. 研訂本土化鋼構造建築鋼結構銲接規範條文. 召開鋼結構相關人員之座談會. 完成鋼構造建築鋼結構銲接規範解說. 貳、研究內容一、規範適用範圍本研究所擬定之銲接規範適用於新建土木結構物及建築物之銲接施工，在編定過程中並未考慮既存結構物修改或補強之銲接施工，亦未考慮機械結構物之銲接施工，惟若使用者欲使用本規範於上述之情況，應自行審慎評估其適用性。本規範具有整體性，故應全部引用，若僅摘錄引用其中某些章節時，宜注意不可另有含義。鋼結構於設計時，應考慮本規範有關銲接施工之規定，設計工程師如有其他規定者，應在工程合約內另訂條文規定之。若工程圖說中明示之規定無法遵循時，施工者應提出替代方案報請工程師核定之。. vi.

(9) 二、相關規範鋼結構之銲接施工除應符合本研究所擬規範之規定外，另應符合中央建築主管機關，或中央公共工程主管機關，所訂定之鋼結構設計及施工相關規範之規定。. 三、度量單位本規範採用之單位為公制，長度採用公尺(m)、公分(cm)或公厘(mm)，重量採用公斤(kg)或噸(ton)，應力採用牛頓/平方公厘(N/mm2) (即 MPa)、公斤/平方公分(kg/cm2)、公斤/平方公厘(kg/mm2)或噸/平方公分(ton/cm2)。. 四、銲接接合設計一般規定本規範所述之動態荷重係指高週次之反覆振動荷重，常見於橋梁及天車、梁或支承振動機械之結構物。進行銲接接合設計時，母材及銲道所承受應力不得超過相關設計規範所規定之容許應力。構件承受反復動態荷重時，母材及銲道之應力不得超過疲勞應力。本規範所使用之銲接符號為 CNS 所規定之銲接符號，惟國內習常使用美國銲接學會(AWS)之銲接符號，銲接接合設計者、銲接工程師、銲接檢驗師及銲接施工者宜多加注意。本規範規定開槽銲接接合設計細部，包括全滲透開槽銲銲道尺度、部份滲透開槽銲銲道尺度及開槽銲之有效銲道面積。填角銲通常用於較薄鋼板之銲接接合，或是承受較小應力之銲接接合，填角銲銲道之破壞係假設破壞形式為剪力破壞。本規範規定塞孔銲與塞槽銲之接合設計細部，惟銲接之銲道應盡量避免使用塞孔銲與塞槽銲，因其品質較不易控制。淬火及回火鋼材禁用塞孔銲或塞槽銲。. 五、非管狀構件之一般規定銲道尺度係由接合之兩部份中較厚板決定，除非應力計算需要較大尺度，否則銲道尺度不得超過接合之最薄板板厚。但在此情形下，若需超過時，則應. vii.

(10) 特別慎重處理，應有充份之預熱，以得到良好之銲接品質。本規範規定斜Ｔ型接合設計之應力計算時，銳角端銲道依平銲、橫銲、立銲及仰銲姿勢及銲接方法不同之應扣除尺度。. 六、非管狀構件承受動態荷重之特殊規定此種構件之對接須為全滲透銲道，其用意在於避免起始裂縫之存在。部分滲透之銲道即為裂縫起始處，受動態荷重時，甚為不利，故構件之對接須為全滲透銲道。. 七、管狀構件之特別規定管狀結構於施作銲道時，困難度較高，銲道品質較不易控制，因此在設計時對於母材材質之標稱應力有所限制。圓管材質之標稱降伏應力應小於或等於 4.2Ton/cm2，方管材質之標稱降伏應力應小於或等於 3.6Ton/cm2。標稱降伏應力大於 2.8Ton/ cm2 或大於 50mm 之厚板，應要求有較大之 20℃衝擊值。. 八、預檢定銲接程序規範書預檢定銲接程序規範書(Welding Procedure Specification, WPS)係指符合本規範第三章規定之銲接程序規範書。未符合規定之銲接程序規範書,須依本規範第四章之規定執行檢定合格後始可使用。預檢定合格接頭在銲接組件或結合件之適用性，應由工程師依其專業知識判斷。在本規範第三章中詳細列舉符合預檢定銲接程序規範書規定之銲接方法，計有遮護金屬電弧銲接、潛弧銲接、非短路移行之氣體遮護金屬電弧銲接及包藥銲線電弧銲接；至於非上述之其它銲接方法, 經工程師核可後仍可採用,惟其銲接程序規範書仍須依本規範第四章之規定檢定合格後,方可使用。進行檢定試驗時,製作銲接程序規範書之承包商須建立適用於某特定銲接方法之主要參數 (Essential Variable)項目及其範圍。主要參數之範圍必須基於以往對某銲接方法的實驗所累積之數據來擬定，或必須做一系列的試驗以建立主要參數之範圍。任何超出已建立之主要參數範圍的改變必須重新檢定。預檢定銲接程序規範書必須採用本章所列舉之母材和填料金屬，且母材及填料金屬之強度關係須相匹配。本研究收集國內常用之 CNS 鋼材及填料金屬彙. viii.

(11) 集成表，但因國內已習用 ASTM 鋼材及 AWS 填料金屬編號，故以附錄作為參考對照。預檢定銲接程序規範書之預熱溫度與道間溫度須符合本規範第三章之規定。組成接頭之母材，其預熱或道間溫度不同時,須選用較高者。本規範規定承包商必須提供預檢定銲接程序規範書。銲接程序規範書內之電流(送線速度)、電壓、移行速度、遮護氣體流量等四種銲接參數，必須符合本規範第三章所規定之適用範圍內。由已檢定合格銲接程序規範書和預檢定銲接程序規範書所合併的銲接程序規範書, 若其銲接方法之主要參數在適用範圍內,則不必重行檢定。在本規範第三章中也詳細規定符合預檢定銲接程序規範書之立銲上進要求、銲道之寬度及深度限制、耐候鋼材之要求、填角銲道之限制、一般構件搭接細部尺度、管狀構件細部尺度、斜接 T 型接頭、塞孔或塞槽銲道限制、部份滲透與全滲透開槽銲道之一般規定及限制。. 九、規範書及資格檢定本規範第四章規定有關銲接程序規範書(WPS)及銲接人員資格之檢定試驗要求，其中銲接人員包括銲工、銲接操作員及假銲人員。本規範第四章規定銲工、銲接操作員及假銲人員之資格檢定。銲接人員資格檢定後必須依其核可之資格執行銲接工作。已檢定合格之銲工、銲接操作員及假銲人員，且具佐證文件時，並經工程師核可後，無需再行檢定。銲工、銲接操作員及假銲人員的檢定，可由承包商或獨立之驗證單位執行。已檢定合格之銲工或銲接操作員最近六個月內未從事銲接工作者，應重行檢定其資格。已檢定合格之假銲人員因久未從事假銲工作致不良率超出一般要求時，應重行檢定其資格。本規範規定銲接程序規範書(WPS)的使用，在工程開工前須依合約或圖說有關銲接接頭型式、母材、銲材等規定，選擇適當的條件進行模擬試驗，以建立銲接程序規範書作為施工依據。銲接程序規範書製作須依下列規定辦理：(1) 承包商須建立銲接程序規範書，且須有程序檢定紀錄，其中須載明相關銲接製. ix.

(12) 程的主要參數，當主要參數值超過本規範之容許範圍時，須重新檢定。(2)在相同製程條件下且參數不變動時，使用高強度等級之母材所檢定合格之銲接程序規範書可適用於較低強度等級之母材，惟上述規定不適用於耐蝕鋼材，而蝕鋼材之銲接程序規範書須各別檢定。(3)銲接程序檢定試驗所用之母材須有原製造廠家之品質證明書。(4)銲接程序檢定試驗所用之填料金屬的強度等級，須與母材強度等級匹配。本規範第三章規定銲接程序檢定試驗中母材最低預熱溫度及道間溫度；使用較低溫度時，必須重行檢定，並由銲接工程師簽核。對於銲接程序書上所使用之遮護金屬電弧銲接、潛弧銲接、氣體遮護金屬電弧銲接、包藥銲線電弧銲接或氬銲銲接之主要銲接參數改變時是否須再檢定，在本規範之第四章則有較詳細之規定。在本規範之第四章中規定板與管之全滲透銲、部分滲透銲及填角銲銲接程序試驗項目，依其板厚或管尺度規定了非破壞檢驗、拉伸試驗及背彎、面彎、側彎彎曲試驗之試片數量、試片加工尺度及取樣位置。針對上述之銲接程序試驗，本規範第四章規定其檢驗及其接受標準，銲接程序之檢驗包括目視檢驗、非破壞檢驗、拉伸試驗、全銲道拉伸試驗、背彎面彎和側彎試驗、巨觀浸蝕試驗及角銲壓破試驗。目視檢驗之接受標準如下：試片銲接完成需經判定符合目視檢驗接受標準後，始得進行其他非破壞檢驗。板之目視檢驗接受標準：銲道不得有裂痕，銲道與母材間或銲道間必須融合，在銲道有效長度內之銲池必須填滿，銲道外型必須符合本規範第六章鋼結構銲道目視檢測法之規定，銲蝕不得大於 1mm，填角銲氣孔之直徑不得大於 2mm，且兩氣孔之中心距不得小於 100mm，填角銲腳長不得低於標稱尺寸的 1.6mm 且長度不得超過 10％，全滲透開槽銲道不得有氣孔。管之目視檢驗接受標準：銲道不得有裂痕，所有銲池必須填滿至銲道的全斷面，表面銲道必須很平順和母材融合，銲蝕不得超過 1mm，銲冠不超過 3mm，根部不能有裂痕、熔合不良或滲透不足的情況，根面凹陷不得大於 1.6mm，且最大熔凸不得大於 3mm。非破檢驗可用超音波檢測法或射線檢測法，其接受標準，參照本規範第六. x.

(13) 章之規定，不符合規定者逕行判定不合格，不再進行後續之其他檢驗。拉伸試驗所得之強度試驗值不得低於母材鋼種之規格值。全銲道拉伸試驗所得之試驗值須符合銲接材料之相關規定值。背彎、面彎和側彎試驗後以目視檢驗彎曲後之凸出表面，其接受標準之規定如下：表面任何方向之瑕疵不得超過 3mm；瑕疵長度超過 1mm、小於或等於 3mm 時，其總合長度不得超過 10mm；最大邊裂長度不得超過 6mm，但由目視可判定其邊裂是由於夾渣或融合不良等情況所造成時，其瑕疵仍不可大於 3mm。當邊裂不是夾渣或熔合不良所造成時，如超過 6mm 時，可重新由原來試片再取樣重做。巨觀浸蝕試驗時，以目視檢驗必須符合下列規定: 部份滲透銲道必須至少須符合設計的銲道尺寸；填角銲必須將接頭根部完全熔合，但不需要超過；最小腳長必須符合規定之填角銲道尺寸。部份滲透和填角銲道必須符合下列規定：無裂痕；銲道相鄰層及銲道和母材間必須熔合；銲道外觀必須符合本規範第六章之規定；銲銲蝕不得大於 1mm。填角銲壓破試驗之結果以目視檢驗必須符合下列規定：試片發生斷裂時，破斷面必須呈現完全熔合至接觸根部，夾渣或氣孔之直徑不得大於 2mm，在 150mm 長的試片中，其夾渣或氣孔之總和長度不得大於 10mm。由於國內各鋼構廠對檢驗不合格時之重新檢定方式有許多爭議，本研究經參考美國銲接學會規定及國內現況，規定出目視檢驗或非破壞檢驗不合格時，重新檢定之方法：加倍製作試片檢定，且所有試片均需符合規定。若有任一試片不符合時，須連續加倍檢定，改變銲接程序規範重新檢定。當破壞性試驗不合格時，其重新檢定則依下列規定：於原試片不合格項目加倍取樣檢定，且均需符合規定；若有任一試片不符合時，須連續加倍檢定；重作兩組試片，對不合格項目再取樣檢定，且均需符合規定；若有任一試片不符合時，須連續加倍檢定；改變銲接程序規範重新檢定。. 十、銲接人員資格檢定銲接人員應就其預備使用之銲接方法及姿勢參加檢定考試，並依其檢定合格之銲接方法、銲道型式、銲接姿勢、銲接材料、及板厚等之資格從事銲接工作。. xi.

(14) 本規範第四章規定銲工及銲接操作員檢定之試驗項目、標準試片、取樣位置及數量。銲工及銲接操作員資格檢定之檢驗及接受標準中目視檢驗、射線檢測、彎曲試驗、巨觀浸蝕試驗及填角銲壓破試驗之接受標準參照銲接程序試驗接受標準之規定。假銲人員資格檢定之檢驗及接受標準則放寬如下：試片銲接完成後先進行目視檢驗，銲道外觀需平順，且不得有龜裂、搭疊及氣孔；銲蝕深度不得超過 1mm；合格後始進行角銲壓破試驗。角銲壓破試驗結果採目視檢驗，其破斷面必須完全熔合至接觸面根部，夾渣或氣孔之直徑不得大於 2mm。銲接人員資格檢定之主要參數需建立檢定紀錄，若主要參數改變時須重新檢定。對於銲工及銲接操作員之重新檢定於本規範中規定初驗不合格者，得立即以加倍試片複試，但複試以一次為限，且加倍之試片均需符合規定始可判定合格。初驗不合格者，如不立即以加倍試片複試，則至少七天後或經工程師核可，始得重新檢定。對於假銲人員檢定不合格者，得立即複試一次。仍不合格者須經訓練或至少三天後始得重新檢定。. 十一、銲接施工作業本規範第五章規定鋼結構之銲接施工作業，包括母材及配合材料之規定，其中導銲板材料須與母材材料相同或為經銲接程序檢定核可之材料。背襯鋼材在母材降伏強度高於 70kgf/ｍ㎡時須使用與母材相同等級鋼材，背襯材料可使用銅、銲藥、陶瓷、鐵粉或相似材質之材料，但必須經銲接程序檢定認可。銲接材料之確認應由銲接材料製造廠商，出具品質證明書或檢驗報告，內容應有具體之數據及明確之陳述，足以證明該項材料符合所指定之材料標準，包括銲材等級，電弧長度，電壓、電流、保護氣體種類及氣體流量必須適合母材厚度，開槽型式，銲接姿勢以及工作環境等。銲接條件必須在銲材製造商所建議的範圍內，或經銲接程序檢定認可。銲接所使用的保護氣體必須屬於銲接用等級，並且露點在－40℃（含）以下。若工程師要求時，承造商必須提供氣體製造者的證明文件，證明露點符合要求。自行混合之混合氣體必須使用合適的流量錶，混合比例必須符合銲接程序規範書的規定。. xii.

(15) 已拆封的銲接材料必須作適當的保護及儲存，使用前必須依本章之規定進行再烘乾作業。手工電弧銲接使用的被覆銲條，必須符合中國國家標準 CNS 3506 高強度鋼用被覆銲條及 CNS 13719 軟鋼用被覆銲條。CNS 未規定之銲條，可依循美國銲接學會規格 AWS A5.1 及 AWS A5.5 之規定。所有低氫系銲條必須密封包裝。低氫系被覆銲條容許曝露大氣時間及烘乾作業之標準，則依本規範第五章之規定處理。針對潛弧銲線及銲藥組合必須符合 CNS 9551 規定，CNS 未規定者可依循 AWS A5.17 及 A5.23 之規定。潛弧銲接可以單電極或多電極進行銲接，電極間的距離以不使前導電極銲接後所形成之銲渣完全冷卻為原則，多極電弧銲接常使用於開槽銲及平角銲。銲接使用的銲藥必須乾燥，無雜物或鐵屑等。銲藥儲存期間必須不使變質。銲藥包裝如有破損，使用前必須在 260℃烘乾 1 小時，已拆封後之銲藥須立即使用，銲藥受潮時須作 260℃/1 小時烘乾，銲接過程中未熔化的銲藥可回收使用，但必須與新銲藥混合使用。銲藥拆封太久，銲藥會與空氣中的水氣結合，使銲藥特性受到影響，一般常造成銲道表面有氣孔；拆封允許時間因時地而異，拆封後未立即使用之銲藥，使用前通常將上層約 3-5 公分後之銲藥去除或重烘再使用。銲藥新舊混和比例，可參照製造商之建議，混和之原則為控制其粒度分佈能均一及成分固定。氣體遮護金屬電弧銲接或包藥銲線電弧銲接之保護氣體及銲線須依 CNS 8967 規定。CNS 未規定者，可參照 AWS A5.18 及 A5.20 之規定。銲接金屬降伏強度高於 42kgf/mm2 (415MPa)之低合金鋼銲接時，氣體遮護金屬電弧銲接可參照 AWS A5.28 之規定，包藥銲線電弧銲接可參照 AWS A5.29 之規定。惰氣遮護鎢極電弧銲接之銲接電流必須與鎢棒配合，CNS 未規定時鎢棒規格可依循 AWS A5.12，填料金屬可參照 AWS A5.28 及 A5.30 之規定。本規範針對電熱熔渣銲接及電熱氣體銲接製程，規定不可使用於淬火回火鋼材之銲接。對於承受返復拉應力或返復拉壓應力之結構，亦不可使用。惟箱形構材之橫樑內隔板銲接不在此限。其熔填材料之消耗性導管必須在乾燥、乾淨及適當條件下使用。電熱熔渣銲接使用之銲藥必須保持乾燥、無雜質或鐵屑。所有銲藥必須整包購入。在正常情況下至少能儲存 6 個月而不影響銲接性能。. xiii.

(16) 整包銲藥有破損受潮時，必須經 120℃溫度烘乾 1 小時後方可使用。若與水接觸過之銲藥不得使用。與水接觸或變潮之銲藥，會因銲藥中部分的成分（如碳氫化合物、金屬粉、黏土等）與水溶化而變質，雖經烘乾過程，但因部分與水融化再烘乾的原料會變質或混合不均，此會造成銲接品質之不良，因此不宜再使用。電熱熔渣銲接及電熱氣體銲接為高入熱量銲接，不須預熱可直接銲接，但若施工環境溫度低於 0℃時，不可進行銲接。施銲環境溫度低於 0℃時，雖然母材施銲處之預熱可控制施銲區之溫度，但母材其他區域及外界溫度太低，使銲接之冷卻速度加快，導致銲接區（銲道及熱影響區）之晶粒粗大且硬脆，不利於銲接施工之品質。銲接起始處必須容許產生足夠的熱量使銲材熔入母材。銲接停止處，必須位於母材銲接面之外緣。銲接後必須進行做超音波探傷檢測確認，並將檢測結果之報告提送工程師認可。惟鋼板對接時，必須以射線探傷檢測(R.T)作測試。銲道品質如不符合合約及相關規範要求時，必須依照本規範已認可之銲接程序規範作修整，或將銲道剷除重銲。對於外露、不作塗裝、耐候性鋼板之電熱熔渣銲接及電熱氣體銲接，必須使用耐候性銲材其銲接金屬顏色須與母材相近。. 十二、鋼結構剪力釘之植釘銲接本規範同時規定適用於鋼結構剪力釘之植釘銲接，鋼結構常用之剪力釘為圓形端座(stud based)，其釘銲為光面無螺紋，詳細資料可參考 AWS C5.4-93”Recommended practice for stud welding”。剪力釘種類及大小須以圖說方式規定，植釘銲接時，必須有耐熱陶瓷或適當材料作為電弧保護罩，釘桿直徑在 8.0mm 以上，銲接時可添加去氧及電弧穩定銲劑，銲接使用之電弧保護罩須與檢定試驗之規格相同，剪力釘材料必須符合 ASTM A108 之規定，剪力釘製造商須依規定作端座檢定試驗，並提供檢定試驗記錄文件。剪力釘機械性能試驗須依照 CNS G2013 金屬材料拉伸試驗之規定，未規定部份可參照 ASTM A307 之規定。植釘作業時應注意剪力釘不可有銹皮、油污、潮濕或其它有害銲接操作之. xiv.

(17) 物質；銲接時剪力釘端座不可有塗漆；母材之銲接處，不可有銹皮、油漆、潮濕或有害銲接性質之物質；電弧保護罩必須保持乾燥。表面有潮濕現象時，使用前須於 120℃中烘烤 2 小時；剪力釘端座邊緣至鋼板邊緣之最小距離為釘桿直徑加 3mm 以上，惟不可小於 38mm；植釘銲接後不可有任何裂紋或有妨礙其設計功能之物質，且須有全週銲道凸緣。但銲道凸緣上銲腳處之表面不完全熔融或收縮微裂亦可接受。植釘銲接銲道凸緣之銲接金屬不承受強度，因此在圓週銲道凸緣上的小收縮裂縫不影響植釘銲接品質，為可接受之植釘銲接。以直流電弧施銲，剪力釘接負極。銲接電流、電壓、時間及銲槍等設定，可參照 AWS C5.4.所列或過去經驗擇取最佳值。母材表面潮濕，曝露於雨中時，不可施銲。母材表面溫度低於 0℃時，每銲接 100 支剪力釘須抽驗一枝作彎曲試驗及全週銲道凸緣之目視檢查。植釘銲接可依承包商之預檢定 FCAW、GMAW 或 SMAW 製程進行，惟其報告須包括下列各項：銲接面(不可有銹皮、銲渣、水氣、油漬或妨礙正常銲接，生成煙塵之雜物)、剪力釘端座(必須清潔，角銲時配合母材之密合，剪力釘端座須適當處理)、角銲最小尺度、母材預熱溫度及彎曲試驗測試報告。本規範規定剪力釘之應用檢定，要求承包商須負責植釘之性能試驗，採用之植釘施工程序須在相同條件下連續銲接 6 組試件，以確定每一剪力釘直徑、銲接位置及表面幾何形狀。試件各進行 3 組拉伸及彎曲試驗，每組試片皆須符合接受標準。彎曲試驗測試方法及接受標準如下：彎曲試驗有兩種方法，一是作 30°方向的反覆彎曲。另一種為從原軸向做 90°彎曲，此試驗若斷裂發生在鋼板或剪力釘桿而非銲接區域時，即屬合格。拉伸強度達一規定值以上即屬合格。. 十三、植釘銲接施工規定本規範規定植釘銲接前須進行下列試驗：對固定剪力釘之大小、種類，特殊之銲接程序，及每日(班)植釘銲接前，必須對前二支剪力釘作試驗。植釘銲接試驗使用之鋼板，必須與生產構件相同材質及性質。鋼板厚度在生產構件板厚 25%內皆可使用。試驗剪力釘之銲接位置必須與生產構件之銲接姿勢相同(平銲、立銲或仰銲)。試驗之剪力釘銲接後須作目視檢查。其全週角銲凸緣須連續完整。目視檢. xv.

(18) 驗合格之試驗剪力釘，必須作彎曲試驗。彎曲試驗可以鐵鎚對非銲接端錘擊作 30 度左右的彎曲，或其它輔助設備作手動或自動之剪力釘彎曲。植釘銲接後有下列情形者，銲接程序必須更正；目視檢視無完整之全週角銲凸緣，銲接區或剪力釘於試驗過程中發生破裂時。同時依規定於一般鋼板或構件上作二支以上之植釘銲接試驗，二支剪力釘必須皆通過試驗。本規範規定植釘銲接及銲接操作員資格須作檢定，植釘銲接前二支剪力釘試驗皆符合規定之銲接操作員，即為合格之植釘和銲接操作員。植釘銲接之全週角銲凸緣不完整者，須對不連續處作銲補，每一不連續之銲補須在 10mm 以上。承受拉伸應力之不合格剪力釘從構件表面去除後，須恢復表面之平整。該區母材因剪力釘去除殘留之凹洞，可依本規範規定以低氫系銲條修補，修補後之表面須平整。在構件之受壓區域，剪力釘破壞處發生在釘銲或銲接區時，可於不合格剪力釘附近重新植釘銲新的剪力釘，並取代已有的銲接區域。母材表面因剪力釘之去除須作修補時，須依拉伸應力區之規定進行。採用替代剪力釘時，植釘銲接前母材表面須修復，替代之剪力釘得作 15 度左右的彎曲試驗。本規範規定植釘銲接之施工檢驗，先進行目視檢測，剪力釘全週角銲凸緣不完整或任何經銲接修復之剪力釘，必須做 15 度左右的彎曲，彎曲方向為全週角銲凸緣不完整處之反方向。銲接檢驗師可視情況需要執行抽驗，剪力釘彎曲試驗後不得有任何破裂之瑕疵。彎曲後之剪力釘可原狀保留。植釘銲接作業未依本規範之檢驗及試驗規定進行時，工程師可要求承包商更正，並依規定進行檢驗及試驗。. 十四、銲接施工作業本規範要求銲接施工作業前先製作銲接程序規範書，銲接母材預熱須於施銲處周圍一倍板厚之範圍內，但不得少於 75mm。不同母材結合時，採較高強度母材之預熱標準。預熱及道間溫度應於每一道銲接前作量測。因構件製造或組合整型須要時，得作應力消除處理。開槽銲接使用背櫬板時，銲接金屬必須熔至背櫬板。銲道之鋼背襯板應連續。背櫬板長度不足時可以續接，但續接處應以全滲透銲接。鋼材背襯板厚度. xvi.

(19) 以不被熔穿為最低要求。靜載結構包含管狀或非管狀之鋼背襯板，所使用之背櫬板不必去除，可採斷續銲接。動載結構有鋼材背襯板之銲道，若與計算應力垂直者，則鋼背櫬板應去除，並且要磨平。若與應力平行或不影響應力計算者，鋼背襯板不必去除，但必須將鋼背襯板連續銲接。 GMAW、GTAW、EGW 或 FCAW-G 銲接風速超過 2m/sec. 時，應具有. 妥善之防風設備方可銲接。銲接構件曝露於雨水中時，不可施銲。但構件表面受潮其相對濕度高於 85%時，須先烘乾或其它除溼措施，始可施銲。假銲要求須與後續銲接之銲接程序規定相同，但後續銲接為潛弧銲接時不在此限。工程師要求時，假銲須去除之，並須研磨為原始之平面狀況。承受週期性反復載重之非管狀接頭，且該構件為淬火及回火鋼材時，在其拉力區不得施以假銲，但樑拉力側翼板 1/6 倍樑深以上時，不在此限。扇形孔之圓弧必須平順，切割面不得有凹痕，其粗糙度須符合本規範規定。扇形孔大小得依圖說規定，扇形孔長度不得小於 1.5 倍的腹板厚，扇形孔之高度須有足夠空間允許銲接操作。銲接母材表面須平整，不得有影響銲接品質之裂縫、毛邊、及其它不連續性缺陷。接合面及其附近區域不得有銹皮、銲渣、水氣、油漬及影響銲接之物質。本規範第五章同時也規定切割表面層狀間斷之容許及修改標準。淬火及回火或正常化鋼材等不可以瓦斯挖槽。切割表面粗糙度之容許標準如下：厚度小於 100 ㎜之鋼板，粗糙度須小於等於 25μm。厚度在 100 ㎜至 200 ㎜間之鋼板，其粗糙度須小於等於 50μm。鋼板不受力之端面，粗糙度須小於等於 50μm。切割面上之獨立凹陷，若深度小於 5 ㎜必須以機械方法磨除。若深度大於 5 ㎜必須研磨整修使凹陷坡度小於 1 比 10，但其橫斷面積之減少量不得超過 2 ﹪，否則必須以低氫系銲材補修。熱切斷面上之凹陷可以銲接修復，但須經工程師核可。構材角隅之切割面必須保持圓滑，其圓弧半徑不得小於 25 ㎜，切割面不得有凹痕。本規範規定變形及收縮控制如下：構件組合銲接之順序，須考慮採最小之變形及收縮；銲接順序及變形控制之程序須由工程師簽核。本規範規定接頭尺寸及公差如下：填角銲接合須緊密接觸，板厚在 76 ㎜. xvii.

(20) 以下，根部間隙不得大於 5 ㎜，但使用背襯輔助時，根部間隙可到 8 ㎜。若間隙大於 1.6 ㎜時，腳長必須加上該間隙，或是承包商可證明原腳長可獲得有效的喉深。部份滲透開槽銲接構件之接合面須儘可能緊密接觸。在矯直或組合後，板厚在 76 ㎜以下的構件，根部間隙不得大於 5 ㎜。但使用背襯輔助時，根部間隙可到 8 ㎜。開槽尺度、接合公差及銲接構件尺度容許誤差應符合一般施工規定及本規範之規定。. 十五、銲道外觀本規範以圖例表示所有可接受及不可接受之銲道外觀形狀。填角銲道表面可接受微凹、凸、平之銲道外觀，除了角隅接頭之外側銲道外，其銲道表面或每一銲珠之凸度不得超過本規範之規定。開槽銲之對接銲道或角隅銲道的銲道表面補強最少要高於表面，但不得超出本規範之規定。對接銲道表面於磨平時，較薄之母材與銲道處不得磨凹超過 1mm 深或 5%厚度，但也不能凸出銲道表面 1mm。銲道之銲冠如須整修時，可使用鑿除或剷除後加研磨處理，表面粗糙度若有要求時，粗糙度值不得超出 6μm，當表面粗糙度值為 3μm∼6μm 時，其整修方向要與主應力平行，若小於 3μm 時整修方向則不拘。. 十六、銲道整修方法及規定銲道修補時如須剷除銲道或部份母材，可使用機械、研磨、鑿除、剷除等方式處理。瓦斯挖槽不得用於淬火及回火鋼。銲道不合格處剷除時，應避免傷及不須剷除之部位。補銲前表面須清潔。尺度不足部份、剷除部位要使用銲材補銲。不合格之銲道可以只剷修該部位或整道銲道剷除，剷修過之銲道應以原檢查方法再行檢查，其接受標準應與原檢查方法相同。若採用剷修之方式，應符合下列規定：搭疊、銲道過凸、銲冠過高，多出之銲道應磨除。銲道或銲疤過凹、腳長不足、銲蝕，其銲道表面應整理清潔再補銲。熔合不良、氣孔或夾渣之銲道應磨除再補銲。龜裂範圍應以適當之檢測方法確認，且其兩端磨除剷修超過 50mm 再行補銲。. xviii.

(21) 銲接變形處可用機械方法或局部加熱方式以校正，其加熱區溫度之限制，淬火、回火鋼不可超過 590°C，其他鋼種不可超過 650°C。熱加工之溫度須小於 650°C，對於降伏強度≦3500kgf/cm2 之構材矯正之加熱溫度，依據日本建築學會「建築工事標準仕樣書」之建議如下：加熱後自行冷卻時，加熱溫度為 850~900°C；加熱後立即水冷時，加熱溫度為 600~650° C；自冷（溫度在 500°C 以下）後再水冷時，加熱溫度為 850~900°C。母材開孔錯誤處若須補銲，則須符合下列規定：若有補銲程序書且不受動態拉伸應力之母材者可以銲接補銲；母材受動態拉伸應力時，若經工程師認可，且補銲程序亦經認可，其開孔錯誤之孔可補銲。當淬火及回火鋼之開孔錯誤須要補銲時，須符合下列規定：填料金屬、入熱量和銲後熱處理應恰當，使用該補銲程序書試銲樣本，樣本補銲處應作射線檢測，並符合標準；樣本補銲處應作拉力試驗(銲材部位)、側彎試驗(銲材部位) 及衝擊試驗。前述試驗結果須符合母材標準。補銲後其表面應符合本規範之規定。銲道每一層之間可以鎚擊之方式來消除應力，以避免龜裂或變形。且不可過度鎚擊傷及母材或銲道。銲道根部、銲道表面層及銲道旁之母材不得敲擊。可使用手動之打渣錘、鑿子或輕型振動工具來去除銲渣與飛濺物。. 十七、檢驗本規範所規定之檢驗可區分為自主檢驗(即由承包商負責執行，須確認所有使用材料及施工方式，符合合約及相關規範要求)及業主抽驗(即業主有權執行抽驗，或委由承包商執行，抽驗結果應適時回報業主，若抽驗結果未符合合約及相關規範要求時，應立即通知承包商進行改善作業，以避免工程延誤。相關檢測費用依合約規定處理，如合約未規定，則依雙方協議處理)。業主執行抽檢，可由業主代表執行，或委由第三者執行，如直接由承包商執行，業主代表應會同檢驗。. 十八、銲接檢驗師銲接檢驗師須具有政府認定之專門協(學)會考試及評審合格之資格，並報經工程師核可。銲接檢驗師之授證機構可委中華民國銲接協會，或中華民國鋼. xix.

(22) 構協會等相關機構。授證機構訓練、考試及授證制度未建立實施之前，銲接檢驗師之資格確認，應由承包商具相關人員之經驗及資格，報經工程師核可。銲接檢驗師須確認所有製造及安裝之銲接均符合合約及相關規範要求。銲接檢驗師須取得有關材料及品質要求之合約圖說，以及所有銲接詳圖，包括銲道尺寸、長度、型式及位置等。銲接檢驗師須確認所有使用材料符合合約及相關規範要求。銲接檢驗師須審查所有使用之銲接程序及銲接設備，並確認其符合合約及相關規範要求。銲接檢驗師須確認所有銲接人員，已依本規範第四章之規定檢定合格並對施工品質不良之銲接人員再檢定，已檢定合格之銲接人員，如其銲接施工品質不符合本規範要求，且不良率異常時，銲接檢驗師可要求依本規範第四章之規定再行檢定。已檢定合格之銲接人員，若未執行該項銲接工作超過六個月，銲接檢驗師須要求其再行檢定。銲接檢驗師在銲接施工中須進行檢驗及作成記錄，其工作項目如下：(1) 銲道檢驗：銲接檢驗師須適時檢查接合處之組立品質，並確認所有銲道之尺寸、長度及位置，符合合約圖說及相關規範要求。(2) 銲材確認：銲接檢驗師須確認使用之銲材符合銲接程序之規定。(3) 檢驗標記：銲接檢驗師對已檢驗且判定合格之構件或接頭，須以一明顯之標記標示，標示方法可經協議後採用。承受反復載重之構件，未經工程師核可，不得以鋼印標記。(4) 記錄保存：銲接檢驗師須保存銲接人員資格檢定記錄、銲接程序書及其他試驗記錄，其期限至少至合約規定之保固期。. 十九、合約責任區分承包商須執行目視檢驗，並依本規範及合約或銲接檢驗師之要求，修正不良之銲道及施工品質。如因銲接或剷修作業不良，造成母材受損，承包商須更新受損母材，或依工程師所核可之補強方式進行補強。合約中指定之非破壞檢測方法，承包商須執行並確保所有指定檢測之材料或銲道符合本規範各相關非破壞檢測程序之品質要求。合約中未指定非破壞檢測，如業主要求執行，承包商須依本規範各相關非破壞檢測程序執行檢測，惟業主須負擔檢測及相關費用。當檢測結果未符合合. xx.

(23) 約及相關規範要求時，整修及相關複檢費用須由承包商負擔。. 二十、非破壞檢測(不含目視檢測) 本規範規定鋼結構銲道非破壞檢測之儀器校驗、檢測人員資格及檢測程序。經依 CNS 13021 Z8115 「鋼結構銲道目視檢測法」檢測後，且判定合格之銲道，始可執行其他非破壞檢測。ASTM A514 及 A517 鋼材，於銲接完成 48 小時後，或厚度超過 50mm 之其它鋼材，於銲接完成 24 小時後，始可執行非破壞檢測。上述以外之鋼材，於銲接完成，銲道溫度降至室溫後，即可執行非破壞檢測。所須之非破壞檢測方法，含檢測位置、檢測比率及接受標準等，應依相關規範及合約圖說之規定辦理。檢測人員於檢測前應暸解被測銲道之材料種類、材料厚度、接頭型式、銲接方法或整修方式等相關資料。各種非破壞檢測方法之檢測程序與技術須符合下列標準之規定： CNS 13021 Z8115 「鋼結構銲道目視檢測法」，CNS 13464 Z8131 「鋼結構銲道液滲檢測法」，CNS 13341 Z8125 「鋼結構銲道磁粒檢測法」，CNS 12618 Z8075 「鋼結構銲道超音波檢測法」，CNS 12845 Z8099 「結構用鋼板超音波直束檢測法」，CNS 11224 Z8053 「脈波反射式超音波檢測儀系統評鑑」，CNS 13020 Z8114 「鋼結構銲道射線檢測法」。檢測範圍含檢測方法、銲道種類、檢測位置、檢測比率及不良率之計算等，應依相關規範及合約圖說之規定辦理。合約圖說中要求檢驗之銲道，若未指定局部檢驗或抽驗時，須採全驗。合約圖說中採局部檢驗時，須指定檢測銲道種類、檢測位置、長度。合約圖說中採抽驗時，須指定每批抽驗數量。每個抽驗點須涵蓋銲道長度 100mm 至 300mm，如抽驗點判定不合格，須檢測出不合格範圍，另該批銲道須追加兩個抽驗點，抽驗位置由承包商和業主代表協調決定。如追加之抽驗點判定不合格，則該批銲道須採全驗。不良率之計算：不良率之計算，以 300mm 為一單位，不足 300mm 以一個單位計算。非破壞檢測接受標準，依本規範各檢測程序書之規定。其他之接受標準，須經工程師核可後始可採用。非破壞檢測人員須依「非破壞檢測人員資格檢定與授證」之規定辦理檢定. xxi.

(24) 與授證。執行檢測工作者須具有初級檢測員或以上之資格。執行判定工作者須具有中級檢測師或以上之資格。. 參、研究發現茲謹將本研究建議之「鋼構造建築鋼結構銲接規範與解說」建議草案之目錄及內容附錄於後。. 肆、結論與建議本研究小組經過二年多的資料收集、學者專家諮詢與密集的研究討論過程，研訂出一套「鋼構造建築鋼結構銲接規範」建議草案，並完成鋼構造建築鋼結構銲接規範解說。期望本研究之結果能有助於達成以下二項目標： 1.提供本土化之鋼構造建築鋼結構銲接規範，並完成鋼構造建築鋼結構銲接規範解說，可使國內鋼構造建築設計者及施工者易於參考應用。 2.藉由鋼構造建築鋼結構銲接規範之訂定，可改善國內鋼結構之銲接品質，保障鋼構造建築居住者生命財產的安全。. 伍、主要參考文獻 1. ANSI/AWS D1.1-96, “Structural Welding Code –Steel”, American Welding Society, 1996 2.「建築技術規則」，中華民國內政部營建署 3.「鋼結構施工規範」，中華民國內政部營建署，1995 4.「鋼結構工程施工規範」，中華民國土木水利學會 5.「鋼構造設計規範」，中華民國建築學會 6.「鋼結構品質管制作業標準」，中華民國鋼結構協會，1997 7.「建築工事標準仕樣書」，日本建築學會 8.「建築鐵骨工事施工指針」，日本鋼材俱樂部，1981 9.「鐵骨工事技術指計—工場製作篇」，日本建築學會，1987. xxii.

(25) 10.「鐵骨工事技術指計—工事現場施工篇」，日本建築學會，1987 11. CNS 3034 G2023「金屬材料衝擊試驗法」 12. CNS 13021 Z8115 「鋼結構銲道目視檢測法」 13. CNS 13464 Z8131 「鋼結構銲道液滲檢測法」 14. CNS 13341 Z8125 「鋼結構銲道磁粒檢測法」 15. CNS 12618 Z8075 「鋼結構銲道超音波檢測法」 16. CNS 12845 Z8099 「結構用鋼板超音波直束檢測法」 17. CNS 11224 Z8053 「脈波反射式超音波檢測儀系統評鑑」 18. CNS 13020 Z8114 「鋼結構銲道射線檢測法」 19. AISC, “Code of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges”, American Institute of Steel Construction, 1992 20. AISC, “Manual of Steel Construction, LRFD”, American Institute of Steel Construction, 1986. xxiii.

(26) xxiv.

(27) 鋼構造建築鋼結構銲接規範及解說 (草案).

(28) 鋼構造建築鋼結構銲接規範及解說 (草案) 目第一章 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8. 第二章 2.1 2.2 2.3 2.4. 第三章 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9. 錄. 通則適用範圍 ………………………………………………….1 一般規定 ………………………………………………….1 設計與施工之配合 ……………………………………….1 使用材料 ………………………………………………….1 用語定義 ………………………………………………….2 勞工安全與衛生 ………………………………………….2 相關規範 ………………………………………………….2 單位 ……………………………………………………….3. 銲接接合設計一般規定 ………………………………………………….4 非管狀構件之一般規定 ………………………………….8 非管狀構件承受動態荷重之特殊規定 ………………….13 管狀構件之特別規定 …………………………………….14. 預檢定銲接程序規範書一般規定 ………………………………………………….20 銲接方法 ………………………………………………….20 母材及填料金屬之組合 ………………………………….22 預熱溫度與道間溫度 ………………………………...…..23 銲接程序規範書參數限制 …………………………….....23 銲接程序規範書之一般要求 …………………………….27 填角銲道之限制 ……………………………………….…30 塞孔或塞槽銲道限制 …………………………………….34 部份滲透與全滲透開槽銲道之一般規定 ……………….34 I.

(29) 3.10 3.11. 第四章 4.1 4.2 4.3. 第五章 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13 5.14 5.15. 第六章 6.1 6.2 6.3. II. 部份滲透開槽銲道之規定 ……………………………….34 全滲透開槽銲道之限制 ………………………………….45. 規範書及資格檢定一般規定 ………………………………………………….64 銲接程序規範書(WPS) …………………………………..70 銲接人員資格檢定 ……………………………………….92. 銲接施工作業一般規定 …………………………………………….…...105 母材及配合材料 …………………………………….…...105 導銲材料 …………………………………………………106 電熱熔渣銲接及電熱氣體銲接製程 ……………………109 植釘銲接 …………………………………………………111 銲接施工作業 …………………………………………....118 母材切割面規定 ……………………………………..…..122 變形及收縮控制 ……………………………………..…..124 接頭尺寸及公差 ……………………………………..…..125 開槽尺寸 ……………………………………………..…..125 銲接構件尺寸容許誤差 …………………………………128 銲道外觀 …………………………………………………133 銲道修補 …………………………………………………135 鎚擊 ………………………………………………………136 弧擊 ………………………………………………………137. 檢驗一般規定 …………………………………………………138 合約責任區分 …………………………………………....140 非破壞檢測 ……………………………………………....141.

(30) 第一章通則 1.1 適用範圍本規範適用於以結構鋼材建造之土木結構物及建築物之銲接施工。解說：本範圍適用於新建土木結構物及建築物之銲接施工。在編定過程中並未考慮既存結構物修改或補強之銲接施工，亦未考慮機械結構物之銲接施工。惟若使用者欲使用本規範於上述之情況，應自行審慎評估其適用性。本規範具有整體性，故應全部引用，若僅摘錄引用其中某些章節時，宜注意不可另有含義。. 1.2 一般規定鋼結構之銲接應依本規範之規定，本規範未明確規定之疑義事項，應以工程師之解釋為準。. 1.3 設計與施工之配合鋼結構於設計時，應考慮本規範有關銲接施工之規定，設計工程師如有其他規定者，應在工程合約內另訂條文規定之。若工程圖說中明示之規定無法遵循時，施工者應提出替代方案報請工程師核定之。. 1.4 使用材料鋼結構銲接所使用之材料應予鋼材相匹配，詳細規定見本規範第三章。. 1.

(31) 1.5 用語定義本規範所用之用語其定義如下: 工程師---依據工程合約，依法代表業主(起造人)監督工程施工之工程人員。合約文件---指工程合約本文及其附件。工程規範---指工程設計及施工之準則。要求---指工程師、工程合約或工程規範之要求。請求---指承包商向工程師提出建議、請求核可或許可。報核---指報請工程師審核。核定、核可---指經工程師書面審核許可。許可、同意---指經工程師許可或同意承包商報核或請求。指示---指工程師按合約之規定對施工之要求，承包商應遵照辦理。. 1.6 勞工安全與衛生有關銲接工程之勞工安全與衛生，應依據行政院勞委會頒佈之相關規定辦理。. 1.7 相關規範鋼結構之銲接施工除應符合本規範之規定外，另應符合中央建築主管機關，或中央公共工程主管機關，所訂定之鋼結構設計及施工相關規範之規定。. 2.

(32) 1.8 單位本規範採用之單位為公制，長度採用公尺(m)，公分(cm)，或公厘 (mm)，重量採用公斤(kg)或噸(ton)，應力採用牛頓/平方公厘(N/mm2)， (MPa)，公斤/平方公分(kgf/cm2)，公斤/平方公厘(kg/mm2)，或噸/平方公分(ton/cm2)。. 3.

(33) 第二章銲接接合設計 2.1 一般規定本章所規定之事項為非管狀構件與管狀構件承受荷重時，接合處之銲道設計。本節為構件之共同規定，2.2 節為非管狀構件之一般規定， 2.3 節為非管狀構件承受動態荷重之特殊規定，2.4 節為管狀構件之特別規定。非管狀構件承受靜態荷重時，須符合本節與 2.2 節之規定。非管狀構件承受動態荷重時，須符合本節、2.2 與 2.3 節之規定。管狀構件承受靜態或動態荷重時，須符合本節與 2.4 節之規定。. 解說：本規範所述之動態荷重係指高週次之反覆振動荷重，常見於橋梁及天車、梁或支承振動機械之結構物。. 2.1.1 應力 1. 母材及銲道之承受應力不得超過相關設計規範所規定之容許應力。 2. 構件承受反復動態荷重時，母材及銲道之應力不得超過疲勞應力。. 2.1.2 圖說 1. 設計圖須標示銲道在構件之位置、銲道型式、銲道尺寸，以及銲接施工場所。 2. 施工圖須以銲接符號，見圖 2.1，或圖形標示接合處之施工細節。. 解說：施工場所係指在工廠銲接或在工地銲接。施工細節係指銲接加工及相關施工之詳細規定，例如開槽角度，有無背襯板、全滲透銲接、部分滲透銲接、有無背剷、銲道形式及銲道尺寸等。. 4.

(34) 圖 2.1 銲接符號例. 解說：本規範所使用銲接符號為 CNS3-6 工程製圖（熔接符號），國內亦常用 AWS 符號。. 2.1.3 檢驗要求一般檢驗要求依本規範第六章之規定，任何特別檢驗要求須在合約圖說註明。. 解說：特別檢驗要求係指超出本規範之特別品質檢驗要求。. 2.1.4 開槽銲 1. 開槽銲接合細部須符合第三章之規定。 2. 全滲透開槽銲銲道尺寸為較薄構件之厚度。 3. 部份滲透開槽銲銲道尺寸為開槽深度減去 3mm。 4. 開槽銲之有效銲道長度為構件接合部份垂直於荷重作用方向之寬度。 5. 開槽銲之有效銲道面積為銲道尺寸乘以有效銲道長度。. 解說： 5.

(35) 部分滲透開槽銲道尺寸為開槽深度減去 3mm，此 3mm 係指銲接瑕疵之深度。. 2.1.5 填角銲 1. 填角銲之有效喉深為自銲道根部至銲道表面之最短距離。 2. 填角銲之有效銲道長度為有效喉深中點連線的長度。填角銲之有效銲道長度得包括端彎在內之全部填角銲道總長。圓孔或槽形孔中之填角銲，其有效銲道長度為通過喉深平面中心線之長度。 3. 填角銲之有效銲道面積為有效喉深與有效銲道長度之乘積。圓孔或槽形孔中之填角銲，其有效銲道面積，不得大於圓孔或槽形孔之標稱斷面積。 4. 填角銲之最小銲道尺寸如表 2.1，但不得大於接合部較薄鋼板之厚度。表 2.1 填角銲最小尺寸接合部之較厚板厚 t (mm). 最小有效喉深 (mm). t≦6. 3. 6<t≦12. 5. 12<t≦19. 6. 19<t. 8. 5. 沿厚度小於或等於 6mm 鋼板邊緣銲接時，填角銲最大尺寸不得大於鋼板厚度，鋼板厚度大於 6mm 時，除圖上特別註明須銲滿全厚之尺寸外，填角銲最大尺寸，不得大於該板厚減 1.5mm。 6. 依強度計算所得之填角銲最小有效長度，不得小於填角銲尺寸之四倍，否則銲接尺寸僅能考慮為有效長度之 1/4。受拉扁鋼之端部接合，僅使用軸向填角銲時，各填角銲長度不得小於銲接線之間距。 7. 如設計所需強度小於連續填角銲最小容許尺寸銲接強度時，得使用斷續填角銲以傳遞接合面之應力。組合構材各構件之銲接亦可使用斷續填角銲。斷續填角銲中任何一段之有效長度，不得小於銲接尺寸之四倍，亦不得小於 40mm。 6.

(36) 7.

(37) 形受到充分東制外，應在搭接處之兩端作填角銲，以防止連接處承受荷重時張開。 9. 接合部或構材側面填角銲或端部填角銲，分別在側或端部終止時，在施工可能範圍下，應繼續圍繞轉角銲接，其長度不得小於銲接尺寸之二倍，不得超過銲接尺寸之四倍。填角銲存在於同一平面之對邊，應在角隅中止雙方共有之銲接。填角銲之轉角銲接應在設計圖與施工圖上註明。 10.當作用力平行於銲道方向時，填角銲計算應力之有效長度，不得大於填角銲尺寸之 70 倍，在此長度內之應力可視為均勻應力。. 解說：填角銲通常較薄鋼板之銲接接合，或是承受較小應力之銲接接合。填角銲銲道之破壞係假設破壞形式為剪力破壞。. 2.1.6 塞孔銲與塞槽銲 1. 塞孔銲之最小直徑須大於板厚加 8mm ，塞孔銲之最大直徑須不大於最小直徑加 3mm 或板厚的 2.25 倍，兩者中之較大者。 2. 塞孔銲之最小中心間距應為孔徑之四倍。 3. 塞槽銲之槽長不得大於板厚之十倍，最小槽寬須大於板厚加 8mm，最大槽寬須不大於最小槽寬加 3mm 或板厚的 2.25 倍兩者中之較大者。 4. 塞槽孔並排時，其中心間距應為槽寬之四倍以上；塞槽銲縱排時，其中心間距應為槽長之二倍以上。 5. 塞孔銲或塞槽銲之銲道厚度，在板厚等於或小於 16mm 時，應等於板厚；板厚大於 16mm 時，銲道厚度至少應為板厚之 1/2，且不小於 16mm。 6. 淬火及回火鋼材禁用塞孔銲或塞槽銲。. 解說：銲接之銲道應盡量避免使用塞孔銲與塞槽銲，因其品質較不易控制。. 8.

(38) 2.1.7 接合配置 1. 一處接頭中，合用兩種或兩種以上之銲接類型，如開槽銲、填角銲、塞孔銲及塞槽銲時，各銲道之有效承載，應對銲道之中心軸分別計算，以決定其組合之容許承載。 2. 承壓型接合之高強度螺栓不得視為與銲接共同分擔應力，而應由銲接承擔接合之全部應力，以摩阻型接合設計之高強度螺栓則可與銲接共同分擔載重，惟須先鎖緊高強度螺栓後再銲接。既存結構如以銲接修補時，若現存之高強度螺栓已鎖緊至摩阻型螺栓之要求時，則可用以承受原有靜載重之應力，而銲接僅分擔額外要求之應力。. 2.1.8 偏心接合軸向應力構件交會時，其各分力之軸線應交於一點，否則應考慮偏心而產生之彎曲應力和剪應力。. 2.2 非管狀構件之一般規定. 2.2.1 容許應力銲接之容許應力依相關設計規範之規定。. 9.

(39) 2.2.2 部份滲透開槽銲之最小有效喉深限制部份滲透開銲之最小有效喉深如表 2.2。銲道尺寸係由接合之兩部份中較厚板決定，除非應力計算需要較大尺寸，否則銲道尺寸不得超過接合之最薄板板厚。但在此情形下，若需超過時，則應特別慎重處理，應有充份之預熱，以得到良好之銲接品質。表 2.2 部份滲透開槽銲之最小有效喉深. 10. 接合部之較厚板厚.t(mm). 最小有效喉深(mm). t≦6. 3. 6<t≦12. 4. 12<t≦19. 6. 19<t≦38. 8. 38<t≦57. 10. 57<t≦150. 12. t>150. 16.

(40) 2.2.3 斜Ｔ型接合 1. 預檢定之斜Ｔ型接合之細部尺寸如圖 2.2。 2. 斜Ｔ型接合應力計算時．銳角端銲道應扣除之尺寸如表 2.3。. 圖 2.2 欲檢定之斜 T 型接合之細部尺寸. 解說：斜 T 型接合形式之產生，起因於銲接構件間形成之自然夾角。. 11.

(41) 表 2.3 斜Ｔ型接合應力計算時，銳角端銲道應扣除之尺寸，Z 平銲、橫銲姿勢夾角(ψ). 銲接方法(1). 扣除尺寸，Z (mm). 遮護金屬電弧銲接. 3. 包藥銲線電弧銲接-S. 0. 包藥銲線電弧銲接-G. 0. 氣體遮護金屬電弧銲接. 0. 遮護金屬電弧銲接. 6. 包藥銲線電弧銲接-S. 3. 包藥銲線電弧銲接-G. 6. 氣體遮護金屬電弧銲接. 6. 60°>ψ>=45°. 45°>ψ>=30°. 立銲、仰銲姿勢夾角(ψ). 銲接方法(1). 扣除尺寸，Z (mm). 遮護金屬電弧銲接. 3. 包藥銲線電弧銲接-S. 3. 包藥銲線電弧銲接-G. 3. 氣體遮護金屬電弧銲接. 不適用. 遮護金屬電弧銲接. 6. 包藥銲線電弧銲接-S. 6. 包藥銲線電弧銲接-G. 10. 氣體遮護金屬電弧銲接. 不適用. 60°>ψ>=45°. 45°>ψ>=30°. 註：(1) 銲接方法詳 3.2 之規定. 12.

(42) 2.2.4 不同厚度或寬度構件之接合張力構件接合處之細部須符合圖 2.3 或圖 2.4 之規定。. 圖 2.3 不同厚度鋼板銲接之處理方式. 對接銲道. 圖 2.4 不同寬度鋼板銲接之處理方式. 13.

(43) 2.3 非管狀構件承受動態荷重之特殊規定. 2.3.1 銲道配置 1. 組合銲道之中心線須與構件斷面之中心線一致。 2. 接合處承受彎曲應力之中性軸若與銲道平行，則銲道根部避免承受張力。 3. 當構件係由多片鋼板組合而成時，鋼板間之縱向銲道須為連續銲道。. 解說：銲道配置盡量避免偏心，以避免因偏心而降低其疲勞強度。. 2.3.2 對接之規定構件之對接須為全滲透銲接。. 解說：構件之對接須為全滲透之用意在於避免起始裂縫之存在。部分滲透銲道為銲接部分即為起始裂縫，受動態荷重時，甚為不利，故構件之對接須為全銲滲透。. 2.3.3 Ｔ型接合之填角銲補強開槽銲之銲道面須以角銲補強時，其尺寸應大於接合處薄板厚度之 25%，但不得超過 10mm。. 2.3.4 搭接 1. 縱向填角銲銲道之間距應小於較薄板板厚之十六倍。 2. 鄰近塞孔銲或塞槽銲之淨間距應大於板厚之五倍。. 解說： 14.

(44) 縱向填角銲銲道間距不宜過大，以避免變形過大影響疲勞強度。. 2.3.5 蓋板 1. 蓋板在每一翼板上層數不得超過一層。蓋板之厚度不得大於翼板厚度之 1.5 倍。蓋板之寬度須加以限制，使其有足夠之尺寸施作填角銲。 2. 蓋板從應力分析之理論斷點延伸長度應大於蓋板寬度之 1.5 倍，且端部須繞銲。 3. 蓋板之角銲應為連續性銲道且足夠承受蓋板與翼板間之剪力。. 2.3.6 接合銲道之限制 1. 承受拉力荷重之縱向銲道不得使用部份滲透開槽銲。 2. 構件之單面開槽銲應使用背襯板。 3. 對接開槽銲須使用平銲，若採橫銲時限使用斜槽或Ｊ槽。 4. 塞孔塞與塞槽銲禁止使用在張力構件。 5. 銲道尺寸不得小於 5mm。. 解說：接合銲道之限制乃有助於提昇銲道之品質。. 2.4 管狀構件之特別規定. 2.4.1 容許應力母材容許應力須符合相關設計規範之規定。銲道容許應力參照表 2.4。構件承受反復應力時，銲道之容許應力不得超出容許疲勞應力。. 15.

(45) 表 2.4 管狀構件銲道之容許應力表應力型態. 容許應力全滲透開槽銲. 垂直於有效面積之拉力. 同母材. 垂直於有效面積之壓力. 同母材. 平行於銲軸之拉力或壓力. 同母材. 有效面積上之剪力. 0.3x(銲材標稱拉力強度). T,Y,K 接合之壓力，拉力，剪力. 同母材. 部份滲透開槽銲垂直於有效面積之壓力. 0.5x(銲材標稱拉力強度)，亦不得大於 0.6x(母材標稱降伏強度). 垂直於效面積之拉力. 0.3x(銲材標稱拉力強度)，亦不得大於 0.5x(母材標稱降伏強度). 垂直於有效面積之剪力. 0.3x(銲材標稱拉力強度)，亦不得大於 0.4x(母材標稱降伏強度). 平行於銲軸之拉力或壓力. 0.5x(銲材稱拉力強度)，亦不得大於 0.6x(母材標稱降伏強度). 有效面積之剪力. 0.3x(銲材標稱拉力強度). T,Y,K 接合之拉力或壓力. 0.3x(銲材標稱拉力強度)，亦不得大於 0.5x (母材標稱降伏應. T,Y,K 接合之剪力. 0.3x(銲材標稱拉力強度)，亦不得大於 0.4x(母材標稱降伏應力) 填角銲. 有效面積上之剪力. 0.3x(銲材標稱拉力強度). 平行於銲軸之拉力或壓力. 同母材. T,Y,K 接合之剪力. 0.3x(銲材標稱拉力強度) 塞孔銲或塞槽銲. 與接觸面平行之剪力（在有效面 16. 0.3x(銲材標稱拉力強度).

(46) 2.4.2 銲道應力 1. 縱向銲道之銲道應力為銲道之荷重除以銲道之有效面積。 2. 橫向銲道之銲道應力為銲道之荷重除以銲道之有效面積。 3. TYK 型式接合之銲道應力為 fs=tb/tw[fa/ka(rm/rw)+fb/kb(rm/rw)] rm：支管中心線至管壁中心線之距離 rw：支管中心線至銲道有效喉深中心線之距離 tb：支管之厚度 tw：銲道之有效喉深 fa：軸力引起之銲道應力 fb：彎曲應力引起之銲道應力. ka =. 1 + 1 / sin θ 2. kb =. 3 / sin θ + 1 / sin 2θ 4. kb =. 3 / sin θ + 1 4. θ ：支管與主管之夾角平面彎曲應力非平面彎曲應力. 17.

(47) 2.4.3 不同管壁厚度之接合不同管壁厚度之接合須符合圖 2.5 或圖 2.6 之規定。. 圖 2.5 不同管壁厚度雙面銲接之處理方式. 18.

(48) 圖 2.6 不同管壁厚度單面銲接之處理方式. 19.

(49) 2.4.4 斷面之寬厚比圓管：D/t<231 / Fy. Fy：Ton/ cm. 搭接方管：D/t<50 / Fy. D：外徑. 非搭接方管：D/t<55 / Fy. t：管壁厚. 2. 且 D/t<35. 2.4.5 材質之限制圓管材質之標稱降伏應力應小於或等於 4.2 Ton/cm2，方管材質之標稱降伏應力應小於或等於 3.6 Ton/cm2。標稱降伏應力大於 2.8 Ton/ cm2 或板厚大於 50 mm 時，20℃之衝擊值應大於 27J。. 解說：管狀結構於施作銲接時，困難度較高，銲道品質較不易控制，因此對於母材材質之標稱應力有所限制。. 20.

(50) 第三章預檢定銲接程序規範書 3.1一般規定預檢定銲接程序規範書(WPS, Welding Procedure Specification)係指符合本章規定之銲接程序規範書。未符合本章規定之銲接程序規範書,須依第4章之規定執行檢定。預檢定合格接頭在銲接組件或結合件之適用性，應由工程師依其專業知識判斷。. 解說：預檢定合格銲接程序規範書不必依第4章之規定執行檢定試驗。使用預檢定合格銲接程序規範書銲接的銲工、銲接操作員、及假銲人員必須依第 4章執行資格檢定。. 3.2銲接方法. 3.2.1預檢定銲接方法銲接程序規範書採用下列銲接方法，且符合本章之規定,可視為預檢定銲接程序規範書,無須進行銲接程序規範書檢定試驗。. 解說： 20. 遮護金屬電弧銲接. SMAW, Shield Metal Arc Welding. 潛弧銲接. SAW, Submerged Arc Welding. 氣體遮護金屬電弧銲接. GMAW, Gas Metal Arc Welding. (非短路移行). (Non-Short Circuiting Transfer). 包藥銲線電弧銲接. FCAW, Flux Cored Arc Welding.