淺談AWS銲接符號標示法

前言

國內長久以來一直缺乏一本銲接符號的使用手冊供工程師設計參考，只有在建築技術規則構造編第五章(鋼構造)第238條第六款(銲接符號及標註符號方法)中有簡單的單頁介紹外，其餘規範均無更進一步的說明，致初學工程師無所適從。有鑒於此，筆者建請「中華民國鋼結構協會」提供研究經費，並邀請「台灣銲接協會」的専家學者，由台灣科技大學陳正誠教授擔任計畫主持人，共同編著「鋼結構銲接之符號及常用詞彙手冊」，經過一年餘的努力終於今(2015)年5月出版，且出版後不久即二刷增印，足證工程界對此書的需求殷切，亦證明筆者之提議編著「銲接符號使用手冊」是正確的。

「銲接符號」係以簡要之基本符號、數字或字母、標示線及註解等標註在施銲處，來表達鋼結構鋼板接合處對強度及韌性之需求，使作業人員於最短時間內判讀出該處的銲接尺寸、銲接方法、所需銲接姿勢、銲道形狀，以及銲接後加工方式及加工後之表面形狀等。目前國際共同使用的銲接符號以ISO 2553為主，AWS A2.4為輔，各國的標準大致遵循這兩種規範。國內的鋼結構使用情形大都以AWS為主，標示銲接符號時ISO及AWS兩者只能擇一使用，不可混用。

「銲接符號」是鋼結構設計人員與鋼結構製造廠間，溝通的重要語言，若有溝通不良，輕微者可能只是會產生履約爭議，或可僅對瑕疵銲道經由剷修方式改善；嚴重者可能造成施工災害危及人命安全。國內興建國道一號高速公路時，因國內設計人員對高架橋施工尚缺乏經驗，因此開放國際廠商參與，因歐洲地區所使用之銲接符號為ISO 2553系統，其銲接符號規則中，「Y形槽或斜Y形槽銲接」為表示全滲透開槽銲；而國內施工廠商習慣使用AWS A2.4之銲接符號而誤以為「Y形槽或斜Y形開槽銲接」為半滲透開槽銲接，因而發生鋼板接合強度不足致支撐先進鋼梁施工架塌落之災害，由此可見銲接符號對鋼結構工程的重要性。

銲接方法簡介

國內鋼結構銲接最常用的銲接方法有：遮護金屬電弧銲接、氣體遮護金屬電弧銲接、包藥銲線電弧銲、潛弧銲接，以及電熱熔渣銲，以下說明各種銲接方法之原理：

1. 遮護金屬電弧銲（SMAW，Shielded Metal Arc Welding）
所謂遮護金屬電弧銲，是以被覆電銲條為電極，利用銲條與母材接觸後產生電弧的高熱將母材局部熔融成熔池，並由電銲條以熔滴型態填入母材熔池中形成銲道的銲接方法。由於這種銲法主要以手工操作，因此國內工業界亦稱其為手工電弧銲或手銲法。手銲法所需的設備簡單價廉、機動性高、施銲地點較不受限制且學習容易，適用於普通碳鋼銲件。

2.氣體遮護金屬電弧銲（metal arc welding， GMAW）

有別於 SMAW利用銲條的被覆劑產生保護氣體以隔絕大氣中的氮、氧及氫，氣體遮護金屬電弧銲接是以經由銲槍噴出的外加氣體保護填料金屬與銲接區（熔池），為目前使用最多的方法。但因為GMAW使用時需外加保護氣體，故銲接施作時容易受到外界空氣流動的影響，因此不常使用在戶外，即使在廠房內使用也需要特別注意防風措施。

3.包藥銲線電弧銲（Flux Cored Arc Welding，FCAW）

包藥銲線電弧銲之作業模式及相關設備均與前述的氣體遮護金屬電弧銲接（GMAW）類似，均採用連續送線方式使電弧熱將銲線端部不斷熔融形成的熔滴送至熔池；並利用遮護氣體保護電弧與熔池。但兩者銲線的型式完全不同。包藥銲線電弧銲接由於作業過程中電弧柔順、銲濺物少、熔填速率高且多可適合全姿勢銲接，為銲工或銲接作業人員普遍接受。目前在國內的使用率已遠高於SMAW 及搭配實心銲線的GMAW。

4.潛弧銲 （Submerged Arc Welding，SAW）

潛弧銲接顧名思義為銲接過程中看不見電弧的銲接方法。此乃因銲接過程中的電弧、熔融金屬以及母材熔池等完全被可燒熔的粒狀銲藥覆蓋所致。

進行SAW 銲接作業時，銲線自送線機的滾輪連續推送，經銲炬 （銲頭的主要部件） 內部導管至銲嘴端部送出，與銲槽母材產生電弧，因電弧被撒在銲槽上方的銲藥（ 由裝盛在系統中的漏斗型容器供應）所覆蓋，銲藥與銲線多為同步供應，過程中邊銲接邊除渣且邊回收銲藥。

5.熔渣銲 ESW（Electroslag Welding，ESW）

電熱熔渣銲又稱電渣銲，利用銲線對熔融中的熔渣通電所產生的電阻熱（焦耳熱）熔融銲線本身及母材，以完成接合作業的製程。過程中，熔池完全由熔渣所覆蓋，而且熔池與熔渣沿銲槽底端逐漸上升，最後將銲槽填滿。

AWS銲接符號標示
一般來說銲接接合有：對接、L接、T接、叠接、邊接等5種基本形式，但在圖說上不會繪製詳細的銲接接合施工圖形，而是以一符號表示銲接的施作內容。目前國際共同使用的符號以ISO為主，AWS為輔，必要時加以補充說明。但國內的鋼結構使用情形大都以AWS為主，若遇跨國工程，則視承包廠商與業主的合約規定，採行指定的銲接符號避免混用。

銲接符號（AWS銲接符號如圖1）主要是由五大部分所組成，亦即：（1）標示線，（2）銲道符號，（3）輔助符號，（4）數字或字母，及（5）註解或特殊說明。分述如下：

　1.標示線：包括引線（含箭頭）、基線、副基線及尾叉四項。注意：ISO有副基線，符號在基線時，代表指定的銲接位置，若在副基線上，則代表箭頭所指對邊。但AWS僅有基線，亦即銲道符號在基線下方代表銲接位置在箭頭邊，而銲道符號在基線上方則代表銲接位置在箭頭對邊，如圖1所示。

　2.銲道符號：AWS銲道符號如表1所示。

　3.輔助符號：輔助符號通常是配合銲道符號使用，一般銲道於施銲後必須再行加工使銲道表面更均勻平順或是銲接地點、方式的要求(如全周銲或現場銲)都必須以輔助符號標註以利判讀。如表1即為輔助符號。

　4.數字或字母：在整個銲接符號中(如圖1)，S、D、N、L、P等位置以數字或字母標示位置、銲道尺寸、間距及數目等，標註方法敘述於後。

　5.註解或特殊說明：除銲道符號、輔助符號、銲接尺寸等項目，在其標示線上各有其規定之標註位置外，凡有助於施銲人員迅速瞭解其他銲接工程上的要求時，均以註解或特殊說明的方式加註於尾叉內。原則上，盡量以數字、符號或英文字母代號註明，若無法以前三者詳述時，再以加註法說明於附註表格內。以銲接方法為例，若採ISO符號，則必須在尾叉處填入阿拉伯數字代表其銲法，例如，111, 135, 136, 141分別代表四種常見的電弧銲接法。

ISO 2553與AWS A2.4銲接符號差異例

我國CNS標準的製圖投影法雖採AWS A2.4採第三角投影法，但銲接符號卻大部分參考ISO 2553的內容訂定。事實上這兩種系統之銲接符號上大致相同，最大的區別在銲接符號的基線，其中ISO 2553以主基線（實線）與副基線（虛線）來區分接合板件之箭頭邊或箭頭對邊的施銲位置；而AWS A2.4則僅以單獨一條基線(見圖1)，然後以基線（實線）的上下來界定箭頭邊或箭頭對邊的施銲位置。近年來，隨著全球化的趨勢，國際間經貿往來熱絡，單一法規似無法涵蓋完整的銲接工程。不同的鋼構業主提出的銲接工程圖說必然伴隨著該國採用的法規與工程圖，因此熟悉不同法規與工程圖，有助於國內鋼構廠商承攬國外訂單。表2為ISO與AWS銲接符號表現之差異，兩者只能擇一使用，不可混用。表中亦顯示出若單一銲接操作無法表現出來時，亦可以把多重操作程序以多重基線標註同一箭頭表示。

表2 ISO與AWS銲接符號表現之差異

圖1 AWS銲接符號之標示位置

表1 AWS銲道符號

AWS全滲透開槽銲之標示方法

國內銲接符號從學校養成教育、工程顧問公司，及鋼結構施工廠商等均習慣採用AWS之銲接符號系統，且以往對全滲透開槽銲之標示法，均認為只需在基線上標示開槽形狀不標示開槽尺寸，即代表全滲透開槽銲，且須通過非破壞檢測合格。但由於AWS D1.1-2010(房屋建築物)與AWS D1.5-2008(橋梁建築物)對全滲透開槽銲之標示法規定略有不同：

1.AWS D1.1-2010

第2.3.5節(製作圖之要求)：

對於開槽銲接頭與母材之準備要求於製作圖中應以銲接符號或細部描繪清楚的標示，鋼背襯板之寬度與厚度應詳細的表示。

第2.3.5.3節(銲接符號)：契約文件應顯示CJP或PJP開槽銲接之要求。銲接符號無尺寸且於尾端具有”全滲透接頭”之“CJP”銲道，契約文件不需要顯示開槽型式或尺寸。未具有尺寸及尾端未具有“CJP”之銲接符號，將只發展達鄰近母材之拉力與剪力強度的銲道。

2.AWS D1.5 -2008

第2.1.1節：注意所有銲道的位置、種類、尺寸與範圍等完整的資訊應清楚的顯示於圖說。圖說應清楚的區隔工廠與現場之銲接。除非設計圖另有規定之指示，工廠與現場之所有開槽銲道，應為全滲透(CJP)開槽銲接。

第2.1.2節：對於特別重要接頭或接頭群組之銲接順序與技術應註明於製造圖或施工圖中，並須控制使其在最小之收縮應力與變形之情況下。

第2.1.3.1節：契約設計圖說建議顯示CJP或PJP開槽銲接之尺寸要求。箭頭指出PJP之銲道，在基線之上或下應具有標註銲道尺寸之銲接符號。

第2.1.3.2 當需要時特殊開槽細部應指定。

結語與建議

1.有關全滲透開槽接合銲接，應依據契約要求所對應之銲接規範辦理或補充標示，以確保接合強度或依規定之銲接與檢驗程序辦理。例如：AWS D1.1 Sec.2 對於『未具有尺寸及尾端未具有 "CJP" 之銲接符號， 將發展成鄰近母材之拉力與剪力強度銲道』；而AWS D1.5 Sec.2 則為『除非設計圖另有規定之指示，工廠與現場之所有開槽銲道，應為全滲透(CJP)開槽銲接』。

2.為避免產生施工爭議或影響結構安全性，對有承載振動機械之反復載重，或有韌性需求，及結構物重要接頭之鋼板接合，均應於尾叉標示“CJP”字樣。

3.未指定開槽尺寸之開槽銲接時契約圖說應於銲接符號叉尾處載明銲接需求(CJP、PJP)，若尾叉處無載明者，則應依契約圖說之規定為之，若工程圖說未規定時則建議承包商施作前先提出澄清。

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