第二章焊接工程
壹、前言:
鍋爐建造中焊接工作量與起重、冷作組立並列為三大主要工作項目之ㄧ。本處現場監工對於焊接工作可能無法像現場施作的焊工一般具備相當之焊接技術能，但只要熟悉與焊接有關的知識，諸如材料規格、焊材特性、焊材保存規範、焊口設計、預熱熱處理方式，焊工評核管理與焊口現場施工管制等，則對於焊接工作整體進度的推展及品質異常發生的抑止有極大的幫助。
本文有關焊接工作僅就鍋爐建造時與焊接有關工作之基本概念做原則性的論述，至於實際有關焊接之材料請購、設計、施工、檢驗等規範應依本企業之『配管工程規範』施作。
貳、材料
1. 材料規範
(1) 本企業採用之主要材料規範一般有ATSM美國材料試驗協會JIS日本國家標準DIN德國國家標準等
(2) 工程人員可由上述規範裡獲得材料相關之物理、化學性質資訊藉以判別選用之材料是否合格，並提供材料之熱處理工作要求
2.壓力及溫度定義
(1) 設計壓力(ANSI)
管系之設計壓力為在正常操作時所能預期最嚴重狀況(The Most Severe Condition)下的最大操作壓力。
(2) 設計溫度(ANSI)
管系設計溫度為最嚴重狀況下的管材金屬溫度(Metal Temperature)。
3.材料規格標示
鍋爐壓力件管材、配件均有其固定之標示方式。工程人員須能正確的郵物件外部之標示中了解該物件之金屬成分 溫度壓力等級以避免在施焊過程中選用錯誤焊條
璧如:
(1) 管材標示:A106 Gr.B ＊4” ＊ SCH40 Pipe ，由A106 Gr.B知悉管材為無缝碳鋼管
(2) 管配件標示: A216 Gr.WCB 16” ＊12” Tee， 由A216 Gr.WCB 知悉管三通材料為鑄造成型之碳鋼材
(3) 鋼板規格標示: A387 Gr.22-2 5’ ＊20’＊12t Plate，由A387 Gr.22-2 知該鋼板材料為含鉻2.25%之低合金鋼材
ASTM常用之材料表如下表:詳如附表一
| 類別 | 設計溫度 | 材質成分 | 板材 | 配管鋼管 | 鑄造 | |
| Design Temp. | Group | Designation | Plate | Pipes | Castings | |
| 碳鋼 | .-29OC~427OC | 1.1 | C.S | A515 GR.70 A516 GR.70(1) | A53 A106 Gr.B | A216 Gr.WCB(1) |
| 低合金鋼 | .-29OC~482OC | 1.5 | C-1/2Mo | A204 Gr.B(2) | A335 Gr.P1 | A217 Gr.WC1(2)(4) |
| 低合金鋼 | .-29OC~538OC | 1.9 | 1 1/4Cr-1/2Mo | A387 Gr.11-2 | A335 Gr.P11 | A217 Gr.WC6(4) |
| 低合金鋼 | .-29OC~593OC | 1.1 | 2 1/4Cr-1Mo | A387 Gr.22-2 | A335 Gr.P22 | A217 Gr.WC9(4) |
| 低合金鋼 | .-29OC~649OC | 1.14 | 9Cr-1Mo | A387 Gr.9 | A335 Gr.91 | A217 Gr.C12(4) |
4.焊材選用
(1) 當了解母材材料成份之後，對於同種金屬材料之焊接在選擇焊條上只要選擇相同之填料金屬焊條即可，但仍須依據焊接程序書WPS之施工條件進行施焊。若為異種金屬焊接，焊條的選用用較母材合金成份高的一級或低的一級並無絕對性的選擇，端看受力物件需求及可能受損物件的選擇為準，但仍須依已完成之焊接程序書之條件進行施焊。
(2) 提供同種金屬材料及異種金屬焊接焊條選用參考表如附表二、三
叁、用料管理
1.母材管理
一般說來工地現場最容易造成誤用材料的就屬管材及鋼板，材料即便遭誤用也不易被發覺，由於壓力等級之關係容易造成以後運轉操作上之潛在危險因素。相對於鋼管板材，管配件遭誤用之機率較小，即使遭誤用也較易由其上的鋼印規格標示獲得辨識變更。其實鋼板或管材還是有其爐號規格標示，往往再取用過程中將其有規格標註處已先切除移用，造成餘料成分不易辨識。因應之對策如下:
(1) 對於不同材質之管材沿軸向加以著色辨別。即整個長度的管材，應塗上一條15mm至40mm寬的直線條紋，使易於識別。
(2) 如僅在管端圓周上色時，取料後應在剩餘的料件另一端再同時上色
(3) 對於儲放之備料應於管件兩端分別掛上附有鋼印之銘牌。
(4) 管件內部、螺紋處、焊接斜角、符號、標記處，不可塗上油漆。
(5) 板材儲放時必須將鋼板上之爐號規格標示保存，防止使用者任意先行下料。
(6) 最佳之材料管理方式為專設材料管理人員，建立現場領料制度及管理現場物料。
2 焊條管理
(1) 領料
A. 須核對每項銲材之規格與數量
B. 承商自備銲材時，需與公司規定之銲材條件相符
C. 公司備有銲材儲存室者，承商須依該公司之管理規則辦理領料手續
(2) 儲存
A. 施工單位或承商需備用銲材烘乾箱，每只烘乾箱應有溫度指示器及時間控制開關
B. 依據銲材包裝之貨品標示、種類、規格、尺寸等資料分別將銲材儲放於貨架上。不鏽鋼銲材宜以專用貨架存放。
C. 銲材須保持良好包裝狀態，而儲存於乾燥之儲存室內，包裝箱不可直接放在地上，應置於適當的棧板或貨架上，且不可與牆壁或能吸濕的表面接觸，置於貨架上勿過於密集，須保持空氣能暢流期間。
(3) 搬運
A. 被覆銲條(VOVERED ELECTRODES)搬運應格外小時，不得將包裝碰損而影響被覆劑脫落，若發覺被覆劑碰損，應予提報銷毀，不宜使用。
B. 銲材自乾燥箱領出後，應以備有HEATER之保溫筒攜帶並注意將保溫筒事先加熱(插電)至70℃~100℃時，才可將銲條放入筒內，並關妥筒蓋，再依公司規定條件加熱。
(4) 烘乾
A. 烘乾作業時，紙或塑膠盒包裝材料不能放進烘彪內。
B. 不鏽鋼材須與碳鋼材分箱烘乾。
C. 銲條之保管必須小心注意，若有被覆劑脫落、破損、變質、潮濕、銲蕊生鏽情形時不得使用。
D. 各種銲材烘乾條件參照AWS規定，如表4.2-1~2。
表4.2-1被覆銲條乾燥條件
| 鋼種 | 被覆種類 | 規規名稱 | 吸濕度限制% | 乾燥溫度
(℃)* |
乾燥時間
分* |
儲存溫度 | 允許乾燥時間範圍
(HR) |
允許儲存時間範圍
(HR) |
允許乾燥次數 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 碳
鋼 |
鐵礦系 | 3 | 70-100 | 30-60 | - | 24 | - | 5 | ||
| 石灰氧化鈦系 | E6013 | 2 | 70-100 | 30-60 | - | 24 | - | 5 | ||
| 高氧化鈦系 | E6012
E6013 |
3 | 70-100 | 30-60 | - | 24 | - | 5 | ||
| 高氧化鐵系鐵粉系 | E6027 | 2 | 70-100 | 30-60 | - | 24 | - | 5 | ||
| 低氬系 | E7016 | 0.5 | 300-350 | 30-60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | ||
| 0.5 | 350-400 | 30 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | ||||
| 特殊鋼 | E7024 | 2 | 70-100 | 30-30 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | ||
| 3 | 70-100 | 30-60 | - | 24 | 72 | 5 | ||||
| 5 | 70-100 | 30-60 | - | 24 | 72 | 5 | ||||
| 高張力鋼50 Kg/mm2 | 鈦鐵礦系 | 3 | 70-100 | 30-60 | - | 24 | 72 | 5 | ||
| 石灰氧化鈦系 | 2 | 70-100 | 30-60 | - | 24 | 72 | 5 | |||
| 低氬系 | E7016 | 0.5 | 300-350 | 30-60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | ||
| 0.5 | 350-400 | 60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | ||||
| 高張力鋼60 Kg/mm2 | 低氫系 | E9016 | 0.4 | 350-400 | 60 | 100-150 | 12 | 72 | 3 | |
| 高張力鋼70 Kg/mm2 | 低氫系 | E10016 | 0.3 | 350-400 | 60 | 100-150 | 12 | 72 | 2 | |
| E11016 | 0.3 | 350-400 | 60 | 100-150 | 12 | 72 | 2 | |||
| 低合
金鋼 |
低
氫 系 |
低溫鋼 | E8016-x
E7016-x |
0.5 | 350-400 | 60 | 100-150 | 12 | 72 | 3 |
| 耐熱鋼 | E8015-x
E8016-x E9016-x |
0.5 | 325-375 | 60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | ||
| 不鏽鋼肥粒鐵 | 石灰氧化鈦系 | E410 | 0.5 | 300-350 | 30-60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | |
| 石灰系 | E430 | 0.5 | 300-350 | 30-60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | ||
| 鑄鐵電銲條用 | 低氫系 | T-CAST | 0.5 | 300-350 | 30-60 | - | - | - | - | |
| 石墨系 | T-CAST50
T-CAST70 T-CAST100 |
1.5 | 70-100 | 30-60 | - | - | - | - | ||
| 奧
斯 田 鐵 不 鏽 鋼 |
石灰氧化鈦系 | E308
E308L E309 E309L E309MO E310 E312 E316 E316L E318 E347 |
1 | 150-200 | 30-60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | |
| 石灰系 | E310H | 1 | 150-200 | 30-60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | ||
| 鎳合金 | 鈦鐵礦系 | NEICU-7 | 1 | 150-200 | 30-60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | |
| 石灰系 | ENICRFE- | 1 | 150-200 | 30-60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 | ||
表4.2-2 銲藥乾燥條件
| 鋼種 | 被覆種類 | 規規
名稱 |
乾燥溫度
(℃)* |
乾燥時間
分* |
儲存溫度
(℃)* |
允許乾燥時間範圍
(HR) |
允許儲存時間範圍
(HR) |
允許乾燥次數 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 低合金鋼低溫鋼碳鋼、高張力鋼 | 熔融型 | 0.05 | 150-350 | 60 | 100-150 | 24 | -
- |
5
5 |
| 燒成型 | 0.5 | 200-300 | 60 | 100-150 | 24 | 72 | 3
3 |
|
| 不鏽鋼 | 燒成型 | 1 | 200-300 | 60 | 100-150 | 24 | 72 | 3 |
3. 焊工管理
(1).銲工正式入場施焊前，須依規範要求進行焊工技能檢定。合格銲工才能進行施焊。
(2).對於施焊中之焊工，可利用焊口施焊管制統計表進行焊工工作中品質查核，將銲工編號紀錄於每一銲口上，對於高不良率及施工效率低之焊工須被要求重新檢定。
4. 焊口管理
利用焊口施焊管制統計表進行焊口數量、品質、完成率、合格率、焊工施焊不良率之統計及焊口熱處理追蹤。
(1) 建立鍋爐銲道編號原則
(2) 建立焊口施焊管制統計表如下表，詳如附件
| 焊口編號 | 位置 | 管材 | 外徑 | 壁厚 | 焊接材料 | 開槽型式 | 預熱溫度 | 退火溫度 | 退火完成日期 | |||
| BR1 | 1 | SA210-C | 76.2 | 3.0 | 5.59 | ER70S-G | E7016-A1 | 506B | 10 | NO | ||
| BR1 | 2 | SA210-C | 76.2 | 3.0 | 5.59 | ER70S-G | E7016-A1 | 506B | 10 | NO | ||
| BR1 | 3 | SA210-C | 76.2 | 3.0 | 5.59 | ER70S-G | E7016-A1 | 506B | 10 | NO | ||
| 焊口編號 | 完成焊口 | 完成 DB數 | RT應照張數 | 委託單1 | 焊工編號1 | 焊口 | DB數 | 判片序號 | OK | NO | ||
| BR1 | 1 | 1 | 3.0 | 3 | 027 | 128 | 1 | 3.0 | 113 | 3 | 0 | |
| BR1 | 2 | 1 | 3.0 | 3 | 027 | 158 | 1 | 3.0 | 113 | 3 | 0 | |
| BR1 | 3 | 1 | 3.0 | 3 | 027 | 128 | 1 | 3.0 | 113 | 3 | 0 | |
肆、檢驗
1. 有關焊接品質之檢查除有特殊規定外(例如流化床鍋爐前爐膛內部無耐火泥區域對接銲口銲道必須磨平)悉依本企業『焊接基準規範』施作
2. 施工品質檢驗單如附表焊接工程施工品質檢驗單
伍、其他
由於目前中國大陸之經濟需求量大，在大陸內地進行各項工程建設案之機會日益增加。大陸內部之工程材料目前仍以其國家規範(BG)為準，相較於本企業多採ASME及JIS的規範在大陸尚未普及。故僅就其材料成分做成對照表，以便於在大陸既有的材料市場選擇適當用料。材料對照表如附件
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