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最古
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1 金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 銲接程序試驗 - 第 1 部 : 鋼的電弧銲接及氣銲鎳及鎳合金的電弧銲接台灣銲接協會吳隆佃莊士誠金屬工業研究發展中心吳隆佃中鋼焊材廠股份有限公司莊士誠摘要在品質管理系統, 銲接被視為特殊製程, 須依已文件化的規定程序來實施, 乃因冶金的品質變異及衍生之機械性質變異為複雜問題, 無法以現有非破壞檢測技術評估, 因應銲接作業的規劃及銲接期間的品質控制, 須有適當之規定準則作為銲接施工依據, 即須製備銲接程序規範書 (WPS) 但製備 WPS 僅是基本要求, 並不能確保所有銲接區品質完全符合要求, 成品中的某些品質變異, 特別是瑕疵和變形, 則須以各種非破壞檢測法予以評估在去年 12 月銲接與切割季刊曾以金屬材料銲接程序規範書及其檢定 -CNS 標準之建立簡介台灣銲接協會在 102 年度新增訂之金屬材料銲接程序規範書及其檢定相關 CNS 標準草案, 並摘錄介紹金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 通則和金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 電弧銲接之銲接程序規範書二項草案主要內容, 本文繼續介紹金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 銲接程序試驗 - 第 1 部 : 鋼的電弧銲接及氣銲鎳及鎳合金的電弧銲接標準草案一前言在品質管理系統, 銲接被視為特殊製程, 須依已文件化的規定程序來實施, 乃因冶金的品質變異及衍生之機械性質變異為複雜問題, 無法以現有非破壞檢測技術評估, 因應銲接作業的規劃及銲接期間的品質控制, 須有適當之規定準則作為銲接施工依據, 即須製備銲接程序規範書 (WPS)( 製備 WPS 僅是基本要求, 並不能確保所有銲接區品質完全符合要求, 成品中的某些品質變異, 特別是瑕疵和變形, 則仍須以各種非破壞檢測法予以評估 ) 金屬材料銲接程序規範書及其檢定系列標準關係銲接施工品質管理, 是目前 CNS 國家標準欠缺的部份, 台灣銲接協會在標準檢驗局團體推動標準化活動補助專案計畫支持下, 已完成 33 項標準草案建議稿, 其中包括在 102 年度完成之銲接施工管理相關標準 4 項,103 年度預定進行之標準修訂工作仍有 4 項是與銲接施工管理相關, 彙整如表 1 由於 CNS 國家標準有關銲接施工管理標準以往未建立, 國人對於銲接施工管理知識普遍不足, 台灣銲接協會在建立草案後, 為加速推廣特別撰文摘要介紹在去年 12 月銲接與切割季刊曾以金屬材料銲接程序規範書及其檢定 -CNS 標準之建立 (1) 摘錄介紹金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 通則和金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 電弧銲接之銲接程序規範書二項草案主要內容, 本文繼續介紹金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 銲接程序試驗 - 第 1 部 : 鋼的電弧銲接及氣銲鎳及鎳合金的電弧銲接標準草案, 此標準草案係以 ISO :2004(2) 標準為範本並參考 JIS Z3422-1:2003 標準進行增修, 內容已與 ISO :2004 標準調合 28

2 銲接園地表 1 新增修訂銲接施工管理相關 CNS 標準之彙整項次 CNS 編號草案名稱編修年度 (1) (1) CNS xxxxx 草案銲接管理 - 任務及責任 102 (2) CNS xxxxx 草案金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 通則 102 (3) CNS xxxxx 草案金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 電弧銲接之銲接程序規範 102 書 (4) CNS xxxxx 草案金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 銲接程序試驗 - 第 1 部 : 鋼 102 的電弧銲接及氣銲鎳及鎳合金的電弧銲接 (5) CNS xxxxx 草案金屬材料熔融銲接的品質要求 103 (6) CNS xxxxx 草案金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 銲接程序試驗 - 第 2 部 : 鋁 103 合金的電弧銲接 (7) CNS xxxxx 草案金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 銲接程序試驗 - 鈦合金及鋯合金 103 備註 :1. 編修年度標示 102 代表標準草案已在 102 年完成, 標示 103 代表將在 103 年度完成二新增訂金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 銲接程序試驗 - 第 1 部 : 鋼的電弧銲接及氣銲鎳及鎳合金的電弧銲接標準草案簡介 2-1 標準適用範圍本標準適用於所有鋼製品的電弧銲接和氣銲, 及所有鎳和鎳合金的電弧銲接, 規定銲接程序規範書 (Welding Procedure Specification,WPS) 使用銲接程序試驗檢定的方法本標準確定執行銲接程序試驗的條件, 以及所有實際銲接作業條件所對應之銲接程序檢定認可範圍, 試驗應依本標準要求施行, 增加的試驗可依應用標準施行本標準為一系列標準的一部份, 相關 ISO 系列標準參閱金屬材料銲接程序規範書及其檢定 -CNS 標準之建立 (1) 一文之附錄 1 電弧銲接和氣銲包括以下的銲接方法, 包括遮護金屬電弧銲接自遮護電弧銲接實心銲線潛弧銲接帶狀電極潛弧銲接惰氣遮護金屬電弧銲接 (MIG) 活性氣體遮護金屬電弧銲接 (MAG) 氣體遮護包藥銲線電弧銲接惰氣遮護鎢極電弧銲接 (TIG) 電漿電弧銲接和氣銲此外, 本標準的原則也可適用於其它銲接方法 2-2 用語及定義 CNS (2) 及 CNS xxxx ( 金屬材料銲接程序規範書及其檢定通則 ) (3) 所規定用語, 其定義適用於本標準 2-3 檢定前銲接程序規範書 (pwps) 檢定前銲接程序規範書依 CNS xxxx( 金屬材料銲接程序規範書及其檢定電弧銲接的銲接程序規範書 ) (4) 製作, 應明確列出所有相關項目的容許範圍 2-4 銲接程序試驗試驗材試驗材的長度或數量應確保能完成所有要求的試驗增加試驗用及 / 或再試驗用的試片, 可從增加製作之試驗材或加長長度之試驗材上取樣試驗材種植包括板全滲透對接接頭 ( 如圖 1 所示 ) 管全滲透對接接頭( 如圖 2 所示 ) T 形接頭 ( 如圖 3 所示 ) 和支管接頭 ( 如圖 4 所示 ), 試驗材的形狀和最小尺度應依下列圖 1~ 圖 4 要求 1: 開槽加工及組立依檢定前銲接程序規範書 (pwps) a: 最小值 150mm b: 最小值 350mm t: 母材厚度圖 1 板全滲透對接接頭的試驗材 29

3 1: 開槽加工及組立依檢定前銲接程序規範書 (pwps) a: 最小值 150mm D: 管外徑 (mm) t: 母材厚度圖 2 管全滲透對接接頭的試驗材 1: 開槽加工及組立依檢定前銲接程序規範書 (pwps) a: 最小值 150mm b: 最小值 350mm t: 母材厚度圖 3 T 形接頭的試驗材 1: 開槽加工及組立依檢定前銲接程序規範書 (pwps) α: 支管角度 a: 最小值 150mm D 1 : 主管外徑 t 1 : 主管壁厚 D 2 : 支管外徑 t 2 : 支管壁厚圖 4 支管接頭的試驗材試驗材的製備及銲接應依檢定前銲接程序規範書 (pwps), 以能代表實際製造時的一般銲接條件施行銲接姿勢及試驗材傾斜角和旋轉角的限制應依適切的標準 ( 可以是買賣雙方協議之標準國家標準國際標準團體規格等 ) 若假銲接頭熔入最終接頭時, 則試驗材包含之試驗材之銲接和試驗, 必須由審查員或審查單位 ( 機構 ) 見證檢驗與試驗 ( 一 ) 試驗的範圍 : 包含非破壞檢驗 (NDT) 及破壞性試驗, 依表 1 要求特殊應用材料或製造條件等情況, 可能被要求比本標準規定更廣泛的試驗, 以獲得更多資訊或避免日後為取得額外數據而再次施行銲接程序試驗 ; 適用標準或合約可增加下列試驗 : 縱向銲道拉伸試驗全銲道金屬彎曲試驗腐蝕試驗化學成分分析微觀試驗 δ 肥粒鐵量測十字接頭試驗 ( 二 ) 試片的取樣位置 : 依圖 5, 圖 6, 圖 7 和圖 8 試片應從非破壞檢驗(NDT) 合格的部位內取樣存在容許的瑕疵時, 試片取樣可避開該位置 ( 三 ) 非破壞檢驗 : 試片裁切前, 試驗材依規定進行目視試驗及非破壞檢驗若需銲後熱處理則必須在非破壞檢驗之前進行 ; 對氫裂紋敏感的材料, 且試驗材不需施行後熱或銲後熱處理時, 非破壞檢驗需延遲施行 ; 非破壞檢驗依工件之銲接接頭形態材料和要求, 依適切標準執行之 ( 四 ) 破壞性試驗 : 試驗範圍須依表 1 所列 (1) 橫向拉伸試驗 : 對接接頭橫向拉伸試片尺度和試驗方法, 依適切之標準執行管外徑大於 50mm, 應去除兩面銲冠區, 使試片厚度與管壁厚度相同 ; 管外徑小於或等於 50mm, 及需整個管截面作測試時, 試片允許保留管內銲冠除非試驗前另有規定, 試片的抗拉強度不得低於母材的下限值 : 異材組合的銲接接頭, 抗拉強度應不得低於最低強度母材的下限值 30

4 銲接園地表 1 試驗材的檢驗與試驗試驗材試驗種類試驗範圍備註全滲透對接接頭圖 1 和圖 2 目視射線或超音波表面裂紋橫向拉伸橫向彎曲衝擊硬度巨觀 2 個試片 4 個試片 2 組依要求 1 個試片 --- (1) (2) --- (3) (4) (5) --- 全滲透 T 形接頭 - 圖 3 全滲透支管接頭 - 圖 4 註 : (1) 填角銲 - 圖 3 及圖 4 目視表面裂紋射線或超音波硬度巨觀目視表面裂紋硬度巨觀依要求 2 個試片依要求 2 個試片超音波檢驗不適用板厚低於 8mm(t<8mm) 及材料分類 ~48( 參照附件 A) 之試驗材 (2) 液滲檢驗或磁粒檢驗對於非磁性材料採用液滲檢驗 (3) (6) (2) (6) (1) (6) (7) (5) (6) (6) (6) (2) (6) (5) (6) (6) 彎曲試驗參照節第 ( 四 ) 項 (2) (4) 母材厚度大於或等於 12mm 且規定衝擊性能時, 銲接金屬及熱影響區各一組母材厚度 12mm 以下依適用標準亦可能要求做衝擊試驗試驗溫度應由製造者根據實際應用或適用標準選擇, 不需要低於母材規範要求之試驗溫度增加試驗參照節第 ( 四 ) 項 (4) (5) 不被要求的母材 : 材料次分類 1.1 及材料分類 8 41~48( 參照附件 A) (6) 所列試驗無法提供接頭機械性質相關資訊若應用與機械性質相關時, 應增加檢定, 例如對接銲檢定 (7) 管外徑 50mm 時, 不要求做超音波檢驗管外徑 >50mm 且技術上無法實施超音波檢驗時, 若接頭形態允許, 應進行射線檢驗 1: 去除 25mm 2: 銲接方向 3 部位 : 一個拉伸試片及彎曲試片 4 部位 : 衝擊試片及有需求時增加的試片 5 部位 : 一個拉伸試片及彎曲試片 6 部位 : 一個巨觀試片, 一個硬度試片圖 5 板對接接頭的試片取樣位置 1: 固定管件之上端位置 2 部位 : 一個拉伸試片及彎曲試片 3 部位 : 衝擊試片及有需求時增加的試片 4 部位 : 一個拉伸試片及彎曲試片 5 部位 : 一個巨觀試片, 一個硬度試片圖 6 管對接接頭的試片取樣位置 31

5 1: 各去除 25mm 2: 巨觀試片 3: 巨觀及硬度試片 4: 銲接方向圖 7 T 形接頭或板填角銲接頭試片取樣位置 α: 支管角度 A: 巨觀及硬度試片 B: 巨觀試片圖 8 支管接頭或管填角銲接頭試片取樣位置 (2) 彎曲試驗 : 對接接頭彎曲試驗試片尺度和試驗方法, 依適切之標準執行厚度小於 12mm 時, 試驗應做兩個面彎及兩個背彎試片當厚度大於或等於 12mm 時, 可採四個側彎試片取代面彎及背彎試片對於異種鋼或異種成分板對接接頭, 採用一個縱向背彎及一個縱向面彎取代四個側彎試驗當母材伸長率 20%, 模彎試驗壓具直徑或導彎試驗內滾輪直徑應為 4ts, 壓伸彎曲角度應為 180 母材伸長率 <20% 時, 依下列公式 (1) 計算 : (100 t ) d = s t ( 公式 1) A s 式中,d: 模彎試驗壓具直徑或導彎試驗內滾輪直徑 ts: 彎曲試片的厚度 A: 材料規範要求的最低伸長率試驗過程中, 試片不得在任何方向出現大於 3mm 之單一裂紋 ; 試片角隅區出現裂紋可忽略 (3) 巨觀試驗 : 巨觀試驗的試片製作浸蝕及試驗, 依適切之標準執行試片必須能清晰的顯示出熔融線熱影響區和各層銲道堆積情況巨觀試驗應包括未受到熱影響的母材, 並且應記錄每道銲接 ; 巨觀試驗合格標準依適切之標準及本節第 ( 五 ) 項 (4) 衝擊試驗 : 對接接頭衝擊試驗之試片取樣位置試驗溫度依本標準, 試片尺度及試驗方法依相適切之標準執行銲接金屬試片型式應採用 VWT(V: 沙丕 V 型凹口 ;W: 凹口開在銲接金屬,T: 凹口貫通全厚度 ); 熱影響區試片型式應採用 VHT(V: 沙丕 V 型凹口 ;H: 凹口開在熱影響區 ;T: 凹口貫通全厚度 ) 試片在每個指定位置取樣一組, 每組 3 件試片 ; 試片 V 型凹口應在母材表面下方 2mm 以內, 且衝擊試片取樣時, 長軸線方向垂直於銲接線熱影響區的凹口底端應距離熔融線 1~2mm 位置, 銲接金屬凹口底端則開在銲道中心線上如果試驗材的厚度大於 50mm 時, 應在板厚中央或銲道根部增取 2 組試片, 一組取自銲接金屬, 另一組取自熱影響區除適用的標準有變更外, 衝擊吸收能量應依照母材適切標準三個試片的平均值應達到規定要求, 每一測試位置允許一個試片測試值低於規定最小平均值, 但不能低於要求值的 70% 異材接頭的衝擊試驗, 應從兩側母材及兩側熱影響區取樣 ; 多種銲接方法在一個試驗材進行檢定, 衝擊試片應在每種銲接方法的 32

6 銲接園地銲接金屬及熱影響區取樣 (5) 硬度試驗 : 硬度試驗的試驗方法依適切之標準, 採用負荷 HV10 的維克氏硬度為評估銲接接頭的硬度值分佈範圍, 量測位置應涵蓋銲道熱影響區及母材試驗材的厚度 5mm 時, 應在距離接頭上表面 2mm 以內, 進行一列硬度測試試驗材料的厚度 >5mm 時, 應在距離接頭的上下表面 2mm 內, 各進行一列硬度測試雙面銲道填角銲及 T 形對接銲道, 應在根部區域增加一列硬度測試量測點分佈樣式可參考 ISO , 或在銲接區熱影響區 ( 兩側 ) 母材( 兩側 ) 均有三個以上量測點, 圖 9 為其一例銲接熱影響區之第一個量測點應儘可能靠近熔融線 ; 硬度試驗的結果應符合表 2 之要求而材料分類 6( 未熱處理 ) 及任何異材接頭的硬度要求應在試驗前由當事者間協議之圖 9 硬度試驗例 ( 單位 :mm) 表 2 容許最大硬度值 (HV10) 鋼材分類未熱處理熱處理 1 (1) (2) 註 (1) : 如果有硬度試驗要求 (2) : 最小降伏強度大於 890N/mm 2 之鋼材, 由當事者間協議之 ( 五 ) 允收標準 : 試驗材瑕疵依適切標準之規定或雙方協議接受之極限, 作銲接程序檢定合格與否判定若出現過多銲接金屬凸度過大喉深過大及過度滲透等瑕疵, 一般判定不合格 ( 六 ) 再試驗 : 如果試片不符合本節第 ( 五 ) 項規定的目視及非破壞檢驗允收標準, 應再銲製一塊試片並進行同樣試驗如果額外增加試片仍無法符合要求, 則銲接程序試驗檢定判定失敗如果試片起因於銲道瑕疵以致不符合本節第 ( 四 ) 項規定之破壞性試驗要求, 每一不合格試片應再取兩塊試片進行同樣的試驗如果試驗材尺度足夠額外增加試驗所需, 試片可取自同一塊試驗材, 或取自新銲製的試驗材如果額外增加試片中的任一個試片仍無法符合要求, 則銲接程序試驗檢定判定失敗如果一拉伸試片不符合本節第 ( 四 ) 項 (1) 的要求, 應再取兩塊試片進行拉伸試驗且兩個拉伸試片都必須滿足第本節第 ( 四 ) 項 (1) 的要求如果在不同試驗區有單個硬度值高於表 2 之規定值, 應額外進行硬度試驗額外試驗可在原試片的反面或原試驗表面經充分研磨後進行額外試驗的硬度值不得高於表 2 規定最大值對於沙丕衝擊試驗, 當 1 組三個試片的試驗結果達不到要求, 但當其中只有 1 個試片的試驗值低於 70% 要求平均值時, 應再取三個試片進行試驗新增試片及原始試驗試片的平均值, 不得低於要求平均值若相關材料標準另有規定時, 則依該材料標準檢定認可範圍 ( 一 ) 通則 : 第節的每個條件都應該得到滿足, 以符合本標準之規定要求認可範圍外的變更應作新的銲接程序試驗 ( 二 ) 與製造者有關事項 : 製造者依本標準進行檢定前銲接程序規範書 (pwps) 之銲接程 33

7 序試驗, 且獲得通過, 在該製造者相同的技術和品質管制下, 所進行的廠內或現場銲接工作均為有效製造者承擔完全的施工責任 ( 三 ) 與材料有關事項 : (1) 母材的材料分類 : 為了盡量減少銲接程序試驗次數及重複, 對鋼鎳和鎳合金予以材料分類如附件 A ( 依據 CR ISO 15608) 單一母材或母材組合未納入材料分類系統, 須作單獨的銲接程序檢定若一母材屬於兩個材料分類或次分類, 應將其歸類在數值較低的材料分類或次分類 ( 備考 : 使用不同國家標準時, 類似等級材料的些微成分差異, 不需要重新檢定 ) 鋼的檢定認可範圍如表 3 所示, 鎳合金檢定的範圍如表 4 所示, 鋼與鎳合金之異材接頭檢定認可範圍亦依表 4 所示 (2) 母材厚度和管直徑 : A. 通則 : 對單一銲接製程之檢定, 公稱厚度 (t) 具有如下含義 : (a) 板對接接頭為母材厚度 (b) 填角銲為母材厚度表 5 之檢定厚度範圍, 對應單銲道的填角銲喉深 a 的檢定認可範圍 (c) 騎座式支管接頭為母材厚度 (d) 插入式或全插式支管接頭為母材厚度 (e) 全滲透 T 形接頭為母材厚度對於一組試片作多種銲接製程檢定, 每個製程所銲出的厚度記錄, 應作為單一銲接製程檢定認可範圍的基礎 B. 對接接頭 T 形接頭支管接頭及填角銲的檢定認可範圍 : 以厚度 t 進行的銲接程序檢定適用於表 5 及表 6 所述的檢定厚度範圍支管接頭及填角銲檢定認可範圍應分別適用於兩部分母材當填角銲以對接銲接檢定認可時, 適用表 5 表 3 鋼的材料分類和次分類的檢定認可範圍試驗試片的材料分類 / 材料次分類檢定認可範圍 (1) (1) 2, 1-1, 2 (1) (1) -3, 1-1, 2-1, 2-2, 3 (1) -1, 3 (1) (2) -4, 4 (2) -1, 4 (2) (2) -5, 5 (2) -1, 5 (2) (2) -6, 6 (2) -1, 6 (2) (3) (3) -3, 7 (3) -1, 7 (3) (3) -2, 7 (3) (3) (3) -6 (2), 8 (3) -1, 8 (3) -2, 8 (3) (3) -5 (2), 8 (3) -1, 8 (3) -2, 8 (3) -4, 8 (3) -6.1, 8 (3) (3) -3, 8 (3) -1, 8 (3) (3) -2 (1), 8 (3) (2) (2) (2) -8 (3) (2) -6 (2), 10 (2) -1,10 (2) -2, 10 (2) (2) -5 (2), 10 (2) -1, 10 (2) -2, 10 (2) -4, 10 (2) -6.1,10 (2) (2) -3 (1), 10 (2) -1, 10 (2) (2) -2 (1), 10 (2) (2) -11, 11 (2) -1 註 (1) : 涵蓋同一分類規範降伏強度相等或較低之鋼種 (2) : 涵蓋同一次分類及同一分類中之較低次分類的鋼種 (3) : 涵蓋同一次分類之鋼種表 4 鎳及鎳合金 / 鋼的材料分類檢定認可範圍試驗試片的材料分類 / 材料次分類檢定認可範圍 (3) (3) (3) -43, 45 (3) -45, 47 (3) (3) (3) -45, 43 (3) -43 (3) (3) (3) -47, 43 (3) -43 (3), 45 (3) -45 (3) (3) ~ ~48 (3) -2 (1), 41~48 (3) -1 41~ ~48 (3) -3 (1), 41~48 (3) -2/1 41~ ~48 (3) -5 (2), 41~48 (3) -6.2/6.1/4/2/1 41~ ~48 (3) -6 (2), 41~48 (3) -4/2/1 註 (1) : 涵蓋同一分類規範降伏強度相等或較低之鋼種 (2) : 涵蓋同一次分類及同一分類中之較低次分類的鋼種 (3) : 材料分類 41 至 48, 用固溶或析出硬化合金進行的程序試驗, 將分別適用於同材料分類所有固溶或析出硬化合金 34

8 銲接園地表 5 填角銲之材料厚度和喉深的檢定認可範圍檢定認可範圍試驗材厚度 t 喉深 (a) 材料厚度 (1) 單道多道 t 3 0.7t 至 2t 0.75a 至 1.5a 無限制 3<t<30 0.5t( 最小為 3) 至 1.2t 0.75a 至 1.5a 無限制 t 30 5 (2) 無限制註 (1) :a 為試驗材喉深當填角銲以對接銲接頭檢定時, 檢定的喉深應以熔填金屬厚度為基準 (2) : 僅適用於特殊應用每個喉深應分別通過單獨銲接程序試驗表 6 對接銲之材料厚度和銲接金屬厚度的檢定認可範圍試驗材厚度檢定認可範圍 t 單道多道 t 3 0.7t 至 1.3t 0.7t 至 2t 3<t t( 最小為 3) 至 1.3t (1) 3 至 2t (1) 12<t t 至 1.1t 0.5t 至 2t t>100 不適用 50 至 2t 註 (1) : 有衝擊要求場合, 除另作衝擊試驗檢定, 其檢定認可範圍上限值為 12mm 單位 :mm 單位 :mm 表 7 管及支管接頭的檢定認可範圍試驗件直徑 D (1) 檢定認可範圍 D D 至 2D D>25 0.5D( 最小 25) 註 (1) :D 為管或支管的外徑對於中空結構,D 為較短邊的長度單位 :mm C. 管及支管接頭直徑檢定認可範圍 : 以直徑 D 之管件進行之銲接程序試驗, 檢定認可範圍依表 7 當管外徑大於 500mm, 或管外徑大於 150mm 使用銲接姿勢 PA 或 PC 管件轉動時, 板材的檢定亦涵蓋管 (3) 支管接頭角度 : 以支管接頭角度 α 完成之銲接程序試驗, 檢定認可範圍為支管接頭角度介於 α( 含 ) 及 90 ( 含 ) 之間的所有角度銲接程序通用規則 ( 一 ) 銲接方法 : 機械化程度不同之銲接方法應當單獨檢定 ( 手工半自動機械化及自動 ) 檢定認可之銲接施工方式( 手工半自動機械化及自動) 不允許改變, 僅適用於銲接程序試驗使用之銲接方法多銲接方法之銲接程序檢定, 可針對每一種銲接方法分別進行銲接程序試驗 ; 亦可以一個銲接程序試驗包含多個銲接方法, 此檢定試驗僅認可所使用的銲接方法及順序 ( 備註 : 不得用多銲接方法之程序試驗檢定單一銲接方法, 除非該銲接方法施行的試驗符合本標準 ) ( 二 ) 銲接姿勢 : 任一銲接姿勢 ( 板或管 ) 的程序檢定認可適用於所有姿勢 ( 板或管 ), 但 PG 和 J-L045 除外 ( 此二種須個別進行程序檢定試驗 ) 當要求衝擊及 / 或硬度試驗時, 為使檢定認可適用於全姿勢銲接, 衝擊試驗試片應取自入熱量最高的銲接姿勢, 而硬度試驗試片應取自入熱量最低的銲接姿勢例如 : 板對接銲道入熱量最高的銲接姿勢通常為立銲上進 (PF), 最低為橫銲 (PC); 固定管銲接, 硬度試驗試片應取自仰銲姿勢施作之銲道當不要求衝擊和硬度時, 任一銲接姿勢 ( 板或管 ) 的程序檢定適用於所有姿勢 ( 板或管 ) 除檢定單一銲接姿勢外, 應在不同銲接姿勢施作之銲道取樣及進行衝擊和硬度試驗, 當檢定要適用所有姿勢, 二試驗材應進行全面的目視和非破壞檢驗材料分類 10( 雙相不銹鋼 ), 入熱量最低和最 35

9 高的銲接姿勢皆須進行衝擊和硬度二項試驗 ( 備考 : 其它破壞性試驗可取自二試驗材中任一試驗材另一個試驗材長度則可減短 ) ( 三 ) 銲接接頭種類 : 銲接程序試驗所使用的銲接接頭檢定認可範圍的限制 ( 例如 : 直徑和厚度 ), 參見相關章節及下列規定 : (a) 對接銲檢定認可適用於全滲透部分滲透之對接銲及填角銲當生產銲接以填角銲為主要型式時, 填角銲試驗應被要求 (b) 管對接接頭檢定認可適用於角度 60 支管接頭 (c)t 形接頭檢定認可僅適用於 T 形接頭對接銲及填角銲 ( 如 (a)) (d) 無背襯單面銲接檢定認可適用於雙面銲接和有背襯銲接 (e) 有背襯銲接檢定認可適用於雙面銲接 (f) 無背剷的雙面銲接檢定認可適用於有背剷的雙面銲接 (g) 填角銲接檢定認可僅適用於填角銲 (h) 不得將多道改變為單道銲接 ( 或兩側各一道 ), 反之亦然 ( 四 ) 填料材種類 : 檢定認可範圍涵蓋與試驗之填料材機械性質相當, 相同之心線或銲藥種類, 相同之化學成分, 相同之氫含量或更低之填料材 ( 五 ) 填料材品名 ( 製造廠及廠牌 ): 當要求衝擊試驗時, 遮護金屬電弧銲接, 自遮護包藥電弧銲接, 潛弧銲接和包藥銲線 MAG 電弧銲接等銲接方法, 檢定認可範圍限制在試驗所使用的品名 ( 製造廠及廠牌 ) 若要改變規定之填料材為另一與規定品名類似之填料材時, 須增加製作試驗材, 且須使用與原始檢定試驗相同的銲接參數銲接, 試驗則僅需作銲接金屬之衝擊試驗 ( 備註 : 本條文不適用於種類和化學成分相同的實心銲線及填料棒 ) ( 六 ) 填料材尺度 : 當符合下列第 ( 八 ) 項要求時, 得改變填料材的尺度 ( 七 ) 電流種類 : 原則上, 檢定僅認可銲接程序試驗中使用的電流種類 ( 交流直流脈衝電流等 ) 和極性當不要求衝擊試驗, 遮護金屬電弧銲接交流檢定認可時, 亦認可直流 ( 兩種極性皆可 ) ( 八 ) 入熱量 : 當要求衝擊試驗時, 檢定認可入熱量上限可為試驗銲接入熱量的 125% 當要求硬度試驗時, 檢定認可入熱量下限可為試驗銲接入熱量的 75% 入熱量計算方法依適切標準若銲接程序試驗於高入熱量及低入熱量完成檢定, 其間所有入熱量皆被檢定認可 ( 九 ) 預熱溫度 : 有預熱要求時, 檢定認可的下限值即銲接程序試驗起銲時之預熱溫度 ( 十 ) 道間溫度 : 檢定認可的上限值即銲接程序試驗之最高道間溫度材料分類 1,2 和 3 的鋼材, 若無其它限制為 250 ( 十一 ) 除氫後熱 : 除氫後熱之溫度和持溫時間不得減少可以增加後熱但不得省略 ( 十二 ) 銲後熱處理 : 不得增加或取消銲後熱處理除另有規定, 認可的溫度範圍為銲接程序試驗所使用持溫溫度 ±20 當要求銲後熱處理時, 加熱速率, 冷卻速率和持溫時間應符合產品應用需求 ( 十三 ) 母材銲接前熱處理 : 析出硬化材料銲接前熱處理條件不得改變不同銲接方法的特殊要求 ( 一 ) 潛弧銲接 : (a) 各種不同的潛弧銲接方法應單獨檢定 (b) 銲藥的檢定認可範圍僅認可銲接程序試驗所使用的銲藥種類及品名 ( 二 ) 惰氣遮護金屬電弧銲接 (MIG) 活性氣體遮護金屬電弧銲接 (MAG) 及氣體遮護包藥銲線電弧銲接 : (a) 遮護氣體的檢定認可侷限於適用銲接遮護氣體標準的氣體記號 CO 2 氣體的含量不得超過檢定試驗用量的 10% 試驗用之遮護氣體無適切標準涵蓋時, 檢定認 36

10 銲接園地可僅侷限於試驗的氣體成分 (b) 檢定認可侷限於銲接程序試驗所使用的送線系統 ( 例 : 單極或多極 ) (c) 對於實心銲線和金屬粉系包藥銲線而言, 使用短路移行的檢定僅認可短路移行使用噴弧移行或球滴移行則檢定認可噴弧移行和球滴移行兩者 ( 三 ) 惰氣遮護鎢極電弧銲接 (TIG): (a) 遮護氣體和背襯氣體的檢定認可侷限於適用銲接遮護氣體標準的氣體記號遮護氣體無適切標準涵蓋時, 檢定認可侷限於試驗之氣體成分 (b) 無背襯氣體的銲接程序試驗檢定認可有背襯氣體之銲接 (c) 有填料材的銲接程序條件不適用於無填料材的銲接, 反之亦然 ( 四 ) 電漿電弧銲接 : (a) 銲接程序檢定僅侷限於試驗所使用的電漿氣體成分 (b) 遮護氣體和背襯氣體的檢定認可侷限於適用銲接遮護氣體標準的氣體記號遮護氣體無適切標準涵蓋時, 檢定認可侷限於試驗之氣體成分 (c) 有填料材的銲接程序條件不適用於無填料材的銲接, 反之亦然 ( 五 ) 氣銲 : 有填料材的銲接程序條件不適用於無填料材的銲接, 反之亦然銲接程序檢定記錄 (WPQR) 銲接程序檢定記錄 (WPQR) 是每個試驗材 ( 含再試驗 ) 檢定結果的報告紀錄應包含 CNS xxxxx ( 金屬材料銲接程序規範書及其檢定認可 - 電弧銲接的銲接程序規範書 ) 中 WPS 列出的相關項目, 及按照第節要求可被拒收項目的詳細情況若未發現可被拒收外觀或不合格的試驗結果, 紀錄該銲接程序試驗件結果的 WPQR 應獲得認可, 並由審查員或審查機構簽署和加註日期 WPQR 格式用於記錄銲接程序及試驗結果的詳細情況, 以便於對數據做統一說明和評估附件 B 為 WPQR 格式的典型範例三結論 1. 在標準檢驗局團體推動標準化活動補助專案計畫支持下, 台灣銲接協會致力於銲接材料與技術領域 CNS 國家標準的修訂, 本文特別針對 102 年度完成之金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 銲接程序試驗 - 第 1 部 : 鋼的電弧銲接及氣銲鎳及鎳合金的電弧銲接標準草案作說明, 讓業界先一步瞭解並期回饋相關意見作為後續標準審查之參考 2. 金屬材料銲接程序規範書及其檢定- 銲接程序試驗 - 第 1 部 : 鋼的電弧銲接及氣銲鎳及鎳合金的電弧銲接標準草案適用於所有鋼製品的電弧銲接和氣銲, 及所有鎳和鎳合金的電弧銲接, 規定銲接程序規範書 (Welding Procedure Specification,WPS) 使用銲接程序試驗檢定的方法本標準確定執行銲接程序試驗的條件, 以及所有實際銲接作業條件所對應之銲接程序檢定認可範圍, 為銲接程序試驗執行實務操作的重要標準四誌謝感謝經濟部標準檢驗局團體推動標準化活動補助專案經費的補助, 吳國龍科長的參與指導, 李義剛吳國棟陳志冠謝肇琨張家瑞劉鴻基何家偉李家慶諸位銲接界先進參與標準草案審查, 台灣銲接協會標準委員會諸位委員參與協助標準草案建議稿的撰寫莊惠媛秘書協助標準修訂工作的推動五參考資料 1. 吳隆佃和莊士誠," 金屬材料銲接程序規範書及其檢定 -CNS 標準之建立 ", 銲接與切割,Vol.23(4),p63-72, 中華民國 102 年 12 月 2.CNS 12831," 銲接詞彙 " 3. 台灣銲接協會, 金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 通則標準草案, 中華民國 102 年 10 月 4. 台灣銲接協會, 金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 電弧銲接之銲接程序規範書 ", 中華民國 102 年 10 月 37

11 附件 A 鋼鎳及鎳合金材料分類系統 ( 參考 ) 本附件參考 ISO/TR 金屬材料分類系統鋼材料分類系統 ( 如表 A.1) 及鎳及鎳合金材料分類系統 ( 如表 A.2) 鋼材料分類系統如表 A.1 本報告僅考慮材料標準或規範所規定的那些元素材料分類 1 和 11 指出的數值是材料的熔煉分析值材料分類 4 至 10 指出的數值是以合金設計時的化學成分範圍為準表 A.1 鋼材料分類系統材料分類材料次分類鋼的種類 1 最小降伏強度 460N/mm 2 ( 1 ), 化學成分規範 (%) 如下之鋼材 : 碳 0.25, 矽 0.60, 錳 1.8, 鉬 0.70( 2 ), 硫 0.045, 磷 0.045, 銅 0.40( 2 ), 鎳 0.5( 2 ), 鉻 0.3( 2 ), 鈮 0.06, 釩 0.1( 2 ), 鈦最小降伏強度 275N/mm N/mm 2 < 最小降伏強度 360N/mm 最小降伏強度 >360N/mm 2 之細晶粒鋼 1.4 耐候鋼, 其成分可能超過主材料分類 1 之各元素規範 2 最小降伏強度 >360N/mm 2 之熱機處理 (TMCP) 細晶粒鋼及鑄鋼 N/mm 2 < 最小降伏強度 460N/mm 2 之熱機處理 (TMCP) 細晶粒鋼及鑄鋼 2.2 最小降伏強度 >460N/mm 2 之熱機處理 (TMCP) 細晶粒鋼及鑄鋼 3 最小降伏強度 >360N/mm 2 之淬火及回火細晶粒鋼 N/mm 2 < 最小降伏強度 690N/mm 2 之淬火及回火細晶粒鋼 3.2 最小降伏強度 >690N/mm 2 之淬火及回火細晶粒鋼 3.3 不銹鋼除外之析出硬化鋼 4 低釩合金鉻 - 鉬 -( 鎳 ) 鋼, 其鉬 0.7%, 釩 0.1% 4.1 鉻 0.3%, 鎳 0.7% 之鋼 4.2 鉻 0.7%, 鎳 1.5% 之鋼 5 碳 0.35% 不加釩之鉻 - 鉬鋼 % 鉻 1.5%, 鉬 0.7% 之鋼 %< 鉻 3.5%,0.7%< 鉬 1.2% 之鋼 %< 鉻 7.0%,0.4%< 鉬 0.7% 之鋼 %< 鉻 10.0%,0.7%< 鉬 1.2% 之鋼 6 高釩合金鉻 - 鉬 -( 鎳 ) 鋼 % 鉻 0.75%, 鉬 0.7%,V 0.35% 之鋼 %< 鉻 3.5%,0.7%< 鉬 1.2%,V 0.35% 之鋼 %< 鉻 7.0%, 鉬 0.7%,0.45%< 釩 0.55% 之鋼 %< 鉻 12.5%,0.7%< 鉬 1.2%,V 0.35% 之鋼 7 碳 0.35%,10.5%< 鉻 30% 之肥粒鐵系, 麻田散鐵系或析出硬化系不銹鋼 7.1 肥粒鐵系不銹鋼 7.2 麻田散鐵系不銹鋼 38

12 銲接園地材料分類材料次分類鋼的種類 7.3 析出硬化系不銹鋼 8 奧斯田鐵系不銹鋼,Ni 31% 8.1 鉻 19% 奧斯田鐵系不銹鋼 8.2 鉻 >19% 奧斯田鐵系不銹鋼 8.3 4%< 錳 12% 之含錳奧斯田鐵系不銹鋼 9 鎳 10.0% 之鎳合金鋼 9.1 鎳 3.0% 之鎳合金鋼 %< 鎳 8.0% 之鎳合金鋼 %< 鎳 10.0% 之鎳合金鋼 10 奧斯田鐵 - 肥粒鐵雙相不銹鋼 10.1 鉻 24% 之奧斯田鐵 - 肥粒鐵雙相不銹鋼 10.2 鉻 >24% 之奧斯田鐵 - 肥粒鐵雙相不銹鋼 11 除 0.25%< 碳 0.85% 外, 其他同主材料分類 1(3) 之鋼材 11.1 除 0.25%< 碳 0.35% 外, 其他同主材料分類 1 之鋼材 11.2 除 0.35%< 碳 0.5% 外, 其他同主材料分類 1 之鋼材 11.3 除 0.5%< 碳 0.85% 外, 其他同主材料分類 1 之鋼材註 (1) : 依鋼材標準的規範, 降伏強度可以以 σ y0.2 取代 (2) : 當鉻 + 鉬 + 鎳 + 銅 + 釩 0.75% 時, 單一元素得超過此值 (3) : 當鉻 + 鉬 + 鎳 + 銅 + 釩 1% 時, 單一元素得超過此值表 A.2 鎳及鎳合金材料分類系統材料分類鎳及鎳合金的種類 41 純鎳 42 鎳 45%, 銅 10% 之鎳 - 銅合金 (Ni-Cu) 43 鎳 40% 之鎳 - 鉻合金 (Ni-Cr-Fe-Mo) 44 鎳 45%, 鉬 32% 之鎳 - 鉬合金 (Ni-Mo) 45 鎳 31% 之鎳 - 鐵 - 鉻合金 (Ni-Fe-Cr) 46 鎳 45%, 鈷 10% 之鎳 - 鉻 - 鈷合金 (Ni-Cr-Co) 47 鎳 45% 之鎳 - 鐵 - 鉻 - 銅合金 (Ni-Fe-Cr-Cu) 48 31% 鎳 45%, 鐵 20% 之鎳 - 鐵 - 鈷合金 (Ni-Fe-Co-Cr-Mo-Cu) 39

13 附件 B 銲接程序檢定紀錄 (WPQR) 格式銲接程序檢定試驗證明書製造者的 WPQR 編號 : 審查員或審查機構 : 製造者名稱 : 文件編號 : 住址 : 法規 / 試驗標準 : 銲接日期 : 檢定認可範圍銲接方法 : 接頭類型 : 母材材料分類及次分類 : 母材厚度 (mm): 銲接金屬厚度 (mm) : 喉深 (mm) : 單道 / 多道 : 管外徑 (mm): 填料材種類 : 填料材製造商 : 填料材尺度 : 遮護氣體 / 銲藥種類 : 背襯氣體種類 : 銲接電流種類 / 極性 : 熔滴移行型態 : 銲接入熱量 : 銲接姿勢 : 預熱溫度 : 道間溫度 : 後熱 : 銲後熱處理 : 其它 : 茲證明試驗銲接準備, 銲接及試驗皆符合法規 / 試驗標準的要求地點發行日期審查員或審查部門 ( 機構 ) ( 日期和簽名 ) 40

14 銲接園地銲接試驗紀錄地點 : 審查員或審查部門 ( 機構 ): 製造者 pwps 編號 : 開槽方法和清潔 : 製造者 WPQR 編號 : 母材規格 : 製造者名稱 : 材料厚度 (mm): 銲工姓名 : 管外徑 (mm): 熔滴移行型態 : 銲接姿勢 : 接頭類型 : 接頭形狀及尺度 ( 圖 ) (*) 接頭設計銲接順序銲接條件道次銲接方法填料材電流 A 電壓 V 電流種類 / 極性送線速率銲接速率 (*) 入熱量 (*) 熔滴移行型態填料材的型號及廠牌 : 其它 (*): 特殊加熱或乾燥 : 織動 ( 銲道最大寬度 ): 遮護 - 氣體 / 銲藥 : 擺動 ( 振幅, 頻率, 停留時間 ): 背襯 - 氣體 / 銲藥 : 脈衝銲接條件 : 遮護 - 氣體流量 : 銲嘴至工件距離 : 背襯 - 氣體流量 : 電漿銲接條件 : 鎢電極種類 / 尺度 : 銲槍角度 : 背剷 / 背襯 ( 細節 ): 預熱溫度 : 道間溫度 : 後熱 : 銲後熱處理 : (a) 時間, 溫度, 方法 : (b) 加熱及冷卻速度 (*): 製造者審查員或審查部門 ( 機構 ) ( 日期和簽名 ) ( 日期和簽名 ) 備註 :(*) 有要求時紀錄 41

15 試驗結果製造者 WPQR 編號 : 審查員或審查部門 ( 機構 ): 目視檢驗 : 文件編號 : 液滲 / 磁粒檢驗 (*): 射線試驗 (*): 拉伸試驗 : 超音波試驗 (*): 種類 / 編號降伏強度 (N/mm 2 ) 抗拉強度 (N/mm 2 ) 伸長率 (%) 試驗溫度 : 斷面收縮率 (%) 斷裂部位備註規範值彎曲試驗壓輥直徑 : 種類 / 編號彎曲角度伸長率 (%) 結果巨觀試驗 : (*) 衝擊試驗種類 : 尺度 : 要求 : 凹口位置 / 方向試驗溫度 ( ) 衝擊值 ( 吸收能量,J) 平均值備註硬度試驗 *( 種類 / 荷重 ): 量測位置 ( 草圖 ) 母材 : 熱影響區 : 銲接金屬 : 其它試驗 : 備註 : 試驗適用標準 : 實驗室報告編號 : 試驗結果 : 合格 / 不合格 ( 請刪去不適用者 ) 試驗見證者 : 備註 :(*) 有要求時紀錄審查員或審查部門 ( 機構 ) ( 日期和簽名 ) 42

中國國家標準

中國國家標準 ICS 25.160.01 中華民國國家標準 CNS -1- 金屬材料銲接程序規範書及其檢定 - 銲接程序試驗 - 第 1 部 : 鋼的電弧銲接及氣銲鎳及鎳合金的電弧銲接總號類號 XXXX Z X X X X Specification and qualification of welding procedures for metallic materials-welding procedure