S960鋼結構製造
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S960 超高強度鋼結構的完整製造與安裝工藝規範書 2024-8-28
煌港特鋼先進高性能超高強鋼 S960 鋼結構製造與安裝工藝規範書(適用板厚:8mm – 50mm | 特性:帶 Z15/Z25 性能及 ~0.92 屈強比控制 | 執行等級:EN 1090-2 EXC3 / EXC4)
先進高性能超高強鋼 S960
先進高性能超高強鋼 S960
總則與執行標準 (General & Reference Standards)

本技術方案(Method Statement)專門用於指導 8mm 至 50mm 厚度區間之 S960 超高強鋼(Yield Strength ≥ 960 MPa)的全流程加工製造、質量控制與現場安裝。

全過程嚴格執行並符合以下國際與歐洲頂級鋼結構標準: EN 1090-2:Execution of steel structures and aluminium structures – Part 2: Technical requirements for steel structures (最高執行級別 EXC3 / EXC4).
AWS Welding Handbook 9.4 & AWS D1.1/D1.1M:Structural Welding Code – Steel / Advanced High-Strength Steels Fabrication Guidelines.
EN 1011-1 & -2:Welding — Recommendations for welding of metallic materials (超高強鋼焊接預熱、層間與後熱消氫控溫標準).
EN ISO 15614-1 & ISO 9606-1:焊接工藝評定與焊工資質認證標準.
EN 10164:Steel products with improved deformation properties perpendicular to the surface of the product (Z向性能標準).

產前技術資質、材料測試與人員認證規範 (Pre-production Qualifications & Testing Codes)

原材料到廠檢驗與特種力學測試規範(Z向性能與屈強比控制) 身份追溯性核對:進場鋼板必須具備 EN 10204 3.1 或 3.2 質保書(MTR)。質檢員必須 100% 核對鋼板表面鋼印(Heat No. / 爐批號)與質保書完全一致。
Z向抗層狀撕裂試驗規範(EN 10164):為了防止厚板在強拘束焊接應力下產生層狀撕裂,本項目引入分級 Z 向性能定制:
板厚 > 15mm 至 25mm:鋼板必須具備 Z15 性能,試樣在厚度方向的拉伸斷面收縮率平均值不得低於 15%。
板厚 > 25mm 至 50mm:鋼板必須具備 Z25 性能,厚度方向拉伸斷面收縮率平均值不得低於 25%。
屈強比控制覆驗(EN ISO 6892-1):超高強鋼若屈強比過高會導致結構塑性储备不足。
本工藝要求每批次進行拉伸覆驗,嚴格控制屈強比(Yield-to-Tensile Ratio)在 0.92 左右,以確保優良的抗震延性。
低溫衝擊測試規範(EN ISO 148-1):對鋼材進行 -40°C 或 -60°C 的低溫夏比 V 型缺口衝擊試驗,覆驗其衝擊功指標符合 QL/QL1 等級標準。

pWPS、WPQR 與正式 WPS 焊接資質閉環 pWPS(初步焊接工藝規程):由焊接工程師根據 8-50mm 接頭與超低線能量(0.8 – 1.8 kJ/mm)要求編製,明確電流電壓、極低氫焊材及預熱溫控區間。
WPQR(焊接工藝評定報告 – EN ISO 15614-1):在第三方認可機構監督下進行實際試板焊接評定。
硬度測試規範:高強鋼熱影響區(HAZ)最高硬度嚴格限制在 ≤ 420 HV10,以防局部過硬脆化。
接頭韌性測試:補焊及 HAZ 區必須通過與母材同等溫度的低溫衝擊測試,且需覆驗接頭屈強比維持在合理區間。
WPS(正式焊接工藝規程):WPQR 評定合格後,將 pWPS 轉正為正式的 WPS,作為工廠焊工施焊的唯一法定技術依據。

焊工考試與資格證規範(ISO 9606-1) 所有參與 S960 施焊的焊工必須通過高階 ISO 9606-1 考試並取得證書。
覆蓋範圍核對:質檢員必須核對焊工證的有效期限,且其資質覆蓋範圍(板厚、焊接方法如 FCAW/GMAW、焊接位置如 3G/4G 及超高強鋼組別)必須完美覆蓋實際生產需求。

煌港特鋼初步焊接
鋼結構加工工藝流程詳解 (Manufacturing Execution Process)

坡口加工規範(雙重防裂機器冷削標準) 第一步:激光切割:利用高精度激光切割機進行板材下料與初步坡口成型。
第二步:機器冷削 3mm 規範:
針對 S960 超高強鋼,激光切割的高熱會在邊緣產生一層極脆且高硬度的過熱變質層(微觀馬氏體組織)。本工藝物料強制要求使用機械坡口機或銑邊機冷削去至少 3mm 邊緣。技術原理與標準:徹底切除該熱影響變質層,將坡口面恢復為純淨的母材晶體結構,從源頭徹底杜絕焊接根部微裂紋的隱痕。

鉚裝組對規範(AWS Welding Handbook 9.4) 標準執行:嚴格依據 AWS Welding Handbook 9.4 關於超高強鋼結構組對的要求。
利用專用工裝夾具自然就位,嚴格控制對口間隙、坡口角度及錯邊量。嚴禁強行組裝:禁止使用重力或任何非標準強制外力拉緊組對,以最大程度減少結構的內部附加拘束應力,配合母材的 Z15/Z25 性能,達成雙重防範層狀撕裂的技術閉環。

焊絲與焊接材料選型規範 (Welding Wire Specification) 極低氫控制(H5級或更低):為了從源頭斷絕冷裂紋,所有使用的藥芯焊絲(FCAW)或埋弧焊絲(SAW)必須確保每 100g 熔敷金屬中擴散氫含量 ≤ 5ml (H5)。
強度與韌性匹配:採用氣體保護藥芯焊絲(FCAW),選用符合 AWS A5.28 E110C-G / E111T1 或歐標同等強度之超高強低氫焊絲。

焊前預熱與多層多道焊接(依據 EN 1011 標準) 焊前精準電預熱(100°C – 150°C):
施焊前,必須使用柔性加熱袋或全自動履帶式陶瓷加熱墊對焊縫及兩側進行均勻電加熱。
全面禁止使用常規氣體火焰(烤槍)局部烘烤,以防 S960 表面過熱退火軟化,導致強度永久性斷崖式下跌。
預熱範圍為焊縫兩側各至少 4 倍板厚(且不小於 75mm),使用紅外線測溫槍進行即時多點監控。多層多道焊接:
焊接過程中,層間溫度(Interpass Temperature)必須嚴格鎖定在 100°C – 150°C 之間。過高(>150°C)會導致熱影響區(HAZ)產生嚴重的組織過熱軟化,損害強度與韌性。
嚴格控制焊接線能量(Heat Input)在更窄的 0.8 – 1.8 kJ/mm 之間(依據正式 WPS規定),嚴禁大電流慢速施焊。採取微擺動、窄焊道,利用後序焊道的微量熱量對前序焊道進行自我回火(Self-tempering),細化晶粒。

焊後立即消氫與自然緩冷(後熱應力釋放處理 DHTO)及時消氫(200°C – 250°C) 焊接完成、焊縫尚未降至常溫前,必須立即重新啟動陶瓷加熱墊,將焊縫及熱影響區重新加熱至 200°C – 250°C。
保溫棉包裹緩冷:達到消氫溫度後,立即用厚石棉保溫棉將焊接區域進行 100% 嚴密包裹,使其進入自然緩冷狀態。
技術原理:在高溫運動中強迫焊縫及母材交界處的擴散氫迅速逸出,並極大程度釋放 8-50mm 鋼板的焊接殘餘拉應力,徹底消除氫致延遲裂紋(冷裂紋)的微觀驅動力。

焊縫打磨標準 (Weld Grinding Standard) 外觀外形過渡:所有對接焊縫、角焊縫及需要進行 NDT 的區域,焊後必須使用角磨機進行精密打磨,使焊縫與母材呈平滑圓弧過渡(過渡半徑 ≥ 10mm),表面不得留有任何突變邊緣。
打磨時必須徹底清除焊縫表面的飛濺、焊渣、咬邊及電弧擦傷(Arc Strikes)。打磨深度不得超過母材厚度的 5%,且打磨痕跡方向應與主應力方向一致。

延遲無損檢測規範 (Delayed NDT Inspection) 延遲時間鎖定(硬性閘口):消氫緩冷至常溫後,必須在廠內靜置滿 48 小時方可施檢。
S960 具有極高的延遲裂紋傾向,不滿 48 小時的檢測一律視為無效。檢測比例(EXC3/EXC4 要求):實施 100% UT(或相控陣 PAUT)+ 100% MT(磁粉檢測),嚴禁以 PT(滲透)替代 MT。

表面處理與防腐塗裝規範(減少酸洗工序防氫脆) 拋丸打砂 Sa2.5:全構件實施拋丸除鏽,達到 ISO 8501-1 Sa2.5 級標準,確保優良的表面粗糙度與潔淨度。
減少/取消酸洗工序:由於 S960 鋼材強度極高,一旦進入常規酸洗池,鋼材晶界會瞬間大量吸收氫原子,直接引發極具災難性的氫脆斷裂(Hydrogen Embrittlement)。本工藝強制以自動拋丸打砂完全替代傳統鋼結構常規酸洗。
鍍鋅規範(EN ISO 1461):工廠必須嚴格控制鋅液成分(特別是鉍 Bi 和鉛 Pb 的含量),並嚴格控制浸鋅時間與溫度,杜絕液態金屬脆化(LMAC)引起的鍍鋅裂紋。
油漆規範(EN ISO 12944):採用高固體分環氧富鋅底漆 + 環氧雲鐵中間漆 + 聚氨酯面漆體系。
使用經校準的膜厚儀進行 DFT(乾漆膜厚度) 測量,嚴格執行 90-10 規則。
摩擦面遮蔽:所有高強度螺絲的摩擦連接面(Faying Surfaces),在油漆塗裝時必須進行嚴格遮蔽,保持純打砂面,以確保抗滑移係數。

包裝、出貨與地盤安裝規範 (Packaging & Site Installation Codes)包裝規範 構件間必須使用木方或厚橡膠墊進行隔離,吊裝位置必須綁紮專用護角及採用高強纖維吊帶,嚴禁鋼對鋼直接碰撞,防止防腐漆膜劃傷及結構幾何變形。
地盤高強度螺絲連接:選用 10.9 級高強螺絲(HR 或 HV 系列),嚴格執行 EN 1090-2 第 8 章規範。使用定期校準的定扭矩扳手進行「初擰(75%)與終擰(100%)」,確保摩擦面抗滑移係數 μ ≥ 0.5。
地盤現場拼接焊接:現場必須搭建防風、防雨、防潮帳篷(相對濕度 >85% 嚴禁施焊)。
現場焊接必須配備便攜式加熱毯,執行與工廠完全一致的「100-150°C 預熱 + 焊後 200-250°C 消氫保溫緩冷」工藝。

煌港特鋼先進高性能超高強鋼 S960
煌港特鋼先進高性能超高強鋼 S960
開工 ITP(檢驗與試驗計劃)矩陣表 (Inspection and Test Plan)

H (Hold Point 停工待檢):必須停工,QC 及監理共同檢查合格簽字後方可推進。
| W (Witness Point 現場旁站):在線抽查。
| R (Review Point 資料審查):書面核對。

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