美国焊接学会编撰的 AWS D1. 1/D1. 1M: 2020《钢结构焊接规范》 广泛适用于碳钢和低合金钢制作的各类静载荷或周期载荷的焊接钢结构-如建筑、 起重机械、 海上钻井平台等的制作要求。本文简要介绍了 AWS D1. 1/D1. 1M 的主要内容及应用要求。注意本规范适用于厚度1/8 in [3 mm] 或更厚、最小规定屈服强度不大于100 ksi [690 MPa] 的碳钢或低合金钢焊接结构,它可能适 用于控制既定目的范围外的结构制作。但是,工程师(相当于业主)宜评判这样的适用性,且在此评判基础上,结合合同文件中任何对于规 范要求的必要更改,以专注于规范范围外的应用的特殊要求。结构焊接委员会鼓励工程师考虑其他的 AWS D1 规范,如关 于铝材焊接的规范(AWS D1.2)、厚度不大于3/16 in [ 5 mm] 的薄钢板结构的焊接规范 (AWS D1.3)、钢筋的焊接规范(AWS D1.4)和不锈钢焊接规范(AWS D1.6)。旧结构的加固和修复(AWSD1.7),地震增刊(AWS D1.8),和钛合金(AWS D1.9)。AASHTO/AWS D1.5 桥梁焊接规范 是特地为公路桥梁部件的焊接制定的,我们推荐在公路桥梁焊接应用中使用。
1 引言
ANSI/AWS D1. 1/D1. 1M 《 钢 结 构 焊 接 规 范》( AWS D1.1 《 Structural Welding Code-Steel》 是美国焊接学会(American Welding Society(AWS) ) 编撰的一部美国国家标准。规范初版于 1928 年, 迄今 95 余年间, 经不断修订, 日臻完善。
《钢结构焊接规范》 的编撰和修订集中了众多专家、 学者和工程技术人员的学识和智慧, 体现了大量科学实验和工程实践的成果和经验。
规范包括目 录、正文(共 11 章)、 附录、 条文说明以及索引等主要内容。
2 AWS D1. 1/D1. 1M 《钢结构焊接规范》 主要内容
2. 1 总则
总则主要内容为规范适用范围、 关键性定义和钢结构制作有关各方的主要责任, 是规范使用者首先应该了解的内容。
重点:工程师,承包商,OEM,检验员等相关职责。
2. 2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用 文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
2.3术语和定义
AWS A3.0 M/A3.0,标准焊接术语和定义,包括粘接、钎焊、锡焊、热切割、热喷涂的术语,为本文使用的术语和定义提供 了基础。
但是,为适应本文件的特殊使用,还包括下列术语和定义:本术语表所列术语和定义分为三类:(1) 由AWS“定义和编码委员会”汇编的常用焊接术语;(2) 由AWS“结构焊接委员 会”定义、只适用于超声波检测的术语,此类术语后注明(UT);(3)其他前面冠以星号(*)的术语,根据本规范有关内容予以定义。
2. 4焊接连接的设计
本章共有四个部分内容:(A) 焊接连接设计的通用要求(非管材和管材部件);(B) 非管材连接设计的特别要求(静载荷或周期载荷);(C) 非管材连接设计的特别要求(周期载
荷)。
这一章的主要应用对象是焊接钢结构设计人员。设计人员可以从以上三个部分分别找到在设计中需要进行焊缝强度校核、 各种接头细节、 根据周期载荷结构疲劳应力设计参数选择不同的接头等方面的内容。
2. 5 WPS 的免除评定
本章是规范的一个特殊章节。它规定了 WPS 可以免除评定, 这是因为很多的焊接工艺经过彻底地试验和大量的工程实践, 并且经长期使用证实其性能良好。根据这些经验, 规范
编制者提出并编撰了 WPS 免除评定的各项规定。WPS 的免除评定是一种务实而可行的理念,具有明显的社会经济价值。
此外, 本章就焊接方法、 母材/填充金属组合、 最低预热温度和道间温度、 免除评定的WPS 参数等各方面内容制订了详细的规定, 使 WPS 免除评定有很好的操作性。
2. 6 评定
本章的主要内容是焊接工艺规程(WPS) 和焊接人员技能的评定。
这是焊接工艺人员日常一直接触的内容。在规范不断的修订过程中, 有关 WPS 评定和焊接人员技能评定的内容不断完善和充实, 内容十分详尽。
WPS 评定这一部分, 几乎涵盖了 WPS 评定所涉及到的每一项要求:
WPS 评定覆盖的产品焊接位置;
WPS 评定的焊缝类型;
WPS 评定的试验方法;
WPS 评定中试验焊缝的合格判据(包括目检和 NDT);
WPS 评定中试样力学性能试验要求和合格标准等等。
需要特别指出的是, 熟练地掌握了相关内容, 焊接工程技术人员可以合理地设计评定方案, 使评定工作量合理地覆盖项目所需。
焊工技能评定是承包商必须进行的工作, 也是焊接人员常常接触的内容。这部分内容包括:
技能评定覆盖的产品焊接位置;
技能评定的焊缝类型;
技能评定的试验方法;
技能评定中试验焊缝的合格判据(包括目检和 NDT);
技能评定中试样力学性能试验要求和合格标准等。
在 WPS 评定和焊接人员技能评定的条款中, 采用了大量的图、 表, 既直观, 又方便实用。还需要指出的是, 无论是 WPS 评定, 还是焊接人员的技能评定, 短路过渡的 GMAW 方法(GMAW-S) 和常用的焊接方法不同, 规范对此有不少特别规定。
本章除了上述主要内容外, 还有有关 CVN 试验的规定。
当合同要求时, WPS 的评定就必须包括对焊缝和热影响区进行夏比 V 形缺口冲击试验。本部分详细规定了试样的要求, 以及各种坡口类型焊缝的冲击部位等。
2. 7 制作
本章包括了钢结构制作中的技术和工艺。条款虽然仅有 17 页, 但内容极为丰富, 对于结构制作人员有重要的指导作用。本章可归纳为以下内容:
(1) 关于材料
母材:衬垫、引弧板和引出板和嵌条等;
焊接材料:焊条、 焊丝和焊剂等;
(2) 接头制备和结构件尺寸公差的要求
接头制备包括对焊接角焊缝的接头的要求和坡口焊缝等要求。
结构件尺寸公差的要求则包括对各种完工结构件的长度、 拱度、 旁弯、 腹板平直度、翼缘板的翘曲和倾斜等各种验收判据。
(3) 其他重要工艺和规定
这部分内容包括:焊缝穿越孔、 母材的准备、 消除应力热处理的实施、 变形和收缩的控制以及锤击工艺等。
2. 8 检验
这一章主要包括对钢结构焊缝检验事项的概述和焊缝验收的规定。
在检验事项的概述中, 规范阐明了检验的类别(承包商检验、 业主核查检验)、 检验人员的主要工作内容等;
焊缝验收规定的内容则包括焊缝的目检和 NDT。毋庸置疑, 这是规范的重要内容。
规范用列表的方式详细规定了焊缝目检的验收判据, 其中, 特别对气孔和咬边分别按静载荷、 周期载荷和管材结构规定了详尽的判定标准。
NDT 这部分则主要规定 RT 和 UT 的操作工艺和不同结构的焊缝的验收判据。对于无损检测人员有重要的指导和参考作用。
2. 9 螺柱焊
螺柱焊是一种特殊的电弧焊接工艺, 在很多钢结构中有广泛的应用。本章的内容包括对钢螺柱的要求和对螺柱焊接生产的要求。
2.10管材结构
第10章的特定要求只适用于10.3和第3章中定义的管材连接。这种连接可以是管间的对接,也可以是 T-、Y-、K-管间与管间的连接,也可以是焊接到平板或其他构件的平面构件上的管间连接。如果本章指的是矩形管,除非注 明,否则包括方形管。包括:管材连接设计、焊接工艺规程(WPSs)免除评定、焊接工艺规程(WPS)评定、技能评定、制造、检验。
管材的焊接工艺评定、技能评定严格限制了管的直径覆盖范围,其他覆盖范围与板材基本一致。
2. 11 现有结构的补强与修理
由于疲劳或其他原因, 钢结构需要对出现的诸如损坏、 疲劳裂纹和材料锈蚀等进行补强或修理。本章即是对此作出了对现有钢结构的服役历史和板材的焊接性能进行调查以及修补时的一些规定。
现在, AWS 已经正式出版了 AWS D1. 7/D1. 7M 《现有钢结构的补强与修理》。
3 附录、 条文说明及索引
3. 1 规范的附录
AWS D1. 1/D1. 1M:2020《钢结构焊接规范》 的附录包括共 8 则标准性附录和 11 则资料性附录。当资料性附录被合同指定正式应用时, 它就是强制性的要求。
3. 2 规范的条文说明
条文说明不是规范的强制性内容, 但它是非常有特色的内容。它对规范的应用者了解背景和编撰者意图, 从而更好地理解规范条款提供了很大帮助。举例如下:
(1) 正文第四章中, 对于板材厚度方向受力的条款仅一笔带过, 但在该条款的条文说明中, 对于板厚方向受力的情况作了详细阐述, 并对列举了 14 条可以最大限度地降低层状撕裂的具体措施。
(2) 第四章的条文说明对于如何改善焊缝剖面形状从而提高焊缝的疲劳性能作了详细阐述。
建议规范使用者能抽空仔细研究规范的条文说明, 定可以有不小的收获。
3. 3 规范的索引
规范的最后部分为索引, 按关键词编排。给规范使用者提供了迅速查找所需内容的一种途径。
英文原版规范中的索引按关键词的第一个字母排序。
4 结束语
《钢结构焊接规范》 的条款常常不是简单罗列数据了事。以在钢结构焊接中经常碰到的预热为例, 它并不是简单地规定预热温度, 而是阐明预热的目的, 规定了对不同材料和不同厚度钢材的最低预热温度, 规定了预热的范围, 并对如何才算是符合要求的预热给予了明确的定义。这对于在钢结构焊接中如何做好预热工作具有很强的可操作性。
熟悉规范条款者可能知道, 和我们常用的一些标准或技术条件对比, 规范的要求可能来得更低。笔者以为, 制订严格的规范并非难事, 困难的是, 制订的标准既要符合工程的需要,
又能满足施工者方便操作的要求, 规范的大量条款正体现了这样的特点。为什么能达到这样的程度, 笔者以为, 了解的规范的历史沿革, 知道编撰者如何跟踪钢结构科技的最新成果,
如何总结大量工程实践的经验, 是不难找到答案的。
D1. 1/D1. 1M《钢结构焊接规范》 内容全面, 不论是钢结构工程项目的合同规定必须采用, 还是作为其他工程的参考, 只要一部规范在手, 所有当事人都可以从规范中找到钢结构
焊接中需要依据或参照的内容。
ANSI/AWS D1. 1/D1. 1M《钢结构焊接规范》 是世界钢结构焊接领域的一部权威标准, 得到世界各国焊接同仁广泛认可和使用。 可以说, 熟练掌握 AWS D1. 1, 对应用其他的结构焊接标准文献会有很大的帮助, 也对应用其他的相关标准(如 ASME, API 等) 有相当的参考价值。
本公司是一家专注国际焊接的认证咨询技术服务公司,有国际焊工证AWS,ASME,ENISO,JIS,API,AS,CWB有美标AWS,ASME欧标ISO国际标准等焊接工艺评定,有EN1090,ISO3834,EN15085,AISC,CWF,ASME认证需求均可微信联系(微信:guojihangongzheng)
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