焊接 – 通往未来的桥梁

美国焊接学会轮值主席David McQuaid先生在研讨会上演讲纪实

今年6月15日，在北京举办的埃森焊接与切割展览会期间，美国焊接学会（AWS）与上海焊接学会（SWS）共同举办了研讨会。AWS今年的轮值主席，David Mcquaid 先生做了题为《打造通往未来的桥梁》的精彩演讲。

 

David Mcquaid, 在西弗吉尼亚大学获土木工程学位，是美国国家从业注册工程师（P.E.）。钢结构制造和焊接领域从业50年。从1975年起，他就是AWS的会员。他曾经是AWS D1 结构焊接规范委员会的主席，目前是AWS D1.5 桥梁焊接规范委员会的主席，AWS技术活动委员会的主席，致力于AWS规范开发编制35年。他还是AWS董事会2016年的轮值总裁。他是在制造和安装领域和失效模式与修复评估焊接钢结构方面的知名专家。

 

Mcquaid先生形象地把AWS的正在和将来要进行的工作比喻为通往美好未来世界的桥梁和纽带。通过推广普及AWS的规范与标准，对于制造与焊接从业人员及企业的知识学习和培训认证，让使用遵循AWS规范标准的国家及生产商可以制造出有效，安全和质量始终如一的产品，从而提高世界上各个国家和人民的生活水平。

 

AWS早在1930年就推出了第一个D1类别的规范（A部分，钢结构）， 《建筑建造的熔化焊接与气体切割规范》，当时这个规范只有28页。而到现在AWS已经出版了超过300个技术文件，其中包括200个规范与标准、技术条件，和推荐性的指导文件，这些都是经过美国国家标准协会批准的。其中最具典型的有，AWS D1.1钢结构焊接规范，AWS D1.5桥梁焊接规范，AWS D1.8 结构焊接规范 – 地震补充条款。

 

AWS现在有11个培训项目正在进行中，以此来普及和提高业界有关焊接及相关的最新知识：

1. CWI（注册焊接检验师）预习研讨会 – 72课时
2. 焊接基础知识 – 14课时
3. CWSR（注册焊接销售代表） – 23课时
4. 焊接安全 – 3课时
5. 制造数学I – 18课时
6. 制造数学II – 25课时
7. 冶金学 – 6课时
8. 焊接符号 – 10课时
9. 无损检测 – 6课时
10. 焊接经济学 – 18课时
11. 教育资料库 – 90课时

 

AWS已经注册认证的人员遍及全世界：CWI（注册焊接检验师） – 40,796名；CAWI （助理注册焊接检验师）– 3,482名；SCWI（高级注册焊接检验师） – 922名；CWS（注册焊接主管） – 641名；CWSR（注册焊接销售代表） – 34名。

 

Mcquaid先生在会上还向大家展示了很多采用不同AWS规范的项目照片，有公共建筑，不同形式的钢结构桥梁，游乐设施，铝制结构等。其中特别介绍了由美国委托在中国制造的几个钢结构项目。

1. 位于拉斯维加斯的大转盘，使用AWS D1.1 规范，直径150米，高度165米，由中国的振华港机制造
2. Verrazano海峡大桥，以双层结构的悬索桥结构横跨Verrazano海峡,连接纽约市的史泰登岛与布鲁克林。钢结构桥长1，950米，重量10，000吨。原先的桥梁是在美国制作的，重新翻新的桥面上层结构由中国的中铁山桥集团有限公司(China Railway Shanhaiguan Bridge Group)制作，采用AWS D1.5规范。钢结构的材料也是由中国鞍钢制造的。

3.位于加州奥克兰的自锚式悬索（SAS）大桥。悬索桥长度：610米，28个分段；支撑塔高：150米，塔重：15，000吨；桥面梁重：35，000吨；临时工作支架重：24，000吨。由中国的振华港机制作，采用AWS D 1.5规范。Mcquaid先生来到中国参与了这个项目。

组合箱型梁在振华港机车间里分段组装将近完成，每个分段大约27米宽，5.2米高，1100吨重。

组合箱形梁制作完成，用大型平板车从车间运出。

作为演讲的第二部分，Mcquaid先生还介绍了AWS D1.1与AWS D1.5规范的一些区别。 由于两个规范的适用产品，设计要求，结构形式，使用工况等的不同，因此两个规范有很多不同之处。AWS D1.1涵盖了建筑钢结构的焊接制造要求，而AWS D1.5是适用于所有的通用桥梁的焊接制造要求，包括车间制作和现场制作的钢制桥梁和桥梁部件。

 

AWS D1.1是为3毫米厚度以上的低合金碳钢的焊接结构（母材厚度不小于3毫米）而编制的，最高的屈服强度要小于100ksi(690Mpa)；有大约62种不同分类的母材被规范认可，可用于焊接制作。AWSD1.5中仅有的批准的母材是ASTM709级别的钢材（厚度不小于3毫米），最高屈服强度要小于100ksi(690MPa)；只有7种分类的母材被规范所认可。压力容器和压力管道，非低合金碳钢的材料，和由管状结构组成的结构不是AWS D1.5的适用范围。

 

在AWS D1.1中，SMAW（手工电弧焊），GMAW（熔化极气体保护焊），SAW（埋弧焊），GTAW（非熔化极气体保护焊）的焊接工艺都可以在免除评定范围内的；而在D1.5第五章中，只有SMAW是可以免除评定的，其他焊接方法都是要做焊接工艺评定试验的。

 

在AWS D1.1中，工艺评定试验需要如下要求： 1）背弯，面弯，和侧弯 ；2）缩颈拉伸试验； 3）若合同文件规定，加做却贝冲击试验 。而在AWS D1.5中，工艺评定试验要求如下： 1）宏观腐蚀试验； 2）侧弯； 3）缩颈拉伸试验； 4）全焊缝金属拉伸试验； 5）冲击试验； 6）面弯，背弯(视结构厚度而定)。

 

AWS D1.1只要求目测检验，除非合同文件中规定要做无损检测。 AWS D1.5除目测检验外，以下无损检测需要采用： 1）磁粉探伤； 2）射线探伤； 3）超声波探伤。AWS D1.5 允许用相控阵超声波探伤（PAUT）替代常用超声波探伤方法；而AWS D1.1不允许用PAUT，除非承包商有根据规范附录要求而开发的PAUT方法来替代原先工艺，才允许使用。

 

在AWS D1.5中，当业主工程师（业主设计/技术代表）认为某构件或构件组合件有断裂临界危险时，规范要求要制定断裂控制计划（FCP）。定义断裂临界组件（FCM）的评判为：构件或构件组件是处于受拉状态，而断裂会导致桥梁的坍塌。选择实行FCP要慎重，因为会牵涉大量的成本、难度和工期增加。构件或组件在存在活荷载的任何情况下，若不受拉伸应力，就不能定义为断裂临界工况。 在AWS D 1.1中，没有断裂控制计划（FCP）。

 

Mcquaid先生的演讲，集50年的行业和AWS工作经验，以及对规范的深刻理解，深入浅出，提纲挈领，深受与会者的好评。