PD 6705——钢与铝结构BS EN 1090推荐使用标准系列(PD 6705)

Structural Use of Steel and Aluminium — Recommendations for the Execution of Steel Bridges and Aluminium Structures to BS EN 1090

🏗️ PD 6705(英国”已出版文件”系列)是 BSI 为配合欧洲结构执行标准 BS EN 1090 在英国的应用而编制的推荐使用指南,覆盖”钢与铝结构”这一主题,由 B/525 相关分委员会(B/525/10 钢桥、B/525/9 铝结构)负责。该系列目前由两部分构成:PD 6705-2:2010+A1:2013(按 BS EN 1090-2 执行钢桥的推荐)与 PD 6705-3:2009(按 BS EN 1090-3 执行铝结构的推荐)。其核心作用是为 BS EN 1090 中留给国家选择或允许替代的选项提供非矛盾互补信息(NCCI),使工程能够以安全、经济的方式落地。

💡 PD 6705 提供的是”推荐选择(recommended selections)”:当 BS EN 1090 给出选项(options)或允许替代信息时,PD 6705 给出英国的推荐取值或方法。它本身不是规范,使用时应与 BS EN 1090 及相应设计标准配合。

一、系列构成与定位 📌

分部主题对应欧洲标准应用对象
PD 6705-2:2010+A1:2013推荐用于执行钢桥BS EN 1090-2:2008+A1:2011钢结构桥梁
PD 6705-3:2009推荐用于执行铝结构BS EN 1090-3铝合金结构

两份文件都遵循相同的编写思路:对照 BS EN 1090 的条款结构,逐条给出推荐选择、替代信息与背景说明。第 2 部分还包含三个资料性附录:附录 A 说明欧洲与国际执行标准的发展背景及其与旧英国执行标准(如 BS 5400、BS 5950、BS 8118)的关系;附录 B 给出量化服务类别(quantified service category)的确定方法及起草规格时的指引;附录 C 对若干选定推荐条款作解释性说明。

二、PD 6705-2:按 BS EN 1090-2 执行钢桥 🌉

BS EN 1090-2 将钢结构执行要求建立在执行类别(execution class)与量化服务类别的基础上。PD 6705-2 首先确定这些选项的推荐取值,然后逐一对应 BS EN 1090-2 的条款给出推荐:

  • 规格与文件(第 6 章对应 4 章):推荐在规格中明确执行类别、服务类别、材料等级、焊接质量等级与检验等级。
  • 组成钢产品(对应第 5 章):推荐采用符合相应欧洲材料标准的钢材,并规定可追溯性与证书要求。
  • 制备与组装(对应第 6 章):推荐切割、开孔、坡口制备与组装的工艺与公差。
  • 焊接(对应第 7 章):推荐焊接工艺评定、焊工资质与焊接质量等级。
  • 螺栓组件使用(对应第 8 章):推荐螺栓性能等级、预紧方法与扭矩/转角控制。
  • 安装(对应第 9 章)、表面处理(对应第 10 章)与几何公差(对应第 11 章):分别给出安装顺序、防腐涂装体系与几何公差验收的推荐。
  • 检验、试验与纠正(对应 7.6 节与第 12 章):推荐补充无损检测(NDT)的比例与验收准则。

2.1 量化服务类别与执行类别

附录 B 给出量化服务类别的定义(如 F56、F71、F140 等)及在不同类型桥构件中可能出现的最大量化服务类别。服务类别越高,意味着结构承受的疲劳循环、应力幅或重要性越高,相应地要求更高的焊接质量等级与更严格的无损检测比例。执行类别(如 EXC2、EXC3)则由结构重要性、荷载与失效后果决定,PD 6705-2 据此推荐对应的补充 NDT 最小比例。

⚠️ 量化服务类别直接决定补充无损检测的比例:同一焊缝在 F56 与 F140 下要求的 NDT 范围可能显著不同。桥梁规格与图纸上必须明确标注量化服务类别,否则检验范围无法确定,容易造成漏检或过度检验。

2.2 焊接与无损检测

文件用多张表给出焊缝验收准则:表 7/8 针对目视检验,表 9 针对磁粉/渗透检测,表 10 针对超声波检测(配合有限的可选射线检测),表 11 给出引出板(run-off coupon plate)的生产试验要求。这些准则与量化服务类别挂钩,例如 F71~F140 的目视检验限值比 F56 更严格。对于补充 NDT,表 4/5/6 给出了不同钢种(含 S355 及以下)与不同服务类别下的最小补充检测比例,以及条件变化时的调整规则。

三、PD 6705-3:按 BS EN 1090-3 执行铝结构 🔩

BS EN 1090-3 将取代 BS 8118-2(铝结构设计实践)进入英国应用。由于这一替代代表英国设计实践的重大变化,PD 6705-3 的目的在于确保铝结构以与 BS 8118-2 相当的可靠性保证水平来执行。其条款同样以非矛盾互补信息(NCCI)形式给出,帮助用户安全、经济地应用 BS EN 1090-3。

3.1 服务类别、执行类别与文件

文件分别对服务类别、执行类别、规格与文件、组成产品、制备、焊接、机械紧固与胶接、腐蚀防护以及检验试验与纠正给出推荐。其中,铝结构的气孔(pore)问题受到特别关注,表 1 规定了最大孔径限值,因为铝合金焊接对气孔、夹杂与未熔合等缺陷的敏感性高于钢材。

🚨 铝合金焊接对气孔与夹杂特别敏感,且铝的导热、线膨胀与熔池行为与钢差异显著。执行铝结构时必须严格控制焊前清洁、保护气体流量与层间温度,并依据 PD 6705-3 的焊缝验收准则与 NDT 比例进行检验。

3.2 机械紧固、胶接与腐蚀防护

对机械紧固与胶接,文件给出摩擦型/承压型螺栓连接、自攻钉与结构胶接的应用建议,包括预紧方法与转角控制(表 2/3 给出第 1 步的扭矩值与第 2、3 步的转角值)。腐蚀防护方面,由于铝结构常处于室外或潮湿环境,文件推荐与其环境适应性匹配的阳极氧化、喷涂或复合防护体系。检验与纠正则通过多张焊缝验收准则表(目视、渗透、超声)与补充 NDT 比例表(表 4/5/6,针对 EXC2 与 F20、F25~F63 等类别)落实。

3.3 铝与钢执行要求的差异

相比钢桥,铝结构的执行类别与量化服务类别体系略有不同(例如铝结构常用 F20、F25~F63),且材料牌号(如 6xxx、7xxx 系列)与热处理状态对焊接性能影响显著。PD 6705-3 特别强调7xxx 系合金的焊接敏感性与特殊处理,并在 NDT 比例表中单列”除 7*** 以外合金”的适用范围,提醒工程人员针对不同合金采取不同检验策略。

四、工程应用要点 🛠️

  • 🔍 明确服务类别:在规格与图纸上标注量化服务类别(F56、F71、F140 等)与执行类别(EXC2/EXC3),这是确定焊接质量与 NDT 范围的前提。
  • 🔧 材料追溯:按 BS EN 1090 要求提供材料证书与可追溯性,钢桥与铝结构均应核验产品证书与炉批号。
  • 📊 焊接工艺评定:焊接工艺评定(WPQ/WPS)与焊工资质是执行质量控制的基础,铝结构尤其要针对具体合金与板厚进行评定。
  • 📋 检验与记录:按推荐比例实施补充 NDT,并保留目视、渗透/磁粉、超声检验记录;出现不合格时应按纠正程序处理并复检。
💡 PD 6705 的价值在于把 BS EN 1090 的”欧洲选项”落地为”英国推荐”,从而避免工程人员在执行与检验时无所适从。当项目按其他欧洲标准或国际标准执行时,应结合适用标准重新评估,不宜直接照搬 PD 6705 的推荐值。

五、常见问题解答 ❓

❓ 问:PD 6705 是强制性的吗?
答:不是。它是 BSI 发布的”已出版文件(Published Document,PD)”,提供非矛盾互补信息与推荐选择,不具备强制性。真正强制性的要求来自 BS EN 1090 及相应设计/法规。
❓ 问:量化服务类别与执行类别有什么关系?
答:执行类别(EXC)由结构重要性、荷载与失效后果决定,是总体分级;量化服务类别(如 F56、F140)则针对疲劳与应力循环特征,更直接地决定焊接质量等级与补充 NDT 比例。两者须在规格中同时明确。
❓ 问:铝结构为什么对气孔特别敏感?
答:铝合金焊接熔池中氢的溶解度随温度变化剧烈,凝固时析出形成气孔;且铝的导热快、易氧化,保护不良时极易卷入空气。因此 PD 6705-3 规定了最大孔径限值并要求严格控制焊前清洁与保护气体。
🔍 问:PD 6705-2 与 PD 6705-3 的 NDT 比例为何不同?
答:钢材与铝合金的焊接缺陷敏感性、无损检测的适用性与结构服务类别体系不同。钢桥常用 F56~F140 类别,铝结构常用 F20~F63 类别,且 7xxx 系合金需单独处理,故补充 NDT 比例与验收准则存在差异。
🔍 问:PD 6705 的推荐值能否直接用于其他国家项目?
答:不能。PD 6705 是为英国应用编制的 NCCI,反映英国执行实践。其他国家项目应遵循其本国或欧洲的适用规定,必要时参考 PD 6705 的思路但需重新评估选项。
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