CN103381520A - Lng内罐壁板动态半自动焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LNG内罐壁板动态半自动焊接方法，属于焊接技术领域。该方法包括形成X型焊接坡口、采用半自动惰性气体钨极保护焊设备、打底焊再由两面填充焊后进行盖面焊，形成双面封闭焊缝。其特点是焊接质量更高、焊接速度快、节省焊接材料、现场焊接操作灵活。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，尤其是一种LNG内罐壁板动态半自动焊接方法，属于焊接技术领域。
背景技术
随着经济发展和社会进步，对LNG（Liquefied Natural Gas液化天然气）的需求量逐年增加。目前，国内所有已建及在建的LNG工程内罐壁板现场安装除环缝采用埋弧焊外，均采用手工焊条电弧焊的传统焊接工艺，不仅焊接工作量大，焊接效率低，焊接变形大，劳动条件差，劳动强度高，而且焊接质量不易保证，耗材量大，成本高。
检索发现，申请号为200610121459.2的中国发明专利公开了一种用于大厚壁管道窄间隙钨极惰性气体保护全位置自动焊接方法,其管道的直径≥325MM,壁厚大于等于40MM,步骤:使所述管道母材的相对端部形成焊前组合坡口,对根部钝边和下钝边的底部进行打底焊接,对下钝边和上坡口进行填充焊接,所述填充焊接为单层单道焊,以及对上坡口的顶部进行盖面焊接,盖面焊接可以采用线性焊道或摆动焊道。此外，申请号为201010283883.3的中国发明专利公开了一种核岛主管道自动焊焊接方法,管道直径≥325mm、壁厚≥40mm,使管道母材的相对端部组对焊前组合坡口,对根部钝边和下钝边的底部进行打底焊接,包括:熔透焊道、第一熔合焊道、第二熔合焊道、第一支撑焊道、第二支撑焊道、第三支撑焊道、第四支撑焊道;对下钝边和上坡口进行填充焊接,形成填充焊道;进行再填充焊接,形成末期填充焊道;进行盖面焊接,采用摆动焊道和/或线状焊道。
上述专利分别以十分具体的焊接工艺解决了厚壁管道的焊接问题，但并不适合20mm左右中等壁厚的LNG壁板焊接。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术手工焊的落后状况，提出一种可以切实满足工程优质高效要求的LNG内罐壁板（20mm左右中等壁厚）动态半自动焊接方法，从而适应LNG接收终端站的迅速发展。
为了达到上述目的，申请人经过反复研究试验，总结出的LNG内罐壁板动态半自动焊接方法包括以下基本步骤：
第一步、使LNG内罐壁板对接焊处形成X型焊接坡口，最小间隙为2-4mm；坡口夹角为45°-55°；
第二步、采用半自动惰性气体钨极保护焊设备（例如具有焊丝自动送给功能的WIG 500iDC型半自动TIG焊机），准备Ф0.8～1.0mm实芯焊丝，焊丝预热电流为60～70A；
第三步、在LNG内罐壁板对接处的最小间隔进行打底焊，打底焊接电流I=130～140A、电压U=10～12V、焊接速度V=4～5cm/min，形成打底焊缝；
第四步、从LNG内罐壁板内表面在打底焊缝基础上进行至少一道填充焊后再进行盖面焊，填充焊接电流I=160～170A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，盖面焊接电流I=170～180A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，形成内表面封闭焊缝；
第五步、从LNG内罐壁板外表面在打底焊缝基础上进行至少一道填充焊后再进行盖面焊，填充焊接电流I=160～170A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，盖面焊接电流I=170～180A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，形成外表面封闭焊缝。
为了使焊接质量更高，焊接速度更快，在焊接过程中，焊丝以振动方式送进，频率控制在230±10Hz为宜,振幅控制在2±1mm为宜。通过焊丝送给的振动，可以对焊接熔池形成冲击，实现对焊接熔池动态搅拌，有效破坏了金属熔池及熔滴表面张力，不但能大幅度提高熔敷效率，改善金属的熔敷性能，而且使熔池中产生和裹挟的气体、杂质容易逃逸，从而保证焊缝具有优良的冶金性能和机械力学性能。
焊接时，保护气体最好为纯度99.99%的氩气，气体流量8～10 L／min，同时在焊缝背面充氩气进行保护，气体流量为15～20 L／min。
本发明以切实可行的工艺过程以及诸多相关技术参数的选择控制，妥善解决了中等壁厚LNG内罐壁板的焊接问题，与现有技术相比，具有如下特点：
1、焊接质量更高。打底焊后进行双面填充焊，可以确保20mm左右中等壁厚形成焊接强度高、密封效果好的高质量焊接。
2、焊接速度快。普通TIG焊接熔深浅、速度慢，一般用在打底焊或薄壁（δ＜5mm）材质的焊接,而动态半自动TIG焊速度是其2～3倍，在厚壁材质的焊接上更具优越性。
3、节省焊接材料。常规焊接坡口夹角为55°-65°，而动态搅拌条件下的坡口夹角只需45°-55°，所用焊丝用量少。
4、现场焊接操作灵活。普通TIG焊需要手工送丝，操作上需两只手工作，而动态半自动TIG焊自动送丝，实现单手操作，现场焊接更方便。
附图说明
图1是本发明一个实施例的焊接坡口结构示意图。
图2是图1实施例焊接坡口的焊接过程示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的LNG内罐壁板动态半自动焊接经过反复试验分析，确定了采用热丝后动态自动送丝及诸多具体工艺参数，步骤如下：
第一步、使LNG内罐壁板对接焊处形成X型焊接坡口（参见图1），最小间隙为1mm深度范围的2-4mm缝隙，坡口夹角为50°，外表面一侧的V形坡口段深度小于内表面一侧的反向V形坡口段深度，两者之比为1:2-2.2，这样有助于减小焊接变形、保证焊接强度。
第二步、采用具有焊丝自动送给功能的WIG 500iDC型（外购）半自动惰性气体钨极保护焊（TIC焊）设备，准备Ф1.0mm实芯焊丝，焊丝预热电流为60～70A。
第三步、在LNG内罐壁板对接处的最小间隔进行打底焊（参见图2），打底焊接电流I=130～140A、电压U=10～12V、焊接速度V=4～5cm/min，形成打底焊缝1。
第四步、从LNG内罐壁板内表面在打底焊缝基础上进行一道填充焊2后再进行盖面焊3，填充焊接电流I=160～170A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，盖面焊接电流I=170～180A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，形成内表面封闭焊缝。
第五步、从LNG内罐壁板外表面在打底焊缝基础上进行一道填充焊4后再进行盖面焊5，填充焊接电流I=160～170A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，盖面焊接电流I=170～180A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，形成外表面封闭焊缝。
本实施例的焊接保护气体为氩气，纯度99.99%，气体流量为8～10 L／min，焊缝背面充氩保护，气体流量为15～20 L／min（也可以采用氩气与其他气体的混合气体）。在焊接过程中，焊丝以振动方式送进，频率控制在230±10Hz,振幅控制在2±1mm。
实践证明，采用本实施例通过对焊接熔池动态搅拌和焊丝预加热，使焊接质量更高，焊接速度更快。与焊条电弧焊、普通TIG焊工艺及熔化极气体保护焊相比，具有下述特点：
实现钨极惰性气体保护焊的全自动送丝功能：送丝稳定，送丝速度可调范围大，生产效率高。熔敷效率甚至比脉冲MIG焊要快至20%。熔敷效率平均达到2.5KG/小时。
焊接质量高：与MIG焊接一样的熔敷效率，却给出和TIG焊接一样的高质量焊缝，焊缝的冶金性能和力学性能均表现优良。实现了焊丝对熔池的搅拌功能，有效地破坏了金属熔池及熔滴表面张力，不但能大幅度提高熔敷效率，改善金属的熔敷性能，而且使熔池中产生和裹挟的气体、杂质容易逃逸，从而保证焊缝具有优良的冶金性能和机械力学性能。
成本低：比一般TIG 焊和MIG 焊，可大幅节省人工和材料成本。无飞溅、最低的修复和返工。保护气体简单，使用纯氩气。
热量输入低和最小的焊接稀释：很小的热影响区，低热变形，焊缝表面成型好，不需要进行焊缝表面修复。热输入量小，热影响区小，对合金元素的冲淡、挥耗小。
全位置焊接性能优异：焊接的可达性好，操作方便，对坡口加工组对精度要求低，适应现场安装需求。
工培训周期短：焊接工艺参数设置简单稳定，操控简便，容易掌握。一般稍有基础的焊工经过一周的培训，就可以比较熟练地进行焊接操作。
焊接坡口小：焊接坡口角度比手工电弧焊小，可实现50°坡口的窄间隙焊接，能有效减少焊接填充量，提高焊接生产效率。
薄板焊接工艺简单：厚度小于14mm的壁板，可以采用单面焊双面成形工艺，减少焊缝背面清根工序，提高焊接效率。
Claims (5)
1.LNG内罐壁板动态半自动焊接方法，其特征在于包括以下基本步骤：
第一步、使LNG内罐壁板对接焊处形成X型焊接坡口，最小间隙为2-4mm；坡口夹角为45°-55°；
第二步、采用半自动惰性气体钨极保护焊设备，准备Ф0.8～1.0mm实芯焊丝，焊丝预热电流为60～70A；
第三步、在LNG内罐壁板对接处的最小间隔进行打底焊，打底焊接电流I=130～140A、电压U=10～12V、焊接速度V=4～5cm/min，形成打底焊缝；
第四步、从LNG内罐壁板内表面在打底焊缝基础上进行至少一道填充焊后再进行盖面焊，填充焊接电流I=160～170A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，盖面焊接电流I=170～180A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，形成内表面封闭焊缝；
第五步、从LNG内罐壁板外表面在打底焊缝基础上进行至少一道填充焊后再进行盖面焊，填充焊接电流I=160～170A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，盖面焊接电流I=170～180A、电压U=10～12V、焊接速度V=5～6cm/min，形成外表面封闭焊缝。
2.根据权利要求1所述的LNG内罐壁板动态半自动焊接方法，其特征在于：在焊接过程中，焊丝以振动方式送进，频率控制在230±10Hz。
3.根据权利要求2所述的LNG内罐壁板动态半自动焊接方法，其特征在于：振幅控制在2±1mm。
4.根据权利要求3所述的LNG内罐壁板动态半自动焊接方法，其特征在于：焊接时的保护气体为纯度99.99%的氩气，气体流量8～10 L／min，同时在焊缝背面充氩气保护，气体流量为15～20 L／min。
5.根据权利要求4所述的LNG内罐壁板动态半自动焊接方法，其特征在于：所述X型焊接坡口外表面一侧的V形坡口段深度与内表面一侧的反向V形坡口段深度之比为1:2-2.2。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131106 |