CN105312741A

CN105312741A - Lng储罐tip tig焊接方法

Info

Publication number: CN105312741A
Application number: CN201510849313.9A
Authority: CN
Inventors: 黄玲; 付伟; 许家忠; 尤波; 李东洁; 张宇
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2016-02-10

Abstract

一种LNG储罐TIP？TIG焊接方法，焊接系统包括弧压高度自动调整、焊缝的激光自动跟踪、焊丝热输入量、送丝调速、摆动器与焊接电流脉冲配合等控制功能，焊接过程包括焊前准备阶段、以及焊接工艺参数调用和施焊过程中系统自动调整；其中：所述焊前准备阶段包括如下子步骤：根据焊接工艺要求将待焊工件板端坡口及钨极端部形状打磨预处理，调整钨极与焊丝的角度及位置,激光扫描实现焊缝对中，调用打底、填充、盖面等焊接工艺参数组进行施焊。本发明采用的LNG储罐TIP？TIG焊接方法，能够达到良好的焊缝成形，焊接效率高、焊缝质量更稳定。

Description

LNG储罐TIP TIG焊接方法

技术领域

本发明涉及一种LNG储罐TIP TIG焊接方法，主要应用与液化天然气储罐的施工建造。

背景技术

液化天然气作为一种清洁、高效、环保的能源越来越受到青睐，随着我国能源结构的调整，我国把实施 LNG（Liquefied Natural Gas，简称 LNG）进口多元化发展战略作为国家能源战略的重要组成部分，LNG 储罐用 9％Ni 钢的焊接技术是现今技术开发的重点。9Ni 钢在壁板立焊焊缝焊接主要依赖手工电弧焊（SMAW）或钨极氩弧焊（GTAW）。其中手工氩弧焊的焊接工作量大，焊接效率低，劳动条件差，强度高，焊接质量不易保证，开发比传统 SMAW 更加高效优质的 9％Ni 钢焊接工艺及可靠的控制方法，将会带来巨大的工程应用前景及经济效益。 TIP TIG焊机开发了动态热丝全自动送丝 TIG 焊接系统，为 9％Ni 钢内壁板全自动氩弧焊工艺（简称 TT 焊工艺）的开发及控制提供了必要条件。

脉冲TIG焊是一种先进的焊接方法。随着功率逆变电源技术的不断成熟，脉冲TIG焊技术到了新阶段。脉冲TIG焊主要采用低频调节基值和峰值电流按照一定频率周期性变化，当流过峰值电流时，焊件上就形成一个点状熔池，当流过基值电流时，点状电弧由基值电流维持燃烧，熔池即冷凝，再次出现峰值电流时，形成一个新的点状熔池。合理的调节脉冲电流与摆动的配合，使相邻两焊点间有一定相互重叠量，就可以获得一条致密焊缝。焊接时，通过对峰值和基值电流大小、摆动幅度，端点停留时间的调节，就可以控制焊接热输入量，从而控制焊缝尺寸和质量。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术手工焊落后的情况，提出一种可以满足LNG内罐壁优质高效的一种LNG储罐TIP TIG焊接方法，从而满足LNG储罐的生产需求。本发明包括如下步骤：

步骤一：为焊接设备安装直径为3.2mm的钨极，钨极尖端打磨角度为40˚~50˚，钨极尖端直径0.8mm。

步骤二：选用LNG内罐壁板板厚为17~22mm的9%NI钢板焊接接头，坡口形式采用X型焊接坡口，工件根部最小间隙为2.0~2.4mm，坡口角度为60˚，钝边1.0~1.5mm。

步骤三：TIP TIG焊机采用直流正接，将焊接电源的及热丝电源的正极与焊接母材连接，焊接电源负极与焊枪钨极连接，热丝电源负极与焊枪导电嘴连接。

步骤四：焊接金属材料采用（美国超合金INCO-WELD C-276镍基焊丝）,规格为直径1.0mm的实芯焊丝，钨极与焊丝的夹角呈45˚~60˚钨极伸出长度L1=6.5mm,焊丝伸出长度L2=15mm，焊丝与钨极之间的距离D=3mm. 工作时保证焊丝能够通过钨电极中心线。

步骤五：通过激光识别焊缝获取焊缝中心位置，校准钨极对中。

步骤六：调用打底根焊焊接工艺参数程序，采用立向上立缝焊接。

焊接峰值电流(A)

焊接基电流(A)

电弧电压(V)

气体流量(L/min)

焊接速度(mm/s)

热丝电流(A)

左、右端点停留时间(s)

左、右摆动幅度(mm)

左、右摆动时间(s)

送丝速度(mm/s)

120~135

80~95

11~11.7

10~15

0.6~0.7

50~70

0.6

0.8~1.1

0.35~0.5

30~36

步骤七：在LNG内罐壁板内表面打底焊缝基础上进行填充焊，调用填充焊接工艺参数焊接，形成外表面封闭焊缝。在每层焊接前需要使用不锈钢丝刷进行层间清理，焊接过程中层间温度不超过150℃。

焊接峰值电流(A)

焊接基电流(A)

电弧电压(V)

气体流量(L/min)

焊接速度(mm/s)

热丝电流(A)

左、右端点停留时间(s)

左、右摆动幅度(mm)

左、右摆动时间(s)

送丝速度(mm/s)

140~180

120~140

11.7~12.7

15~18

0.9~1.4

60~80

0.25

1.2~2.8

0.15~0.3

34~38

步骤八：在LNG内罐壁板内表面填充焊缝基础上进行盖面焊，调用盖面焊接工艺参数焊接。

焊接峰值电流(A)

焊接基电流(A)

电弧电压(V)

气体流量(L/min)

焊接速度(mm/s)

热丝电流(A)

左、右端点停留时间(s)

左、右摆动幅度(mm)

左、右摆动时间(s)

送丝速度(mm/s)

180~220

140~160

12.3~13.5

18~22

1.2~1.6

80~90

0.25

2.0~4.0

0.25~0.4

36~38

作为本发明的技术方案，所述直径为3.2mm的钨极，钨极尖端打磨角度为40˚~50˚，钨极尖端直径0.8mm。电流范围60~220A。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述LNG内罐壁板X型坡口的焊接采用多层多道焊接方式。

作为本发明的技术方案，所述焊接时保护气体为纯度99.99%的氩气，在焊缝背面需要有保护气体，气体流量为10~22L/Min。

作为本发明的技术方案，所述钨极摆动过程中焊机给脉冲基值电流，钨极端点停留时焊机给脉冲峰值电流，实现钨极摆动控制系统和钨极氩弧脉冲电流同频、同相、同脉宽的控制方式。

作为本发明技术方案，所述送丝时采取相对焊接方向采用后方插入焊丝的方式的高频振动自动送丝，能大大提高熔敷率。焊接结束后，需要对焊丝抽丝。

本发明的焊接及控制方法的优点有：

本发明中对钨极的打磨可使钨极在起弧过程中电弧更加发散稳定，X型坡口可以较好的控制变形量；较为简易的坡口加工方式（相对于U型）；较容易处理反面清根的工作。

本发明的焊接方法可实现TIG焊接过程脉冲电流控制、动态送丝频率控制、送丝速度补偿及热丝电流的控制，从而在焊接过程中实现焊件控制热输入和熔池尺寸，电弧能量集中且挺度高，焊接试件变形小，精确地控制热输入和熔池尺寸，而且可以得到均匀的熔深，而且动态热丝对熔池金属具有强有力的搅拌作用，可以使一些杂质析出，大大提高了焊接质量和焊接速度。

附图说明

图1为立焊位置焊接工艺示意图。

具体实施方式

请参考图1所示，本发明揭示LNG储罐TIP TIG焊接方法，其包括以下步骤：

步骤一：为焊接设备安装直径为3.2mm的钨极，钨极尖端打磨角度为40˚~50˚度，钨极尖端直径0.8mm。

步骤二：选用LNG内罐壁板板厚为17~22mm的9%NI钢板焊接接头，坡口形式采用X型焊接坡口，工件根部最小间隙为2.0~2.4mm，坡口角度为60˚，钝边1.0~1.5mm。在焊缝坡口两侧25mm范围内进行打磨去除附着物，以防止油、水、锈污染。

步骤四：焊接金属材料采用（美国超合金INCO-WELD C-276镍基焊丝）,规格为直径1.0mm的实芯焊丝，钨极与焊丝的夹角呈45˚~60˚,钨极伸出长度L1=6.5mm，焊丝伸出长度L2=15mm，焊丝与钨极之间的距离D=3mm。工作时保证焊丝能够通过钨电极中心线。

步骤五：通过激光识别焊缝获取焊缝中心位置，校准钨极对中。激光测距传感器通过直线滑台向右摆动，在垂直于焊件的上方扫描，传感器可测出距离工件的实际距离；实时测得传感器距工件的距离；当传感器从工件处表面上方自左向右扫描过坡口，再继续扫描坡口经过坡口到达工件另一侧处表面上，通过采集传感器测量距离的数据与传感器向右摆动的距离数据在这段期间建立直角坐标系，设定传感器在初始工件表面上扫描起始点为建立的坐标系原点 O，垂直于焊接工件传感器摆动方向为x轴，与传感器摆动方向垂直对准待焊工件的为y轴；对采集得到导的数据进行处理和分析，可以得到坡口在 x 轴的起始偏移和中心偏移、工件根部间隙宽度、坡口宽度等信息。

步骤六：调用打底根焊焊接工艺参数程序，采用立向上立缝焊接，焊后进行清根。

焊接峰值电流(A)

焊接基电流(A)

电弧电压(V)

气体流量(L/min)

焊接速度(mm/s)

热丝电流(A)

左、右端点停留时间(s)

左、右摆动幅度(mm)

左、右摆动时间(s)

送丝速度(mm/s)

110~125

60~75

11~11.7

18~20

0.7~0.8

30~50

0.12

0.8~1.2

0.15~0.3

38~42

焊接峰值电流(A)

焊接基电流(A)

电弧电压(V)

气体流量(L/min)

焊接速度(mm/s)

热丝电流(A)

左、右端点停留时间(s)

左、右摆动幅度(mm)

左、右摆动时间(s)

送丝速度(mm/s)

120~180

75~100

11.7~12.7

18~20

0.7~0.9

50~80

0.12

1.0~1.6

0.15~0.3

40~55

焊接峰值电流(A)

焊接基电流(A)

电弧电压(V)

气体流量(L/min)

焊接速度(mm/s)

热丝电流(A)

左、右端点停留时间(s)

左、右摆动幅度(mm)

左、右摆动时间(s)

送丝速度(mm/s)

180~220

90~110

12.3~13.5

20~22

0.7~0.9

50~90

0.12

1.2~2.0

0.15~0.3

55~65

Claims

1.根据LNG储罐TIP TIG焊接方法，其特征包括以下步骤：

步骤一：为焊接设备安装直径为3.2mm的钨极，钨极尖端打磨角度为40˚~50˚，钨极尖端直径0.8mm；

步骤二：选用LNG内罐壁板板厚为17~22mm的9%NI钢板焊接接头，坡口形式采用X型焊接坡口，工件根部最小间隙为2.0~2.4mm，坡口角度为60˚，钝边1.0~1.5mm；

步骤三：使用TIP TIG焊机的直流正接，将焊接电源及热丝电源的正极与焊接母材连接，焊接电源负极与焊枪钨极连接，热丝电源负极与焊枪导电嘴连接；

步骤四：焊接金属材料采用（美国超合金INCO-WELD C-276镍基焊丝）,规格为直径1.0mm的实芯焊丝，钨极与焊丝的夹角呈45˚~60˚，钨极伸出长度L1 = 6.5 mm,焊丝伸出长度L2 = 15mm，焊丝与钨极之间的距离D = 3mm. 工作时保证焊丝能够通过钨电极中心线；

步骤五：通过激光识别焊缝获取焊缝中心位置，校准钨极对中；

步骤六：调用打底根焊焊接工艺参数程序，采用立向上立缝焊接；

步骤七：在LNG内罐壁板内表面填充焊缝基础上进行盖面焊，调用盖面焊接工艺参数焊接。