CN115156666B - 一种围护系统主屏蔽波纹板深熔tig焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种围护系统主屏蔽波纹板深熔TIG焊接方法，尤其是用于Mark Ⅲ型围护系统主屏蔽波纹板的焊接，属于焊缝技术领域。技术方案是：将主屏蔽波纹板安装并实施定位焊后，采用深熔TIG焊接方法进行焊接，每个波纹整道焊缝分成六段位置分别焊接，六段位置分别为直线段（L1‑L2）、第一转角段（L2‑L3）、上升段（L3‑L4）、圆弧段（L4‑L5）、下降段（L5‑L6）和第二转角段（L6‑L1）。本发明有益效果：采用深熔TIG焊接技术焊接，电弧集中度高、稳定性好；焊接工艺窗口宽，工况适应能力强；焊接质量稳定可靠，焊接生产效率高；焊接工艺相对简单，对操作人员技能水平和自动化设备精度要求低。

Description

一种围护系统主屏蔽波纹板深熔TIG焊接方法
技术领域
本发明涉及一种围护系统主屏蔽波纹板深熔TIG焊接方法，尤其是用于Mark Ⅲ型围护系统主屏蔽波纹板的焊接，属于焊接技术领域。
背景技术
MARKⅢ薄膜型货物围护系统是薄膜型LNG船液货舱重要组成部分，主要由主屏、次屏蔽和绝热层构成，其中主屏蔽矩形波纹板由板厚1.2mm的304L不锈钢搭接拼焊而成，直接与液化天然气进行接触，其焊接质量要求极为严格，是MARKⅢ薄膜型货物围护系统的关键制造技术之一。
目前，MARKⅢ薄膜型货物围护系统主屏蔽波纹板主要采用小电流的TIG焊或等离子弧焊方法完成，如发表在《船舶物资与市场》2020年第10期的论文“MARK III型LNG围护系统不锈钢波纹板修补研究”和《江苏船舶》2021年第38卷4期的论文“MARK III型LNG薄膜舱波纹板焊接研究”，均采用TIG焊接方法焊接。申请号为202110778378.4的中国专利“一种用于LNG船舶燃料舱内壁的智能焊接机”，采用等离子焊接方法进行焊接。由于主屏蔽板厚较薄，并且要求背面不能焊透，一般需要采用小电流电弧焊接，小电流情况下TIG焊电弧发散，电弧稳定性差，并且工件受热区域大，造成焊接效率低且焊后变形大。采用等离子弧方法焊接，电弧集中度和稳定性得到了改善，但可调焊接参数多，焊接工艺难度大，对人员的技能水平及自动化设备的精度要求都比较高。另外，TIG焊和等离子弧焊的工艺窗口都较窄，对工件组对精度要求十分严格，焊缝容易出现缺陷，修补量较大。
发表在《电焊机》杂志2021年10月第51卷第10期文献“不锈钢储罐DP-TIG焊接技术研究”，介绍了一种深熔TIG焊接技术，是通过对钨极的高效冷却及电弧自身的磁收缩效应压缩电弧，并通过穿孔形式获得稳定的单面焊双面成形焊缝，焊接质量可靠，焊接效率高，焊接工艺简单。目前，该技术只适用于直流情况下大电流穿孔型焊接，适用的板厚一般在4mm以上。深熔TIG焊接技术焊接薄板时，存在一些技术问题：一方面十分容易烧穿工件，出现焊漏现象，另一方面，由于电弧挺度和压缩效果优于普通TIG焊，其电弧力较大，采用不穿孔型焊接的模式焊接时，熔池会出现向后的“刨坑”现象，造成“咬边”甚至“驼峰”的缺陷产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种围护系统主屏蔽波纹板深熔TIG焊接方法，焊接质量稳定可靠，满足GTT公司相关要求，焊接效率高，适合自动化焊接过程，解决已有技术存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是：
一种围护系统主屏蔽波纹板深熔TIG焊接方法，将主屏蔽波纹板安装并实施定位焊后，采用深熔TIG焊接方法进行焊接，每个波纹整道焊缝依次分成六段位置分别焊接，六段位置分别为直线段、第一转角段、上升段、圆弧段、下降段和第二转角段；焊接过程中，焊枪轴线与焊接方向夹角α1为90°-95°，在垂直于焊接方向平面内，焊枪轴线与工件表面的夹角α2为75°-85°，电弧高度d1为0.6-1.5mm，焊枪指向位置d2为+0.4mm～-0.4mm，保护气流量Q保为15-20L/min，采用脉冲电弧方式焊接，脉冲占空比35-45%，频率f为3.5-5.5Hz；其中，直线段参数：基值电流Ib为24-30A，峰值电流Ip为88-100A，焊接速度V为280-350mm/min；第一转角段和第二转角阶段参数：基值电流Ib为16-20A，峰值电流Ip为85-90A，焊接速度V为200-240mm/min；上升段和下降段参数：基值电流Ib为18-22A，峰值电流Ip为90-95A，焊接速度V为220-260mm/min；圆弧段参数：基值电流Ib为18-22A，峰值电流Ip为85-90A，焊接速度V为250-280mm/min。
所述每个波纹整道焊缝连续焊接，各段位置之间焊接电流和焊接速度均匀转变，转变时间为0.2-0.8s。
所述深熔TIG焊接采用气体保护，保护气体采用Ar和H2的混合气，其中H2所占体积比的比例为2%-6%。
所述主屏蔽波纹板按法国GTT公司及船级社相关要求安装并实施定位焊后，进行焊接。
所述焊枪指向位置d2为+0.4mm～-0.4mm，指向上板为-，指向底板为﹢。
本发明的创新点是：采用深熔TIG焊接方法对围护系统主屏蔽波纹板进行焊接，每个波纹整道焊缝依次分成六段位置，采用不同的控制参数分别焊接。
本发明有益效果：采用深熔TIG焊接技术焊接，电弧集中度高、稳定性好；焊接工艺窗口宽，工况适应能力强；焊接质量稳定可靠，焊接生产效率高；焊接工艺相对简单，对操作人员技能水平和自动化设备精度要求低。
附图说明
图1为本发明深熔TIG原理示意图；
图2为本发明波纹板各段位置示意图；
图3为本发明AA处局部放大图；
图4为本发明AA部分沿焊接方向视图；
图5为本发明实施例的焊缝外观照片示意图；
图6为本发明实施例焊缝典型截面照片示意图；
图中：1为冷却块、2为钨极、3为常规TIG电弧、4为深熔TIG电弧、5为熔池；L1-L2为直线段、L2-L3为第一转角段、L3-L4为上升段、L4-L5为圆弧段、L5-L6为下降段、L6-L1为第二转角段；α1为焊枪轴线与焊接方向夹角，α2为焊枪轴线与工件表面夹角，d1为电弧高度，d2为焊枪指向位置（指向上板为“-”，指向底板为“﹢”）。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
一种围护系统主屏蔽波纹板深熔TIG焊接方法，将主屏蔽波纹板安装并实施定位焊后，采用深熔TIG焊接方法进行焊接，每个波纹整道焊缝依次分成六段位置分别焊接，六段位置分别为直线段L1-L2、第一转角段L2-L3、上升段L3-L4、圆弧段L4-L5、下降段L5-L6和第二转角段L6-L1；焊接过程中，焊枪轴线与焊接方向夹角α1为90°-95°，在垂直于焊接方向平面内，焊枪轴线与工件表面的夹角α2为75°-85°，电弧高度d1为0.6-1.5mm，焊枪指向位置d2为+0.4mm～-0.4mm，保护气流量Q保为15-20L/min，采用脉冲电弧方式焊接，脉冲占空比35-45%，频率f为3.5-5.5Hz；其中，直线段L1-L2参数：基值电流Ib为24-30A，峰值电流Ip为88-100A，焊接速度V为280-350mm/min；第一转角段L2-L3和第二转角阶段L3-L4参数：基值电流Ib为16-20A，峰值电流Ip为85-90A，焊接速度V为200-240mm/min；上升段L3-L4和下降段L5-L6参数：基值电流Ib为18-22A，峰值电流Ip为90-95A，焊接速度V为220-260mm/min；圆弧段参数L4-L5：基值电流Ib为18-22A，峰值电流Ip为85-90A，焊接速度V为250-280mm/min。
所述每个波纹整道焊缝连续焊接，各段位置之间焊接电流和焊接速度均匀转变，转变时间为0.2-0.8s。
所述深熔TIG焊接采用气体保护，保护气体采用Ar和H2的混合气，其中H2所占体积比的比例为2%-6%。
所述主屏蔽波纹板按法国GTT公司及船级社相关要求安装并实施定位焊后，进行焊接。
所述焊枪指向位置d2为+0.4mm～-0.4mm，指向上板为-，指向底板为﹢。
在实施例中，将主屏蔽波纹板按法国GTT公司及船级社相关要求安装并实施定位焊后，采用深熔TIG焊接技术焊接，图1为深熔TIG原理示意图，通过冷却块1强制冷却钨极2，进而强制压缩电弧获得深熔TIG电弧，电弧集中度高、稳定性好。
实施例的具体步骤和参数：
将每个波纹依次分成六段位置焊接，分别为直线段L1-L2、第一转角段L2-L3、上升段L3-L4、圆弧段L4-L5、下降段L5-L6和第二转角段L6-L1；采用深熔TIG焊接技术焊接，焊枪轴线与焊接方向夹角α1为93°，在垂直于焊接方向平面内，焊枪轴线与工件表面的夹角α2为80°，电弧高度d1为1mm，焊枪指向位置d2为0mm，保护气流量Q保为20L/min，采用脉冲电弧方式焊接，脉冲占空比42%，频率f为4.4Hz。其中，直线段L1-L2参数：基值电流Ib为30A，峰值电流Ip为100A，焊接速度V为350mm/min；第一转角段L2-L3和第二转角阶段L3-L4参数：基值电流Ib为20A，峰值电流Ip为90A，焊接速度V为240mm/min；上升段L3-L4和下降段L5-L6参数：基值电流Ib为22A，峰值电流Ip为95A，焊接速度V为260mm/min；圆弧段参数L4-L5：基值电流Ib为22A，峰值电流Ip为90A，焊接速度V为280mm/min。
整道波纹板焊缝连续焊接，各阶段之间焊接电流和焊接速度均匀转变，转变时间为0.5s。保护气体采用Ar和H2的混合气，其中H2所占比例为6%。
本实施例完成焊接后，焊缝外观照片如图5、典型截面照片如图6所示，焊缝表面均匀光滑，焊缝熔深、熔宽、焊缝厚度等满足法国GTT公司和船级社的相关要求。

Claims (4)

1.一种围护系统主屏蔽波纹板深熔TIG焊接方法，将主屏蔽波纹板安装并实施定位焊后进行焊接，其特征在于：采用深熔TIG焊接方法进行焊接，每个波纹整道焊缝依次分成六段位置分别焊接，六段位置分别为直线段（L1-L2）、第一转角段（L2-L3）、上升段（L3-L4）、圆弧段（L4-L5）、下降段（L5-L6）和第二转角段（L6-L1）；焊接过程中，焊枪轴线与焊接方向夹角α1为90°-95°，在垂直于焊接方向平面内，焊枪轴线与工件表面的夹角α2为75°-85°，电弧高度d1为0.6-1.5mm，焊枪指向位置d2为+0.4mm～-0.4mm，保护气流量Q保为15-20L/min，采用脉冲电弧方式焊接，脉冲占空比35-45%，频率f为3.5-5.5Hz；其中，直线段（L1-L2）参数：基值电流Ib为24-30A，峰值电流Ip为88-100A，焊接速度V为280-350mm/min；第一转角段（L2-L3）和第二转角阶段（L3-L4）参数：基值电流Ib为16-20A，峰值电流Ip为85-90A，焊接速度V为200-240mm/min；上升段（L3-L4）和下降段（L5-L6）参数：基值电流Ib为18-22A，峰值电流Ip为90-95A，焊接速度V为220-260mm/min；圆弧段参数（L4-L5）：基值电流Ib为18-22A，峰值电流Ip为85-90A，焊接速度V为250-280mm/min。
2.根据权利要求1所述的一种围护系统主屏蔽波纹板深熔TIG焊接方法，其特征在于：所述每个波纹整道焊缝连续焊接，各段位置之间焊接电流和焊接速度均匀转变，转变时间为0.2-0.8s。
3.根据权利要求1或2所述的一种围护系统主屏蔽波纹板深熔TIG焊接方法，其特征在于：所述深熔TIG焊接采用气体保护，保护气体采用Ar和H2的混合气，其中H2所占体积比的比例为2%-6%。
4.根据权利要求1或2所述的一种围护系统主屏蔽波纹板深熔TIG焊接方法，其特征在于：所述焊枪指向位置d2为+0.4mm～-0.4mm，指向上板为-，指向底板为﹢。
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