CN116174864A - 一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LNG Rapid‑TIG立焊焊接工艺，涉及储罐焊接技术领域，采用Rapid‑TIG立焊对低温钢立缝打底层进行焊接，通过对焊接位置、焊接参数、摆动宽度等调整和控制，保证焊透且焊缝成形美观；焊前预热温度、层间温度及热输入根据项目及工艺需求进行严格控制，有效避免焊接冷裂纹产生，免清根，焊缝成形质量好，焊缝与母材圆滑过渡，表面无裂纹、气孔、夹渣、未焊透等缺陷。

Description

一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺
技术领域
本发明涉及储罐焊接技术领域，特别是涉及一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺。
背景技术
LNG储罐大部分的母材为低温钢，有些根据现场服役情况需要适用超低温钢作为母材，常见材质为9Ni等，主要用于制造低温罐、承压设备的母材，是LNG储罐最常用的材料，具有抗压性好、低温韧性等综合性能，尤其在储藏液化石油气容器领域有着广泛的应用。LNG Rapid-TIG立焊工艺是一种高效的焊接技术，通过观察视频显示屏对焊枪位置、焊接参数、摆动宽度等进行实时调整和控制，可使用在LNG低温储罐的焊接作业中。使用Rapid-TIG立焊焊接工艺方法，在低温钢焊接中，打底层焊缝最难焊，因其易产生焊接冷裂纹及背面保护不佳，影响成形及性能。常规施焊时，通常需采用钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊填充盖面，焊接效率很低，且易出现裂纹，气孔等焊接缺陷。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，包括以下步骤：
（1）采用机械加工方法将准备焊接的试板件开V或双V型对称坡口，按照相应标准规定对管件坡口附近除去锈、油污物；
（2）选用与母材匹配的焊材，包括干燥、无油、无锈的专用焊丝，并在焊接前对所用焊丝进行相应的焊前检查；
（3）如果有相关工艺需求要进行焊前预热，待焊件达到预热温度后方可焊接，并严格控制层间温度，采用焊接工装协助，将组对好的试板固定其上，主副焊枪顺着爬行小车机构进行3G焊接，背面加装气体保护套；Rapid-TIG立焊工艺的焊接电流190-220A，电弧电压10-12V，焊接速度90-120mm/min，送丝速度1500-2000mm/min；
（4）焊接过程中，通过观察视频显示屏对焊枪位置、焊接参数、摆动宽度进行实时调整和控制；
（5）焊后经过焊缝外观检测、X射线检测、超声波检测、超声波检测、拉伸强度及冲击韧性试验，做质量检测。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，主焊枪所接电源采用交流或脉冲、直流形式。
前所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，电弧形态根据对软参数的调整进行变化，最佳形态为针状。
前所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，通过摆动器使得左右坡口内母材熔化，且与填充金属完美结合在一起。
前所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，在点焊点处起弧焊接，过渡形式为短路过渡。
前所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，导丝嘴距离钨极10-16mm，12mm为最佳。
前所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，在焊打底层时，副枪不送丝。
前所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，适用于壁厚≧5mm的低温钢板焊接。
前所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，打底焊缝的厚度在2-3mm。
本发明的有益效果是：
（1）本发明采用Rapid-TIG立焊对低温钢立缝打底层进行焊接，通过对焊接位置、焊接参数、摆动宽度等调整和控制，保证焊透且焊缝成形美观；焊前预热温度、层间温度及热输入根据项目及工艺需求进行严格控制，有效避免焊接冷裂纹产生；
（2）本发明可以实现消除打底和清根工序，简化工序，提高焊接效率，保证焊接质量，解决之前采用手工钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊填充盖面时焊接工作量大，质量控制要求高，焊接效率低，成本高等难题；
（3）本发明通过电弧热使得填充金属熔化充分，有效减少焊接缺陷的产生，且焊接速度较比正常的立向上钨极氩弧焊快70%-80%，效率高；
（4）本发明中送丝速度较比正常立向上氩弧焊要快，熔敷效率大，且由于其电弧形态可调，焊接过程中对间隙的适应性大，大大减少击穿现象的出现，使得填充金属熔化充分，焊接速度快，其热输入较低，效率高；
（5）本发明通过熔池监控系统、主副枪可同时焊接的模式、弧长跟踪功能及爬行小车的共同工作，使得整个焊接过程在操作者的实时监控之下，操作者可根据实际情况在操作控制面板上对焊接位置、焊接参数、摆动宽度等进行实时修改，实现低温钢立缝焊接；
（6）本发明因LNG储罐大部分服役于低温及超低温环境下，且根据母材特性（大部分为9Ni材质），焊接时除了正面需用惰性气体作为保护外，背面也需要进行相对应的气体保护，此种工艺要求焊缝表面光亮，两侧熔合良好，热输入控制在20KJ/cm，且要求效率是正常氩弧焊的2倍，且因此焊接工艺方法除了焊接速度较比立焊工艺快之外，电流也比正常立焊工艺要大一些，且在焊接过程中注意焊缝层间温度的控制，可有效避免焊接裂纹产生，同时坡口两侧的熔合也要注意，否则会出现咬边的缺陷。
附图说明
图1为焊缝焊道层次图；
图2为焊接时试板及焊枪位置图；
图3为打底焊缝表面成形照片；
图4中为实施例的焊缝排道图。
具体实施方式
本实施例提供的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，如下：
1.焊接设备与材料
（1）焊接设备选用焊接电源型号为Miller Dynasty 800及Maxstar 800的氩弧立焊焊接专机，主副焊枪均为ABITIG MT500W水冷焊枪及直线摆动器，爬行小车及视频监控摄像头设备连用。
（2）焊接材料母材为9Ni（低温钢），单块板规格为800mm×250mm×12mm，屈服强度为560MPa，抗拉强度为680-820MPa；采用Φ1.2mm线径的镍基合金气体保护焊焊丝GCR-ENi2-S。
2.焊前准备
（1）坡口加工：采用铣边机对9Ni钢板开V型坡口，坡口角度为单边32.5°，钝边0-1mm，间隙2-3mm，坡口加工过程注意勿变形，保证错边量≤1mm，如图1所示。
（2）清理：试板坡口两侧20-30mm范围内的铁锈、油污等污物用磨光机打磨干净。
（3）对接装配：鉴于实际焊接中采用工装组对装配，所以试验时试板采用龙门卡搭桥式进行装配定位，保证精度。
（4）预热：未进行预热。
3.焊接过程
（1）焊接位置：3G位置，主副焊枪随着爬行小车向上运行，焊枪固定在小车上。
（2）焊枪位置：为了保证焊缝穿透无缺陷，焊前需调整焊枪位置，焊接时调整焊枪为10点钟位置，如图2所示。
（3）通过对焊接位置、焊接参数等实时调整和控制，可采用多层多道焊，层间温度控制在≤100℃，焊接工艺参数如表1，焊道顺序如图4所示。
表1 焊接参数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
4.焊后检测
经过焊缝外观检测、X射线检测、超声波检测、拉伸强度及冲击韧性试验，检测和试验结果是，焊缝成型良好，焊缝表面无明显的未融合、未焊透、咬边等宏观焊接缺陷，焊缝强度可与母材强度相配，内部无气孔、夹渣、裂纹等微观焊接缺陷。
本发明的优点是通过LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，获得更高焊接质量的基础上，在焊接过程中使得焊丝在电弧热的作用下充分熔化，同时可以消除打底焊和操作过程中引起的焊接缺陷，提高焊接效率，简化操作过程，熔敷效率高，实现高效焊接的效果，解决之前采用手工钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊填充盖面时焊接工作量大，质量控制要求高，焊接效率低，成本高等难题。打底效果要比正常立向上钨极氩弧焊工艺打底效率提高2-3倍，填充及盖面效果因送丝速度大，焊接电流大及焊接速度快等参数的作用下，效率较比手工焊条电弧焊立向上焊高2-3倍。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）采用机械加工方法将准备焊接的试板件开V或双V型对称坡口，按照相应标准规定对管件坡口附近除去锈、油污物；
（2）选用与母材匹配的焊材，包括干燥、无油、无锈的专用焊丝，并在焊接前对所用焊丝进行相应的焊前检查；
（3）如果有相关工艺需求要进行焊前预热，待焊件达到预热温度后方可焊接，并严格控制层间温度，采用焊接工装协助，将组对好的试板固定其上，主副焊枪顺着爬行小车机构进行3G焊接，背面加装气体保护套；Rapid-TIG立焊工艺的焊接电流190-220A，电弧电压10-12V，焊接速度90-120mm/min，送丝速度1500-2000mm/min；
（4）焊接过程中，通过观察视频显示屏对焊枪位置、焊接参数、摆动宽度进行实时调整和控制；
（5）焊后经过焊缝外观检测、X射线检测、超声波检测、超声波检测、拉伸强度及冲击韧性试验，做质量检测。
2.根据权利要求1所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，其特征在于：主焊枪所接电源采用交流或脉冲、直流形式。
3.根据权利要求1所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，其特征在于：电弧形态根据对软参数的调整进行变化，最佳形态为针状。
4.根据权利要求1所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，其特征在于：通过摆动器使得左右坡口内母材熔化，且与填充金属完美结合在一起。
5.根据权利要求1所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，其特征在于：在点焊点处起弧焊接，过渡形式为短路过渡。
6.根据权利要求1所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，其特征在于：导丝嘴距离钨极10-16mm，12mm为最佳。
7.根据权利要求1所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，其特征在于：在焊打底层时，副枪不送丝。
8.根据权利要求1所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，其特征在于：适用于壁厚≧5mm的低温钢板焊接。
9.根据权利要求1所述的一种LNG Rapid-TIG立焊焊接工艺，其特征在于：坡口角度α取值为60±5°，组对间隙2-3mm，钝边b为0-1mm，错边量c为0-1mm。
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