LNG產(chǎn)品封罩仰45°TIG單面焊雙面成形技術(shù)

余英 張存武

摘要：本文主要講述LNG產(chǎn)品關(guān)鍵支撐結(jié)構(gòu)封罩焊接關(guān)鍵操作技術(shù)，在罐體無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)利用仰45°方向手工TIG單面焊雙面成形操作技術(shù)解決封罩焊縫的全熔透問(wèn)題，使封罩焊接的一次合格率提升到98%以上，LNG產(chǎn)品夾層結(jié)構(gòu)的密封性能和真空性能得到了保障，具有很大的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞： 封罩;手工TIG焊;仰45°;單面焊雙面成形

一、簡(jiǎn)介

LNG產(chǎn)品是公司新產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向，現(xiàn)公司生產(chǎn)的LNG集裝箱、LNG鐵路罐車(chē)等大部分產(chǎn)品均采用8點(diǎn)支撐的雙層罐結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)中玻璃鋼-封罩結(jié)構(gòu)是產(chǎn)品主要受力點(diǎn)，在內(nèi)容器的受力傳遞到外罐及相關(guān)的支撐結(jié)構(gòu)中封罩與外罐的焊縫起著決定性的因素。此前，封罩部位在抽真空時(shí)多次發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，夾層空間真空無(wú)法保證，此種情況返工較難，且有可能會(huì)報(bào)廢外罐。因此，封罩焊縫質(zhì)量一次性合格率對(duì)整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要，生產(chǎn)過(guò)程中受套罐工序影響，在封罩未完成焊接之前，罐體是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的，套罐時(shí)4個(gè)下封罩全處于仰45°位置（見(jiàn)圖1），焊接操作難度極大，下面主要介紹在試制生產(chǎn)時(shí)攻關(guān)解決此焊接難題的操作技術(shù)，此技術(shù)已沿用至實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，取得了很好的效果。

二、主要工序及操作方式方法

（一）材料及焊接型式

母材：封罩材料為16MnDR Ⅱ，規(guī)格為t20mm ，板材為16MnDR，規(guī)格為t6mm/t4mm，焊縫接頭形式見(jiàn)圖2，焊接位置見(jiàn)圖3。

焊材：焊絲? φ2.0? ER50-6

電源極性：直流正接

氣體：99.97%Ar純氬氣

（二）焊前處理及裝配定位

（1）表面清理：將筒體正、反面兩側(cè)20mm范圍內(nèi)及坡口表面的油、銹、水和氧化物等雜質(zhì)徹底清除干凈;將封罩預(yù)先進(jìn)行酸洗，并保證表面潔凈。

（2）裝配要求：試件裝配要求如圖4所示。坡口鈍邊厚度0–1mm;定位焊要保證單面焊雙面成型，長(zhǎng)度10–15mm，裝配間隙2mm左右。

三、主要操作方式方法

（一）封罩打底焊工藝

（1）定位焊：采用4點(diǎn)固定，分別在4點(diǎn)、7點(diǎn)、11點(diǎn)和1點(diǎn)附近點(diǎn)焊固定，以保證施焊過(guò)程的連續(xù)性。點(diǎn)焊時(shí)盡量將電弧中心及焊絲位置靠近根部，并短暫延遲2～3s，使熔孔在根部充分形成，采用息弧法及月牙擺動(dòng)法充分將封罩與筒體坡口熔接到一起，保證點(diǎn)焊處熔透。不管是4點(diǎn)和7點(diǎn)位置，或是11點(diǎn)和1點(diǎn)位置，焊槍盡量對(duì)準(zhǔn)封罩以保證封罩形成熔池從而引焊絲與管板搭接以形成過(guò)度熔池，以保證單面焊雙面成型。焊槍角度見(jiàn)圖5。

（2）4點(diǎn)到7點(diǎn)位置：此位置屬于橫焊與仰焊，采用左焊法操作，焊槍擺動(dòng)方向與封罩軸線保持45°～60°之間，與垂面方向保持10°左右，運(yùn)槍采用上下月牙擺動(dòng)方式打開(kāi)熔孔，焊絲盡量靠近封罩，以點(diǎn)移法送絲。熔池形成后，在月牙擺動(dòng)到封罩與焊絲接觸位置時(shí)稍作停留，焊絲充分熔化，熔池因重力作用向筒體移動(dòng)，直到接觸筒體時(shí)焊槍弧心移至筒體坡口附近形成熔池，保證背面成型。

（3）1點(diǎn)到11點(diǎn)位置：與4點(diǎn)到7點(diǎn)位置不同的是，此時(shí)封罩在下，起弧位置仍在封罩，焊槍上下擺動(dòng)，焊絲在筒體側(cè)移入形成熔池，并延伸至封罩。焊槍運(yùn)走方式行走速度與4-7點(diǎn)相似。

（4）7點(diǎn)到11點(diǎn)位置（7點(diǎn)到11點(diǎn)位置）：此位置傾向于立焊與仰焊，此時(shí)操作時(shí)可將焊槍倒置，焊槍擺動(dòng)時(shí)傾向與左右擺動(dòng)。焊槍弧柱盡量?jī)?nèi)伸，焊絲在封罩側(cè)熔化后延伸至筒體形成熔池，以保證背面成型。

注意：（1）焊接到離點(diǎn)焊位置有時(shí)必須將點(diǎn)焊重新熔化，焊絲直徑2倍左右距離時(shí)，電弧沿熔孔周邊劃圈等充分打開(kāi)熔孔后快速填絲以保證接頭處焊接質(zhì)量;（2）焊接順序最好選擇對(duì)稱焊，可以充分保證施焊時(shí)間隙，優(yōu)先從小間隙位置施焊。打底焊時(shí)工藝參數(shù)如表1：

（二）填充層

焊前先清除打底焊焊道和坡口附近氧化部分及熔渣，將熔接不良的部分通過(guò)打磨或再熔接處理光滑;

焊接同打底焊，也可連續(xù)施焊。焊接時(shí)手法可以采用搖把形式，焊嘴稍用力壓在焊縫上，手臂以一定幅度搖擺，可以提高焊接過(guò)程中焊槍的穩(wěn)定性，提高氣體的保護(hù)效果，焊縫成形較好。

（三） 蓋面層

蓋面時(shí)罐體可以轉(zhuǎn)動(dòng)，所有位置均可處于平角焊位置，焊接參數(shù)如上表，操作方法不做贅述。

四、關(guān)鍵點(diǎn)

在整個(gè)焊接中，焊接順序、焊槍的角度、打底焊接參數(shù)的大小、運(yùn)條手法以及送絲方法和時(shí)機(jī)都是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。下面是實(shí)際操作中的難點(diǎn)介紹：

（1）仰焊操作時(shí)，因熔池受重力作用，熔滴容易脫離熔池，施焊時(shí)焊縫容易背面成形不良或表面形成焊瘤，操作難度大;

（2）封罩為20mm，筒體4～6mm，板厚不一樣，施焊時(shí)確保兩部件同時(shí)熔化難度較大。

當(dāng)焊接參數(shù)調(diào)定后，送絲位置、熔孔形成位置、擺動(dòng)停留技巧以及熔孔控制技術(shù)為此操作中注意的關(guān)鍵點(diǎn)。

五、收到的效果及帶來(lái)的效益

封罩仰45°TIG焊打底、填充工藝解決了LNG罐車(chē)、罐箱產(chǎn)品套罐過(guò)程中無(wú)法旋轉(zhuǎn)的問(wèn)題，同時(shí)大大提高了封罩的檢漏一次合格率（提高到98%以上），大大降低了焊接返修;若產(chǎn)生返修，每臺(tái)車(chē)的成本至少增加5000元。

六、推廣價(jià)值介紹

1 本操作技術(shù)可以保證內(nèi)部焊接質(zhì)量和外觀成形。

2 本操作技術(shù)對(duì)工件無(wú)法翻轉(zhuǎn)、反面無(wú)法清根的插接接頭和返工、返修時(shí)的仰焊操作具有較好的指導(dǎo)作用。

（3）本操作技術(shù)作為提高焊工操作技能的培訓(xùn)教材具有很好的實(shí)用性。

七、總結(jié)及心得

實(shí)際生產(chǎn)中有許多問(wèn)題需要細(xì)致了解工況后才能總結(jié)出有效的操作技能。

參考文獻(xiàn)：

[1]焊接工藝及原理 （電力工業(yè)出版社）

[2]焊工技師培訓(xùn)教材 （機(jī)械工業(yè)出版社）

[3]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì). 焊接手冊(cè) （機(jī)械工業(yè)出版社）