Lng低温罐底板的焊接工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] LNG低温罐底板的焊接工艺，属于LNG低温罐焊接技术领域。
【背景技术】
[0002] LNG低温罐，全称为LNG圆柱型常压低温储罐，可分为单包容、双包容和全包容类 型，设计压力通常为-6mbarg~HOmbarg,如果采用混凝土罐顶，自重较重，设计的正压还 可以更高。由于LNG低温罐内外温差最大可到200°C，罐内温度可达到_160°C。在9Ni钢 焊接技术领域中，采用9Ni钢材质环缝焊接的LNG低温罐底板需要达到足够的承压能力， LNG低温罐底板的焊缝如出现焊接电弧不稳定及焊缝成形不良、焊接热裂纹的问题，以上问 题将埋下安全隐患，甚至发生严重的安全事故。LNG低温罐底板常采用9Ni钢材质。9Ni钢 是1944年开发的Ni所占质量百分比为9%的中合金钢，它是一种低碳调质钢，组织为马氏 体加贝氏体。现有技术中，对于LNG低温罐底板的搭接接头焊接方式存在以下缺陷： 首先，相比LNG低温罐其他区域的焊接，现有LNG低温罐底板的焊接方法较为单一，焊 接效率低。其原因在于：区别于LNG低温储罐壁板的环缝，LNG低温罐底板为在水平搭接接 头的角焊缝，现有的环缝埋弧焊接技术无法直接应用于LNG低温罐底板焊接：现有的LNG低 温罐底板多采用9Ni钢，而埋弧焊应用于9Ni钢焊接时常出现偏磁现象，影响焊接效果。由 于9Ni钢特殊的焊接性和对LNG低温罐底板工艺要求，除LNG低温储罐壁板环缝采用埋弧 自动焊外，现有LNG低温储罐底板搭接角焊缝的焊接全部为手工焊丝电弧焊，9Ni钢焊丝电 弧焊焊接效率低，作业环境差，劳动环境恶劣，人工投入及成本大，特别是9Ni钢底板平角 焊缝焊接中易产生焊接变形。
[0003] 其次，现有技术中虽已存在使用埋弧焊技术对LNG低温储罐壁板环缝进行焊接， 但在实际应用中焊接效果并不理想，在应用于焊接搭接角焊缝时无法满足LNG低温储罐底 板的焊接后焊缝硬度要求高。第一点现有的埋弧焊接工艺在实际焊接时存在焊接电弧不稳 定及焊缝成形不良、焊接热裂纹，焊接时底板易烧穿，造成LNG低温罐底板焊缝的力学性能 较差。为了确保LNG低温罐底板获得足够的承压能力，经检查发现以上问题时需及时清理 残次焊缝并重新焊接，降低了工作效率。第二点LNG低温储罐底板较厚，现有技术中采用角 焊缝埋弧焊较宽焊脚尺寸时，存在无法单道一次焊接成形、焊缝接头过多的问题。其原因是 角焊缝埋弧焊要获得大的焊角尺寸较为困难。生产实践证明，现有工艺中角焊缝单道一次 埋弧焊的有效高度hi只在4mm以下、焊脚小于5mm的焊缝，且当焊脚等于大于6mm时焊缝 表面呈凹形，存在焊缝不饱满的问题。现有技术中要获得有效高度hi大于4mm的角焊缝必 须采用多层多道焊接才能成型，这样不仅效率低。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供LNG低温罐底板的焊接 工艺，该焊接工艺可实现LNG低温罐底板的埋弧焊接，解决了埋弧焊过程中搭接角焊缝成 形不良、焊接热裂纹、焊接时易烧穿的问题，并在实际操作实现6~9mm厚的两块9Ni钢板单 道一次焊接，明显提高焊接效率。
[0005] 本发明的技术方案为，本发明的LNG低温罐底板的焊接工艺，其特征在于，包含以 下步骤： 1) 形成搭接接头：将6~9mm厚的两块9Ni钢板水平搭接，重叠处形成搭接接头； 2) 清理端面：使用角向磨光机清理打磨搭接接头的端面，直至端面出现金属光泽；清 理距搭接接头处50~70mm范围内的9Ni钢板表面，并清除该范围内的水分、油污和灰尘； 3) 预备焊接：将焊接小车与搭接接头的端面处的角焊缝区平行摆放，焊前先把焊枪对 准角焊缝区，焊丝末端与焊根之间的间距保持在〇~5mm，焊接小车沿焊缝预先行走一遍，规 划焊接过程中焊接小车行驶路径； 4) 焊接：将焊剂料斗加满焊剂，采用直径I. 6mm焊丝对准焊接起弧位置，调整送丝速度 250~300 IPM，焊接采用交流电埋弧焊接，焊接电流260~350A，干伸长度25~35mm，焊接速度 15~25 in/min，焊丝角度55~65°，将角焊缝一端作为焊丝的起始位置，通电源开始埋弧焊 接，直至焊丝移动到角焊缝的另一端后停止焊接，断电后清理焊剂和熔渣。
[0006] 优选的，步骤4)采用调整送丝速度250~300 IPM，焊接采用交流电埋弧焊接，焊接 电流260~290A，干伸长度25~30_，焊接速度22~25 in/min，焊丝角度55~60°。
[0007] 优选的，步骤4)采用调整送丝速度291~300 IPM，焊接采用交流电埋弧焊接，焊接 电流310~330A，干伸长度33~35_，焊接速度15~17in/min，焊丝角度61~65°。
[0008] 优选的，步骤4)中所述焊丝为镍基合金焊丝，焊剂为和镍基埋弧焊剂。
[0009] 优选的，步骤4)中所述焊丝为OK Autrod 19. 82型号焊丝，焊剂为Flux 10. 90型 号焊剂；或者，步骤4)中所述焊丝为THERMANIT625型号焊丝，焊剂为MARATHON 444型号焊 剂。
[0010] 优选的，步骤2)中所述角向磨光机采用立方氮化硼或黑碳化硅作磨料、橡胶作粘 合剂的砂轮片。
[0011] 优选的，步骤1)中9Ni钢板厚度为8~9mm。
[0012] 本发明说明如下：对于本发明所用的焊接小车。优选的，步骤3)中所述的焊接小 车为通交流电的用于平角埋弧焊的焊接小车，焊接小车上设有用于指示焊接过程中焊丝末 端位置的红外线指针，焊接小车上设有用于焊枪进行0~90°角度调节的焊枪角度调节机 构。优选的，步骤3)中所述的焊接小车为林肯公司生产的型号为CRUISER?的焊接小车。 该型号的焊接小车焊接程序采用了镍基合金材料专用焊接程序通道，满足了镍基合金材料 焊接时成形不良及焊接参数不稳定等问题，并在焊接过程中远程监控及记录存储和锁定过 程焊接工艺参数，实现了 9%Ni钢焊接对线能量需准确记录和严格控制以及焊接过程的数 据可追溯性。
[0013] 本发明LNG低温储罐底板由多组两两搭接的9Ni钢板组成，每组两块厚度6~9mm 的9Ni钢板相互重叠搭接焊接形成，并且搭接接头不开坡口。由于6~9mm板搭接缝埋弧焊 为单道一次焊接成形，焊接既要保证焊缝成形，又必须满足搭接角焊缝的焊脚尺寸要求，焊 接必须有成熟的焊接工艺参数。
[0014] 送丝速度是指焊接时单位时间内焊丝向焊接熔池送进的长度。送丝速度与焊接电 流成正比，送丝速度的大小既影响焊接电流的大小，也影响焊缝的成形，送丝速度越大，电 流越大，焊丝熔化速度越快，同时电弧吹力也随焊接电流而增大，使熔池金属被电弧排开， 熔池底部未被熔化母材受到电弧的直接加热，熔深增加。对于同一直径的焊丝来说，熔深 与送丝速度和焊接电流成正比，焊接电流对熔池宽度的影响较小。若焊接电流过大，容易 产生咬边和成形不良，使热影响区增大，甚至造成烧穿；若焊接电流过小，使熔深减小，容易 产生焊肉不饱满、未熔合等，而且电弧的稳定性也差。使用直径I. 6mm焊丝推荐送丝速度 为250~300IPM，，对应实际焊接电流260~350A，可以使焊脚6~9mm的角焊缝获得较大的熔 深，角焊缝与作为母材的LNG低温储罐底板和LNG低温储罐侧壁之间融熔合较好。IPM为 inches per minute简称，意为英寸/分优选的，焊丝和焊剂为瑞典伊萨（ESAB)焊材生产的 直径1.6mm焊丝，焊丝型号OK Autrod 19. 82,配套焊剂型号为Flux 10. 90。优选的，焊丝 和焊剂为德国UTP特种焊材