双燃料船LNG高压双壁管安装与焊接工艺的制作方法

本发明属于船舶制造技术领域，具体是一种双燃料船LNG高压双壁管安装与焊接工艺。

背景技术：

对于LNG(液化天然气)燃气供给管系，为了尽可能避免因管路焊接等缺陷造成的泄漏危险，依照IMO及船级社的规范要求，机械处所的燃气管采用高压双壁管形式。一旦内管发生泄漏，还有外套管进行隔离保护，减少火灾爆炸风险。内管用于燃气输送，内外管之间的腔体有风机不间断地抽风，一旦发生内管泄漏，漏出的燃气会立即被抽风机排出至露天安全区域。

LNG双壁管内管材料为不锈钢316L；双壁管外管材料为不锈钢304。LNG管的连接方式均为对接焊(与设备连接采用特制多孔法兰)。主机带接口管的材质为双相不锈钢。

主机LNG管工作压力为330bar；发电机、锅炉LNG管工作压力为7bar。LNG管在机舱外采用单管形式，机舱内为双壁管形式。

LNG双壁管在内外管之间径向布置一定数量的滑动支架和固定支架。以保证内管有足够的机械支撑。滑动支架与外管间有PTFE衬垫，以减少金属管壁之间因直接接触造成严重摩擦。

基于LNG燃气管的特殊性，需编制LNG管安装焊接工艺。

技术实现要素：

本发明基于LNG燃气管的特殊性，提出一种双燃料船LNG高压双壁管安装与焊接工艺，包括以下步骤：

S1、焊接内管对接焊缝；

S2、内管对接焊缝进行焊缝探伤和内管密性试验，不合格返回S1；合格装配外管HALF型外套；

S3、外管HALF型外套装配后，点焊横向焊缝：先旋转外管HALF型外套至方便施焊的位置完成第一侧横向焊缝的点焊，再旋转外管HALF型外套至方便施焊的位置完成第二侧横向焊缝的点焊；

S4、旋转外管HALF型外套至方便的位置进行观察和补焊；

S5、依次完成前端外管对接环形焊缝和后端外管对接环形焊缝的点焊工作。

优选的，LNG高压双壁管存放、安装与焊接过程中满足：

-存放不能受到碳钢杂质的影响，放在干燥的室内；

-存放的底面应平整，并垫木板或其它非金属物质，存放期间保管人员注意保持LNG高压双壁管表面的清洁，防止表面铁质污染和损伤；

-存放时LNG高压双壁管必须用帆布遮盖，管子的端部用塑料堵盖封住；

-焊接时所有电焊皮带、氧乙炔皮带、打磨风管、临时照明线严禁从LNG高压双壁管管材上通过；

-LNG高压双壁管表面用三防帆布捆好加以保护，严禁在管上行走踩踏。

优选的，LNG高压双壁管焊接前定位：坡口角度60～70°，根部间隙0～3mm，根部留根0～1mm。

优选的，开坡口时，采用刨边或铣边的方式加工，或者手工打磨开坡口；背面清根，采用不锈钢砂轮打磨。

优选的，对接定位时：内管对接焊缝时偏差为0～1mm，外管偏差0～2mm。

优选的，焊接方法为采用钨极氩弧焊，背面通氩气进行保护，氩气纯度≥99.99％，单面焊双面成型。

优选的，焊接方法为采用钨极氩弧焊+CO2焊或者钨极氩弧焊+手工焊，以氩弧焊打底，CO2焊或者手工焊盖面。

优选的，LNG高压双壁管的材质、管径、壁厚按照对应的WPS，具体见LNG管对应的WPS列表以及WPS参数列表；焊接工艺参数按照WPS参数。

优选的，LNG高压双壁管的切割采用等离子切割法或机械方法截取，并采用连续性切割；使用丙酮中浸泡过的布条，多次擦拭LNG高压双壁管的接头区，以清除打磨后的碎屑和缝口上残留的污物、油脂；焊接工具用在丙酮液中浸过的抹布擦拭干净，如果从清理完到开始焊接操作1小时上，应在焊接前将接头区用在丙酮溶液中浸泡过的抹布重新擦拭；管子点焊应采用与焊接同种牌号的焊材，定位点为120度三处，每处的长度不大于10mm，高度与宽度不得超过正式焊缝，焊点应均匀、牢固，不得有裂纹存在，反面形成与焊缝一致，焊接覆盖前经裂纹检查；

优选的，多层多道焊时，每焊一层都要彻底清除焊渣，避免夹渣；每道焊缝的层间温度必须严格控制在60℃以下，即第一层焊缝焊好后，应进行快速冷却，待温度＜60℃时，再焊第二层焊缝；层间温度用点温计测量，测量点距焊缝边沿30mm。

本发明的有益效果

本发明创新了LNG双壁管的制造流程，简化了制造工艺步骤，减低了LNG双壁管的制造成本，并提高了LNG双壁管的制造精度，提升了产品质量。

附图说明

图1为本发明LNG高压双壁管焊接顺序示意图。

图2为本发明LNG高压双壁管坡口角度示意图。

图3为本发明LNG高压双壁管定位同轴要求示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

结合图1，一种双燃料船LNG高压双壁管安装与焊接工艺，包括以下步骤：

S1、焊接内管对接焊缝1；

S2、内管对接焊缝1进行焊缝探伤和内管密性试验，不合格返回S1；合格装配外管HALF型外套；

S3、外管HALF型外套装配后，点焊横向焊缝2；3：先旋转外管HALF型外套至方便施焊的位置完成第一侧横向焊缝2的点焊，再旋转外管HALF型外套至方便施焊的位置完成第二侧横向焊缝3的点焊；所述方便施焊的位置是旋转后形成俯焊；

S4、旋转外管HALF型外套至方便的位置进行观察和补焊；

S5、依次完成前端外管对接环形焊缝4和后端外管对接环形焊缝5的点焊工作。

优选的实施例中，LNG管的存放、加工过程的保护：

1、不锈钢管材放置时，不能受到碳钢杂质的影响，存储时应尽量放在干燥的室内。专门的仓库或指定区域。

2、不锈钢管堆放的地面应平整，并垫木板或其它非金属物质，在储存期间保管人员应注意保持不锈钢表面的清洁，防止表面铁质污染和损伤。

3、不锈钢管必须用帆布遮盖，管子的端部应用塑料堵盖封住。

4、不锈钢加工时周围工作场地严禁有碳钢物质存放在工作区域内，防止铁污染不锈钢。

5、不锈钢加工时不得随意用手或脏手套触摸不锈钢工件，加工时应穿戴好干净的劳保用品。

6、不锈钢加工时所使用的工具都应符合不锈钢加工工具要求(工件台、夹具、撬棍、榔头、钢丝刷等都应是不锈钢材料。所使用的吊装工具也应是不锈钢的，起吊绳索必须用干净的尼龙绳等能符合不锈钢起吊工具的材料。

7、不锈钢管上船安装时管口必须是百分之百封口，保持工作场地的环境清洁，管子轻拿轻放。

8、所有电焊皮带、氧乙炔皮带、打磨风管、临时照明线严禁从不锈钢管材上通过。

9、管子表面都应用三防帆布捆好加以保护。严禁在不锈钢管上行走踩踏。

优选的实施例中，不锈钢管坡口及安装定位要求：

1、管子安装时不要拆除管子外的三防布保护。管口及支架位置因施工需要拆除保护的，施工后要及时的恢复管子的保护。

2、LNG管安装时管子要在自然状态下调整对中；杜绝强行拉撬。必要时可以调整支架以便管子对中。

3、并排布置的LNG管路，为了防止管子全部安装到位后，靠近内侧的管子不好焊接，可以先将内侧的管子安装焊接后再安装外侧的管子。

4、因LNG管没有和其他管路同步预装，后期安装时为了方便施工，可以拆除部分碳钢管，必要时可以修改碳钢管。

5、结合图2，LNG管子要求坡口角度60～70°，根部间隙0～3mm，根部留根0～1mm。

6、结合图3，管子定位同轴度要求：双壁管内管允许偏差0～1mm；双壁管外管允许偏差0～2mm；内部介质为LNG的单管允许偏差0～1mm；透气及通风管许偏差0～1mm。

优选的实施例中，不锈钢管(LNG高压双壁管)焊接：

1、根据对接管的材质、管径、壁厚参考对应的WPS，具体见LNG管对应的WPS列表以及WPS参数列表(对接管是指LNG内/外管焊接时的对接两侧管，对接两侧管的材质分别记为母材1、母材2)(WPS列表及WPS参数列表均为英制)。

LNG管对应的WPS列表

2、焊接方法：采用钨极氩弧焊时，背面应通氩气(氩气纯度≥99.99％)进行保护，单面焊双面成型。采用钨极氩弧焊+CO2焊或者钨极氩弧焊+手工焊时，以氩弧焊打底，CO2焊或者手工焊盖面。

3、焊接材料：应与母材匹配，且有相关船级社或其他有资质机构的认可。使用前应按产品说明书的要求进行处理。

4、焊接工艺参数：参考WPS参数，并根据现场实际情况进行调整。

WPS参数列表

备注：其中Rr为打底层，Fr为填充层，Cr为盖面层，6G为管倾斜45°固定位置。

5、管子材料必须采用等离子切割法或机械方法进行截取。对于不锈钢管，应尽量连续性切割，在切割过程中，尽量不与碳钢混切，要防止铁污染不锈钢。注意所有余料必须回收进不锈钢专用场地保管。

不锈钢管开坡口时，可采用刨边或铣边的方式加工，也可手工打磨开坡口。背面清根，可采用不锈钢砂轮打磨。

6、焊缝两侧各50mm范围内不能有脏物、油、锈污等杂物，毛刺、倒角等应清除干净。可用不锈钢刷子清除不锈钢管表面的氧化物(不锈钢刷子不能在碳钢上使用，以免产生污染)。用在丙酮中浸泡过的布条，多次擦拭整个接头区，清除打磨后的碎屑和缝口上残留的污物、油脂。

7、坡口表面的缺陷必须修复处理。

8、焊材必须保持清洁干净，不施焊时，不允许裸露在工件上或其他地方。

9、接头清理后，要特别注意接头区不能用手触摸或在脏的工作台上拖拉。要求工作者要戴上干净的工作手套。

10、焊接工具用在丙酮液中浸过的抹布擦拭干净。如果从清理完到开始焊接操作1小时上，应在焊接前将接头区用在丙酮溶液中浸泡过的抹布重新擦拭。

11、管子的点焊应采用与焊接同种牌号的焊材，定位点为120度三处，每处的长度不大于10mm，高度与宽度不得超过正式焊缝，焊点应均匀、牢固，不得有裂纹存在，反面形成与焊缝一致，焊接覆盖前应经裂纹检查。

12、采用氩弧焊焊接时，管内应先接好充气装置，管子两端用海绵或对母材不产生腐蚀的材料封妥。焊前应调好保护气体的流量大小，一般流量为10—20L/min，同时排除气体输送管内空气1—2min。焊接前应预先对焊接管内充氩气1—2min，充氩气的入口应安排在管子的下端，入口与出口要有压力表，使管内焊缝保护良好，充氩气压力为0.02—0.05Mpa。

13、所有焊接操作应在防风和防气候影响的条件下进行。

14、所有对接焊缝应完全焊透。采用单面焊双面成形，只要有可能，焊缝应以俯焊位置施焊。

15、焊接过程中，对于不锈钢管，应采用不锈钢皮或防飞溅剂等进行保护(对于手工电弧焊，应对坡口两侧单边200mm内进行保护)，避免焊接飞溅落到不锈钢表面，否则难以清除。如若造成一些损伤如：焊接飞溅、电弧击伤，烟斑和机械划痕，必须及时彻底清除(用砂轮粗磨后，抛光机抛光)。

16、尽可能以最小的热输入进行焊接。

17、多层多道焊时，每焊一层都要彻底清除焊渣，避免夹渣。并且每道焊缝的层间温度必须严格控制在60℃以下，即第一层焊缝焊好后，应进行快速冷却，待温度＜60℃时，再焊第二层焊缝。层间温度用点温计测量，测量点距焊缝边沿30mm。

18、焊接中产生的缺陷，如：裂纹、端部弧坑、气孔以及凹陷等应及时清除后才能继续焊接。

19、不允许在构件坡口外有电弧擦伤母材的痕迹。

20、焊接时，不允许在焊缝及管子上引弧，引弧时，要防止钨板直接与工件碰击，以免在焊缝区产生黑点。如果发生时，可用砂轮打磨去除。

21、焊接中断时，时间过长，表面被氧化，再续焊时，焊丝的端部应去掉。熄弧时，不能立刻提起焊枪，要注意滞后气体对焊缝的保护作用。

22、整个焊接过程应在单一热周期内连续进行，而且整个焊接过程要有专人监控和检查。请现场做好相应记录(施焊人、每道的电流、电压、焊速、层间温度等)

23、丙酮属于易燃物品，用其清洗焊接部位时要注意明火。

24、由于采用氩弧焊和管内充氩气保护，散发出的氩气浓度较大，焊接时有臭氧产生，施工场所要有良好的通风条件保护职工的身体健康。

25、对于不锈钢管焊后呈过热或氧化颜色(热氧化区颜色由黑色、蓝色、紫色到稻草色)的部位，应采用不锈钢砂轮片仔细打磨掉。

26、对于焊缝返修超过三次的不锈钢管，应报废处理。

优选的实施例中，不锈钢管(LNG高压双壁管)焊后清理、检验：

1、焊后焊缝表面应成型均匀，焊缝末端光滑过渡，所有的焊缝表面不应有裂纹、咬边、弧坑、夹渣、焊渣、焊瘤等缺陷。

2、焊接质量检验人员应经必要的技术培训。

3、对于LNG单壁管，应做100％RT。

4、对于LNG双壁管，内管应做100％RT，外管的内侧和外侧要经过目测检查并做100％PT。

在内外管全部焊接完毕后，要分别进行内管和外管的密性试验方可完成双壁管的施工。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。