[发明专利]LNG低温罐底板的焊接工艺

说明书

技术领域

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

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～140mbarg，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℃，罐内温度可达到-160℃。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。

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h1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h1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

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。

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0~5mm，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1.6mm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。

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25~30mm，焊接速度22~25 in/min，焊丝角度55~60°。

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33~35mm，焊接速度15~17in/min，焊丝角度61~65°。