LNG產品封罩仰45°TIG單面焊雙面成形技術

余英 張存武

摘要：本文主要講述LNG產品關鍵支撐結構封罩焊接關鍵操作技術，在罐體無法轉動時利用仰45°方向手工TIG單面焊雙面成形操作技術解決封罩焊縫的全熔透問題，使封罩焊接的一次合格率提升到98%以上，LNG產品夾層結構的密封性能和真空性能得到了保障，具有很大的實際意義。

關鍵詞： 封罩;手工TIG焊;仰45°;單面焊雙面成形

一、簡介

LNG產品是公司新產業的主要發展方向，現公司生產的LNG集裝箱、LNG鐵路罐車等大部分產品均采用8點支撐的雙層罐結構，此結構中玻璃鋼-封罩結構是產品主要受力點，在內容器的受力傳遞到外罐及相關的支撐結構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多次發現漏點，夾層空間真空無法保證，此種情況返工較難，且有可能會報廢外罐。因此，封罩焊縫質量一次性合格率對整個產品質量至關重要，生產過程中受套罐工序影響，在封罩未完成焊接之前，罐體是不能轉動的，套罐時4個下封罩全處于仰45°位置（見圖1），焊接操作難度極大，下面主要介紹在試制生產時攻關解決此焊接難題的操作技術，此技術已沿用至實際生產當中，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，規格為t20mm ，板材為16MnDR，規格為t6mm/t4mm，焊縫接頭形式見圖2，焊接位置見圖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20mm范圍內及坡口表面的油、銹、水和氧化物等雜質徹底清除干凈;將封罩預先進行酸洗，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點固定，分別在4點、7點、11點和1點附近點焊固定，以保證施焊過程的連續性。點焊時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法充分將封罩與筒體坡口熔接到一起，保證點焊處熔透。不管是4點和7點位置，或是11點和1點位置，焊槍盡量對準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度熔池，以保證單面焊雙面成型。焊槍角度見圖5。

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

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

（4）7點到11點位置（7點到11點位置）：此位置傾向于立焊與仰焊，此時操作時可將焊槍倒置，焊槍擺動時傾向與左右擺動。焊槍弧柱盡量內伸，焊絲在封罩側熔化后延伸至筒體形成熔池，以保證背面成型。

注意：（1）焊接到離點焊位置有時必須將點焊重新熔化，焊絲直徑2倍左右距離時，電弧沿熔孔周邊劃圈等充分打開熔孔后快速填絲以保證接頭處焊接質量;（2）焊接順序最好選擇對稱焊，可以充分保證施焊時間隙，優先從小間隙位置施焊。打底焊時工藝參數如表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打磨或再熔接處理光滑;

焊接同打底焊，也可連續施焊。焊接時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，可以提高焊接過程中焊槍的穩定性，提高氣體的保護效果，焊縫成形較好。

（三） 蓋面層

蓋面時罐體可以轉動，所有位置均可處于平角焊位置，焊接參數如上表，操作方法不做贅述。

四、關鍵點

在整個焊接中，焊接順序、焊槍的角度、打底焊接參數的大小、運條手法以及送絲方法和時機都是影響焊接質量的關鍵。下面是實際操作中的難點介紹：

（1）仰焊操作時，因熔池受重力作用，熔滴容易脫離熔池，施焊時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，施焊時確保兩部件同時熔化難度較大。

當焊接參數調定后，送絲位置、熔孔形成位置、擺動停留技巧以及熔孔控制技術為此操作中注意的關鍵點。

五、收到的效果及帶來的效益

封罩仰45°TIG焊打底、填充工藝解決了LNG罐車、罐箱產品套罐過程中無法旋轉的問題，同時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;若產生返修，每臺車的成本至少增加5000元。

六、推廣價值介紹

1 本操作技術可以保證內部焊接質量和外觀成形。

2 本操作技術對工件無法翻轉、反面無法清根的插接接頭和返工、返修時的仰焊操作具有較好的指導作用。

（3）本操作技術作為提高焊工操作技能的培訓教材具有很好的實用性。

七、總結及心得

實際生產中有許多問題需要細致了解工況后才能總結出有效的操作技能。

參考文獻：

[1]焊接工藝及原理 （電力工業出版社）

[2]焊工技師培訓教材 （機械工業出版社）

[3]中國機械工程學會焊接學會. 焊接手冊 （機械工業出版社）