LNG产品封罩仰45°TIG单面焊双面成形技术

余英 张存武

摘要：本文主要讲述LNG产品关键支撑结构封罩焊接关键操作技术，在罐体无法转动时利用仰45°方向手工TIG单面焊双面成形操作技术解决封罩焊缝的全熔透问题，使封罩焊接的一次合格率提升到98%以上，LNG产品夹层结构的密封性能和真空性能得到了保障，具有很大的实际意义。

关键词： 封罩;手工TIG焊;仰45°;单面焊双面成形

一、简介

LNG产品是公司新产业的主要发展方向，现公司生产的LNG集装箱、LNG铁路罐车等大部分产品均采用8点支撑的双层罐结构，此结构中玻璃钢-封罩结构是产品主要受力点，在内容器的受力传递到外罐及相关的支撑结构中封罩与外罐的焊缝起着决定性的因素。此前，封罩部位在抽真空时多次发现漏点，夹层空间真空无法保证，此种情况返工较难，且有可能会报废外罐。因此，封罩焊缝质量一次性合格率对整个产品质量至关重要，生产过程中受套罐工序影响，在封罩未完成焊接之前，罐体是不能转动的，套罐时4个下封罩全处于仰45°位置（见图1），焊接操作难度极大，下面主要介绍在试制生产时攻关解决此焊接难题的操作技术，此技术已沿用至实际生产当中，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：封罩材料为16MnDR Ⅱ，规格为t20mm ，板材为16MnDR，规格为t6mm/t4mm，焊缝接头形式见图2，焊接位置见图3。

焊材：焊丝  φ2.0  ER50-6

电源极性：直流正接

气体：99.97%Ar纯氩气

（二）焊前处理及装配定位

（1）表面清理：将筒体正、反面两侧20mm范围内及坡口表面的油、锈、水和氧化物等杂质彻底清除干净;将封罩预先进行酸洗，并保证表面洁净。

（2）装配要求：试件装配要求如图4所示。坡口钝边厚度0–1mm;定位焊要保证单面焊双面成型，长度10–15mm，装配间隙2mm左右。

三、主要操作方式方法

（一）封罩打底焊工艺

（1）定位焊：采用4点固定，分别在4点、7点、11点和1点附近点焊固定，以保证施焊过程的连续性。点焊时尽量将电弧中心及焊丝位置靠近根部，并短暂延迟2～3s，使熔孔在根部充分形成，采用息弧法及月牙摆动法充分将封罩与筒体坡口熔接到一起，保证点焊处熔透。不管是4点和7点位置，或是11点和1点位置，焊枪尽量对准封罩以保证封罩形成熔池从而引焊丝与管板搭接以形成过度熔池，以保证单面焊双面成型。焊枪角度见图5。

（2）4点到7点位置：此位置属于横焊与仰焊，采用左焊法操作，焊枪摆动方向与封罩轴线保持45°～60°之間，与垂面方向保持10°左右，运枪采用上下月牙摆动方式打开熔孔，焊丝尽量靠近封罩，以点移法送丝。熔池形成后，在月牙摆动到封罩与焊丝接触位置时稍作停留，焊丝充分熔化，熔池因重力作用向筒体移动，直到接触筒体时焊枪弧心移至筒体坡口附近形成熔池，保证背面成型。

（3）1点到11点位置：与4点到7点位置不同的是，此时封罩在下，起弧位置仍在封罩，焊枪上下摆动，焊丝在筒体侧移入形成熔池，并延伸至封罩。焊枪运走方式行走速度与4-7点相似。

（4）7点到11点位置（7点到11点位置）：此位置倾向于立焊与仰焊，此时操作时可将焊枪倒置，焊枪摆动时倾向与左右摆动。焊枪弧柱尽量内伸，焊丝在封罩侧熔化后延伸至筒体形成熔池，以保证背面成型。

注意：（1）焊接到离点焊位置有时必须将点焊重新熔化，焊丝直径2倍左右距离时，电弧沿熔孔周边划圈等充分打开熔孔后快速填丝以保证接头处焊接质量;（2）焊接顺序最好选择对称焊，可以充分保证施焊时间隙，优先从小间隙位置施焊。打底焊时工艺参数如表1：

（二）填充层

焊前先清除打底焊焊道和坡口附近氧化部分及熔渣，将熔接不良的部分通过打磨或再熔接处理光滑;

焊接同打底焊，也可连续施焊。焊接时手法可以采用摇把形式，焊嘴稍用力压在焊缝上，手臂以一定幅度摇摆，可以提高焊接过程中焊枪的稳定性，提高气体的保护效果，焊缝成形较好。

（三） 盖面层

盖面时罐体可以转动，所有位置均可处于平角焊位置，焊接参数如上表，操作方法不做赘述。

四、关键点

在整个焊接中，焊接顺序、焊枪的角度、打底焊接参数的大小、运条手法以及送丝方法和时机都是影响焊接质量的关键。下面是实际操作中的难点介绍：

（1）仰焊操作时，因熔池受重力作用，熔滴容易脱离熔池，施焊时焊缝容易背面成形不良或表面形成焊瘤，操作难度大;

（2）封罩为20mm，筒体4～6mm，板厚不一样，施焊时确保两部件同时熔化难度较大。

当焊接参数调定后，送丝位置、熔孔形成位置、摆动停留技巧以及熔孔控制技术为此操作中注意的关键点。

五、收到的效果及带来的效益

封罩仰45°TIG焊打底、填充工艺解决了LNG罐车、罐箱产品套罐过程中无法旋转的问题，同时大大提高了封罩的检漏一次合格率（提高到98%以上），大大降低了焊接返修;若产生返修，每台车的成本至少增加5000元。

六、推广价值介绍

1 本操作技术可以保证内部焊接质量和外观成形。

2 本操作技术对工件无法翻转、反面无法清根的插接接头和返工、返修时的仰焊操作具有较好的指导作用。

（3）本操作技术作为提高焊工操作技能的培训教材具有很好的实用性。

七、总结及心得

实际生产中有许多问题需要细致了解工况后才能总结出有效的操作技能。

参考文献：

[1]焊接工艺及原理 （电力工业出版社）

[2]焊工技师培训教材 （机械工业出版社）

[3]中国机械工程学会焊接学会. 焊接手册 （机械工业出版社）