趙孔標(biāo) 朱小鋒

摘 要：NO96薄膜型LNG船是液化天然氣常用的海運交通工具之一，本文針對NO96薄膜型LNG船的特殊脈沖氬弧焊焊接，分析其焊接原理和特點，對其由于直流電焊優(yōu)點進(jìn)行分析，通過分析NO96薄膜型LNG船，結(jié)合其工藝判定和相關(guān)培訓(xùn)要求，對于殷瓦鋼材料的手工焊接技術(shù)進(jìn)行分析，力求實現(xiàn)非脈沖環(huán)境下實現(xiàn)精切焊接，希望能夠為相關(guān)航海建設(shè)工程提供參考。

關(guān)鍵詞：NO96薄膜型LNG船;非脈沖;焊接工藝

中圖分類號：U671.82 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）04-0069-03

海底蘊含著豐富的天然氣資源，其中液化天然氣更是能源主要類型之一。因此也帶動了液化天然氣船舶建造發(fā)展。為了讓實現(xiàn)高效液化天然氣運輸，海洋船舶工程往往會以建造模擬艙的方式檢驗船廠的質(zhì)量，認(rèn)證其是否符合建造需求。此類型的液化天然氣船也成為了當(dāng)代船舶市場發(fā)展的主流。NO96薄膜型LNG船是天然氣運輸船的一種類型，它內(nèi)部設(shè)置了殷瓦鋼材料，其能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部貨艙維護(hù)功能，常見的殷瓦鋼手工焊方式是非脈沖氬弧焊焊接技術(shù)，本文結(jié)合其特點，介紹該類型的焊接工藝[1]。

1 相關(guān)概念簡述

1.1 LNG船

LNG船（Liquefied Natural Gas Ship）屬于液化天然氣船類中的一種，該船能夠保證船運貨物在低一百六十多度的環(huán)境下進(jìn)行海上運輸，類似于陸運冷鏈系統(tǒng)。也被稱為“海上超級冷凍車”。由于冷凍環(huán)境、運輸環(huán)境極其嚴(yán)苛，LNG船被稱為國際船運界的“三高產(chǎn)品”。同時，此類船對原材料和工藝要求極高，縱觀全球，僅有美國、日本、韓國、中國及少數(shù)歐洲國家有此造船技術(shù)。

常見的LNG船（Liquefied Natural Gas Ship）內(nèi)部儲存系統(tǒng)擁有支撐式和薄膜式兩種。其冷鏈接收處有專用碼頭，儲罐成為裝載液化天然氣的主要容器，通過在氣化裝置處理后，這些液態(tài)氣體加熱處理后會氣化，順著熱氣流輸送到用戶處。對于液貨艙而言，在主、次層INVAR的焊接模式方面，其中，GTT No.96型的船舶可以采用自動焊接，其焊接質(zhì)量容易得到控制[2]。

1.2 氬弧焊

氬弧焊借助了稀有氣體的保護(hù)，讓焊件在氣體中得到保護(hù)，避免發(fā)生氧化，其焊接原理是在普通的電弧焊焊接基礎(chǔ)上輸入氬氣，從而保護(hù)金屬焊材。這讓通過高電流的焊材在短時間內(nèi)融化成液熔;在氬氣的保護(hù)下，焊接避免和空氣中的氧氣接觸，不會發(fā)生氧化銹蝕，這種焊接技術(shù)質(zhì)量和焊接精確度高，因此常被運用到高質(zhì)量機(jī)械設(shè)備焊接中。

2 相關(guān)焊接工藝分析

本文探討的NO96薄膜型LNG船殷瓦鋼非脈沖氬弧焊焊接工藝，是將殷瓦鋼作為焊接對象，針對其特性，采用特殊的焊接母材和焊接手段。下面，筆者對此進(jìn)行分析：

2.1 焊接母材

本次研究中采用的母材是殷瓦鋼（Invar），此材料是一種特殊的鎳鐵合金鋼，其中物質(zhì)含量如表（表1）。

在以上化學(xué)組成成分影響下，殷瓦鋼的熱膨脹系統(tǒng)極低，這也能讓其在超級低溫的狀態(tài)下保持原狀，不會受到環(huán)境影響，因此經(jīng)常使用在低溫運輸中。其也是NO96薄膜型LNG船建造成分之一。

同時，不過這種材料也有一定的缺陷，殷瓦鋼的抗腐蝕能力極差，在潮濕的環(huán)境中極易生銹。因此，在使用該材料時要保證內(nèi)部車間內(nèi)的空氣干燥度大于60%，除此之外，還要在內(nèi)部配置除濕空調(diào)和濕度檢測儀。通過控制整個車間的封閉性，避免水分子和殷瓦鋼直接接觸。受到焊接環(huán)境影響，殷瓦鋼也容易接觸焊接人員的汗水和呼吸水分子造成大面積銹蝕氧化[3]。因此，專業(yè)焊工在執(zhí)行焊接任務(wù)時候還要帶著橡膠皮手套和口罩。此外，殷瓦鋼的質(zhì)地較薄，因此在焊接時十分容易氧化，建議焊接人員在處理時要輕拿輕放，切勿讓其折損。

2.2 焊接模式

由于材料特征影響，在執(zhí)行焊接任務(wù)中，焊工需要嚴(yán)格控制各項焊接參數(shù)和技術(shù)流程。分析其常見的焊接形式，主要有以下搭接焊、和頂焊兩種樣式。這兩種模式根據(jù)焊接部位不同，常被用于NO96薄膜型LNG船貨維護(hù)系統(tǒng)中。

2.3 焊接位置

按照NO96薄膜型LNG船舶建設(shè)要求，在車間焊接模式主要有平、橫、豎、仰焊幾種方式，筆者將常見的殷瓦鋼厚度組合樣式展示于下（如表2所示）。

2.4 焊前準(zhǔn)備

2.4.1 焊接原材料

本次焊接原材料主要采取日本冶金工業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的NO96薄膜型LNG專用殷瓦鋼，其中厚度類型有0.7mm、1.0mm、1.5mm三種。除此之外，還選取了韓國生產(chǎn)的熱保護(hù)絕緣墊、高純度的氬氣。

2.4.2 焊接設(shè)備

本次焊接設(shè)備采用的是ESAB Tig 2200i脈沖鎢極氬弧焊機(jī)，遵循設(shè)計原理，在使用時進(jìn)行非脈沖操作。同時，采用ESAB 1.6mm的鎢極。本次采用的襯墊是具有較好散熱性能的銅襯墊，當(dāng)進(jìn)入絕緣箱焊接步驟時候，改為玻璃棉絕緣保護(hù)襯墊。

2.4.3 勞保工具

為了實現(xiàn)較好的研究效果，本次實驗嚴(yán)格控制水分子成分，要求焊工人員佩戴相關(guān)專業(yè)級橡膠皮手套、安全口罩和面具等。

2.4.4 焊前環(huán)境處理

顧及到殷瓦鋼獨特化學(xué)特性，需要操作人員在焊接前將車間內(nèi)部進(jìn)行去塵處理，通過去濕空調(diào)、無水酒精等對空氣進(jìn)行凈化，對瓦鋼板表面的水分、油垢、表面渣滓用銼刀進(jìn)行打磨和潤滑，處理后立即用無水酒精擦拭。

2.5 裝配定位

為了避免焊接時候無意刮傷殷瓦鋼板，需要采用專用設(shè)備將兩塊或三塊搭接的板夾緊。減少裝配定位之間的間隙，確保焊縫精度符合要求。同時，避免定焊時將熔液滴到鋼板邊緣，建議定焊間距設(shè)置為十毫米左右。

在裝置定位時，收弧和起弧要求時間要短，一般定位電流在45安-65安左右。保持在焊接電流的兩倍左右即可。定位的目的是控制殷瓦鋼之間的間隙，若間隙過大，會熔穿鋼板[4]。若設(shè)置電流過大也會造成溶孔現(xiàn)象。不利于殷瓦鋼焊接操作。

值得注意的是，若定位焊接沒有達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，會直接影響后面的焊接成效、當(dāng)定位焊點過大，會干擾整個焊接流程的進(jìn)行。對此，在定位焊接時，要盡量讓上邊緣的金屬熔延至下板焊接，同時，保證較小的定位焊點，僅讓殷瓦鋼兩端能夠定位焊接即可。

3 非脈沖氬弧焊焊接過程

3.1 非脈沖氬弧焊焊接技術(shù)要點

在進(jìn)行常規(guī)的搭接焊和頂焊時，相關(guān)按揭人員盡量不要使用焊絲，若在頂焊裝置處理后發(fā)現(xiàn)孔隙，可以進(jìn)行填絲處理。

在焊接時候，盡量讓焊接鎢極游走在殷瓦鋼片之間邊緣角，禁止碰到殷瓦鋼片，造成敏感性氧化。焊接的手動方式為自上而下，通過上板金屬熔融下滑下板。全過程采用自左向右的“Z”型往返焊接。技術(shù)人員要將焊槍擺動頻率控制在2秒三次的頻率中，切忌停頓。如果整個過程不流暢，很容易讓上部分的熔融液不能均勻流向，加深焊縫表面寬度。讓“R”角變小，更會加重底板焊透程度，讓殷瓦鋼板報廢。

在進(jìn)行焊接時候，鎢極擺動要無限接近兩地板中心，進(jìn)行自上而下的往復(fù)擺動，值得注意的是，若擺動太靠上，會增加R值、讓焊縫上突;反之，若擺動太靠下，也會讓R值變小，造成焊縫內(nèi)陷。

針對其焊接工藝而言，若采用0.7mm的殷瓦鋼板，在進(jìn)行立焊處理時，更要嚴(yán)格控制其裝配間隙?？梢圆扇∽陨隙禄蜃韵露系姆绞剑贿^隨著殷瓦鋼板厚薄程度不同，其擺動速度和頻率也要改善，否則會造成鋼板融化，功虧一簣。

對于頂焊而言，需要焊接人員規(guī)避由于視覺問題造成焊縫成型扭曲，建議選擇正確的角度進(jìn)行觀測，有助于實現(xiàn)其精確性焊接[5]。同時，在焊接時也建議采用低電流方式焊接，避免高熱量產(chǎn)生大面積熔融，影響焊縫外觀。

如果要采取頂焊，焊接人員需要細(xì)心控制鎢極和焊縫的角度，建議焊接時讓鎢極沿焊縫方向前后擺動。如需要同時間頂焊三塊殷瓦鋼板，建議讓鎢極沿垂直焊縫左右呈“Z”形擺動，從而讓熔液能夠完全鋪滿頂端[6]。

3.2 技術(shù)參數(shù)

表3為殷瓦焊焊接參數(shù)。

4 相關(guān)焊接檢測分析

結(jié)合殷瓦焊焊接要求，相關(guān)焊接縫隙檢查方式有目測、滲透、密性等。

4.1 目測法

殷瓦焊結(jié)合使用外觀要求，在經(jīng)過焊接處理后，要求焊縫表面盡可能順滑光潔[7]。為了后期維護(hù)后期美觀和防氧化要求，要求焊接后的殷瓦板不能出現(xiàn)大面積裂縫、裂紋和咬邊、杜絕出現(xiàn)夾鎢等焊接問題。

4.2 PT檢測

PT檢測又稱之為滲透檢車，其目的是檢測焊過的殷瓦鋼板有無裂縫、氣孔等漏洞。

4.3 宏觀鏡金相處理

宏觀金相檢測按照GTT NO.96執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[8]，在經(jīng)過處理后的焊接試樣經(jīng)過切割、打磨、腐蝕等不同程度的處理后，借助微觀電子顯微鏡拍照、通過標(biāo)記尺寸、測量等方式，檢驗其是否滿足使用要求。

5 結(jié)語

綜上所述，在基于NO96薄膜型LNG船殷瓦鋼非脈沖氬弧焊焊接工藝研究基礎(chǔ)上，通過選取合理的焊接材料、焊接材料厚度、采取正確的焊接工藝，有助于在脈沖氬弧焊焊接工藝基礎(chǔ)上，焊成優(yōu)質(zhì)焊條。本文通過分析NO96薄膜型LNG船應(yīng)用范圍以及非脈沖氬弧焊特點，結(jié)合殷瓦鋼特性進(jìn)行了優(yōu)化分析，希望能為我國航海運輸提供新的建設(shè)焊接思路。

參考文獻(xiàn)

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