LNG低温储罐9%Ni钢对接焊道的焊接方法技术领域
本发明适用于采用窄间隙高频热丝TIG方法进行立焊，材质为9％Ni钢的LNG低温储罐，储罐容积为3～16×106m3。
背景技术
TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding)，又称为非熔化极惰性气体钨极保护焊。9％Ni钢是含Ni量为9％的低碳钢，使用温度最低可达-196℃，是一种低碳调质钢，组织为马氏体和贝氏体，这种钢在LNG低温储罐领域具有广阔的前景，是制造LNG低温贮罐的主要材料。9％Ni钢的焊接是LNG储罐建设的重要环节，特别是LNG储罐的立向焊道的焊接质量直接影响到储罐服役的安全性。
目前，LNG储罐立向焊道焊接主要采用的方法有:第一种是手工焊条电弧焊，这种方法具有操作灵活、简便易行、适应性强的优点。但它的焊接效率低，对焊工的要求高，焊工的技术水平对焊接质量的影响大，且劳动强度大，人员成本高。第二种手工钨极氩弧焊，这种方法能保证焊接接头具有高的质量，这种方法能分别控制焊接电流和焊丝的给送速度，容易控制稀释率而得到满意的焊道形状，但它的焊接效率极低，焊工的技术水平对焊接质量的影响大。第三种是药芯焊丝熔化极气体保护焊，这种焊接方法熔敷速率大，效率高，主要问题是容易产生熔合不良和气孔，焊接接头的低温韧性差，且焊丝依赖进口，焊接成本高。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有LNG低温储罐立向焊道焊接技术至少存在以下问题:第一，现有的焊接方法都是手工焊接，焊接效率很低，在实际焊接施工中，需要大量富有经验的焊工，劳动力成本很高；第二，采用现有焊接方法，焊接接头的一致性难以保证，产生焊接缺陷几率大，焊接接头低温韧性差；第三，9％Ni钢立向焊道是异种钢焊接，需要采用较大的坡口形式，以提高焊接熔合比，焊材消耗大；第四，采用现有焊接方法，需要进行焊道背 面清根，焊道表面需要打磨。
发明内容
为了解决现有焊接技术的问题，本发明提供了LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，用于LNG低温储罐9％Ni钢立向对接焊道的窄间隙高频热丝TIG焊接。该焊接方法通过设计坡口型式，选择根焊和填充盖面焊接工艺，克服现有技术的焊接效率低、焊接材料消耗大、焊道缺陷多、焊接接头性能差，对焊工操作技能要求高等缺点。该焊接方法具有焊接效率高、焊道质量好、焊接接头性能优良等特点。本发明所采用的技术方案为一种LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，包括如下步骤：
S100、设计带钝边的窄间隙对接坡口，所述对接坡口为U型，所述对接坡口钝边间隙为0mm，所述对接坡口钝边钝边厚度为1.5～2.0mm，所述对接坡口钝边坡口角度为3～5，所述对接坡口钝边坡口底部倒角为3～5mm；
S200、采用窄间隙热丝TIG工艺依次进行单层打底焊、底部加强焊、填充焊、盖面焊。
所述的LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，所述步骤S200中，所述单层打底焊焊接采用的基值焊接电流为220A，脉冲频率200Hz，峰值焊接电流260A，脉冲频率200Hz，焊接电压11V，焊接速度140～150mm/min，送丝速度3000～3500mm/min，热丝电流为30A。
所述的LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，所述步骤S200中，所述填充焊采用的基值焊接电流为260A，脉冲频率250Hz，峰值焊接电流330A，脉冲频率250Hz，焊接电压11V，焊接速度140～150mm/min，送丝速度3000～3500mm/min，热丝电流为30A。
所述的LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，所述步骤S200中，所述采用的盖面焊所采用的基值焊接电流为260A，脉冲频率250Hz，峰值焊接电流330A，脉冲频率250Hz，焊接电压11V，焊接速度140～150mm/min，送丝速度3000～3500mm/min，热丝电流为30A。
所述的LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，所述步骤S200中，所述单层打底焊、底部加强焊、填充焊、盖面焊采用直流焊接电源，直流热丝电源。
所述的LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，进行所述步骤S200操作时，送丝嘴与工件夹角30°±2°，窄间隙焊炬为垂直工件方向。
所述的LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，进行所述步骤S200操作时，通入的保护气Ar流量为15～30L/min。
所述的LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，采用窄间隙热丝TIG工艺进行焊接时，选用直径为1.0mm，牌号为Inconel625的焊丝。
所述的LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，所述单层打底焊、底部加强焊、填充焊、盖面焊的厚度分别为3mm。
本发明能有效的控制焊接变形，避免焊接热裂纹，焊接磁偏吹，焊接接头低温力学性能良好，本发明具有如下优势：
发明的该焊接工艺实现了LNG低温储罐用9％Ni钢板立向对接焊道的窄间隙热丝TIG焊接，焊接过程稳定。
焊接热输入量小、焊道窄且光滑美观。按照JB/T4730.1～6-2005《承压设备无损检测》，探伤等级Ⅰ级，节约焊材近60％；-196℃焊接接头CTOD平均值为0.65mm。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明一实施例的对接坡口尺寸结构示意图。
图2为本发明一实施例的焊层分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
本发明提供的LNG低温储罐9％Ni钢对接焊道的焊接方法，用于LNG低温储罐9％Ni钢立向对接焊道窄间隙高频热丝TIG焊接，包括如下步骤：
S100、设计带钝边的窄间隙对接坡口，接坡口为U型，对接坡口钝边间隙为0mm，对接坡口钝边钝边厚度为1.5～2.0mm，对接坡口钝边坡口角度为3～5，对接坡口钝边坡口底部倒角为3～5mm；
S200、采用窄间隙热丝TIG工艺依次进行单层打底焊、底部加强焊、填 充焊、盖面焊。
详细之，步骤S200中，单层打底焊焊接采用的基值焊接电流为220A，脉冲频率200Hz，峰值焊接电流260A，脉冲频率200Hz，焊接电压11V，焊接速度140～150mm/min，送丝速度3000～3500mm/min，热丝电流为30A。
步骤S200中，所述填充焊采用的基值焊接电流为260A，脉冲频率250Hz，峰值焊接电流330A，脉冲频率250Hz，焊接电压11V，焊接速度140～150mm/min，送丝速度3000～3500mm/min，热丝电流为30A。
步骤S200中，所述采用的盖面焊所采用的基值焊接电流为260A，脉冲频率250Hz，峰值焊接电流330A，脉冲频率250Hz，焊接电压11V，焊接速度140～150mm/min，送丝速度3000～3500mm/min，热丝电流为30A。
步骤S200中，单层打底焊、底部加强焊、填充焊、盖面焊的厚度分别为3mm。
步骤S200中，单层打底焊、底部加强焊、填充焊、盖面焊均采用直流焊接电源与直流热丝电源。
进行步骤S200操作时，采用大功率直流焊接电源，直流热丝电源，选用直径为1.0mm，牌号为Inconel625的焊丝。窄间隙焊炬为垂直工件方向，送丝嘴与工件夹角为30°±2°，保护气Ar流量为15～30L/min。
为进一步描述LNG低温储罐9％Ni钢环向对接焊道的焊接方法，特举如下实施例：
进行32mm厚、300mm长、150mm宽的一对X7Ni9板立向对接焊的试板，坡口形式为U型，见图1，试板厚δ＝32mm、试板长300mm，试板宽150mm，坡口钝边间隙为0mm钝边厚度p为1.5mm，坡口角度β为3°，底部倒角R为3mm，a＝1mm，S＝4mm，其中S＝R+a。
先将试板按附图1组对好，具体焊接层数分布见图2。
焊接过程采用的焊接参数如表1、表2所示：
表1 打底焊接工艺参数
表2 填充盖面工艺参数
窄间隙焊炬为垂直工件方向，送丝嘴与工件夹角为30°±2°
焊后对试板按照按照JB/T4730.1～6-2005《承压设备无损检测》，探伤等级Ⅰ级，按NB/T47014-2011进行纵弯试验，面弯试验，拉伸试验，焊道及热影响区-196℃冲击试验均满足标准要求；按GB/T21143-2007进行焊接接头-196℃CTOD检测，CTOD均值为0.65mm。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。