LNG船液货系统低温管焊接工艺

2015-02-23于彩霞孙海涛

金属加工(热加工) 2015年6期

关键词：液货不锈钢管焊材

于彩霞孙海涛

LNG船液货系统低温管焊接工艺

于彩霞孙海涛

【摘要】从焊工、焊材、工艺参数及检测等方面控制焊接的各个环节，从而保证LNG液货系统低温不锈钢管焊接质量。其中，氩气保护、热输入的控制及层间温度控制是保证LNG液货系统低温不锈钢管焊接质量的关键。

1. 概述

在LNG项目中，液货系统是比较关键的装置之一，我公司承接的LNG船液货系统采用ASTM A312 316L奥氏体低温不锈钢，为保证液货系统乃至整个船舶的安全性，必须保证低温不锈钢316L焊接质量，加强质量监控。

2.焊接性分析

ASTM A312 TP316L是超低碳奥氏体不锈钢，焊接性较好，但此项目工作温度为-165℃，对其低温韧性要求较高，而由于其导热系数小而线膨胀系数大，焊接接头在冷却过程中容易形成较大的拉应力，又因热裂纹敏感性大，所以应严格控制焊接热输入，一般不超过2.2kJ/mm。同时为提高焊缝的抗热裂性和耐蚀性，焊接时要特别注意焊接区的清洁，避免有害元素渗入焊缝。此外，为了保证焊接接头的塑性、韧性和耐蚀性，还应控制较低的层间温度，一般≤150℃。化学成分、力学性能及熔敷金属力学性能如表1～表3所示。

3. 焊接工艺要求

（1）焊工施焊焊工必须经过理论和操作培训，经考试合格后持有船级社颁发的焊工资格证书。持证焊工应按认可的等级进行相应位置的焊接施工，不得超出认可范围。

（2）焊接材料船舶管系焊接用的焊条、焊丝等焊接材料原则上应经相应船级社的认可。焊条在使用前须按生产厂说明书的要求进行焙烘。

（3）焊材匹配我公司低温不锈钢316L用氩弧打底（焊材ST—316L），CO2焊盖面（焊材AT—YJ316L）。

4. 焊前准备

焊前应将坡口表面及内外两侧20mm以上范围内的油、水、锈及氧化皮等杂物清除干净，不得有裂纹、夹层等表面缺陷。焊丝在使用前应清除表面油污、锈蚀等。

表1　ASTM A312 TP316L化学成分（质量分数）　　　　（%）

表2　ASTM A312 TP316L 力学性能

表3　熔敷金属力学性能

定位焊应采用与正式焊接相同的焊接材料和工艺要求。不锈钢管定位焊时管内要充氩保护。组装时的临时定位焊道最终应打磨修整。将成为正式焊缝一部分的定位焊道，在正式焊缝焊接之前必须用打磨及锉等方法将起、

收弧点进行光顺处理，使其能与正式焊缝较好的熔合。正式焊缝焊接前应检查定位焊道，如存在气孔或裂纹，则必须除掉重新焊接。

5. 焊接质量控制

为保证焊接质量，不锈钢管的管/管、管件焊接前应进行预充氩，以排除管内的空气，使wO＜1%，允许整体或局部充氩。充氩时可使用泡沫塑料、有机玻璃等材料制成堵板，由于氩气比空气重，因此其进气口要低于出气口。但此方法必须保证焊前和焊后堵板的安装和拆卸，否则充氩时可在堵板位置贴上可溶性纸代替堵板，但应注意要牢固粘贴。预充氩时的气体流量应控制在16～19L/min。充氩时用医用胶布或透明胶带把漏气处（如坡口间隙、支管等处）封住。预充氩时间应随管径增大、堵板距离增大而延长。

焊接过程中注意焊接参数的合理匹配。选用小热输入，控制在2.2kJ/mm以下，采用小电流快速焊。多层焊时层间温度不宜太高，宜采用窄焊缝的操作，钨极氩弧焊焊接参数如表4所示。焊接时要根据板厚、直径等选择相适应的WPS。为保证焊缝背面成形质量，打底焊道结束后，对剩余焊道的焊接仍需向管内进行充氩保护，其流量为16～19L/min，直至焊接完成。

起弧应在坡口内，避免表面损伤。不应在前一道焊缝的弧坑处引弧。氩弧焊引弧时需使用高频引弧，提前送气。操作时，焊枪与工件之间保持75°～90°夹角。多层焊时的层间接头要错开，层间温度≤150℃。熄弧时使用衰减电流，延时断气（时间在3s以上）后喷嘴才能离开熔池。收弧时应注意操作手法，保证填满弧坑。

焊接中有飞溅产生时，焊前应在焊接区域外两侧100mm范围内的管壁外表面喷上防飞溅剂或涂上石灰浆。采用碳弧气刨清理表面时，气刨后的表面需用砂轮打磨干净。wC＜0.003%的不锈钢（超低碳）不应用碳弧气刨进行清理。焊接过程中应防止夹钨现象，若出现夹钨，应立即予以消除。接头处用胶布密封，不允许一次性揭掉，应边焊边揭。外场作业要采取挡风措施。