CN101898273A - 一种对焊工进行lng船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法，其需要模拟液化天然气船上液货舱围护***上薄膜材料间焊接，先对所需焊接试样的焊缝用夹紧工具夹紧后先进行定位焊接，然后在焊缝边缘衬压散热部件并用夹紧工具夹紧，最后把焊炬的喷嘴紧靠在散热部件的边缘进行焊接，焊接完成后除去夹紧工具。本发明的方法对焊工在操作中殷瓦薄膜材料避免焊穿，控制焊后变形起到了重要作用，并使得手工TIG焊的培训效率和效果大大提高。

Description

一种对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法

技术领域

本发明涉及到LNG船制造，特别是涉及到LNG船上非熔化钨极氩弧焊焊工在实际操作前模拟训练的一种方法。

背景技术

随着我国经济的快速增长，国家对能源的需求也越来越大，液化天然气(LNG)作为一种理想的绿色燃料主要用于火力发电、城市燃气、钢铁工业。因为其清洁、高效、廉价，因此已成为我国本世纪初开发利用的重点目标。LNG船作为LNG主要的运输工具，其中一个主要的货舱类型为GTNO.96E-2薄膜型，它需能保证-163℃下运输天然气的能力。LNG船的液货舱围护***是LNG船上容纳液化天然气的大容器，其制造就显得尤为重要，液货舱制造主要材料是采用0.5～1.5mm厚度的殷瓦薄膜焊接而成。根据要求：LNG船液货舱围护***在生产制造之前，造船厂应当就它们打算采用的焊接方法及鉴定规程取得船级社和GTT的认可，其中参与生产制造的手工非熔化钨极氩弧焊(简称手工TIG焊)焊工也在需要鉴定之列。

手工TIG焊工的培训是根据鉴定规程要求，模拟液货舱围护***制造的形式和空间位置的组合件试样进行的。焊工要在规定的培训时间内达到焊接技术要求，但是焊工在培训操作中会存在以下焊接质量问题：

1.焊工操作手势不稳，在进行薄膜材料焊接时，易焊穿。虽在焊缝背面垫上阻燃层，但其仅起到一定的隔热作用，对已焊穿的熔滴会造成底下的木制绝缘箱烤焦，严重的甚至木箱会被点燃。

2.焊接接头的熔深不良或焊穿等焊接缺陷，会造成焊缝密性质量差，从而造成液货舱泄漏。

3.焊工徒手进行全位置焊接，造成焊缝直线度差或焊缝成形不美观。

4.薄膜材料受焊接电弧的不平均加热和冷却，造成焊后变形明显。

造成上述问题的主要原因有二点：一是所焊接的殷瓦材料薄；二是焊工的操作手势不稳定，焊接时对熔池温度的控制不易掌握。

从上述的原因看，材料的厚薄是既定的，主要就是如何克服焊工徒手操作不稳造成的焊接质量问题。

发明内容

本发明的目的在克服上述现有技术存在的不足，提供一种对LNG船上焊工进行TIG焊模拟培训的方法。本发明的模拟培训方法设计合适的操作规程和专用工具，做到稳定焊工手势，控制熔池温度，使焊缝成形美观且减小焊接变形。

为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法，其特征在于，模拟液化天然气船上液货舱围护***上薄膜材料间焊接，对所需焊接试样的焊缝用夹紧工具夹紧后先进行定位焊接，然后再焊缝边缘衬压散热部件并用夹紧工具夹紧，最后把焊炬的喷嘴紧靠在散热部件的边缘进行焊接，焊接完成后除去夹紧工具。

更进一步，本发明的方法包括如下具体步骤：

①确认LNG船上模拟液舱围护***上需要焊接的薄膜材料间的焊缝形状，根据焊缝的形状选择合适的夹紧工具，并制作对应的散热部件，所述的夹紧工具可以调节夹紧力度和尺寸，该散热部件尺寸和形状根据焊缝的长度和几何形状设定；

②利用夹紧工具调节夹紧需要焊接的两个模拟殷瓦材料，并在两个模拟殷瓦材料间铺设隔热材料，沿焊缝走向先进行点焊固定；

③拆卸下夹紧工具，然后将预先制作完成的散热部件放置在焊缝边缘，并调节夹紧工具将散热部件与待焊接材料夹紧，确保散热部件的作业面与焊缝对齐以作为焊炬的靠山；

④开启非熔化钨极氩弧焊的焊机，将焊炬的喷嘴紧靠在所述的散热部件作业面边缘以稳定焊工手势，紧靠所述的作业面沿焊缝进行焊接直至焊接完成；

⑤去除夹紧工具，将散热部件取下，检查焊缝的焊接质量。

在本发明中，所述的夹紧工具包括有鳄嘴钳和扁担夹，所述的鳄嘴钳的结构包括有手柄、两个弯夹口，弯夹口的一端铰接，并在铰接处设有可使弯夹口另一端弹簧闭合的弹簧，所述手柄的一端固定于所述的弯口夹的中部；所述的扁担夹包括有夹杆和固定于夹杆上的多个可调节压头，夹杆的两端设有固定螺钉穿过待焊接模拟殷瓦材料上的螺孔将扁担夹固定。

在本发明中，所述的散热部件由散热性能高的金属材料如铜、铝等制成，该散热部件上设有工作面，该工作面与焊缝的尺寸和几何形状相近。

基于上述技术方案，本发明的模拟方法较现有技术具有如下技术优点：

本发明的方法中运用散热材料作为工装设施辅助焊接殷瓦薄膜材料的手工TIG焊进行培训练习和生产制造，改变了原先徒手进行全位置焊接殷瓦薄膜材料所带来的焊接直线度差、焊缝成形不美观；同时对防止殷瓦薄膜材料焊穿、控制焊后变形起到了很大的作用；实现了高质量殷瓦材料的焊接接头，；并使得手工TIG焊的培训效率和效果大大提高。通过多艘LNG船的成功制造，该工装的简单实用性已在实践中得到了充分证明。

附图说明

图1是LNG船上围护***模拟焊接的焊接位置示意图。

图2是不同厚度殷瓦材料进行焊接的技术要求示意图。

图3是本发明对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法对试样立焊焊接的示意图。

图4是本发明对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法对试样仰焊焊接的示意图。

图5是本发明对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法中利用扁担夹进行焊接夹紧的示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明的对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了的阐述本发明的方法和应用，但不能以此来限制本发明的保护范围。

在LNG船上，在对TIG焊接的焊工培训结果鉴定时，需要克服焊工徒手操作不稳定，进而使得焊接时对熔池温度控制不易掌握，而造成殷瓦部件间的焊接出现质量问题。在鉴定时，需要对液化天然气船上的液舱围护***进行模拟，使得各种类型的焊缝均能够呈现出来，供焊工联系操作。不同厚度的殷瓦材料的焊接尺寸要求是不同的，图1是LNG船上围护***模拟焊接的焊接位置示意图，其一般的焊接形状和各种焊接尺寸要求如图2所示和下表所示：

注：最小焊缝厚度(R)：这些焊缝厚度值是宏观检查时允许的公称极限值。

为了达到上述规格要求，在对焊工进行培训的时候，需要选择合适的培训方法和培训辅助部件。本发明的方法思路就是为了在规定培训时间内使得焊工可以徒手焊达到鉴定要求，获得资格认证，为在LNG船上进行殷瓦材料间的焊接提供焊接服务。

在本发明对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法中，需要对模拟液化天然气船上液货舱围护***上薄膜材料间进行模拟焊接，先对所需焊接试样的焊缝用夹紧工具夹紧后先进行定位焊接，然后再焊缝边缘衬压散热部件并用夹紧工具夹紧，最后把焊炬的喷嘴紧靠在散热部件的边缘进行焊接，焊接完成后除去夹紧工具。

更进一步，本发明的方法包括如下具体步骤；

①确认LNG船上模拟液舱围护***上需要焊接的薄膜材料间的焊缝形状，根据焊缝的形状选择合适的夹紧工具，并制作对应的散热部件，所述的夹紧工具可以调节夹紧力度和尺寸，该散热部件尺寸和形状根据焊缝的长度和几何形状设定；

②利用夹紧工具调节夹紧需要焊接的两个模拟殷瓦材料，并在两个模拟殷瓦材料间铺设隔热材料，沿焊缝走向先进行点焊固定；

③拆卸下夹紧工具，然后将预先制作完成的散热部件放置在焊缝边缘，并调节夹紧工具将散热部件与待焊接材料夹紧，确保散热部件的作业面与焊缝对齐以作为焊炬的靠山；

④开启非熔化钨极氩弧焊的焊机，将焊炬的喷嘴紧靠在所述的散热部件作业面边缘以稳定焊工手势，紧靠所述的作业面沿焊缝进行焊接直至焊接完成；

⑤去除夹紧工具，将散热部件取下，检查焊缝的焊接质量。

下面几个实施例是在LNG船的模拟液货舱上不同部位焊接的操作过程，目的是进一步从实践上印证本发明的方法。

实施例1

本实施例是对液化天然气船的液货舱上的竖直面进行薄膜材料的焊接操作，目的是训练焊工在对竖直面上两块殷瓦薄膜材料之间的立焊焊接的工艺和过程。

如图3所示，图3是本发明对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法对试样立焊焊接的示意图。由图可知，在焊接操作时，将作为基底的第二殷瓦薄膜材料e2放置在一块木材块3上，然后在待焊接的焊缝部位与木材块3接触的地方垫设一块隔热材料2，其目的是防止木材块因温度过高而燃烧。第一殷瓦薄膜材料e1放置在第二殷瓦薄膜材料e2上，对准需要焊接的焊缝4，该处的焊缝比较简单，为上下设置的直线焊缝，处于第一殷瓦薄膜材料e1的边缘与第二殷瓦薄膜材料e2接触的地方。

将两块殷瓦薄膜材料贴合完成以后，选择合适的夹紧工件，此处的夹紧工具为鳄嘴钳1，所述的鳄嘴钳的结构包括有手柄、两个弯夹口，弯夹口的一端铰接，并在铰接处设有可使弯夹口另一端弹簧闭合的弹簧，所述手柄的一端固定于所述的弯口夹的中部。

为了在焊接过程中充分地散热，并且为焊工的焊接操作提供焊接位置标准，并稳定焊工的焊接手势，在夹紧工具与第一薄膜殷瓦材料e1之间设置了散热部件，散热部件的尺寸和形状是按照焊缝的位置和形状设计了。针对于本发明的立焊操作和竖直焊缝的特点，此处的散热部件为一个散热条5，即为一个方形柱。该散热条5的一侧面底部紧靠焊缝位置，而整个侧面及及其则作为焊接时焊炬6的靠山，此时的侧面则作为一个作业面，此处的靠山为一个专用术语，意思是作为焊炬紧贴靠近以及向前行走的一个标准和依据部件。

待用鳄嘴钳1和散热条5将两块薄膜殷瓦材料固定紧以后，开启非熔化钨极氩弧焊(手工TIG焊)的焊机，将焊炬6的喷嘴紧靠在散热条5的作业面边缘以稳定焊工手势，紧靠所述的作业面沿焊缝进行焊接直至焊接完成；最后，去除夹紧工具，将散热部件取下，检查焊缝的焊接质量。

实施例2

本实施例是对液化天然气船的液货舱上的仰视面进行薄膜材料的焊接操作，目的是训练焊工在对液货舱的顶面上两块殷瓦薄膜材料之间的焊接的工艺和过程。

如图4所示，图4是本发明对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法对试样仰焊焊接的示意图。由图可知，该操作是将一块圆形的殷瓦薄膜材料作为补焊衬板b来焊接到液货舱顶部的殷瓦材料a上。此处的焊缝则位于补焊衬板b的边缘，为一个圆形的焊缝。

将两块殷瓦薄膜材料贴合完成以后，选择合适的夹紧工件，此处的夹紧工具为鳄嘴钳7，所述的鳄嘴钳的结构包括有手柄、一个弯夹口，弯夹口的一端铰接，并在铰接处设有可使弯夹口另一端闭合的弹簧，所述手柄的一端固定于所述的弯口夹上。

为了在焊接过程中充分地散热，并且为焊工的焊接操作提供焊接位置标准，并稳定焊工的焊接手势，在夹紧工具与补焊衬板b之间设置了散热部件，散热部件的尺寸和形状是按照焊缝的位置和形状设计了。针对于本发明的仰焊操作和补焊焊缝的特点，此处的散热部件为一个圆形的散热板8，散热板8恰好位于圆形焊缝的内侧，其边缘与焊缝之间的距离恰好适合放置焊炬6。该散热板8的边缘侧面底部紧靠焊缝位置，而整个侧面则作为焊接时焊炬6的靠山，此时的侧面则作为一个作业面，此处的靠山为一个专用术语，意思是作为焊炬紧贴靠近以及向前行走的一个标准和依据部件。

待用鳄嘴钳7和散热板8将作为补焊衬板的殷瓦材料固定在顶部的薄膜殷瓦材料上并夹紧以后，开启非熔化钨极氩弧焊(手工TIG焊)的焊机，将焊炬6的喷嘴紧靠在散热板8的作业面边缘以稳定焊工手势，紧靠所述的作业面沿焊缝进行焊接直至焊接完成；最后，去除夹紧工具，将散热部件取下，检查焊缝的焊接质量。

实施例3

本实施例是对液化天然气船的液货舱上的底面进行薄膜材料的焊接操作，目的是训练焊工在对液货舱的底面上两块殷瓦薄膜材料之间的焊接的工艺和过程。

如图5所示，图5是本发明对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法中利用扁担夹进行焊接夹紧的示意图。由图可知，该操作是将一块圆形的殷瓦薄膜材料焊接到液货舱底部的殷瓦材料上。此处的焊缝则位于两块殷瓦材料的边缘，为一个直线型的焊缝。

本实施例中，针对于焊缝的位置和形状，选用扁担夹9作为夹紧工具进行固定。所述的扁担夹9包括有夹杆91和固定于夹杆上的多个可调节压头92，夹杆91的两端设有固定螺钉穿过待焊接模拟殷瓦材料上的螺孔将扁担夹固定在殷瓦材料上。

为了在焊接过程中充分地散热，并且为焊工的焊接操作提供焊接位置标准，并稳定焊工的焊接手势，在扁担夹9的可调节压头92与殷瓦焊接材料之间设置了散热部件，散热部件的尺寸和形状是按照焊缝的位置和形状设计的。

针对于本发明的平焊操作和水平焊缝的特点，此处的散热部件为一个长的散热条。该散热条的一侧面底部紧靠焊缝位置，而整个侧面及及其则作为焊接时焊炬的靠山，此时的侧面则作为一个作业面，此处的靠山为一个专用术语，意思是作为焊炬紧贴靠近以及向前行走的一个标准和依据部件。

其余的焊接操作与实施例1和2中的操作类似。

在本发明的实施例中，所述的散热部件由散热性能高的金属材料如铜、铝等制成，该散热部件上设有工作作业面，该工作面与焊缝的尺寸和几何形状相近。

本发明运用散热材料作为工装设施辅助焊接殷瓦薄膜材料的手工TIG焊进行培训练习和生产制造，改变了原先徒手进行全位置焊接殷瓦薄膜材料所带来的焊接直线度差、焊缝成形不美观，同时对防止殷瓦薄膜材料焊穿，控制焊后变形起到了一定的作用，实现了高质量殷瓦材料的焊接接头，并使得手工TIG焊的培训效率和效果大大提高。

Claims (4)

1.一种对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法，其特征在于，模拟液化天然气船上液货舱围护***上薄膜材料间焊接，对所需焊接试样的焊缝用夹紧工具夹紧后先进行定位焊接，然后在焊缝边缘衬压散热部件并用夹紧工具夹紧，最后把焊炬的喷嘴紧靠在散热部件的边缘进行焊接，焊接完成后除去夹紧工具。

2.根据权利要求1所述的一种对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法，该方法包括如下具体步骤：

①确认LNG船上模拟液舱围护***上需要焊接的薄膜材料间的焊缝形状，根据焊缝的形状选择合适的夹紧工具，并制作对应的散热部件，所述的夹紧工具可以调节夹紧力度和尺寸，该散热部件尺寸和形状根据焊缝的长度和几何形状设定；

②利用夹紧工具调节夹紧需要焊接的两个模拟殷瓦材料，并在两个模拟殷瓦材料背面铺设隔热材料，沿焊缝走向先进行点焊固定；

③拆卸下夹紧工具，然后将预先制作完成的散热部件放置在焊缝边缘，并调节夹紧工具将散热部件与待焊接材料夹紧，确保散热部件的作业面与焊缝对齐以作为焊炬的靠山；

④开启非熔化钨极氩弧焊的焊机，将焊炬的喷嘴紧靠在所述的散热部件作业面边缘以稳定焊工手势，紧靠所述的作业面沿焊缝进行焊接直至焊接完成；

⑤去除夹紧工具，将散热部件取下，检查焊缝的焊接质量。

3.根据权利要求2所述的一种对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法，所述的夹紧工具包括有鳄嘴钳和扁担夹，所述的鳄嘴钳的结构包括有手柄、两个弯夹口，弯夹口的一端铰接，并在铰接处设有可使弯夹口另一端弹簧闭合的弹簧，所述手柄的一端固定于所述的弯口夹的中部；所述的扁担夹包括有夹杆和固定于夹杆上的多个可调节压头，夹杆的两端设有固定螺钉穿过待焊接模拟殷瓦材料上的螺孔将扁担夹固定。

4.根据权利要求2所述的一种对焊工进行LNG船非熔化钨极氩弧焊模拟培训的方法，所述的散热部件由散热性能高的金属材料制成，该散热部件上设有工作面，该工作面与焊缝的尺寸和几何形状相近。

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