项目简介:

       9%Ni 钢以其优良的低温性能和焊接性能被认为是制造低温压力容器/储罐的最佳材料。目前 LNG 罐体立缝位置用传统手工电弧焊完成，存在焊接工作量大、效率低、耗材量量大、成本高和劳动条件差等缺点，焊接质量不易保证。窄间隙钨极氩弧焊能得到具有窄坡口的高质量的焊接接头，自动化程度高、填充量少，焊接质量高，且过程可靠、可控。而将 TIG 焊应用在 9%Ni 钢的立缝上存在较多困难。如，普通 TIG 焊焊接效率低；热输入控制难，对控制热输入和层间温度存在严格要求，才能保证 9%钢焊接接头的低温韧性，与焊接效率构成矛盾；立缝位置装夹困难，焊接 9%Ni 钢要防止电弧磁偏吹，因此其装夹不能使用磁性夹具。
       项目已获批两项发明专利， 1 项发明专利已受理，正在逐渐形成专利族。项目发明涉及一种液态天然气储罐立缝位置的焊接工艺方法，属于焊接技术领域，先对待加工的板装夹、开 U 型坡口，减少填充金属用量，坡口处打磨除锈，在液态天然气储罐立缝位置处固定齿轮，用挂壁小车带着爬行机器人行进，通过窄间隙热丝 TIG 焊实现 9%Ni 钢的自动化立缝焊接，由爬行机器人控制焊枪摆动焊接过程，利用钨极焊枪的精准对中，实现侧壁良好熔合。发明的技术方案利用交流脉冲热丝 TIG 焊接技术，设计同时具备交流和脉冲功能的双阶梯交流脉冲焊接电流波形，通过调节焊接电流和脉冲频率来精确控制焊缝热输入，控制了较低的热输入，同时避免对母材的磁化；防止和减少过热，防止出现粗大铁素体或粗大马氏体组织，尽可能减小焊接线能量，实现对液态天然气储罐高效、高质量的焊接制备。
       研发团队山东大学材料连接技术研究所，依托材料液固结构演变与加工教育部重点实验室，二十多年来一直从事高效焊接过程检测控制以及数值模拟方面的基础理论和工程应用研究工作，在熔池动态行为检测与控制、穿孔行为检测控制、焊接电弧物理、熔滴过渡动态检测、三维熔池形态及其热过程数值模拟等方面取得了国内外公认的高水平研究成果。本专利发明人多年来一直致力于焊接过程检测与智能控制方面的研究工作，先后主持完成国家自然科学基金面上项目、青年基金、国家国际科技合作项目等国家级、省部级科研项目十余项，参与国家 863重点项目、国家自然科学基金重点项目等多项，发表论文40 余篇。