某液化石油气运输船，因甲板上丙烷、丁烷低温管系严重腐蚀，需进行更新，对焊缝作100%拍片检验。船方提出对目前船上使用的管系材料STPL 39（NK级）替换成（ASTM A333 Grade 6）管系材料，要求焊工有相应的资格证书，焊接工艺需经法国BV船级社认可，另外，船级社方还提供了一份类似工程的焊接工艺规程（WPS）作为施工参考。

1 焊接工艺评定准备

由于缺乏液化石油气船管系的修理经验，低温管系的焊接工艺评定仅在理论上有所研究，实际试验未曾做过。对此先从船方提供的有限的技术资料着手，在美国ABS船检规范和国际海事组织规范中查到了该管系材料（ASTM A333 Garde 6）的化学成分和力学性能要求。A333－6是美国的表示方法，A333－6是超低温环境下应用的钢管，是一种铝脱氧细晶粒低温韧性钢，此牌号材料为全镇性、铝处理的细晶粒碳锰钢，其化学成分见表1。

 

表1 A333-6钢化学成分（质量分数）（%）

  

M n S i S P≤0.1 6 0.7 0～1.6 0 0.1 0～0.5 0 ≤0.0 3 5 ≤0.0 3 5 C

对添加的合金和晶粒细化元素一般需满足表2的要求。

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表2 添加元素的要求值（质量分数）（%）

  

Ni Cr Mo Cu Nb V≤0.08 ≤0.25 ≤0.08 ≤0.35 ≤0.05 ≤0.10

笔者编制了预制焊接工艺规程并递交给BV船级社审查。该船管系尺寸繁多，从φ12.7 mm（1/2 in）到φ345.6 mm（14 in）共有10余个规格，但焊接工艺评定只能选择1～2个典型接头进行试验。经与船级社协商，最终决定了 2种规格（φ219 mm×8.2 mm，φ60 mm×3.9 mm）的管子进行焊接工艺评定。

2 评定试板的焊接

无损检验结果见表6。

 

表3 焊接工艺

 

此管系材料虽是细化晶粒的碳锰钢管，按常规碳锰钢背面无特殊保护要求，但验船师提出背面需充氩气保护，就按照此工艺执行。具体焊接工艺参数见表4。

 

表4 焊接工艺参数

  

试板编号 焊接材料及规格 焊接电流 电弧电压 保护气及流量 电源极性/mm/A/V/（L·min-1） 31 ER 80S-Ni2， φ2.0 107 11 Ar， 20～25 直流正接CHE58-1， φ3.2 120～130 21～22 — 直流反接32 ER 80S-Ni2， φ2.0 78 11 Ar， 20～25 直流正接

3 无损检验和力学性能试验

如果说数学知识可以通过传授获得，那么数学活动经验的积累、数学思想方法的获得，更多的是要靠学生自身的体验与感悟。在前期的活动中得出了烙三个饼最少花9分钟这一结论后，教师并不止步于此，还引导学生通过对12分钟与9分钟的烙法的比较，有意识地引导学生思考“时间是怎样省出来的，怎么办到的？”让学生去思考、交流，让思维在交流中碰撞，智慧在交流中生成，使学生对统筹优化思想有更深的体验和感悟。

由于该轮的特殊性，各项力学性能试验要求不但要满足BV船级社规范，同时还要满足IMO CODE规范。在各项力学性能试验中，检验材料脆性的冲击试验是重点。对φ219 mm×8.2 mm焊接接头取了冲击试样，由于壁厚小于10 mm，无法取标准试样10 mm×10 mm， 冲击试样加工尺寸为 10 mm×7.5 mm。船方提供的资料中说明管系的最低设计工作温度是－46℃，在 IMO CODE中对于此类碳锰低温钢管的试验温度要求是：低于设计温度5℃或－20℃，两者当中取低值。最终选定在－51℃低温条件下进行冲击试验。IMO CODE对冲击值要求见表5（其中E=41 J）。

 

表5 IMO CODE规范对冲击值的要求

  

夏比V形缺口试样尺寸 3个试样平均最小冲击值/J 单个试样最小值/J 10 mm×10 mm E 2E/3 10 mm×7.5 mm 5E/6 5E/9 10 mm×5.0 mm 2E/3 4E/9

对2种规格的管子进行焊接工艺评定，具体的焊接工艺见表3。?试板编号 尺寸/mm 焊接方法 焊接材料

 

表6 无损检验结果

  

试板编号 试验项目 评定标准 试验结果31射线检测 CB/T 3558—1994Ⅱ级 合格着色检测 ZBJ 04005—1987 合格32射线检测 CB/T 3558—1994Ⅱ级 合格着色检测 ZBJ 04005—1987 合格

综上所述,小儿糖尿病治疗中胰岛素注射对控制患儿血糖具有重要的意义,糖尿病患儿给予持续胰岛素泵皮下注射给药可有效降低胰岛素每日给药量、促进患儿血糖恢复正常水平,缩短患儿住院时间,对降低患儿外漏、低血糖、皮下沉积等并发症的发生具有重要的意义。

力学性能试验结果见表7～9。由表7～9结果可知，拉伸、弯曲、冲击等各项力学性能全部合格，BV船级社在焊接工艺评定报告（WPQR）上盖章并签字认可。

 

表7 拉伸试验结果

  

试样编号 横截面积/mm2 拉断载荷/kN 抗拉强度/MPa 备注3111 158.7 71 447.3 断于焊缝3112 172 74 430.2 断于焊缝3211 83.2 40 480.7 断于焊缝3212 91 43 472.5 断于焊缝

 

表8 弯曲试验结果

  

试样编号 方向 弯头直径/mm 弯曲角度/（°） 结果3121 正 D＝4t 180 无裂纹3122 反 D＝4t 180 无裂纹3221 正 D＝4t 180 无裂纹3222 反 D＝4t 180 无裂纹

 

表9 夏比V形缺口冲击试验结果

  

试样编号 缺口位置 试验温度/℃冲击吸收功/J 1 2 3 平均值3131 焊缝中心 －51 68 82 76 75 3132 热影响区（左） －51 88 92 93 91 3133 热影响区（右） －51 94 98 97 96

4 焊接工艺规程（WPS）的制订

焊接工艺评定获得船级社认可通过后，据此编制了焊接工艺规程，作为施工文件下发给车间，车间根据WPS的工艺要求进行了低温管的施焊。具体的焊接工艺规程为：焊前需要先对工件进行机加工打磨，并用钢丝刷除油的方法来清理焊接接头，ASTM A333 Grade 6钢的焊接性较好，焊接前一般不需要预热。焊接坡口尺寸如图1所示。

  

图1 焊接坡口形式及尺寸

焊接时管子应水平固定，背面通氩气保护，预热温度应不低于50℃，采用气焰加热，层间温度控制在150℃以下，且应控制热输入较小，焊后应避免快速冷却。具体焊接工艺参数见表10。

对此，Joseph [10]63-64是这样解释的：音响形象的所指是概念，概念的所指是事物。但通过对比，我们发现，Joseph所持的是词语—概念—事物观，跟索绪尔的符号观在本质上是不同的：前者假定存在语言世界和外部世界两个世界，符号的最终指向是外部世界的事物，而索绪尔语言学只有一个语言的世界，能指和所指是语言符号内部的两个要素，没有外部基础[11]80-82。换句话说，Joseph的符号观和索绪尔的符号观完全是两码事，没有可比性可言，因此用词语—概念—事物观来解释上述现象肯定是说不通的。

 

表10 焊接工艺参数

  

试板编号 焊道 焊接方法填充材料牌号 直径/mm保护气体气体流量/（L·min-1）极性AC/DC电弧电压/V焊接电流/A 31 1 TIG ER80S－Ni2 2.0 Ar 15～20 DC（－） 11～12 70～90 2 SMAW CHE58－1 3.2 — — DC（＋） 21～23 110～130其余 SMAW CHE58－1 3.2 — — DC（＋）21～23 110～130 32 1 TIG ER80S－Ni2 2.0 Ar 15～20 DC（－） 11～12 70～90 2 TIG ER80S－Ni2 2.0 Ar 15～20 DC（－） 11～12 70～90

5 结语

该轮低温管系属于碳锰钢一类，LPG船的低温管材料有很多种类型，材料不同，所选择的焊接工艺就不一样。笔者按本文所编制的焊接工艺规程对LPG船低温管进行施焊，焊缝一次合格率在98%以上，取得了较好的焊接效果，试验所获得的数据及焊接工艺可供相关技术人员参考。

参考文献：

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［5］柳华锋，徐华珍.LNG管道应力计算分析［J］.化工时刊，2013，27（2）： 21－22.

［6］潘月勇，沈炳生.A333 Gr6低温钢管道的焊接［J］.焊接技术，2013， 42（10）： 72-73.

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［8］张清廉，王起江，周冶东.低温用ASTMA333/A333M－2011 Gr.6低合金钢无缝管的开发及应用［J］.宝钢技术， 2013（6）： 72－75.

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［10］刘永雄.低温用Gr.6钢级无缝钢管的开发［J］.冶金丛刊，2010（2）： 28－29.