史上最难焊接材料之一：殷瓦钢，中国只有极少人掌握其焊接技术

2021-10-29 17:20:32 作者：金属加工来源：金属加工分享至：

液化天然气（LNG）船被喻为造船业“皇冠上的明珠”，目前全球只有中、美、韩等国少数几个造船厂能建造LNG船，所以建造LNG船也是一个国家制造业水平的最好证明。

LNG船建造难度最高的就是储存仓，储存仓所使用的特殊材料是殷瓦钢，而殷瓦钢的焊接普通人很少听说过，只是偶尔能从新闻里听到这个词，甚至在焊工界也一直是个神秘的传说。直到2005年，我国才有了第一批16个掌握这项焊接技术的工人。

何为殷瓦焊接技术

首先，我们通过视频来了解下殷瓦焊接技术以及为何殷瓦焊接技术只有少数人掌握。

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殷瓦合金

殷瓦合金，是1896年法国物理学家C.E.Guialme发现的一种奇妙的合金，这种合金在磁性温度即居里点附近热膨胀系数显著减少，出现所谓反常热膨胀现象，从而可以在室温附近很宽的温度范围内，或很小的甚至接近零的膨胀系数，呈面心立方结构，其牌号为4J36，中文名为殷瓦钢，英文名字叫 invar，意思是体积不变。

图片来自宝钢特钢

因瓦效应

一般来说，绝大多数金属和合金都是在受热时体积膨胀，冷却时体积收缩，它们的热膨胀系数呈线性增大，但是元素周期表中的铁、镍、钴等过渡族元素组成的某些合金，由于它们的铁磁性，在一定的温度范围内，热膨胀不符合正常的膨胀规律，具有因瓦效应的反常热膨胀。例如，4J36因瓦合金在居里点以上的热膨胀与一般合金相似，但在居里点以下形成反常热膨胀。试验表明，它的机理与化学成分及磁性有关。它在一定范围的线膨胀系数是由低膨胀和高膨胀两部分组成，含镍量在一定范围内的增减会引起铁、镍合金线膨胀系数的急剧变化。当合金中镍的含量趋近于36%时，合金热膨胀系数最低，从而可获得低到接近零值甚至负值的热膨胀系数。合金在居里温度以上（230℃）失去了磁性，膨胀系数变大，而在居里点附近热胀系数比正常的系数小，出现所谓的“负反常”现象。

殷瓦钢特性

殷瓦钢的特殊性质决定了它是船舶工业中制造大型LNG船舶必不可少的材料，用于防止船体结构在超低温环境下冷裂。而且殷瓦钢极为娇贵，0.7mm厚的殷瓦钢，空手摸一下，24小时就会锈穿，所以在焊接过程中必须极为小心。所以在殷瓦钢的焊接过程中，需要焊工中最高级别，即G级的高级焊工在佩戴专用羊皮吸汗手套在极其艰苦的环境下进行。

攻克特殊焊技术

张冬伟

钢板薄如纸焊接如绣花

3.5米，走路可能只需要4秒钟，而张冬伟焊完一条这样长度的焊缝却需要整整五个小时。张冬伟说：“我烧出来的焊缝基本上能够辨认出来，都是一次成型的，像鱼鳞一样比较均匀，我个人追求就是像绣花一样，一针一针一针很均匀的。”

张冬伟正在焊接的，是我国的第九条LNG船的内胆，也是整个船最核心的部分，需要焊接工人将一块块薄如纸的殷瓦钢板，像做衣服一样，一块一块连接起来。

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焊缝技能展示

苦练技艺通过考核外国考官竖起拇指

殷瓦焊接超强的电弧光对眼睛的刺激很大，并且焊接时产生的飞沫对身体也有一定伤害，刚开始学徒时，不少同伴看师傅焊接一两个小时就走了，唯独只有张冬伟寸步不离。

殷瓦焊接对焊工的要求非常高，要成为殷瓦焊工都需要经过严格的筛选培训，淘汰率非常的高，光前期的培训费用就高达几十万，堪比飞行员，最后还要经过法国GTT的严格考试认证后才能持证上岗焊接，而目前国内，拥有GTT所颁发的焊工资格证书的殷瓦焊工也就200人左右。

张冬伟说：“我跟我师父的时候，我就下定决心我技术一定要超过师傅，我自己带徒弟的时候，就是我希望我带的徒弟技术方面也能够超过我，如果说人人都能往上一个台阶的话，那我们国家技术方面的这个人才，肯定是后继有人了。”

秦毅

国内殷瓦焊接G证第一人

作为国内获得国际权威认证机构法国GTT公司颁发的殷瓦焊接G证第一人，秦毅为我国LNG船从无到有，进而进入一流建造方阵作出了突出贡献。

当年，为填补我国在殷瓦焊接领域的空白，秦毅被选派赴日本进修。在日本期间，秦毅仅用了四周时间就通过了GTT公司的考核，而常规培训一名合格的殷瓦焊工至少需要3个月。

回国后，作为国内殷瓦焊接G证第一人，秦毅立即投身于殷瓦技术规范国内标准的建立，同技术人员一起编制了殷瓦焊接工艺和作业指导书。这份工艺规范和作业指导书，成为国内唯一的殷瓦焊接技术规范，填补了我国在殷瓦钢焊接领域的空白。

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LNG船运载的是零下163摄氏度的液化天然气，普通钢板如果接触到零下163摄氏度的液化天然气，马上就会脆硬开裂。因此该船液货舱需要经过严格的密性检验。一个液货舱做一次密性氦气实验，需耗时一周，仅氦气的成本就需要十几万元。有效控制和减少焊接漏点成为关键。秦毅总是主动担纲关键点、要害点、难点的焊接，并摸索出一种扭动施焊法，使液货舱的焊接漏点逐步做到100%无漏点，保证了LNG船的建造质量，更为公司每艘LNG船节约试验成本近1200万元，目前沪东中华焊缝漏点检测一次性合格率已经超过日韩造船企业，达到世界领先水平。

积极参与焊接设备国产化研制

针对进口焊接设备成本高举的现状，秦毅积极参与焊接设备国产化研制，认真为样机“把脉”，提出改进建议，使国产化焊接设备逐步满足了生产需求，为沪东中华节约进口设备费200余万元。他还根据生产实际，先后解决了焊炬改制、焊接变形控制、焊接工装设计等一系列技术难题，获得了“一种对焊工进行模拟培训的LNG船非熔化钨极氩弧焊方法”的发明专利和“用于LNG船液货舱连接件基座自动焊接试样的固定装置”实用型专利，并与工程技术人员共同完成了《殷瓦钢端部到列板及单折边部位的焊接通用工装的设计运用》《LNG船殷瓦焊接G证工艺研究》《殷瓦薄膜局部损坏的工艺研究》《殷瓦列板安装与焊接工艺研究》等课题，不断总结提炼，优化LNG船建造质量。

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