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LNG儲罐中9Ni低溫鋼的焊接

 

  人造氣的液化溫度為-162℃,液化後的 人造氣(簡稱LNG)體積為氣態的1/600,這就使得對LNG儲罐的材質要求較高,目前常用於LNG罐的 資料主要有9Ni鋼、5Ni鋼、奧氏體不鏽鋼和鋁鎂合金鋼等,而9Ni鋼以其強度高、易於加工和焊接性能優良等優勢,被廣泛用於LNG儲罐設備中。

  9Ni鋼最早是1944年開發的ω(Ni)=9%的低碳鋼, 應用溫度最低可達-196℃。1952年世界上第一台9Ni鋼儲罐在美國投入 應用,1960年通過 鑽研證明,不進行焊後消除應力熱處理亦可 平安 應用,自此9Ni鋼就開始成為用於製造大型低溫儲罐的主要 資料之一。1969年日本建造的第一台LNG儲罐最大罐容已達20×104m3。2004年,我國首個大型LNG低溫儲罐 名目在廣東大鵬開工,以及 起初的福建、大連、寧波等地籌建的LNG 名目都采用了9Ni鋼 資料。

  9Ni鋼是典型的低碳馬氏體鋼, 自身耐低溫(-196℃,LNG儲罐設計溫度-162℃)。它的低溫力學性能主要取決於其化學成分,儲罐,尤其是Ni和C的含量,此外9Ni鋼的韌性還取決於鋼的 汙濁度及顯微組織。從化學成分上看,其Ni含量較大, 因而具有一定的淬硬性。含碳量 升高 能夠使回火馬氏體中碳化物的析出大大 縮小,從而改善低溫韌性,而碳含量過高則會導致焊接性能和冷脆性能嚴重惡化。 因而,在合金化過程中,要嚴格控製C的含量,使其保持在低碳範圍內,同時,P、S、Mn、Mo、Cr等合金元素的含量也要控製在較低範圍內。

  迄今為止,9Ni鋼在LNG設備中的應用已有近60年的曆史,隨著世界經濟和貿易的飛速發展,液態 人造氣 已經成為世界油氣工業的新熱點。為促進能源供應多元化和改善能源 生產結構, 陸地石油工程股份 無限公司對LNG產業的發展越來越 器重,投入了大量的人力、物力,已迅速在本 畛域取得一席之地,然而LNG儲罐的施工也必然 須要解決一係列的技術問題。針對LNG低溫儲罐9Ni低溫鋼 資料的特點以及在焊接過程中容易出現的冷裂紋、熱裂紋、低溫韌性 升高、電弧磁偏吹等問題開展的 鑽研 剖析表明,9Ni鋼在焊接施工中要達到 現實的施工效果可采取下列主要控製措施:

  (1)選擇低氫、低碳的焊接 資料,使焊材與母材在室溫和高溫下的線 膨脹係數基本相近,從而避免因不 平均的熱脹冷縮造成的熱應力。

  (2)施焊前,利用有機溶液清洗或打磨的方法,對焊接坡口 外表進行清理;環境溫度低於5℃時,焊接前必須對母材進行預熱處理;焊材嚴格 依照要求保存,隨取隨用,嚴禁長期 裸露在空氣中。

  (3)正確選擇焊接 資料,選擇高Ni的焊材,焊接時雖然通過高溫損耗和母材對焊縫金屬的 濃縮,仍有足夠高的奧氏體組織,避免熔合線出現脆硬馬氏體帶。

  (4)嚴格控製線能量,一般控製在0.7~3.0kJ/mm,盡量采用較小的熱 輸出焊接。

  (5)母材在加工運輸中避免與磁性 資料接觸,如仍有剩磁,焊前 應答9Ni鋼進行消磁處理,確保母材的剩磁量在要求值之內。(中國冶金報)