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    LNG氣瓶汽化器緩沖罐9Ni低溫鋼的焊接

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    LNG氣瓶汽化器緩沖罐9Ni低溫鋼的焊接

    發布日期:2017-01-16 00:00 來源:http://www.chuhei.cn 點擊:

    天然氣的液化溫度為-162℃,液化后的天然氣(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,目前常用于LNG罐的材料主要有9Ni鋼、5Ni鋼、奧氏體不銹鋼和鋁鎂合金鋼等,而9Ni鋼以其強度高、易于加工和焊接性能優良等優勢,被廣泛用于LNG儲罐設備中。

    LNG氣瓶汽化器緩沖罐9Ni低溫鋼的焊接

    9Ni鋼最早是1944年開發的ω(Ni)=9%的低碳鋼,使用溫度最低可達-196℃。1952年世界上第一臺9Ni鋼儲罐在美國投入使用,1960年通過研究證明,不進行焊后消除應力熱處理亦可安全使用,自此9Ni鋼就開始成為用于制造大型低溫儲罐的主要材料之一。1969年日本建造的第一臺LNG儲罐最大罐容已達20×104m3。2004年,我國首個大型LNG低溫儲罐項目在廣東大鵬開工,以及后來的福建、大連、寧波等地籌建的LNG項目都采用了9Ni鋼材料。9Ni鋼是典型的低碳馬氏體鋼,本身耐低溫(-196℃,LNG儲罐設計溫度-162℃)。它的低溫力學性能主要取決于其化學成分,尤其是Ni和C的含量,此外9Ni鋼的韌性還取決于鋼的純凈度及顯微組織。從化學成分上看,其Ni含量較大,因此具有一定的淬硬性。含碳量降低可以使回火馬氏體中碳化物的析出大大減少,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。因此,在合金化過程中,要嚴格控制C的含量,使其保持在低碳范圍內,同時,P、S、Mn、Mo、Cr等合金元素的含量也要控制在較低范圍內。迄今為止,9Ni鋼在LNG設備中的應用已有近60年的歷史,隨著世界經濟和貿易的飛速發展,液態天然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消費結構,海洋石油工程股份有限公司對LNG產業的發展越來越重視,投入了大量的人力、物力,已迅速在本領域取得一席之地,然而LNG儲罐的施工也必然需要解決一系列的技術問題。針對LNG低溫儲罐9Ni低溫鋼材料的特點以及在焊接過程中容易出現的冷裂紋、熱裂紋、低溫韌性降低、電弧磁偏吹等問題開展的研究分析表明,9Ni鋼在焊接施工中要達到理想的施工效果可采取下列主要控制措施:(1)選擇低氫、低碳的焊接材料,使焊材與母材在室溫和高溫下的線膨脹系數基本相近,從而避免因不均勻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,對焊接坡口表面進行清理;環境溫度低于5℃時,焊接前必須對母材進行預熱處理;焊材嚴格按照要求保存,隨取隨用,嚴禁長期暴露在空氣中。(3)正確選擇焊接材料,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稀釋,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)嚴格控制線能量,一般控制在0.7~3.0kJ/mm,盡量采用較小的熱輸入焊接。(5)母材在加工運輸中避免與磁性材料接觸,如仍有剩磁,焊前應對9Ni鋼進行消磁處理,確保母材的剩磁量在要求值之內。


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