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《9ni钢大型lng低温储罐的焊接施工》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、9%Ni钢大型LNG低温储罐的焊接施工作者：耿万军摘要：中国石化集团第四建设公司在2004年承揽了位于深圳市东部大鹏湾东岸秤头角的国内首个大型LNG接收站罐体工程，负责3台16万立LNG低温储罐的施工，历经3年磨砺在大型LNG低温储罐施工上积累了经验，特别是针对9%Ni低温钢的焊接技术有了很好的掌握。大型LNG低温储罐内罐材料采用9%Ni钢，该钢种在焊接冶金反应和热循环的作用下，其组织和成分改变，产生脆硬相，低温性能下降，冷热裂纹倾向增大，焊接施工比较复杂；分析了9%Ni钢低温储罐的焊接特点，介
2、绍了9%Ni钢低温储罐采用的埋弧自动横焊和焊条电弧焊焊接工艺，以及现场焊接中容易出现的焊接缺陷及应对措施；通过对9%Ni钢焊接技术的摸索和焊接过程中焊接工艺的严格控制有效地保证了大型LNG低温储罐焊接施工质量。关键词：LNG低温储罐；9%Ni钢；焊接工艺；常见焊接缺陷引言目前世界上建造的LNG储罐越来越多，9%Ni钢是国际上LNG储罐广泛使用的钢种，其焊接性能良好，焊接工艺越来越完善。近年来，我国大力推广实施清洁能源战略，国内中石油、中海油及各个地方开始了9%Ni钢低温储罐的焊接制造。9%Ni钢
3、的技术含量高，焊接难度大，该钢种在焊接冶金反应和热循环的作用下，其组织和成分改变，产生脆硬相，低温性能降低，冷裂纹、热裂纹倾向增大；9%Ni钢焊接施工必须解决钢材焊接的裂纹倾向、低温韧性的下降和磁化问题。2004年中石化集团第四建设公司承揽了位于深圳市东部大鹏湾东岸秤头角的国内首个大型LNG接收站罐体工程，负责三台国内最大的16万立LNG储罐的罐体安装工作，罐体为全容式低温储罐，设计温度－168℃，其中内罐直径80m，高度35.43m，内罐壁板、内罐底板以及第二层底板为ASTMA553MType
4、1的低温钢（9%Ni钢）。1.9%Ni钢的性能分析选用美国（ASTM）A553MType1的材料，供货状态为淬火+回火（QT）状态，材料经淬火处理后可以得到晶粒细小的马氏体组织，其后的回火处理（温度580℃）又使马氏体组织又转变为铁素体和细小的析出碳化物，同时可获得少量的弥散奥氏体，从而母材的韧性大大改善。钢材的化学成分和机械性能如表1和表2所示。表19%Ni钢的化学成分国家标准CSiMnSPNi美国ASTMA553≦0.130.15~0.30≦0.9≦0.040≦0.0358.50~9.50表
5、29%Ni钢的机械性能屈服强度Rp/MPa(0.2%)抗拉强度Rm/MPa伸长率δ/%冲击韧性Ak/J(-196℃)585690~825≧201002.9%Ni钢焊接性分析2.1焊接冷裂纹9%Ni钢自身有较好的抗冷裂的能力,正常施焊条件下一般不会产生冷裂纹。但焊接工艺条件不当时,存在一定的冷裂敏感性。特别是施焊第一层焊缝时,由于根部附近冷却快,拘束应力较大,如果焊条烘干不足或环境潮湿,熔合区有可能出现氢致冷裂纹。尤其是采用低镍高锰型奥氏体焊条时,熔合区处会出现高硬度的马氏体带,对氢脆较为敏感。只
6、要选用低氢、低碳含量的焊条,选用合适的焊接工艺措施,特别是焊条烘干、焊接环境温度、层间温度和热输入的合理控制等,就可以避免熔合区硬化层的出现、减少氢在硬化层中的积聚,从而降低冷裂敏感性。2.2焊接热裂纹由于9%Ni钢焊接通常采用高镍焊材,焊缝组织为奥氏体,因此有一定的热裂倾向。9%Ni钢焊接时可能出现的热裂纹主要有四种,即弧坑裂纹、高温失塑裂纹、液化裂纹和折叠中的显微裂纹或疏松。研究表明,高温失塑裂纹和液化裂纹常产生于奥氏体焊缝,显微疏松主要出现在熔合区。但由于这三种裂纹的尺寸一般较小,对储罐的
7、使用不会造成危害。相比之下,弧坑裂纹则是需重点预防的。9%Ni钢焊接时弧坑裂纹倾向较大,其实质是一种沿晶间开裂的典型的凝固时产生的热裂纹。多层焊时,在打底焊的第一层焊缝中,弧坑裂纹发生率相当高,即使采取措施也很难避免。在其它各层焊缝中,也有不同程度的弧坑裂纹倾向。随着焊接层数的增加,坡口增宽,收缩应变减小,开裂几率下降。这种裂纹倾向还与焊接位置有关,平焊与横焊的裂纹倾向较大。此外,若焊工操作技术不当,夹渣较多时,焊缝中还会产生以夹渣为裂纹源的热裂纹。要消除以上几种裂纹,最根本的办法是减少有害杂质
8、元素,选用熔化温度区间范围小或偏析杂质在焊缝金属晶界的分布为不连续状的(非单一奥氏体组织)焊条。此外,还需采用正确的收弧技术并配合适当打磨来避免热裂纹的出现。2.3低温韧性问题9%Ni钢焊接时,焊缝、熔合区和热影响区在焊接后低温韧性都有可能降低。研究表明,对低合金高强钢,母材组织形态、焊接材料以及焊接工艺参数对焊接接头的韧性都有很大影响作用。焊缝金属的低温韧性主要与采用的焊接材料有关。资料表明,采用与9%Ni钢成分相同的铁素体型焊接材料时,焊缝中含氧量高,焊缝的低温韧性很差。通常,9%Ni钢的焊
