LNG儲(chǔ)罐9%Ni鋼應(yīng)用實(shí)踐

詹宇石

中圖分類(lèi)號(hào)：：TG422.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674-1145（2016）04-000-01

摘要進(jìn)入新世紀(jì)后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)獲得較快發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域等中對(duì)鋼材的需求持續(xù)上升，尤其是一些特種類(lèi)型的鋼材，9%Ni鋼就是其中緊俏的鋼材之一。LNG儲(chǔ)罐作為L(zhǎng)NG接收站的核心設(shè)備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)與使用工況苛刻，照價(jià)高，建設(shè)周期長(zhǎng)。而9%Ni鋼是建造大型LNG儲(chǔ)罐的核心材料，筆者在本文中首先分析了LNG儲(chǔ)罐9%Ni鋼的特點(diǎn)，然后探討了9%Ni 鋼焊接時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題以及解決焊接出現(xiàn)問(wèn)題的相關(guān)措施，以期保障9%Ni科學(xué)的生產(chǎn)并有效提升生產(chǎn)質(zhì)量和品質(zhì)。

關(guān)鍵詞9%Ni鋼儲(chǔ)罐LNG儲(chǔ)運(yùn)

一、LNG儲(chǔ)罐9%Ni鋼特點(diǎn)

唐山LNG接收站采用全包容式LNG儲(chǔ)罐。隨著LNG儲(chǔ)罐的大型化，要求材料具有較高的強(qiáng)度，以降低材料的消耗量，從而降低項(xiàng)目造價(jià)。其次，要求材料在-163℃的深冷溫度，因此對(duì)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐材料要求非常高。

9%Ni鋼是具有優(yōu)異的超低溫性能的LNG儲(chǔ)罐用關(guān)鍵材料，能夠在-196℃條件下使用。9%Ni鋼是目前普鋼產(chǎn)品中技術(shù)難度最大、要求最高的尖端產(chǎn)品之一。其難點(diǎn)有保證超低溫韌性的合金設(shè)計(jì)；高合金冶煉、連鑄工藝；保證超低溫韌性的特殊熱處理工藝；焊接工藝適應(yīng)性；鋼板表面質(zhì)量控制技術(shù)；工業(yè)試制風(fēng)險(xiǎn)控制。

9%Ni鋼在低溫下具有很好的強(qiáng)韌性匹配。與奧氏體不銹鋼相比，在-196 ℃低溫度條件下，不僅低溫韌性?xún)?yōu)于奧氏體不銹鋼，而且屈服強(qiáng)度高近一倍。且鋼的冷成形性、焊接性和抗裂紋擴(kuò)展性等均很好，是制造LNG，液氬、液氮等儲(chǔ)罐理想的專(zhuān)用材料。

二、9%Ni鋼焊接技術(shù)特點(diǎn)

9%Ni鋼屬于高強(qiáng)度鋼種，焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生焊接熱裂紋，而且具有淬硬傾向，LNG儲(chǔ)罐在外界溫度變化下會(huì)發(fā)生膨脹和收縮，如果母料和焊接接頭膨脹系數(shù)差別大，會(huì)導(dǎo)致焊接接頭的損壞。針對(duì)這些特點(diǎn)，選擇合適的焊接材料、確定合適的焊接工藝、掌握恰當(dāng)?shù)暮附蛹夹g(shù)可以避免焊接熱裂紋，減少膨脹系數(shù)。

三、9%Ni 鋼焊接時(shí)的問(wèn)題

通過(guò)相關(guān)實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，9% Ni鋼在進(jìn)行焊接的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)以下五方面的問(wèn)題，需要我們給予重視。

（一）低溫韌性問(wèn)題

9% Ni鋼的主要用途是對(duì)低溫設(shè)備進(jìn)行建造，所以需要在低溫環(huán)境下焊縫，這就要求我們必須把焊縫的低溫韌性問(wèn)題作為焊接材料選擇時(shí)首要考慮的，焊接接頭的低溫韌性問(wèn)題主要有三部分組成：熔合區(qū)低溫韌性問(wèn)題、焊縫金屬低溫韌性問(wèn)題以及熱影響區(qū)的低溫韌性問(wèn)題

（二）熱膨脹問(wèn)題

9%Ni鋼具有較大的線(xiàn)膨脹系數(shù)，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，20 ～-196 ℃之間9%Ni鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)高達(dá)8.05×10-6/℃。為了讓接頭的焊接力減少，我們對(duì)焊接材料進(jìn)行選擇的時(shí)候，必須選擇和母材的膨脹系數(shù)相接近的焊縫金屬，二者之前不能有太大的不同。使用9%Ni鋼對(duì)低溫設(shè)備進(jìn)行建造后，使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一定的熱脹冷縮情況 。母材和焊接接頭經(jīng)歷的溫度變化和考驗(yàn)比較嚴(yán)峻。對(duì)比9% N i鋼的熱膨脹系數(shù)，要是焊縫金屬的熱膨脹系數(shù)和其有較大的差異，那么儲(chǔ)罐的熱疲勞和失效的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)被較高的熱應(yīng)力所集中并放大。所以，我們?cè)谶x擇焊縫金屬的時(shí)候應(yīng)該對(duì)9%Ni鋼的熱膨脹系數(shù)加以考慮，科學(xué)的選擇具有相近熱膨脹系數(shù)的焊縫金屬。

（三）電弧磁偏吹問(wèn)題

作為強(qiáng)磁性材料的一種，9%Ni鋼使用電源為直流的時(shí)候，極易出現(xiàn)的情況和現(xiàn)象時(shí)磁偏吹，對(duì)焊接工藝的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響，進(jìn)而威脅接頭的質(zhì)量。因此，我們?cè)趯?duì)焊條或者焊絲焊劑進(jìn)行施焊的時(shí)候需要合理的選擇電源，盡可能選擇交流電作為焊接電源。

（四）焊接熱裂紋問(wèn)題

熱裂紋主要有三種類(lèi)型：液化裂紋、弧坑裂紋以及顯微疏松裂紋。進(jìn)行定位焊和打底焊的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)熱裂紋，液化裂紋出現(xiàn)的原因?yàn)榱颍⊿）、磷（P）等雜質(zhì)在焊縫晶界上偏析出。所以我們因該對(duì)鋼材料以及焊材料中的硫（S）、磷（P）含量嚴(yán)格控制，實(shí)際焊接的時(shí)候，應(yīng)該嚴(yán)格做好收弧工作，嚴(yán)格檢驗(yàn)打底焊縫，一旦發(fā)現(xiàn)裂紋要馬上清除，此舉能夠有效避免熱裂紋的出現(xiàn)。

（五）焊接冷裂紋問(wèn)題

出現(xiàn)焊接冷裂紋的情況主要是氫導(dǎo)致的裂紋。要想不出現(xiàn)這種裂紋，我們必須對(duì)焊接工藝流程嚴(yán)格執(zhí)行，不能有任何疏忽，把焊條烘干，讓其所在的環(huán)境具有合理得溫度并保持環(huán)境干燥，然后盡可能降低焊接施工的環(huán)境。

四、結(jié)語(yǔ)

目前，唐山LNG項(xiàng)目已投產(chǎn)兩年年，LNG儲(chǔ)罐運(yùn)行正常。該項(xiàng)目的成功投產(chǎn)表明，通過(guò)業(yè)主、承包商、鋼廠的聯(lián)合攻關(guān)，掌握了國(guó)產(chǎn)9%Ni鋼生產(chǎn)工藝、加工成型及焊接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的國(guó)產(chǎn)9%Ni鋼在大型LNG儲(chǔ)罐上的應(yīng)用。

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