福建LNG工程镍九钢内罐焊接新工艺特点

LNG储罐用9Ni钢焊缝低温韧性分析本文从焊接工艺、焊缝冶金质量和焊缝组织分析了LNG储罐用9Ni钢焊缝良好低温韧性形成的原因。

标签：9Ni钢；低温韧性；焊缝组织分析LNG储罐用9Ni钢应用于-196度的低温环境，该环境对焊缝韧性提出了较高的要求。

通过控制焊接工艺和焊缝化学成分来影响组织形态，从而达到较高的韧性储备。

（1）焊接工艺盡量使用小线能量进行施焊。

小线能量焊接过程，温度波动幅度减小，高温停留时间变短，形成的焊缝晶粒较小，韧性增高。

采用多层多道焊接韧性会提高。

焊接线能量的降低，晶粒不会粗大，加之，各焊道间的热影响造成再结晶细化晶粒的效果。

（2）焊缝杂质元素杂质及形态和合金元素对焊缝韧性都会造成影响。

9Ni钢的杂质元素主要包括事H，O，S和P。

H造成氢脆，O与其他元素形成非金属夹杂物，S和P在结晶过程中于晶界偏析形成低熔点共晶物质。

以上的情形都会造成焊缝韧性的下降。

通过加入CaF2和K3AlF6与H（H2，OH和H2O）反应生成HF气体。

工业碳酸钙高温生成的CO2能够降低氢分压，从而降低氢在金属的溶解。

同时CO2能够与H2反应生成CO和水蒸汽也可降低氢的溶解。

天然硅灰石与工业碳酸钙分解生成的CaO与FeS生成不溶于金属的CaS。

锰粉与FeS生成的MnS同样不溶于金属。

这两种方式都可以起到脱硫的效果。

焊接过程中，P向熔渣排放的条件为：一，让P氧化形成P2O5；二，与熔渣成分形成牢固的化合物。

最易与P结合的碱性氧化物为CaO。

焊接时，存在着MgO，MnO，FeO等多种氧化物，将P氧化为P2O5，与天然硅灰石与工业碳酸钙分解生成的CaO反应，生成稳定的复合物（3CaO· P2O5或4CaO· P2O5）达到脱磷等效果。

焊接时氧等来源比较丰富，如母材或焊丝的铁锈、焊剂成分中的氧化物、焊接材料的水分和空气中的氧气等。

因此，焊接过程容易引起焊缝的增氧。

氧化物以非金属夹杂物SiO2，FeO，Al2O3和MnO等形式残留于焊缝，使焊缝脆化，不但会降低金属的塑性还会造成韧性下降。

摘要：本文主要分析了9%镍钢LNG储罐中焊接的一些主要技术和要点，并论述了焊接的一些高质量的材料，以期可以为9%镍钢LNG储罐的焊接工作提供参考，以提高9%镍钢LNG 储罐的焊接效果。

关键词：镍钢；储罐；焊接中图分类号： P775 文献标识码： A一、前言9%镍钢LNG储罐使用比较广泛，因此，做好9%镍钢LNG储罐的焊接工作，提高9%镍钢LNG储罐的焊接质量非常重要，这是确保9%镍钢LNG储罐使用效果的前提工作。

二、大型储罐焊接概述根据我国石油企业的发展需求，储罐向大型化、国产化、自动化的方向发展，是非常重要的储运设备。

立式储罐是现场组装焊接的大型容器，焊接工作量非常大，为了提高效率和质量，先进焊接技术逐渐推广应用，储罐的自动焊接设备和焊材国产化也有很大的进步。

大型立式储罐的主要结构形式包括浮顶型储罐和拱顶型储罐，其主体安装方法分为正装法和倒装法。

大型立式浮顶储罐直径大、钢板厚，罐体施工普遍采用正装法组装、自动焊焊接的工艺方法；在拱顶储罐的施工中，主要采用倒装法组装，仍以焊条电弧焊为主，但自动焊也得到了推广。

高效焊接方法的选择与储罐材质、厚度和安装方法密切相关，应用最多的方法有埋弧自动焊、气电立焊等。

三、9％镍钢以及焊接材料LNG储罐内罐钢材采用合金钢板(材料号：1．5662，ASTMA353，A553，EN10028―4X8Ni9)。

化学成分见表l，机械性能见表2。

这种合金具有非常好的机械性能，特别是在极端低温下的机械性能，比如在一196℃时的冲击性能大于41J。

在焊接过程中，这些性能必须被保持。

采用铁基或镍基焊接材料都能满足要求，典型的焊接材料见表3。

其它的镍基焊接材料也可以被采用，这取决于储罐安装的技术规格。

四、焊接工艺方法最常用的LNG储罐焊接方法是手工电弧焊(SMAW)和埋弧自动焊(SAW)。

图1使用埋弧自动焊的环缝焊接图2使用手工电弧焊的立缝焊接储罐的环缝采取埋弧自动焊(如图2)；立缝采取手工电弧焊。

大型LNG储罐用9%Ni钢焊接工艺研究引言9%Ni钢由于其具有较高的强度和低温韧性，同时还兼备良好的焊接性能，因此被广泛使用在低温设备领域。

9%Ni钢最早由美国国际镍公司产品研究实验室在1944年研制成功，是一种w(Ni) 为9%的低碳调质钢[1]。

9%Ni钢最低使用温度可达-196℃，在极低环境温度下仍然具有较高的强韧性，而且相比于奥氏体不锈钢和铝合金，热胀系数小，经济性好，使用温度低。

目前，在大型的低温储罐和压力容器中，9%Ni钢基本取代了Ni-Cr不锈钢，成为建造大型液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)低温储罐的主要材料。

在大型LNG低温储罐建设过程中，9%Ni钢焊接是技术关键，焊接接头性能的好坏直接关系到储罐的施工质量与安全可靠性。

日本、美国等国家对9%Ni钢的焊接技术已经比较成熟，而国内关于9%Ni钢焊接相关研究相对较少。

因此本文分别采用焊条手工焊(SMAW )和埋弧焊(SAW)两种焊接方法对9%Ni钢进行焊接试验，研究了四种焊材焊接工艺下焊接接头的力学性能，为9%Ni钢在LNG储罐制作中提供理论和试验依据。

(a)V型坡口(b)X型坡口3.2.3 冲击韧性冲击试验按GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》进行，分别取焊缝和热影响区做冲击试验，每组实验取三个试样，试验温度为-196℃，实验结果如表8所示。

根据GB24510-2009标准中的9Ni590A要求，每组3个试样的冲击功Akv平均值不低于50J，允许其中有1个试验值低于规定值，但不应低于规定值的70%。

由表8可以看出，06Ni9钢在四种焊接工艺下焊接接头的低温冲击韧性优良，全部满足要求。

其中采用埋弧焊获得焊缝与手工焊相比，低温冲击韧性变化不大，而热影响区的冲击韧性低于手工焊热影响区。

4 结论4.1采用林肯NYLOID2Φ3.2mm焊条手工焊，伊萨NICRMO-6Φ3.2mm焊条手工焊，林肯ERNICRMO-4Φ2.4mm焊丝匹配P2007焊剂埋弧焊，伊萨NICRMO-4Φ2.4mm焊丝匹配Thyseen Marathon104焊剂埋弧焊，在这四种焊接工艺下焊接接头均符合评定要求，在环境温度-196℃时，接头低温冲击韧性良好，焊接接头获得了较高的强韧性，综合力学性能良好。

大型 LNG低温储罐 9Ni钢的焊接施工摘要:大型LNG储罐是一种具有巨大的经济效益和社会效益、节能环保以及绿色低碳等特点,在我国国民经济发展中占有重要地位，其发展前景广阔。

随着科学技术的不断进步与工业生产工艺水平提高下，对石油化工类产品质量提出了更高要求。

近年来国内石化行业技术创新力度加大导致国内石化企业竞争加剧;同时由于化工领域技术更新换代快及新材料应用带来的高耗能过剩现象也使得能源需求增大、环境污染等问题日益严峻和环保节约问题。

关键词:大型LNG低温储罐焊接施工一、低温储罐9Ni钢焊接工艺和质量控制本设计的焊缝中，采用焊接工艺，根据实际情况，对LNG低温储罐进行了整体结构布置。

焊接材料选择原则:在满足强度和刚度要求下选用9Ni钢、高导热性不锈钢及碳素为良好耐腐蚀性能且能与钢板结合使用;对于薄壁金属可采用普通无损角焊条或超塑组织等特殊的连接件可以利用焊后保护层来实现,同时也要考虑焊接工艺对结构受力的影响。

在焊接施工中，工艺的选择和设计是至关重要,它直接影响着焊缝质量。

本项目采用的是分段式双段高温电弧火焰热源焊接法进行混凝土浇筑。

该方法主要应用于混凝土结构、钢筋骨架等构件的施工过程:预应力钢管与主压力容器连接处、支座支撑柱上端及下端的安装均使用了焊条;在梁板节点部位设置2个加热棒，并将其作为焊缝前和后的保护层。

在进行焊接工艺时,要严格按照设计要求和施工规范,以达到预期的效果。

焊接头处理:由于接头部位与焊缝区距离过近(小于10mm)、热影响区温度较高;为保证接头质量可靠且不出现熔渣现象、防止发生母材烧损等问题应采用适当的保温材料或加热设备进行预热,同时要对焊后进行必要时效性试验以确保其符合设计要求。

在焊接过程中，由于存在高温、高压的因素以及环境变化等原因造成了低温裂纹。

这就使得焊缝处温度高并且应力集中较多。

为了提高钢材抗腐蚀性和耐热性能及降低生产成本，必须采用合理有效工艺手段来实现对冷接头进行强化处理;同时也要采取适当的措施来改善脆性区组织结构和焊接过程中存在问题，以达到减小或避免出现缺陷部位而导致失效现象发生的目的。

LNG储罐建设用9％Ni钢焊接性及焊接工艺研究的开题报告一、选题背景与意义随着世界工业化程度的不断提高和能源需求的增长，液化天然气（LNG）作为一种清洁、高效、安全的能源，受到越来越多的关注和使用。

LNG主要由甲烷组成，存储在特殊的储罐中。

钢制的LNG储罐已成为LNG存储和运输领域中最常用的储罐形式，因其具有强度高、密封性好等优点。

而储罐中的钢材需要具有耐低温、高强度和耐腐蚀的特点，以满足储运LNG的要求。

9％Ni钢是一种具有良好低温性能的钢材，被广泛应用于LNG储罐的建设中。

然而，9％Ni钢的焊接性能却较差，容易产生氢致冷脆、焊缝裂纹等缺陷，影响储罐的使用寿命和安全性。

因此，研究9％Ni钢的焊接性能及其焊接工艺显得非常必要和重要。

本文拟针对该问题进行相关研究，以为LNG储罐的开发与建设提供参考和借鉴。

二、研究内容与方法1.研究目标本研究旨在探究9％Ni钢的焊接性能及其焊接工艺，为LNG储罐的安全建设提供理论和实践支持。

2.研究内容（1）对9％Ni钢的组成、力学性能、低温性能以及焊接性能等进行详细分析。

（2）通过实验研究，确定适合9％Ni钢焊接的焊接工艺参数，包括焊接电流、焊接速度、预热温度等。

（3）研究焊接过程中氢致冷脆和焊缝裂纹等焊接缺陷的形成机理，探究减少或避免这些缺陷的方法。

（4）进行焊接试验，评估焊接接头的质量和性能，并采取必要的措施提高焊接质量。

3.研究方法（1）对9％Ni钢的力学性能、低温性能等进行实验研究。

（2）采用电弧焊、氩弧焊等不同的焊接工艺进行试验，探究不同焊接工艺对焊接接头质量、性能等的影响。

（3）通过观察、测试、分析等手段，分析焊接过程中可能出现的缺陷，研究减少或避免这些缺陷的方法。

（4）对焊接接头进行拉伸强度、冲击韧性等测试，评估其质量和性能。

三、研究进度计划阶段性任务 | 完成时间选题与调研 | 一个月组织实验并采集数据 | 三个月数据处理与分析，论文撰写 | 四个月论文修改与完善 | 一个月四、初步预期成果（1）掌握9％Ni钢的组成、力学性能、低温性能及焊接性能等相关知识。

LNG储罐用9Ni钢及其焊接性分析耿都都;严春妍;纳学洋;曲扬;杨顺贞【摘要】介绍了国内外9Ni钢的发展概况。

分析了9Ni钢的化学成分，组织结构和性能特点，并对其焊接性进行了系统的阐述。

分析结果表明，9Ni钢以其强度高、易于加工和焊接性优良等优势适于在超低温条件下的LNG储罐设备中安全使用。

9Ni钢的冷裂敏感性不大，当焊接材料、焊接工艺措施配合适当时，可防止焊接热裂纹和其他焊接缺陷的产生，以及低温韧性的降低。

9Ni钢焊接时，宜采用小线能量，多层多道焊，焊前不需预热，但需控制层间温度在100℃以下。

%In this article, it introduced the development of 9Ni steel at home and abroad, analyzed its chemical composition, microstructure, properties characteristics, and systematically expatiated weldability. The analysis results showed that 9Ni steel is with some advantages, such as high strength, easy to be processed, good weldability and so on, which is suitable for usage in LNG tank under ultra-low temperature conditions. 9Ni steel is with little cold crack sensitivity, when matching welding materials with welding process is applicable, the welding hot cracking and other welding defects can be avoided, as well as the decrease of low temperature toughness. In practical welding, it should adopt low heatinput and multi-layer, multi-pass welding. The preheating before weldingis not necessary, but the interlayer temperature should be controlled lower than 100℃.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P5-8)【关键词】焊接;9Ni钢;焊接性;LNG储罐【作者】耿都都;严春妍;纳学洋;曲扬;杨顺贞【作者单位】河海大学机电工程学院，江苏常州 213022;河海大学机电工程学院，江苏常州 213022;河海大学机电工程学院，江苏常州 213022;河海大学机电工程学院，江苏常州 213022;河海大学机电工程学院，江苏常州 213022【正文语种】中文【中图分类】TG133.26能够在超低温条件下安全使用的材料有9Ni钢、铝合金、奥氏体不锈钢及镍合金等。

LNG储罐9Ni钢内罐TIP-TIG焊接时残余变形的研究LNG储罐9Ni钢内罐TIP-TIG焊接时残余变形的研究摘要：随着液化天然气（LNG）的广泛应用，LNG储罐的需求也相应增加。

储罐内罐的连接焊缝需要具备高强度和可靠的性能，在焊接过程中会产生残余应力和变形。

为了解决这一问题，我们采用了TIP-TIG焊接技术，并对其在LNG储罐9Ni钢内罐焊接过程中的残余变形进行了研究。

1. 引言LNG储罐是将天然气冷却至零下162°C左右后储存于高压容器中的设备，被广泛应用于天然气液化和储存领域。

储罐内部需要具备优异的密封性和强度，因此内罐的连接焊缝至关重要。

焊接过程中产生的残余应力和变形是导致焊缝失效的重要因素。

2. 实验方法本实验选择采用TIP-TIG焊接技术进行内罐连接焊缝的焊接。

实验材料为9Ni钢板，焊接参数包括焊接电流、焊接速度、焊接角度等。

通过焊接后的内罐进行残余应力和变形测试，并与传统TIG焊接进行对比。

3. 结果与分析实验结果表明，使用TIP-TIG焊接技术进行内罐焊接可以显著减少残余应力和变形。

与传统TIG焊接相比，TIP-TIG焊接能够在焊接过程中提供更好的热控制，减少了焊接区域的热输入，从而降低了残余应力和变形的程度。

4. 影响因素研究进一步分析发现，焊接速度、焊接电流和焊接角度对焊接过程中的残余应力和变形具有重要影响。

在一定范围内，适当提高焊接速度和焊接电流可以减少焊接区域的热输入，降低残余应力和变形的程度。

而合理选择焊接角度可以改变热输入和冷却速率，进一步优化焊接过程。

5. 结论本研究采用TIP-TIG焊接技术对LNG储罐9Ni钢内罐进行焊接，发现该焊接技术能够显著减少焊接过程中产生的残余应力和变形。

研究还发现焊接速度、焊接电流和焊接角度等参数对焊接过程中的残余应力和变形具有重要影响。

通过合理调节这些参数，可以进一步优化焊接过程，提高内罐的焊接质量。

6. 展望虽然本研究通过TIP-TIG焊接技术取得了一定的研究成果，但仍存在着一些问题需要进一步探讨。

浅谈LNG储罐中9Ni低温钢焊接9Ni低温钢在实施焊接过程中易出现诸多问题，如冷热裂纹、低温韧性降低、电弧磁偏吹等，这是由于LNG低温储罐9Ni低温钢材料本身的特点造成的。

文章对其进行了归纳总结和详细分析，梳理并制定了对9Ni钢在焊接施工过程中的问题的控制措施，并提出了9Ni低温钢材料焊接的控制要点。

要有效避免9Ni 低温钢焊接过程中易出现的问题，达到预期的施工效果，通过现场實践可知，按照改进的施工方法能够达到目标。

标签：LNG低温储罐；9Ni低温钢；控制措施；焊接引言LNG（Liquefied Natural Gas），即液化天然气的英文缩写。

世界上越来越多地出现了LNG储罐的制造，目前我国使用9Ni钢的来源基本依赖进口，并且对其配套焊接材料的研究和开发还比较少。

9Ni低温钢现已在国际上广泛应用在LNG储罐方面，然而其关键问题在于9Ni钢的焊接。

9Ni钢在民用钢种产品中属于技术难度大、要求高的产品，严重制约了我国LNG工业的发展形成。

为此，分析和探讨9Ni钢用于LNG储罐的焊接材料与工艺，具有显著的现实意义和社会效益。

1 9Ni低温钢特性与普通碳钢相比，9Ni钢属耐低温的合金钢，世界各国普遍采用该材料作为LNG用钢。

9Ni钢在-165℃乃至-196℃低温下仍具有较好的强度和韧性，因此其在低温状态下具有抗冲击性能强、低温韧性好的特点，其可焊接性优于一般高强度钢。

为了获得良好的低温性能，应严格控制硫、磷的含量，以增加9Ni钢回火脆的敏感性。

另外，保持硅和钼元素处于较低的含量，以促进9Ni钢的低温韧性。

因此，通过化学成分的最佳搭配以及热处理方法能控制9Ni钢材料的组织。

2 焊接工艺要点由于9Ni钢的焊接过程易出现磁偏吹现象，因此为了避免此现象的出现影响到焊缝的质量，就要保证9Ni钢中的磁性尽量减小到最低或是没有磁性，则应运用相应的措施来控制。

要清除氧化膜与过热层，就一定要运用砂轮进行热切割的钢板边缘的打磨。

大型LNG储罐用9Ni钢焊接工艺与机理研究摘要本文针对大型液化天然气（LNG）储罐对9Ni钢的焊接需求，系统研究了9Ni 钢的焊条电弧焊（SMAW）、钨极氩弧焊（GTAW）和埋弧焊（SAW）的焊接工艺与机理。

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析、强度测试和硬度测试等方法，分别研究了9Ni钢焊接接头的界面显微组织和力学性能。

通过研究工艺参数对接头微观组织和力学性能的影响，优化了焊接工艺，阐明了接头不同特征区域的断口特性。

通过对比分析三种焊接方法在大型LNG储罐生产中的适用性，确定底板和壁板不同位置焊缝需要选择的最佳焊接方法。

通过对比分析三种焊接方法可知：大型LNG储罐的现场焊接方法最好采用以上三种方法的组合，其中，底板的平位置焊缝最好采用焊条电弧焊或钨极氩弧焊方法；壁板的横位置焊缝最好采用埋弧焊方法；壁板的立位置焊缝最好采用焊条电弧焊或钨极氩弧焊方法的多层多道焊；而底板与壁板的接缝是平角缝，最好采用埋弧焊方法。

关键词：9Ni钢；焊接方法；界面结构；力学性能Large LNG tanks with steel welding and 9 Ni mechanismresearchABSTRACTThis article in view of the large liquefied natural gas (LNG) of 9 Ni tanks of steel welding demand, the systematic study of the steel electrode 9 Ni electric arc welding (SMAW), tungsten extremely argon arc welding (GTAW) and submerged arc welding (SAW) of the welding process and mechanism. Use of optical microscopy, scanning electron microscope and energy spectrum analysis, strength and hardness testing methods of test, are studied and Ni steel welding joint microstructure of interface and mechanical properties. Through the research process parameters on the joint microstructure and mechanical properties of the influence, the optimization of welding technology, and expounds the characteristics of different region joint fracture characteristics. Through the comparison and analysis of the three welding method in large LNG tanks the applicability of production, to determine the bottom and wall plate weld need to choose different positions of the best welding method. Through the comparison and analysis of the three kinds of welding method it is to know that the large LNG storage tank welding method had better use the combination of three kinds of methods, among them, the flat bottom position had better use the electric arc welding electrode or tungsten extremely argon arc welding methods; Wall plate of horizontal position weld had better use submerged arc welding methods; Wall plate made of weld had better use electrode position electric arc welding or tungsten argon arc welding method of multi-layer a multi-channel welding; And bottom and wall plate the seams of the flat is seam, had better use submerged arc welding method.KEY WORDS: Keywords:9Ni steel,Welding method,Interfacalmicrostructure,Mechanical properties目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 课题背景 (2)1.2 9Ni钢材料性能研究现状 (2)1.3 9Ni钢焊接技术研究现状 (4)1.3.1 9Ni钢焊接材料研究现状 (5)1.3.2 9Ni钢焊接方法研究现状 (6)1.3.3 9Ni钢焊接工艺研究现状 (7)1.3.4 9Ni钢焊接检测研究现状 (8)1.4本课题的研究内容 (9)第2章实验材料、设备及方法 (11)2.1 试验材料 (11)2.2 试验设备及过程 (11)2.3 微观组织分析及力学性能测试 (14)2.3.1微观分析 (14)2.3.2力学性能测试 (14)第3章9Ni钢的SMAW焊接接头组织与工艺研 (16)3.1 引言 (16)3.2 焊条优选分析 (16)3.3接头典型界面结构分析 (18)3.4工艺参数对界面结构的影响 (22)3.4.1焊接电流的影响 (22)3.4.2焊接速度的影响 (23)3.5接头力学性能分析 (23)3.5.1强度测试结果 (24)3.5.2断口分析结果 (26)3.6本章小结 (29)第4章9Ni钢的GTAW焊接工艺及机理分析错误！未定义书签。

焊接技术第38卷第8期2009年8月·工艺与新技术·收稿日期：2009-01-18基金项目：国家“863”项目———LNG 用高性能低温钢及关键技术的研究（2007AA03Z506）文章编号：1002－025X (2009)08-0040-02LNG 储罐用9Ni 钢的焊接材料与工艺吴智武，王移山，李少华，李箕福（钢铁研究总院，北京100081）摘要：在简述LNG 储罐用9Ni 钢的基础上，对其焊接材料与工艺进行了综述性介绍。

在焊接材料方面，介绍了主要性能评价指标和常用焊接材料类型，并对新研制的9Ni 钢Ni 基焊条与国内的应用情况进行了叙述；在焊接工艺方面，介绍了9Ni 钢的焊接工艺要点。

关键词：液化天然气（LNG ）；9Ni 钢；焊接材料与工艺；低温韧性中图分类号：TG457.1文献标志码：B0引言w （Ni ）9%钢亦被称为9Ni 钢或Ni9钢，是w （Ni ）8．5％～9．5％的超低温钢，与具有优良性能的不锈钢相比，有合金含量少、价格便宜的优点；与低温用铝合金相比，有许用应力大、热膨胀率小的优点。

因此该钢广泛用于建造液化天然气（Liquefied Natural Gas ，简称LNG ）储罐［1-2］。

9Ni 钢常用的热处理方法有3种，NNT 处理（2次正火＋回火）、QT 处理（淬火＋回火）和IHT 处理（双相区淬火＋回火）。

在回火处理时，C ，Ni ，Mn 等元素向弥散分布于基体内的奥氏体扩散，可得到体积分数为5%～10％富含C ，Ni ，Mn 的奥氏体，即回转奥氏体。

该奥氏体非常稳定，在－196℃低温下不发生马氏体相变，并呈弥散分布，使9Ni 钢在－196℃时仍具有很好的低温韧性［2-3］。

自1960年通过研究证明不进行焊后消除应力处理亦可安全使用以来，就成为用于制造低温储罐的主要材料之一。

但9Ni 钢是民用钢种产品中技术难度大、要求高的产品，目前我国基本依赖进口，并且对9Ni 钢的配套焊接材料的研究和开发还比较少，这对于我国LNG 工业的发展形成严重制约。

LNG储罐9%Ni钢TIP-TIG立焊接头组织及性能
郭鹰;杨尚玉
【期刊名称】《石油化工建设》
【年(卷),期】2024(46)2
【摘要】采用新型TIP-TIG(简称TT)全自动焊对LNG储罐内罐用9%Ni钢进行焊接,利用电子显微镜、X射线衍射对显微结构进行表征,揭示TT焊焊接头韧性和强度得到改善的原因。

结果表明,TT焊热输入量小、焊接过程稳定、焊接工艺参数波动小,使焊接接头成形良好,熔合比小。

焊缝组织主要为晶粒细小的奥氏体,元素脱溶析出较少,所以避免由于夹杂物引起引力集中而形成孔洞形核,提高了接头韧性。

随着该焊接方法相应设备自动化程度的提高,在焊接效率上能够进一步追平手工电弧焊,TT焊具有显著的优势,可替代SMAW成为LNG储罐立焊缝焊接新技术。

【总页数】6页(P13-18)
【作者】郭鹰;杨尚玉
【作者单位】海洋石油工程股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG444.74
【相关文献】
1.LNG储罐用9Ni钢焊条电弧焊接头的组织与性能
2.热输入对LNG运输车储罐用9Ni钢埋弧焊接头组织和性能的影响
3.LNG储罐9%Ni钢GMAW-P自动立焊接
头组织与性能研究4.LNG储罐用9Ni低温钢横位置焊条电弧焊和埋弧焊接头微观组织与力学性能对比5.LNG储罐9%Ni钢TIP-TIG立焊接头组织及性能
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

试论LNG低温储罐内罐的焊接工艺技术【摘要】天然气作为一种新型绿色清洁能源，近年来在世界各国都得到广范推广应用，由此带动了液化天然气（LNG）加工及贮存产业的迅猛发展。

在LNG 项目中最关键的装置就是贮存液化天然气的LNG低温储罐，现在我国自主研发的低温钢板新型材料（06Ni9）也已应用到LNG低温贮罐的制作材料中。

以这种材料的中薄板作为LNG低温储罐的内罐材料在国内还属首次，它的焊接也就是一个新的课题，我们在2010年3月承建，2012年5月建成投运的延长石油集团油气勘探公司的液化天然气厂（100×104m3/d），它的10000m3LNG低温储罐的内罐就是采用这种新型材料设计。

我就以本项目的低温储罐的内罐壁板的焊接为例，来介绍一下该种材料的焊接工艺，以便对类似的工程有所参考。

【关键词】LNG低温储罐06Ni9低温钢板内罐壁板的焊接工艺卡1 焊前准备1.1 罐体结构简介储罐主要由内罐、外罐、保冷层、平台梯子等组成，结构形式为内罐吊顶、外罐拱顶的双壁单容罐，内罐存储LNG，外罐仅用来承装保冷材料和闪蒸气体。

内罐罐体材料为06Ni9低碳调质钢，由底板及顶板及9带壁板组成，其中底板δ=5mm、δ=10mm，壁板δ=7、8、10mm，加强圈δ=5、6mm。

1.2 材料（1）母材的要求：所采用的材料，应符合设计文件的规定。

材料必须具有制造厂的质量证明书，其质量不得低于国家现行标准的规定。

材料使用前，应按相关国家现行标准的规定进行检查和验收。

06Ni9板供货状态：淬火加回火，基体组织为回火马氏体加奥氏体组织。

（2）焊材的要求：焊条应符合现行国家标准《镍及镍合金焊条》GB/T 13814的规定。

焊条应具备出厂合格证及材质证明书，无破损、发霉、油污、锈蚀、偏心现象。

焊材的选用：06Ni9焊接焊条选用：E NiCrMo-6。

（3）焊材的管理：存放焊材库房规定：①应干燥通风，库房内不得存放腐蚀性介质，焊材存放应距离地面和墙面至少300mm，库内温度应不低于5℃，湿度应不大于60%；②焊接材料应做好标识，分区存放，分类管理；③焊条使用前应按照焊条说明书的要求烘干，烘干后的焊条应保持在100-150℃的恒温箱中，随用随取。

LNG储罐9%Ni钢焊接技术难点分析及解决方案摘要：上海LNG事故备用站的2台50000m3LNG储罐为双层罐体结构，其中内罐材质为9%Ni钢，是本工程建设的核心。

9%Ni钢具有优良的低温性能，焊接难度较大。

我公司通过细致的研究，综合分析9%Ni钢焊接的难点和特点，制定了有效的焊接工艺措施，最终射线检测合格率达到99.5%以上，各项指标均满足设计和使用要求，顺利完成了该工程的施工。

1、概述上海燃气集团LNG事故备用站扩建工程中的关键设备是2台50000m3LNG储罐，为双层罐体结构全包容储罐，可在天然气源发生意外情况时提供上海10天的用气量。

外罐为混凝土罐底及预应力钢筋混凝土罐壁（罐壁高度29.3m，内径54.8m），罐顶为钢顶及钢筋混凝土顶盖制成的复合拱顶；内罐为9%Ni钢制的自承式开顶罐（罐壁高度26.73m，内径52.5m），上方设置铝合金吊顶。

内外罐之间设置5m高9%Ni钢焊制的壁角保护装置以及二级底板组成二级保护装置。

每台储罐本体钢结构质量为1371.4t，其中9%Ni钢632t。

内罐9%Ni钢的焊接是本次施工的核心，其焊接工作具有相当技术难度。

2、焊接技术难点分析2.1焊接接头的低温韧性问题鉴于LNG储罐的使用条件，焊接接头需作-196℃低温冲击试验，冲击韧性值要大于35J。

由于9%Ni钢是经热处理提高性能的钢种，在焊接冶金反应和热循环的作用下，破坏了原始热处理状态，熔合线的成分及热影响区的组织发生变化，使低温韧性降低。

2.2焊接热裂纹问题9%Ni钢具有一定的热裂纹敏感性，多产生于接近固相线的高温下，具有沿晶界分布的特征，有时也能在低于固相线的温度下沿着“多边化边界”形成，通常产生于焊缝金属内，也可能出现在接头熔合组织内。

这与焊缝冷却过程中的应力状态、母材和焊材的化学成分及杂质元素含量有关。

2.3焊接冷裂纹问题9%Ni钢也有一定的冷裂纹敏感性，其原因是应力、脆性组织和扩散氢含量过高。