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LNG气化器缓冲罐用9Ni低温钢的焊接

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天然气的液化温度为-162℃,液化天然气(简称LNG)的体积是气体的1/600 ,这就对LNG储罐的材料要求更高 。目前,LNG储罐常用的材料主要有9Ni钢 、5Ni钢、奥氏体不锈钢和铝镁合金等。,而9Ni钢因其强度高、易加工 、焊接性能优良 ,被广泛应用于LNG储罐设备。

LNG气瓶汽化器缓冲罐9Ni低温钢的焊接

9Ni钢Z是1944年开发的ω(Ni)=9%的低碳钢,使用温度Z低至-196℃ 。1952年,世界上第一个9Ni钢储罐在美国投入使用。1960年 ,经研究证明,无需焊后消除应力热处理即可安全使用。此后,9Ni钢成为制造大型低温储罐的主要材料之一 。日本于1969年建造的第一个液化天然气储罐Z的容量为20×104m3。2004年 ,我国第一个大型LNG低温储罐项目在广东大鹏开工 ,后来福建、大连、宁波等地的LNG项目都采用了9Ni钢材料。9Ni钢是典型的低碳马氏体钢,耐低温(-196℃,LNG储罐设计温度-162℃) 。其低温力学性能主要取决于其化学成分 ,尤其是Ni和c的含量,此外,9Ni钢的韧性还取决于其纯净度和显微组织 。从化学成分上看 ,它的Ni含量大,所以它有一定的硬化能力。较低的碳含量可以大大减少回火马氏体中的碳化物析出,从而提高低温韧性 ,而较高的碳含量则会导致焊接性和冷脆性的严重恶化。因此,在合金化过程中,应严格控制C的含量 ,使其保持在低碳范围内,同时P 、S、Mn、Mo 、Cr等合金元素的含量也应控制在较低的范围内 。到目前为止,9Ni钢在LNG设备中的使用已有近60年的历史。随着世界经济和贸易的快速发展 ,液化天然气已成为世界油气工业的新热点。为了促进能源供应的多元化 ,改善能源消费结构,海洋石油工程有限公司越来越重视LNG产业的发展,投入了大量的人力物力 ,并迅速在该领域占有一席之地 。然而,建造LNG储罐还必须解决一系列技术问题。针对LNG低温储罐用9Ni低温钢材料的特点,以及冷裂 、热裂、低温韧性降低、电弧偏磁吹等问题。这些都是焊接过程中容易发生的问题 ,研究分析表明,9Ni钢在焊接施工中可以采取以下主要控制措施来达到理想的施工效果:(1)选择低氢低碳的焊接材料,使焊接材料与母材在室温和高温下的线膨胀系数基本相近 ,从而避免因热胀冷缩不均匀而产生的热应力 。(2)焊接前,用有机溶液清洗或抛光清理焊接坡口表面;当温度低于5℃时,焊接前必须预热母材 ;焊接材料应严格按照要求保存 ,按需使用。严禁长期接触空气体。(3)正确选择焊接材料和高镍焊接材料 。尽管在焊接过程中高温损失和焊缝金属上基体金属的稀释,但仍有足够高的奥氏体结构来避免熔合线处的脆硬马氏体带。(4)严格控制能量,一般控制在0.7 ~ 3.0 kJ/mm ,尽量采用较小的热输入焊接。(5)基材在加工和运输过程中应避免与磁性材料接触 。如果仍有剩磁 ,应在焊接前对9Ni钢进行消磁,以确保基材的剩磁在要求值内 。


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