LNG储罐9%Ni钢应用实践

詹宇石

中图分类号：：TG422.1 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2016）04-000-01

摘要进入新世纪后，我国经济获得较快发展，工业领域等中对钢材的需求持续上升，尤其是一些特种类型的钢材，9%Ni钢就是其中紧俏的鋼材之一。LNG储罐作为LNG接收站的核心设备，其结构复杂、设计与使用工况苛刻，照价高，建设周期长。而9%Ni钢是建造大型LNG储罐的核心材料，笔者在本文中首先分析了LNG储罐9%Ni钢的特点，然后探讨了9%Ni 钢焊接时容易出现的问题以及解决焊接出现问题的相关措施，以期保障9%Ni科学的生产并有效提升生产质量和品质。

关键词9%Ni钢储罐LNG储运

一、LNG储罐9%Ni钢特点

唐山LNG接收站采用全包容式LNG储罐。随着LNG储罐的大型化，要求材料具有较高的强度，以降低材料的消耗量，从而降低项目造价。其次，要求材料在-163℃的深冷温度，因此对LNG储罐内罐材料要求非常高。

9%Ni钢是具有优异的超低温性能的LNG储罐用关键材料，能够在-196℃条件下使用。9%Ni钢是目前普钢产品中技术难度最大、要求最高的尖端产品之一。其难点有保证超低温韧性的合金设计；高合金冶炼、连铸工艺；保证超低温韧性的特殊热处理工艺；焊接工艺适应性；钢板表面质量控制技术；工业试制风险控制。

9%Ni钢在低温下具有很好的强韧性匹配。与奥氏体不锈钢相比，在-196 ℃低温度条件下，不仅低温韧性优于奥氏体不锈钢，而且屈服强度高近一倍。且钢的冷成形性、焊接性和抗裂纹扩展性等均很好，是制造LNG，液氩、液氮等储罐理想的专用材料。

二、9%Ni钢焊接技术特点

9%Ni钢属于高强度钢种，焊接过程中容易产生焊接热裂纹，而且具有淬硬倾向，LNG储罐在外界温度变化下会发生膨胀和收缩，如果母料和焊接接头膨胀系数差别大，会导致焊接接头的损坏。针对这些特点，选择合适的焊接材料、确定合适的焊接工艺、掌握恰当的焊接技术可以避免焊接热裂纹，减少膨胀系数。

三、9%Ni 钢焊接时的问题

通过相关实践可以发现，9% Ni钢在进行焊接的时候会出现以下五方面的问题，需要我们给予重视。

（一）低温韧性问题

9% Ni钢的主要用途是对低温设备进行建造，所以需要在低温环境下焊缝，这就要求我们必须把焊缝的低温韧性问题作为焊接材料选择时首要考虑的，焊接接头的低温韧性问题主要有三部分组成：熔合区低温韧性问题、焊缝金属低温韧性问题以及热影响区的低温韧性问题

（二）热膨胀问题

9%Ni钢具有较大的线膨胀系数，通过研究发现，20 ～-196 ℃之间9%Ni钢的线膨胀系数高达8.05×10-6/℃。为了让接头的焊接力减少，我们对焊接材料进行选择的时候，必须选择和母材的膨胀系数相接近的焊缝金属，二者之前不能有太大的不同。使用9%Ni钢对低温设备进行建造后，使用过程中会出现一定的热胀冷缩情况 。母材和焊接接头经历的温度变化和考验比较严峻。对比9% N i钢的热膨胀系数，要是焊缝金属的热膨胀系数和其有较大的差异，那么储罐的热疲劳和失效的风险将会被较高的热应力所集中并放大。所以，我们在选择焊缝金属的时候应该对9%Ni钢的热膨胀系数加以考虑，科学的选择具有相近热膨胀系数的焊缝金属。

（三）电弧磁偏吹问题

作为强磁性材料的一种，9%Ni钢使用电源为直流的时候，极易出现的情况和现象时磁偏吹，对焊接工艺的稳定性造成严重的影响，进而威胁接头的质量。因此，我们在对焊条或者焊丝焊剂进行施焊的时候需要合理的选择电源，尽可能选择交流电作为焊接电源。

（四）焊接热裂纹问题

热裂纹主要有三种类型：液化裂纹、弧坑裂纹以及显微疏松裂纹。进行定位焊和打底焊的时候会出现热裂纹，液化裂纹出现的原因为硫（S）、磷（P）等杂质在焊缝晶界上偏析出。所以我们因该对钢材料以及焊材料中的硫（S）、磷（P）含量严格控制，实际焊接的时候，应该严格做好收弧工作，严格检验打底焊缝，一旦发现裂纹要马上清除，此举能够有效避免热裂纹的出现。

（五）焊接冷裂纹问题

出现焊接冷裂纹的情况主要是氢导致的裂纹。要想不出现这种裂纹，我们必须对焊接工艺流程严格执行，不能有任何疏忽，把焊条烘干，让其所在的环境具有合理得温度并保持环境干燥，然后尽可能降低焊接施工的环境。

四、结语

目前，唐山LNG项目已投产两年年，LNG储罐运行正常。该项目的成功投产表明，通过业主、承包商、钢厂的联合攻关，掌握了国产9%Ni钢生产工艺、加工成型及焊接技术，实现了真正意义上的国产9%Ni钢在大型LNG储罐上的应用。

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