大型LNG储罐9%Ni钢焊接质量控制探讨

以国内在建的22万m~3大型LNG储罐为例,阐述了9%Ni钢焊接的质量控制要点。对9%Ni钢焊接的母材控制、焊材管理、焊接方法、焊评,以及无损检测等要素进行了质量控制分析,简要对比了9%Ni钢手工电弧焊和全自动TT焊接的优缺点、易产生的缺陷和预防措施,对焊接过程质量控制进行了总结分析。结果表明:控制手工电弧的焊接热输入是防止裂纹产生的重要措施,手工电弧焊焊接9%Ni钢时,应尽可能采用多层、多道焊接,且层间温度控制在100℃以下;全自动TIPTIG焊接(相比手工电弧焊),焊缝外观优美,焊接一次合格率更高,焊接过程的工艺参数可追溯性强,焊接产生的烟尘少,改善了焊工的职业健康。

LNG储罐9Ni钢焊接接头射线检测试验研究与工程应用

9Ni钢具有良好的机械性能、可焊性以及低温韧性,已广泛应用于LNG低温储罐。但由于LNG储罐焊缝余高的存在,9Ni钢材料的焊缝和母材对射线的吸收性不同,常规胶片技术的底片质量往往难以满足标准要求,给射线检测带来很大的困难。文章通过对数字射线技术和常规胶片技术进行成像效果比对与分析,得出了数字射线技术的成像质量优于胶片技术的结论,再通过合理的工艺设置,成功解决了9Ni钢焊接接头检测难题。此外,文章还以某容积为20万m 3的LNG低温储罐为例,对数字射线技术在LNG安装工程项目中的应用情况进行了介绍,应用结果显示,数字射线技术在成像质量和检测工时两个方面具有显著优势,有望得到进一步的推广应用。

LNG储罐用钢06Ni9DR焊接接头弯曲试验断裂失效分析

在进行LNG储罐用钢06Ni9DR焊接工艺评定试验时,会出现弯曲试件开裂的现象,为了查找弯曲试样失效原因,保障LNG储罐焊接质量,采用不同热输入工艺对06Ni9DR钢板进行手工焊条电弧焊接,对焊接接头开展了拉伸试验、弯曲试验、-196℃低温冲击等试验。通过金相显微镜和扫描电镜对焊缝、热影响区,以及弯曲失效断口进行观察和分析,结果表明,采用ENiCrMo-6焊条焊接的焊缝组织中均散布较多大小不一的夹渣,热输入控制在12.5~26.5 kJ/cm范围内对焊接接头的力学性能、塑性以及低温冲击性能影响不明显;但采用较小热输入焊接时,更易产生夹渣、咬边缺陷,较大夹渣和轻微咬边缺陷是导致弯曲试件失效的主要原因。

不同起爆条件下双钢壁LNG储罐抗爆性能分析

由于双钢壁储罐具有建造周期短、投资小等优点,在LNG储存中应用越来越广泛,但其易在外罐受到外部冲击时引发内罐的破坏。为了分析储罐在不同外爆载荷条件下的破坏行为,以双钢壁LNG储罐为研究对象,考虑内、外罐及保冷材料之间的载荷传递与相互作用,建立了外罐-保冷材料-内罐多介质的多相耦合有限元模型,并对多影响因素下储罐在外爆载荷作用下的破坏进行了分析,探究其抗爆性能。结果表明:在外爆载荷作用下,内、外罐从迎爆面中心向内凹陷直至发生破坏,最大应力均在迎爆面中心,且越靠近中心应力值越大;内、外罐材料均先达到屈服强度后发生塑性变形,随后达到失效应变值并发生破坏;与外罐相比,内罐发生破坏的时间晚42.9%,变形范围和破坏范围分别小12.3%、6.7%;储罐的抗爆性能随着储存液位的升高和罐体容积的增大而增强,随着起爆位置从罐壁中心向上、下两侧移动而提高,在罐壁中心起爆时储罐的破坏程度最大。该研究成果可为双钢壁LNG储罐的设计和储存液位的控制等方面提供理论参考依据。

大型LNG储罐三种高效自动化焊接工艺对比研究

我国建造储存绿色能源LNG用储罐单台已达27万m^(3),针对传统的SMAW焊接效率低、含有锰蒸汽和CO_(2)的烟尘等问题,采用热丝TIG,FCAW及MIG三种自动焊方法,进行了大量的试验研究,从而使LNG储罐的施焊环境大大改善,焊接效率及质量均大幅提升。结果表明,自动焊焊缝表面成形均远好于SMAW;焊接效率为MIG最高;焊接接头低温冲击韧性为热丝TIG最优。目前三种自动焊对现场组装精度要求均高于SMAW,热丝TIG对组装精度要求最高,因此尚需进一步提升自动化水平,以便在工程中大量推广应用。

焊接工艺对LNG储罐用高锰钢焊接接头组织和性能的影响

为了推动新型国产低温高锰钢及相应焊材在LNG储罐国产化中的应用,利用扫描电子显微镜、光学显微镜并通过常温拉伸、弯曲、低温冲击以及显微硬度等试验,研究了熔化极气体保护焊(GMAW),埋弧焊(SAW)和焊条电弧焊(SMAW)3种不同的焊接工艺对LNG储罐用低温高锰钢焊接接头组织和性能的影响。结果表明,3种焊接工艺的热影响区组织为奥氏体与少量夹杂物颗粒,熔合线附近晶粒粗大且狭长,焊缝组织为柱状晶。硬度最低值均位于焊缝中心,拉伸试验断裂位置均为焊缝部位。3种焊接工艺焊接接头抗拉强度分别为839.2,863.8,675.2 MPa,拉伸和弯曲性能均能满足要求。-196℃时的焊缝冲击吸收能量值分别为123,100,83.7 J,冲击断口均为韧性断裂。在焊接低温高锰钢时应严格控制热输入,从而保证低温高锰钢的焊接质量。

储罐9%Ni钢纵缝自动焊接技术应用分析

对比分析目前国内外大型LNG储罐内罐常见的焊接方式及储罐现状,介绍SMAW(Shielded Metal Arc Welding)、FCAW(Flux Cored Arc Welding)及TT焊(TIP-TIG)的优缺点。根据试验发现,TT焊工艺对9%Ni钢焊缝成型好,过渡圆滑、鱼鳞纹规则且余高较小,热影响区宽度小,枝晶分布均匀,焊丝(条)熔敷率高、坡口较多为U型,且通过已在东部沿海某试运行的LNG储罐可知,其试运行稳定,并已投入使用。

LNG储罐用9％Ni钢及其焊接性

回顾总结了液化天然气低温储罐用9％Ni钢的研究和发展，对9％Ni钢的显微组织结构、力学性能以及现场焊接性进行了介绍。使用最普遍的淬火＋回火态9％Ni钢的组织形态主要为回火马氏体，并分布有少量残余奥氏体。9％Ni钢具有很高的强度和良好的低温韧性，焊接性良好，冷裂敏感性较低，采用合适的焊接工艺措施，可防止热裂纹的出现，获得具有良好低温韧性的焊接接头。9％Ni钢焊接时，焊接热输入一般控制在7～35kJ／cm，多层焊层间温度应控制在100℃以下。

低温镍基焊条焊接的LNG储罐用9Ni钢接头的力学性能

采用3种药皮成分不同焊条对LNG储罐用9Ni钢进行焊接,利用多元热动力学相图计算软件JMat Pro的Scheil模型配合镍基合金材料数据库对相应焊缝熔敷金属进行偏析计算,通过光学显微镜(OM)分析熔敷金属的组织,并利用IPP软件观测枝晶间距.此外,通过硬度、拉伸和低温冲击等试验评定熔敷金属的力学性能.结果表明,Nb为正偏析元素,3种焊条的熔敷金属组织均由奥氏体树枝晶和析出相组成.OK92.55型焊条的熔敷金属具有更小的枝晶宽度和枝晶间距,这是由于Nb元素的偏析作用,形成的碳化物有抑制枝晶长大的作用,这促使其熔敷金属具有更大的断后延伸率和断面收缩率,具有良好的塑性.3种焊缝在热影响区的硬度最大,这是因为焊接热循环的作用.3种焊条熔敷金属的拉伸断口形貌均为韧窝和解理两种断裂方式相结合的形貌,说明它们既有塑性断裂,还有脆性断裂,但OK92.55型焊条熔敷金属的韧窝占比更高,证明其拉伸塑性较好.3种焊条的熔敷金属的低温冲击断口均为韧窝形貌,OK92.55型焊条熔敷金属的韧窝更深更小,表现出更好的低温韧性.

1436LNG储罐用9Ni钢低温性能及焊接接头性能

对LNG储罐用9Ni钢板进行超低温CTOD试验;采用手工电弧焊、埋弧焊分别对9Ni钢板进行焊接,通过接头拉伸、弯曲和冲击试验,光学显微镜、扫描电镜等试验仪器对焊缝组织、热影响区组织观察,研究9Ni在两种不同焊接方法下所得到的焊接接头的微观组织及性能。结果表明:LNG储罐用9Ni钢在-196℃具有较好的强度、伸长率和韧性;焊缝组织主要由奥氏体和析出相组成,焊接热影响区组织主要由板条马氏体和板条间的残余奥氏体组成;LNG储罐用9Ni钢板焊缝的化学成分与母材匹配良好,接头强度大、低温冲击性能和弯曲性能良好。

9Ni钢大型LNG低温储罐的焊接施工

大型LNG储罐内罐材料采用9Ni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,产生脆性相,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9Ni钢低温储罐的焊接特点,介绍了9Ni钢低温储罐采用的埋弧自动横焊和焊条电弧焊焊接工艺,并叙述了实际施工中采取的工艺措施,包括焊接材料管理、焊接工艺参数、内罐底板与内罐壳体板焊接施工顺序和焊接工艺,这些工艺控制了焊接线能量,提高了生产效率,有效地保证大型LNG低温储罐焊接施工质量。

大型LNG储罐中9%Ni钢的焊接施工

大型LNG储罐的内罐采用9%Ni钢焊接而成,9%Ni钢的焊接是安装技术领域的难题。文章介绍了9%Ni钢的化学成分、机械和工艺性能,分析论述了9%Ni钢的焊接工艺和内罐的焊接安装方法,总结了广东LNG储罐和福建LNG储罐的焊接施工经验。

LNG储罐用9%Ni钢的焊接

介绍了LNG储罐用22.1mm壁厚9%Ni钢两种焊接工艺试验的相关情况及技术要求,并对完成的焊接接头进行了常规力学性能试验和分析。针对22.1mm厚9%Ni钢采用林肯NYLOID2Φ3.2mm焊条进行各层焊接或采用林肯NYLOID2Φ3.2mm焊条进行根焊+林肯LNSNiCro60/20Φ1.6mm焊丝匹配林肯P2000焊剂埋弧填充盖面焊,并对获得优质焊接接头提出了相应的技术措施。

LNG储罐国产06Ni9低温钢的焊接工艺评定

06Ni9钢是太钢自主研发的用于LNG低温储罐的低碳中合金马氏体型低温钢。通过分析06Ni9钢的焊接性特点,制定了合理的焊接工艺,对06Ni9钢的焊接接头力学性能、低温(-196℃)冲击韧度进行了测试,并对焊接接头进行了宏观金相检验。评定结果表明:采用合理的焊接工艺,国产06Ni9钢的综合性能可以满足LNG工程的要求。

LNG储罐用9%Ni钢焊接性研究

结合9%Ni钢的SHCCT图、斜Y坡口对接裂纹试验结果及焊接接头热影响区性能测试结果,提出板厚22.1 mm的9%Ni钢在环境湿度≤90%RH和环境温度≥-10℃情况下采用N iCrMo合金系焊条/焊丝焊接时,为获得优质焊接接头推荐的工艺措施和线能量为：预热温度控制在75℃左右,层间温度≤100℃,焊接线能量为15-20 kJ/cm。

大型LNG储罐用9%Ni钢及焊接技术综述

LNG储罐作为LNG接收站关键建设节点,具有建设周期长、建设难度大的特点。9%Ni钢具有强度高、低温韧性好的优点,是制造大型LNG储罐的主要材料之一,但其焊接工艺和技术方面的问题仍有待研究。结合中石化山东LNG接收站项目储罐内罐焊接施工过程,对LNG储罐内罐用9%Ni钢的成分、热处理方法、力学性能,以及其在LNG储罐上的应用发展现状等进行了总结;对9%Ni钢的焊接材料、焊接方法和工艺、焊接中易出现的问题,以及相应的处理措施等内容进行了探讨。得出结论:9%Ni钢焊接性能良好,选用合适的焊接材料和工艺,可以有效防止冷裂纹、热裂纹、电弧磁偏吹和焊后低温韧性下降问题。

LNG储罐用国产9%Ni钢焊接接头力学性能试验

针对鞍钢股份有限公司为建造LNG低温储罐生产的9%Ni钢板,根据确定的焊接工艺和焊接工艺参数,研究了焊接接头的拉伸、冷弯、冲击性能、无塑性转变温度和断裂韧度等各项力学性能,结果表明, 9%Ni钢焊接接头可满足LNG大型储罐的设计要求。

5万m^3LNG储罐9%Ni钢的焊接和质量控制

结合5万m3LNG低温储罐的建造,对9%Ni钢的埋弧自动横焊和手工焊条电弧焊进行了大量的工艺试验,试验表明,采用ERNiCrMo-4焊丝、相应的焊剂和合适的焊接规范能得到性能合格的焊接接头,并能实现自动焊接。介绍了大型LNG储罐9%Ni钢底板和壁板安装制造的焊接工艺及焊接顺序,控制了内罐的焊接变形;并介绍了9%Ni钢焊接质量检验的过程和射线检验采取的有效措施,保证了5万m3LNG储罐的施工质量,为LNG储罐施工的焊接检验积累了经验,对LNG储罐的建造具有重要的实用价值。

LNG储罐9%Ni钢立缝全自动焊技术

对比分析了目前大型LNG储罐内罐9%Ni钢立缝对接焊的几种方法,介绍了DPS-3G全自动焊中TIP-TIG和钟摆焊接技术的优异性,研究认为采用DPS-3G全自动交流氩弧焊接技术,能彻底解决9%Ni钢窄坡口焊的侧壁未熔合的行业难题,同时-196℃低温冲击韧性优异,焊接接头性能质量可靠,无损检测一次合格率高,实现了高效率焊接,大幅缩短施工周期,节约施工成本。

LNG储罐用9Ni钢-196℃焊缝断裂韧性及断口分析

根据GB/T 21143—2014测试了厚度30 mm的9Ni钢板TT和SAW焊缝的-196℃裂纹尖端张开位移(CTOD),观察并分析了试样微观组织及其断口。结果表明,TT和SAW焊缝的δ平均值分别为0.434 mm和0.259 mm,两者的CTOD特征值均远高于工程标准要求的0.15 mm。TT和SAW焊缝金属的显微组织均以奥氏体柱状晶形式存在,TT焊缝的组织更加细小均匀,细小均匀分布的胞状晶组织能够增加裂纹扩展阻力,从而增加焊缝的低温断裂韧性,小的热输入也有利于9Ni钢焊缝的低温断裂韧性。SAW焊缝金属中的Al2O3能够限制焊缝中奥氏体的长大,起到细化晶粒的作用,从而提高焊缝金属的强度和韧性;TT焊缝晶粒更小,断面更加粗糙,断面存在更多的10μm左右的富铁和富钼的第二相颗粒也阻碍裂纹扩展,使得焊缝具有更好的低温韧性。