LNG儲罐9%Ni鋼應用實踐

詹宇石

中圖分類號：：TG422.1 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2016）04-000-01

摘要進入新世紀后，我國經濟獲得較快發展，工業領域等中對鋼材的需求持續上升，尤其是一些特種類型的鋼材，9%Ni鋼就是其中緊俏的鋼材之一。LNG儲罐作為LNG接收站的核心設備，其結構復雜、設計與使用工況苛刻，照價高，建設周期長。而9%Ni鋼是建造大型LNG儲罐的核心材料，筆者在本文中首先分析了LNG儲罐9%Ni鋼的特點，然后探討了9%Ni 鋼焊接時容易出現的問題以及解決焊接出現問題的相關措施，以期保障9%Ni科學的生產并有效提升生產質量和品質。

關鍵詞9%Ni鋼儲罐LNG儲運

一、LNG儲罐9%Ni鋼特點

唐山LNG接收站采用全包容式LNG儲罐。隨著LNG儲罐的大型化，要求材料具有較高的強度，以降低材料的消耗量，從而降低項目造價。其次，要求材料在-163℃的深冷溫度，因此對LNG儲罐內罐材料要求非常高。

9%Ni鋼是具有優異的超低溫性能的LNG儲罐用關鍵材料，能夠在-196℃條件下使用。9%Ni鋼是目前普鋼產品中技術難度最大、要求最高的尖端產品之一。其難點有保證超低溫韌性的合金設計；高合金冶煉、連鑄工藝；保證超低溫韌性的特殊熱處理工藝；焊接工藝適應性；鋼板表面質量控制技術；工業試制風險控制。

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

二、9%Ni鋼焊接技術特點

9%Ni鋼屬于高強度鋼種，焊接過程中容易產生焊接熱裂紋，而且具有淬硬傾向，LNG儲罐在外界溫度變化下會發生膨脹和收縮，如果母料和焊接接頭膨脹系數差別大，會導致焊接接頭的損壞。針對這些特點，選擇合適的焊接材料、確定合適的焊接工藝、掌握恰當的焊接技術可以避免焊接熱裂紋，減少膨脹系數。

三、9%Ni 鋼焊接時的問題

通過相關實踐可以發現，9% Ni鋼在進行焊接的時候會出現以下五方面的問題，需要我們給予重視。

（一）低溫韌性問題

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

（二）熱膨脹問題

9%Ni鋼具有較大的線膨脹系數，通過研究發現，20 ～-196 ℃之間9%Ni鋼的線膨脹系數高達8.05×10-6/℃。為了讓接頭的焊接力減少，我們對焊接材料進行選擇的時候，必須選擇和母材的膨脹系數相接近的焊縫金屬，二者之前不能有太大的不同。使用9%Ni鋼對低溫設備進行建造后，使用過程中會出現一定的熱脹冷縮情況 。母材和焊接接頭經歷的溫度變化和考驗比較嚴峻。對比9% N i鋼的熱膨脹系數，要是焊縫金屬的熱膨脹系數和其有較大的差異，那么儲罐的熱疲勞和失效的風險將會被較高的熱應力所集中并放大。所以，我們在選擇焊縫金屬的時候應該對9%Ni鋼的熱膨脹系數加以考慮，科學的選擇具有相近熱膨脹系數的焊縫金屬。

（三）電弧磁偏吹問題

作為強磁性材料的一種，9%Ni鋼使用電源為直流的時候，極易出現的情況和現象時磁偏吹，對焊接工藝的穩定性造成嚴重的影響，進而威脅接頭的質量。因此，我們在對焊條或者焊絲焊劑進行施焊的時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）焊接熱裂紋問題

熱裂紋主要有三種類型：液化裂紋、弧坑裂紋以及顯微疏松裂紋。進行定位焊和打底焊的時候會出現熱裂紋，液化裂紋出現的原因為硫（S）、磷（P）等雜質在焊縫晶界上偏析出。所以我們因該對鋼材料以及焊材料中的硫（S）、磷（P）含量嚴格控制，實際焊接的時候，應該嚴格做好收弧工作，嚴格檢驗打底焊縫，一旦發現裂紋要馬上清除，此舉能夠有效避免熱裂紋的出現。

（五）焊接冷裂紋問題

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

四、結語

目前，唐山LNG項目已投產兩年年，LNG儲罐運行正常。該項目的成功投產表明，通過業主、承包商、鋼廠的聯合攻關，掌握了國產9%Ni鋼生產工藝、加工成型及焊接技術，實現了真正意義上的國產9%Ni鋼在大型LNG儲罐上的應用。

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