LNG储罐中9Ni低温钢的焊接

　人造气的液化温度为-162℃，液化后的人造气（简称LNG）体积为气态的1/600，这就使得对LNG储罐的材质要求较高，目前常用于LNG罐的资料主要有9Ni钢、5Ni钢、奥氏体不锈钢和铝镁合金钢等，而9Ni钢以其强度高、易于加工和焊接性能优良等优势，被广泛用于LNG储罐设备中。

　　9Ni钢最早是1944年开发的ω（Ni）=9%的低碳钢，应用温度最低可达-196℃。1952年世界上第一台9Ni钢储罐在美国投入应用，1960年通过钻研证明，不进行焊后消除应力热处理亦可平安应用，自此9Ni钢就开始成为用于制造大型低温储罐的主要资料之一。1969年日本建造的第一台LNG储罐最大罐容已达20×104m3。2004年，我国首个大型LNG低温储罐名目在广东大鹏开工，以及起初的福建、大连、宁波等地筹建的LNG 名目都采用了9Ni钢资料。

　　9Ni钢是典型的低碳马氏体钢，自身耐低温（-196℃，LNG储罐设计温度-162℃）。它的低温力学性能主要取决于其化学成分，储罐，尤其是Ni和C的含量，此外9Ni钢的韧性还取决于钢的污浊度及显微组织。从化学成分上看，其Ni含量较大，因而具有一定的淬硬性。含碳量升高能够使回火马氏体中碳化物的析出大大缩小，从而改善低温韧性，而碳含量过高则会导致焊接性能和冷脆性能严重恶化。因而，在合金化过程中，要严格控制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要控制在较低范围内。

　　迄今为止，9Ni钢在LNG设备中的应用已有近60年的历史，随着世界经济和贸易的飞速发展，液态人造气已经成为世界油气工业的新热点。为促进能源供应多元化和改善能源生产结构，陆地石油工程股份无限公司对LNG产业的发展越来越器重，投入了大量的人力、物力，已迅速在本畛域取得一席之地，然而LNG储罐的施工也必然须要解决一系列的技术问题。针对LNG低温储罐9Ni低温钢资料的特点以及在焊接过程中容易出现的冷裂纹、热裂纹、低温韧性升高、电弧磁偏吹等问题开展的钻研剖析表明，9Ni钢在焊接施工中要达到现实的施工效果可采取下列主要控制措施：

　　（1）选择低氢、低碳的焊接资料，使焊材与母材在室温和高温下的线膨胀系数基本相近，从而避免因不平均的热胀冷缩造成的热应力。

　　（2）施焊前，利用有机溶液清洗或打磨的方法，对焊接坡口外表进行清理；环境温度低于5℃时，焊接前必须对母材进行预热处理；焊材严格依照要求保存，随取随用，严禁长期裸露在空气中。

　　（3）正确选择焊接资料，选择高Ni的焊材，焊接时虽然通过高温损耗和母材对焊缝金属的浓缩，仍有足够高的奥氏体组织，避免熔合线出现脆硬马氏体带。

　　（4）严格控制线能量，一般控制在0.7～3.0kJ/mm，尽量采用较小的热输出焊接。

　　（5）母材在加工运输中避免与磁性资料接触，如仍有剩磁，焊前应答9Ni钢进行消磁处理，确保母材的剩磁量在要求值之内。（中国冶金报）

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