试论LNG低温储罐内罐的焊接工艺技术

【摘要】天然气作为一种新型绿色清洁能源，近年来在世界各国都得到广范推广应用，由此带动了液化天然气（LNG）加工及贮存产业的迅猛发展。在LNG项目中最关键的装置就是贮存液化天然气的LNG低温储罐，现在我国自主研发的低温钢板新型材料（06Ni9）也已应用到LNG低温贮罐的制作材料中。以这种材料的中薄板作为LNG低温储罐的内罐材料在国内还属首次，它的焊接也就是一个新的课题，我们在2010年3月承建，2012年5月建成投运的延长石油集团油气勘探公司的液化天然气厂（100×104m3/d），它的10000m3LNG低温储罐的内罐就是采用这种新型材料设计。我就以本项目的低温储罐的内罐壁板的焊接为例，来介绍一下该种材料的焊接工艺，以便对类似的工程有所参考。

【关键词】LNG低温储罐 06Ni9低温钢板 内罐壁板的焊接 工艺卡

1 焊前准备

1.1 罐体结构简介

储罐主要由内罐、外罐、保冷层、平台梯子等组成，结构形式为内罐吊顶、外罐拱顶的双壁单容罐，内罐存储LNG，外罐仅用来承装保冷材料和闪蒸气体。内罐罐体材料为06Ni9低碳调质钢，由底板及顶板及9带壁板组成，其中底板δ=5mm、δ=10mm，壁板δ=7、8、10mm，加强圈δ=5、6mm。

1.2 材料

（1）母材的要求：所采用的材料，应符合设计文件的规定。材料必须具有制造厂的质量证明书，其质量不得低于国家现行标准的规定。材料使用前，应按相关国家现行标准的规定进行检查和验收。06Ni9板供货状态：淬火加回火，基体组织为回火马氏体加奥氏体组织。

（2）焊材的要求：焊条应符合现行国家标准《镍及镍合金焊条》GB/T 13814的规定。焊条应具备出厂合格证及材质证明书，无破损、发霉、油污、锈蚀、偏心现象。焊材的选用：06Ni9焊接焊条选用：E NiCrMo-6。

（3）焊材的管理：存放焊材库房规定：

①应干燥通风，库房内不得存放腐蚀性介质，焊材存放应距离地面和墙面至少300mm，库内温度应不低于5℃，湿度应不大于60%；

②焊接材料应做好标识，分区存放，分类管理；

③焊条使用前应按照焊条说明书的要求烘干，烘干后的焊条应保持在100-150℃的恒温箱中，随用随取。施工单位应设专人进行保管、烘干、发放与回收，并有详细的记录台帐。焊条烘干应做记录，记录上应有焊条牌号、批号、烘干温度和时间；焊条发放应做记录，记录中应有领用焊工姓名和使用部位。

④焊条领出后应在保温筒内存放，并在4h内用完。退库焊条应重新烘干，重复烘干次数见下表。当天未用完的焊条应回收存放，重新烘干后首先使用，焊条烘干参数见表1。

⑤施工现场的焊接材料贮存场所及烘干、去污设施，应符合国家现行标准《焊接材料质量管理规程》JB3223的规定（如表1所示）。

1.3 焊接设备

焊接设备的选择交流焊机BX-500。

1.4 施焊环境规定

（1）焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响。要求不低于0℃

（2）焊接时的风速规定：手工电弧焊：8m/s；

（3）焊接电弧l m范围内的相对湿度应符合下列规定：不得大于90%。

（4）当焊件表面潮湿、覆盖有冰雪，或在下雨、下雪刮风期间，焊工及焊件无保护措施时，不应进行焊接。

2 焊接工艺

2.1 焊接方法

镍合金06Ni9采用焊条手工电弧焊.

2.2 坡口加工方法及要求

（1）06Ni9板到货钢板尺寸为双定尺板，坡口加工：切割用等离子切割后用刨床加工坡口。清理焊道采用不锈钢磨光片。

（2）坡口加工后应清理其加工表面。焊件组对前，应对坡口两侧各50 mm范围内进行清理。油污可用蒸汽脱脂，对不溶于脱脂剂的漆和其他杂物，可用氯甲烷、碱等清洗剂清洗，标记墨水可用甲醇清除，被压入焊件表面的杂物可用磨削、喷丸或10%盐酸溶液清洗。并用水冲净，干燥后方能焊接。

（3）坡口加工型式见焊接工艺卡（附后表）

2.3 定位焊

（1）焊接定位焊缝长度宜为10～15mm，高度宜为2～4mm，且不应超过壁厚的2/3。

（2）定位焊缝应能保证焊透和融合良好，且不得有气孔夹杂缺陷。

2.4 施焊通用规定要求

（1）焊条电弧焊应采用后退起弧法，收弧时应将弧坑填满。多层焊的层间接头温度应错开30-50mm。

（2）焊件表面不得有电弧擦伤。不得在焊件表面引弧，熄弧。

（3）双面焊的对接接头在背面焊接前应清根，低温钢焊接接头宜采用机械打磨法。

（4）低温钢焊接过程应控制下线能量，并在施工技术文件规定的范围内选用较小的焊接线能量。焊条电弧焊时，可用每根焊条焊接的焊缝长度控制线能量，层间温度≯100℃。

（5）焊条直径不应大于工艺评定试件采用的焊条直径，焊接接头单层厚度应不大于工艺评定试件单层厚度。

2.5 焊接工艺措施

2.5.1 内罐06Ni9壁板的焊接：

（1）所有焊缝焊接过程中严格控制单根焊条焊道长度，控制单位焊缝长度焊条使用量，避免清渣过程对层间焊道的磨削量。

（2）焊接过程中严格控制层间温度不超过60℃。

（3）卡具焊接按3.4.1.7条执行，卡具的摘除宜使用角磨机磨除，使用氧乙炔火焰切割时不得贴主材板表面切割，应沿卡具侧切割，割后残留焊缝须使用磨光机磨平，严禁使用火焰切割。

①壁板焊接时应先焊完相邻两圈壁板的纵向焊接接头后，再焊该两圈壁板间的环向焊接缝。纵焊缝宜采用分段退焊法。

②采用间隙片控制焊缝间隙，焊缝间隙的大小按照设计规定。环焊缝装配完毕后，应由数名焊工均匀分布，向同一方向施焊，且采用分段退焊的方法进行焊接，以减少焊接变形。

2.5.2 内罐壁板焊接工艺参数具体见焊接工艺卡（见表2、表3）。

操作技术要求：

1、环境温度低于0℃，要求预热。雪天气应设有焊接遮挡措施；

2、坡口加工采用等离子切割，并用砂轮清理加工面。坡口加工后应进行外观检查，坡口表面不得有裂纹、分层等缺陷；

3、焊接前清理：先将焊件坡口、内外坡口面及两侧范围应不小于25mm的油污、锈清除干净，再用火焰烤除水份。

4、根焊必须一次焊完，中间不得停留，焊道层间温度小于600；

5、焊接收弧时应填满弧坑，避免弧坑裂纹的发生，收弧时将弧坑填满。不得有裂纹、缩孔等。

6、采用多层多道焊，线能量：小于13KJ/cm，短弧焊接。

操作技术要求：

1、环境温度低于0℃，要求预热。雪天气应设有焊接遮挡措施；

2、坡口加工采用等离子切割，并用砂轮清理加工面。坡口加工后应进行外观检查，坡口表面不得有裂纹、分层等缺陷；

3、焊接前清理：先将焊件坡口、内外坡口面及两侧范围应不小于25mm的油污、锈清除干净，再用火焰烤除水份。

4、根焊必须一次焊完，中间不得停留，焊道层间温度小于600；

5、焊接收弧时应填满弧坑，避免弧坑裂纹的发生，收弧时将弧坑填满。不得有裂纹、缩孔等。

6、采用多层多道焊，线能量：小于13KJ/cm，短弧焊接。

参考文献

[1] 立式圆筒型低温储罐施工技术规程.SH/ T3537-2009

[2] 立式圆筒型钢制焊接储罐施工及验收规范GB50128-2005

[3] JB4708-2000.钢制压力容器焊接工艺评定

[4] 陕西化建工程有限责任公司焊接工艺评定报告