LNG储罐9%镍钢焊接探讨

摘要：本文主要分析了9%镍钢LNG储罐中焊接的一些主要技术和要点，并论述了焊接的一些高质量的材料，以期可以为9%镍钢LNG储罐的焊接工作提供参考，以提高9%镍钢LNG储罐的焊接效果。

关键词：镍钢；储罐；焊接

中图分类号： P775 文献标识码： A

一、前言

9%镍钢LNG储罐使用比较广泛，因此，做好9%镍钢LNG储罐的焊接工作，提高9%镍钢LNG储罐的焊接质量非常重要，这是确保9%镍钢LNG储罐使用效果的前提工作。

二、大型储罐焊接概述

根据我国石油企业的发展需求，储罐向大型化、国产化、自动化的方向发展，是非常重要的储运设备。立式储罐是现场组装焊接的大型容器，焊接工作量非常大，为了提高效率和质量，先进焊接技术逐渐推广应用，储罐的自动焊接设备和焊材国产化也有很大的进步。

大型立式储罐的主要结构形式包括浮顶型储罐和拱顶型储罐，其主体安装方法分为正装法和倒装法。大型立式浮顶储罐直径大、钢板厚，罐体施工普遍采用正装法组装、自动焊焊接的工艺方法；在拱顶储罐的施工中，主要采用倒装法组装，仍以焊条电弧焊为主，但自动焊也得到了推广。高效焊接方法的选择与储罐材质、厚度和安装方法密切相关，应用最多的方法有埋弧自动焊、气电立焊等。

三、9％镍钢以及焊接材料

LNG储罐内罐钢材采用合金钢板(材料号：1．5662，ASTMA353，A553，EN10028―4X8Ni9)。化学成分见表l，机械性能见表2。这种合金具有非常好的机械性能，特别是在极端低温下的机械性能，比如在一196℃时的冲击性能大于41J。在焊接过程中，这些性能必须被保持。采用铁基或镍基焊接材料都能满足要求，典型的焊接材料见表3。其它的镍基焊接材料也可以被采用，这取决于储罐安装的技术规格。

四、焊接工艺方法

最常用的LNG储罐焊接方法是手工电弧焊(SMAW)和埋弧自动焊(SAW)。

图1使用埋弧自动焊的环缝焊接

图2使用手工电弧焊的立缝焊接

储罐的环缝采取埋弧自动焊(如图2)；立缝采取手工电弧焊。

手工电弧焊和埋弧自动焊各有特点。手工电弧焊可适用于各种位置焊接但效率较低；埋弧自动焊具有很高的熔敷效率但只能适用平焊及横焊位置。采用正确的焊接方法和焊接材料，以及正确的焊接规范参数就可以获得满意的焊接结果。UTP在过去的施工中积累了大量这方面的经验。

1、手工电弧焊

在LNG储罐的焊接中，最常用的手工电弧焊条是AWSENiCrMo一6，比如说UTPSoudonelD。ENiCrMo一6的化学成分见表四。在西班牙CARTAGENA储罐的焊接中采用的焊条直径有2．5ram，3．2ram和4．0ram。也可以采用5．0ram直径的焊条。

由于焊条中混合了不同的合金元素，能够达到技术规范中规定的机械性能。表5列出了西班牙CARTAGENA项目中采用的UTPSoudonelD焊条的机械性能。对于每一个LNG储罐来说，690MPa抗拉强度和一196℃时60J的冲击值是主要的性能指标。

图3焊接位置

低温冲击试验后试样的侧向膨胀试验显示了非常好的结果。由于LNG储罐的工作温度是一170℃，所以试验时要求的温度是一196oC，焊缝必须在这种恶劣的条件下达到很高的冲击值。

在储罐焊接过程中，焊接位置1G(平焊)，2G(横焊)和3G(立焊)是根据ASME规范第九卷Qw部分规定的。图3列出了常用的焊接位置，但是在焊接sTIFFENER／底部和顶部时其它的焊接位置也是可能采用的。焊条能够适合除立向下焊以外的全位置焊接是非常必要的。尤其重要的是，不管在任何位置焊接，都能达到规定的机械性能要求。选择高质量标准的焊材生产厂商可以保证以上要求。

9％镍钢非常容易磁化。因为这个原因，焊条既能适用于交流也能适用于直流是非常有必要的。采用交流焊接是为了解决由于钢板磁化造成的电弧偏吹。电弧偏吹是当采用直流焊接磁化的钢板时，电弧会产生偏吹。

图4典型焊缝机械性能

2、埋弧自动焊

埋弧自动焊是LNG储罐焊接中采用的第二种焊接方法。由于它的机械化和连续送丝。它的焊接效率高于手工电弧焊。但是必须考虑埋弧自动焊设备昂贵的价格。手工电弧焊设备的价格通常很低，但它的焊接效率很低。因此埋弧自动焊适用于很长的焊缝，否则自动焊设备的投资以及很长的焊接准备造成使用成本很高。埋弧自动焊通常用于2c(横焊)以及其他绝大部分的1G(平焊)，所以所有的环缝都采用埋弧自动焊。焊接时需要一种设备去托住焊剂，如图1所示。埋弧自动焊所采用的焊丝是镍基焊丝，符合AWSERNiCrMo一3／UP6222Mo，配上合适的埋弧焊剂。焊丝的化学成分见表6，焊缝的机械性能见表7。

这种镍基合金在一196℃时也有很高的机械性能。最常用的焊丝直径包括1．6ram和2．4ram。

五、焊接技术

现场焊接前的准备包括：工件的焊前清理；焊接材料的恰当储存；给焊工正确的培训，使他们对镍基材料的焊接有一个正确的理解。做好了上述焊前准备工作就能获得很的焊接效果和机械性能。图4列出一些SoudonelD和UP6222Mo焊接时的典型机械性能。

手工电弧焊时，焊条稍微倾斜短弧焊接；不摆动；采取合适的焊接规范如电流和电压。手工电弧焊和埋弧自动焊的热输入应小于12KJ／cm，层间温度不超过150。C。推荐的焊条焊接规范参数见表8。实际的焊接规范参数如电流和电压可以从焊条的包装盒上获得，不同的焊条直径采用不同的焊接规范。对于埋弧自动焊必须保持焊丝和工件之间的距离不变以减少缺陷。如果在X光片上发现缺陷，需用手工弧焊进行返修。

六、焊接工程的控制

1.执行程序化管理模式与质保监督

工程中的所有焊接活动都要按照相应的程序进行指导与规范，在整个过程中遵循质保监督程序。焊接施工较为特殊，要定期的对其可靠性进行检查，关键是看程序是否符合，还有就是施工的可靠性，保证施工程序在控制的范围之内。

2.制定合理的规程

按照工程设计规范的要求及工艺评定标准，要编制合理的指导规程，对采用的钢种、采用的焊接标准、位置工艺等进行说明，指导后续的施工工作的开展。

3.做好焊缝记录工作

大型储罐及其他所有的设备焊缝都要做好全程的记录跟踪工作，条件允许的情况下要绘制焊口的记录图，对涉及的焊缝进行标识，焊缝的编号是焊缝记录与使用计算机管理的基础。每一个焊口与每一道工序及进行的各种检验、检查在焊缝记录单上都可查，同时通过检查核对焊缝记录在图纸、焊缝记录单及已经完成焊口要保持一致，形成资料后交给业主。焊缝记录单主要有以下几点功能：

（一）记录焊缝的基础信息，包括图纸号、质量计划号、母材材质及对口要求、焊接工艺、焊接材料等等，用来指导现场施工。

（二）做好现场施工与检查的记录工作，保证整个现场施工的可追溯性。

（三）保证焊接机检验过程中不同工序间的连续性，实施全过程的跟踪控制。

4.采用焊接管理数据库

在焊接过程中尽量要做到每个焊口的状态均在可控的范围内，每个焊口都有记录单对其状态进行记录，保证焊口的可追溯性。同时还要做好工程量、质量数据等的统计工作。与其他工作相比，该项工作较为复杂，工作难度大，对此，可以结合实际开发焊接管理软件，用于焊接记录单与焊接数据的管理。焊接软件的应用主要有以下几点优势：

（一）管理焊缝记录单

以输入的数据为基础，管理好焊缝的记录单，将其打印整理后作为质量记录报告的集中管理。

（二）管理焊口的过程

对焊机的整个过程，从待焊接到焊接完成，检测焊接与返修等程序全部纳入到跟踪的过程中，保证管理的全面性。

（三）焊口的文件管理

各个系统的焊口清单与焊接过程文件都要整理并保存好，避免遗漏，影响后续工作的进行。

七、结束语

总而言之，必须要提高9%镍钢LNG储罐的焊接质量，采用合理有效的9%镍钢LNG储罐焊接技术，提高9%镍钢LNG储罐的焊接效果，这样才能够为9%镍钢LNG储罐的后期使用奠定基础。

参考文献

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