9Ni钢低温储罐焊接施工经验与工艺问题探讨
低温储罐焊接技术探讨
低温储罐焊接技术探讨近些年来，在我国的工艺设计中，常常会面临比较难处理的低温介质，例如，液态乙烯、丙烯、液氧、液氮等。
对于这些介质，比较难处理的地方在于储罐设计的问题，与普通的立式储罐不同的是，它具有低温并因储存液体气化而形成的内压的特点，所以，在对这方面的处理问题上，我国相关部门必须要给予足够的重视，目前，我国在这方面的相关技术还较为薄弱，据与当前我国国际形势，做出下面内容的探讨。
以下所谈内容，仅代表个人看法。
标签：低温储罐；焊接；技术探讨在现代的许多工艺建设中，都会使用到钢材等金属物质的使用，那么，提高我国的低温焊接技术的总体水平就显得刻不容缓了，在传统的低温焊接工艺上，要着重注意对纵缝等方面的处理。
目前，我国相关的行业还没有针对储罐的相关设计的规范，在这方面还存在一些问题没有完全解决，那么，我国焊接部门就要对传统的技术进行不断的改进，使其不断地与世界相关行业规定与要求接轨，从而使我国的相关技术的水平有所提高。
1 焊前准备1.1 焊接材料在我国对焊接技术对相关材料的要求比较高，首先，对于母材料的要求，必须符合我国相关设计文件的规定与要求，对于焊接材料厂，必须给出相关的制造厂的质量证明书与合格证书，其焊接材料的质量不能够低于国家现行标准的规定与要求，焊接材料在使用前，应按照国家相关的标准的规定进行检查与验收。
其次，焊材的材料质量也要严格对其进行把控，焊条应该符合现行国家标准的相关规定。
焊接的焊条要具备出场合格证明及材质质量证明书，并要求无破损、发霉、油污、锈蚀、偏心等问题[1]。
1.2 焊材的保管对于相关的焊接材料的保管事项，我国相关行业也有明确的规定。
首先，最基本的条件与要求是应放在干燥、通风的环境下，并且，焊接材料存放的周围不得存放腐蚀性材质，另外，焊接材料的存放应距离地面以及墙面保持至少300mm 以上，另外，库房的温度不能低于5摄氏度，且湿度不能大于60%。
第二点，焊接材料在存放之前应该做好相关的标识与标记，分类存放，分区管理。
9Ni钢的焊接工艺研究
9Ni钢的焊接工艺研究摘要：本论文对LNG低温储罐用9Ni钢的焊接工艺进行了研究。
通过制定不同的焊接工艺参数，进行焊接试验，对焊接接头的低温韧性、塑性和强度进行测试，研究结果表明：经调质热处理和双相区热处理的9Ni刚的焊接接头的低温冲击韧性均能达到标准要求，且母材经双相区热处理的焊接接头的低温冲击韧性要优于母材经调质热处理的焊接接头；以ENiCrMo-6焊条为焊材的9Ni钢焊接接头具有较好的塑性；经调制热处理的母材强度低于焊缝，而经双相区热处理的母材强度与焊缝强度相近；以ENiCrMo-6焊条为焊材，采用交流焊接，焊接电流为70~120A，电压为19~24V，线能量为5kj/cm~18kj/cm的焊接工艺是可行的。
关键词：9Ni钢；焊接工艺；低温韧性1.前言随着能源、石油化工的迅速发展，9Ni钢成为LNG工业的一种专用钢。
LNG为低温（-163℃）状态下储存和运输，对其储罐最重要的性能是优良的低温韧性，同时具有足够的强度，且应具有良好的制造工艺性能，对应变时效脆性和回火脆性的敏感性小。
9Ni钢由于其优良的低温韧性和焊接性使其成为制造低温压力容器的优良材料，为各国LNG工业普遍采用。
本论文以9Ni钢的焊接工艺为研究对象，采用手工电弧焊（SMAW）方法，在焊接性分析的基础上、制定焊接工艺参数，开展相关的焊接试验，对焊接接头进行组织分析和包括低温冲击韧性在内的性能进行测定和分析。
通过上述工作，力图获得具有工程应用价值的9Ni钢的焊接工艺。
2.焊接试验焊接试验对不同热处理状态的母材采用不同的焊接工艺，共分为两组，用四对16mm厚试板（共八块板）进行焊接。
采用平焊位置的焊接并对每对试板都采用多层多道焊，同时采用多点测温来控制层间温度。
各试板试验参数如下：1）第一对试板（301）和第二对试板（302）各焊接参数（坡口65±5°，钝边1mm，间隙2.5mm，控制层间温度≤100℃，自然冷却），母材为调质处理（800℃×1.5h水淬+580℃×3h水冷）的9%Ni钢板，坡口69°，钝边1mm，间隙2.5mm。
LNG储罐用9Ni钢焊缝低温韧性分析
LNG储罐用9Ni钢焊缝低温韧性分析本文从焊接工艺、焊缝冶金质量和焊缝组织分析了LNG储罐用9Ni钢焊缝良好低温韧性形成的原因。
标签：9Ni钢；低温韧性；焊缝组织分析LNG储罐用9Ni钢应用于-196度的低温环境，该环境对焊缝韧性提出了较高的要求。
通过控制焊接工艺和焊缝化学成分来影响组织形态，从而达到较高的韧性储备。
（1）焊接工艺盡量使用小线能量进行施焊。
小线能量焊接过程，温度波动幅度减小，高温停留时间变短，形成的焊缝晶粒较小，韧性增高。
采用多层多道焊接韧性会提高。
焊接线能量的降低，晶粒不会粗大，加之，各焊道间的热影响造成再结晶细化晶粒的效果。
（2）焊缝杂质元素杂质及形态和合金元素对焊缝韧性都会造成影响。
9Ni钢的杂质元素主要包括事H，O，S和P。
H造成氢脆，O与其他元素形成非金属夹杂物，S和P在结晶过程中于晶界偏析形成低熔点共晶物质。
以上的情形都会造成焊缝韧性的下降。
通过加入CaF2和K3AlF6与H（H2，OH和H2O）反应生成HF气体。
工业碳酸钙高温生成的CO2能够降低氢分压，从而降低氢在金属的溶解。
同时CO2能够与H2反应生成CO和水蒸汽也可降低氢的溶解。
天然硅灰石与工业碳酸钙分解生成的CaO与FeS生成不溶于金属的CaS。
锰粉与FeS生成的MnS同样不溶于金属。
这两种方式都可以起到脱硫的效果。
焊接过程中，P向熔渣排放的条件为：一，让P氧化形成P2O5；二，与熔渣成分形成牢固的化合物。
最易与P结合的碱性氧化物为CaO。
焊接时，存在着MgO，MnO，FeO等多种氧化物，将P氧化为P2O5，与天然硅灰石与工业碳酸钙分解生成的CaO反应，生成稳定的复合物（3CaO· P2O5或4CaO· P2O5）达到脱磷等效果。
焊接时氧等来源比较丰富，如母材或焊丝的铁锈、焊剂成分中的氧化物、焊接材料的水分和空气中的氧气等。
因此，焊接过程容易引起焊缝的增氧。
氧化物以非金属夹杂物SiO2，FeO，Al2O3和MnO等形式残留于焊缝，使焊缝脆化，不但会降低金属的塑性还会造成韧性下降。
低温9Ni钢的焊接工艺研究
焊接技木___3*程览设doi:10.3969/j.issn,1001-2206.2021.02.007低温9Ni钢的焊接工艺研究吕仲光，安钧'，赵思琪，何世军中石油第二建设有限公司，甘肃兰州730060摘要：当＞9Ni钢已逐渐取代Ni-C「不锈钢而成为低温储罐的主材，在低温储罐的制作过程中9Ni钢材料的焊接十分关键，需要进'工艺试验研究。
对国内06Ni9和国外X07Ni9钢材料采用不同焊接方法进'焊接工艺试验，试验结果表明，焊条电X焊（SMA1）、熔化极气焊（GMA1）、X焊（SA1）、工极氮X焊（GTAW）焊接方法均可用于9Ni钢材料焊接；焊接热输入的大小对试件-1965冲击值的影响较大,焊接应采用焊，制焊接当制熔材对熔的，而的在关键词：低温储罐；9Ni钢；焊接工艺评定；低温韧性；焊接热输入Welding technology of low temperature9Ni steelLYU Zhongguang,AN Junru,ZHAO Siqi,HE ShijunSecond Construction Limited Corporation of CNPC,Lanzhou730060,ChinaAbstract:Now9Ni steel has gradually replaced Ni-Cr stainless steel as the main material of low temperature storage tank.In the process of making low temperature storage tank,the welding of9Ni steel material is very important,so it is necessary to carry out process test research.The welding process tests of domestic06Ni9steel and foreign X07Ni9steel materials by different welding methods were carried out.The test results show that the welding methods of shielded metal arc welding(SMAW),gas metal arc welding(GMAW),submerged arc welding(SAW)and manual gas tungsten arc welding(GTAW)can be used in the welding of9Ni steel materials;the influence of welding heat input on the-196°C impact value of specimen is great,and the welding heat input should be strictly controlled by multilayer multi-pass welding;the fusion ratio should be properly controlled to reduce the dilution rate of the base metal to the deposited metal, thus reducing the presence of martensite.Keywords:low temperature storage tank;9Ni steel;welding process assessment;toughness at low tamperature;welding heat input由于9Ni钢成本低、强度高且具有更好的综合力学性能，尤其是具有优异的低温韧性，因而是唯一可以在-196（使用的铁素体低温用钢。
9Ni钢大型LNG低温储罐的焊接施工
正火＋回火（以下简称ＮＮＴ）状态，第一次正火为９００
空冷，第二次正火为７８０℃空冷。回火温度５８０℃，回
表１
９Ｎｉ钢的化学成分
表２
９Ｎｉ钢板的机械性能
点杂质偏析的数量和分布有关，液体金属结晶过程 越长，偏析越严重。
２．３低温韧性的降低
低温韧性降低的原因有两个方面：
２．２冷裂纹和热裂纹
冷裂纹产生原因：（１）熔合区出现硬化层，９Ｎｉ钢 本身含碳量不变（小于等于０．１０），焊接时不会产生 硬化组织，但如果选用含碳量高的焊材将会因熔 合、扩散使熔合区含碳量增高而产生硬化层。而选 用含碳量不高于母材的焊条就可避免出现硬化层。 （２）氢在硬化层中积聚。氢的积聚是由于焊缝坡口附 近不清洁（有水、油、有机物）和焊条扩散氢含量高所 致。（３）焊接接头应力包括组织应力、热应力和拘束 应力。 热裂纹的产生与焊缝金属结晶过程中的低熔
第３９卷第９期 ２００９年９月
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
重晖娥
Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ
Ｖｄ．３９ Ｎｏ．９ Ｓｅｐｔ．２００９
生产。匝用 ９ Ｎ萱钢大型Ｌ Ｎ Ｇ低温储罐的
焊接施工
张亚余１，徐
海２０００８０）
峥１，叶海明２，江
强２，杜伟国２，顾福明１
（１．上海市特种设备监督检验技术研究院，上海 ２０００６２；２。上海市安装工程有限公司，上
（１）焊接材料的影响。为了保证焊缝的低温韧性， 采用的焊接材料含镍量在５５％以上。焊缝金属组织 均为奥氏体组织，具有良好的低温韧性。熔合区的低 温韧性，采用焊材的含碳量与９Ｎｉ钢相同。含Ｎｉ量 高达５５％以上。可有效阻止碳迁移，避免熔合区产 生脆性组织，从而保证熔合区低温韧性。 （２）焊接线能量和层间温度会改变焊接热循环 的峰值温度，从而影响热影响区的金相组织，峰值 温度高会产生粗大的马氏体和贝氏体，从而使低温 韧性下降。因此，在焊接中必须控制线能量和适当 的层间温度，并采用多道焊，以减少高温停留时间，
浅谈LNG储罐中9Ni低温钢焊接
浅谈LNG储罐中9Ni低温钢焊接针对9Ni低温钢特性、9Ni钢焊接施工中存在问题的控制措施、9Ni低温钢焊接核心技术进行了归纳总结。
通过现场实践可知，按照改进的施工方法能够有效避免9Ni钢焊接过程中易产生的问题，达到理想的施工效果。
标签：9Ni钢；LNG；低温储罐；焊接1 9Ni低温钢特性与普通碳钢相比，9Ni钢属耐低温的合金钢，世界各国普遍采用该材料作为LNG用钢。
9Ni钢在-165℃乃至-196℃低温下仍具有较好的强度和韧性，因此其在低温状态下具有抗冲击性能强、低温韧性好的特点，其可焊接性优于一般高强度钢。
为了获得良好的低温性能，应严格控制硫、磷的含量，以增加9Ni钢回火脆的敏感性。
另外，保持硅和钼元素处于较低的含量，以促进9Ni钢的低温韧性。
因此，通过化学成分的最佳搭配以及热处理方法能控制9Ni钢材料的组织。
2 9Ni钢焊接施工中存在问题的控制措施2.1 冷裂纹和热裂纹的控制措施冷裂纹产生的主要原因有应力、硬组织和焊缝金属扩散氢含量，而热裂纹的产生则与应力、杂质和化学成分有关。
控制措施如下：（1）选择低氢、低碳的焊接材料，使焊材与母材在室温和高温下的线膨胀系数基本相近，从而避免因不均匀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。
对焊接坡口表面进行清理，保证坡1：3及其附近没有氧化皮、油污、水和有机物等杂质。
（3）环境温度低于5℃时，焊接前必须对母材进行预热处理。
（4）施焊过程中，认真做好层间清理工作，确保无熔渣等杂质，然后再进行下一层的焊接。
（5）焊材严格按照要求保存，对于开启密封装置后，4h内未用完的焊条，要放回烘干箱内烘干后方可使用；且放在保温桶内随取随用，对于埋弧焊丝和焊剂，在不能及时使用时必须妥善保管，严禁长时间暴露在空气中。
（6）采用合理的组装工艺和焊接顺序来减少拘束应力。
（7）严格按照焊接工艺规程施工。
2.2 低温韧性的保证措施9Ni钢焊接时焊缝、熔合区和热影响区在焊接后低温韧性都有可能降低，焊缝金属的低温韧性主要与焊接材料有关，熔合区的低温韧性主要与所出现的脆性组织有关，而焊接热输入、层间温度是焊接热影响区低温韧性的主要影响因素。
9Ni钢及其焊接工艺
9%Ni钢及其焊接工艺目前世界上建造的LNG储罐越来越多，9%Ni钢是国际上LNG储罐广泛使用的钢种，其焊接性能良好，焊接工艺越来越完善。
近年来，我国大力推广实施清洁能源战略，国内中石油、中海油及各个地方开始了9%Ni钢低温储罐的焊接制造。
1 9Ni钢介绍1.1 9Ni钢材料9Ni钢自20世纪40年代开发以来,由于其强度高、低温韧性好,且成本比Ni2Cr不锈钢低而逐渐被广泛采用。
1956年9Ni钢被列入ASTM标准。
1982年以后, 9Ni钢成为低温储罐的主材,逐渐取代了Ni-Cr不锈钢,被世界各国普遍作为常压液态LNG和常压液氮的设备用钢。
9Ni 钢属于铁素体型低温用钢,具有较高的强度和较好的韧性。
依据合金成分, 9Ni钢属于中合金钢,但由于用其制造设备的设计温度定位在 - 165～-196 ℃范围,故其原材料本身和制造中涉及到影响脆性转变温度的因素显得十分关键。
影响9Ni钢脆性转变温度的主要因素为晶粒度、组织结构、合金元素和杂质。
1.2 9Ni化学成分在影响9Ni钢脆性转变温度的主要因素中,合金元素和杂质含量都与化学成分密切相关。
9Ni 钢化学成分设计标准见表1：C ——碳化物析出会造成孔蚀，一般控制在＜0.08%；Mn——奥氏体相稳定化元素，提高耐磨性及氮的固容量；Si——有助于高温耐高温氧化及耐酸蚀性能；Ni——稳定化元素，减轻脆性并改善机械性能，增强耐酸能力。
9Ni钢的钢板使用时，应注意以下几方面：(1)9Ni钢化学成分标准的范围要求应严格,如Si质量分数为0.15% ～0.30%,Ni质量分数为8.50%～9.50%；(2) 一般来说,标准允许P和S的最大值约10倍于9Ni钢板的实物值,也就是说：①当9Ni钢用于-196℃的设计条件时,必须大幅降低P和S含量；②9Ni钢的设备制造要求尽可能地降低P和S含量,以保证9%Ni钢的设备能够满足设计温度为-196℃时的使用要求。
(3)9Ni钢化学成分设计时人为加入和控制的关键合金成分为Ni和Mn,在控制方法许可的条件下,趋于得到较大值。
浅析LNG储罐中9Ni低温钢焊接
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.22.070浅析LNG储罐中9Ni低温钢焊接①邹昕(大连港口建设监理咨询有限公司 辽宁大连 116000)摘 要：针对LNG储罐中9Ni低温钢焊接现状，进行综合分析，并详细介绍研究LNG储罐中9Ni低温钢焊接的重要意义、9Ni低温钢的特点。
在低温条件下，9Ni低温钢的抗冲击性能更强，韧性更好，能够保证LNG储罐内部结构更加完整。
例如，在-196℃条件下，9Ni低温钢的冲击功能够达到80J左右，延伸率超过18.0%。
本文主要提出LNG储罐中9Ni低温钢焊接要点，希望能够给相关工作人员提供有效的借鉴与帮助。
关键词：LNG储罐 9Ni低温钢 焊接中图分类号：TE8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)08(a)-0070-02近些年来，伴随人们环境保护意识的不断增强，绿色能源的利用逐渐引起人们的重视。
在制造LNG储罐的过程当中，通过合理应用9Ni低温钢，不仅能够提升LNG储罐整体结构的可靠性额，而且有效减少天然气能源的浪费，但是，由于9Ni低温钢的焊接难度大，在一定程度上影响LNG储罐的制造质量。
鉴于此，本文主要分析LNG储罐中9Ni低温钢焊接要点，从而推动LNG工业的快速发展。
1 研究LNG储罐中9Ni低温钢焊接的重要意义LNG是Liquefied Natural Gas 的缩写，其中文含义为液化天然气，为了保证液化天然气能源得到更好的利用，制造先进的LNG储罐至关重要，现阶段，我国主要采用9Ni低温钢制造LNG储罐。
通过分析LNG储罐中9Ni低温钢焊接要点，能够帮助焊接人员更好的了解LNG储罐中9Ni低温钢焊接流程，提升LNG储罐整体结构的稳定性与安全性，减少液化天然气能源的浪费。
除此之外，通过研究LNG储罐中9Ni低温钢焊接要点，能够有效减少9Ni低温钢焊接过程中出现的问题。
对于LNG储罐中9Ni低温钢焊接人员来讲，要结合9Ni低温钢的特性，不断改进原有的焊接方式，在提升LNG储罐中9Ni 低温钢焊接质量的基础之上，减少LNG储罐中9Ni低温钢材料的损耗[1]。
9%Ni钢板焊接方案讲解
1.0焊接工艺的选择1.1立缝焊条电弧焊焊条采用ENiCrMo-6，直径为ф3.2mm、ф4.0mm。
1.2埋弧自动横焊埋弧自动横焊采用的焊丝一般采用：ERNiCrMo一3Φ2.4，与之匹配的焊剂采用：A5＆SFA5(AWS标准)。
由于大型LNG低温储罐的9％Ni钢内罐壁的钢板厚度12～26mm，在开坡口的时候，较薄的钢板采用单边V型坡口，较厚的钢板采用双面坡口，焊接时焊枪保持15～20°的拉角，焊丝伸出约20mm。
焊接质量控制：严格遵循焊接工艺规程，减少人为造成的缺陷，保证焊缝一次合格。
焊接缺陷部位一般只允许一次返修，保证低温韧性。
1.3其它部位焊接16×104m3LNG低温储罐外罐壁内侧有一层碳钢防潮板材质为16MnDR，采用SMAW，焊材为J507RH；罐内部悬挂在外罐顶部下方的铝吊顶材质为ASTM B209M ALLOY5083，采用GMAW，焊材为H5183；罐内部不锈钢管，材质为A240TP304L，采用GTAW+SMAW，焊材为H0Cr21Ni10+A102；附属构件材质为EN10025S275、EN10025S335与9%Ni 钢角焊缝，采用SMAW，焊材为ENiCrMo-6。
不锈钢螺柱采用SMAW,焊材为A302；碳钢螺柱使用与直流电源连接的自动定时螺柱焊接设备进行焊接。
2.0焊接设备的选择：设备名称数量交直流焊机500型40台埋弧横焊机YS AGW-LNG-Ⅰ型8台交流氩弧焊机500型8台螺柱焊机：Gun Model(HUA YUAN RSN-3150)4台3.0焊接施工难点分析及采取措施3.1工程材料材质多，焊接材料规格型号多，焊接方法多，质量检验方法多，焊接管理难度大。
3.2施工现场一般毗邻沿海，工程施工周期长，焊接环境复杂。
3.3工作量大：如一台16×104m3LNG低温储罐，9%Ni钢内罐壁的厚度从12～26.2mm不等，直径φ=80000mm，结构总重量约1850t，焊缝总长度约10000m，需相应焊材21t。
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。
大型LNG储罐用9%Ni钢焊接工艺研究
大型LNG储罐用9%Ni钢焊接工艺研究引言9%Ni钢由于其具有较高的强度和低温韧性，同时还兼备良好的焊接性能，因此被广泛使用在低温设备领域。
9%Ni钢最早由美国国际镍公司产品研究实验室在1944年研制成功，是一种w(Ni) 为9%的低碳调质钢[1]。
9%Ni钢最低使用温度可达-196℃，在极低环境温度下仍然具有较高的强韧性，而且相比于奥氏体不锈钢和铝合金，热胀系数小，经济性好，使用温度低。
目前，在大型的低温储罐和压力容器中，9%Ni钢基本取代了Ni-Cr不锈钢，成为建造大型液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)低温储罐的主要材料。
在大型LNG低温储罐建设过程中，9%Ni钢焊接是技术关键，焊接接头性能的好坏直接关系到储罐的施工质量与安全可靠性。
日本、美国等国家对9%Ni钢的焊接技术已经比较成熟，而国内关于9%Ni钢焊接相关研究相对较少。
因此本文分别采用焊条手工焊(SMAW )和埋弧焊(SAW)两种焊接方法对9%Ni钢进行焊接试验，研究了四种焊材焊接工艺下焊接接头的力学性能，为9%Ni钢在LNG储罐制作中提供理论和试验依据。
(a)V型坡口(b)X型坡口3.2.3 冲击韧性冲击试验按GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》进行，分别取焊缝和热影响区做冲击试验，每组实验取三个试样，试验温度为-196℃，实验结果如表8所示。
根据GB24510-2009标准中的9Ni590A要求，每组3个试样的冲击功Akv平均值不低于50J，允许其中有1个试验值低于规定值，但不应低于规定值的70%。
由表8可以看出，06Ni9钢在四种焊接工艺下焊接接头的低温冲击韧性优良，全部满足要求。
其中采用埋弧焊获得焊缝与手工焊相比，低温冲击韧性变化不大，而热影响区的冲击韧性低于手工焊热影响区。
4 结论4.1采用林肯NYLOID2Φ3.2mm焊条手工焊，伊萨NICRMO-6Φ3.2mm焊条手工焊，林肯ERNICRMO-4Φ2.4mm焊丝匹配P2007焊剂埋弧焊，伊萨NICRMO-4Φ2.4mm焊丝匹配Thyseen Marathon104焊剂埋弧焊，在这四种焊接工艺下焊接接头均符合评定要求，在环境温度-196℃时，接头低温冲击韧性良好，焊接接头获得了较高的强韧性，综合力学性能良好。
大型LNG低温储罐9Ni钢的焊接施工
大型 LNG低温储罐 9Ni钢的焊接施工摘要:大型LNG储罐是一种具有巨大的经济效益和社会效益、节能环保以及绿色低碳等特点,在我国国民经济发展中占有重要地位，其发展前景广阔。
随着科学技术的不断进步与工业生产工艺水平提高下，对石油化工类产品质量提出了更高要求。
近年来国内石化行业技术创新力度加大导致国内石化企业竞争加剧;同时由于化工领域技术更新换代快及新材料应用带来的高耗能过剩现象也使得能源需求增大、环境污染等问题日益严峻和环保节约问题。
关键词:大型LNG低温储罐焊接施工一、低温储罐9Ni钢焊接工艺和质量控制本设计的焊缝中，采用焊接工艺，根据实际情况，对LNG低温储罐进行了整体结构布置。
焊接材料选择原则:在满足强度和刚度要求下选用9Ni钢、高导热性不锈钢及碳素为良好耐腐蚀性能且能与钢板结合使用;对于薄壁金属可采用普通无损角焊条或超塑组织等特殊的连接件可以利用焊后保护层来实现,同时也要考虑焊接工艺对结构受力的影响。
在焊接施工中，工艺的选择和设计是至关重要,它直接影响着焊缝质量。
本项目采用的是分段式双段高温电弧火焰热源焊接法进行混凝土浇筑。
该方法主要应用于混凝土结构、钢筋骨架等构件的施工过程:预应力钢管与主压力容器连接处、支座支撑柱上端及下端的安装均使用了焊条;在梁板节点部位设置2个加热棒，并将其作为焊缝前和后的保护层。
在进行焊接工艺时,要严格按照设计要求和施工规范,以达到预期的效果。
焊接头处理:由于接头部位与焊缝区距离过近(小于10mm)、热影响区温度较高;为保证接头质量可靠且不出现熔渣现象、防止发生母材烧损等问题应采用适当的保温材料或加热设备进行预热,同时要对焊后进行必要时效性试验以确保其符合设计要求。
在焊接过程中，由于存在高温、高压的因素以及环境变化等原因造成了低温裂纹。
这就使得焊缝处温度高并且应力集中较多。
为了提高钢材抗腐蚀性和耐热性能及降低生产成本，必须采用合理有效工艺手段来实现对冷接头进行强化处理;同时也要采取适当的措施来改善脆性区组织结构和焊接过程中存在问题，以达到减小或避免出现缺陷部位而导致失效现象发生的目的。
LNG低温储罐用9Ni钢的焊接性能研究
ｓ ｐ ｏ ｔｆ ｒＬ ｕ ｐ ｒ ｏ ＮＧ ｔ ｒ ｇ ａ ｋ ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔｉ ｕ ｏ ｎｔ ． ｓｏ ａ ｅ ｔｎ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｏ ｒｃ ｕ ￣， Ｋｅ ｒ ｓ： ｔ ｅ ； ｌ ｎｇ ｐ ｒｏ ａ ｃ ｌｗ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｔ ｕ ｈ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ９Ｎｉｓｅ ｌ ｗｅｄｉ ｅ ｆｒ ｎ ｅ；ｏ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｇ ｎｉｔ ｔｅｗ ｌｉｇｈ ａ ｃａｋ ｈ ｅｄ ｇｃｌ ｃａｋ ｔｅｍ ｇ ｅ ｃｓ ｅｂｏ ｎｏ ｕｅｔ ｇ ｎ ｓ ｆ ｅｄ ｏ ， ｈ ｅ ｎ ｅｔ ｒｃ ，ｔｅｗ ｌｉ ｏｄ ｒｃ ， ｈ ａ ｎｔ ｉ －ｌ ｆ ｏ ｎ ｄ ｎ ｉ ｄ ｗ
０ 引 言
１ ９ ｉ 的成 分组 织性 能 Ｎ钢
近年来 ， 中国大力推进、 实施清洁能源 战略， 作
为 低成 本 的天 然 气 储 运 方 法 ， 化 天 然气 工 业 正 以 液 迅 猛 的速度 递增 ， 制 造 Ｌ Ｇ贮 罐罐 体 的关 键 材料 对 Ｎ
９ ｉ 的低温 力学性 能主 要决定 于化 学成 分 ， Ｎ钢 尤 其是 Ｎ 、 ｉＣ元 素 的含 量 。此 外 ，Ｎ 钢 的韧 性 还决 定 ９ｉ 于钢 的纯 净度 以及 微观组 织 。含 碳量 降低 可 以使 回 火 时马 氏体 中碳 化 物 的析 出大 大 减 少 ， 善 低 温 韧 改 性 ， ｃ元 素含 量过 高 则 会 导致 焊 接 性 能 和 冷 脆 性 而 能 的显著 恶 化 ， 因此 在 合 金 化 过 程 中要 严 格 限 制 Ｃ 元 素 的含 量 在 低 碳 范 围 内。镍 的 固 溶 作 用 ， 加 了 增
LNG储罐9Ni钢埋弧自动横焊焊接工艺研究
（２） 电 源 及 焊 接 机 头 林 肯ＤＣ６００品 闸 管焊 接 电源 ， 陔电 源 是 由 晶 闸 管控 制 的直 流 电 源 ， 并 配 有 电 位 控 制 器 ， 可 进 行 多 种 焊 接 方 法 之 间 的 切换 。 通 过 使 用 ，性 能 可 靠 、控 制 稳 定 ，并 按 常 规 维 护 即 可 使 电 源 处 于 完 好 状 态 。
ｌ ８００ｍ ｍ × ｌ０００ｍ ｍ × ２５００ｍ ｍ
（宽 度 Ｘ深 度 Ｘ 高 度 ） ， ｆＪＬ 架 高 度 宽 度 可 自 ｝｝Ｉ调 节 。 适 用 ： 板 厚 为 ８一ｖ４５ ｍ ｍ， 板 幅 为
Байду номын сангаас
１ ５００一一３ ２００ｍ ｍ。 适 用 ： 安 装 艺 为 ＩＥ装 ， 遁 Ｉ｛Ｉ罐 体 直
４．焊接试验 阶段
（Ｉ）模 拟 试 验 ６００ｍ ｍ × ｌ ５０ｍ ｍ × １ ２ ｍ ｍ 的 ｌ ６Ｍ ｎ Ｒ做 摸 拟 佚 验 ， 焊 枪 ｊ水 线 ‘ Ｊ５。～４０。 角 。 ９％Ｎｉ钢 未 入 』 之 前 ，我 们 使 用碳 钢 作 为 毋 材 ， 用Ｈ０８Ｍ ｎＡ焊 丝 进 行焊 接 试 验 ， 经 过 反 复 的 参 数 渊 栏 ， 寻找 … 最 他 的 焊 接 参 数 。 板 厚 １ ２ｍｍ、
１．概 述
９％Ｎｉ钢 自 开 发 以 来 ， 因 其 强 度 高 ， 低 温 韧 性 好 ， 成 本 比 Ｎｉ—Ｃ ｒ不 锈 钢 低 ， 而 逐 渐 被 广 泛 应 用 。
9%镍钢球罐施工中的几个问题
4. 加强热处理后的质量检测，如硬度测试、金相组织 分析等，确保热处理质量符合要求。
05
结论
本次施工的经验总结
严格控制材料质量
对于9%镍钢球罐的施工，首先需要确保材料的质量符合 标准，包括钢板的厚度、材质、加工精度等方面的要求。
图纸标注
确保图纸中的标注清晰、 准确，方便施工人员理解 。
施工材料准备
材料质量
确保施工材料质量符合要求，如9%镍钢材料应符合相关标准。
材料储存
合理安排材料的储存和使用，避免材料在储存过程中受损或变质 。
材料检验
对进场的材料进行检验，确保材料的质量和数量符合要求。
施工设备准备
设备选择
根据施工需要，选择合适的施工设备，如焊接 设备、起重设备等。
缺乏有效的表面处理方法
对于9%镍钢球罐的表面处理，可能没有合适的处理方法或技术，导致无法有效解决表面问题，影响其使用性能 。
防腐问题
防腐涂层质量不佳
在9%镍钢球罐的施工过程中，可能使用 了质量不佳的防腐涂层，导致其在使用 过程中出现涂层剥落、龟裂等问题，进 而影响其防腐性能和使用寿命。
VS
缺乏有效的防腐措施
组装问题
总结词
组装过程中存在尺寸误差、对中度不足等问题。
详细描述
9%镍钢球罐的组装过程中，由于零部件加工和装配误差等原因，可能导致尺寸 误差和的对中度不足等问题。这些问题可能会影响球罐的密封性能和压力承受能 力，进而影响其安全性能和使用寿命。
热处理问题
总结词
热处理过程中存在温度不均、冷却速度过快等问题。
在未来的施工中，需要与相关方进行 充分的沟通和协调，确保施工的顺利 进行。
LNG低温储罐用9%镍钢焊接性能研究
缝较近的热影响 区处残余 应力较大，远离焊 缝的母材 区残余应力值 较小 在 多道 多层焊接过程 中残余应力
峰值处于各 层焊缝的热影响 区，残余应 力的峰值 最终 出现在打底焊焊层 的表 面单元处 。同时，随着焊层的 增加，经历 多次焊接热循环 区域 的残余应力峰值先上升，随后 又呈下降趋势。
该板厚 的 ９ ％Ｎｉ 采用 单 Ｖ 型坡 口形式 ， 口角度为 ４ 。 构件相 应坡 口组对 时根 部间 隙 ３０ ３ ｍｍ， 钢 坡 ５Ｃ， ． ． ～５ 钝边 １ ～ ． ｍ，焊 接采用 多层 多道焊 接 。焊接 接头所 处环境 温度 为 ２ 。 ． １ｒ ０ ５ ａ ０Ｃ，焊 接初 始温度 为 １ ５ 。 ３ ０Ｃ。 ９ ｉ ％Ｎ 钢板 的物理 性 能参数见 表 １ 。具 体焊接接 头几 何 图形如 图 １ 所示 。 表 １ ９ Ｎ 钢板 的物 理性 能参数 ％ｉ
Ｌ Ｇ低温 储 罐 用 ９ 镍 钢焊 接 性 能研 究 Ｎ ％
张 彬 ，郭 涛，李文武，孙 晓晨 ，焦书静
（ 海洋石油工程股份有 限公 司，天津 ３ ０ ５ ） ０４ ２
捅
要 ห้องสมุดไป่ตู้
采用Ａ ＳＳ 限元软件 中的热分析单元建立９Ｎ 钢板 焊接接 头的有 限元模型。实现 了９ Ｎ钢板在焊接过 ＮＹ有 ％ｉ ％ｉ 程 中的应力变化及 焊后残余应力分布的计算。分 析结果表 明： 由于焊接 热循环 的作用 ，焊缝 中心及距离焊
｛ ＝［ ｛ ｝｛｝Ｔ ｄ ｝ Ｄ】 ． ｄ ｃ
（） ３
式 中，｛ 为应 力增量 ，｛ 为一 应变 增量 ，ｄ＿ ｝ ７ 为温 度增 量 ，［ 】 Ｄ 为弹性 或 弹塑性 矩 阵， ｛） ｃ 为与温度
有关 的量 。
２ 有 限元 分 析
9Ni钢的焊接
9%Ni钢的焊接分析9%Ni钢属于低碳马氏体型低温钢，具有良好的低温韧性，良好的焊接性能以及其他特殊性能。
在焊接9%Ni钢时可能遇到的主要问题是焊接接头的低温韧性差、焊接裂纹、电弧的磁偏吹等。
为了更好的焊接这种钢材，消除或减弱这种问题的产生，我们选择了低温韧性好，强度较高的Ni基型焊条ENiCrMo-6，ERNiCrMo-3焊丝和相匹配的焊剂。
1、焊接工艺研究9%Ni钢主要作为液化天然气（-165℃）或者液氮（-196℃）的低温容器用钢而被世界各国普遍采用。
9%Ni钢有三种热处理供货状态：NNT（双正火+回火）、QT（淬火+回火）、IHT （两相区淬火+回火）。
9%Ni钢淬火后组织为板条状低碳马氏体，具有良好的强韧性；9%Ni 钢正火后的组织处低碳马氏体外，还会出现贝氏体，9%Ni钢的回火温度一般为550~580℃，此时在马氏体板条间析出含Ni的铁素体及部分弥散分布的逆转奥氏体，因而使钢具有了良好的低温韧性。
QT供货状态下的化学成分及力学性能如下：1.1焊接接头的低温韧性焊接接头的低温韧性问题可能出现在焊缝金属、熔合区和粗晶区中。
焊缝金属的低温韧性主要与采用的焊接材料的类型有关。
熔合区的低温韧性与所出现的脆化组织有关，贝氏体和富合金马氏体的出现导致熔合区的硬度升高。
粗晶区的韧性主要取决于焊接热输入和焊后的冷却速度。
1.2焊接热裂纹采用Ni基材料焊接9%Ni钢时都可能产生热裂纹。
在焊缝区可能产生弧坑裂纹、高温失效裂纹和液化裂纹。
在熔合区中可能出现纤维疏松。
要消除这些裂纹，最根本的办法就是减少有害杂质元素，采用正确的收弧技术并配合适当的打磨处理。
1.3电弧的磁偏吹焊接9%Ni钢时易发生电弧的磁偏吹。
为消除磁偏吹，应控制9%Ni钢的剩磁在5×10-3T 以下。
选择交流的焊接电源、避免大电流的碳弧气刨以及采用磁铁排磁等方法都可以有效消除磁偏吹。
2、焊接实验2.1焊前处理由于9%Ni钢焊接热裂纹的影响因素主要是有害杂质元素S、P的侵入，因而焊前破口两侧及边缘20mm范围内必须进行仔细的清理和打磨。
9Ni钢大型LNG低温储罐的焊接施工
9%Ni钢大型LNG低温储罐的焊接施工作者：耿万军摘要：中国石化集团第四建设公司在2004年承揽了位于深圳市东部大鹏湾东岸秤头角的国内首个大型LNG接收站罐体工程，负责3台16万立LNG低温储罐的施工，历经3年磨砺在大型LNG低温储罐施工上积累了经验，特别是针对9%Ni低温钢的焊接技术有了很好的掌握。
大型 LNG低温储罐内罐材料采用9%Ni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，产生脆硬相，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9%Ni钢低温储罐的焊接特点，介绍了9%Ni钢低温储罐采用的埋弧自动横焊和焊条电弧焊焊接工艺，以及现场焊接中容易出现的焊接缺陷及应对措施；通过对9%Ni钢焊接技术的摸索和焊接过程中焊接工艺的严格控制有效地保证了大型LNG 低温储罐焊接施工质量。
关键词：LNG低温储罐；9%Ni钢；焊接工艺；常见焊接缺陷引言目前世界上建造的LNG储罐越来越多，9%Ni钢是国际上LNG储罐广泛使用的钢种，其焊接性能良好，焊接工艺越来越完善。
近年来，我国大力推广实施清洁能源战略，国内中石油、中海油及各个地方开始了9%Ni钢低温储罐的焊接制造。
9%Ni钢的技术含量高，焊接难度大，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，产生脆硬相，低温性能降低，冷裂纹、热裂纹倾向增大；9%Ni钢焊接施工必须解决钢材焊接的裂纹倾向、低温韧性的下降和磁化问题。
2004年中石化集团第四建设公司承揽了位于深圳市东部大鹏湾东岸秤头角的国内首个大型LNG接收站罐体工程，负责三台国内最大的16万立LNG储罐的罐体安装工作，罐体为全容式低温储罐，设计温度－168℃，其中内罐直径80m，高度35.43m，内罐壁板、内罐底板以及第二层底板为ASTM A553M Type1的低温钢（9%Ni钢）。
1. 9%Ni钢的性能分析选用美国（ASTM）A553M Type1的材料，供货状态为淬火+回火（QT）状态，材料经淬火处理后可以得到晶粒细小的马氏体组织，其后的回火处理（温度580℃）又使马氏体组织又转变为铁素体和细小的析出碳化物，同时可获得少量的弥散奥氏体，从而母材的韧性大大改善。
LNG储罐9%Ni钢焊接技术难点分析及解决方案
LNG储罐9%Ni钢焊接技术难点分析及解决方案摘要：上海LNG事故备用站的2台50000m3LNG储罐为双层罐体结构，其中内罐材质为9%Ni钢，是本工程建设的核心。
9%Ni钢具有优良的低温性能，焊接难度较大。
我公司通过细致的研究，综合分析9%Ni钢焊接的难点和特点，制定了有效的焊接工艺措施，最终射线检测合格率达到99.5%以上，各项指标均满足设计和使用要求，顺利完成了该工程的施工。
1、概述上海燃气集团LNG事故备用站扩建工程中的关键设备是2台50000m3LNG储罐，为双层罐体结构全包容储罐，可在天然气源发生意外情况时提供上海10天的用气量。
外罐为混凝土罐底及预应力钢筋混凝土罐壁（罐壁高度29.3m，内径54.8m），罐顶为钢顶及钢筋混凝土顶盖制成的复合拱顶；内罐为9%Ni钢制的自承式开顶罐（罐壁高度26.73m，内径52.5m），上方设置铝合金吊顶。
内外罐之间设置5m高9%Ni钢焊制的壁角保护装置以及二级底板组成二级保护装置。
每台储罐本体钢结构质量为1371.4t，其中9%Ni钢632t。
内罐9%Ni钢的焊接是本次施工的核心，其焊接工作具有相当技术难度。
2、焊接技术难点分析2.1焊接接头的低温韧性问题鉴于LNG储罐的使用条件，焊接接头需作-196℃低温冲击试验，冲击韧性值要大于35J。
由于9%Ni钢是经热处理提高性能的钢种，在焊接冶金反应和热循环的作用下，破坏了原始热处理状态，熔合线的成分及热影响区的组织发生变化，使低温韧性降低。
2.2焊接热裂纹问题9%Ni钢具有一定的热裂纹敏感性，多产生于接近固相线的高温下，具有沿晶界分布的特征，有时也能在低于固相线的温度下沿着“多边化边界”形成，通常产生于焊缝金属内，也可能出现在接头熔合组织内。
这与焊缝冷却过程中的应力状态、母材和焊材的化学成分及杂质元素含量有关。
2.3焊接冷裂纹问题9%Ni钢也有一定的冷裂纹敏感性，其原因是应力、脆性组织和扩散氢含量过高。
9Ni钢埋弧焊焊接工艺探究
9Ni钢埋弧焊焊接工艺探究摘要：9Ni钢被广泛运用于大型液化天然气（LNG）的储罐用钢，要获得焊接接头良好的焊缝成形和内在质量，埋弧自动焊的焊接工艺及焊前装配尤为关键，本文根据实例对其工艺及装配进行分析探究。
关键词：焊接性能；低温冲击韧性；焊接工艺参数；操作要点1.9Ni钢的焊接特性9Ni钢的化学成分及力学性能见表（1，2）。
表1 9Ni的典型化学成分（%）表2 9Ni的力学性能1.1.9Ni钢裂纹倾向：由于焊缝含镍量高，焊接过程热裂敏感性很强，易于出现弧坑焊接裂纹。
由于焊接时镍基合金熔化的粘稠性，流动性差，焊接熔深浅，操作不当易产生夹渣和未熔合焊接缺陷。
1.2.低温冲击韧性：储罐用9Ni钢的工作温度在-100℃~-196℃，要求焊接接头的低温冲击韧性好，对9Ni钢的焊接要严格控制焊接热输入，尽量选用小电流、低电压、快而匀速焊和多层多道焊、控制焊层厚度的工艺参数，线能量控制在35J以下。
1.3.磁化问题：9Ni钢是一种强磁性材料，在焊接过程中发现由于磁场的作用，焊缝表面会产生大量的小气孔。
在焊接的全程要控制磁化现象。
2．焊接试工艺参数为保证焊接接头的强度、低温韧性，防止焊接裂纹和解决电弧磁偏吹等问题，应从焊接材料、焊接工艺参数和焊接操作技术三方面解决。
以δ=16mm、20mm试板，焊接位置为横焊位为例。
2.1焊前准备2.1.1焊接材料:从焊接接头的低温冲击韧性和热膨胀系数两方面考虑，选用镍基合金的焊接材料，并且是交、直流两用焊丝。
焊接工艺试验采用焊丝AWSA5.11ERNiCrMo-4（THERMANITNIMOC276），焊剂SAFB255AC（MARATHON104）,其化学成份见表3、表4、表5。
表3 ERNiCrMo-4的化学成分（%）表4 SAFB256AC对的化学成分（%）表5 ERNiCrMo-4的力学性能2.1.2焊接设备：林肯AS/DC1000SD焊机，采用交流电源，电流波形为方波，细丝焊接。