lng储罐焊接技术及发展

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1、刘红坚2010年9月LNG储罐焊接技术及发展一、前言目前世界各国都在积极推动低温液化气的储备。随着我国经济的迅猛发展，我国的能源产业结构也在发生巨大的变化，国家极力支持液化天然气项目的发展，并把实施LNG进口多元化发展战略作为国家能源战略的重要组成部分。06年启动的三大LNG接收站项目广东、福建和上海LNG项目相继投产，目前大连、江苏项目正处施工阶段。LNG接收设施主要由用于LNG接收储存的低温储罐、LNG码头及栈桥区、灌区泡沫站、气化区、增压/冷凝区、火炬区、公用工程、计量输出区、槽车装车区等组成，其中LNG低温储罐的安装是建设的核心和关键。LNG低

2、温储罐通常是双层壁结构的立式拱顶储罐，外壁为预应力混凝土结构，内侧为双层壁钢结构。外层普通碳钢板紧贴混凝土（通过预埋件贴在外罐壁混凝土层内侧并密封焊接），最内层为9%Ni钢（例如ASTMA553Type1等），厚度从下到上呈递减型（16.5万立方储罐内罐底圈壁板为26.2mm，顶圈壁板为12mm），内外层结构间距一般在850mm以上、1000mm以内，中间夹层填充特殊的绝热材料；罐顶也是双层结构，顶板是普通碳钢板，悬挂在外顶层内壁的吊顶是铝板（例如ASTMB209M5083），通过吊杆（SS）与外罐拱顶骨架连接，内外顶之间夹层填充特殊的绝热材料，在顶板

3、外侧为混凝土层。罐底由三层钢板及保冷层组成，最下层底板为碳钢板，底板和次外层底板为9%Ni钢，每两层底板之间铺设泡沫玻璃砖保冷层。储罐罐壁无管口，所有管线都由罐顶开孔与罐内连接。其结构如下图：ＬＮＧ储罐工艺设计数据项目内罐外罐储存介质ＬＮＧ（液化天然气蒸汽）有效容积(m3)165.000m3工作温度(℃)－165－3.5设计最低温度(℃)-196-20最高工作压力（MPa）0.5设计压力（MPa）0.75安全阀起跳压力（MPa）0.55直径(mm)8000082000最大设计液位(mm)37385射线探伤100%罐外低温管线100%腐蚀裕量01焊缝系数

4、1.0罐底1.0,其余0.9主体材质9%NiA516Gr380、A36下面主要以上海LNG储罐的焊接施工为例进行介绍：二、储罐材料介绍2.1储罐所包含的主要材料外罐：A36、A516Gr380、A516Gr450铝吊顶：B209M5083-O内罐：A553TYPE1（9%Ni钢）螺柱：A108Gr1015、A276TYPE304接管及套管：TP304L、API5LGr.B、A516Gr4502.29%Ni钢介绍9%Ni钢于1944年由美国INCO公司开发发明的一种优良的低温用钢，1948年推向市场。1956年初列入ASTM标准。1960年以前9%Ni钢

5、只能用铁素体焊条焊接，需进行焊后消除应力的热处理，这对于制造大型储罐是一个难题。1960年10月，采用Inconel型焊条焊接9%Ni钢成功，并通过了液氮温度下的爆破增压试验。后来开发的9%Ni钢的双正火+回火(NNT)热处理工艺和淬火+回火(QT)热处理工艺使9%Ni钢的焊接不需进行焊后消除应力的热处理。1962年，ASTM规范认定：板厚不超过38mm的储罐可以不进行消除焊接接残余应力热处理，1963年又扩大到50mm，使9%Ni钢用于大型LNG储罐制造成为可能。1952年,第一台9%Ni钢储罐在美国投入使用。1965年法国用9%Ni钢建造了第一艘L

6、NG油轮"JulesVerne"号，舱容2.584万m3。日本大规模使用9%Ni钢开始于1969年横滨港建成的3.5万m3和4.5万m3LNG储罐，1977年将Ni9钢列入JIS标准，JISG3127对9%Ni钢的热处理进行了如下要求：双正火+回火处理(NNT)和淬火+回火处理(QT)。1980年日本建成了7.5万m3LNG储罐。1991年JISG3127中明确指出：根据需要可进行中间热处理。1982年后，9%Ni钢已经成为低温储罐主材，逐渐取代了Ni-Cr不锈钢，截止到1995年世界上已建的最大9%Ni钢储罐容积为14万m3。由此可见，9%Ni钢已是

7、国际上低温设备领域广泛使用的钢种，其焊接性能良好，焊接工艺已日臻成熟。而在我国由于对9%Ni钢焊接的研究和应用比较晚，特别是在LNG储罐焊接方面,还没有形成自己的标准，工艺规范也不完善。目前推荐并且常用的热处理方法有三种：(1)NNT处理第一次正火加热至900℃空冷。第二次正火加热至790℃空冷，然后在550-580℃回火后急冷．处理后的组织为回火马氏体与贝氏体。(2)QT处理800℃水淬或油淬，然后550-580℃回火．处理后的组织为低碳马氏体。(3)α+γ双相区淬火+回火(IntercriticalHeatTreatment，简称IHT)一般为80

8、0℃水淬+670℃水淬，然后经550～580℃回火，处理后的组织为低碳马氏体。Ni是9%Ni钢