7500mslng罐不锈钢焊接变形分析与控制

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1、7500mSLNG罐不锈钢焊接变形分析与控制谢莉文舒月王庆祥中船江南重工股份有限公司上海200023*，：$ii要舟％TL}IG{姆*罐*#￡《产±∞月目厦许t特t．厦女R“遮过g十如H控制蚌#￡《，健丰LHc{辑自罐在“造精度A套差要求￡目自讳质，伟t№挂自完I*建．*键自：LNG罐，}舒钢：*接￡$．￡g控“1前言LNG是将在常压下为气志的天然气冷却至一1630C．使其凝结成液体。天然气液化后体积缩小T600倍，可H大大节约储运空间和成本。LNG作为一种清洁能源，具有高热值、高性能等特点，将成为新世纪的主要能源之一。因此运输和储存LNG的液货舱在本世纪

2、将有着非常广阔的前景。7500}^3LNG液舱为独立于船体的特殊结构。它主要装载LNG、LPG、LEG等物质，其最低设计温度为163"C。它包括I号罐、2号罐和一个甲板罐，每个罐的形状均为中间一个圆柱形简体、两端为半球形封头。其直径为123米．内壁长约为36米。7500M3LNG液舱选用的车体村料为AST}J240204Lmod。该材料为一种铬镍奥氏体币锈铡，这种材料在高温和常温下的显微组织始终为奥氏体，故在淬火和焊接时的热循环作用F不会发生相变，无淬硬性，不形成脆性组织．在焊态都具有良好的塑性和韧性；当构件的刚度不太大时，不易产生焊接裂纹，所以焊接性能优

3、异。但它焊接时所存在的主要问题，是产生比低碳钢大得多的焊接变形。过太的焊接变形，不仅影响产品的尺寸精度和外观，m且会降低其承载能力，缩短使用寿命。奥氏体不锈钢的变形矫正不仅费时、费上，又提高成本，在矫正中或矫正后还会引起一衅新的问题。因此，构件焊后变形的大小，对产品质量的优劣、施工程度的难易、生产效率的高低，青着密切的联系。因此，在牛产实践中，了解奥氏体不锈钢产生焊接变形的原因，研究和掌握它的变化规律．并采取相应的控制措施．达到防止或减小焊接变形的目的．具有十分重要的意义。2奥氏体不锈铜的焊接变形及矫正特点2l铬镍奥氏体不锈钢的化学成分(“ASTM2403

4、04Lmod为倒)袅1^sⅧ24030札md的化学成分c。盖从表I中ir看出ASTM240304Lmod是一种典型的奥氏体不锈钢，它属于通名108型；i编瓣糠’”67”“““’2009十目镕镕构学术年会论女4[2009·i0谢菊文，等：7500m3LN6罐不锈钢焊接变形分析与控制钢。它以Cr为主加元素，同时加入8％～12％的镍。Cr的作用是它能使钢材表面形成一层致密的氧化薄膜而处于钝化状态，镍在固溶体中不仅提高钢的力学性能和工艺性能，并对HCL、H2S04等非氧化酸类具有较高的稳定性，在高Cr不锈钢中加入8％左右的镍时，可使钢的组织成为单一的奥氏体，更有效

5、地提高钢的耐蚀性。高Cr当量和Ni当量的奥氏体不锈钢，具有高的塑性和热稳定性及良好的可锻性和焊接性，在焊接结构中应用广泛。表2ASTM240304Lmod的力学性能抗拉强屈服强度冲击韧性度延伸率Akv(J)-196℃Ob0。A5(％)(N／ram2)横向≥550min：240≥40≥272．2铬镍奥氏体不锈钢的力学性能见表2(以ASTM240304Lmod为例)铬镍奥氏体不锈钢具有较低的屈强比，其强度极限、伸长率、断面收缩率和冲击吸收功及硬度等力学性能均比碳钢高，并具有高的冷加工硬化性。铬镍奥氏体不锈钢在低温时的韧性下降比较小，且不存在脆性转变温度，在低温

6、时能保持足够的塑性和韧性，且温度越低，抗拉强度和屈服强度反而越高。即使在超低温下，也具有很高的冲击能力。2．3铬镍奥氏体不锈钢的物理力学性能见表3(以18-8型钢为例)相对于低碳钢的物理力学性能，主要有三大特点。①低的热导率，约为碳钢的1／3。②高表3典型奥氏体不锈钢的物理性能平均线膨胀系数热导率／比电阻比热c纵向弹磁类钢种密度101／℃W·p／103J／性系数性型／g·cm-3m-1·k．1

7、lQ·cm-1kg·k一1E／0’100℃0’315℃0’650℃100℃500℃20℃0‘i00℃103MPa奥氏18-87．9317．317．818．716．2

8、921．4872592．4193．2无体低碳钢7．8611．411．546．8915592．4205．9有的电阻，约为碳钢的5倍。③大的线膨胀系数，比碳钢约大50％。由于铬镍奥氏体不锈钢具有这些特殊的物理性能，故在焊接过程中会引起较大的焊接变形。2．4镍奥氏体不锈钢的焊接变形及矫正特点2．4．1焊接变形实例我们用10r18Ni9做了一个实验，试板规格300X500，厚度8mm，进行了二氧化碳对接焊，分别测量出纵向、横向收缩变形和棱角度。如图1。该焊缝为V型坡口，正面焊接完毕，反面清根后焊接盖面。共分四个区域，各个区域所测量的数据见表4。该焊缝坡口宽度及焊缝

9、余高、焊接变形见表5。从表中可以看出铬镍奥氏体不锈钢在自由状态下焊