球罐型lng的材料与焊接

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1、2013年小型LNG船检验培训材料与焊接张小燕CCS上海规范所前言随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，天然气作为一种清洁能源、且具有价格低、安全等优点而倍受国内大众的重视，成为与煤炭、石油并称的世界一次能源的三大支柱之一，由于煤炭石油等传统能源的日趋减少，天然气逐渐成为一种替代能源。然而我国对承载天然气运输的LNG船舶建造经验很少，尤其在设计、建造方面还存在诸多技术难点有待我们去钻研。其中新型材料的运用和焊接技术就是建造技术难度最大且最核心难度之一。正确选择材料并合理运用是保证焊接质量的前提。目录一.常用罐体材料1）9NIi钢材料特性2）9NIi钢的焊接性二.9NIi

2、钢罐体焊接原则要求1）焊材选用原则2）焊接工艺要点三.低温管系材料1）316L管材2)316L管的焊接要求四.LNGC规范要求1）焊接工艺认可要求2）焊接检验要求五.LNGC实船建造焊接要点简述材料与焊接一.常用罐体材料目前,按照IMOIGC规范，满足设计温度最小为-165℃要求可作为独立液罐的材料有9Ni钢、奥氏体不锈钢（如：304、304L、316、316L、321和347）和铝合金（如：5083)钢材。其中9Ni钢在极低温度下具有良好的韧性和高强度，而且与奥氏体不锈钢和铝合金相比合金元素少、热膨胀系数小，经济性好，使用温度最低可达一196℃，资料显示证明：自1960

3、年通过研究证明该钢材不进行焊后消除应力热处理亦可安全使用，因此9%Ni钢就成为用于制造大型LNG储罐的主要材料之一。材料与焊接一.常用罐体材料1）9NIi钢材特性表1：钢化学成分号CMnSiPSNi其他元素9Ni≤0.100.3~0.90.1~0.35≤0.025≤0.028.5~10.0Cr≤0.25Mo≤0.08Cu≤0.35Cr+Mo+Cu≤0.60Al(酸溶≥0.015注：①含氮量应不超过0.009%（如含有铝时，应不超过0.012%）。②脱氧方法：铝处理细化晶粒方法的全镇静钢材料与焊接一.常用罐体材料1）9NIi钢材特性表2：力学性能夏比V型缺口冲击试验屈抗伸钢

4、服拉长单个试样号强强率3个试样冲击冲击功的度度(%)试验温度功的平均值最小值（N/mm2）（N/mm2）t(℃)（J）（J）纵向横向纵向横向9Ni≥490640-830≥19-196≥41≥27≥27≥18材料与焊接一.常用罐体材料1）9NIi钢材特性表3：适用于设计温度低于-55℃至-165℃最大厚度为25mm②的液货舱和处理用受压容器所用板材、型材和锻件①最大设计化学成分热处理冲击温度温度-165℃9%镍钢二次正火+回火或淬火+回火-196℃夏比V型缺口冲击试验：板材：横向试样，最小平均冲击能量(E)为27J。型材和锻材)：纵向试样，最小平均冲击能量(E)为41J。①

5、化学成分的范围应经CCS认可。②经CCS同意，可采用厚度超过25mm的9%Ni钢、奥氏体不锈钢和铝合金。材料与焊接一.常用罐体材料1）9NIi钢材特性表1~表3表明：9NIi钢属于低碳调质钢,具有高镍、高强度,低温冲击韧性好、焊接性能好的特性。其中：Ni是9Ni钢中的主要合金元素，改善铁素体的低温韧性和降低脆性转变温度、细化晶粒作用。C元素含量增高，脆性转变温度升高，增加低温脆性，焊缝和热影响区热裂纹敏感性增加，焊接性变差。Mn元素能有效降低脆性转变温度，提高钢材的低温冲击韧性。P和O元素含量增高，脆性转变温度升高。Cu、Cr和Mo元素，Cu元素能提高9Ni钢的强度性能，

6、材料与焊接一.常用罐体材料1）9NIi钢材特性Cr元素能提高9Ni钢的耐腐蚀性能，Mo元素能提高9Ni钢的热强性能。9Ni钢两种热处理交货状态的组织分别为：①回火马氏体和贝氏体②低碳马氏体。由于制造设备的设计温度‐165℃~‐196℃，故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。合金元素和杂质含量都与化学成分密切相关。所以应严格控制影响脆性转变温度的元素含量。材料与焊接一.常用罐体材料2）9NIi钢的焊接性9Ni钢的焊接性分析：①属于低碳马氏体钢，其韧性与温度有密切关系。焊接接头的低温韧

7、性、焊接热裂纹、焊接冷裂纹和焊接时电弧的磁偏吹是9Ni钢焊接时遇到的主要问题。因此焊材的选用、焊接线能量大小及焊接工艺是影响其主要原因。②工艺条件不当时（拘束度大、环境或焊材潮湿、低氢和低碳），热影响区冷裂纹倾向增大③焊材选择及操作技术不当时热裂纹倾向增大④焊接热输入量大、层间温度高时焊缝、熔合区和热影响材料与焊接2）9NIi钢的焊接性区在焊接后低温韧性会有下降倾向⑤焊接电流选择不当时易产生磁化二.9NIi钢罐体焊接原则要求1）焊材选用原则选择焊接材料一般应考虑以下几个问题:*低温韧性建造低温设备,焊缝要在低温下工作*热膨胀接