液化天然气(lng)用超低温不锈钢的焊接及焊接材料

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1、·专题综述·TopicalReview专题综述液化天然气(LNG)用超低温不锈钢的焊接及焊接材料GrahamHolloway:1994年加入曼彻特公司，曾在英国焊接研究所（TWI）等机构从事焊接工艺及冶金的研究工作，现任曼彻特技术支持部主管经理。MetrodeProductsLimited(WeldingConsumables),UK英国曼彻特焊接材料公司一、引言近年来，随着全球范围液化天然气(liquefiednaturalgas-LNG)消耗量的持续增长，对建造新LNG设施的需求也在不断增加。这些设施包括开采、运输、加工、储存及输送设备等(见图1)。它们的服役温度、工作环境和力学状Adam

2、Marshall:1966年加入曼态不尽相同，因此需要各种不同的合金及焊接材彻特公司，长期从事焊接材料的研究和开发工作，现任公司总冶金师。料，如铝合金、CMn低合金钢、9%Ni钢和奥氏体不锈钢等。表1详细列出了液化天然气设施中，各种工作温度和所需用的不同合金及其相应的焊接材焊料(不包括铝合金)。接材料特别策划专辑在LNG设施的建造和安装工程中，不可避免地要涉及到大量的管道系统，特别是在超低温下服役的304L和316L类奥氏体不锈钢管道系统的焊图1液化天然气运输船和接收站接。本文将着重讨论在LNG项目中设计工作温度为张筑耀：焊接冶金博士，1995年加－196℃的不锈钢结构的焊接及焊接材料。入曼彻

3、特公司，曾在中国华中理工大学，英国南安普敦大学和巴布科克公司工作，现任曼彻特研究开发部主管经理。表1低温合金及其相应的焊接材料适用焊接材料及工艺方法工作温度母材焊接材料药芯焊丝焊接/℃合金类型合金类型TIG和MIG焊焊条电弧焊(FCAW)(GATW/GMAW)(SMAW)C-Mn曼彻特1%Ni1Ni焊丝Tufmet1Ni.B曼彻特DWA55E-50低合金钢低合金钢焊材(ER80S—Ni1)(E8018—C3)(E81T1—Ni1)C-Mn(+Ni)曼彻特2%Ni2Ni焊丝Tufmet2Ni.B-60—低合金钢低合金钢焊材(ER80S—Ni2)(E8018—C1)2Ni焊丝3%Ni曼彻特2%～3

4、%NiTufmet3Ni.B-75(ER80S—Ni2)—低合金钢低合金钢焊材(E8018—C2)(ER80S—Ni3)3%～5%Ni曼彻特182型20.70.Nb焊丝Nimrod182KS或AKS-101—低合金钢镍基合金焊材(ERNiCr—3)(EniCrFe—2或3)62-50或HASC276625或哈氏C276型NimrodNCM6-1969%钢焊丝—镍基合金焊材(EniCrMo—6)(ERNiCrMo—3或4)304/304L308L类控制铁素体ER308LCF焊丝Ultramet308LCFUltrametB308LCFSupercore308LCF-196奥氏体不锈钢超低温奥氏体

5、不锈钢(ER308L)(改良型E308L—16)(改良型E308L—15)(改良型E308LT1—4)316/316L316L类控制铁素体ER316LCF焊丝Ultramet316LCFUltrametB316LCFSupercore316LCF-196奥氏体不锈钢超低温奥氏体不锈钢(ER316L)(改良型E316L—16)(改良型E316L—15)(改良型E316LT1—4)304L/316L316L类无铁素体ER316MnNF焊丝Ultramet316NFUltrametB316NFSupercore316NF-269奥氏体不锈钢超低温奥氏体不锈钢(EN:20163MnL)(EN:E181

6、53LR)(EN:E18153LB)(EN:T18165NLR)热加工2005年第8期35专题综述TopicalReview通常，这类不锈钢不但具有优良的耐腐蚀性，而且三、焊接工艺方法及其应用场合也有很好的超低温韧性，在非常低的工作温度下，能够在LNG设施的建造施工中，目前主要有五种常用的有效地防止恶性脆性断裂事故的发生。与随温度的降低，电弧焊工艺，这些方法各有特点，适用于不同的场合和有着明显的塑-脆性断裂转变的低合金钢相比，低碳奥结构。氏体不锈钢的这种性能在设计使用温度可达－196℃，（1）钨极氩弧焊(GTAW，以下简称TIG焊)。甚至－269℃的LNG设备中有着特殊的优势。与普通低（2）气

7、体保护焊(GMAW，以下简称MIG焊)。碳奥氏体钢焊材不同，专门用于LNG设施的不锈钢焊材（3）焊条电弧焊(SMAW)。熔敷金属的铁素体含量需要严格控制在2～5FN的范围，（4）药芯焊丝焊接(FCAW)。以确保焊缝金属满足超低温韧性要求，因此也称控制铁（5）埋弧焊(SAW)。素体，即“CF”（controlledferrite）焊材。同时，优化平TIG焊(GTAW)通常用来进行管道焊接的打底焊，衡