I materiali comunemente utilizzati nei serbatoi di GNL a bassa temperatura sono l'acciaio 9%Ni, l'acciaio 5%Ni e alcuni tipi di acciaio inossidabile austenitico. L'acciaio 9%Ni, specificato nelle norme ASTM A353e A553, caratterizzato da elevata resistenza, eccellente tenacità alle basse temperature, facilità di lavorazione ed eccellenti prestazioni di saldatura, è stato ampiamente utilizzato nei serbatoi di stoccaggio del GNL e nelle spedizioni. La sua temperatura minima di esercizio può raggiungere i 96℃, ed è il miglior materiale per piastre d'acciaio di tenacità utilizzato in ambiente criogenico.

Per massimizzare la sua tenacità alle basse temperature, una piastra di acciaio 9Ni viene solitamente trattata mediante tempra e rinvenimento o due volte con normalizzazione e riscaldamento. Tuttavia, il metallo saldato non può essere trattato termicamente, quindi come garantire la tenacità a bassa temperatura del giunto saldato, prevenire le cricche di saldatura e il bias magnetico dell'arco sono i problemi che i saldatori devono affrontare, che dipendono dal tipo di materiale di saldatura, dall'energia della linea di saldatura e dal processo di saldatura. Nella pratica della saldatura, i materiali di saldatura a base di nichel sono generalmente utilizzati per la saldatura di serbatoi in acciaio 9Ni LNG, che includono principalmente:

1, acciaio inossidabile ferritico W (Ni) =11%. Il metallo saldato ha una scarsa tenacità a bassa temperatura quando si salda l'acciaio 9Ni con lo stesso materiale di saldatura.

2, acciaio inossidabile austenitico in lega Ni-Cr (Ni13%~Cr16%). La resistenza è leggermente superiore all'acciaio alla ferrite, mentre la tenacità a bassa temperatura e il coefficiente di espansione lineare sono significativamente diversi dall'acciaio 9Ni.

3, lega di Ni (leghe Ni-Cr-Fe contenenti circa 40% di Ni e lega Ni-Cr-Mo contenente circa 60% o più di Ni). I materiali per la saldatura in lega di nichel offrono una buona tenacità a bassa temperatura e una buona resistenza alle cricche a freddo, come i fili per saldatura EnNiCrMo-6 e EnNiCrMo-3I materiali di saldatura più comunemente utilizzati per le lamiere d'acciaio 9Ni, il cui coefficiente di espansione lineare è vicino a quello dell'acciaio 9Ni, non necessitano di trattamenti termici pre-saldatura e post-saldatura e sono particolarmente adatti per le costruzioni all'aperto.

ENiCrMo-3 I fili per saldatura ENiCrMo-6 e l'acciaio 9Ni sono tipi di acciaio a basso tenore di carbonio e il loro contenuto di carbonio e il loro coefficiente di espansione lineare sono sostanzialmente simili a temperatura ambiente e ad alta temperatura, in modo da evitare lo stress termico causato dall'espansione termica e dalla contrazione a freddo. Rispetto ad altri acciai basso legati di pari resistenza, l'acciaio 9Ni presenta una migliore resistenza alle cricche e quasi nessuna cricca a freddo in condizioni di basso idrogeno. Tuttavia, quando si utilizzano elettrodi di austenite a basso tenore di nichel e ad alto tenore di manganese, a causa della diluizione del metallo base nella zona di fusione apparirà una cintura di martensite di elevata durezza, sensibile all'infragilimento da idrogeno. Tuttavia, il materiale in lega di Ni può sostanzialmente evitare la comparsa di una zona di martensite di elevata durezza nella zona di fusione ed evitare la tendenza alla formazione di cricche a freddo e a caldo nella saldatura dell'acciaio 9Ni.

I metodi di saldatura dell'acciaio 9Ni nel serbatoio di stoccaggio del GNL sono principalmente SMAW e SAW. Il cordone circolare è coperto dalla saldatura ad arco sommerso e il cordone verticale è coperto dalla saldatura ad arco. Per evitare problemi quali cricche a freddo, cricche a caldo, riduzione della tenacità a bassa temperatura, soffiatura del bias magnetico dell'arco e così via, è possibile adottare le seguenti misure di controllo per ottenere l'effetto ideale durante la saldatura dell'acciaio 9Ni:

  • Preparazione necessaria prima della saldatura

Quando la temperatura è inferiore a 5℃, il metallo di base deve essere preriscaldato prima della saldatura; il filo di saldatura deve essere tenuto in stretta conformità con i requisiti e non deve essere esposto all'aria per lungo tempo. Cercare di non preriscaldare prima della saldatura e la temperatura tra gli strati non deve superare i 100℃. La temperatura di preriscaldamento e la temperatura tra gli strati influenzano direttamente la velocità di raffreddamento dopo la saldatura. Più lenta è la velocità di raffreddamento e più favorisce la crescita dei grani, riducendo così la tenacità a bassa temperatura.

  • Controllare rigorosamente l'energia della linea

La saldatura con un piccolo apporto di calore è generalmente controllata entro 0,7 ~ 3,0kJ/mm. Maggiore è l'apporto di calore, più lungo è il tempo di permanenza del ciclo termico di saldatura e più grossolana è la grana della microstruttura del giunto, il che aumenta la sensibilità alla cricca termica e porta alla diminuzione della tenacità alle basse temperature. Un piccolo apporto di calore aumenterà le passate di saldatura, in modo che le passate successive svolgano un ruolo di rinvenimento sulla passata precedente e migliorino la tenacità a bassa temperatura.

  • Deviazione magnetica ridotta

L'acciaio 9Ni è un materiale fortemente magnetico che può essere magnetizzato nel processo di lavorazione e trasporto. La saldatrice a corrente continua può accelerare ulteriormente la magnetizzazione, provocando il soffiaggio del bias magnetico dell'arco, che influisce sulla qualità dei giunti saldati, in particolare le linee di campo magnetico più dense in corrispondenza della porta del serbatoio di stoccaggio del GNL, che provocano un maggiore soffiaggio della deviazione magnetica. Possiamo controllarlo con i seguenti metodi:

(1) Misurare il magnetismo dell'acciaio 9Ni e degaussare se necessario, controllare l'intensità dell'induzione magnetica al di sotto di 50GS e selezionare materiali di saldatura in grado di prevenire la deflessione magnetica dell'arco, come i fili EnNiCrMo-6 e EnNiCrMo-3.

(2) Utilizzare per quanto possibile una saldatrice a corrente alternata durante la saldatura.

(3) Utilizzare una mola. Poiché la scriccatura ad arco di carbonio adotta una saldatrice a corrente continua la cui corrente di scriccatura è solitamente superiore a 500A, il campo magnetico esterno di rinforzo della corrente continua si forma tra la scriccatura ad aria, la saldatrice a corrente continua e la parete del serbatoio. Il forte magnetismo residuo si genera facilmente nella parete del serbatoio al termine della scriccatura al carbonio, provocando la deviazione magnetica dell'arco di saldatura.