저온 LNG 탱크에 일반적으로 사용되는 재료는 9%Ni 강철, 5%Ni 강철 및 일부 오스테 나이트 계 스테인리스 강 등급입니다. 고강도, 우수한 저온 인성, 가공 용이성 및 우수한 용접 성능을 특징으로하는 ASTM A353 및 A553에 지정된 9%Ni 강철은 LNG 저장 탱크 및 선박에 널리 사용되어 왔습니다. 최소 사용 온도가 -196℃까지 가능하며 극저온 환경에서 사용되는 최고의 인성 강판 소재입니다.

저온 인성을 극대화하기 위해 9Ni 강판은 일반적으로 담금질 및 템퍼링 또는 두 번의 정규화 및 가열로 처리됩니다. 그러나 용접 금속은 열처리가 불가능하므로 용접 접합부의 저온 인성을 보장하고 용접 균열 및 아크 자기 바이어스 분사를 방지하는 방법은 용접자가 직면해야 하는 문제이며, 이는 용접 재료의 유형, 용접 라인 에너지 및 용접 공정에 따라 달라집니다. 용접 실무에서 니켈 기반 용접 재료는 일반적으로 9Ni LNG 강철 탱크 용접에 주로 사용됩니다:

1, 페라이트계 스테인리스강 W(Ni)=11%. 동일한 용접 재료로 9Ni 강을 용접할 경우 용접 금속의 저온 인성이 떨어집니다.

2, 오스테 나이트 계 스테인리스 스틸 Ni-Cr 합금 (Ni13% ~ Cr16%). 강도는 페라이트강보다 약간 높은 반면 저온 인성은 떨어지고 선팽창 계수는 9Ni강과 큰 차이가 있습니다.

3, Ni 합금 (약 40% Ni를 함유하는 Ni-Cr-Fe 합금 및 약 60% 이상의 Ni를 함유하는 Ni-Cr-Mo 합금). 니켈 합금 용접 재료는 용접 와이어 EnNiCrMo-6와 같은 우수한 저온 인성 및 우수한 저온 균열 저항성을 제공합니다. EnNiCrMo-39Ni 강판에 가장 일반적으로 사용되는 용접 재료 인 선팽창 계수는 9Ni 강철에 가깝고 용접 전 및 용접 후 열처리가 필요하지 않으며 특히 실외 건설에 적합합니다.

ENiCrMo-3 또는 ENiCrMo-6 용접 와이어와 9Ni 강철은 저탄소 강철의 일종이며 탄소 함량과 선팽창 계수는 기본적으로 상온과 고온에서 유사하므로 열팽창 및 냉수축으로 인한 열 응력을 피할 수 있습니다. 동일한 강도의 다른 저합금강에 비해 9Ni강은 내균열성이 우수하고 저수소 조건에서 냉균열이 거의 없습니다. 그러나 낮은 니켈 및 높은 망간 오스테나이트 전극을 사용할 때 융합 영역에서 모재의 희석으로 인해 수소 취성에 민감한 고경도 마르텐사이트 벨트가 나타납니다. 그러나 Ni-베이스 합금 재료는 기본적으로 융합 영역에서 고경도 마르텐사이트 영역의 발생을 피할 수 있으며 9Ni 강철 용접에서 냉간 및 고온 균열의 경향을 피할 수 있습니다.

LNG 저장 탱크에서 9Ni 강철의 용접 방법은 주로 SMAW와 SAW입니다. 원형 이음새는 서브머지드 아크 용접으로 덮고 수직 이음새는 아크 용접으로 덮습니다. 냉간 균열, 고온 균열, 저온 인성 감소, 아크 자기 바이어스 블로잉 등과 같은 문제를 피하기 위해 9Ni 강철 용접 중에 이상적인 효과를 얻기 위해 다음과 같은 제어 조치를 취할 수 있습니다:

  • 용접 전 필요한 준비 사항

용접 전에 유기 용액을 사용하거나 연삭하여 용접 홈 표면을 청소하십시오. 온도가 5 ℃ 미만인 경우 용접 전에 모재를 예열해야합니다. 용접 와이어는 요구 사항에 따라 엄격하게 유지되어야하며 장시간 공기에 노출되어서는 안됩니다. 용접하기 전에 예열하지 말고 층 사이의 온도가 100℃를 초과하지 않아야 합니다. 예열 온도와 층간 온도는 용접 후 냉각 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 냉각 속도가 느리고 입자 성장에 더 도움이되므로 저온 인성이 감소합니다.

  • 라인 에너지를 엄격하게 제어

열 입력이 작은 용접은 일반적으로 0.7 ~ 3.0kJ / mm 내에서 제어됩니다. 열 입력이 클수록 용접 열 사이클의 체류 시간이 길어지고 조인트의 미세 구조 입자가 거칠어져 열 균열 감도가 증가하고 저온 인성이 감소합니다. 작은 열 입력은 용접 패스를 증가시켜 후속 용접 패스가 이전 용접 패스에 템퍼링 역할을하고 저온 인성을 향상시킵니다.

  • 자기 편향 감소

9Ni강은 가공 및 운송 과정에서 자화될 수 있는 강한 자성 소재입니다. DC 용접기는 자화를 더욱 가속화하여 아크 자기 바이어스 블로잉을 유발하여 용접 조인트의 품질에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 LNG 저장 탱크 출입구의 자기장 선이 더 조밀할수록 더 많은 자기 편향 블로잉을 유발할 수 있습니다. 다음과 같은 방법으로 이를 제어할 수 있습니다:

(1) 9Ni 강철의 자성을 측정하고 필요한 경우 디가우징하고, 자기 유도 강도를 50GS 이하로 제어하고, EnNiCrMo-6 및 EnNiCrMo-3 와이어와 같이 아크 자기 편향 불사를 방지 할 수있는 용접 재료를 선택합니다.

(2) 용접 중에는 가급적 AC 용접기를 사용하세요.

(3) 연삭 휠을 사용하십시오. 카본 아크 가우징은 일반적으로 에어 가우징 전류가 500A 이상인 DC 용접기를 채택하므로 에어 가우징, DC 용접기 및 탱크 벽 사이에 외부 DC 강화 자기장이 형성됩니다. 카본 가우징이 끝나면 탱크 벽에 강한 잔류 자기가 쉽게 생성되어 용접 아크의 자기 편향으로 이어집니다.