Materiały powszechnie stosowane w zbiornikach LNG o niskiej temperaturze to stal 9%Ni, stal 5%Ni i niektóre gatunki austenitycznej stali nierdzewnej. 9%Ni stal, określona w ASTM A353i A553, która charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, doskonałą wytrzymałością w niskich temperaturach, łatwym przetwarzaniem i doskonałą wydajnością spawania, była szeroko stosowana w zbiornikach magazynowych LNG i żegludze. Jego minimalna temperatura robocza może osiągnąć-196℃, jest najlepszym materiałem stalowej płyty wytrzymałościowej używanej w środowisku kriogenicznym.

Aby zmaksymalizować jego wytrzymałość w niskiej temperaturze, płyta stalowa 9Ni jest zwykle traktowana przez hartowanie i odpuszczanie lub dwukrotnie normalizowanie i ogrzewanie. Jednak metal spoiny nie może być poddany obróbce cieplnej, więc jak zapewnić niskotemperaturową wytrzymałość spoiny, zapobiec pęknięciom spawalniczym i łukowi magnetycznemu dmuchaniu są problemy, z którymi muszą zmierzyć się spawacze, co zależy od rodzaju materiału spawalniczego, energii linii spawalniczej i procesu spawania. W praktyce spawalniczej materiały spawalnicze na bazie niklu są zwykle używane do spawania zbiorników stalowych 9Ni LNG, które obejmują głównie:

1, Ferrytyczna stal nierdzewna W (Ni) =11%. Przy spawaniu stali 9Ni tym samym materiałem spawalniczym spoina ma słabą ciągliwość w niskiej temperaturze.

2, Austenityczna stal nierdzewna Ni-Cr stop (Ni13%~Cr16%). Wytrzymałość jest nieco wyższa niż stal ferrytowa, natomiast słaba ciągliwość w niskich temperaturach i współczynnik rozszerzalności liniowej znacznie różnią się od stali 9Ni.

3, stop Ni (stopy Ni-Cr-Fe zawierające około 40% Ni i stop Ni-Cr-Mo zawierający około 60% lub więcej Ni). Materiały spawalnicze ze stopów niklu oferują dobrą ciągliwość w niskich temperaturach i dobrą odporność na pękanie na zimno, takie jak druty spawalnicze EnNiCrMo-6 i EnNiCrMo-3, które są najczęściej stosowanymi materiałami spawalniczymi dla blachy stalowej 9Ni, ich współczynnik rozszerzalności liniowej jest zbliżony do stali 9Ni, nie wymagają obróbki cieplnej przed spawaniem i po spawaniu, szczególnie nadają się do budowy na zewnątrz.

ENiCrMo-3 lub druty spawalnicze ENiCrMo-6 i stal 9Ni są rodzajami stali niskowęglowej, a ich zawartość węgla i ich współczynnik rozszerzalności liniowej są zasadniczo podobne w temperaturze pokojowej i wysokiej temperaturze, dlatego aby uniknąć naprężeń termicznych spowodowanych rozszerzalnością cieplną i skurczem na zimno. W porównaniu z innymi stalami niskostopowymi o tej samej wytrzymałości, stal 9Ni ma lepszą odporność na pękanie i prawie nie ma zimnego pęknięcia w warunkach niskiego wodoru. Ale przy użyciu niskiej niklu i wysokiej manganu elektrody austenitu, ze względu na rozcieńczenie metalu bazowego w strefie fuzji pojawi się wysokiej twardości martenzytu pas, wrażliwe na kruchość wodoru. Jednak materiał stopowy Ni-base może zasadniczo uniknąć wystąpienia wysokiej twardości martenzytycznej strefy w strefie fuzji, i uniknąć tendencji do zimnej i gorącej pęknięcia w 9Ni stali spoiny.

Metody spawania stali 9Ni w zbiorniku do przechowywania LNG to głównie SMAW i SAW. Okrągły szew jest pokryty przez spawanie łukiem krytym, a pionowy szew jest pokryty przez spawanie łukowe. Aby uniknąć problemów, takich jak zimne pęknięcie, gorące pęknięcie, obniżenie twardości w niskiej temperaturze, dmuchanie łuku magnetycznego i tak dalej, można podjąć następujące środki kontroli, aby osiągnąć idealny efekt podczas spawania stali 9Ni:

  • Niezbędne przygotowanie przed spawaniem

Oczyść powierzchnię rowka spawalniczego za pomocą roztworu organicznego lub szlifowania przed spawaniem; Gdy temperatura jest niższa niż 5 ℃, metal podstawowy musi być wstępnie podgrzany przed spawaniem; Drut spawalniczy powinien być utrzymywany w ścisłej zgodności z wymaganiami i nie powinien być narażony na działanie powietrza przez długi czas. Staraj się nie podgrzewać przed spawaniem, a temperatura między warstwami nie powinna przekraczać 100℃. Temperatura wstępnego podgrzewania i temperatura między warstwami bezpośrednio wpływają na szybkość chłodzenia po spawaniu. Im wolniejsza prędkość chłodzenia i bardziej sprzyja wzrostowi ziarna, zmniejszając tym samym wytrzymałość w niskiej temperaturze.

  • Ścisła kontrola energii linii

Spawanie z małym dopływem ciepła jest zazwyczaj kontrolowane w zakresie 0,7 ~ 3,0kJ/mm. Im większy dopływ ciepła, tym dłuższy czas przebywania w cyklu cieplnym spawania i tym grubsze ziarno mikrostruktury spoiny, co zwiększa wrażliwość na pęknięcia termiczne i prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości w niskich temperaturach. Mały dopływ ciepła zwiększa ilość przejść spawalniczych, dzięki czemu kolejne przejścia spawalnicze będą odgrywały rolę odpuszczania poprzedniego przejścia spawalniczego i poprawią wytrzymałość w niskiej temperaturze.

  • Zmniejszone odchylenie magnetyczne

9Ni stal jest silnym materiałem magnetycznym, który może być namagnesowany w procesie przetwarzania i transportu. Spawarka DC może dodatkowo przyspieszyć namagnesowanie, w wyniku czego łuk magnetyczny wieje, wpływając na jakość połączeń spawanych, zwłaszcza bardziej gęste linie pola magnetycznego w drzwiach zbiornika LNG prowadzące więcej magnetycznego dmuchania odchylenia. Możemy kontrolować go za pomocą następujących metod:

(1) Zmierz magnetyzm stali 9Ni i rozmagnesowanie w razie potrzeby, kontroluj intensywność indukcji magnetycznej poniżej 50GS, a także wybierz materiały spawalnicze, które mogą zapobiegać dmuchaniu magnetycznemu łuku, jak druty EnNiCrMo-6 i EnNiCrMo-3.

(2) Podczas spawania w miarę możliwości używać spawarki na prąd zmienny.

(3) Użyj koła szlifierskiego. Jako żłobienie łuku węglowego przyjmuje spawarkę DC, której prąd żłobienia powietrza jest zwykle powyżej 500A, więc zewnętrzne wzmacniające pole magnetyczne DC powstaje między żłobieniem powietrza, spawarką DC i ścianą zbiornika. Silny magnetyzm szczątkowy jest łatwo generowane w ścianie zbiornika, gdy żłobienie węgla jest ponad, co prowadzi do magnetycznego odchylenia łuku spawalniczego.