В низкотемпературных резервуарах СПГ обычно используются такие материалы, как сталь 9%Ni, сталь 5%Ni и некоторые марки аустенитной нержавеющей стали. Сталь 9%Ni, указанная в стандартах ASTM A353 и A553, характеризующаяся высокой прочностью, отличной низкотемпературной вязкостью, простотой обработки и отличными сварочными характеристиками, широко используется в резервуарах для хранения и транспортировки СПГ. Его минимальная рабочая температура может достигать 196℃, это лучший материал для изготовления стальных листов, используемый в криогенной среде.

Для того чтобы максимально повысить низкотемпературную вязкость, стальной лист 9Ni обычно обрабатывают закалкой и отпуском или дважды нормализацией и нагревом. Однако металл шва не может быть подвергнут термической обработке, поэтому как обеспечить низкотемпературную прочность сварного соединения, предотвратить появление сварочных трещин и дуновение магнитного смещения дуги - вот проблемы, с которыми приходится сталкиваться сварщикам, и которые зависят от типа сварочного материала, энергии сварочной линии и процесса сварки. В сварочной практике для сварки стальных резервуаров СПГ 9Ni обычно используются сварочные материалы на основе никеля, которые в основном включают:

1, Ферритная нержавеющая сталь W (Ni) =11%. При сварке стали 9Ni с тем же сварочным материалом металл шва имеет плохую низкотемпературную вязкость.

2, Аустенитная нержавеющая сталь Ni-Cr сплав (Ni13%~Cr16%). Прочность немного выше, чем у ферритовой стали, в то время как низкотемпературная вязкость и коэффициент линейного расширения значительно отличаются от стали 9Ni.

3, сплав Ni (сплавы Ni-Cr-Fe, содержащие около 40% Ni и сплав Ni-Cr-Mo, содержащий около 60% или более Ni). Сварочные материалы из никелевых сплавов обладают хорошей низкотемпературной вязкостью и хорошей стойкостью к образованию холодных трещин, например, сварочные проволоки EnNiCrMo-6 и EnNiCrMo-3, которые являются наиболее часто используемыми сварочными материалами для листовой стали 9Ni, их коэффициент линейного расширения близок к стали 9Ni, не требуют предварительной и последующей сварочной термообработки, особенно подходят для наружного строительства.

ENiCrMo-3 или сварочная проволока ENiCrMo-6 и сталь 9Ni являются типами низкоуглеродистой стали, их содержание углерода и коэффициент линейного расширения практически одинаковы при комнатной и высокой температуре, что позволяет избежать термического напряжения, вызванного тепловым расширением и холодным сжатием. По сравнению с другими низколегированными сталями той же прочности, сталь 9Ni обладает лучшей трещиностойкостью и почти не дает холодных трещин в условиях низкого содержания водорода. Но при использовании низконикелевых и высокомарганцевых аустенитных электродов, из-за разбавления основного металла в зоне сплавления появится мартенситная лента высокой твердости, чувствительная к водородному охрупчиванию. Однако сплав на основе никеля может в основном избежать появления мартенситной зоны высокой твердости в зоне сплавления, а также избежать тенденции к образованию холодных и горячих трещин в сварном шве стали 9Ni.

Методы сварки стали 9Ni в резервуаре для хранения СПГ в основном SMAW и SAW. Круговой шов покрывается дуговой сваркой под флюсом, а вертикальный шов - дуговой сваркой. Для того чтобы избежать таких проблем, как холодные трещины, горячие трещины, снижение вязкости при низких температурах, дуновение магнитного смещения дуги и т.д., можно принять следующие меры контроля для достижения идеального эффекта при сварке стали 9Ni:

  • Необходимая подготовка перед сваркой

Очистите поверхность сварочной канавки с помощью органического раствора или шлифовки перед сваркой; Если температура ниже 5℃, основной металл должен быть предварительно нагрет перед сваркой; Сварочная проволока должна храниться в строгом соответствии с требованиями и не должна подвергаться воздействию воздуха в течение длительного времени. Старайтесь не подогревать перед сваркой, а температура между слоями не должна превышать 100℃. Температура предварительного нагрева и температура между слоями непосредственно влияют на скорость охлаждения после сварки. Чем медленнее скорость охлаждения, тем больше способствует росту зерен, что снижает низкотемпературную вязкость.

  • Строго контролируйте энергию линии

Сварка с небольшим подводом тепла обычно контролируется в пределах 0,7 ~ 3,0 кДж/мм. Чем больше подводимое тепло, тем дольше время пребывания в сварочном тепловом цикле и тем крупнее зерно микроструктуры соединения, что увеличивает чувствительность к термическим трещинам и приводит к снижению низкотемпературной вязкости. При малом подводе тепла увеличивается количество проходов сварки, так что последующие проходы сварки будут играть роль закалки предыдущего прохода сварки и улучшать низкотемпературную вязкость.

  • Уменьшенное магнитное отклонение

Сталь 9Ni является сильным магнитным материалом, который может быть намагничен в процессе обработки и транспортировки. Сварочный аппарат постоянного тока может еще больше ускорить намагничивание, в результате чего дуга магнитного смещения раздувается, что влияет на качество сварных соединений, особенно на более плотные линии магнитного поля в дверном проеме резервуара для хранения СПГ, что приводит к большему раздуванию магнитного смещения. Мы можем контролировать это следующими методами:

(1) Измерьте намагниченность стали 9Ni и при необходимости размагнитите ее, контролируйте интенсивность магнитной индукции ниже 50GS и выбирайте сварочные материалы, которые могут предотвратить магнитное отклонение дуги, например, проволоки EnNiCrMo-6 и EnNiCrMo-3.

(2) Во время сварки по возможности используйте сварочный аппарат переменного тока.

(3) Используйте шлифовальный круг. При строжке углеродистой дуги используется сварочный аппарат постоянного тока, ток строжки обычно превышает 500 А, поэтому между строжкой, сварочным аппаратом постоянного тока и стенкой резервуара образуется внешнее усиливающее магнитное поле постоянного тока. Сильный остаточный магнетизм легко генерируется в стенке резервуара после окончания углеродной строжки, что приводит к магнитному отклонению сварочной дуги.