Düşük sıcaklıklı LNG tanklarında yaygın olarak kullanılan malzemeler 9%Ni çelik, 5%Ni çelik ve bazı Östenitik paslanmaz çelik kaliteleridir. ASTM A353 ve A553'te belirtilen, yüksek mukavemet, mükemmel düşük sıcaklık tokluğu, kolay işleme ve mükemmel kaynak performansı ile karakterize edilen 9%Ni çeliği, LNG depolama tanklarında ve nakliyesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Minimum çalışma sıcaklığı 196 ℃'ye ulaşabilir, kriyojenik bir ortamda kullanılan en iyi tokluk çelik levha malzemesidir.

Düşük sıcaklık tokluğunu en üst düzeye çıkarmak için, bir 9Ni çelik levha genellikle su verme ve temperleme veya iki kez normalleştirme ve ısıtma ile işlenir. Bununla birlikte, kaynak metali ısıl işleme tabi tutulamaz, bu nedenle kaynaklı bağlantının düşük sıcaklık tokluğunun nasıl sağlanacağı, kaynak çatlaklarının ve ark manyetik önyargı üflemesinin nasıl önleneceği, kaynakçıların kaynak malzemesinin türüne, kaynak hattı enerjisine ve kaynak işlemine bağlı olarak karşılaşması gereken sorunlardır. Kaynak uygulamasında, Nikel bazlı kaynak malzemeleri genellikle 9Ni LNG çelik tanklarının kaynağı için kullanılır ve bunlar esas olarak aşağıdakileri içerir:

1, Ferritik paslanmaz çelik W (Ni) =11%. Aynı kaynak malzemesi ile 9Ni çelik kaynaklandığında kaynak metalinin düşük sıcaklık tokluğu zayıftır.

2, Östenitik paslanmaz çelik Ni-Cr alaşımı (Ni13%~Cr16%). Mukavemet Ferrit çeliğinden biraz daha yüksekken, düşük sıcaklık tokluğu ve doğrusal genleşme katsayısı 9Ni çeliğinden önemli ölçüde farklıdır.

3, Ni alaşımı (yaklaşık 40% Ni içeren Ni-Cr-Fe alaşımları ve yaklaşık 60% veya daha fazla Ni içeren Ni-Cr-Mo alaşımı). Nikel alaşımlı kaynak malzemeleri iyi düşük sıcaklık tokluğu ve iyi soğuk çatlak direnci sunar, örneğin kaynak telleri EnNiCrMo-6 ve EnNiCrMo-39Ni çelik levha için en yaygın kullanılan kaynak malzemeleridir, doğrusal genleşme katsayıları 9Ni çeliğe yakındır, kaynak öncesi ve kaynak sonrası ısıl işlem gerektirmez, özellikle dış mekan yapımı için uygundur.

ENiCrMo-3 veya ENiCrMo-6 kaynak telleri ve 9Ni çeliği düşük karbonlu çelik türleridir ve karbon içerikleri ve doğrusal genleşme katsayıları temelde oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıkta benzerdir, bu nedenle termal genleşme ve soğuk daralmanın neden olduğu termal stresi önlemek için. Aynı mukavemete sahip diğer düşük alaşımlı çeliklerle karşılaştırıldığında, 9Ni çeliği daha iyi çatlak direncine sahiptir ve düşük hidrojen koşulları altında neredeyse hiç soğuk çatlağı yoktur. Ancak düşük nikel ve yüksek manganezli östenit elektrotlar kullanıldığında, füzyon bölgesindeki ana metalin seyreltilmesi nedeniyle, hidrojen gevrekleşmesine duyarlı, yüksek sertlikte martensit kuşağı görünecektir. Bununla birlikte, Ni bazlı alaşımlı malzeme temel olarak füzyon bölgesinde yüksek sertlikte martenzit bölgesinin oluşmasını önleyebilir ve 9Ni çelik kaynakta soğuk ve sıcak çatlak eğilimini önleyebilir.

LNG depolama tankındaki 9Ni çeliğin kaynak yöntemleri esas olarak SMAW ve SAW'dır. Dairesel dikiş tozaltı ark kaynağı ile, dikey dikiş ise ark kaynağı ile kaplanır. Soğuk çatlak, sıcak çatlak, düşük sıcaklıkta tokluk azalması, ark manyetik önyargı üflemesi ve benzeri sorunları önlemek için, 9Ni çeliğinin kaynağı sırasında ideal etkiyi elde etmek için aşağıdaki kontrol önlemleri alınabilir:

  • Kaynak öncesi gerekli hazırlıklar

Kaynak oluğunun yüzeyini kaynaktan önce organik çözelti kullanarak veya taşlayarak temizleyin; Sıcaklık 5 ℃'den düşük olduğunda, ana metal kaynaktan önce önceden ısıtılmalıdır; Kaynak teli kesinlikle gereksinimlere uygun olarak tutulmalı ve uzun süre havaya maruz bırakılmamalıdır. Kaynak yapmadan önce ön ısıtma yapmamaya çalışın ve katmanlar arasındaki sıcaklık 100 ℃'yi geçmemelidir. Ön ısıtma sıcaklığı ve katmanlar arası sıcaklık, kaynak sonrası soğuma hızını doğrudan etkiler. Soğutma hızı ne kadar yavaş olursa, tane büyümesine o kadar elverişli olur ve böylece düşük sıcaklık tokluğu azalır.

  • Hat enerjisini kesinlikle kontrol edin

Küçük ısı girdisi ile kaynak genellikle 0.7 ~ 3.0kJ/mm aralığında kontrol edilir. Isı girdisi ne kadar büyük olursa, kaynak ısı döngüsünün kalma süresi o kadar uzun olur ve eklemin mikroyapı tanesi o kadar kaba olur, bu da termal çatlak hassasiyetini artırır ve düşük sıcaklık tokluğunun azalmasına neden olur. Küçük ısı girdisi kaynak pasolarını artıracak, böylece sonraki kaynak pasoları önceki kaynak pasosu üzerinde bir temperleme oynayacak ve düşük sıcaklık tokluğunu artıracaktır.

  • Azaltılmış manyetik sapma

9Ni çelik, işleme ve nakliye sürecinde mıknatıslanabilen güçlü bir manyetik malzemedir. DC kaynak makinesi mıknatıslanmayı daha da hızlandırabilir, bu da ark manyetik önyargı üflemesine neden olarak kaynaklı bağlantıların kalitesini etkiler, özellikle LNG depolama tankı kapısındaki daha yoğun manyetik alan çizgileri daha fazla manyetik sapma üflemesine neden olur. Bunu aşağıdaki yöntemlerle kontrol edebiliriz:

(1) 9Ni çeliğin manyetizmasını ölçün ve gerektiğinde manyetikliği giderin, manyetik indüksiyon yoğunluğunu 50GS'nin altında kontrol edin ve EnNiCrMo-6 ve EnNiCrMo-3 telleri gibi ark manyetik sapma üflemesini önleyebilecek kaynak malzemeleri seçin.

(2) Kaynak sırasında mümkün olduğunca bir AC kaynak makinesi kullanın.

(3) Bir taşlama taşı kullanın. Karbon ark oluk açma, hava oluk açma akımı genellikle 500A'nın üzerinde olan bir DC kaynak makinesini benimsediğinden, hava oluk açma, DC kaynak makinesi ve tank duvarı arasında harici DC güçlendirici manyetik alan oluşur. Karbon oluk açma işlemi bittiğinde tank duvarında güçlü artık manyetizma kolayca üretilir ve bu da kaynak arkının manyetik sapmasına neden olur.