LNG儲罐焊接施工過程中需解決的問題

LNG內罐壁板的焊接質量是整個低溫儲罐的關鍵，9%Ni鋼焊接接頭的質量將決定整個工程質量。9%Ni鋼的焊接技術含量高，焊接難度大，該鋼種在焊接冶金反應和熱循環的作用下，其組織和成分改變，產生脆性相，低溫性能下降，冷、熱裂紋傾向增大。5083鋁合金吊頂是承載罐頂的保冷材料，鋁合金在焊接時，整體變形很難控制。

因此，為了9%Ni鋼焊焊接接頭及5083鋁合金焊接接頭的質量，在9%Ni鋼及5083鋁合金焊接施工過程中主要解決以下幾個問題：

(1)9%Ni鋼焊接過程中，冷、熱裂紋的預防。

(2)9%Ni鋼在服役過程中，需解決低溫韌性的下降問題。

(3)通過合理的方法，解決9%Ni鋼在焊接過程中出現的電弧磁偏吹問題。

(4)5083鋁合金吊頂在焊接過程中的焊接變形控制。

大型LNG低溫儲罐是液化石油氣儲運過程中的核心設備，其建造技術復雜，要求嚴格。而9%Ni鋼內罐壁板的焊接技術是大型LNG低溫儲罐建設的關鍵，其焊接接頭性能的好壞直接關系到儲罐的施工質量與性。

目前，9%Ni鋼的焊接方法主要有：焊條電弧焊(SMAW)、手工鎢氫弧焊(GTAW)、熔化惰性氣體保護焊(GMAW)及埋弧自動焊(SAW)等。氣體保護焊對于在車間內進行的管道和預制件的焊接是很適用的，但對于現場安裝施工條件，由于氣體保護焊易受外界因素的干擾而難以焊接接頭的質量。加上氣體保護焊熔敷效率較低，從經濟角度考慮也不適用于大型的焊接工程。

焊條電弧焊(SMAW)在大型儲罐中的應用已有較長的歷史，積累了較豐富的實際經驗，具有靈活機動的特點。來，與9%Ni鋼相匹配的焊條質量穩定，貨源充足，并已研制出熔敷達150%的焊條，因此，焊條電弧焊仍較廣泛的應用。

埋弧焊(SAW)是熔敷效率較高的一種焊接方法，同時又能焊接質量，特別是在大型LNG儲罐環焊縫焊接時，由于使用了環縫焊接機械系統，其優點加突出，但在9%Ni鋼的焊接中，由于要求限制熱輸入，埋弧焊的效率不能較大發揮。根據積累的9%Ni鋼大型儲罐施工經驗，現場較的焊接方法是埋弧自動焊和焊條電弧焊。采取良好的防風措施后，也可采用自動或半自動的MIG或TIG焊。

內罐壁板的焊接方法采用焊條電弧焊與埋弧自動焊兩種焊接相結合的方法來完成。焊條電弧焊常用于立焊縫的焊接及橫焊縫的打底焊，埋弧自動焊常用于橫焊縫的填充及蓋面。

內罐壁板承擔著盛裝冷夜和密封的作用，是低溫儲罐的主要構件。由于作為LNG主要成分的甲烷，沸點是-162℃，這就所選擇的儲罐材料在如此低的溫度下能工作。能在-162℃下使用的材料有9%Ni鋼、鋁合金、奧氏體不銹鋼及鎳基合金等。隨著儲罐大型化，對制造用材也提出了、加工性好、焊接性優良等要求。在上述幾種材料中，9%Ni鋼是較經濟的一種材料。

9%Ni鋼的焊材一般都采用焊后能獲得穩定低溫韌性的鎳基合金作為焊接材料，盡管現在已研制出與母材成分相同的焊材，但是9%Ni鋼用焊接材料仍然以高Ni合金為主。9%Ni鋼焊材的選擇一般應考慮以下幾個問題：

(1)低溫韌性

9%Ni鋼主要用來建造低溫設備，焊縫要在低溫下工作，在選擇焊接材料時，要考慮焊縫的低溫韌性問題。

(2)熱膨脹

9%Ni鋼的線膨脹系數較大。在20℃到-196℃之間。為了降低焊接接頭的焊接殘余應力，在選擇焊接材料時，焊縫金屬的熱膨脹系數應盡可能的接近9%Ni鋼的熱膨脹系數。

(3)電弧磁偏吹

由于9%Ni鋼是一種強磁性材料，易于出現磁偏吹現象。因此，盡量選用適應交流電源施焊的焊條或焊絲焊劑。

內罐壁板的焊接工藝為埋弧自動焊和焊條電弧焊，并且在壁板的立縫焊接時，為了較好的操作，采用焊條電弧焊來完成，現場組焊，焊接接頭形式為開坡口的對接接頭。內罐壁板的環向焊接時，為了提高焊接效率，采用埋弧自動焊來完成，焊接接頭形式也是開坡口的對接接頭形式，其坡口形式均為K形坡口。焊接時，由于壁板的厚度不同，為了，在厚度方向每塊板子的中性層是對齊的。