LNG储罐建设用9%Ni钢焊接性及焊接工艺研究

论文摘要

大型LNG低温储罐用9%Ni钢焊接接头性能的好坏直接关系到储罐的施工质量与安全可靠性。鉴于此,我们首次在国内针对LNG储罐用9%Ni钢开展焊接性及其焊接工艺的研究工作,旨在充分掌握厚壁9%Ni钢的焊接性,提出LNG储罐焊接合理的焊接工艺及相应焊接工艺参数,确保LNG低温储罐安全持久运行。针对工程实际需要,本课题开展了以下试验研究内容来全面评价9%Ni钢焊接性:1)热模拟试验;2)焊材熔敷金属扩散氢测定试验;3)斜y坡口对接裂纹试验;4)焊接热影响区性能测试。通过上述试验取得以下创新成果:1)完成了22.1mm壁厚9%Ni钢SH-CCT图的测定分析工作,为合理制定焊接工艺提供技术支持;2)找出了焊接电流、焊材烘干温度、焊材保温时间对LINCOLN NYLOID 2Φ3.2mm焊条熔敷金属扩散氢的影响规律,为降低接头氢含量提出了焊条合理的烘干制度;3)找出了不同环境温度、环境湿度和预热温度下对斜y坡口试件断面裂纹与表面裂纹的影响规律,提出了9%Ni钢焊接时为防止冷裂纹的产生所需的合理预热温度;4)采用焊接热模拟技术分析了9%Ni钢多层焊时焊接热输入和层间温度对接头的组织和低温性能的影响,并利用线性回归方法建立了焊接热影响区的性能（低温冲击韧性和硬度）与线能量和层间温度之间的回归方程。并针对多层多道焊为获得性能优良接头提出了层间温度不超过100℃、线能量宜≤18 KJ/cm的合理性建议。根据焊接性试验结果,我们针对10mm和22.1mm壁厚9%Ni钢选用AWS A5.11M-97 ENiCrMo-6、ENiCrMo-3焊条进行手工电弧焊和A5.14-97 ERNiCrMo-3、ERNiCrMo-4焊丝匹配专用焊剂进行埋弧焊工艺试验。试验结果证明,焊接过程中控制预热温度75℃左右,层间温度100℃以下,线能量20KJ/cm以下是可行的,优良的焊接接头力学性能证明了焊接性试验结果的科学性、正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 液化天然气工业的现状及发展前景
• 1.1.1 世界液化天然气工业的现状及发展前景
• 1.1.2 我国液化天然气工业的现状和发展前景
• 1.2 9%Ni钢的发展现状与应用
• 1.2.1 世界9%Ni钢的发展现状与应用
• 1.2.2 我国9%Ni钢的发展现状与应用
• 1.3 对9%Ni钢的要求
• 1.4 9%Ni钢的焊接性
• 1.4.1 焊接接头的低温韧性问题
• 1.4.2 焊接热裂纹问题
• 1.4.3 焊接冷裂纹问题
• 1.4.4 电弧的偏吹问题
• 1.4.5 未熔合，未焊透问题
• 1.4.6 焊接应力和变形大
• 1.5 本课题研究意义及内容
• 1.5.1 本课题研究意义
• 1.5.2 本课题研究内容
• 第二章 焊接性试验材料及方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验用板材
• 2.1.2 试验用焊材
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 焊接热影响区连续冷却曲线（SHCCT图）的测定
• 2.2.2 焊材熔敷金属扩散氢含量的测定
• 2.2.3 斜y坡口对接裂纹试验（y—slit Type Cracking Test）
• 2.2.4 焊接接头热影响区性能测试
• 第三章 9%Ni钢SH-CCT图测定及应用
• 3.1 9%Ni钢SHCCT图测定
• 3.2 9%Ni钢SH-CCT图应用分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 熔敷金属扩散氢含量测定与分析
• 4.1 试验结果分析
• 4.1.1 焊接电流对扩散氢的影响
• 4.1.2 焊材烘干温度对扩散氢的影响
• 4.1.3 焊材保温时间对扩散氢的影响
• 4.2 本章小结
• 第五章 斜y坡口对接裂纹试验
• 5.1 试验结果
• 5.2 分析和讨论
• 5.3 本章小结
• 第六章 焊接接头热影响区性能研究
• 6.1 焊接热影响区低温韧性测试
• 6.1.1 试验结果
• 6.1.2 试验结果分析
• 6.2 HAZ硬度测试
• 6.2.1 试验结果
• 6.2.2 焊接工艺参数对硬度的影响
• 6.3 本章小结
• 第七章 9%Ni钢焊接工艺试验
• 7.1 10mm壁厚9%Ni钢焊接工艺试验
• 7.1.1 化学成分
• 7.1.2 金相组织
• 7.1.3 焊接材料
• 7.1.4 焊接方法及试验位置
• 7.1.5 焊前准备和焊接工艺要求
• 7.1.6 焊接工艺试验
• 7.2 22.1mm壁厚9%Ni钢焊接工艺试验
• 7.2.1 焊条电弧焊工艺试验
• 7.2.2 焊条电弧焊+埋弧焊工艺试验
• 7.3 本章小结
• 第八章 总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 发表的论文及著作
• 参与的科研项目
• 致谢