液化天然气槽车真空失效研究.pdf

第 3 5 卷 第 5 期 电 子 显 微 学 报 Vol. 35,N o. 5 2 0 1 6 年 1 0 月 Journal o! Chinese Electron Microscopy Society 2016-10 文章编号= 1000-6281(2016)05-0409-07 液化天然气槽车真空失效研究 汪 友 \ 张 晓 娜 1 S ，李 晖 \ 李 少 杰 2 , 汪 宇 2 , 张 国 策 2 , 张 泽 3 (1.北京工业大学固体微结构与性能研究所，北京100124; 2.新兴能源装备股份有限公司， 河北邯郫056000; 3.浙江大学电子显微镜中心，硅材料国家重点实验室， 浙江大学材料科学与工程学院，浙江抗州310027) 摘 要 液化天然气槽车贮罐在低温下长期服役，贮罐封头处丁字焊缝热影响区容易产生裂纹，导致漏气。本 文模拟实际使用环境，设计液氮浸泡实验，借助于X 射线衍射，光学显微镜，扫描电镜，系统分析了贮罐焊缝模拟样 品热影响区在液氮中浸泡前后显微结构的变化。低温环境下，焊缝热影响区发生马氏体相变，且随着焊接内应力 的增加和低温保温时间的延长，马氏体相变量增加。与实际失效样品对比可知，槽车贮罐的真空失效是由于低温 使用过程中丁字焊缝热影响区内马氏体的增加而导致。笔者认为，降低焊接热影响区的应力可以有效降低槽车贮 罐真空失效的发生几率。 关键词 0C r18N i9 奥氏体不锈钢；热影响区；残余应力；马氏体相变 中图分类号：TG 142.25 ;TG113. 12 ;T G 115.21+5. 3 文献标识码： A doi 10. ： 3969/j. issn. 1000-6281. 2016. 05. 006 天然气是一种优质的清洁能源，具有燃烧充分, 同时向LNG厂家提出问题解决方案。本研究通过 燃烧产物不含粉尘、二氧化硫等污染物的特点，在人 模拟 LNG槽车贮罐的实际使用环境，设计低温实 们的生产生活中扮演着重要角色。特别是目前大气 验，并对 LNG贮罐封头处焊接接头热影响区的显微 污染空前严重的地区，用天然气替代石油、煤炭等传 结构进行系统的分析。研究表明，槽车贮罐的真空 统能源更是具有重要意义[1_3]。目前在天然气运输 失效由低温使用过程中马氏体的产生和增加引起, 网络中，主要由天然气管道构成。但长距离天然气 且马氏体产生与焊接热影响区的残余应力有密切关 管道的建设耗资大、工期长、输送固定，不能满足全 系。降低残余应力，可以显著降低真空失效发生 部市场需要，尤其是对于偏远的地区及其他零散的 几率。 需求并不适合;而依靠液化天然气（LNG )槽车的非 1 实验方法 管网运输可以起到有益且必要的补充。目前，非管 网运输在我国占比约25%,在天然气运输环节中占 实验用材料由新能装备公司提供，分为模拟样 有重要地位[4_6]。 品和实际样品两种。模拟样品如图1 所示,将两块 LNG 贮 罐 是 LN G 槽 车 的 关 键 设 备 ，其由 钢板平行相对焊接,焊后成一平面直焊缝，再将此钢 0Cr18Ni9 奥氏体不镑钢焊接而成。但是， LNG贮罐 板与另一钢板焊接，形成平面丁字焊缝。为了模拟 在低温下长期工作时,贮罐封头处丁字焊缝热影响 实际生产中的焊接工艺，实验中焊接过程全部使用 区容易产生裂纹,导致贮罐漏气，即发生真空失效。 氩弧手工焊。实验中所获得丁字焊缝与槽车贮罐封 据 LNG槽车生产厂家统计发现，使用一年以上的 头焊缝相似。实际样品为在失效槽车部件热影响区 LNG槽车返修率高达12%左右，造成