LNG论文 LNG 9%Ni钢储罐用钢性能.doc

LNG9%Ni钢储罐用钢性能

摘要：由LNG储罐的结构、容器性能，研究可用于低温储罐的9%Ni钢焊接热影响区的低温性能及其组织特征，探讨了不同峰值温度、高温停留时间。冷却速度和冷却时间等。研究结果表明，在模拟单道焊热影响区中，当热循环峰值温度为700℃时，模拟粗晶区时间t8/5大于20s时，模拟单道焊热影响区的低温韧性和金相组织的变化较大，尤其是当峰值温度为900℃时，低温韧性随着模拟粗晶区时间的增加而显著下降。因此，在实际焊接是应控制t8/5小于20s，可以获得良好的焊接热影响区组织及低温韧性。

关键词：储罐要求9%Ni钢热模拟组织特征低温韧性

1.引言

在液化天然气工业链中，LNG的储存和运输是两个主要环节。无论基本负荷型LNG装置还是调峰型装置，液化后的天然气都要储存在液化站内储罐或槽内。在卫星型液化站和LNG接收站，都有一定数量和不同规模的储罐或储槽。

天然气是易燃易爆的燃料，LNG的储存温度很低，对其储存设备和运输工具需要提出安全可靠、高效的严格要求。

2.LNG储存容器的基本要求及相关术语

2.1.LNG储存容器的基本要求：

容器及其相关设备具有可靠的耐低温性能，制作容器的材料必须具有很好的低温韧性，较小的热膨胀系数。

绝热性能要好。否则，将会引起容器内LNG温度升高，压力增大，危险性增大。

气化设备的气化能力应满足设计要求，而且气化效率要高。

LNG输送管线、阀门等的耐低温性应与LNG储存容器一致。

所有保温设备及设施应耐低温，且状态完好、灵敏可靠。

其他，如对容器的制造、施工、检验、使用与维护等也都有严格的要求。

2.2.罐壁：

罐壁是用于隔开环绕的空气与操作介质储罐的边界任一或全部位于回转表面的板，关闭包括侧板（或壳体）灌顶和罐底但不包括任何虾类位于罐壁上或罐壁上的突出物：

接管、入孔或补强圈或盖板。

挡板、腹板、桁架、柱状结构或其他框架。

从储罐壁上突出的压环角钢、杆或梁。

其他的附件。

2.3.钢板

所有承受薄膜应力或对其他储罐结构完整性很重要的钢板，包括焊接到平底储罐圆筒形壳壁上的底板，应符合在最低温度下选用的规范，储罐金属壁预期在储罐安装地所记录的最低日气温条件下提供较高的抗裂性能。

3.4.焊接

焊接是一种特殊的局部加热和冷却循环过程，在形成焊缝的同时不可避免地使其附近的母材经受了一次特殊的热处理，形成了一个组织和性能极不均匀的焊接热影响区（HAZ），使一些部位的组织和性能变得很坏（如过热区），成为整个焊接接头中最薄弱环节，对焊接接头的质量性能起着控制作用，很多焊接结构的破坏事故都与焊接热影响区的性能恶化有关，所以对于焊接热影响区组织和性能变化规律的研究一直是人们关注的焦点。

3.9%Ni钢

9%Ni钢由于其在低温度下的高强度和优良韧性，被广泛地应用于建造大型LNG金属双层储罐和预应力混凝土储罐的内罐。9%Ni钢为易淬火钢，对于易淬火钢的焊接热影响区（HAZ）来说，凡是加热到相变点温度（Ac1）以上的区域，由于都存在奥氏体，所以在随后的快冷条件下都有可能产生淬火现象：但由于焊接热影响区内每一区域的加热条件（加热速度、峰值温度和高温停留时间等）是不同的，因此所得奥氏体的稳定性也不一样，这就导致了热影响区各区冷却下来的淬火倾向也不同，因而热影响区的组织及其性能差异很大。

LNG低温储罐用9%Ni钢焊接技术是LNG低温储罐建设的关键，国外在这方面做了较系统的研究，形成了较成熟的专有技术，但公开发表的技术资料很少。国内在LNG低温罐用9%Ni钢的焊接技术方面还未开展全面系统的眼界，也还未建立适用的施工技术规范，国内LNG储罐建设市场基本处于国外公司占技术垄断的局面，这已严重地影响了我国在LNG行业中的发展和市场竞争实力。开展LNG低温储罐用9%Ni钢性能及焊接技术研究将改变我国在LNG低温储罐建设技术的落后状态，满足LNG低温储罐建设的技术需求，填补在LNG低温储罐施工领域的技术空白。

3.1.试验材料及其性能

试验材料为典型的9%Ni钢，热处理状态为QT(淬火+回火)，板厚为11mm。首先对试验材料进行了化学成分、室温拉伸、夏比冲击（-196℃）和硬度试验。化学成分分析在SpectrolabM直读光谱仪上进行，拉伸试验在WAW100B计算机控制电液伺服万能试验机上进行，夏比冲试验在JB-500材料冲击试验上进行，-196℃的试验温度是利用液氮获得的。

3.2.9%Ni钢焊接热影响区连续冷却组织转变规律

利用Gleeble3500热模拟试验机模拟9%Ni钢从1350℃以不同冷却速度冷却到室温的过程，并通过应变传感器测定出不同冷速下的温度-膨胀曲线，记录下组织转