LNG储罐焊接培训方案

编制单位：新技术推广中心。

编制：曹永利

审核：苑征

审定。2023年5月25日。

lng储罐焊接培训方案（初稿）

一、培训的目的及意义。

当今世界，把天然气作为能源使用，已日渐成为世界发达国家发展的热点。对天然气进行液化处理（lng）从而进行运输和存储成为世界上通用的储运手段。在欧洲国家，对低温液态天然气的存储已有了较大发展；在亚洲，韩国、日本此项技术也在日益成熟；我国近几年虽然在沿海也建立了几座低温液态天然气储罐，但是技术还是相对薄弱。

“十一五”发展时期低温液态天然气的运输和存储存在着巨大的市场潜力，作为国内石油管道建设主力军的管道局目前在此项技术上还是一片空白，为了填补此项空白，提高市场竞争力，按照我局的“十一五”发展规划，组织此次lng储罐焊接培训十分必要。我们管道一公司曾在江苏太仓建造过两座32000立方米lpg低温储罐，因此被局拟定为lng、lpg核心施工队伍。根据公司的发展与规划，我们要利用我们干过低温储罐的业绩和管道局将lng定位我公司来发展的契机，抓住国内和中石油要上低温储罐lng的机遇，形成我公司的施工范围，填补管道局在lng低温储罐和终端处理、低温管线焊接等方面的空白，使此项技术尽快形成我公司的核心创利板块。

因此举办此次培训不仅可以提高我公司施工队伍在lng建设市场上的竞争力，而且对公司今后的发展具有长远意义。

二、lng储罐用板材简介。

当今，lng和其他低温液体储存应用的板材有奥氏体不锈钢、5-9%镍钢、36%镍铁和铝合金。铝合金通常应用于气轮上的大型球罐，原因在于他们的重量轻。通过实践证明，铝、奥氏体不锈钢和36%镍铁对于建设大型陆地基础罐来说是不经济的。

因此，大型lng储罐一般选用9%镍钢材料。这种材料所具备的机械特性是在温度降至-196℃还保持着可靠的结构完整性，并且9%的镍钢有一个优良的性能组合就是既具有高强度，**也适中，从而可以在允许的范围内减少储罐壁厚。此次培训我们选用9%镍钢钢板作为培训材料。

三、lng储罐焊接材料简介。

在储罐施工中焊道的性能对于安全性是至关重要的。从理论上来说，焊接金属的强度要与母材接近，同时在液化温度下，还要必须具有很高的韧性和热膨胀性。尤其重视焊接材料的韧性和开裂性，目的是为了消除储罐因脆性断裂而产生的危险。

多年来，在实践中使用的储罐焊接材料是镍基焊材，他们在机械性能上符合使用要求，这种材料的强度、韧性及热膨胀系数与9%镍钢母材基本匹配。伴随着几种新的镍基焊材被陆续开发出来，他们的主要成分现已被标准化。然而，在实践中，仅有一部分能够满足9%镍钢应用的高标准要求。

虽然这些材料被标准化了，但是所适用的耗材会提供不同的性能和焊接特征。碱性焊皮与碱性埋弧焊焊剂是被强制执行而生产的含低量微渣的焊材，目的是为了提高材料的韧性，减小热裂纹的危险性。有一种镍基焊接金属能够吸收氢元素，因此这种材料对于因氢元素而导致的低温开裂很不敏感，同时它也不能抵御热裂纹的影响。

尽管重大问题的发生是罕见的，但是这些风险性还是必须要被重视的。现将用于低温下板材的主要特征（表一）、低温板材焊接消耗材料的主要特征（表二）及低温施工中推荐使用的焊接耗材（表三）列举如下：

表一用于低温下板材的主要特征。

表二用于低温钢材焊接消耗材料的主要特征。

表三低温施工中推荐使用的焊接耗材。

四、lng焊接设备及焊材的选择及应用方式。

由于9%镍钢在遇到磁场时很容易被磁化而产生弧偏吹，为了避免这种现象的发生，经过反复实践，已经逐步探索出了一些合理的焊接方式。目前在lng储罐的焊接中普遍采用手工焊，所使用的焊接设备是交流焊机，因此此次培训主要来练习9%镍钢的手工焊焊接方式，并且要求熟练掌握交流焊机的有关情况。在9%镍钢的lng储罐施工中，不仅要保持焊缝质量的稳定，而且要尽可能高的提高工作效率。

手工焊焊接所消耗的耗材主要是ok 92.45 （enicrmo-3）和ok 92.55（enicrmo-6），他们具有典型的焊接金属组分与机械性能。

ok 92.55 主要是针对交流焊机而设计的产品。用它来焊接9%镍钢可大大减少磁弧的影响，同时还可以明显提高施工效率。

这是因为在ok 92.55焊皮中含有较高的金属成分，这些金属成分具有很高的抗拉强度。并且它在某些接缝上可以具有明显的操作优势。

它可以使纵向焊缝抗拉强度高于738mpa，在-196℃时，它所具有的平均抗冲击韧性根部为76焦耳，面层为103焦耳。

五、9%镍钢的焊接方法。

9%镍钢的可焊接性极佳，没有开裂的敏感性，而且在常规线能量下很少或没有任何性能的减退。在9%镍钢焊接时应做严格的要求，其中焊接线能量不能超过3kj/mm，焊道层间温度最大不能超过150℃。9%镍钢在焊接过程中通常不需要预热或焊后热处理。

在焊接过程中，很容易因产生磁力而导致弧偏吹，这是因为9%镍钢在遇到磁场时很容易被磁化。因此在9%镍钢焊接过程中，应该特别要小心，防止板材被磁化。

与普通板材相比，9%镍钢板材焊接有以下四方面的不同之处：

1.需要高度的清洁。

在9%镍钢的焊接过程中应必须保证焊接区域的清洁，并尽量避免焊材表面发生氧化及脆化现象。在9%镍钢焊接过程中由于镍的氧化物熔点十分高(1537℃)，因此很容易在焊道中夹杂一些氧化物。当确定焊道中已经夹杂了氧化物应该采用打磨、喷砂、酸洗的方式进行去除，但切忌不能使用钢丝刷进行去除。

同时在9%镍钢焊接过程中很容易发生板材脆化现象，发生这种现象通常都是由于焊接区域不洁净而导致的，因此在在焊接过程中应必须保证焊接区域的清洁。导致9%镍钢板材发生脆化现象的主要元素有硫、铅、磷、锌四种。通常在蜡笔、油漆标识；测温笔测温标记；机械加工时的残留油脂，空压机或其他机器产生的油烟；厂内的肮脏物；铅或黄铜锤印等物体中含有导致板材脆化的元素，因此应尽量避免这些物体与9%镍钢板材焊接区域接触。

2.熔池比较黏稠。

9%镍钢在焊接过程中，所产生的熔融焊接金属流动性比较差，而且非常黏稠，不如碳钢的焊道金属那样流动性和湿润性好。黏稠的焊接金属在增加电流的情况下很容易造成焊接缺陷，同时过热的焊条和熔池在焊接是容易产生气孔，从而影响焊接质量。为了避免这种现象的产生，经常采用手工焊的摆弧技巧来控制熔池。

具体是采用不超过焊条直径3倍的小幅度摆弧进行控制，在此次培训中要求每个焊工通过具体操作来体验和掌握。

3.焊接熔深比较浅。

与碳钢、不锈钢等比起来镍基合金钢的焊接熔深相对比较浅，其熔深示意图如图一所示。

碳钢不锈钢镍基合金。

图一板材熔深示意图。

通过上图我们可以看出，与其他材质板材相比，镍基合金熔深比较浅，因此在焊接过程中焊工应接受这一事实，并且在焊接过程中要求不允许采取任何校正动作。在9%镍钢焊接过程中常采用的典型的坡口及对口间隙示意图如图二所示。

图二 9%镍钢焊接典型坡口及对口间隙示意图。

4.要求凸型焊道。

在9%镍钢的焊接中，焊道要求呈凸型，这是因为凹型焊道容易出现裂纹，从而影响焊接质量，因此在焊接时应特别注意。现将9%镍钢焊接凹型与凸型焊道对比示意图列举如下：

凹型凸型。图三 9%镍钢焊接凹型与凸型焊道对比示意图。

上述四方面详细阐述了9%镍钢板材在焊接中与其他材质板材的不同之处，在焊接时应特别注意他们的不同处，摒弃不适宜9%镍钢焊接的操作方式。

9%镍钢在焊接开始前需要对焊条进行严格的管制，其管制主要从下述四方面展开进行：

1.焊条在使用前应在350—400℃的条件下干燥1小时，应该注意的是在干燥时必须要等炉温达到150℃时才能将焊条放入，切不可在干燥一开始就将焊条置入。

2.烘干后将焊条放置在低温（110—150℃）干燥箱内或置于手提式保温桶内，桶内温度至少要保持在50—160℃。

3.焊条放置在大气中超过四小时时必须将其再次放置于烘干炉中进行干燥，且该焊条再干燥的次数不能超过一次。

4.应该特别注意焊条的普通存储保管事项。

在lng储罐焊接中应严格遵照上述四方面对焊条进行管制，从而保证焊接质量。

在9%镍钢板材焊接中，常采用的焊接方法有平焊、横焊、立焊上向、仰焊四种。这四种方法在焊接过程中对焊条的运条方式有着严格的要求，在培训中要求焊工熟练掌握不同焊接方法下所采用的不同运条方式。现就具体的运条方式介绍如下，1.

平焊。平焊的运条方式主要有直行单动和摆动（摆弧宽度不宜超过焊条直径的3倍）两种。在平焊过程中，要求焊条的倾斜角度为70°±5°，其焊接方式如图四所示。在平焊过程中第1道（底道）焊接起弧时应在熔坑后焊道处，然后依次往前焊，其运条顺序为①→②如图五a图所示），填充焊时起弧在熔坑前进行，然后依次往后焊，其运条顺序为①→②如图五b图所示）。

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