一、5083铝合金LNG储罐焊接过程常见问题
1)5083-H112具有良好的抗蚀性和低温性,被广泛地应用于液化天然气储罐的制造之中,它具有铝合金共有的特点,即强的氧化能力、较高的热导率等。
2)在焊接厚板铝合金时,焊接工艺参数对接头组织、性能和缺陷的形成有较大的影响。由于铝合金的化学活泼性很强,表面易形成氧化膜,且多属于难熔物质,加之其大的热容量和强的导热性,焊接时容易造成不熔合现象。
3)由于大厚度板结构刚性大,焊接过程易产生相当大的焊接应力,同时5083铝合金的线胀系数比钢大1倍,在拘束条件下焊接时,易于产生较大的焊接应力,更易导致热裂纹的产生。
4)气孔是焊接5083LNG低温储罐过程中常见的缺陷。而氢是铝合金熔焊时产生气孔的主要原因。弧柱气氛中的水分,焊接材料以及母材所吸附的水分,都是焊缝气孔中氢的重要来源。其中,焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分,对焊缝气孔的产生起着主要作用。为此,焊接铝镁合金时,焊前必须特别仔细地清除坡口附近的氧化膜,保持焊丝及母材干燥。
二、5083铝合金低温天然气储罐焊接特有问题
Al-Mg合金厚板焊接除了一般铝合金所共有的特性外,还存在以下一些技术特点:
1)厚板轧制加工道次较少,变形量极小,第二相质点破碎固溶程度低,分布不
均匀,往往沿轧制方向分层分布,致使其短横向机械性能较差,在焊接结构应力作用下容易产生层状撕裂。
2)残留于厚板晶粒边界的低熔点化合物在多道次焊接热影响和收缩应力共同作用下容易产生晶间液化裂纹和道间交界裂纹。
3)厚板氢弧焊由于焊件热容量较大,基体不容易熔化,容易形成未熔合、未焊透。
4)厚板焊接道次多,层间清理困难,易形成夹渣气孔,影响焊缝的致密性和机械性能。试验人员在同一种工艺条件下焊接的两块试验板各种性能相差非常大,究其原因在于其中一块严格按照生产程序仔细清理每道焊缝的余渣。
5)厚板焊接需要线能量较大,Al-Mg合金中的Mg含量易烧损,晶粒较粗大,导致焊缝强度降低。
6)厚板焊缝区较大,冷却收缩较大,致使焊接变形较大,而由于厚板刚度大,一旦发生变形又不易改变。
5083铝合金焊接接头具有较好的力学性能,焊接接头弯曲试验也证明其具有良好的延性、塑性;但是铝合金焊接过程易出现裂纹,为了保证5083铝合金的焊接质量需严格控制焊接过程并选择正确的焊接参数才能有效避免裂纹的产生;根据国内外经验,大型储罐罐顶结构采用铝网壳有很多优点,借鉴国外经验对新建大型LNG液化天然气储罐采用铝网壳会取得较好的效果。可以减少油气损耗和提高储罐的安全性和经济性。
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