一、LNG储罐超低温用9Ni钢的可焊性
1982年后，9Ni钢已经成为低温储罐主材，逐渐取代了Ni-Cr不锈钢，早在1997年时世界上已建的最大9Ni钢储罐容积就达到140000m³。由此可见，9Ni钢已是国际上广泛使用的钢种，其焊接性能良好，在众多焊接人士的努力下其焊接工艺已臻成熟。但是9Ni钢在焊接存在易产生的四大问题：在焊接冶金反应和热循环的作用下，金相组织和成份的改变，脆性相的产生，使9Ni钢的低温性能下降，冷、热裂纹倾向增大。此外，还存在由于母材磁化而引起的磁偏吹问题。
1、低温韧性下降
低温韧性降低的原因有两方面：1.焊接材料的影响，焊缝金属及熔合区的化学成分与焊材有关，如果焊材含碳量高，或者[Ni]，[Cr]当量搭配以及焊材与母材熔合后的[Ni]，[Cr]当量搭配落在不锈钢组织图中含马氏体的区域内，都会引起低温韧性下降。2.焊接线能量和层间温度会改变焊接热循环的峰值、温度，从而影响热影响区的金相组织。如峰值温度过高，会使逆转奥氏体减少并产生粗大的贝氏体，从而使低温韧性下降。
2、热裂纹的产生
LNG低温储罐热裂纹的产生与焊缝金属结晶过程中的低熔点杂质偏析的数量及分布有关。液体金属结晶过程越长偏折越严重，偏析产生的低熔点杂质分布在晶界上，尤其在纯奥氏体组织中，杂质在晶界上的分布是连续的。
3、冷裂纹的产生
冷裂纹产生的原因有三方面：1.熔合区出现硬化层。9Ni钢本身含碳量不变(≤0.10)，焊接时本不会产生硬化组织，但如果选用含碳量较高的焊材也会因熔合、扩散使熔合区含碳量增高而产生硬化层。2.氢含量过高。氢在硬化层中积聚是由于焊缝坡口附近不洁(有水、油及有机物)，及焊条扩散氢含量高所致。3.焊接接头应力包括组织应力、热应力和拘束应力。
4、母材的磁偏吹问题
9Ni钢在加工运输过程中可能被磁化，当用直流焊机焊接时会进一步磁化，导致电弧磁偏吹。钢板与焊条各为一极，坡口中漏磁通方向由N极至S极，电弧将向被偏吹乃至拉断，使焊接无法正常进行。
二、LNG储罐超低温用9Ni钢焊接时易产生的四大问题的对策
1、冷热裂纹倾向的预防
专业理论认为，低温天然气储罐冷裂纹产生的原因是应力、淬硬组织和焊缝金属扩散氢含量；热裂纹的产生则与应力、杂质和化学成分有关。有关专家曾对不锈钢焊条，如TH17/15TTW与ENiCrMo-6镍合金焊条焊接9Ni钢后的裂纹倾向进行比较，发现ENiCrMo-6镍合金焊条具有如下特点：1.ENiCrMo-6焊条中的镍合金与9Ni钢在室温和高温下的线胀系数基本相近，从而避免因不均匀的热胀冷缩造成的热应力。2.ENiCrMo-6镍合金焊条中含Ni量高达55%~66%，含碳量与9Ni钢相同，均为低碳型，考虑母材对焊缝金属的稀释作用，仍有足够高的奥氏体组织避免熔合线出现硬脆马氏体带。3.ENiCrMo-6镍合金焊条具有低碳性(含碳量保持在0.05%左右，在Fe-C状态图中处于很小的“脆性温度区间”以及高纯度(含S≤0.03%，P≤0.02%)，低含氢量等特性。由此可见，ENiCrMo-6镍合金焊条的使用可提供降低9Ni钢焊缝冷、热裂纹倾向的基本条件。同时说明，在严格控制扩散氢含量的条件下，选用ENiCrMo-6镍合金焊条可基本避免9Ni钢的焊接冷、热裂纹倾向。
2、焊接接头低温韧性的保证
焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区，采用ENiCrMo-6镍合金焊条焊接9Ni钢时，每个区域的化学成分和金相组织各不相同。其中焊缝金属为奥氏体组织，具有良好的低温韧性；在熔合区由于焊条的含碳量与9Ni钢相同，含Ni量高达55%以上，可有效阻止碳迁移，避免熔合区产生脆组织，从而保证熔合区低温韧性；热影响区，在1100℃以上峰值温度的热循环作用下，会产生粗大的马氏体和贝氏体组织，逆转奥氏体减少，使低温韧性下降。因此，尽量控制线能量并采用多道焊，以减少高温停留时间。另有资料表明，9Ni钢的低温脆性转变温度随焊接接头(540℃)的冷却速度WC的增大而下降，由此可见，采用ENiCrMo-6镍合金焊条焊接9Ni钢时，焊接接头的低温韧性主要取决于焊接热输入和焊缝金属结晶过程的冷却速度。
3、克服磁偏吹的途径
母材和焊接材料：母材运至现场时的剩磁要求，必要时进行消磁处理，同时选择能防止电弧磁偏吹的焊接材料。焊接设备：采用交流方波焊接电源。打磨方式：由于碳弧气刨采用直流电焊机，气刨电流通常在500A以上，这样气刨、直流焊机和罐壁之间构成直流外加强磁场，当碳刨结束，液化天然气储罐罐壁中容易产生较强的剩磁，从而导致焊接电弧磁偏吹。因此尽量用砂轮打磨。
三、LNG储罐9Ni钢可焊性试验及焊接工艺的选择
为验证9Ni钢的可焊性，对9Ni钢进行了对接接头刚性拘束焊接裂纹试验，对接接头刚性拘束焊接裂纹试验的取样方法、加工及试验方法均按GB/T13817-92的标准进行。
9Ni钢广泛应用于低温储罐的建造，已经在工程实际中有许多成功的焊接实例，证明其通过焊接工艺与焊接参数的严格控制将能够得到优秀的焊接性能，通过拘束焊接裂纹试验的结果可以说明9Ni钢具有很好的可焊性，在非常大的拘束应力条件下焊接的试验板断面裂纹率为0%，表面裂纹率为8%。说明ENiCrMo-6镍合金焊条的使用可提供降低9Ni钢焊缝冷、热裂纹倾向的基本条件。同时说明，在严格控制扩散氢含量的条件下，选用ENiCrMo-6镍合金焊条可基本避免9Ni钢的焊接冷、热裂纹倾向。虽然9Ni钢在焊接过程中存在较大的难点，但是经过对其不断的焊接工艺的摸索，针对主要的冷热裂纹、韧性降低、焊接磁偏吹等难点都得到了很好的解决，已经形成了比较成熟的焊接工艺，只要选择正确的焊接方法及填充材料，控制好焊接工艺参数，能够克服其焊接过程中的难点，能够保证其焊接接头优秀的低温韧性，避免冷热裂纹的产生，使焊接过程顺利平稳进行。
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