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为什么对LNG储罐的材质要求较高?

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为什么对LNG储罐的材质要求较高?

发布日期:2017-06-16 00:00 来源: 点击:

天然气的液化温度为-162℃,液化后的天然气(简称LNG)体积为气态的1/600,这就使得对LNG储罐的材质要求较高,目前常用于LNG罐的材料主要有9Ni钢、5Ni钢、奥氏体不锈钢和铝镁合金钢等,而9Ni钢以其强度高、易于加工和焊接性能优良等优势,被广泛用于LNG储罐设备中。

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9Ni钢最早是1944年开发的ω(Ni)=9%的低碳钢,使用温度最低可达-196℃。1952年世界上第一台9Ni钢储罐在美国投入使用,1960年通过研究证明,不进行焊后消除应力热处理亦可安全使用,自此9Ni钢就开始成为用于制造大型低温储罐的主要材料之一。1969年日本建造的第一台LNG储罐最大罐容已达20×104m3。2004年,我国首个大型LNG低温储罐项目在广东大鹏开工,以及后来的福建、大连、宁波等地筹建的LNG项目都采用了9Ni钢材料。9Ni钢是典型的低碳马氏体钢,本身耐低温(-196℃,LNG储罐设计温度-162℃)。它的低温力学性能主要取决于其化学成分,尤其是Ni和C的含量,此外9Ni钢的韧性还取决于钢的纯净度及显微组织。从化学成分上看,其Ni含量较大,因此具有一定的淬硬性。含碳量降低可以使回火马氏体中碳化物的析出大大减少,从而改善低温韧性,而碳含量过高则会导致焊接性能和冷脆性能严重恶化。因此,在合金化过程中,要严格控制C的含量,使其保持在低碳范围内,同时,P、S、Mn、Mo、Cr等合金元素的含量也要控制在较低范围内。

迄今为止,9Ni钢在LNG设备中的应用已有近60年的历史,4166.com随着世界经济和贸易的飞速发展,液态天然气已经成为世界油气工业的新热点。为促进能源供应多元化和改善能源消费结构,海洋石油工程股份有限公司对LNG产业的发展越来越重视,投入了大量的人力、物力,已迅速在本领域取得一席之地,然而LNG储罐的施工也必然需要解决一系列的技术问题。针对LNG低温储罐9Ni低温钢材料的特点以及在焊接过程中容易出现的冷裂纹、热裂纹、低温韧性降低、电弧磁偏吹等问题开展的研究分析表明,9Ni钢在焊接施工中要达到理想的施工效果可采取下列主要控制措施:(1)选择低氢、低碳的焊接材料,使焊材与母材在室温和高温下的线膨胀系数基本相近,从而避免因不均匀的热胀冷缩造成的热应力。(2)施焊前,利用有机溶液清洗或打磨的方法,对焊接坡口表面进行清理;环境温度低于5℃时,焊接前必须对母材进行预热处理;焊材严格按照要求保存,随取随用,严禁长期暴露在空气中。(3)正确选择焊接材料,选择高Ni的焊材,焊接时虽然通过高温损耗和母材对焊缝金属的稀释,仍有足够高的奥氏体组织,避免熔合线出现脆硬马氏体带。(4)严格控制线能量,一般控制在0.7~3.0kJ/mm,尽量采用较小的热输入焊接。(5)母材在加工运输中避免与磁性材料接触,如仍有剩磁,焊前应对9Ni钢进行消磁处理,确保母材的剩磁量在要求值之内。

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