一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，包括：步骤1，选择镍基焊条作为焊材；步骤2，根据手工焊条电弧焊的方式采用镍基焊条进行LNG超低温用钢焊接。还提供了相应的系统、电子设备以及计算机可存储介质，方法和系统选择性能优异的镍基焊条作为焊料，同时辅之以合理的焊接参数和先进的焊接技术，获得了适用于LNG超低温用钢的焊接方法和系统。得了适用于LNG超低温用钢的焊接方法和系统。得了适用于LNG超低温用钢的焊接方法和系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法


[0001]本专利技术涉及焊接方法
，尤其涉及一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法、系统、电子设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]液化天然气(Liquefied Natural Gas,下文采用其缩写LNG)是一种液态资源，是指将原本气态的混合成分在一般常规大气压条件下，将气体温度冷却至
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163℃以下，气体冷凝获得的液态可再生资源。LNG本身性质无色无味，几乎无毒，且没有腐蚀性。相比气态天然气，液化后的天然气体积不到气态的1/600,且自身重量相比同体积液态水轻50％以上，天然气相比其他地壳矿产资源具有很多优点。
[0003]大规模LNG储存输送设备如LNG储罐，LNG船板等工件设立为目前亟待解决任务，天然气需经过液化、储存、运输、接收、气化后投入使用，该过程构成了天然气产业链的主要组成，其中LNG接受站中最重要的大规模的液化天然气储藏罐是LNG接收、储存和分发的最关键设备。LNG储罐常年在
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162℃环境下服役，因此对LNG储罐用低温用钢标准严格，不仅要在低温下具有良好的冲击韧性，同时要具备一定的强韧比，具有一定的抵抗脆性开裂和终止裂纹扩展能力，但在
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162℃的超低温下符合以上力学性能标准的材料很少。目前LNG用超低温用钢技术已经有了一些选择，但是配套超低温用钢的焊材目前仍然存在种种技术缺陷。
[0004]目前LNG超低温用钢的焊材根据合金系组成结构不同大致分为三部分：r/>[0005](1)铁素体焊材。镍含量11％左右的铁素体型，该焊条通常又被称为低镍高锰型焊条，通过提高锰含量实现提高熔敷金属强度，同时降低镍含量又减少成本。优点为焊接工艺性较好，熔敷金属强度较高，焊接接头强度分布均匀，价格较便宜，缺点因Ni元素含量的降低导致低温韧性降低，因此实际中最多服役于
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100℃环境下，同时焊后材料需要进行热处理，对于大型焊接任务，焊后热处理实行较为困难且增加生产流水线与生产成本，因此很少有公司实际生产使用该种类焊条。该焊材最大的优点为价格便宜，是最适宜工业生产的焊材种类，但焊接工艺性能不稳定，同一批次焊材焊后接头性能参差不齐，且普遍下低温韧性较差，不适合需要在低温甚至超低温条件下服役的材料中使用。
[0006](2)奥氏体不锈钢型焊材。镍含量15％左右的奥氏体型：该焊条焊后熔敷金属具有较高的C元素含量，因此熔敷金属强度较高，但不利于低温韧性的保持，韧性有所下降。另一方面，焊后熔敷金属线膨胀系数与母材差较大，C元素会在熔合线附近区域富集偏析，导致应力集中，呈现脆性组织，并增加冷裂纹敏感性。奥氏体不锈钢型焊材焊后熔敷金属与焊接接头均有较高的强度，保持良好的塑性，但韧性尤其低温韧性都比较差，通常奥氏体不锈钢型焊材与母材两者的线膨胀系数差别较大，导致焊接接头的热影响区富集变型应力，冷却速度快伴随应力诱发的相变，导致富合金马氏体(板条马氏体+孪晶马氏体组成)析出，该相有极高的硬度，形成了部分硬化层并再次积累残余应力存在于热影响区中，但这种在熔合区生成的高硬度马氏体带,在聚氢环境中，容易发生冷裂纹缺陷。
[0007](3)Fe
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Ni基：具有一定的低温韧性，焊材成本相比高Ni焊材经济，但比其他焊材成
本高,焊后熔敷金属几乎为纯奥氏体,其强度相比母材而言较低，在焊接时热裂敏感性很强,易于弧坑裂纹的产生。
[0008]目前，在LNG用钢材料的制造中，运用的焊接方法有：平焊、钨极氩弧焊(GTAW)、手工焊条电弧焊(SMAW)以及CO2气体保护焊(GMAW)。GTAW的缺点明显，焊接效率低，在生产线中选择此焊接方法成本高焊接环境要求高，但优点是当焊接坡口较窄时，焊接接头质量最高，成型美观。尤其是当焊材成分中Ni含量相比较低时，用GTAW焊接LNG超低温用钢是焊接工艺性好焊后材料又适合要求的焊接方法。所以GTAW的使用率一直较低，只有某些特殊质量要求下才会使用。手工GMAW焊接速度快，熔敷金属较多，可焊较大坡口，但焊接时焊道和熔敷金属的控制靠焊工双手掌握，对焊接工人的焊接技术要求较高。该方法易导致熔池不均，焊接气孔熔合不良，脱渣困难等缺陷问题，焊接过程中的局限性太多。SMAW是LNG超低温用钢现场焊接焊接方法，这种方法对于各种焊接位置如平焊立焊等几乎无要求，非常灵活便于控制，操作方便，在焊接过程中合金过渡充分，过度系数可高达160％，焊道间成分均匀，但同样焊接主要靠人力进行，劳动强度较大且工作效率不稳定。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，选择性能优异的镍基焊条作为焊料，同时辅之以合理的焊接参数和先进的焊接技术，获得了适用于LNG超低温用钢的焊接方法。
[0010]本专利技术一方面提供了一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，包括：
[0011]步骤1，选择镍基焊条作为焊材；
[0012]步骤2，根据手工焊条电弧焊的方式采用镍基焊条进行LNG超低温用钢焊接。
[0013]优选的，所述步骤1的所述镍基焊条的镍含量60％以上或70％以上，或者为镍含量40％的改性铁镍基药皮焊条或铁镍基埋弧焊丝。
[0014]优选的，所述步骤1的所述镍基焊条为低氢型药皮镍基药皮焊条或镍基埋弧焊丝；所述低氢型药皮镍基药皮焊条或镍基埋弧焊丝中所包含的焊材包括ENiCrMo
‑
3、6，ENiCrFe
‑
4、9或ENiMo
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8、9；所述低氢型药皮镍基药皮焊条利用药皮过渡合金元素的原理，控制变量试验多种不同含量合金元素的药皮制得ENiCrMo
‑
6焊条，所述ENiCrMo
‑
6焊条焊后熔敷金属的力学性能指标为：断后伸长率≥32％，屈服强度Rp0.2≥350MPa，抗拉强度Rm≥620MPa；ENiCrMo
‑
6焊条使用的焊接和热处理工艺，因焊接电流极性选择直流反接，降低电弧吹力尽量避免磁偏吹现象；所述低氢型药皮镍基药皮焊条还包括主要合金系为Ni
‑
Cr
‑
Mo
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Fe的成分，从而呈现以奥氏体为主的含Ni成分固溶强化体系，熔敷金属在超低温环境下仍保持达到标准的强度和韧性；焊芯为Ni含量高达99.6％的纯镍芯，在压制后药皮中仍保留大量Mo、W和Cr合金的氧化物和氟化物,并保持其碱性特征；这些合金元素通过焊接过程中药皮的熔化引入熔敷金属；所述低氢型药皮镍基药皮焊条中还包括P和S元素，易与Ni元素结合，析出Ni3P、Ni3S2熔点较低的共晶晶粒。
[0015]优选的，所述步骤2采用多层多道焊工艺，熔敷金属和焊接坡口受热循环，使热影响区中析出的马氏体发生逆相变，部分板条马氏体发生逆转变析出奥氏体，这些逆转奥氏体细化原有组织晶粒，提高了强度和冲击韧性.
[0016]优选的，所述步骤2在一般焊接环境下焊前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，其特征在于，包括：步骤1，选择镍基焊条作为焊材；步骤2，根据手工焊条电弧焊的方式采用镍基焊条进行LNG超低温用钢焊接。2.根据权利要求1所述的一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，其特征在于，所述步骤1的所述镍基焊条的镍含量60％以上或70％以上的镍基焊条，或者为镍含量40％的改性铁镍基药皮焊条或铁镍基埋弧焊丝。3.根据权利要求1所述的一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，其特征在于，所述步骤1的所述镍基焊条为低氢型药皮镍基药皮焊条或镍基埋弧焊丝；所述低氢型药皮镍基药皮焊条或镍基埋弧焊丝中所包含的焊材包括ENiCrMo
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3、6，ENiCrFe
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4、9或ENiMo
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8、9；所述低氢型药皮镍基药皮焊条利用药皮过渡合金元素的原理，控制变量试验多种不同含量合金元素的药皮制得ENiCrMo
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6焊条，所述ENiCrMo
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6焊条焊后熔敷金属的力学性能指标为：断后伸长率≥32％，屈服强度Rp0.2≥350MPa，抗拉强度Rm≥620MPa；ENiCrMo
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6焊条使用的焊接和热处理工艺，因焊接电流极性选择直流反接，降低电弧吹力尽量避免磁偏吹现象；所述低氢型药皮镍基药皮焊条还包括主要合金系为Ni
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Cr
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Mo
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Fe的成分，从而呈现以奥氏体为主的含Ni成分固溶强化体系，熔敷金属在超低温环境下仍保持达到标准的强度和韧性；焊芯为Ni含量高达99.6％的纯镍芯，在压制后药皮中仍保留大量Mo、W和Cr合金的氧化物和氟化物,并保持其碱性特征；这些合金元素通过焊接过程中药皮的熔化引入熔敷金属；所述低氢型药皮镍基药皮焊条中还包括P和S元素，易与Ni元素结合，析出Ni3...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐彦昌，马成勇，魏金山，常子金，彭云，田志凌，肖红军，王熹哲，韩昊亮，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：