液化天然气管道工程中所用低温钢的焊接性

海洋工程装备与技术 ›› 2014, Vol. 1 ›› Issue (2): 166-173.

液化天然气管道工程中所用低温钢的焊接性

杜丰泰

海洋石油工程股份有限公司,天津 300452

收稿日期:2014-04-23 出版日期:2014-03-29 发布日期:2017-12-07
作者简介:
杜丰泰(1968-),男,工程师,主要从事海洋工程项目协调工作.

Weldability of Low-Temperature Steel Used in LNG Pipeline Projects

Feng-tai DU

Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300452, China

Received:2014-04-23 Online:2014-03-29 Published:2017-12-07

摘要/Abstract

摘要：

对液化天然气(LNG)管道工程中所使用的各种低温钢及其焊接工艺做了简要说明.针对国产Ni9钢,在多种焊接热输入条件下,讨论了二次焊接热循环对Ni9钢焊接热影响区组织性能的影响规律,分析了不同焊接热过程中的组织特征和脆化倾向.研究结果表明,Ni9钢并不适合采用单道焊.在多道焊热过程中,后续焊道的回火作用可以较好地改善其低温韧性.粗大晶粒组织的重结晶是提高低温韧性的主要因素.

关键词: 液化天然气管道, 低温钢, 低温不锈钢焊接, Ni9钢焊接

Abstract:

A brief description of various low-temperature steel used in liquefied natural gas (LNG) pipeline projects and its welding processes is given. For domestic Ni9 steel under different welding heat inputs, the influence of the secondary welding thermal cycle on Ni9 steel heat affected zone is discussed, as well as the structure characteristics and embrittlement tendency during the welding process. The research results show that single-pass welding is not suitable for Ni9 steel. However, in multi-pass welding process, the tempering effect of the subsequent welding can improve the low-temperature toughness well; recrystallization of the coarse grain structures is a key factor to improve the low-temperature toughness of Ni9 steel.

Key words: liquefied natural gas pipeline, low-temperature steel, low-temperature stainless steel welding, Ni9 steel welding

中图分类号:

TG457.1

杜丰泰. 液化天然气管道工程中所用低温钢的焊接性[J]. 海洋工程装备与技术, 2014, 1(2): 166-173.

Feng-tai DU. Weldability of Low-Temperature Steel Used in LNG Pipeline Projects[J]. Ocean Engineering Equipment and Technology, 2014, 1(2): 166-173.

图/表 3

表1

表2

部分奥氏体型不锈钢的中美牌号对照

美国ASTM A276-96		中国 GB 1220-1992		碳最大		镍		铬		其他		说明
201 s20100		1Cr17Mn6Ni5N		0.15		3.5~ 5.5		16.0~ 18.0		Mn 5.5~7.5 N 0.25 P 0.6MAX Si 1.0MAX S 0.3MAX		铬镍锰合金钢,在许多应用中可完全替代301
301 s30100		1Cr17Ni7		0.15		6.0~ 8.0		16.0~ 18.0		Mn 2.0MAX S 0.03MAX P 0.045MAX Si 1.0MAX		铬镍合金钢,在适度或极度冷加工后能达到很大抗拉强度和极好的延展性
302 s30200		1Cr18Ni9		0.15		7.0~ 10.0		17.0~ 19.0		Mn 2.0MAX S 0.03MAX P 0.045MAX Si 1.0MAX		一般用途的铬镍不锈钢,它的耐腐性优于301,冷加工成形后能达到很大的抗拉强度,但延展性不如301
304 s30400		0Cr18Ni9		0.08		8.0~ 10.5		18.0~ 20.0		Mn 2.0MAX S 0.03MAX P 0.045MAX Si 1.0MAX		低碳的铬镍不锈钢和耐热钢,抗腐蚀性略优于302
304L s30403		00Cr19Ni11		0.03		8.0~ 12.0		18.0~ 20.0		Mn 2.0MAX S 0.03MAX P 0.045MAX Si 1.0MAX		碳含量极低的铬镍合金钢,抗腐蚀性与304相似,但是在焊接或消除应力后具有极高的耐晶间腐蚀性.建议用于焊接后不进行热处理的部件
305 s30500		1Cr18Ni12		0.12		10.0~ 13.0		17.0~ 19.0		Mn 2.0MAX S 0.03MAX P 0.045MAX Si 1.0MAX		耐腐蚀性极强的合金,加工硬化率低,适用于深度冲压及旋压成形
309 s30900		0Cr23Ni13		0.08		12.0~ 15.0		22.0~ 24.0		Mn 2.0MAX S 0.03MAX P 0.045MAX Si 1.0MAX		耐腐蚀性极强的铬镍合金,含碳量低于0.08,以降低焊接时碳的沉淀
310 s31000		0Cr25Ni20		0.25		19.0~ 22.0		24.0~ 26.0		Mn 2.0MAX S 0.03MAX P 0.045MAX Si 1.0MAX		类似309,但在高温中具有更强的抗腐蚀性和抗氧化性
316 s31600		0Cr17Ni12Mo2		0.08		10.0~ 14.0		16.0~ 18.0		Mn 2.0MAX Si 1.0MAX P 0.045MAX Mo 2.0~3.0 S 0.03MAX		铬镍不锈钢及耐热钢,当接触许多腐蚀性化学介质时,耐腐蚀性优于其他铬镍合金.高温下蠕变强度优越
316L s31603		00Cr17Ni14Mo2		0.03		10.0~ 14.0		16.0~ 18.0		Mn 2.0MAX Si 1.0MAX P 0.045MAX Mo 2.0~3.0 S 0.03MAX		低碳的铬镍不锈钢,耐腐蚀性类似316,但在焊接或消除应力后具有更高的耐晶间腐蚀性.建议用于焊接后不退火处理部件
317L s31703	00Cr19Ni13Mo3		0.03		11.0~ 15.0		18.0~ 20.0		Mn 2.0MAX Si 1.0MAX P 0.045MAX Mo 3.0~4.0 S 0.03MAX		类似316L,但增加了Mo金属以提高耐腐蚀性
321 s32100	0Cr18Ni10Ti		0.08		9.0~ 12.0		17.0~ 19.0		Mn 2.0MAX S 0.03MAX P 0.045MAX Si 1.0MAX Ti 5倍C MIN		含钛的铬镍合金.建议用于焊接后不退火处理的部件,也适用于427~1010 °C温度下使用的部件
347 s34700	0Cr18Ni11Nb		0.08		9.0~ 13.0		17.0~ 19.0		Mn 2.0MAX S 0.03MAX P 0.045MAX Si 1.0MAX Cb+Ta 10倍 C MIN		含钛的铬镍合金.建议用于焊接后不退火处理的部件,也适用于在427~1010 °C温度下使用的部件

表2

表3

产品名称	沸点	产品名称	沸点
氨气	-33.5	乙烯	-103.8
丙烯	-47.7	甲烷	-163.0
硫酸氢氨	-50.0	氧气	-183.0
硫化氢	-61.0	氩气	-186.0
二氧化碳	-78.5	氟气	-187.0
乙炔	-84.0	氮气	-195.8
乙烷	-88.3	氢气	-252.8

线能量/ (kJ·cm^-1)	峰值温度/ ℃	有无预热	层间温度/ ℃	-196 ℃时低温冲击功/ J
15	1300	不预热	-	10.7
15	1300+800	不预热	100	67.7
15	1300+900	不预热	100	55.3
15	1300+900+500	不预热	100	64.3

[1]	廖志敏,杜晓春,陈刚,等. LNG的研究和应用[J]. 天然气与石油, 2005, 23(3): 28.
[2]	熊光德,毛云龙. LNG的储存和运输[J]. 天然气与石油, 2005, 23(2): 17.