Los materiales más utilizados en los tanques de GNL de baja temperatura son el acero 9%Ni, el acero 5%Ni y algunos grados de acero inoxidable austenítico. El acero 9%Ni, especificado en ASTM A353 y A553, que se caracteriza por su alta resistencia, excelente tenacidad a bajas temperaturas, fácil procesamiento y excelente rendimiento de soldadura, ha sido ampliamente utilizado en tanques de almacenamiento de GNL y en el transporte marítimo. Su temperatura mínima de trabajo puede llegar a-196℃, es el mejor material de placa de acero de tenacidad utilizado en un entorno criogénico.

Para maximizar su tenacidad a baja temperatura, la chapa de acero 9Ni suele tratarse mediante temple y revenido o dos veces normalizado y calentamiento. Sin embargo, el metal de soldadura no puede tratarse térmicamente, por lo que los soldadores deben enfrentarse a los problemas de cómo garantizar la tenacidad a baja temperatura de la unión soldada, evitar las grietas de soldadura y el soplado del sesgo magnético del arco, que dependen del tipo de material de soldadura, la energía de la línea de soldadura y el proceso de soldadura. En la práctica de soldadura, materiales de soldadura a base de níquel se utilizan generalmente para la soldadura de tanques de acero 9Ni GNL, que incluyen principalmente:

1, Acero inoxidable ferrítico W (Ni) =11%. El metal de soldadura tiene poca tenacidad a baja temperatura cuando se suelda acero 9Ni con el mismo material de soldadura.

2, Acero inoxidable austenítico de aleación Ni-Cr (Ni13%~Cr16%). La resistencia es ligeramente superior a la del acero ferrítico, mientras que la tenacidad a baja temperatura y el coeficiente de dilatación lineal son significativamente diferentes de los del acero 9Ni.

3, aleación de Ni (aleaciones Ni-Cr-Fe que contienen aproximadamente 40% de Ni y aleación Ni-Cr-Mo que contiene aproximadamente 60% o más de Ni). Los materiales de soldadura de aleación de níquel ofrecen una buena tenacidad a baja temperatura y una buena resistencia a la fisuración en frío, como los alambres de soldadura EnNiCrMo-6 y EnNiCrMo-3que son los materiales de soldadura más utilizados para la chapa de acero 9Ni, su coeficiente de dilatación lineal es cercano al acero 9Ni, no necesitan tratamiento térmico previo y posterior a la soldadura, especialmente adecuados para la construcción al aire libre.

ENiCrMo-3 o alambres de soldadura ENiCrMo-6 y acero 9Ni son tipos de acero bajo en carbono y su contenido de carbono y su coeficiente de expansión lineal son básicamente similares a temperatura ambiente y alta temperatura, por lo tanto, para evitar el estrés térmico causado por la expansión térmica y contracción en frío. En comparación con otros aceros de baja aleación de la misma resistencia, el acero 9Ni tiene mejor resistencia a las grietas y casi ninguna grieta en frío en condiciones de bajo hidrógeno. Pero cuando se utilizan electrodos de austenita con bajo contenido en níquel y alto contenido en manganeso, debido a la dilución del metal base en la zona de fusión aparecerá un cinturón de martensita de alta dureza, sensible a la fragilización por hidrógeno. Sin embargo, el material de aleación de base Ni puede evitar básicamente la aparición de zona de martensita de alta dureza en la zona de fusión, y evitar la tendencia a la fisuración en frío y en caliente en la soldadura de acero 9Ni.

Los métodos de soldadura del acero 9Ni en el tanque de almacenamiento de GNL son principalmente SMAW y SAW. La costura circular se cubre mediante soldadura por arco sumergido y la costura vertical se cubre mediante soldadura por arco. Con el fin de evitar los problemas tales como grieta fría, grieta caliente, reducción de la tenacidad a baja temperatura, soplado del sesgo magnético del arco, etc., se pueden tomar las siguientes medidas de control para lograr el efecto ideal durante la soldadura del acero 9Ni:

  • Preparación necesaria antes de soldar

Limpie la superficie de la ranura de soldadura mediante el uso de la solución orgánica o molienda antes de soldar; Cuando la temperatura es inferior a 5℃, el metal base debe ser precalentado antes de soldar; El alambre de soldadura se mantendrá en estricta conformidad con los requisitos y no se expondrá al aire durante mucho tiempo. Procure no precalentar antes de soldar, y la temperatura entre capas no debe superar los 100℃. La temperatura de precalentamiento y la temperatura entre capas afectan directamente a la velocidad de enfriamiento después de la soldadura. Cuanto más lenta sea la velocidad de enfriamiento y más propicio para el crecimiento de grano, reduciendo así la tenacidad a baja temperatura.

  • Control estricto de la energía de la línea

La soldadura con un aporte térmico pequeño se controla generalmente dentro de 0,7 ~ 3,0kJ/mm. Cuanto mayor sea el aporte térmico, mayor será el tiempo de permanencia del ciclo térmico de soldadura y más grueso será el grano de la microestructura de la unión, lo que aumenta la sensibilidad a las grietas térmicas y conduce a la disminución de la tenacidad a baja temperatura. Un aporte térmico pequeño aumentará las pasadas de soldadura, de modo que las pasadas de soldadura posteriores ejercerán un revenido sobre la pasada de soldadura anterior y mejorarán la tenacidad a baja temperatura.

  • Desviación magnética reducida

El acero 9Ni es un material magnético fuerte que puede magnetizarse en el proceso de procesamiento y transporte. Máquina de soldadura de CC puede acelerar aún más la magnetización, lo que resulta en arco magnético sesgo de soplado, que afecta a la calidad de las juntas soldadas, especialmente las líneas de campo magnético más denso en la puerta del tanque de almacenamiento de GNL que conduce más desviación magnética soplado. Podemos controlarlo mediante los siguientes métodos:

(1) Medir el magnetismo del acero 9Ni y desmagnetizar cuando sea necesario, controlar la intensidad de inducción magnética por debajo de 50GS, y seleccionar materiales de soldadura que puedan evitar el soplado por deflexión magnética del arco como los alambres EnNiCrMo-6 y EnNiCrMo-3.

(2) Utilice una máquina de soldar de CA en la medida de lo posible durante la soldadura.

(3) Utilizar una muela abrasiva. Como el ranurado por arco de carbono adopta una máquina de soldadura de CC cuya corriente de ranurado por aire suele ser superior a 500 A, por lo que el campo magnético externo de CC de refuerzo se forma entre el ranurado por aire, la máquina de soldadura de CC y la pared del tanque. El fuerte magnetismo residual se genera fácilmente en la pared del tanque cuando el ranurado de carbono ha terminado, lo que conduce a la desviación magnética del arco de soldadura.