LNG储罐用9%Ni钢板简介
9%Ni钢板是1944年开发的W(Ni)一9%的中合金压力容器钢板,由美国国际镍公司的产品研究实验室研制成功,它是一种低碳调质压力容器钢板,组织为马氏体加贝氏体。这种钢材在极低温度下具有良好的韧性和高强度,而且与奥氏体不锈钢和铝合金相比具有热胀系数小,经济性好,使用温度最低可达一196℃,自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以来,9%Ni钢板就成为用于制造大型LNG储罐的主要材料之一。钢的主要特点是高镍含量、高纯净度、较高强度、高的低温冲击韧性、良好焊接性能。通过研发,钢材可以达到以下性能指标: 9%Ni钢板:ReH≥585MPa,Rm = 680~820MPa,A≥18%,-196℃,AKv(T)≥150J,AKv(T)≥80J(欧盟标准)。
1. 9%Ni钢板标准
GB 24510-2009 |
EN 10028-4-2003 |
JIS G3127-2005 |
CCS-2007 |
ASME |
9Ni490 |
X8Ni9+NT640 |
SL9N520 |
9Ni |
SA-353 |
9Ni590A |
X8Ni9+QT680 |
SL9N590 |
SA-553-1 |
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9Ni590B |
X7Ni9+QT680 |
双正火+回火(NNT):899℃(第一次正火)+788℃(第二次正火)+566~607℃(回火)
淬火+回火(QT):866℃(淬火)+566~607℃(回火)
两相区淬火(IHT):800℃(空冷)+670℃(水淬)+550~580(回火)
直接淬火(DQ-T):Ar3+580℃(回火)
合格的压力容器钢板金相中含有5~15%的稳定残余奥氏体组织(逆转奥氏体)。
含0.38%左右的钼,可以消除从奥氏体温度缓慢冷却时的脆化。
抗拉强度 |
SMAW |
GTAW&GMAW |
FCAW |
SAW |
640~825MPa (强度低于标准值) |
ENiCrFe-2 ENiCrFe-3 ENiCrFe-4 ENiCrFe-9 EN 1600 E 20 16 3 Mn L B 4 2 |
ERNiCr-3 ERNiCrFe-6 EN ISO 14343, G 20 16 3 Mn L |
ENiCr-3T0-4 ENiCr-3T1-4 |
ERNiCr-3 EN ISO 14343, G 20 16 3 Mn L |
690~825MPa |
ENiCrFe-10 ENiMo-8 ENiMo-9 ENiCrMo-3 ENiCrMo-4 ENiCrMo-6 |
ERNiMo-8 ERNiCrMo-3 ERNiCrMo-4 |
ENiCrMo-3T0-4 ENiCrMo-3T1-4 ENiCrMo-4T0-4 ENiCrMo-4T1-4 |
ERNiMo-8 ERNiMo-9 ERNiCrMo-3 ERNiCrMo-4 |
最优的焊接材料应具备的性能:
Rep(0.2)≥400MPa,Rm≥700MPa,A≥35%,AKV(-196℃)≥60J。
3. 焊接材料供应商
焊接方法 |
型号 |
生产商及牌号 |
SMAW |
ENiCrFe-2 |
很多 |
ENiCrFe-3 |
很多 |
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ENiCrFe-4 |
TECHALLOY: TECH-ROD 134 UTP:7017 Mo 日铁:YAWATA WELD B SMC:INCO-WELD B |
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ENiCrFe-9 |
神钢:NIC-70S,NIC-70E |
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EN 1600 E 20 16 3 Mn L B 4 2 EN 1600 E Z 22 18 4 L B 2 2 |
林肯:Jungo 4455 伯乐:FOX AM 400 ESAB:OK 69.45 THYSSEN: TH 17/15TTW |
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ENiCrFe-10 |
日铁住金熔接工业株式会社:NITTETSU WELD 42 |
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ENiMo-8 |
神钢:NIC-1S |
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ENiMo-9 |
日铁住金熔接工业株式会社:NITTETSU WELD 196 |
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ENiCrMo-3 |
UTP:6222 Mo ESAB:OK 92.45 伯乐:FOX NIBAS 625 奥林康:SUPRANEL 625 林肯:NiCro 60/20 METRODE: NIMROD 625KS TECHALLOY :Tech-Rod 112 天泰:TNM-10 京群:GEN-10 大西洋:CHNiCrMo-3 安泰:AT-Ni625 |
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ENiCrMo-4 |
UTP: 776 Kb 天泰:TNM-17 SMC: INCO-WELD® Welding Electrode C-276 Tech rod 276 林肯:NiCroMo 60/16 AFROX NIMROD C276 京群:GEN-17 |
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ENiCrMo-6 |
UTP:SOUDONEL D ESAB: OK 92.55 METRODE: NIMROD NCM 6 伯乐:FOX NIBAS 60/15 奥林康:FREEZAL E Ni 9 天泰:TNM-9 TECHALLOY:Tech-Rod 620 THYSSEN:13/65 TTW 150 林肯:Nyloid 2 UTP:UTP 7013 Mo 京群:GEN-9 大西洋:CHNiCrMo-6 安泰:AT-Ni153 |
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GTAW/GMAW |
ERNiMo-8 |
神钢:TG-S709S |
ERNiCrMo-3 |
UTP:A 6222 Mo 伯乐:NIBAS 625-IG 林肯:P7000 / LNS NiCro 60/20 ESAB:OK Autrod/Tigrod 19.82 天泰:TGS-61 MIG-61 锦泰:MIG-61, JGS-61 京群:GTN-61 安泰:AT-ERNi625 |
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ERNiCrMo-4 |
UTP:A 776 METRODE:HAS C276 INCO-WELD® Filler Metal C-276 LNM NiCroMo 60/16, LNT NiCroMo 60/16 天泰:TGS-17, MIG-17 锦泰:MIG-17, JGS-17 京群:GTN-17 |
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SAW |
ERNiMo-8 |
神钢:PFN-3×US-709S(平焊) 神钢:PFN-4×US-709S(横焊) |
ERNiMo-9 |
日铁:NITTETSU FLUX 10H ×NITTETSU FILLER 196 |
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ERNiCrMo-3 |
ESAB:OK Autrod 19.82×OK Flux 10.16 UP 6222 Mo×UP Fx 6222 Mo 伯乐:BB 444×NIBAS 625-UP SMC:INCOFLUX 9×INCONEL® Filler Metal 625 SMC:INCOFLUX 7×INCONEL® Filler Metal 625 奥林康: OP 77×Freezal 625 |
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ERNiCrMo-4 |
林肯:LNT/LNM NiCroMo 60/16 SMC:INCOFLUX 9×INCONEL® Filler Metal C-276 SMC:INCOFLUX 7×INCONEL® Filler Metal C-276 UTP:UP 776×UP Fx 776 ESAB:OK FLUX 10.90×OK AUTROD 19.83 奥林康: OP 77×Freezal S276 |
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FCAW |
ENiCrMo-3T0-4 |
伯乐:NIBAS 625 FD |
ENiCrMo-3T1-4 |
TECHALLOY:Techalloy 625 FCA 神钢:DW-N625 SMC:INCO-CORED 625 AP/DH 伯乐:NIBAS 625 PW-FD SelectAlloy 625-AP UTP:AF 6222 Mo PW Alloy 625 FC STOODY 625LI-T1 STOODY 625-T1 MIDALLOY MASTERCOR ENICRMO-3FC AP 牛津:Oxford Alloy® 625T-1 |
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ENiCrMo-4T1-4 |
神钢:DW-NC276 MIDALLOY MASTERCOR ENiCrMo-4 AP |
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特殊型 |
神钢:DWN-70S 神钢: DWN-709SP |
4. 优先选择的焊材(采购容易)
4.1 SMAW优先选择的焊材型号是:ENiCrMo-3,ENiCrMo-4,以及ENiCrMo-6。
规格尺寸从直径2.5~5.0mm(立焊使用2.5~4.0mm)
焊条应适于AC焊接。
焊条直径 |
平 |
横 |
立向上 |
仰 |
全位置 |
2.5mm |
50~95A |
90A |
85A |
80A |
80A |
3.2mm |
80~120A |
135A |
115A |
70~90A |
100A |
4.0mm |
120~160A |
155A |
130A |
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5.0mm |
210A |
4.2 GTAW/GMAW优先选择的焊材型号是:ERNiCrMo-3,ERNiCrMo-4。
规格尺寸从直径1.2~2.4mm(GMAW使用1.2mm直径焊丝)。
焊接方法 |
焊接电流 |
焊接电压 |
保护气体 |
GMAW(1.2mm) |
180~220A |
28~32V |
75%Ar+25%He |
GTAW |
120~175A |
15~20V |
Ar |
为避免磁偏吹,GMAW焊接时应带脉冲(GMAW-P),适合于车间内制造采用。
4.3 SAW优先选择的焊材型号是:ERNiCrMo-3,ERNiCrMo-4。
规格尺寸从直径1.6~2.4mm(平焊使用直径2.4mm,横焊用直径1.6mm,ERNiCrMo-4焊丝横焊可使用2.4mm焊丝)。
SAW的焊剂应根据电流(DC/AC)以及焊接位置(平,横)选择。
焊丝直径 |
焊接电流 |
焊接电压 |
焊接速度 |
层间温度 |
1.6mm |
220~250A |
28~30V |
40~50cm/min. |
<150℃(最好<120℃) |
2.4mm |
320~350A |
28~30V |
40~50cm/min. |
<150℃(最好<120℃) |
4.4 FCAW优先选择的焊材型号是:ENiCrMo-3T0-4(平位),ENiCrMo-3T1-4(全位置)。
焊丝直径 |
焊接电流 |
焊接电压 |
层间温度 |
1.2mm(平位) |
140~210A |
24~30V |
<150℃(最好<120℃) |
1.2mm(立向上) |
150~185A |
24~28V |
<150℃(最好<120℃) |
5. 焊接热输入的限制
板厚 |
最大允许热输入 |
≤14mm |
1.4KJ/mm |
14~19mm |
1.6KJ/mm |
19mm以上(包括19mm) |
2.0KJ/mm |
6. 焊前预热
建议25mm厚以上板材,推荐焊前预热35℃以上。
7. 热处理
通常是不必进行热处理的。
热处理(冷成形时,纤维伸长率超过5%)应该在550~580℃(并不超过母材回火温度)之间进行,并且9%Ni钢板在315~540℃温度范围内的加热/冷却速度应不小于167℃/hr,以避免压力容器钢板缺口韧性的下降。
8. 热切割
9%Ni钢板与碳钢的热切割相似。切割表面的氧化层应清除。切割前,通常不必进行预热。
9. 剪切
由于高的强度和韧性,对于相同的设备,剪切的厚度大约为碳钢的2/3。
10. 冷成形
仅推荐采用冷成形加工。由于高的屈服强度,成形所需能力大约为碳钢的3倍。建议将切割边缘导圆滑。
弯曲限制:
板厚mm |
最小弯曲半径 |
≤19 |
2×板厚 |
19~31 |
2.5×板厚 |
31~50 |
3×板厚 |
对于滚弯:最小内径=30×板厚
11. 热成形
某些条件下,压力容器钢板热成形可以使用在A353(双正火+回火)的材料上,热成形的温度应该在899~954℃范围内,并按照材料的第一次正火条件进行正火热处理。ASME规范需要验证这种热处理。除非能够证明焊缝金属的机械性能满足被处理后的材料要求,这种材料仅适合于制作非焊接件。
12. 剩磁
9%Ni钢板出厂时,板边缘的剩磁强度应小于50高斯。为避免板材磁化,应避免使用电磁吊具。
13. 焊后热处理
通常是不必进行焊后热处理的。
9%Ni钢板焊后热处理应该在550~580℃(并不超过母材回火温度)之间进行,并且冷却速度应不小于167℃/hr,以避免压力容器钢板缺口韧性的下降。
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