[发明专利]一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及焊接方法技术领域，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。

背景技术

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-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。

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-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-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。

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：

(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-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。

(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。

(3)Fe-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。