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1、摘要本次设计主要从安全、经济的角度进行LNG港口接收站的系统设计，并通过计算和取材进行LNG储罐的结构设计；并结合制造、维护等工艺要求进行LNG储罐的施工建造流程设计和罐壁的焊接工艺设计；不仅使制造工艺简单；而且操作使用方便。本设计的20万立方米大型储罐尽量遵循有关国家标准及部颁标准；严格规范；力求做到设计合理；确保使用安全。本次设计对比了两种建造方案，并选择了最优的一种。并且在关键问题处理上取得了突破。关键词： LNG站 大型 储罐 焊接ABSTRACT This design mainly from the security, economic perspective LNG port t
2、erminal of the system design, calculation and drawn for by the structural design of LNG storage tanks; and the combination of manufacturing, maintenance and other technical requirements for the construction of LNG storage tank design and construction process tank wall welding technology; not only th
3、e manufacturing process is simple; and easy to operate. The design of the 200,000 cubic meters of large storage tanks as far as possible follow the relevant national standards and ministerial standards; strict norms; tried to be designed; to ensure safe use. This design compares two kinds of constru
4、ction programs.And select the best one. And key issues in the handling of a breakthrough. Keywords: LNG station；Large；Tank；Welding目录中文摘要要I英文摘要II0 引言10.1液化天然气概述10.1.1世界LNG资源及市场现状10.1.2中国天然气资源及市场现状20.1.3天然气运输技术现状20.2 LNG储罐建造市场及现状30.2.1国际大型LNG储罐现状30.2.2国内大型常压LNG储罐现状31港口LNG接收站概念设计51.1港口LNG接收站设计概述51.2功能设
5、计61.3系统设计81.3.1 LNG 接收终端工艺流程设计111.3.2 LNG气化站工艺流程设计121.4罐体设计131.4.1 储罐结构设计131.4.2 储罐的选材162 LNG储罐建造施工设计202.1LNG储罐施工建造流程设计202.2罐底施工流程设计212.3罐壁施工流程设计212.4罐顶施工流程设计223 罐体组装、焊接工艺设计233.1 罐底施工、焊接工艺设计233.1.1 底板的焊接顺序233.1.2 边缘板的焊接233.1.3中幅板的焊接233.2罐壁施工焊接243.2.1第一圈壁板的施工、焊接253.2.2 第二圈壁板组立293.3 浮顶施工焊接303.3.1焊接方法3
6、03.4 控制焊接质量和焊接变形303.5 罐体检验313.6 罐内充水试验324 结论33参考文献34致谢35附录一附录二附录三附录四附录五附录六0 引言0.1液化天然气概述天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成。天然气经过预处理，脱除重质烃、硫化物、二氧化碳、水等杂质后，在常压下深冷到零下162液化制成液化天然气(LNG)，这是天然气以液态存在的形式，其体积仅为气态时的1600，密度为426kgm3。天然气液化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大，性能高等特点。自1964年第一艘LNG运输船将LNG从阿尔及利亚运到大不列颠时起，LNG就成为世界天然气贸易中不可分
7、割的一部分，它不仅仅在数量上，而且在地理范围上拓宽了天然气市场。0.1.1世界LNG资源及市场现状世界上目前有八个国家出口LNG,1995年共出口6877万吨（折含天然气925亿米3），其中印尼为最大出口国，占35.4。见表0.1表0.1出口国出口国1995年出口量（万吨）占总量（）印度尼西亚243535.4阿乐及利亚136119.8马来西亚95613.9澳大利亚74313.9文莱6279.1阿布扎比4977.2利比亚1392.0美国阿拉斯加1191.7合计6877100有九个国家和地区进口LNG，以日本和韩国进口量最大。见表0.2表0.2进口国进口国1995年进口量（万吨）占总量（）日本43
8、0662.6法国6249.1韩国70010.2西班牙5277.7比利时3074.5台湾2573.7土耳其1071.6美国450.7意大利40.1合计6877100.0根据予测：世界LNG总需求量，2000年为0.91.1亿吨，2010年为1.31.9亿吨，通过现有装置的技术改造以及扩建、新建项目实施，到2010年世界年总产能量可达到2亿吨LNG，国际市场是能够满足LNG的需求有深远的意义。通过上面论述天然气储运成为一大难题，其显得十分重要。0.1.2中国天然气资源及市场现状2008年,在全球金融危机肆虐的大背景下,我国天然气工业仍然实现了平稳快速发展。2008年我国天然气产量为774.74亿立
9、方米,同比增长12%;消费量为778亿立方米,同比增长了13%。天然气消费结构持续优化,城市燃气占消费总量的33.2%。西气东输二线(西段)超大型天然气管线建设拉开序幕,国家骨干管道增输工程全面实施;大连、江苏LNG接收站开工建设,新的进口LNG资源不断落实。受全球经济危机以及管道输送能力等因素的影响,预计2009年全国天然气消费量为850亿870亿立方米,总体上仍处于供不应求局面。建议国家加强天然气定价机制的研究,针对2010年的大规模天然气进口,理顺国内天然气定价机制;适时调整天然气利用政策,重视天然气发电在拓展天然气市场中的作用;抓住目前LNG价格相对较低的有利时机,加快LNG国际贸易谈
10、判步伐;在建设骨干管网的同时,加快支线和联络线的建设。0.1.3天然气运输技术现状天然气运输主要包括管道运输、LNG储运、CNG（压缩天然气）储运、吸附储存天然气、天然气水合物储运等。铺设管道是传统的天然气的运输方式，世界上月75天然气通过管道运输。当前管道运输发展趋势是长运距，大口径、高压力和网络化逐步形成大型的供气系。向极地和海洋延伸。安全系数高，对环境污染小。但投资巨大，成本高。LNG储运是将天然气低温冷却液化后，以LNG形式储运。这种方式输送乐25%的天然气。LNG液化后的体积远比气体小在运输方面具有极大优势。LNG运输是提高海洋与沙漠地区天然气开发利用率的有效方法，其成本仅为管道运输
11、的1/7.并可降低因气源不足而造成铺设管道的风险。压缩天然气储运是利用气体的可压缩性将天然气以高压进行储存，通常压力为15至25MPa。储运成本与上述两种方法比较成本最低，但存在高压危险。 综上所诉，一些新的储运方式在应用的同时，LNG储运方式将得到更大的发展空间，使用比率在不断上升。0.2 LNG储罐建造市场及现状0.2.1国际大型LNG储罐现状LNG贮存是LNG工业中非常重要的一个环节，但对LNG接收站或调峰型液化工厂来说占有很高的投资比例，因此世界上许多国家都非常重视大型常压LNG储罐设计和制造。阿尔及利亚、文莱和印度尼西亚等LNG输出国和英国、法国、日本等输入国都建有大量大型常压LNG
12、储罐。目前LNG在亚洲应用量最大，占全球78%，其中日本应用量占全球62%.LNG储罐储存容量通常按照液化装置的液化能力、长距离运输所需总容量或冬季燃气调峰贮备来考虑，其工作压力可在3.430KPa之间选择。储罐形式取决于容量大小、投资费、安全因素及当地的建造条件等。目前世界上不少国家都有能力和技术建造大中型常压储罐。容量为45000200000m3数百台LNG储罐在许多国家和地区正发挥着基本负荷贮存、高峰负荷贮存及终端贮存的各种功能。0.2.2国内大型常压LNG储罐现状我国是世界天然气大国之一，有丰富的天然气资源，但我国还没有大规模液化天然气系统工程实践，天然气液化技术的发展使得西部地区的天
13、然气低成本走向东、南部沿海地区成为可能，进而缓解我国天然气资源分布不均的矛盾。目前我国对天然气液化技术方面所做的研究还很少，尚未掌握液化天然气核心技术，也没有大型LNG储罐国家标准，与发达国家相比还存在很大的差距。国内目前尚无自行设计、建造的大型常压LNG储罐，由国外引进技术自行承建的也屈指可数。随着液化天然气工业的发展，我国对液化天然气储罐的研究也越来越重视。近10年来我国在积极引进液化天然气开拓能源供应渠道多元化，继建成了上海LNG事故调峰站、河南中原天然气液化工厂和新疆天然气液化工厂等。同时引进的广东、福建和上海LNG项目近年来均获重大进展。由德林公司承建的新疆广汇容量为30000m3、
14、压力为15kPa的圆筒双层壁LNG储罐；由法国索菲公司承建的上海浦东容量为10000m3的钢筋混凝土LNG储罐；由法国和意大利STTS集团联合承建的广东深圳两台160000m3大型LNG储罐。江苏如东、辽宁大连等LNG项目也都在投资策划中。2020年我国LNG年进口量将超过60000吨/年，使天然气在一次能源消费中所占比例上升到8以上。但在大型低温液体储罐领域，如液氧、液氮储罐，国内已有成熟的设计、建造技术。四川空分设备（集团）有限公司从20世纪80年代开始吸收外国设计，建造大型储罐的先进技术，近年来自主开发了4006000m3的大型低温液体储罐，目前已建成该类储罐上百台，其中2000m3以上
15、储罐20多台。国内近几年小型LNG容器已建造不少，基本上都是以压力罐的方式出现，如四川空分设备（集团）有限公司最早建造的用于中原油田的600m3子母罐。压力罐在容量小的场合是可行的，但随着容量增大其投资成本增大，发展大型常压LNG储罐，尤其是10000m3以上LNG储罐已是大势所趋。国内外在大型浮顶储罐的建造中，罐体普遍在用自动焊工艺，技术已经相当成熟。我国在上世纪80年代初就引进了大型储罐自动焊技术及设备，部分技术设备已实现国产化。最近三四十年来，储罐向大型化方向发展的趋势已成定局。这样储罐的设计、施工更成为重中之重。1港口LNG接收站概念设计1.1港口LNG接收站设计概述目前国内液化天然气
16、接收站的设计主要参照国外和国内LPG站的标准,还没有形成LNG气化站的设计规范。根据多个LNG气化站设计、建设和运行的经验,针对设计及运行中存在的问题，进行本次设计。本次设计主要对液化天然气气站贮存设备进行设计，从安全、方便使用的角度,通过计算和取材进行总体结构设计,并结合制造、维护等工艺要求进行总体规划；不仅使制造工艺简单,而且操作使用方便。本设计严格遵循有关国家标准、化工部及其他部颁发的标准,严格规范,力求做到设计合理,确保使用安全,为制造部门提供一套完整的资料。推进LNG站建设优化速度，和相关标准的建立。 本工程设计规模：储罐容积20万m3。日供应量达19.5万m3。位置选择建在港口附近
17、，采用海上LNG船运输，主要供应沿海城市用户的使用，方便居民及相关企业的使用，并减少环境的污染。设计要点包括：1）LNG站功能设计2）LNG站系统设计 3）LNG站流程设计4）LNG储罐的罐体设计a、结构形式设计b、罐体材料的选择c、罐底设计d、罐壁设计e、罐顶设计5）施工流程、组装、焊接工艺设计1.2功能设计方案选择：方案一、经最省材公式V =r 2h ；A =2rh +2r 2面积最小：dA/dr=4r -2V /r 2=0；r =（V /2）1/3，h =V /r 2=2r式中 V 内罐容积，单位为m；A内罐表面积，单位为m；r 内罐半径，单位为m；H内罐高度，单位为m。计算D=64m，
18、H=63m D/H=1.001 部分罐体埋藏与地下露于表面24m。如图1.1所示方案二、查阅资料及标准确定D=110m H=22.5m D/H4 由于方案一最省材料，但罐高与管直径比值太小，需将罐体的下部埋藏于地下。这就增加了挖掘土方的成本和施工的复杂性、工作量。经比较二者成本相近，但后者安全系数高于前者，且施工相对简单。故选择方案二。如图1.2所示储罐公称体积200000，内直径110m，高度为22.5m，罐壁11层。壁厚最底层为18mm,最上层为5mm，设计压力1，最高工作压力0.8，安全阀开启压力为0.88。设计温度-165设计温度：-165 /+ 65最低工作温度-196；日蒸发率：0
19、.05%。腐蚀裕量为1。储存物料时商品液化天然气，物料密度426kg/,充装系数0.9，容器为类，抗震强度8级，风压值600，雪压值400，当地最冷月最低气温-15。主体材料：内筒为06Ni9钢，外筒为混凝土，隔热材料为珠光砂。图1.1 方案一 储罐整体设计图图1.2 方案二 储罐整体设计1.3系统设计接收站由工艺系统、公用工程系统及辅助工程组成，其典型组成，见表1.1。表1.1 系统组成序号项 目 名 称称序项 目 名 称一. 接收站工艺系统三. 辅助工程1L N G 卸料系统1行政办公楼2B O G 返回系统2中央控制室3L N G 贮罐3总变电所4B O G 压缩机4码头控制及配电室5B
20、 O G 再冷凝器5维修间及仓库6L N G 低压输送系统6储油库7L N G 高压输送系统7化学品库8L N G 气化系统8废品库9天然气计量及送出系统9消防站及医疗中心10L N G 装车系统10食堂11火炬系统11门卫12燃料气系统12压缩厂房13工艺海水系统13计量分析室公用工程系统14装车控制室1生产水系统15装车棚2生活水系统3仪表空气及压缩空气系统4氮气系统5生活污水处理系统6含油污水分离器7供配电系统在大型LNG接收站系统是由LNG 卸船工艺系统、LNG储存系统、LNG再气化/外输系统、蒸发气处理系统、火炬/放空系统组成。如图2.1所示：LNG储罐码头再气化：外输系统蒸发处理系
21、统仿真空补气系统火炬；放空系统LNG船LNG卸船工艺系统用户网络控制系统图1.3 LNG站主要系统构成图LNG卸船工艺系统卸船系统由卸料臂、卸船管线、蒸发气回流臂、LNG取样器、蒸发气回流管线及LNG循环保冷管线组成。在大型LNG接收站，LNG的运输船抵达码头后，经码头上的卸料臂将LNG输出管线与岸上卸船管线连接起来，由船上储罐内的输送泵将LNG输送到储罐中进行储存，随着LNG不断输出，船上储罐内的气相压力逐渐下降，为维持其气相压力平衡，将岸上一部分蒸发气加压后，经回流管线及回流臂送至船上储罐内。LNG卸船管线一般采用双母管式设计。卸船时两根母管同时工作，各承担50%的输送量。当一根母管出现故
22、障时，另一根仍可工作，不致使卸船中断。在非卸船期间，双母管可使卸船管线构成一个循环，便于对母管进行循环保冷，使其保持低温，减少因管线漏热使LNG蒸发量增加。通常，由岸上储罐输送泵出口分出一部分LNG来冷却需保冷的管线，在经循环保冷管线返回罐内。每次卸船前还需用船上LNG对卸料臂等预冷，预冷完毕后再将卸船量逐步增加至正常输量。卸船管线上配有取样器，在每次卸船前取样并分析LNG的组成、密度及热值。LNG储存系统LNG储存系统由低温储罐、附属管线及控制仪表组成。低温容器内液体在储存过程中，尽管容器有良好的绝热，但还是会有一些热量通过各种方式传入容器中。由于热量的漏入，将会使一部分低温液体气化，则容器
23、中的压力会随之上升。储罐的日蒸发量约为0.06% 0.08%。卸船时，由于船上储罐内输送泵运行时散热、船上储罐与终端储罐内的压差、卸料臂漏热及LNG液体与蒸发气的置换等，蒸发气量可数倍增加。为了最大程度减少卸船时的蒸发气量，应尽可能提高此时储罐内的压力。一般说来，接收终端至少应由2个等容积的储罐。LNG再气化/外输系统LNG再气化/外输系统包括LNG储罐内输送泵（潜液泵）、储罐外低/高压外输泵、开架式水淋蒸发器、浸没燃烧室蒸发器及计量设施。储罐内LNG经罐内输送泵加压后进入再冷凝器，使来自储罐顶部的蒸发气液化。从再冷凝器中流出的LNG经低压外输泵加压至4.0后，进入低压水淋蒸发器中蒸发。水淋蒸
24、发器在基本负荷下运行时，浸没式蒸发器作为备用设备，在水淋蒸发器维修时运行或在需要增加气量调峰时并联运行。另一部份LNG经高压外输泵加压至7.0后，进入高压水淋蒸发器蒸发，以供远距离用户使用。再气化的高、低压天然气经计量设施分别计量后送往用户。为保证罐内输送泵、罐外低压和高压外输泵正常运行，泵出口均设有回流管线。当LNG输送量变化时，可利用回流管线调节流量。在停止输出时，可利用回流管线打循环，以保证泵处于低温状态。蒸发气处理系统蒸发气处理系统包括蒸发气冷却器、分液罐、压缩机及再冷凝器等。此系统应保证LNG储罐在一定压力范围内正常工作。储罐的压力取决于罐内蒸发器的压力。当储罐处于不同的工作状态，例
25、如储罐有LNG外输、正在接收LNG或既不外输也不接收LNG时，其蒸发量有较大差别，如不适当处理，就无法控制气相压力。因此，储罐中应设置压力开关，并分别设定几个等级超压值及欠压值，当压力超过或低于各级设定值时，蒸发气处理系统按照压力开关进行相应动作，以控制储罐内的气相压力。储罐防真空补气系统为防止LNG在运行中产生真空，在流程中配有防真空补气系统。补气的气源通常为蒸发器出口管进出的天然气。火炬/放空系统当LNG储罐内气相空间超压，蒸发气压缩机不能控制且超过泄放阀设定值时，罐内多余蒸发气将通过泄放阀进入火炬中烧掉。当发生诸如涡旋现象等事故时，大量气体不能及时烧掉，则必须采取放空措施，及时把蒸发气排
26、放掉。控制系统控制系统以DCS 为核心，实现对整个装置的集中监视、控制。安全连锁保护及紧急停车采用E S D（Emergency Shut Down System）系统实现。接收站控制系统和输气管线监控和数据采集系统（SCADA）有接口用以过程动态数据交换LNG 接收站的控制系统具备以下基本功能：1）对生产工艺实行实时控制，如压力、液位和温度控制等。2）动态显示生产流程、主要工艺参数及设备运行状态，对异常工况进行声报警并打印记录备案、存贮有关的重要参数。3）在线设定、修改控制参数。4）LNG 气化的天然气的外输计量和控制。5）显示可燃气体及火灾探测状态，以声光形式对探测到的异常状态报警。6）监
27、视全厂的生产安全，重要安全信号去DCS报警。7）接收站与码头控制系统的数据通信。8）执行紧急切断逻辑，显示紧急切断报警信号。1.3.1 LNG 接收终端工艺流程设计火炬BOG压缩机LNG装车LNG运输车LNG码头接卸LNGLNG储罐及低外输压泵再冷凝器LNG高外输压泵LNG汽化器天然气计量清管站输气管道海水或其他热媒图1.4 LNG接收终端工艺流程在大型LNG接收站，LNG的运输船抵达码头后，经码头上的卸料臂将LNG输出管线与岸上卸船管线连接起来，由船上储罐内的输送泵将LNG输送到储罐中进行储存，随着LNG不断输出，船上储罐内的气相压力逐渐下降，为维持其气相压力平衡，将岸上一部分蒸发气加压后，
28、经回流管线及回流臂送至船上储罐内。来自储罐的LNG由LNG泵升压后送入LNG汽化器，LNG受热气化后，送到下游用户管网。1.3.2 LNG气化站工艺流程设计BOG加热器空温式气化器空温式气化器LNG槽车LNG储罐自增压汽化器自增压汽化器水浴式天然气加热器调压装置计量、加臭装置城市中压管网图1.5 LNG气化站工艺流程采用BOG再冷凝工艺，BOG先通过压缩机加压到1左右，然后与LNG低压泵送来的LNG过冷液体换热、冷凝成LNG，再经气化器进入用户管网，为维持储罐内的气压平衡，必须将一部分蒸发气返回到船上储罐内。1.4罐体设计罐体结构主要是由储罐罐底、罐壁、浮顶三大部分组成。本章的设计主要就是对罐
29、体进行的各部分的结构设计。对于结构的设计又要包括各部分尺寸的确定、材料的选择以及具体的结构设计等。51.4.1 储罐结构设计浮顶储罐主要是由罐底、罐壁、罐顶及附件三个部分组成。 罐底设计罐底板由中幅板与边缘板两部分组成。边缘板和中幅板板厚均为5 mm； 边缘板板宽25m， 板长85 m； 中幅板板宽28 m， 板长11 m。该储罐采用了定尺板横竖相间的条形排列方式， 中幅板由中心向四周对称排列， 便于在焊接过程中均布焊工，等速、同步施焊， 以减小焊接变形。罐底板的接头形式主要有对接和搭接。罐底中幅板可采用带状条形排版，边缘板采用弓形边缘板。边缘板和幅板的拼接均采用对接，全焊透。排板方式如3.2
30、.1图所示： 图1.6底板排板方式 罐壁设计1）罐壁厚度计算采用定点设计法，对于每层罐壁板下端以上0.3m处的静液压力为基准，作为该层罐壁板的设计压力。a Td=0.0049（Hi-0.3）D/()+C1+C2 （2.1）b Tt=4.9(Hi-0.30)D/() （2.2）c Ti=max(Td, Tt) （2.3）Td按储液条件确定的设计厚度，mmTt按充水实验条件确定的设计厚度，mm储液密度，kg/Hi设计液面至第i层钢板下端的高度D储罐内径设计温度下罐壁钢材的许用应力，焊缝系数C1钢材厚度负偏差C2腐蚀裕量 图1.7罐壁储存静压力分布图2)壁厚计算流程水密度LNG密度壁板厚度壁板厚度比
31、较取最大值开始结束输入位置高度计算图1.8壁厚计算流程图经计算具体数值见表1.2表1.2壁厚计算结果层数高度（m）计算结果（Td mm）计算结果（Tt mm）比较结果（Ti mm）12.115181824.213171736.311151548.491313510.571111612.661010714.7488816.8366918.935510213551122.5355 浮顶设计为保证浮顶储罐内的安全运行，浮顶支撑在罐底板上时，能承受浮顶自重和1200Pa的附加载荷。双盘式浮顶应设置紧急排水管，浮顶在设计最高位置和最低位置之间浮动时，浮顶罐中的任何部件、零件如浮顶、罐壁、量油导向管和浮顶
32、支柱均不得受损伤。浮顶处于漂浮状态时，浮顶下表面应与储液全面接触。图1.9浮顶结构设计图1.4.2 储罐的选材 储罐内壁、罐底板、浮顶材料1)储罐内壁、罐底板、浮顶板都采用06Ni9钢a06Ni9钢及其焊接性06Ni9钢是中合金低碳马氏体型低温钢。焊接特性其化学成分和力学性能见下表表1.306Ni9钢的化学成分(质量分数)()CSiMnPSMoVCrNiCuAl0.020.250.720.0020.001-0.030.099.18-表1.4 06Ni9钢的力学性能热处理方式屈服强度R elM Pa抗拉强度RL/M Pa断后伸长 率A()低温冲击功A k (-196C) J淬火+回火670700
33、21.25301,301,309钢由于06Ni9钢含有较多的镍，具有一定的淬硬性(Ceq=040)。该钢种具有较高的低温韧性，焊接性能也优于一般的低合金高强钢。在板厚50ram的结构焊接时，可以不预热，焊后也可不进行消除应力热处理，具有优良的焊接性。尽管06Ni9钢的焊接性优良，但必须严格控制钢的化学成分(含量)不超标，尤其是硫、磷的含量必须控制在标准含量下，否则在焊接过程中可能出现焊接热裂纹，尤其是弧坑裂纹更为敏感。由于9Ni钢非常容易磁化，焊接时必须采用交流电源防止电弧偏吹，同时要选用适合交流电源的焊接材料；为保证9Ni钢焊接接头的低温韧性，焊前不能预热，而且必须严格控制焊接时的层间温度，
34、主要目的是避免接头过热和晶粒长大。同时，要选择合适的焊接热输入，因为焊接热输入直接影响接头组织、晶粒大小和性能。钢的焊接工艺分析焊接方法及焊接电源的选择1) 根据大型低温储罐的结构特点， 目前LNG低温储罐罐体环焊缝多采用埋弧横焊，纵焊缝通常采用焊条电弧焊。由于9Ni钢易磁化，采用直流电源时易产生磁偏吹现象，影响焊接工艺的稳定性，并直接影响到焊接接头的质量，因此工程中通常采用交流电源。表1.5设备、方法选择焊接方法设备名称型 号生产厂家交流焊条电弧焊交流方波脉冲电弧焊机WSME 630上海威特力埋弧焊交流埋弧 横焊机Power Wave ACDC l000LINC0N2)焊接材料的选择若采用与
35、06Ni9钢成分相近的焊接材料，焊后不经热处理，焊缝的低温韧性要低于母材，所以这种焊接材料很少应用；根据生产经验，可以选用含镍量较高的奥氏体型的镍基合金焊条，采用高镍焊接材料时，焊缝组织均为奥氏体。这种组织的焊缝强度也略低于母材，且可以保证焊缝的低温韧性。因此本次设计选择的焊材有焊条E-NiCrMo-6、焊丝ER-NiCrM-4、 焊剂Marathon 104。其化学成分如表1.6所示表1.6焊接材料的化学成分(质量分数)焊材牌号CSiMnPSMoCrNiCuFeWCoVE-NiCrMo-6 0.040.52.80.0010.0016.213.468.60.014.81.6-ER-NiCrM-
36、4+Marathon 1040.0120.30.590.060.0515.6715.558.40.035.863.40.030.033) 坡口形式的选择06Ni9钢接头的坡口形式和尺寸与普通低合金高强钢基本相同，综合考虑试验用板材厚度、LNG低温罐体结构、接头形式及焊接方法等因素选择焊接接头的坡口4)焊接参数06Ni9钢焊接时应合理地选用焊接参数，尤其是合适的焊接热输入，焊接热输入直接影响到接头组织、晶粒大小和性能，特别是焊接接头的低温(一196C)冲击韧度。5）.钢的焊接工艺要点1） 道间温度控制在100以下；2） 小热输入、多层多道焊； 3） 采用交流电源， 砂轮打磨， 以避免磁偏吹。6）
37、.焊接注意事项从焊接工艺来考虑，必须采取如下措施：a 焊前不能预热， 且道间温度不宜超过100。因为预热温度和道间温度直接影响焊后的冷却速度， 冷却速度越慢， 越有助于晶粒长大， 从而低温韧性下降。b 选择合适的焊接热输入。热输入越大， 焊接热循环中的高温停留时间越长， 冷却速度越慢， 接头组织的晶粒就越粗大。所以， 不宜采用大的焊接热输入。并且小的热输入将增加焊接层数， 能使后续焊道对前一焊道起到回火作用， 析出的弥散逆转奥氏体与残余奥氏体均能吸收有害杂质， 从而提高低温韧性。埋弧焊时焊接热输入应控制在45 kJ/cm 以下， 焊条电弧焊时应控制在15 kJ/cm 以下。c 热裂纹控制。由于
38、应力影响而产生的热裂纹主要为弧坑裂纹， 焊接时应尽量减小弧坑。弧坑越小， 则弧坑裂纹越不容易产生， 同时要注意填满弧坑； 并且在清根时应打磨成U 形坡口， 避免出现窄而深的V 形坡口。d 冷裂纹控制。9Ni 钢具有良好的抗冷裂纹能力， 但在高氢的情况下， 有一定的冷裂纹敏感性， 特别是焊接第1 层焊缝时， 由于根部附近冷却快， 拘束应力较大， 如果焊接材料或环境潮湿， 很可能出现冷裂纹， 因此应严格控制氢的来源。e 尽量选用交流电源。由于9Ni 钢是一种强磁性材料， 采用直流电源焊接时， 易产生磁偏吹现象， 影响焊接工艺的稳定性， 从而直接影响到接头的质量。另外由于碳弧气刨容易产生较强的剩磁，
39、因此打磨时尽量采用砂轮。7）产品牌号：061Ni9，执行标准：GB/T227-2004产品规格：535mm*10003000mm*500012000mm 2 LNG储罐建造施工设计2.1LNG储罐施工建造流程设计基础复查验收外罐环板组对于焊接外罐底板组对于焊接临时顶部支撑安装底部绝热层铺设上部结构组装与焊接上部结构预组装内底环板组对于焊接内壁板安装焊接顶部预组装外壁板安装焊接探伤压力环安装与焊接顶部气压提升准备顶板组对与焊接底部中心部分绝热层铺设内底板组对于焊接悬挂天花板组对于焊接顶部气压提升附属设施安装液压气压试验罐顶及顶部绝热层清洗、降温图2.1储罐施工流程图2.2罐底施工流程设计基础验收
40、复测安排板图放线铺设边板切割中辐板铺设搭接处理如地图壁板拽开打样冲按土建基础设计文件和储罐规范标出清扫孔位置带垫板对接接头焊缝应完全焊透磨平中辐板搭接在弓形上面搭接宽度要放宽图2.2底施工工序设计流程2.3罐壁施工流程设计对预置壁板进行复验对接接头净化吊板，组头找正夹紧点焊焊接圈板围上按排板图、规范、设计图纸、预置记录进行复验使用钢丝刷等工具进行表面处理上水平板铅垂直径偏差处与对口间隙平齐焊缝角度局部凹凸度图2.3浮顶施工工序设计2.4罐顶施工流程设计预制件验收底板最下圈板验收划线浮顶组装台架搭设调整浮顶船舱吊装调整焊接船舱单盘板组装浮船与单盘联接按图纸、验收规范、预置记录按设计、验收规范保证
41、同心度保证坡度相对较高保证圆度和严密性图2.4顶施工工序3 罐体组装、焊接工艺设计3.1 罐底施工、焊接工艺设计3.1.1 底板的焊接顺序边板外300mm焊接壁板焊接中幅板焊接大角缝内口焊接大角缝外口焊接边板与边板间焊接边板与中幅焊接图3.1 底板的焊接顺序由于排版时中幅板由中心向四周对称排列，因此，焊接时应由中心向四周对称焊接，采用分段退焊，焊接时焊工均匀分布，等速、同参数同步施焊。3.1.2 边缘板的焊接边缘板共有20 条焊缝，焊工宜沿圆周均匀分布，顺时针方向施焊， 采用分段退焊的方法，待打底层全部焊完后，再进行第2 层及盖面层的焊接。打底焊采用准25 mm 焊条，其余焊道采用准32 mm
42、 焊条。具体焊接工艺见附录四 3.1.3中幅板的焊接先焊接短焊缝，其次焊接中、长焊缝，然后焊接其间的长焊缝（廊板缝）， 依此类推，除边缘板焊缝以外，其他焊缝第1 道采用准32 mm 焊条，第2道采用准25 mm 焊条。中幅板短焊缝焊接应按从中间向四周扩散的顺序焊接，焊工应均匀分布， 先焊短焊缝的第1 道， 等所有短焊缝的第1 道焊完后，再焊第2 道焊缝， 第2道焊缝焊接时也采用从中间向四周扩散的顺序。中幅板中长焊缝焊接采用由罐中心分成4 个90扇面，从中间向四周扩散焊接，即分4 组从内到外排列，遵循焊工均匀分布，等速、同步施焊， 隔条焊接原则，每条中长焊缝有2 名焊工采用从中间向两侧逆向分段退
43、焊的方法，待整个区域第1 道焊完，再进行第2 道焊缝的焊接。中幅板靠近环形板边缘300mm 暂时不焊，等边缘板与中幅板之间的收缩缝施焊时一起焊接。中幅板长焊缝的各条焊缝从中间向四周扩散焊接，按隔条焊接的原则进行施焊，焊缝接头不应集中在丁字口，将焊缝均分为4 段，每段由1 名焊工焊接， 对称、同步、由中心向四周采用分段退焊的方法。中幅板与边缘板之间的焊缝有一定的收缩量，是底板焊接的最后一道工序， 应使其处于自由状态，因此，在壁板与边缘板的角焊缝焊完前中幅板与边缘板之间不可先点固焊接，并且焊接时，焊工需均布、等速、同步施焊。具体工艺见附录三3.2罐壁施工焊接内罐壳体板的焊接，应先焊纵向焊缝，后焊环向焊缝。当焊完相邻两圈壁板的纵向焊缝后，再焊接其间的环向焊缝。纵向焊缝采用焊条电弧焊，环向焊缝采用埋弧自
