CN114211153A

CN114211153A - 一种基于镍基焊条的lng超低温用钢焊接方法

Info

Publication number: CN114211153A
Application number: CN202111463193.0A
Authority: CN
Inventors: 齐彦昌; 马成勇; 魏金山; 常子金; 彭云; 田志凌; 肖红军; 王熹哲; 韩昊亮
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 2021-12-02
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2022-03-22

Abstract

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。

Description

一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法

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。

目前，在LNG用钢材料的制造中，运用的焊接方法有：平焊、钨极氩弧焊(GTAW)、手工焊条电弧焊(SMAW)以及CO2气体保护焊(GMAW)。GTAW的缺点明显，焊接效率低，在生产线中选择此焊接方法成本高焊接环境要求高，但优点是当焊接坡口较窄时，焊接接头质量最高，成型美观。尤其是当焊材成分中Ni含量相比较低时，用GTAW焊接LNG超低温用钢是焊接工艺性好焊后材料又适合要求的焊接方法。所以GTAW的使用率一直较低，只有某些特殊质量要求下才会使用。手工GMAW焊接速度快，熔敷金属较多，可焊较大坡口，但焊接时焊道和熔敷金属的控制靠焊工双手掌握，对焊接工人的焊接技术要求较高。该方法易导致熔池不均，焊接气孔熔合不良，脱渣困难等缺陷问题，焊接过程中的局限性太多。SMAW是LNG超低温用钢现场焊接焊接方法，这种方法对于各种焊接位置如平焊立焊等几乎无要求，非常灵活便于控制，操作方便，在焊接过程中合金过渡充分，过度系数可高达160％，焊道间成分均匀，但同样焊接主要靠人力进行，劳动强度较大且工作效率不稳定。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，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。

本发明一方面提供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。

优选的，所述步骤1的所述镍基焊条的镍含量60％以上或70％以上，或者为镍含量40％的改性铁镍基药皮焊条或铁镍基埋弧焊丝。

优选的，所述步骤1的所述镍基焊条为低氢型药皮镍基药皮焊条或镍基埋弧焊丝；所述低氢型药皮镍基药皮焊条或镍基埋弧焊丝中所包含的焊材包括ENiCrMo-3、6，ENiCrFe-4、9或ENiMo-8、9；所述低氢型药皮镍基药皮焊条利用药皮过渡合金元素的原理，控制变量试验多种不同含量合金元素的药皮制得ENiCrMo-6焊条，所述ENiCrMo-6焊条焊后熔敷金属的力学性能指标为：断后伸长率≥32％，屈服强度Rp0.2≥350MPa，抗拉强度Rm≥620MPa；ENiCrMo-6焊条使用的焊接和热处理工艺，因焊接电流极性选择直流反接，降低电弧吹力尽量避免磁偏吹现象；所述低氢型药皮镍基药皮焊条还包括主要合金系为Ni-Cr-Mo-Fe的成分，从而呈现以奥氏体为主的含Ni成分固溶强化体系，熔敷金属在超低温环境下仍保持达到标准的强度和韧性；焊芯为Ni含量高达99.6％的纯镍芯，在压制后药皮中仍保留大量Mo、W和Cr合金的氧化物和氟化物,并保持其碱性特征；这些合金元素通过焊接过程中药皮的熔化引入熔敷金属；所述低氢型药皮镍基药皮焊条中还包括P和S元素，易与Ni元素结合，析出Ni3P、Ni3S2熔点较低的共晶晶粒。

优选的，所述步骤2采用多层多道焊工艺，熔敷金属和焊接坡口受热循环，使热影响区中析出的马氏体发生逆相变，部分板条马氏体发生逆转变析出奥氏体，这些逆转奥氏体细化原有组织晶粒，提高了强度和冲击韧性.

优选的，所述步骤2在一般焊接环境下焊前不进行预热处理，直接采用多层多道焊,且降低热输入，控制层温，在该工艺下，焊后熔敷金属组织为奥氏体。

优选的，实施所述步骤2时还包括控制焊接工艺以控制焊接接头各区组织结构；所述控制包括：

(1)控制焊接母材预热后的预热温度降，因为会影响焊后焊接接头冷却速度；

(2)控制焊接过程中的道间温度，所述道间温度会对熔敷金属晶粒产生影响。

优选的，所述步骤2还包括：考虑焊接环境因素，当焊接环境中温度较低或空气中水蒸气浓度较大时，将焊接坡口及坡口附近区域烘烤加热到40-50℃，去除母材上的冷凝水。

本发明第二方面提供了一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接系统，包括：

焊材选择子系统，用于选择镍基焊条作为焊材；

焊接子系统，用于采用手工焊条电弧焊(SMAW)的方式进行LNG超低温用钢焊接。

本发明的第三方面提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令，所述处理器用于读取所述指令并执行如第一方面所述的方法。

本发明的第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述多条指令可被处理器读取并执行如第一方面所述的方法。

本发明具有如下有益效果：

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。

附图说明

图1为本发明所述方法流程示意图。

图2为本发明提供的电子设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

本发明提供的方法可以在如下的终端环境中实施，该终端可以包括一个或多个如下部件：处理器、存储器和显示屏。其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现下述实施例所述的方法。

处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个终端内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器内的数据，执行终端的各种功能和处理数据。

存储器可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)。存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令。

显示屏用于显示各个应用程序的用户界面。

除此之外，本领域技术人员可以理解，上述终端的结构并不构成对终端的限定，终端可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，终端中还包括射频电路、输入单元、传感器、音频电路、电源等部件，在此不再赘述。

如图1所示，本实施例提供了一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，包括：

S1，选择镍基焊条作为焊材，LNG超低温用钢最低服役温度为-196℃，该环境下最为重要的性能指标为低温韧性，既要求熔敷金属本身低温韧性合格，又需要要求焊接接头熔合区及热影响区低温韧性合格，故LNG超低温用钢配套焊材的膨胀系数必须与母材近似，若膨胀系数超过一定差距，焊接接头熔合区与热影响区会因膨胀系数不同，晶粒与晶界受到额外的变形应力，导致应力集中现象影响材料性能甚至出现裂纹缺陷，焊后残余应力的存在又会导致材料在使用前需要去应力退火，增加工序与成本。LNG超低温用钢在服役环境中所承受压力会不断增加或减少并循环，该服役条件会不断消耗焊接接头的韧性，当韧性损耗到达一定程度，初始裂纹就会产生，并随服役时长继续扩展，因此选择能够导致优良韧性的焊材对增加焊后材料使用寿命，减少工业开支，提升焊接接头的性能而言,是一个决定性因素。焊接过程中，焊材的成分及制作工艺、焊接工艺等都对最终焊后接头影响巨大；

S2，采用手工焊条电弧焊(SMAW)的方式进行LNG超低温用钢焊接。

作为优选的实施方式，步骤1的镍基焊条为低氢型药皮镍基药皮焊条或镍基埋弧焊丝。焊后熔敷金属强度相对其他焊材略有降低，但具有良好的延伸塑性、较高的低温韧性和抗裂止裂性能。焊材热膨胀系数与母材相近，焊接工艺便于设计，可操作空间广。

作为优选的实施方式，低氢型药皮镍基药皮焊条或镍基埋弧焊丝中所包含的焊材种类包括ENiCrMo-3、6，ENiCrFe-4、9或ENiMo-8、9。

作为优选的实施方式，步骤1的镍基焊条的镍含量60％以上或70％以上，此类焊条焊后熔敷金属和焊接接头具有低温韧性较好的优点。虽然熔敷金属组织近乎为纯奥氏体，强度较低，成本较高，且熔敷金属强度相比母材较低，焊接接头强度分布不均匀，但为了保持大型LNG低温储罐及LNG运输船为保持产品的低温韧性，可以选择使用该种类焊条进行制造。

作为优选的实施方式，步骤1的镍基焊条为镍含量40％的改性铁镍基药皮焊条或铁镍基埋弧焊丝，焊条焊后熔敷金属及焊接接头低温冲击韧性好，Fe元素的引入导致熔敷金属和焊接接头强度相较于Ni基型有所升高，但Fe元素的引入使得焊接工艺性降低，成本偏高。

Ni基和Ni-Fe基这两类高镍型焊材使用范围广泛，虽然这两种焊材在实际应用中由于Ni元素含量高成本十分昂贵，但是综合焊材使用后焊后产品的使用来看，一方面，这两种焊材焊后接头具有达到标准的低温韧性，同时与母材相近的热膨胀系数也能够保持一定强度。另一方面，该两种焊材焊接工艺性较好，可以避免焊接冷裂纹敏感性的影响，焊后无需热处理或者其他工艺过程。

本实施例中，选择牌号ENiCrMo-6的焊条。表1为使用ENiCrMo-6焊条焊后熔敷金属的化学成分参考范围，国外各厂家的焊条焊后化学组成的差异不明显。焊条焊后使材料具有优良的力学性能，其延伸率40％，屈服强度为440MPa，抗拉强度最高可达720MPa，在-196℃下，低温冲击吸收功达80J。

表1 ENiCrMo-6化学成分

作为优选的实施方式，ENiCrMo-6焊条焊后熔敷金属的力学性能指标为：断后伸长率≥32％，屈服强度Rp0.2≥350MPa，抗拉强度Rm≥620MPa。

焊接采用单道焊工艺导致熔池冷速过快，热影响区析出粗大的板条马氏体组织，焊接接头低温韧性下降。而采用多层多道焊工艺，熔敷金属和焊接坡口受热循环，使热影响区中析出的马氏体发生逆相变，部分板条马氏体发生逆转变析出奥氏体，这些逆转奥氏体细化原有组织晶粒，提高了强度和冲击韧性。因此作为优选的实施方式，步骤2焊接时选用多层多道焊，热输入较低并保持层间温度较低,可得到良好性能的接头。

作为优选的实施方式，ENiCrMo-6焊条使用的焊接和热处理工艺，因焊接电流极性选择直流反接，所以需要降低电弧吹力尽量避免磁偏吹现象。在一般焊接环境下焊前不进行预热处理，直接采用多层多道焊,且降低热输入，控制层温，在该工艺下，焊后熔敷金属组织为奥氏体，强度和韧性都有一定提高。

作为优选的实施方式，低氢型药皮镍基药皮焊条利用药皮过渡合金元素的原理，控制变量试验多种不同含量合金元素的药皮制得ENiCrMo-6焊条，合金元素的引入对焊后熔敷金属强韧性的影响因素及影响规律包括：Nb元素的引入会一定程度改变熔敷金属的析出相，影响其力学性能。少量的Nb引入对强度和塑性提升作用明显，对低温韧性的影响低至可以忽略不计。但是随着其含量的升高，韧性有明显的下降趋势。Cr元素对塑性有较大的影响，恰当含量的Cr引入，有利于提高熔敷金属的延伸率，同时提高其耐腐蚀性。

作为优选的实施方式，低氢型药皮镍基药皮焊条还包括主要合金系为Ni-Cr-Mo-Fe的成分，从而呈现以奥氏体为主的含Ni成分固溶强化体系，熔敷金属在超低温环境下仍保持达到标准的强度和韧性；焊芯为Ni含量高达99.6％的纯镍芯，在压制后药皮中仍保留大量Mo、W和Cr等合金的氧化物和氟化物,并保持其碱性特征。这些合金元素通过焊接过程中药皮的熔化引入熔敷金属。

作为优选的实施方式，低氢型药皮镍基药皮焊条中还包括P和S元素，易与Ni元素结合，析出Ni3P、Ni3S2熔点较低的共晶晶粒，这些杂质晶粒存在熔敷金属中，熔池凝固后期，与主体奥氏体晶粒相邻，晶粒间在晶界上形成类似一层薄膜的形貌，当熔池彻底冷却后，熔敷金属发生收缩产生拉应力导致应力集中于晶间薄膜上出现热裂纹，在缺少一定阻力的前提下，沿晶界迅速扩展甚至发生断裂，强度下降的同时熔敷金属的低温韧性也降低。

作为优选的实施方式，实施步骤2时还包括控制焊接工艺以控制焊接接头各区组织结构。这是由于LNG超低温用钢需要在-100℃至-196℃的环境下工作，因此焊接接头的优越低温韧性是其核心保障。焊接过程中需要避免焊接接头热影响区及其附近的晶粒尺寸过度长大。所以采取措施控制焊接工艺以控制焊接接头各区组织结构。

作为优选的实施方式，控制包括：

(2)控制焊接过程中的道间温度，道间温度会对熔敷金属晶粒产生影响。

作为优选的实施方式，温度越高，焊后接头冷却速率越小，而冷却速度缓慢有利于焊后熔敷金属晶粒的长大，而实际服役需要的熔敷金属晶粒细小，保证强度和塑性，因此焊接前母材不预热，且焊接时道间温度不超过100℃。

作为优选的实施方式，步骤2还包括：考虑焊接环境因素，当焊接环境中温度较低或空气中水蒸气浓度较大时，将焊接坡口及坡口附近区域烘烤加热到40-50℃，去除母材上的冷凝水。

焊接过程中热输入量的选择十分重要，即线能量需要适宜，因为焊接过程中良好的热循环将提高焊接接头和熔敷金属组织均匀性、细化晶粒并提高接头和熔敷金属性能。当热输入过大，在焊接过程中，熔池在高温区间停留时间将延长，冷却速率将大大减小，进而焊接接头热影响区中的粗晶区扩大，熔敷金属晶粒尺寸大幅增加，强度降低。同时，熔池需要一定的冷却时间，使熔池中的焊接夹渣和气泡浮出，避免焊接缺陷，因此线能量的选择不能过大，也不能过小，通常控制在45kJ/cm以下，7kJ/cm以上。

焊接前对母材进行切割或开坡口后，需用砂轮打磨切割后的断面或边缘，以清除热切割后的氧化膜和过热组织，或清除机床加工后的加工应力富集变型区域。打磨后用丙酮洗涤清理，去除覆盖于表面的油污等。

LNG低温用钢多是容易被磁化的强磁性材料，因此焊接过程中，一方面，避免单道焊接，尽量增加焊接层数和焊接道数；另一方面，采用交流电源避免在焊接时常见的磁偏吹现象以避免因熔敷金属组织的不均匀和焊接接头的缺陷导致的对性能的恶化。

LNG超低温用钢焊接性影响因素

(1)焊接冷裂纹

焊接冷裂纹敏感性由焊接母材LNG超低温用钢与熔敷金属的化学组分与焊后组织决定，碳当量是焊接过程中冷裂纹敏感性一个关键影响因子与判断指标。为保证焊接工艺性与焊后性能的良好，LNG超低温用钢的碳当量一般在0.3以下，同时可保证其具有一定的抗冷裂纹能力。但是焊接过程中熔池中的水蒸气可能被还原在部分产生浓度较高的氢气，在氢气集中的环境下，焊接冷裂纹敏感性会有所升高。在焊接坡口的第一层或第一道根部焊接时，由于母材未预热，温度较低，熔池冷却速度快，会产生很强的拘束应力，加上高氢环境下，应力集中材料脆性会增加并增加产生冷裂纹的倾向。故焊接过程中需要控制水蒸气的渗入，防止氢的生成，即焊接规范，焊条烘干等。

(2)焊接热裂纹

LNG超低温用钢的热裂纹敏感系数要求，HCS＜4时对热裂纹敏感性较小。

热裂纹主要包含焊接过程中液态熔池产生的高温液化热裂纹、弧坑热裂纹、高温失延热裂纹和显微疏松热裂纹。根据众多实际生产应用表明，在一定的裂纹长度标准范围内，高温液化、显微疏松和高温失延裂纹，对焊后接头和熔敷金属性能的影响可以忽略不考虑，可以不刻意避免其产生。故LNG超低温用钢材料在焊接过程中重点避免弧坑热裂纹的产生与扩展。焊接热裂纹在高温度区间内，由于晶间延伸性不足以承受熔池凝固所产生的应力集中无法开动位错，或杂质的最小壁厚不具备高温冷却后的塑性变形能力，在焊接中发生沿晶断裂，在缺陷处通过显微观察可看到明显的氧化色。

LNG超低温用钢的焊材通常选择镍基焊材，包括中高镍型，或低镍高锰型，镍基焊材在焊接中都存在一定的热裂纹问题，其中以高镍型焊材最容易出现热裂纹。其原因是熔敷金属中本身含有的S、P等极易与含量丰富的固溶在奥氏体中的Ni再次结合形成低熔点共晶析出，导致晶间偏析，而熔敷金属中的C和Si同时会促进S、P的偏析现象。随着熔池的高温过程中，熔敷金属析出的晶粒在高温下会逐渐长大，而偏析后的低熔点共晶杂志会析出于晶界上，当晶粒越大时，晶界上析出的杂志越多，该特点在奥氏体加析出相的镍基熔敷金属中尤为明显，杂志可在奥氏体晶界上连续分布。

(3)焊接接头的低温韧性

焊后焊接接头中的熔敷金属、热影响区和熔合区的低温韧性普遍降低。焊接过程中的热输入和焊后焊接接头的冷却速度对焊接接头及熔敷金属的低温韧性具有一定影响，主要影响热影响区。当热输入能量过高，熔池温度升高，冷却速度将降低，会减小熔敷金属中的奥氏体含量，奥氏体发生相变产生粗大的贝氏体或马氏体，从而使低温韧性下降。

而焊材的种类将决定焊缝熔敷金属的低温韧性，熔敷金属及熔合区的化学成分大部分由焊材决定，母材的过渡引入只占小部分。Ni基焊材焊后熔敷金属的低温冲击韧性普遍较好，并且其线膨胀系数与母材的类似。当焊材碳元素含量高，或者Ni、Cr含量比落在相图中非奥氏体区时，都会引起低温韧性降低。

(4)焊接气孔

镍基合金的固液相温度线接近，温度差较小，在焊接过程中熔池很快接近凝固，熔敷金属粘性高，熔池流动性差，而镍基焊材对氢气和一氧化碳敏感性高，易在熔池中形核，气泡核不断吞并长大，但由于熔敷金属流动性差，上浮缓慢，在凝固时，熔池中的气泡来不及排出，形成气孔，因此焊前需要将严格控制母材及焊材表面的清洁度，控制焊接环境湿度，并选择合适的烘干温度烘干焊材。

(5)电弧磁偏吹

LNG超低温用钢普遍为强磁性材料，具有较高的磁导率和剩余磁感应强度，通常在钢材出厂后对其进行退磁处理，而在焊接过程中,若采用传统直流电焊机则容易导致进一步磁化，从而发生电弧磁偏吹的现象，熔敷金属焊道变形，影响焊接质量及焊后性能。因此采用交流电焊机进行焊接，当钢材焊接完毕后应采用砂轮打磨清根，其他用电流较大的清根方式容易造成再次磁化，或焊接完毕后通过磁铁对焊后焊接试板进行消磁，在避免电弧磁偏吹和材料二次磁化的同时，尽可能降低一线焊工的工作强度，同时节约焊接加工成本。

本实施例还提供了一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接系统，包括：

焊材选择子系统，用于选择镍基焊条作为焊材，LNG超低温用钢最低服役温度为-196℃，该环境下最为重要的性能指标为低温韧性，既要求熔敷金属本身低温韧性合格，又需要要求焊接接头熔合区及热影响区低温韧性合格，故LNG超低温用钢配套焊材的膨胀系数必须与母材近似，若膨胀系数超过一定差距，焊接接头熔合区与热影响区会因膨胀系数不同，晶粒与晶界受到额外的变形应力，导致应力集中现象影响材料性能甚至出现裂纹缺陷，焊后残余应力的存在又会导致材料在使用前需要去应力退火，增加工序与成本。LNG超低温用钢在服役环境中所承受压力会不断增加或减少并循环，该服役条件会不断消耗焊接接头的韧性，当韧性损耗到达一定程度，初始裂纹就会产生，并随服役时长继续扩展，因此选择能够导致优良韧性的焊材对增加焊后材料使用寿命，减少工业开支，提升焊接接头的性能而言,是一个决定性因素。焊接过程中，焊材的成分及制作工艺、焊接工艺等都对最终焊后接头影响巨大；

本实施例还提供了一种存储器，存储有多条指令，指令用于实现如实施例的方法。

如图2所示，本实施例还提供了一种电子设备，包括处理器301和与处理器301连接的存储器302，存储器302存储有多条指令，指令可被处理器加载并执行，以使处理器能够执行如实施例的方法。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，其特征在于，包括：

步骤1，选择镍基焊条作为焊材；

2.根据权利要求1所述的一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，其特征在于，所述步骤1的所述镍基焊条的镍含量60％以上或70％以上的镍基焊条，或者为镍含量40％的改性铁镍基药皮焊条或铁镍基埋弧焊丝。

3.根据权利要求1所述的一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，其特征在于，所述步骤1的所述镍基焊条为低氢型药皮镍基药皮焊条或镍基埋弧焊丝；所述低氢型药皮镍基药皮焊条或镍基埋弧焊丝中所包含的焊材包括ENiCrMo-3、6，ENiCrFe-4、9或ENiMo-8、9；所述低氢型药皮镍基药皮焊条利用药皮过渡合金元素的原理，控制变量试验多种不同含量合金元素的药皮制得ENiCrMo-6焊条，所述ENiCrMo-6焊条焊后熔敷金属的力学性能指标为：断后伸长率≥32％，屈服强度Rp0.2≥350MPa，抗拉强度Rm≥620MPa；ENiCrMo-6焊条使用的焊接和热处理工艺，因焊接电流极性选择直流反接，降低电弧吹力尽量避免磁偏吹现象；所述低氢型药皮镍基药皮焊条还包括主要合金系为Ni-Cr-Mo-Fe的成分，从而呈现以奥氏体为主的含Ni成分固溶强化体系，熔敷金属在超低温环境下仍保持达到标准的强度和韧性；焊芯为Ni含量高达99.6％的纯镍芯，在压制后药皮中仍保留大量Mo、W和Cr合金的氧化物和氟化物,并保持其碱性特征；这些合金元素通过焊接过程中药皮的熔化引入熔敷金属；所述低氢型药皮镍基药皮焊条中还包括P和S元素，易与Ni元素结合，析出Ni3P、Ni3S2熔点较低的共晶晶粒。

4.根据权利要求1所述的一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，其特征在于，所述步骤2采用多层多道焊工艺，熔敷金属和焊接坡口受热循环，使热影响区中析出的马氏体发生逆相变，部分板条马氏体发生逆转变析出奥氏体，这些逆转奥氏体细化原有组织晶粒，提高了强度和冲击韧性。

5.根据权利要求4所述的一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，其特征在于，所述步骤2在一般焊接环境下焊前不进行预热处理，直接采用多层多道焊,且降低热输入，控制层温，在该工艺下，焊后熔敷金属组织为奥氏体。

6.根据权利要求1所述的一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，其特征在于，实施所述步骤2时还包括控制焊接工艺以控制焊接接头各区组织结构；所述控制包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接方法，其特征在于，所述步骤2还包括：考虑焊接环境因素，当焊接环境中温度较低或空气中水蒸气浓度较大时，将焊接坡口及坡口附近区域烘烤加热到40-50℃，去除母材上的冷凝水。

8.一种实施权利要求1-7任一所述焊接方法的基于镍基焊条的LNG超低温用钢焊接系统，其特征在于，包括：

焊材选择子系统，用于选择镍基焊条作为焊材；

焊接子系统，用于采用手工焊条电弧焊的方式进行LNG超低温用钢焊接。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令，所述处理器用于读取所述指令并执行如权利要求1-7任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述多条指令可被处理器读取并执行如权利要求1-7任一所述的方法。