宝山钢铁股份有限公司 张汉谦 刘慧斌

上海液化天然气有限责任公司 金 罕

1 前言

2017年国家核准了上海液化天然气有限公司2台20万m3LNG储罐的扩建工程，该工程为上海市重大工程项目。作为目前国内在建容积最大的LNG储罐工程，与之前建设的同类储罐不同点在于该工程的设计、储罐关键材料的供应商、施工单位均为国内企业，其中宝钢股份中标了储罐用 X7Ni9和S275J2钢板。为保证工程建设顺利，实现并创造优质工程，有必要根据相关设计和建造技术要求对所用X7Ni9钢板进行详细分析，制定合理生产工艺流程，设计关键生产工艺参数，以便与实际生产相结合，从而实现钢板的各项指标完全符合设计和建造技术要求。

本文对20万m3LNG储罐用X7Ni9钢板特点进行了归纳和总结，并结合宝钢股份5 m宽厚板产线装备实际，设计了合理的生产工艺流程，提出关键生产工艺控制要点和相应的保障措施，以此为今后同类工程或容积更大的储罐工程建设提供一些借鉴。

2 X7Ni9钢板的技术要求和特点

2.1 技术要求

工程采购X7Ni9钢板的化学成分要求见表1。作为对比，EN 10028：4—2009中X7Ni9钢板的化学成分要求见表 2，GB 3531—2014《低温压力容器用钢板》中06Ni9DR钢板的化学成分要求见表3。

表1 采购X7Ni9钢板的化学成分要求%

表2 EN 10028：4—2009中X7Ni9钢板的化学成分要求%

表3 GB/T 3531—2014中06Ni9DR钢板的化学成分要求%

从表1中可知，该工程所用X7Ni9钢板的C、P、S等元素的含量要求远远高于标准的要求，为低碳、低硫、低磷，实现该成分要求在生产上具有一定的难度。

设计采购的X7Ni9钢板厚度5～40 mm，交货状态均为调质态，其力学性能要求见表4。作为对比，EN 10028：4—2009中X7Ni9钢板的力学性能要求见表 5，GB 3531—2014《低温压力容器用钢板》中06Ni9DR钢板的力学性能要求见表6。

表4 采购X7Ni9钢板的力学性能要求

表5 EN 10028：4-2009中X7Ni9钢板的力学性能要求

表6 GB 3531—2014中06Ni9DR钢板的力学性能要求

从表4～6可知，该工程采购钢板未按标准中的30 mm厚度分界，因此厚度大于30 mm的钢板，室温下的屈服强度要求均高于国内外标准要求，抗拉强度和断后伸长率要求与标准相同。采购钢板在－196 ℃下三个标准试样的冲击吸收能量的平均值和单个值要求均高于EN 10028：4—2009标准，单个值要求也高于GB 3531—2014标准的要求。尺寸为7.5 mm、5 mm冲击试样冲击吸收能量的要求更是明显高于标准中通常标准试样冲击吸收能量要求的70%或50%。工程采购X7Ni9钢板的拉伸性能、冲击性能指标要求较高：要求冲击试样的侧向膨胀值≥0.64 mm，纤维状断口≥75%。室温下冷弯要求与标准相同；对于罐壁所用最厚钢板，需要进行－196 ℃下落锤试验并合格。

工程采购要求中，6 mm厚度及其以上钢板需全部按照EN 10160—1999标准进行超声波检验，而国内外标准中，6 mm厚X7Ni9钢板通常不进行超声波探伤。运抵安装现场时，钢板的剩磁强度不超过50 Gs，这与通常的标准要求相同。

2.2 钢板尺寸及其加工要求

本工程设计钢板的规格见表7。所有钢板都需按照建造图纸要求，抛丸后下料、成型、加工好焊接坡口，涂好防锈漆。与之前国内建造 20万 m3所用同类钢板规格相比，本工程设计的钢板宽度达到3 711 mm，需预制加工完成后运抵施工现场。其中，5 mm、6 mm薄规格钢板数量占到供货钢板总数的60%以上。

表7 20万m3 LNG储罐所用X7Ni9钢板规格mm

3 钢板生产工艺流程设计

针对本工程用X7Ni9钢板的采购技术要求，结合宝钢股份5 m宽厚板产线实际，制定其生产工艺流程如下：三脱铁水→转炉+精炼→连铸→连铸坯修磨→轧钢→表面检测和抛丸→调质热处理→探伤→性能检测→抛丸和下料→涂漆→成型→剩磁、表面、尺寸检测→包装→运抵现场。

以下为满足钢板设计要求的几个关键工序。

3.1 冶炼和连铸

该工序的目的是根据订货钢板的厚度，设计C、Ni、Mo等元素内控要求不同的冶炼成分，实现调质后性能达到采购的技术要求。

冶炼时，利用三脱铁水，通过转炉+精炼，实现钢板所要的化学成分。实际生产时，将 C、Ni、Mn、Si的含量控制在内控要求的范围内，将S、P含量内控要求要严于钢板的采购技术要求。连铸时，选用合适的保护渣，严格控制钢液的过热度，采用合适的拉速，降低和减少连铸坯表面缺陷的生成，为实现优良表面质量的钢板奠定基础。根据所生产钢板的尺寸要求，浇铸成250 mm或300 mm厚连铸坯。

3.2 轧制和热处理

对于壁板，首先沿宽度方向轧制，保证宽度上达到3 711 mm的交货尺寸；对＞8 mm厚度的钢板，为提高轧制效率，长度上按二倍尺或三倍尺轧制；对于5～8 mm薄规格的钢板，精确控制板坯的加热温度，重点保证轧制钢板的板型。

为了保证热处理钢板的表面质量，入炉前对轧制钢板进行抛丸处理。在氮气保护的无氧化炉中加热，达到设计的加热温度并保温。出炉后进入辊压式压力淬火机中淬火，实现钢板淬火板型优良。然后不同厚度的钢板按照设计的保温温度和保温时间时间进行回火，实现钢板所需的力学性能。

3.3 防磁化

X7Ni9钢的特点之一就是易磁化。钢板的剩磁强度超过一定数值时，焊接操作会引起电弧的磁偏吹，可造成焊缝局部未熔合等焊接缺陷。剩磁强度的控制是X7Ni9钢板生产中控制关键点之一。为此，采取热处理完成后的 X7Ni9钢板禁止与碳钢板或磁盘吊接触，全部采用真空吸盘吊或不锈钢卡勾吊装。在专门规划出的工位上切割，并堆放在与碳钢钢板隔离的垛位上。热处理后钢板要全流程防磁化，实现安装前钢板的剩磁强度不超过设计要求。

3.4 钢板切割、成型与涂漆

按照安装图纸要求，对钢板进行抛丸、下料、坡口加工、喷漆和成型等加工工序。定尺下料时，采用等离子或激光切割，保证切割边缘质量。按照钢板在储罐中的位置，用机加工方法加工焊接坡口。使用可焊接底漆，对钢板的上下表面进行喷漆，实现运输、建造期间的钢板防锈。坡口加工、成型、涂漆、包装、中间库堆垛或现场库堆垛时，也要防磁化。

3.5 钢板超声波探伤和表面检测

6 mm及其以上钢板全部进行超声波检查，合格级别为EN 10160—1999标准中S2。钢板边部全部进行超声波检查，合格级别为 EN 10160—1999标准中E4。仔细检查钢板表面，发现任何缺陷，立即修磨去除，并用渗透检验确认。为了提高探伤效率，宝钢一方面增加探伤人员，一方面专门设计和采购了4通道探伤仪。

3.6 钢板运输方案

成型后钢板，按照其形状包装后放在专用货架上，钢板之间用木条隔开。按照规划的运输方案运抵施工现场。结合本工程实际，全部采用公路运输。为防止运输中钢板发生磁化，禁止装载钢板的车辆在高压线下停留或在磁性较强的电气设备旁停放。施工现场需开辟出专门场地来堆放未安装的钢板。

4 钢板性能举例

目前，宝钢已经完成了工程所需大部分钢板的生产。表8和表9为宝钢所生产的本工程用最大厚度40 mm和最大厚度29.6 mm、宽度3 711 mm X7Ni9钢板的实际化学成分和力学性能。29.6 mm厚壁板的弯曲性能、－196 ℃冲击试验结果均合格，钢板出厂时的剩磁强度低于25 Gs。

表8 生产的X7Ni9钢板的实际化学成分举例%

表9 生产的X7Ni9钢板的力学性能举例

对比表8和表9与表1和表4可知，生产的X7Ni9钢板完全满足设计采购技术要求，实物钢板的S、P含量控制低，－196 ℃冲击韧性高且稳定。

5 结语

上海LNG扩建工程项目中20万m3LNG储罐所用的X7Ni9钢板，化学成分要求高，力学性能指标要求严，宽度大，薄规格钢板数量多，探伤工作量大，剩磁强度控制难，按施工图纸加工后包装交货，生产流程长。宝钢通过设计合理生产工艺流程，严格控制关键生产工序，生产的钢板达到了设计和建造技术要求，为工程顺利建造奠定了基础。20万 m3LNG储罐用X7Ni9钢板的顺利生产，也为今后建造更大容积 LNG储罐工程积累了经验和应用实绩。