CN119403639A 焊接接头的制造方法、焊接接头、低温液化气罐的设计方法和低温液化气罐 （日本制铁株式会社）

2024.12.18PCT/JP2023/0225982023.06.19WO2023/248977JA2023.12.28用温度下起因于焊缝金属的线膨胀系数与母材出为了在低温液化气罐的运用中低温液化气罐CTOD值为必需的CTOD值以上的厚钢板作为所述2热应力计算工序，在该工序中，求出在所述低温液化气罐的使缝金属的线膨胀系数与所述母材的线膨胀系数之差而在所述焊接接头产CTOD值测定工序，在该工序中，测定在所述低温液化气罐的焊接工序，在该工序中，使用被确认出所述热影响区的所述CTOD值为所述2.一种焊接接头，是具备母材和焊缝金属、在所述低温液化气罐的使用温度下的CTOD值为将起因于所述焊缝金属的线膨胀系数与所述母材的线膨胀系数之差而产生的热应力的影在所述低温液化气罐的使用温度下的CTOD值为由下述(1)式计算出的必需的CTOD值δ04.一种低温液化气罐的设计方法，是在内槽具有由母材和热应力计算工序，在该工序中，求出在所述低温液化气罐的使缝金属的线膨胀系数与所述母材的线膨胀系数之差而在所述对接焊接部产5.一种低温液化气罐，是在内槽具有由母在所述低温液化气罐的使用温度下的所述对接焊接部的CTOD值为将起因于所述焊缝金属的线膨胀系数与所述母材的线膨胀系数之差而在所述对接焊接部产生的热应力的影3在所述低温液化气罐的使用温度下的所述对接焊接部的CTOD值为由下述(2)式计算出板厚为25mm以下的内槽材的所述对接焊接部的在一165℃下的CTOD值δ满足下述(3)式在所述(3)式和所述(4)式中，Tw为以1/℃为单位的所述焊缝金属的线膨胀系数，Tb为以1/℃为单位的所述母材的线膨胀系数。板厚为超过25mm且40mm以下的内槽材的所述对接焊接部的在一165℃下的CTOD值δ满足在所述(5)式和所述(6)式中，Tw为以1/℃为单位的所述焊缝金属的线膨胀系数，Tb为以1/℃为单位的所述母材的线膨胀系数。板厚为25mm以下的内槽材的所述对接焊接部的在一165℃下的CTOD值δ满足下述(7)式在所述(7)式和所述(8)式中，Tw为以1/℃为单位的所述焊缝金属的线膨胀系数，Tb为以1/℃为单位的所述母材的线膨胀系数。板厚为超过25mm且50mm以下的内槽材的所述对接焊接部的在一165℃下的CTOD值δ满足4以1/℃为单位的所述母材的线膨胀系数。5送的配管冷却时，有时产生由构成它们的母材与焊缝金属的线膨胀系数之差引起的应力锈钢构成的配管与由因瓦合金构成的配管的异种材料的接合。在专利文献1中例示了含有[0009]作为低温液化气罐的一种的LNG(LiquefiedNaturalGas；液化天然气)罐的内而LNG罐的低成本化。作为低成本化的一个方法可考虑使焊接材料中所含有的Ni的含量减触的罐的内槽的制造中使用了低成本且线膨胀系数大的焊接材料的情况也能够抑制来自6[0012][1]本发明的一方式涉及的焊接接头的制造方法，是用于低温液化气罐的内槽且[0017][2]本发明的另一方式涉及的焊接接头，是上述焊缝金属的线膨胀系数比上述母温度下的CTOD值为将起因于上述焊缝金属的线膨胀系数与上述母材的线膨胀系数之差而产生的热应力的影响考虑进去后的必需的CTO可以为由下述(1)式计算出的必需的CTOD值δ0以上。[0022][4]本发明的另一方式涉及的低温液化气罐的设计方法，是在内槽具有由母材和述焊缝金属的线膨胀系数与上述母材的线膨胀系数之差而在上述对接焊接部产生的热应[0026][5]本发明的又一方式涉及的低温液化气罐，是在内槽具有由母材和焊缝金属构CTOD值为将起因于上述焊缝金属的线膨胀系数与上述母材的线膨胀系数之差而在上述对接焊接部产生的热应力的影响考虑进去后的必需的CT7对接焊接部的CTOD值也可以为由下述(2)式计算出的必需的CTOD值δ0以上。上述母材的线膨胀系数[1/℃]。且40mm以下的内槽材的上述对接焊接部的在一165℃下的CTOD值δ也可以满足下述(5)式和上述母材的线膨胀系数[1/℃]。上述母材的线膨胀系数[1/℃]。[0044][11]根据上述[7]所述的低温液化气罐，其可以是地上式的LNG罐，板厚为超过25mm且50mm以下的内槽材的上述对接焊接部的在一165℃下的CTOD值δ也可以满足下述(9)式为上述母材的线膨胀系数[1/℃]。8y[0053]图3是在FEM解析的各条件下的在一196℃下的与焊接线垂直的方向的应力σ的等y[0055]图5是表示C型独立式的船舶用LNG罐的罐中的焊接接头的设想缺陷位置的示意[0056]图6是用于说明C型独立式的船舶用LNG罐中的焊接接头的设想缺陷尺寸的示意[0058]图8是表示在C型独立式的船舶用LNG罐中板厚为25mm的情况下的、每个缺陷位置的线膨胀系数比Tw/Tb与必需的CTOD[0059]图9是表示在C型独立式的船舶用LNG罐中板厚为40mm的情况下的、缺陷类型位置的线膨胀系数比Tw/Tb与必需的CTOD[0063]图13是表示在地上式LNG罐中板厚为25mm的情况下的、每个缺陷位置的线膨胀系数比Tw/Tb与必需的CTOD值δ0的关系的曲线图。[0064]图14是表示在地上式LNG罐中板厚为50mm的情况下的、每个缺陷位置的线膨胀系数比Tw/Tb与必需的CTOD值δ0的关系的曲线图。属的线膨胀系数与母材的线膨胀系数之差而在9母材的线膨胀系数之差而在焊接接头产生的热应力。该热应力例如通过FEM(Finite解析的母材和焊缝金属的线膨胀系数。将FEM解析模型设为：长度I＝1000mm、宽度w=yy数比Tw/Tb与165℃时间点的热应力的最大值的关系。图4是表165℃下的焊接线方向应力σx以及与焊接线垂直的方向的应力σy的关系的曲线图。如图4所示，在165℃下的热应力(焊接线方向应力σx以及与焊接线垂直的方向的应力σy)与线膨胀下起因于焊缝金属的线膨胀系数与上述母材的线膨胀系数之差而在上述焊接接头产生的社制TM7000型)，将基准温度设为20℃,以5℃/min的速度从20℃降温至190℃,测定降温线膨胀系数的平均值以及母材的线膨胀系数的平均值分别作为焊缝金属的线膨胀系数以温液化气罐的运用中低温液化气罐不发生脆性的CTOD值δ0的计算方法。合于由国际海事组织制定的IGC代码的C型罐中的对接焊接部(焊接接头)所要求的必需的来进行缝焊(Seamweld)从而形成焊缝金和缺陷4B的位置是在C型LNG罐的使用中容易产生边量H是焊接接头1A中的、母材2D的板厚方向中央位置与母材2E的板厚方向中央位置的在[0100]所谓特性裂纹尺寸c0是将各种裂纹置换为K值(应力扩大系数)相等的板厚贯通裂y起的应力σ1设为对7％Ni钢的容许应力230MPa加上通过上述FEM解析而求出的热应力而得y[0137]上述(12)式中的Kt是平均弹性应力集中系数，σnet是针对除了裂纹尺寸以外的实[0138]具有错边和角变形的对接焊接接头的平均弹性应力集中系数Kt能够通过下述合线的缺陷。缺陷4D是在母材2G与焊缝金属3D的熔融线中配置于远离焊缝金属3C(能够忽yyyy考非专利文献1，使用相对于级别2(level2)地震运动的、评价部的拉伸应力σt=述(17)式求出LNG罐中的焊接接头1B的必需的CTOD值δ0。LNG罐的运用中低温液化气罐不发生脆性断裂而必需的CTOD值δ中板厚为25mm的情况下的、每个缺陷位置的线膨胀系数比Tw/Tb与必需的CTOD值δ0的关系[0184]在本工序中，测定在低温液化气罐的使用温度下的焊接接头的热影响区的CTOD[0186]在本工序中，使用被确认出热影响区的CTOD值δ为必需的CTOD值δ0以上的厚钢板[0189]药芯焊丝是向将钢带成形为U型而得到的开口管的内部通过开口部供给焊药之热影响区的CTOD值δ是为了在低温液化气罐的运用中低温液化气罐不脆性断裂而必需的的使用温度下的CTOD值为将起因于焊缝金属的线膨胀系数与母材的线膨胀系数之差而产生的热应力的影响考虑进去后的必需的CT线膨胀系数与母材的线膨胀系数之差而产生的热应力的影响考虑进去后的必需的CTOD值[0198]母材的厚度例如为6～50mm。在船舶用罐的情况下，可以为25mm以下、或者超过热影响区的CTOD值δ是为了在低温液化气罐的运用中低温液化气罐不脆性断裂而必需的上述(17)式计算出的必需的CTOD值δ0以区的CTOD值达到必需的CTOD值以上的方式选属的线膨胀系数与母材的线膨胀系数之差而在对接焊接部产生的热应力的影响考虑进去[0213]在低温液化气罐是船舶用的LNG罐、且内槽材的板厚超过25mm且在40mm以下的情[0215]在低温液化气罐是地上式的LNG罐、且内槽材的板厚超过25mm且在50mm以下的情上所述只不过是例示，具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上相同的构成、且起到同样的作用效果的技术方案，不论是怎样的技术方案都包括在本发明的技术范围值δ为将起因于焊缝金属的线膨胀系数与母材的线膨胀系数之差而在对接焊接部产生的热应力的影响考虑进去后的必需的CTOD值δ0以即使是使用了低成本且线膨胀系数大的焊接材料的情况也能够抑制来自焊接部的脆性断来算出了在低温液化气罐的使用温度下起因于焊缝金属的线膨胀系数与母材的线膨胀系[0219]另外，母材的线膨胀系数和焊缝金属的线膨胀系数是由各自的化学成分决定的[0222]设想了C型独立式的船舶用LNG罐中的焊接接头的母材为7％Ni钢(线膨胀系数Tbyy[0232]将必需的CTOD值的计算结果示于表2。考虑了线膨胀系数的本发明例的必需的CTOD值成为与未考虑线膨胀系数的现有技术的必需的CTOD值相比高出33～41％的值。即，