專(zhuān)利名稱(chēng)：：縫焊36Ni-Fe合金結(jié)構(gòu)及其制造和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及焊接鋼及其制造方法，這種焊接鋼用于存儲(chǔ)容器、管道和其它設(shè)備。更具體地，這種焊接鋼，包括焊縫本身，由具有低熱膨脹系數(shù)的鐵鎳合金形成。這種焊接鋼可以用于形成適于運(yùn)輸和/或存儲(chǔ)低溫物質(zhì)一一例如液化天然氣(LNG)——的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
：在諸如油和氣的各種行業(yè)中，需要在低溫條件下存儲(chǔ)和運(yùn)輸物質(zhì)，其中，物質(zhì)可能是從氣態(tài)冷卻并且液化而來(lái)。例如，需要在低溫條件下一一例如從-110。C到大約-170r的溫度范圍——并且壓力在從大約大氣壓到大約6000kPa的寬范圍內(nèi)存儲(chǔ)和運(yùn)輸LNG的容器。還需要在低溫下安全經(jīng)濟(jì)地存儲(chǔ)和運(yùn)輸其它壓縮流體一一例如，氧氣、氮?dú)?、氦氣、氫氣、氬氣、氖氣、氟、空氣、甲烷、乙烷、丙烷一一的容器。?dāng)選擇材料以存儲(chǔ)或者運(yùn)輸?shù)蜏匚镔|(zhì)時(shí)，存在許多挑戰(zhàn)。所選擇的材料必須保持足夠的延展性和拉伸強(qiáng)度，以避免在低溫條件下失效。易于延展的材料是優(yōu)選的，因?yàn)樵谶^(guò)大的應(yīng)力下它們會(huì)變形，而脆性材料則破碎。許多材料隨著溫度降低從易于g過(guò)渡到易于破碎，使得它們不適于低溫應(yīng)用。同時(shí)，材料必須還具有低的熱膨脹系數(shù)(CTE)。CTE確定了材料隨著溫度降低的收縮量。這種收縮在低溫結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力并且改變它的幾何外形；所以較低的CTE可以減少這種效應(yīng)。尤其是，低溫管經(jīng)常需要將管巻成環(huán)狀，以阻礙管中的流動(dòng)作為代價(jià)來(lái)緩解由于高CTE導(dǎo)致的熱應(yīng)力。通常，低溫結(jié)構(gòu)優(yōu)選使用金屬，因?yàn)樗鼈冊(cè)诘蜏叵戮哂懈叩臋C(jī)械強(qiáng)度和延展性。盡管許多金屬在低溫下易碎，但是具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)(fcc)的金屬一一例如，鋁、銅、鎳及其合金一一是易于g的。包括按重量計(jì)35-50%的鎳的鎳鐵合金由于其低的CTE是優(yōu)選的fcc金屬。有時(shí)稱(chēng)作FeNi36并通常由ImphyAlloys公司在商標(biāo)"Invar"下出售的36%Ni-Fe合金由于其特別4氐的CTE是優(yōu)選的。使用金屬加工低溫結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的困難。希望生產(chǎn)出整體具有一致的材料特性的結(jié)構(gòu)。尤其是，希望低溫結(jié)構(gòu)具有一致的機(jī)械強(qiáng)度和熱膨脹特性。如果結(jié)構(gòu)不具有一致的機(jī)械強(qiáng)度，斷裂將可能首先發(fā)生在機(jī)械強(qiáng)度較小的區(qū)域，而機(jī)械強(qiáng)度較大的區(qū)域則能夠承受此時(shí)的應(yīng)力。同時(shí)，不均勻的熱膨脹行為在低溫條件下產(chǎn)生額外的應(yīng)力。當(dāng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域由于較高的CTE而具有較大的收縮時(shí)，沿著高低CTE之間的邊界產(chǎn)生額外的應(yīng)力，這會(huì)導(dǎo)致機(jī)械失效。這種現(xiàn)象通常稱(chēng)作"CTE失配"。為避免機(jī)械強(qiáng)度和CTE的不一致(variance)，金屬低溫結(jié)構(gòu)經(jīng)常由單個(gè)模具或者坯件形成，以獲得均勻的材料特性。例如，金屬管可以由單個(gè)鋼坯通過(guò)首先將該鋼坯加熱到大約1000'C并然后使用曼內(nèi)斯曼式穿孔方法沿該鋼坯的軸線穿一縱向孔而形成。然后，通過(guò)一系列的擠壓和熱/冷尺寸成形(sizing)方法將壁厚和直徑形成期望的幾何尺寸。對(duì)于低溫結(jié)構(gòu)，這種獲取均勻機(jī)械強(qiáng)度和CTE的工藝是有效的，然而，由于經(jīng)濟(jì)性和尺寸上的考慮，它們的使用受到限制。通常，由于高溫和需要進(jìn)一步的擠壓和尺寸成形，形成坯件或者模具比其它技術(shù)更昂貴。并且，成形結(jié)構(gòu)的整體尺寸受到模具體積或者待加工坯件體積的限制。由于當(dāng)前通過(guò)鑄造、鍛造或者其它任何方法制造的模具或者坯件的體積有限，由單個(gè)模具或者坯件形成超過(guò)特定尺寸的金屬低溫結(jié)構(gòu)是不實(shí)際的。運(yùn)輸限制也約束了由單個(gè)模具或坯件形成的結(jié)構(gòu)的尺寸。作為由單個(gè)模具或坯件形成金屬低溫結(jié)構(gòu)的替代，可使用焊接工藝來(lái)形成結(jié)構(gòu)，其中，材料沿著接縫連接在一起。典型的焊接工藝涉及沿著接縫應(yīng)用一些能源，以形成材料熔池，材料熔池在冷卻時(shí)聚結(jié)并形成密閉接頭。有許多能源可以用于焊接低溫結(jié)構(gòu)，包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波。通常沿著接縫添加填料，以幫助基體材料/母材的焊接。填料在焊接過(guò)程中熔化，并且聚結(jié)成為沿著接頭接縫固化的焊道(weldbead)的一部分。填料通常用來(lái)改進(jìn)各種焊接特性。例如，可以通過(guò)選擇一種填料使得焊縫的機(jī)械強(qiáng)度超過(guò)基體材料的機(jī)械強(qiáng)度，以確保沿著焊縫不會(huì)發(fā)生機(jī)械失效。低溫結(jié)構(gòu)使用焊接技術(shù)的一個(gè)例子是生產(chǎn)管。管可以通過(guò)使用高速巻繞成型機(jī)床首先把金屬板成型為具有規(guī)定直徑、長(zhǎng)度和縱向接縫區(qū)域的管狀形狀制成。然后，根據(jù)管道和低溫工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，使用機(jī)械強(qiáng)度大于基體材料的金屬填料利用氣體保護(hù)鴒極電弧焊技術(shù)一一也稱(chēng)作鴒極惰性氣體保護(hù)焊(TIG)—一進(jìn)行焊接。焊接技術(shù)經(jīng)常優(yōu)選用于生產(chǎn)低溫結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)椋c形成坯件或者模具相比，焊接技術(shù)可以生產(chǎn)更大的結(jié)構(gòu)并且更經(jīng)濟(jì)。取代形成坯件或者模具，原材料可以是通過(guò)低成本連鑄形成的金屬板。如果需要，焊接工藝允許連接多個(gè)金屬板。因此，所制造的結(jié)構(gòu)的尺寸不會(huì)受到原材料的限制，在一些例子中，為避免運(yùn)輸限制，可以在現(xiàn)場(chǎng)制造。此外，焊接工藝本身也比擠壓和/或熱加工和冷加工中的一種更經(jīng)濟(jì)。盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，焊接技術(shù)用于生產(chǎn)低溫結(jié)構(gòu)依然受到限制，因?yàn)樗鼈儠?huì)固有地產(chǎn)生不均勻的材料特性。由于焊接過(guò)程會(huì)沿著接縫產(chǎn)生不同的微結(jié)構(gòu)，焊縫通常具有不同的機(jī)械特性。典型地，使用與基體金屬匹配的填料進(jìn)行焊接會(huì)沿著接縫產(chǎn)生較大的晶粒尺寸，這會(huì)導(dǎo)致焊縫的機(jī)械強(qiáng)度較低，易于引起失效。為避免沿著焊縫出現(xiàn)失效，經(jīng)常使用機(jī)械強(qiáng)度較高的填料來(lái)使得焊縫強(qiáng)度高于基體材料強(qiáng)度。然而，用于焊接36%Ni-Fe合金的強(qiáng)度較高的填料通常比基體材料具有更大的CTE(為獲取更高強(qiáng)度而添加合金)，這導(dǎo)致CTE失配從而在低溫條件下可能導(dǎo)致失效。所以，當(dāng)前存在著對(duì)改進(jìn)的縫焊36%Ni-Fe合金結(jié)構(gòu)及其制造和使用方法的持續(xù)需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)焊接工藝，該結(jié)構(gòu)的焊縫和基體材料具有相似的熱膨脹系數(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及用36%M-Fe合金制造結(jié)構(gòu)——例如，用于諸如運(yùn)輸、輸送或者存儲(chǔ)低溫液體的低溫應(yīng)用領(lǐng)域中的管的結(jié)構(gòu)一一的新方法。在一個(gè)實(shí)施例中，一種結(jié)構(gòu)焊接方法包括(l)形成具有期望壁厚、長(zhǎng)度和接縫區(qū)域的結(jié)構(gòu)，(2)使用36%Ni-Fe合金沿著接縫區(qū)域?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接，多余的焊接合金留在接縫區(qū)域作為焊道的一部分，(3)加工硬化焊道(例如，冷加工)，使接縫區(qū)域的厚度與結(jié)構(gòu)的期望壁厚近似相同，(4)熱處理接縫區(qū)域。完成熱處理后，接縫區(qū)域內(nèi)部的晶粒尺寸與結(jié)構(gòu)的其它部分處的相似。這種結(jié)構(gòu)適用于低溫應(yīng)用和低溫條件。在另一實(shí)施例中，管包括(1)具有預(yù)定壁厚和長(zhǎng)度的管狀體部，和(2)沿著管狀體部的長(zhǎng)度延伸的焊縫。管狀體部和焊縫由36。/。Ni-Fe合金制成并且具有基本相同的晶粒尺寸。這種管適用于低溫應(yīng)用和低溫條件。參照以下的詳細(xì)說(shuō)明和例子，本發(fā)明的這些和其它實(shí)施例、特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更清楚。下面將參照附圖進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，其中圖l是不同成分Ni-Fe合金的熱膨脹系數(shù)的曲線圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的工藝步驟的流程圖；圖3a-圖3b是根據(jù)本發(fā)明的不同焊^^頭的透視圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及36%Ni-Fe合金的焊接，這可以形成適用于低溫條件下的結(jié)構(gòu)(例如，管)。36%Ni-Fe合金非常適于用于低溫結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)?，它在低溫下易于a并且對(duì)于Ni-Fe合金而言這種成分產(chǎn)生的CTE最小，非常低。參照?qǐng)Dl，示出CTE隨M-Fe合金成分變化的曲線圖。從圖1中可以清楚地看出，在496'C處存在一個(gè)明顯的CTE最小值，大約是1.3xIO-6'C-1,對(duì)應(yīng)于36。/。Ni-Fe合金。這大約是典型不銹鋼的CTE的1/10。這里所用的36。/。Ni-Fe合金是由整體結(jié)合在本文中作為參考的ASTMF1684或者ASTMA333/A333M規(guī)范定義的。在實(shí)施例中，36%Ni-Fe合金包括36%的M以及余量Fe和在ASTM規(guī)范中所述量的微量元素。在一個(gè)實(shí)施例中，36%Ni-Fe合金包括在ASTMF1684中所述的合金UNSNo.K93603。在一個(gè)實(shí)施例中，36%Ni-Fe合金包括在ASTMA333/A333M中所述的合金Grade11。在一個(gè)實(shí)施例中，36%Ni-Fe合金包括在表1中所述的一種或者多種合金。在一個(gè)實(shí)施例中，36%Ni-Fe合金包括具有如在圖1的曲線圖中所示的最小CTE的合金。所有元素應(yīng)理解為按照重量百分比給出。表l:ASTMF1684<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>法制造的一個(gè)或者多個(gè)金屬板。在實(shí)施例中，所述板還具有在規(guī)范ASTMF1684或者ASTMA333/A333M中所述的特征?？梢詫?duì)金屬板進(jìn)行進(jìn)一步處理，以獲得期望的特性，例如光滑度、抗腐蝕等等。所述板優(yōu)選基本上具有均勻的微結(jié)構(gòu)，以便確保在初始材料內(nèi)部具有一致的機(jī)械特性?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出根據(jù)本發(fā)明的工藝步驟200的流程圖。如上所述，焊接前，可以首先對(duì)初始材料進(jìn)行本領(lǐng)域內(nèi)已知的各種金屬加工處理，以形成期望的幾何形狀210?？梢允褂酶鞣N技術(shù)一一包括鉆削、車(chē)削、攻絲、切削、磨削或其它本領(lǐng)域內(nèi)已知的方法一一對(duì)初始材料進(jìn)行加工。此外，初始材料可以通過(guò)鍛造、軋制、擠壓、旋壓、彎曲或其它任何本領(lǐng)域內(nèi)已知的技術(shù)形成。例如，可以對(duì)板材進(jìn)行熱軋或者冷軋形成管狀，以制造管。在一些實(shí)施例中，然后可以使用機(jī)加工技術(shù)使管的邊緣變薄。一旦獲得了期望的幾何形狀，就可以使用焊接技術(shù)例如，焊條電弧焊/手工電弧焊(shieldedmetalarc)、氣體保護(hù)鴒極電弧焊或者鴒極惰性氣體保護(hù)焊(TIG)、氣體保護(hù)熔化極電弧焊或者熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MIG)、等離子弧焊、電子束焊、氧乙炔焰焊接、點(diǎn)焊、縫焊/滾焊、凸焊、閃光焊或其它任何本領(lǐng)域內(nèi)已知的技術(shù)一一焊接至少一條接縫220。任何接頭類(lèi)型都可以用于焊接。例如，可以使用如圖3a所示的對(duì)接接頭或者如圖3b所示的單V形預(yù)制接頭。其它合適的接頭型式包括角接接頭、端接接頭、雙V形預(yù)制接頭、單U形接頭和雙U形接頭。例如，如圖3b所示，單V形預(yù)制接頭包括兩個(gè)錐面，這兩個(gè)錐面沿著接縫的軸線交于一點(diǎn)，以形成V形。接頭幾何形狀處的空隙用于容納焊接過(guò)程中添加的填料，以形成焊道，焊道故意做得比基體材料厚一些，以l更將來(lái)允許冷卻收縮?？梢允褂门c36%Ni-Fe合金基體材料具有完全相同或者大致相同成分的填料材料來(lái)填充各種類(lèi)型接頭形成的空隙。對(duì)填料和基體材料材料進(jìn)行匹配可以確保焊縫和基體材料具有完全相同或者大致相同的CTE，并避免CTE失配。在一個(gè)實(shí)施例中，使用36%Ni-Fe合金填料通過(guò)氣體鴒極電弧焊在由36%Ni-Fe板材形成的單V形接頭內(nèi)形成焊道。焊縫固化后，對(duì)焊縫進(jìn)行加工硬化處理230，例如冷軋、輾平(planishing)或者其它任何本領(lǐng)域內(nèi)已知的方法，以便對(duì)焊縫進(jìn)行冷加工。無(wú)意受到理論限制，^目信加工硬化處理230提高了位錯(cuò)密度和/或向材料中增加了用于在隨后的熱處理和退火處理中的晶粒細(xì)化的激發(fā)能量。金屬的屈服機(jī)理涉及位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。增加位錯(cuò)密度會(huì)阻礙晶粒運(yùn)動(dòng)，這是因?yàn)槲诲e(cuò)可能相互交叉形成"割階"。由于屈服機(jī)理受到阻礙，焊縫的屈服強(qiáng)度得到提高。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)輾平焊縫使焊縫厚度減小來(lái)對(duì)焊縫進(jìn)行加工硬化。經(jīng)輾平后的焊縫厚度可減小大約20%到大約60%，作為選擇，可減小大約20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%或60%。在一個(gè)實(shí)施例中，輾平焊縫，使得焊道具有與基體材料相似(例如，大約相同或基本相同)的厚度。對(duì)焊縫或者整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理或者退火處理240,以侵z使焊縫中的晶粒尺寸減小到與基體材料的相似(例如，大約相同或基本相同)。在一個(gè)實(shí)施例中，焊縫中的平均晶粒尺寸偏離基體材料中的平均晶粒尺寸10%或者以下。無(wú)意受到理論限制，樹(shù)目信晶粒尺寸的減小會(huì)導(dǎo)致更多的晶粒邊界，更多的晶粒邊界會(huì)阻礙導(dǎo)致屈服的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而屈服強(qiáng)度提高。并且，由于使材料破碎所需的應(yīng)力大小與晶粒尺寸成反比，因此熱處理工藝使得材料的極限抗拉強(qiáng)度提高。熱處理工藝240結(jié)束后，焊道的強(qiáng)度會(huì)等于或者超過(guò)基體材料的強(qiáng)度。例如，焊道和基體材料的強(qiáng)度都會(huì)超過(guò)應(yīng)用規(guī)范一一例如，本文中所公開(kāi)的ASTM規(guī)范——中所給出的最小抗拉強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，在可以有效細(xì)化晶粒尺寸的條件下，對(duì)焊縫本身局部加熱或者對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)加熱，以獲得容許)^艮的一致的晶粒結(jié)構(gòu)，以使焊縫或接縫區(qū)域或其結(jié)合再結(jié)晶。合適的熱處理?xiàng)l件包括以足夠或有效的時(shí)間和溫度加熱焊縫和/或整個(gè)結(jié)構(gòu)以使得焊縫和/或接縫區(qū)域經(jīng)歷那些變化(例如，再結(jié)晶、晶粒尺寸細(xì)化/一致化等)。在一個(gè)實(shí)施例中，將焊縫和/或整個(gè)結(jié)構(gòu)加熱到760到870°C(1400到1600T)足夠或有效的時(shí)間，以經(jīng)歷那些變化(例如，再結(jié)晶、晶粒尺寸細(xì)化/一致化等)。焊縫或整個(gè)結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行多個(gè)熱處理循環(huán)。熱處理后，可以對(duì)焊縫或整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行所期望的各種中間和/或最終加工，包括噴射處理、清洗和酸洗。例如，在一些情況下，可能希望利用超聲波檢查焊縫。同樣地，在一些情況下，可以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴射處理或者化學(xué)酸洗來(lái)去除氧化物沉積。也可以選擇對(duì)制造好的結(jié)構(gòu)進(jìn)行涂層。由于整個(gè)焊縫和基體材料具有相似的成分和晶粒結(jié)構(gòu)，因此使用標(biāo)準(zhǔn)焊接技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大致一致的機(jī)械強(qiáng)度和熱膨脹特性。結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)該足以適合在低溫條件下工作，可用屈服強(qiáng)度、極限抗拉強(qiáng)度和韌度來(lái)測(cè)量。極限抗拉強(qiáng)度可以用標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，例如，整體結(jié)合在本文中作為參考的ASTM標(biāo)準(zhǔn)E8-04中的"用于金屬材料拉伸試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法"所規(guī)定的技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)的基體材料和焊縫在室溫下的極限抗拉強(qiáng)度等于或者大于58ksi，或者等于或大于60ksi，或者等于或大于65ksi。屈服強(qiáng)度可以用標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，例如，在ASTM標(biāo)準(zhǔn)E8-04中的"用于金屬材料拉伸試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，，所規(guī)定的技術(shù)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)的基體材料和焊縫在室溫下的屈服強(qiáng)度等于或者大于30ksi,或者等于或大于3333ksi,或者等于或大于35ksi。本發(fā)明可以用來(lái)制造工業(yè)過(guò)程中使用的任何結(jié)構(gòu)，例如像那些在低溫條件下工作的需要低CTE的結(jié)構(gòu)。特別是，本發(fā)明適于制造用于存儲(chǔ)、輸送和運(yùn)輸液化氣體的結(jié)構(gòu)，這些氣體包括但不限于氮?dú)?、氧氣、氦氣、氫氣、氖氣、氟、氬氣、曱烷、空氣、丙?LP)和天然氣(LNG)。在一個(gè)實(shí)施例中，本文所述的結(jié)構(gòu)可以用于LNG工藝。一些合適的氣體液化工藝和有關(guān)i殳備和結(jié)構(gòu)的例子在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)^^開(kāi)No.20030005698和美國(guó)專(zhuān)利No.7,074,322;7,047,764;7，127，914;6,722,157;6,658,8921;6,647,744;6,250,105;6，158，240;6,125,653;6,070,429;6,023,942;5,724,833;5,651,270;5,600,969;5,611,216;5，473，900;4,698,080;4,548,629;4，430，103;4,225,329;4,195,979和4,172,7111，每一個(gè)都被完整地結(jié)合在本文中作為參考。可以使用本發(fā)明實(shí)施的結(jié)構(gòu)包括在管道中通常使用的幾何形狀一一例如，管狀形狀或者彎管接頭一一或者在存儲(chǔ)容器中使用的幾何形狀一一例如，帶有盤(pán)形的、橢圓形的或平的底部的球或者圓柱。這些管和存儲(chǔ)容器可以用于在岸或者離岸液化、運(yùn)輸、存儲(chǔ)或者再氣化設(shè)施，包括諸如平臺(tái)、船塢和油船的海洋設(shè)施。在所選擇的任何結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該理解為該結(jié)構(gòu)包括期望的壁厚、長(zhǎng)度和接縫區(qū)域。本發(fā)明特別適合于生產(chǎn)管，可以容易地使板形成管狀結(jié)構(gòu)，該管狀結(jié)構(gòu)包含有易于輾平的線性接縫。當(dāng)圖示并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例后，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神或教導(dǎo)下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行修改。本文所述的實(shí)施例僅是示例性的，而非限制性的。系統(tǒng)和設(shè)施的許多變型和修改是可能的并且都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，本發(fā)明并不想囿于任何特定的幾何形狀，并且可以用于制造在低溫條件下工作的任何結(jié)構(gòu)。因此，保護(hù)范圍不限于本文所述的實(shí)施例，而僅受到所附的權(quán)利要求的限制，權(quán)利要求的范圍應(yīng)該包括權(quán)利要求的主題的所有等同物。特別是，除非特別明確指明順序，權(quán)利要求中所述的步驟并非有意要求按照任何特定的順序進(jìn)行或者某一步驟必須在另一步驟開(kāi)始前完成。權(quán)利要求1.一種結(jié)構(gòu)焊接方法，包括形成具有期望壁厚、長(zhǎng)度和接縫區(qū)域的結(jié)構(gòu)，其中，該結(jié)構(gòu)由36％Ni-Fe合金基體材料制成；使用36％Ni-Fe合金填料沿著接縫區(qū)域?qū)λ鼋Y(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接，多余的焊接增強(qiáng)部留在接縫區(qū)域作為焊道的一部分；對(duì)焊道進(jìn)行冷加工，使接縫區(qū)域的厚度減??；以及在有效導(dǎo)致接縫區(qū)域具有大約等于或者大于基體材料的極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度或者兼具兩者的條件下，對(duì)接縫區(qū)域進(jìn)行熱處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，接縫區(qū)域和基體材料具有等于或者大于58ksi的極限抗拉強(qiáng)度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，接縫區(qū)域和基體材料具有等于或者大于30ksi的屈服強(qiáng)度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，接縫區(qū)域和基體材料具有大約相等的熱膨脹系數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，接縫區(qū)域和基體材料具有大約相等的晶粒尺寸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，熱處理在溫度范圍從大約1400T到大約1600下的溫度下進(jìn)行有效使接縫區(qū)域再結(jié)晶的一段時(shí)間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，冷加工后，接縫區(qū)域的厚度在從大約20%到大約80%的范圍內(nèi)減小。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，冷加工后，接縫區(qū)域的厚度與所述結(jié)構(gòu)的期望壁厚基;^目同。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用鴒極惰性氣體焊接方法進(jìn)行所述焊接。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，接縫區(qū)域由單V形預(yù)制接頭形成。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成結(jié)構(gòu)的步驟還包括對(duì)板進(jìn)行成形，以形成接縫區(qū)域。12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)是適用于低溫工作的管或者存儲(chǔ)容器。13.—種結(jié)構(gòu)焊接方法，包括形成具有期望壁厚、長(zhǎng)度和接縫區(qū)域的結(jié)構(gòu)，其中，該結(jié)構(gòu)由36%Ni-Fe合金基體材料制成；使用36%Ni-Fe合金填料沿著接縫區(qū)域?qū)λ鼋Y(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接，多余的焊接增強(qiáng)部留在接縫區(qū)域作為焊道的一部分；對(duì)焊道進(jìn)行冷加工，使接縫區(qū)域的厚度減??；以及在有效導(dǎo)致接縫區(qū)域再結(jié)晶的條件下，對(duì)接縫區(qū)域進(jìn)行熱處理。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，再結(jié)晶后，接縫區(qū)域和基體材料具有大約相等的晶粒尺寸。15.—種具有至少一個(gè)焊縫區(qū)域的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)和該焊縫區(qū)域由36%M-Fe制成，并且該結(jié)構(gòu)和該焊縫區(qū)域具有大約相等的熱膨脹系數(shù)。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)和該焊縫區(qū)域具有等于或大于58ksi的極限抗拉強(qiáng)度、等于或者大于30ksi的屈服強(qiáng)度或者兼具兩者。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括適用于在低溫條件下工作的管或者存儲(chǔ)容器。18.—種具有至少一個(gè)焊縫區(qū)域的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)和該焊縫區(qū)域由36V。M-Fe合金制成，并且具有大約相等的晶粒尺寸。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)和該焊縫區(qū)域具有大約相等的熱膨脹系數(shù)。20.—種具有至少一個(gè)焊縫區(qū)域的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)和該焊縫區(qū)域由36%Ni-Fe合金制成，并且具有等于或者大于58ksi的極限抗拉強(qiáng)度、等于或者大于30ksi的屈服強(qiáng)度或者兼具兩者。全文摘要本申請(qǐng)涉及一種由36％Ni-Fe合金鋼制成的焊接結(jié)構(gòu)及其制造方法，這種焊接結(jié)構(gòu)用于存儲(chǔ)容器、管道和其它與低溫物質(zhì)相關(guān)的設(shè)備。焊接鋼在焊縫和基體鋼內(nèi)具有相似的熱膨脹系數(shù)。文檔編號(hào)C21D8/10GK101678493SQ200880015277公開(kāi)日2010年3月24日申請(qǐng)日期2008年4月4日優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日發(fā)明者S·L·威爾遜申請(qǐng)人:科諾科菲利浦公司