9ni钢及其焊材的研究与9ni钢应用-凯时尊龙

随着我国经济的迅速发展，液化天然气（lng）用量每年以10%的速度增长，预计不久的将来，天然气将成为我国在煤和石油之后的第三大能源。储存和运输lng所用低温9ni钢已成为钢铁行业生产的又一个焦点。
9ni钢取代ni-cr不锈钢已成为建造lng低温储罐的主要材料。9ni钢始于美国国际镍公司的产品研究实验室，最低使用温度可达-196℃。第一台9ni钢储罐于1952年在美国率先投入使用。1980年，我国从法国引进7台9ni钢制作的容积达1.0×104m3球罐，并于20世纪80年代末开始进行lng装置的实践。2004年，我国首个大型低温液化气项目（广东lng工程）共有3台大型储罐，单台容积1.6×104m3。到目前为止，中石油、中石化和中海油已建成或在建的大型低温lng储罐有20多台。因9ni钢具有良好的焊接性能及优良的低温韧性，成为国际上低温设备领域使用广泛的钢种，我国也在逐步实现9ni钢的国产化。从2008年开始，在国家发改委等部门支持下，鞍钢、南钢及太钢等国内钢铁企业陆续成功研发出国产低温9ni钢，打破了9ni钢长期进口现象，加速了我国lng工业的发展。
9ni钢的低温力学性能主要决定于其化学成分，尤其是c和n的含量。此外，9ni钢的韧性还取决于钢的纯净度和微观组织。较低的碳含量可使回火时马氏体中碳化物的析出减少，提高低温韧性，而碳含量过高则会使焊接性能和冷脆性能显著恶化。9ni钢中添加ni，可增强基体的交叉滑移能力，减少间隙原子与位错的交互作用，可降低ac3点、细化晶粒、降低脆性转变温度，使材料的低温韧性得到明显改善。
目前，9ni钢有三种主要热处理工艺：
1）nnt处理，第一次正火加热至900℃空冷，第二次正火加热至790℃空冷，然后在550～580℃回火后急冷，处理后的组织为回火马氏体与贝氏体。
2）qt处理，在800℃水淬或油淬，然后550～580℃回火，处理后的组织为低碳马氏体。
3）iht处理，即α γ双相区淬火 回火，通常800℃水淬 670℃水淬，然后经550～580℃回火，处理后的组织为低碳马氏体。
研究结果表明：
（1）9ni钢的三种热处理工艺后，9ni钢低温韧性由低到高分别是nnt＜qt＜iht，是由于逆转奥氏体分布和数量不同，使得iht比qt的低温韧性高。
（2）9ni钢焊接用chnicrmo-6，chf205/chw-nicrmo-3和chf206/chw-nicrmo-4，焊接工艺性能良好，力学性能优异，且价格便宜，为工业和工程材料生产带来巨大前景。
（3）9ni钢焊接过程中容易出现的问题主要包括热裂纹、冷裂纹、电弧磁偏吹和低温韧性四种，其中热裂纹缺陷比较突出，需要重点控制。
（4）9ni钢具有良好的焊接工艺性能，选用合适的焊接工艺措施，就可以避免焊接冷、热裂纹及焊后低温韧性的下降。

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