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9Ni钢及其焊材的研究与9Ni钢应用

时间:2016-08-08    来源:0375-8201707   人气:

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。

9Ni钢板材服务热线13733919801

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