Nb及析出相對LNG儲罐用9Ni鋼焊材強韌化的影響研究.pdf

1、我國是能源大國，過度依賴煤炭，隨著能源結構調整和環(huán)保壓力增加，清潔能源的供給迫在眉睫。液化天然氣(Liquefied Natural Gas，簡稱LNG)因體積小，燃燒放熱大且無污染等優(yōu)點，其需求逐年增漲。LNG存儲設備要求鋼材在超低溫服役環(huán)境具備足夠的強度及韌性儲備，目前我國LNG儲罐用9Ni鋼，已完全實現(xiàn)國產化，但配套鎳基焊接材料仍然依賴進口，且焊接技術不成熟，因此開展焊材國產化研制，對天然氣產業(yè)裝備建設自主化、保障國家能源安全意義

2、重大。
　　本文在闡述了全球LNG儲罐用9Ni鋼及其焊接問題研究基礎上，獨立研制了9Ni鋼焊條，總結了Nb對熔敷金屬的顯微組織影響規(guī)律，采用拉伸試驗、彎曲、硬度和沖擊試驗檢測力學性能，結合掃描電鏡以及熱力學計算等方法，研究了熔敷金屬的強韌化機理，結果表明：采用鎳基焊條，焊縫形成奧氏體組織，Nb具有減小枝晶寬度、細化晶粒的作用，在晶間處以碳化物的形式析出強化晶界，阻礙裂紋的萌生和擴展，隨著Nb含量升高，析出相尺寸變大數(shù)量增多，塑韌性

3、有所損傷。經檢測，自主研制的2號焊條(Nb含量1.30％)，熔敷金屬性能優(yōu)良，抗拉強度為705MPa，屈服強度為478MPa，低溫沖擊功Akv116J，符合LNG儲罐設備的要求。
　　為研究9Ni鋼焊材的工藝適應性，分別使用焊條電弧焊和埋弧焊進行焊接試驗。利用金相顯微鏡和掃描電鏡對焊條電弧焊接頭顯微組織進行分析，力學性能檢測使用拉伸、彎曲、硬度和沖擊試驗進行，同時對接頭熔合區(qū)奧氏體-馬氏體結晶界面凝固理論進行研究。結果表明：自行研

4、制的焊條與國產9Ni鋼焊接工藝適應性良好，焊縫組織為奧氏體，熱影響區(qū)為馬氏體，熔合區(qū)為狹窄的平面晶組織。焊縫強度高于母材，側彎完好無裂紋，焊縫與母材界面處結合良好，熱影響區(qū)出現(xiàn)硬度最高值為360HV5，焊縫至熱影響區(qū)沖擊韌性逐漸升高，焊縫平均沖擊韌性達到115J，符合低溫韌性要求。埋弧焊焊縫組織為奧氏體，存在析出相提高了焊縫強度，彎曲性能良好，熱影響區(qū)硬度值最高為339HV5，焊縫平均沖擊韌性達到94J，斷口分析顯示接頭各位置均屬韌性斷