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不同热处理工艺对9ni低温容器用钢组织与性能的影响

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金属热处理 2024年第2期49卷 98-103页

作者：李铖彭其春童志博梁亮齐江华肖爱达董常福武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 长江师范学院材料科学与工程学院重庆408100 湖南华菱涟源钢铁有限公司技术中心湖南娄底417009

研究了QT和QLT两种热处理工艺对9ni钢力学性能的影响规律,并探讨了其韧化机理。结果表明,QT和QLT处理对9ni钢的力学性能影响明显,并且对比QT处理试样,QLT处理试样的抗拉强度和屈服强度有所下降,伸长率小幅度提高,但其低温冲击性能增加显... 详细信息

研究了QT和QLT两种热处理工艺对9ni钢力学性能的影响规律,并探讨了其韧化机理。结果表明,QT和QLT处理对9ni钢的力学性能影响明显,并且对比QT处理试样,QLT处理试样的抗拉强度和屈服强度有所下降,伸长率小幅度提高,但其低温冲击性能增加显著,增加了近40 J。QT处理试样具有典型韧性断裂特征,其冲击断口附近,存在较粗大马氏体组织,偏聚带主要为板条状马氏体,且板条之间呈现出多边化的趋势,组织中存在一定量的亮衬区域,主要为回火过程中形成的逆转变奥氏体,能明显改善9ni钢的低温韧性。而QLT处理试样板条状马氏体更为细小和均匀,在板条间隙亮衬区域分布更为广泛,其低温冲击后试样存在更多尺寸较小且分布均匀的韧窝。低温冲击试验后QT和QLT处理试样的逆转变奥氏体体积分数分别为0.88%和6.60%,因此QLT处理试样的低温韧性较好,而逆转变奥氏体吸收了基体中固溶强化元素后,导致屈服强度降低。

关键词： 9ni钢调质处理两相区热处理显微组织低温韧性

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9ni钢手工电弧焊焊接接头组织与性能研究

机电产品开发与创新 2024年第1期37卷 83-87页

作者：彭清和颜文煅许剑枫闽南理工学院福建石狮362700

针对运输船用9ni钢,研究手工电弧焊焊接工艺下9ni钢焊接接头的组织与理化性能。组织分析表明,手工电弧焊下9ni钢的焊缝组织由奥氏体和析出相组成,结晶形态为规则树枝状晶,且方向性较明显;焊接热影响区组织由板条马氏体组成,焊接粗晶区... 详细信息

针对运输船用9ni钢,研究手工电弧焊焊接工艺下9ni钢焊接接头的组织与理化性能。组织分析表明,手工电弧焊下9ni钢的焊缝组织由奥氏体和析出相组成,结晶形态为规则树枝状晶,且方向性较明显;焊接热影响区组织由板条马氏体组成,焊接粗晶区板条马氏体组织分布较均匀,偏析较分散,强韧性和机械性能不错。化学成分分析表明,9ni钢板焊缝的化学成分与母材匹配性良好。焊接理化性能试验表明,手工电弧焊下焊接接头的低温韧性等性能满足标准要求,结合理论性能及断口分析,手工电弧焊焊接接头的低温韧性表现良好。

关键词： 9ni钢手工电弧焊组织性能

LNG储罐9ni钢焊接接头射线检测试验研究与工程应用

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石油化工设备技术 2024年第1期45卷 22-25,I0002页

作者：钱盛杰王三军周鑫张亮王磊张亮宁波市特种设备检验研究院宁波315048 宁波恒信工程检测有限公司宁波315200 国家管网集团天津液化天然气有限公司天津300457

9ni钢具有良好的机械性能、可焊性以及低温韧性,已广泛应用于LNG低温储罐。但由于LNG储罐焊缝余高的存在,9ni钢材料的焊缝和母材对射线的吸收性不同,常规胶片技术的底片质量往往难以满足标准要求,给射线检测带来很大的困难。文章通过对... 详细信息

9ni钢具有良好的机械性能、可焊性以及低温韧性,已广泛应用于LNG低温储罐。但由于LNG储罐焊缝余高的存在,9ni钢材料的焊缝和母材对射线的吸收性不同,常规胶片技术的底片质量往往难以满足标准要求,给射线检测带来很大的困难。文章通过对数字射线技术和常规胶片技术进行成像效果比对与分析,得出了数字射线技术的成像质量优于胶片技术的结论,再通过合理的工艺设置,成功解决了9ni钢焊接接头检测难题。此外,文章还以某容积为20万m 3的LNG低温储罐为例,对数字射线技术在LNG安装工程项目中的应用情况进行了介绍,应用结果显示,数字射线技术在成像质量和检测工时两个方面具有显著优势,有望得到进一步的推广应用。

关键词： LNG储罐 9ni钢数字射线对接焊缝

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超低温压力容器用9ni钢的冶炼生产实践

特殊钢 2024年第1期45卷 27-32页

作者：张天舒黄治成迟云广杨建湖南湘钢五米宽厚板厂湘潭411101

介绍了某钢厂采用120 t转炉→LF炉→扒渣/捞渣→LF炉→VD炉→板坯连铸工艺生产超低温压力容器用9ni钢的冶炼实践情况,采用转炉+LF炉脱碳脱磷工艺,控制转炉出钢w[P]≤0.009%、w[C]≤0.05%,炉后平均脱P率74.3%,平均脱碳率51.2%,生产过程... 详细信息

介绍了某钢厂采用120 t转炉→LF炉→扒渣/捞渣→LF炉→VD炉→板坯连铸工艺生产超低温压力容器用9ni钢的冶炼实践情况,采用转炉+LF炉脱碳脱磷工艺,控制转炉出钢w[P]≤0.009%、w[C]≤0.05%,炉后平均脱P率74.3%,平均脱碳率51.2%,生产过程中,P的控制难度相比C的控制难度大。采用扒渣工艺下钢水的平均返磷率为16.89%,而捞渣工艺下钢水的平均返磷率为22.61%,扒渣工艺下钢水的返磷率低,但生产节奏长15~20 min,钢水量损失平均增加3.1 t/炉。镍板由转炉废钢槽加入调整为全部由LF炉加入后,ni平均收得率提高了3.74%。通过对生产工艺的优化,中间包钢水P、S、N、T. O、C满足内控要求,钢水纯净度高,铸坯低倍中心偏析达到C类1.0~1.5级,表面质量良好,轧制钢板在-196℃下性能优良。

关键词： 9ni钢脱磷脱碳扒渣捞渣

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热处理对9ni钢焊接接头低温性能的影响

山西大同大学学报（自然科学版） 2024年第1期40卷 96-99页

作者：彭清和颜文煅周学林志灿闽南理工学院光电与机电工程学院福建石狮362700

针对天然气罐用9ni钢及其焊接接头在低温条件下塑韧性恶化问题,研究9ni钢经手工电弧焊后,调质热处理(QT)和两相区热处理(QLT)工艺对焊接接头低温性能的影响规律。结果表明:QT热处理优化方案为淬火温度800℃、回火温度570℃,其热处理过... 详细信息

针对天然气罐用9ni钢及其焊接接头在低温条件下塑韧性恶化问题,研究9ni钢经手工电弧焊后,调质热处理(QT)和两相区热处理(QLT)工艺对焊接接头低温性能的影响规律。结果表明:QT热处理优化方案为淬火温度800℃、回火温度570℃,其热处理过程淬火温度对9ni钢低温性能的作用主要是由裂纹扩展功完成,回火温度对9 ni钢接头低温性能的作用是由裂纹形成功来完成;QLT优化方案为淬火温度800℃、中间淬火温度670℃、回火温度570℃,其淬火温度对9ni钢低温性能影响很少,中间淬火温度对9ni钢材焊接接头低温性能影响主要由裂纹扩展功完成,回火温度对9ni钢接头低温性能的作用主要是由裂纹扩展功完成。

关键词： 9ni钢焊接接头调质热处理两相区热处理低温性能

热处理工艺及Nb微合金化对9ni钢组织性能的影响

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特殊钢 2024年第3期45卷 70-74页

作者：刘朝霞孙宪进刘俊叶建军王柯徐光琴江阴兴澄特种钢铁有限公司研究院江阴214400

为了适应LNG燃料罐、储罐使用需要,对9ni钢进行冶炼、轧制关键工艺控制,研究两相区热处理工艺及Nb微合金化对组织性能的影响。结果表明,随着亚温淬火温度的升高,屈服强度、抗拉强度、屈强比先降低后升高。随着回火温度的升高,屈服强度... 详细信息

为了适应LNG燃料罐、储罐使用需要,对9ni钢进行冶炼、轧制关键工艺控制,研究两相区热处理工艺及Nb微合金化对组织性能的影响。结果表明,随着亚温淬火温度的升高,屈服强度、抗拉强度、屈强比先降低后升高。随着回火温度的升高,屈服强度与抗拉强度逐渐降低,伸长率升高;当回火温度为600℃时,屈服强度与抗拉强度达到最低值,伸长率达到最高值。亚温淬火态组织呈现大、小晶粒并存状态,有助于降低钢板屈强比。Nb微合金化9ni钢板成品组织主要为回火索氏体组织及3%~8%残余奥氏体。0.015%Nb的加入使9ni钢平均屈服强度提高约50 MPa,抗拉强度提高约40 MPa,-196℃横向夏比V型冲击吸收能提高约40 J。

关键词： LNG Nb微合金化 9ni钢回火索氏体

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9ni钢热变形行为及热加工图

塑性工程学报 2022年第4期29卷 135-143页

作者：宋泽乔志霞赵倩张海军天津商业大学机械工程学院天津300134

使用Gleeble-1500D热模拟试验机对9ni钢进行了热压缩变形实验,研究其在应变量为0.8、变形温度为800~1150℃、应变速率为0.1~5 s^(-1)下的热变形行为,并对不同热变形条件下实验样品的微观组织进行了系统研究。研究发现,针对不同的变形条... 详细信息

使用Gleeble-1500D热模拟试验机对9ni钢进行了热压缩变形实验,研究其在应变量为0.8、变形温度为800~1150℃、应变速率为0.1~5 s^(-1)下的热变形行为,并对不同热变形条件下实验样品的微观组织进行了系统研究。研究发现,针对不同的变形条件,真应力-真应变曲线中的流变应力随着变形温度的升高以及应变速率的降低而逐渐下降,应变速率在1150℃时对流变应力的影响比在800℃时更明显。通过引入Zener-Hollomon方程构建了9ni钢的本构方程,并绘制了不同应变下9ni钢的热加工图。通过计算得到9ni钢的应变热激活能为295.601 kJ·mol^(-1)。结合变形后的微观组织分析获得9ni钢的最佳热加工变形温度范围为900~1000℃、应变速率范围为1~1.5 s^(-1)以及变形温度为1000~1150℃、应变速率为0.1~5 s^(-1)。在该范围内发生了完全动态再结晶,功率耗散效率大于0.27,为9ni钢的控轧控冷工艺参数制定及优化提供了参考。

关键词： 9ni钢热变形行为本构方程热加工图

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9ni钢焊接接头的力学性能与失效评定曲线

机械工程材料 2022年第8期46卷 28-32,39页

作者：刘长军龚伟忠曾鑫徐秀清刘俊杰谈建平华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室上海200237 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 中国石油天然气集团公司石油管工程技术研究院西安710000

通过试验获得9ni钢焊接接头、母材和焊缝在室温20℃和低温-158℃下的拉伸和断裂性能,对比分析了温度对性能的影响;建立了母材和焊缝的近似R6选择2失效评定曲线(FAC)以及9ni钢焊接接头的FAC,并进行了对比。结果表明:低温下母材的拉伸和... 详细信息

通过试验获得9ni钢焊接接头、母材和焊缝在室温20℃和低温-158℃下的拉伸和断裂性能,对比分析了温度对性能的影响;建立了母材和焊缝的近似R6选择2失效评定曲线(FAC)以及9ni钢焊接接头的FAC,并进行了对比。结果表明:低温下母材的拉伸和断裂性能以及接头和焊缝的拉伸性能均高于室温下,焊缝的断裂韧度几乎不随温度改变;不同温度下焊缝的屈服强度和断裂韧度均低于母材,焊缝是9ni钢焊接接头的薄弱区域。由室温拉伸性能构建的近似选择2 FAC包络面积均略小于采用低温拉伸性能构建的FAC,故可用室温拉伸性能构建近似选择2 FAC对9ni钢焊接接头进行安全评定;分段选取室温下母材和焊缝的近似选择2 FAC构建的焊接接头FAC能最保守地对低温9ni钢含缺陷结构进行安全评定。

关键词： 9ni钢焊接接头力学性能失效评定曲线液化天然气

9ni钢激光焊接工艺试验及焊接接头性能研究

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9Ni钢激光焊接工艺试验及焊接接头性能研究

作者：王浩南华大学

学位级别：硕士

全球天然气需求持续增长,天然气为方便运输通常会被压缩、冷凝(-163℃)至液态,故天然气液罐材料需具备优良的低温力学性能,9ni钢凭借良好的超低温韧性,逐渐取代了传统天然气液罐材料。本文探讨在极端环境下服役的9ni低温钢激光自熔焊接... 详细信息

全球天然气需求持续增长,天然气为方便运输通常会被压缩、冷凝(-163℃)至液态,故天然气液罐材料需具备优良的低温力学性能,9ni钢凭借良好的超低温韧性,逐渐取代了传统天然气液罐材料。本文探讨在极端环境下服役的9ni低温钢激光自熔焊接工艺。首先使用单一变量法,初选工艺参数范围并探讨工艺参数对焊缝中心微观组织的影响;再制定三因素三水平正交试验,综合考虑焊缝成形效果,得出优化工艺参数;借助舍弗勒相图对焊缝组织进行预测,利用体视显微镜观察宏观形貌、扫描电镜观察微观组织并进行能谱分析;利用维氏硬度计、万能试验机测试常温力学性能;利用冲击试验机对焊接接头进行低温冲击试验(-196℃);最后利用ANSYS Workbench有限元分析软件对激光自熔焊的温度场进行数值模拟,对比实际焊接结果,验证模型的准确性,并通过模型,深入了解焊接过程及冷却过程温度变化规律。试验结果如下:1、采用XL-F3000光纤激光焊接机,对9ni钢板材进行激光自熔焊。使用单一变量法及正交试验法确定5mm厚9ni钢板材激光自熔焊的较优参数:激光功率3000W,离焦量:0mm,焊接速度20mm/s。9ni钢激光自熔焊焊缝组织由马氏体+少量针状铁素体组成,其组织与舍弗勒相图预测结果一致,焊缝中心部分呈等轴晶形态,柱状树枝晶分布在焊缝中心的两侧,热影响区靠近焊缝一侧为粗大的板条状马氏体,靠近基材一侧为细小的板条状马氏体+残余奥氏体;扫描能谱分析谱图可知,焊缝中心区域组织及焊缝侧组织在成型过程中元素总体未发生太大变化,中心区域ni、Mn元素比焊缝侧要略低。2、9ni钢激光自熔焊接头试样拉伸试验发现,断裂位置在基材,有明显韧性断裂特点,拉伸试样抗拉强度均值为810.3MPa,屈服强度均值为656.3MPa。硬度试验发现,随着测试点距焊缝中心距离的增加,硬度先上升后下降,焊缝区域硬度均值为300HV,热影响区中的近基材部位硬度最高,峰值达370HV,基材硬度为240HV。接头低温冲击试验焊缝中心冲击吸收功为37.1J,距焊缝中心1mm处冲击吸收功为43.6J,距焊缝中心2mm处冲击吸收功为65.5J,基材的冲击吸收功为80.3J,虽然冲击吸收功随焊缝中心距离增加而升高,但各位置低温冲击吸收功均达到标准要求。3、在ANSYS Workbench瞬态热分析模块中插入命令流加载热源模型及各项边界条件,使用正交试验得到的优化工艺参数进行温度场数值模拟,分析焊接过程及冷却过程温度变化规律,所得熔池截面图与实际试验所得焊接接头进行对比,对比结果显示两者一致性较高。

关键词： 9ni钢激光自熔焊温度场低温韧性