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超低碳9Ni钢焊接接头低温韧性研究.pdf
近年来，中国大力推进、实施清洁能源战略，作为低成本的天然气储运方
法液化天然气工业正以迅猛的速度递增，对制造LNG贮罐罐体的关键材料镍系
低温用9Ni钢及焊接技术提出了巨大需求。然而这一材料及其装焊技术主要依
赖于进口，这对LNG工业的发展已经形成很大制约，同时对国家的能源安全保
障也极为不利。因此，掌握低温9Ni钢及焊接技术，推动LNG设备的国产化进
程是我国能源项目发展的迫切需要。其中，9Ni钢作为LNG储罐内壁用材料，
直接与冷冻LNG接触、长期服役于一162℃的低温环境，因此，为保障焊接低温
容器的安全，对9Ni钢的焊接接头低温韧性进行研究有着重要的工程意义。
针对新研制的国产超低碳9Ni钢板，在分析了其有关焊接性能的基础上，
根据GB2358和BS7448标准，采用MTS809材料测试系统分别对9Ni钢焊接
接头的热影响区、熔合区和焊缝进行了裂纹张开位移试验，同时在测试过程中，
通过HIROX长焦距显微镜实时观察了CTOD试样裂纹尖端扩展情况；在此基
础上，对计算CTOD的Wells公式进行了讨论并提出了新的修正公式。为表征
9Ni钢焊接接头在低温下钝缺口的快速断裂，根据EN875和GB／T229标准，采
用JBD-300C超低温冲击试验机对9Ni钢焊接接头的不同区域、不同焊缝百分比
的试样进行了系列低温Charpy冲击试验。采用扫描电镜和能谱仪对试样断口形
貌与微区成分进行扫描与分析。为探讨低温断裂韧性与组织结构之间的关系，
采用MM6显微镜对9Ni钢接头的微观组织和晶粒度进行了观察和测量。
试验结果表明，国产超低碳9Ni钢焊接接头低温断裂韧性达到了ASklE和
BS7777标准有关要求。CTOD试验和低温Charpy冲击试验结果都显示了熔合区
为断裂韧性最低区域，焊缝区次之，热影响区韧性最高。从Charpy V型缺口处
焊缝所占不同比例接头试样的低温冲击结果来看，焊缝含量越高，冲击韧性就
越低。接头微观组织观察表明：熔合区与过热区组织多为粗大的板条状马氏体，
晶粒度较粗大；正火区为细小的板条马氏体和一定数量的逆转奥氏体，晶粒度
细小。热影响区的低温冲击功随着与熔合区距离不断增大而逐渐提高，晶粒度
随着距离的增加而逐渐减小。从低温接头断口形貌来看，其断裂方式为韧性撕
裂，伴随着大量的韧窝和第二相粒子。能谱分析显示在接头的熔合线附近存在
着大量的元
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