LNG低温储罐用9Ni钢热影响区组织性能的研究

论文摘要

天然气是当今世界能源消耗中的重要组成部分,它与煤炭、石油并称为世界能源的三大支柱,是一种洁净的能源。近几年,由于石油价格持续上涨,寻求替代能源、实现能源需求多元化的要求日趋迫切,各国对液化天然气（Liquefied Natural Gas—LNG）的需求增长尤为迅猛。液化天然气储罐正向大型化方向发展,这种发展趋势对液化天然气储罐用钢提出了更高的要求。9Ni钢作为储罐内壁材料,有效的焊接对于LNG储罐的安全和可靠性至关重要。研究焊接热影响区的组织转变规律,确定组织变化与焊接工艺条件之间的定量关系,这对于预测焊接接头的力学性能并最终控制焊接接头质量有着非凡的意义。由于SH-CCT图有助于金属焊接性的分析,本文对9Ni钢的SH-CCT图进行了研究,确定9Ni钢粗晶区的组织类型主要包括马氏体和贝氏体。9Ni钢粗晶区中的贝氏体,是上贝氏体和粒状贝氏体的混合组织。分析了9Ni钢粗晶区的组织形态和组织类型随冷却速度t8/5变化的规律。采用热模拟的方法对9Ni钢的焊接热影响区进行了研究,分析9Ni钢CGHAZ、ICHAZ、SRCGHAZ和IRCGHAZ在不同焊接工艺参数下组织转变规律和性能的变化。临界粗晶热影响区和粗晶热影响区是低温韧性较差的区域。本文从焊接工艺参数、奥氏体晶粒尺寸、奥氏体和M-A组元这四个方面的相互作用来解释9Ni钢的焊接热影响区低温性能的变化。此外,采用Matlab软件中的regress函数建立粗晶区的硬度对焊接工艺参数的回归模型和SRCGHAZ的低温韧性对焊接工艺参数的回归模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 低温钢的概述
• 1.1.1 低温钢的概念及性能要求
• 1.1.2 低温钢的国内外标准
• 1.3 国内外 9Ni钢的应用与发展现状
• 1.4 物理模拟及其在焊接中的应用
• 1.5 课题研究的意义和内容
• 第二章 试验材料和试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.1.1 一次回归正交试验设计
• 2.1.2 热模拟试验
• 2.3 组织与性能的测定
• 2.3.1 显微组织的观察
• 2.3.2 晶粒度的测定
• 2.3.3 M-A组元的观察
• 2.3.4 力学性能的测定
• 第三章 9Ni钢连续冷却转变曲线的建立和分析
• 3.1 9Ni钢的连续冷却转变曲线（SH-CCT图）
• 3.1.1 连续冷却条件下相变温度的测定
• 3.1.2 9Ni钢HAZ粗晶区连续冷却条件下的组织比例
• 3.1.3 9Ni钢SHCCT图
• 3.1.4 9Ni钢HAZ粗晶区连续冷却条件下的组织类型和形态
• 3.2 9Ni钢HAZ粗晶区的组织转变规律
• 3.2.1 冷却速度对组织构成的影响
• 3.2.2 冷却速度对组织形态的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 9Ni钢焊接热影响区组织转变规律
• 4.1 粗晶热影响区（CGHAZ）
• 4.2 临界热影响区（ICHAZ）
• 4.3 过临界粗晶区（SRCGHAZ）
• 4.4 临界粗晶区（IRCGHAZ）
• 4.5 晶粒尺寸
• 4.6 M-A组元
• 4.7 本章小结
• 第五章 9Ni钢焊接热影响区的力学性能及影响因素
• 5.1 9Ni钢热影响区的硬度
• 5.2 低温韧性
• 5.2.1 低温韧度的试验结果
• 5.2.2 低温韧度的试验结果
• 5.2.3 不同热循环下的断口形貌分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 9Ni钢热影响区性能预测
• 6.1 9Ni钢粗晶热影响区的硬度预测
• 6.1.1 采用公式预测的方法
• 6.1.2 采用回归模型预测
• 6.2 9Ni钢焊接HAZ的韧性预测
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢