大型LNG低温储罐用9Ni钢的焊接及组织性能研究

论文摘要

近年来,中国大力推进和实施清洁能源战略,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-162℃的低温环境,因此,为保障焊接低温容器的安全,对国产9Ni钢的焊接工艺及组织性能进行研究有着重要的工程意义。本文对国产9Ni钢的四种焊接工艺进行研究,包括焊条电弧焊、手工钨极氩弧焊、埋弧自动焊和气体保护焊,对每种焊接工艺获得的焊接接头,进行组织性能和综合力学性能,完成这四种焊接工艺的评定。组织性能分析主要通过金相试验来完成,着重研究母材,焊缝及焊接热影响区组织形态,分析焊接接头金相组织与工艺之间的关系。综合力学性能分析主要包括低温冲击试验、维氏硬度试验、室温拉伸试验和弯曲试验。通过对焊接接头的综合力学性能研究,确定正确的焊接工艺评定。试验结果表明：接头微观组织,母材区为明显的马氏体组织,焊缝区为奥氏体树枝状组织结构,热影响区组织结构为回火马氏体；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；硬度结果显示,硬度值全部满足标准EN288-3的要求（<400）；低温冲击试验显示,低温韧性与焊接热输入量关系密切；室温拉伸和弯曲试验表明,焊条电弧焊立焊及气体保护焊焊接工艺需要改进。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 LNG发展现状
• 1.1.1 世界LNG发展现状
• 1.1.2 中国LNG发展现状
• 1.2 LNG低温储罐简介
• 1.3 9NI钢的发展与应用
• 1.3.1 9Ni钢概述
• 1.3.2 国外9Ni钢的研究与应用
• 1.3.3 国内9Ni钢的研究与应用
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 课题来源
• 第二章 9NI钢的焊接性能
• 2.1 9NI钢的成分组织性能
• 2.2 9NI钢的三种主要热处理方式
• 2.3 9NI钢的焊接性分析
• 2.4 9NI钢焊接材料
• 2.5 国外LNG用9NI钢的焊接工艺
• 2.6 本章小结
• 第三章 国产9NI钢（06NI9）焊接工艺研究
• 3.1 国产9NI（06NI9）钢焊接工艺研究的目的和意义
• 3.2 国产9NI钢（06NI9）的化学成分和机械性能
• 3.3 焊接材料选择和焊接试件加工
• 3.4 焊接工艺研究
• 3.4.1 焊接工艺要点
• 3.4.2 焊缝质量要求
• 3.4.3 手工钨极氩弧焊工艺
• 3.4.4 埋弧自动焊焊接工艺
• 3.4.5 焊条电弧焊焊接工艺
• 3.4.6 气体保护焊焊接工艺
• 3.5 本章小结
• 第四章 国产9NI钢（06NI9）组织性能研究
• 4.1 金相试验
• 4.1.1 试样制备
• 4.1.2 试样的研磨
• 4.1.3 试样的浸蚀
• 4.2 国产9NI钢焊接接头金相试验结果
• 4.2.1 焊条电弧焊接头金相图片
• 4.2.2 手工钨极氩弧焊接头金相图片
• 4.2.3 埋弧自动焊接头金相图片
• 4.3 焊接接头的宏观组织
• 4.4 试验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 国产9NI钢（06NI9）力学性能研究
• 5.1 低温冲击试验
• 5.1.1 低温冲击试验标准
• 5.1.2 低温冲击试验方法
• 5.1.3 焊接接头冲击试验数据
• 5.1.4 低温冲击试验结果分析
• 5.2 维氏硬度测定试验
• 5.2.1 试验设备
• 5.2.2 常用试验力及其适用范围
• 5.2.3 维氏硬度试验取样
• 5.2.4 试样取点位置
• 5.2.5 维氏硬度试验数据及处理
• 5.3 弯曲试验
• 5.3.1 试样
• 5.3.2 弯曲试样示意图
• 5.3.3 弯曲试验结果
• 5.4 室温拉伸试验
• 5.4.1 试样制备
• 5.4.2 试验结果
• 5.5 弯曲和拉伸试验结果分析
• 5.5.1 弯曲试验结果分析
• 5.5.2 拉伸试验的结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 详细摘要