Ni9钢的热处理和焊接

在简述超低温用Ni9钢的发展应用状况基础上,结合项目研究结果和国内外有关资料着重对Ni9钢应用中涉及到的热处理方法及焊接工艺要点进行了述评。     

LNG低温储罐用9Ni钢的焊接性能研究

本文主要介绍了9Ni钢的焊接性能.从9Ni钢的成分、组织、热处理工艺、焊接材料的选择、焊接接头的低温韧性、焊接热裂纹、焊接冷裂纹、电弧的磁偏吹等方面阐述了9Ni钢材料的焊接性能.从本质上了解9Ni钢的焊接性能,为我国LNG储罐发展提供技术支持.     

9Ni钢混合气体保护半自动焊焊接工艺

9Ni钢作为LNG低温容器用钢而被普遍采用.本文在对9Ni钢焊接性进行分析的基础上,就9Ni钢气体保护半自动焊焊接方法进行了较全面的介绍.对焊接过程中的技术要点进行了较详细的论述.由试验可知,该工艺有良好的推广应用前景.该工艺的试验成功,使LNG储罐用9Ni低温钢除焊条电弧焊和埋弧焊外又多了一种高效焊接方法.     

调质热处理对Ni9钢低温韧性的影响

研究了不同的调质工艺参数对Ni9钢显微组织和-196℃下的冲击韧度的影响,并利用光镜、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)对Ni9钢在不同热处理条件下的组织形态、分布及低温冲击断口形貌进行了观察分析。结果表明:淬火介质对其低温冲击韧度影响不大;而淬火温度对Ni9钢的低温冲击韧度在一定范围内影响显著;此外,回火温度对其低温冲击韧度的影响很大,说明Ni9钢的低温韧度对回火温度敏感。     

调质热处理对Ni9钢低温韧性的影响

研究了不同的调质工艺参数对Ni9钢显微组织和-196℃下的冲击韧度的影响，并利用光镜、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）对Ni9钢在不同热处理条件下的组织形态、分布及低温冲击断口形貌进行了观察分析。结果表明：淬火介质对其低温冲击韧度影响不大；而淬火温度对Ni9钢的低温冲击韧度在一定范围内影响显著：此外，回火温度对其低温冲击韧度的影响很大，说明Ni9钢的低温韧度对回火温度敏感。     

低温容器用9Ni薄规格钢板生产工艺研究

对低温容器用9Ni钢薄规格钢板采用不同的轧制及热处理工艺,研究了钢的组织及其性能,确定了9Ni钢薄规格钢板最佳的生产工艺。结果表明,采用该钢板制备的材料强韧性匹配良好,性能符合标准。     

9Ni钢T&T焊接工艺低温韧性

依据AWS D1.1M-2010,ISO 15653:2010对液化天然气(LNG)低温储罐钢9Ni钢TOP-TIG(T&T)焊接接头进行了夏比冲击韧性试验和断裂韧性(CTOD)试验. 另外对接头进行组织、XRD及断口分析,研究了9Ni钢T&T焊接接头低温韧性性能. 结果表明,T&T焊接接头冲击吸收功远高于标准要求,冲击韧性很好;热影响区组织主要为板条马氏体,位错密度高,断口韧窝浅而小,呈准解理断裂,焊缝区CTOD值较高,组织主要为奥氏体树枝状结构和等轴晶,断口含有大量韧窝,断裂韧性好. 9Ni钢T&T焊接接头-196 ℃低温韧性好,可以满足相关工程标准的要求.     

两相区热处理对9Ni低温钢组织和性能的影响

对9Ni低温钢进行了不同工艺的两相区热处理试验,分析了在Ac1和Ac3之间不同温度淬火对9Ni低温钢组织和性能的影响.结果表明:两相区淬火温度的选择对9Ni低温钢最终的性能起到了决定性作用.随着淬火温度的提高,组织中出现的板条马氏体增多,经600℃回火后屈服强度逐渐提高,但低温韧性呈降低趋势.     

9Ni钢的热处理及低温韧度

介绍了不同的热处理规范对9Ni钢的低温韧度的影响,对9Ni钢低温韧度的机理进行了总结与探讨。9Ni钢具有良好低温韧度的机理,一种解释是回转奥氏体阻止裂纹的扩展即裂纹尖端钝化效应。另一种解释是回转奥氏体发生形变诱发马氏体转变,阻止了裂纹的萌生和扩展,还有一种解释是回转奥氏体吸收使铁素体变脆的C、N等元素,使基体得到净化,从而提高低温韧度,即回转奥氏体的净化作用。     

临界淬火工艺对9Ni低温钢力学性能及精细组织的影响

研究了临界淬火热处理(QLT)工艺对LNG工程用9Ni低温钢力学性能及精细组织的影响。与常规调质(QT)工艺的对比研究显示,QLT工艺在略微降低强度水平的情况下,显著提高9Ni钢的低温韧性水平及工艺稳定性,屈强比降低。随着两相区淬火温度的提高,9Ni钢的抗拉强度基本不变,屈服强度逐渐升高,低温冲击功在640~680℃范围达到最高值,为200 J以上。QLT工艺处理9Ni钢良好的低温韧性水平与层片化的细化马氏体组织及一定数量的稳定逆转变奥氏体直接相关。实验钢在640~680℃的两相区淬火,可获得10%以上含量的逆转变奥氏体,有利于低温韧性的改善。     

FORMATION OF PRECIPITATED AUSTENITE IN 9%Ni STEEL AND ITS PERFORMANCE AT CRYOGENIC TEMPERATURE

The formation of precipitated austenite in 9% Ni steel exposed at the temperature of α+γ re-gion and its influence on impact tonghness at cryogenic temperature have been studied.Austenite-rich and ferrite-rich bands are formed during soaking because of the re-distribu-tion of elements of C,N and Ni.The former phase is enriched of Ni,Mn,C and N,while thelatter one is relatively pure.Part of the austenite formed at intermediate temperatures trans-forms into martensite when the steel is cooled down to room temperature.The complex struc-ture which consists of fine martensite and austenite exhibits a moderate strength and highenough cryogenic toughness.The austenite enriched of C,N and Ni is still stable at thecryogenic temperature.The tearing ridges on the impact fracture surface is densely occupiedby the precipitated austenite,elongated along the tearing direction.One of the importantcause of the excellent eryogenic properties is that the precipitated austenite absorbs theimpurities and thus purifies the matrix of the steel.     

回火温度对7Ni钢组织和性能的影响

利用OM、SEM、TEM和XRD试验方法,分析在两相区淬火+回火(QLT)工艺中,不同回火温度下7Ni钢组织形貌和逆转变奥氏体含量的变化,研究回火温度对7Ni钢低温强度和低温韧性的影响。结果表明:随着回火温度升高,7Ni钢抗拉强度逐渐提高,而低温韧性呈现先升高后降低的趋势。回火温度从560 ℃提高到620 ℃过程中,7Ni钢马氏体组织由粗大转变为均匀弥散细小,抗拉强度逐渐提高。当回火温度较低时,钢中马氏体回复不充分,析出的逆转变奥氏体量较少,低温韧性偏低。随着回火温度升高,7Ni钢逆转变奥氏体含量不断升高,但稳定性下降,大量不稳定的逆转变奥氏体在低温下发生转变,不利于钢低温韧性的改善。7Ni钢低温韧性随着回火温度升高呈现先升高后降低的趋势,并在580 ℃时获得最好的低温韧性。     

Design of novel Fe–Mn–Ni cryogenic steel: microstructure-property relationship during simulated welding

We describe here the microstructural evolution during simulation of welding thermal cycles in novel Fe–Mn–Ni cryogenic steel and elucidate the mechanism of cryogenic toughness. The original microstructure was tempered martensite and ～10% retained austenite. Electron backscattered diffraction indicated that the frequency of large-angle boundaries with misorientation >15° was similar at peak temperatures of 1320, 870 and 760°C. The volume fraction of retained austenite determined by X-ray diffraction was ～11% at 760°C, 9% at 870°C and 1% at 1320°C. Retained austenite was film-like near the bainite lath, and it was enriched with Mn and Ni at peak temperatures of 760 and 870°C. The enrichment with Mn and Ni stabilised the austenite and softened the bainitic matrix. The higher volume fraction of stable retained austenite was the dominant factor responsible for superior cryogenic toughness at the peak temperature of 760°C.     

深冷处理最低温度对9%Ni钢力学性能及逆转奥氏体含量的影响

通过实验研究了深冷处理过程中的最低处理温度对9%Ni钢力学性能和逆转奥氏体含量的影响。采用了不同的深冷处理温度和保温时间,并与9%Ni钢新发展起来的热处理工艺淬火、亚稳淬火、回火(QLT)相结合。结果表明,-80℃和-110℃的冷处理对9%Ni钢的力学性能和逆转奥氏体含量没有明显影响。然而,-140℃保温24小时的深冷处理能够提高9%Ni钢的冲击韧性,其机理主要在于深冷处理使得块状的逆转奥氏体转变为条状。此外,-140℃深冷处理通过等温马氏体转变值得逆转奥氏体的含量减少。-196℃保温24小时深冷处理增加了逆转奥氏体的含量,同时细化了二次马氏体板条组织, 从而使得9%Ni钢的室温和低温冲击韧性均得到提高。其机理主要是由于深冷-196℃深冷处理促使了超细碳化物的析出,同时增加了组织内应力,从而为逆转奥氏体在回火过程中的形核提供了更多了形核位置。     

回火保温时间对9Ni钢逆转变奥氏体和低温韧性的影响

在线热处理工艺中回火时间对9Ni钢逆转变奥氏体的体积分数和低温韧性有重要影响。用OM,SEM,XRD,EBSD,CVN等方法对不同回火保温时间样品中的逆转变奥氏体含量、分布及其低温韧性进行了研究。结果表明,逆转变奥氏体的体积分数随保温时间的延长先升高后降低,30 min时最高约为4.8%;低温冲击吸收能量(-192℃)在保温60 min时最高为132 J;低温韧性与逆转变奥氏体的体积分数及分布有关。     

不锈钢在熔融铝液中的高温腐蚀

以在常见介质中耐蚀性优良的两种不锈钢材作为耐熔融铝硅腐蚀介质的材料,进行了耐蚀性能的试验和研究。结果表明,不锈钢在熔融铝液中腐蚀的发生受铁铝合金腐蚀层的扩散生长控制,腐蚀速率随时间延长逐渐降低并趋稳定;0Cr25Ni20不锈钢耐蚀性能优于0Cr18Ni9Ti不锈钢。     

残留/逆转变奥氏体对改善高强度不锈钢-196 ℃超低温冲击性能的影响

采用力学性能测试、SEM和XRD等手段研究了淬火+低温回火处理的0Cr16Ni6高强度不锈钢和过时效处理的00Cr11Ni11MoTi马氏体时效不锈钢,并分析了残留/逆转变奥氏体对试验钢超低温缺口抗拉强度和冲击性能的影响。结果表明,在两种试验钢室温强韧性相近的情况下,0Cr16Ni6钢在超低温下(-196 ℃)的缺口抗拉强度和冲击性能显著优于00Cr11Ni11MoTi钢。根据冲击试样远离断口和断口附近马氏体/奥氏体衍射峰的相对强度分别定量计算的残留/逆转变奥氏体含量,发现在裂纹形成和扩展过程中0Cr16Ni6钢有接近90%的残留奥氏体通过应变诱发相变生成马氏体,显著改善了超低温韧性;而过时效00Cr11Ni11MoTi钢形成的逆转变奥氏体具有较高的稳定性,难以发生应变诱发马氏体相变,改善超低温韧性作用程度有限。     

深冷处理对18Cr2Ni2MoNbA钢耐磨性的影响

使用正交试验对18Cr2Ni2MoNbA钢渗碳钢深冷处理工艺参数进行筛选优化,分析深冷处理时间、低温回火温度和时间对试样耐磨性的影响,并对试样磨痕形貌、显微组织、残留奥氏体以及显微硬度进行分析。研究表明,18Cr2Ni2MoNbA钢渗碳淬火后的-196 ℃深冷工艺参数对磨损量影响的显著性排序为:深冷处理时间＞低温回火时间＞低温回火温度。深冷处理能够有效增加试样的耐磨性,在深冷温度-196 ℃,深冷处理时间1 h,低温回火温度120 ℃,低温回火时间2 h的工艺下试样磨损量最小,与未深冷时相比减少46.67%,磨损机制变为磨粒磨损与氧化磨损。经过深冷处理后渗碳层的碳化物沿晶界析出,同时有小颗粒碳化物在基体上弥散析出。深冷处理能够降低钢的残留奥氏体含量,增加马氏体含量,使表层渗碳层的显微硬度增加,从而改善18Cr2Ni2MoNbA钢的耐磨性。     

U71Mn与1Cr18Ni9Ti异种钢的角接接头焊接性试验研究

应用金相观察、力学性能测试、理论计算等手段，对1Cr18Ni9Ti不锈钢与U71Mn高碳钢，用不同焊接材料所形成的不同类型异种钢接头的组织特征、力学性能等进行了研究与分析。结果表明：采用小电流小规范焊接工艺和高Cr、高Ni的A307焊条施焊，U71Mn和1Cr18Ni9Ti异种钢焊接接头的组织和性能最优。