9Ni钢焊接接头组织特征及性能研究

发布时间：2018-12-10 14:50

【摘要】：9Ni钢是美国于20世纪初开发的镍含量为9%的超低温钢。由于在-162℃下仍然具有高的强度和良好的韧性,9Ni钢被广泛应用于建造LNG(液化天然气)储罐。但9Ni钢焊接时,一般会在焊接接头中靠近熔合线的粗晶区中出现低温韧性局部脆化区,这也是焊接接头最薄弱的区域,易发生开裂和破坏。因此为保证LNG储罐的安全性、避免灾难事故的发生,本文通过焊接热模拟技术、冲击试验,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微电镜、透射电子显微镜(TEM)和电子背散射衍射分析技术(EBSD)研究9Ni钢焊接接头组织及性能。本文试验设计的内容主要包括焊接热模拟部分和实际焊接部分。采用焊接热模拟技术,分别模拟了单道和双道焊接热循环,设置了不同的峰值温度和冷却时间t8/5,对焊接热模拟试样进行超低温冲击试验和显微组织分析,试验结果表明：(1)模拟单道焊接热循环,峰值温度为1350℃和950℃的焊接热模拟试样的显微组织均为板条马氏体,冲击韧性较差,断裂方式属于脆性断裂；峰值温度为700℃时,显微组织中出现了残余奥氏体,冲击韧性较好,断裂方式属于韧性断裂。(2)模拟单道焊接热循环,峰值温度相同时,冷却时间t8/5改变时,马氏体板条组织、大角度晶界所占、晶粒尺寸呈现一定的变化。(3)模拟双道焊接热循环,冷却时间为t8/5为15时,第二道峰值温度为1350℃时焊接热模拟试样的显微组织为板条马氏体,峰值温度降低到700℃,显微组织中出现残余奥氏体。再次焊接热循环峰值温度改变时,焊接热模拟试样的大角度晶界所占比例均很少,晶粒尺寸变化不大,冲击韧性一般,断裂方式属于解理断裂。在焊接热模拟的基础上,对9Ni钢的低温性能进行试验和分析,分别采用手工电弧焊、埋弧焊对9Ni钢板进行焊接,通过接头拉伸、弯曲和冲击试验、显微组织分析和断口分析研究9Ni的焊接工艺性能和焊接方法对9Ni钢焊缝、焊接热影响组织及其性能的影响。试验结果表明：(1)LNG储罐用9Ni钢在-196℃具有较好的强度、伸长率和韧性；(2)采用手工电弧焊、埋弧焊两种焊接方法对9Ni钢板进行焊接,获得具有较好成形性能的焊接接头,9Ni钢焊接接头的焊缝组织都是由奥氏体和析出相组成,结晶形态分别为树枝状晶、胞状树枝晶,并具有一定的方向性,焊接热影响区组织都是由板条马氏体组成。(3)采用手工电弧焊、埋弧焊两种焊接方法焊接9Ni钢的焊接接头抗拉强度大,弯曲性能好,低温冲击韧性好,没有出现脆化断裂,9Ni钢板焊缝的化学成分与母材匹配性良好。4)与手工电弧焊相比,埋弧焊焊缝胞状晶比较细小,分布均匀,偏析分散,焊接粗晶区板条马氏体组织细小,板条束多,低温冲击韧性较好。
[Abstract]:9Ni steel is an ultra-low temperature steel with nickel content of 9% developed in the early 20 ~ (th) century in the United States. 9Ni steel is widely used in the construction of LNG (liquefied natural gas) tanks because of its high strength and good toughness at-162 鈩，

本文编号：2370772