Ni、Cr含量对9Ni钢焊条熔敷金属组织与性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

9Ni钢是美国Inco公司20世纪40年代发明的一种优良的低温用钢，一般将其称为铁素体钢，以区别于奥氏体钢。实际上它是一种低碳调质钢，为马氏体型低温用钢。9%Ni钢具有优良的低温韧性和焊接性，被认为是制造低温压力容器的优良材料，伴随着全球范围内液化天然气(Liquefiednatural gas, LNG)消耗量的持续增长，建造大型 LNG储运设备的需求不断增加。9%Ni目前已成为各国储罐LNG（液化天然气）的主要材料，9%Ni 钢基本上取代了 Ni-Cr 不锈钢，成为当今国际上建造 LNG 储罐的主要结构材料，为保证LNG储罐安全性，避免灾难性事故的发生，所以对9%Ni钢的性能的研究尤其的重要，9%Ni钢的性能直接研究液化天然气的储运设备产品的质量和使用寿命，必须把对9%Ni性能的影响因素都通过实验现象表现出来，才能对9%Ni钢的性能有全面的认识，从而应用到LNG储运设备的实际生产过程中制造出高性能的高寿命的LNG储罐。本次论题是研究Ni，Gr含量对9%Ni钢焊条熔敷金属组织与性能的影响，分别从Ni，Gr不同含量的两个因素做对照试验来观察9%Ni的韧化程度对性能组织的影响。

国内外的研究中有通过热处理工艺，回火温度，两相区保温过程，焊接粗晶区的韧化因素,QLT处理，高强度钢焊条的Ni含量和焊接工艺参数等因素对9%Ni钢性能的影响，通过研究表明,影响 9Ni 钢低温韧度的因素很多 ,主要包括回转奥氏体的数量、分布及形态、渗碳体的析出、晶粒大小以及最终热处理制度等。如国内的严春研研究得出IRCGHAZ是9%Ni钢焊接粗晶区中主要的LBZ，晶粒粗大、大量高碳 M-A 组元的存在是造成其低温韧性极低的主要因焊接粗晶区中晶粒越粗大，M-A 组元的尺寸越大、含碳量越高、数量越多，则越不利于材料的韧性。王钟炜研究得出采用两次淬火 回火热处理工艺，国内外供货的三种 9Ni 钢的拉伸力学性能和韧性均符合国际国内标准;根据等温温度的不同可以形成不同的基体组织，主要有回火马氏体、 针状铁素体和贝氏体， 其对应的力学性能尤其是低温韧性存在差异，9Ni 钢的化学成分设计中， Ni 和 C 的含量比较关键，P、S、N、H和O等有害元素也要严格控制。国外关于9%Ni钢的焊接技术已经非常成熟，而在我国由于对9%Ni钢焊接的研究和探比较晚，因而还没有形成自己的标准，工艺规范也不完善。自9Ni钢问世到七十年代初欧美对9Ni钢进行了大量研究。日本各钢厂从六十年代相继开发了9Ni钢，并对9Ni钢的低温韧性、焊接性和热成形性进行了大量研究，1977年列入JIS标准。后9Ni钢在世界陆地LNG储罐的建造中得到大量的使用。70年代后期，世界能源需求增加，由此带来的环境问题开始题上了议事口程，绿色能源中的天然气受到人们的重视，因此陆地LNG储罐的需求增加，并且不断向大型化方向发展。到目前为止，在世界范围内，9Ni钢以相对低廉的价格、较高的强度以及优异的低温韧性和安全可靠性等优点，已大量取代Ni-C:不锈钢，成为LNG储罐和其他低温钢结构的主要用材。低温别甲的9Ni别由士具有良好的低温刊性利!抵玩脆性板坏的能刀，作为LNG或液氮用低温钢已经被世界各国普遍采用。这种材料具有优良的低温韧性和较高的强度。国外早已对其在一196 0C深冷条件下使用的可能性进行了研究，并用作贮存液化天然气储罐，目前国外采用此钢种制造液氧、液氨和液化天然气的贮罐、形状多为双层式圆柱型常压贮罐0 9Ni钢自40年代开发以来，由于强度高，低温韧性好，成本比Ni-C:不锈钢低而逐渐被广泛应用。到1982年，9Ni钢已经成为低温储罐主材，目前世界上已建的最大9Ni钢储罐容积为14COOOm3。由此可见，9Ni钢已是国际上广泛使用的钢种，其焊接性能良好，焊接工艺已臻成熟。从20世纪40年代到现在，国外一直没有中断对9Ni钢的研究和开发工作，9Ni钢的产品也不断更新和发展，9Ni钢的理论研究和工程开发一直处于非常活跃的状态。9Ni钢在国内用于LNG储罐是在1999年开始的，但是所引进的9Ni钢储罐都是进口，从工艺细节的设计到生产制造，全部由外方承担。从大量文献资料的查阅来看，在我国9Ni钢的焊接工艺方面的研究还很少。随着对9Ni钢的需求的增长，国内钢铁企业在积极研发9Ni钢的生产，并已掌握了9Ni钢的冶炼方法。然而，要把9Ni钢投入到实际生产中去，必须解决9Ni钢的焊接接头的低温韧性问题。因此对国产9Ni钢的焊接工艺的研究就显得尤为重用了，必须尽快研究出一整套关于9Ni钢焊接工艺的规范，为国产9Ni钢能够顺利投入到LNG储罐的建设中提供一定的试验及理论依据。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：9ni钢是一种低碳中合金高强钢，是lng储罐的主要使用材料，由于其超低温的使用环境，其焊接熔敷金属中合金含量的控制十分重要，尤其是ni、cr含量的变化对熔敷金属组织与性能有较大影响，本课题研究内容为通过改变焊条配方中ni、cr的加入量研究其对熔敷金属组织与性能。论文主要内容：1、查阅文献，了解国内外9ni钢焊接的发展现状。2、制备焊条药皮中不同ni、cr的加入量的9ni钢焊条；3、制备9ni钢熔敷金属试样；4、分析ni、cr含量变化对熔敷金属组织与性能的影响

目标：通过焊条制备，加进不同等量的ni、cr,焊接制备出9ni钢熔敷金属，通过仪器测试rel屈服强度，rm抗拉强度，akv冲击韧性等性能指标来分析ni、cr含量变化对熔敷金属组织与性能的影响

技术方案：在其他化学物理变量一定的情况下，我们将用六种ni、cr含量不同的焊条来焊接切割制备出不同的6种熔敷金属，用六组实验数据来做对照试验，首先制备含ni,cr含量不同的焊条，其中三组是ni含量不变，通过cr含量变化焊接出来的熔敷金属组织来测量出来rel,rm和akv等性能指标的结果，后三组是cr含量不变，通过ni含量变化制备出新的三组不一样的熔敷金属来观察rel,rm和akv等性能指标的结果，比较着三种性能的变化和区别。最后再观察分析这六组实验熔敷金属的金相组织，拍金相来观察实验结果并得出结论，探究ni、cr含量对熔敷金属的各种性能的影响和金相组织的微观变化！

3. 研究计划与安排

1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－10周：焊条制备及熔敷金属力学性能测试。

第11－12周：熔敷金属微观组织分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1].尹长华，靳海成，崔相国. lng储罐用9%ni钢的焊接[j].焊管，2009，32（9）.

[2].严春妍，李午申，薛振奎，白世武，冯斌.lng储罐用9%ni钢及其焊接性[j].焊接学报，2008，29（3）.

[3].丁文斌，李凡，曹军，杨尚玉，刘维.lng低温储罐用镍钢焊接技术研究进展[j].中国造船，2007，48.