【正文】 纖維的發(fā)現(xiàn)方向代表著斷裂過程中某瞬間裂紋前沿的位置。 a)平焊 b)橫焊 c)立焊 d)韌窩區(qū)放大圖313 9Ni鋼焊接接頭斷口微觀形貌表34各點能譜分析元素FeCrNiCSiMo點A對于9Ni鋼的焊條電弧焊，平焊、橫焊、和立焊得到的試件焊縫沖擊功分別為83J和92J、91J，從斷口形貌可以看出，平焊接頭的韌窩尺寸比較均勻，且韌窩深度比較小。a) 平焊 b)橫焊 c)立焊圖312 9Ni鋼焊接接頭斷口宏觀形貌為了進一步確定焊縫斷口特性，采用掃描電子顯微鏡對平焊、橫焊、立焊焊接接頭斷口選定區(qū)域進行了局部放大（如圖313），可以看到斷口呈現(xiàn)出典型的韌性斷裂特征，成網(wǎng)狀纖維形態(tài)。9Ni鋼儲罐實際生產(chǎn)過程中具有各種位置的焊接需求，因此有必要研究不同焊接位置對接頭抗拉強度的影響，以保證接頭的使用性能。通過圖36b)所示的交界面處局部放大組織照片能夠發(fā)現(xiàn)，顏色較淺的焊道焊縫的析出物無論是尺寸還是數(shù)量都有所增加，分析其本質(zhì)原因，可以從冶金和溫度兩個角度解釋該問題，從焊接冶金角度說，最原始第一道焊縫直接與母材接觸，下一道焊縫焊縫與前一道焊縫接觸，這樣在熔合線附近的元素互擴散有所不同；從焊接溫度角度來說，第一道焊接時母材的溫度為室溫，第二道焊縫焊接時相當于經(jīng)歷了第一道焊縫的預(yù)熱效果，這樣整個焊縫的凝固過程明顯有差異，最終體現(xiàn)在微觀組織上就是晶粒尺寸和析出相有所差異。圖33 9Ni鋼焊條電弧焊接頭熔合線附近微觀組織為了研究偏析對成分的影響對焊縫進行了線掃描，具體的掃描位置和元素線掃描結(jié)果如圖34所示，結(jié)果表明焊縫內(nèi)部Cr元素與Mo元素分布比較穩(wěn)定，Ni含量從熱影響區(qū)往焊縫內(nèi)部明顯增加，F(xiàn)e含量在相對減少。熱影響區(qū)微觀組織如圖32b)所示，組織特征為過熱區(qū)粗大的板條馬氏體組織。（3） 焊件的結(jié)構(gòu)特點和受力狀態(tài)對結(jié)構(gòu)剛性較大的焊件應(yīng)選用抗裂性好的低氫型焊條，對焊接部位難以清理的焊件應(yīng)選用氧化性強，對鐵銹、油污等不敏感的酸性焊條，對于非平焊位置焊接應(yīng)選用全位置焊接焊條。對焊接接頭的力學性能進行系統(tǒng)的測試，試樣測試選取位置示意圖如圖28所示，在一塊焊接試板上選取試樣進行了抗拉強度、抗彎強度和沖擊性能的測試，具體的抗拉試樣尺寸如圖29所示，抗彎強度測試試樣尺寸如圖210所示，全焊縫拉伸試樣選取位置和尺寸如圖211和212所示。焊接坡口尺寸影響也很大，在開坡口的時候，較薄的鋼板采用單邊V型坡口，較厚的鋼板采用雙面坡口，并且坡口的角度變化也在變化。對母材進行機械加工坡口后，用丙酮清洗，去除表面的油、銹、水，焊接材料按說明烘干和保溫，對坡口附近進行剩磁測定，剩磁量不超過50GS方可焊接。本課題的研究內(nèi)容如下：(1) 采用焊條電弧焊、埋弧自動焊、氬弧焊方法在不同的工藝參數(shù)下進行9Ni鋼的焊接試驗，集中評價焊接方法的焊接性，完成焊條和焊絲的優(yōu)選，實現(xiàn)初步的工藝優(yōu)化設(shè)計。 圖13 CSKⅡA對比試塊[39]車成武[40]對公稱體積為1500m3的9Ni鋼儲罐進行了超聲探傷，解決了射線探傷底片判定的困難，彌補了射線探傷的不足，且對焊縫中的缺陷深度進行了準確的定位，研究發(fā)現(xiàn)采用6分貝法對裂紋缺陷測長不夠準確，從實際缺陷打磨情況看，一般裂紋尺寸都較探測的長一些，對于這類缺陷測長至少要增加2分貝。由于應(yīng)力影響而產(chǎn)生的熱裂紋主要為弧坑裂紋，焊接時應(yīng)盡量減小弧坑。因為焊接熱循環(huán)的正確與否直接關(guān)系到接頭組織、晶粒大小和性能。吳志祥等人[36]針對2萬立方米LNG低溫儲罐的建造問題，采用埋弧自動橫焊方法實現(xiàn)了9Ni鋼的焊接，埋弧自動橫焊設(shè)備包括焊接電源、自動送絲機、行走系統(tǒng)和焊劑循環(huán)系統(tǒng)組成。上述6種焊條熔敷金屬的化學成分見表11。05106℃1。圖12 9Ni鋼經(jīng)NNT處理后的顯微組織 雖然對9Ni鋼已經(jīng)進行了多年的相關(guān)研究，但是仍然有個別問題沒有形成完全清楚和統(tǒng)一的認識，尤其是對于低溫韌化機制和焊接機理還有待于進一步深入研究，該領(lǐng)域研究工作為新型低溫用鋼的開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。奧氏體晶粒越細小，9Ni鋼熱處理后的強度越高，塑性越好，沖擊韌性也越高。9Ni鋼在196℃超低溫下仍然具體良好的強韌性匹配，為此其低溫韌化機制是研究領(lǐng)域重點關(guān)注的問題之一。 本文針對9Ni鋼的焊接方法和工藝進行深入研究，為大型LNG建造技術(shù)國產(chǎn)化和建造標準國產(chǎn)化奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)，對實現(xiàn)大型LNG儲罐的國產(chǎn)化建造，節(jié)約國家資金具有重要的理論意義和實用價值。 本文針對9Ni鋼的焊接方法和工藝進行深入研究，為大型LNG建造技術(shù)國產(chǎn)化和建造標準國產(chǎn)化奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)，對實現(xiàn)大型LNG儲罐的國產(chǎn)化建造，節(jié)約國家資金具有重要的理論意義和實用價值。 Wall plate made of weld had better use electrode position electric arc welding or tungsten argon arc welding method of multilayer a multichannel welding。大型LNG儲罐用9Ni鋼焊接工藝與機理研究摘 要本文針對大型液化天然氣（LNG）儲罐對9Ni鋼的焊接需求，系統(tǒng)研究了9Ni鋼的焊條電弧焊（SMAW）、鎢極氬弧焊（GTAW）和埋弧焊（SAW）的焊接工藝與機理。 And bottom and wall plate the seams of the flat is seam, had better use submerged arc welding method.KEY WORDS: Keywords:9Ni steel,Welding method,Interfacal microstructure,Mechanical properties目　錄前　言 1第1章 緒 論 2 課題背景 2 9Ni鋼材料性能研究現(xiàn)狀 2 9Ni鋼焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀 4 9Ni鋼焊接材料研究現(xiàn)狀 5 9Ni鋼焊接方法研究現(xiàn)狀 6 9Ni鋼焊接工藝研究現(xiàn)狀 7 9Ni鋼焊接檢測研究現(xiàn)狀 8 9第2章 實驗材料、設(shè)備及方法 11 試驗材料 11 試驗設(shè)備及過程 11 微觀組織分析及力學性能測試 14 14 14第3章 9Ni鋼的SMAW焊接接頭組織與工藝研 16 引言 16 焊條優(yōu)選分析 16 18 22 22 23 23 24 26 29第4章 9Ni鋼的GTAW焊接工藝及機理分析 31 引言 31 9Ni鋼的GTAW焊接工藝 31 平焊位置時的GTAW焊接工藝 31 32 33 GTAW接頭組織分析 34 34 36 36 39 GTAW接頭力學性能 42 42 43 44 44 47 47第5章 9Ni鋼的SAW焊接工藝及機理分析 49 引言 49 9Ni鋼的SAW工藝試驗 49 SAW接頭組織分析 50 50 52 52 SAW接頭力學性能 53 53 53 55 SAW接頭斷口分析 55 56 56 57 58結(jié)　論 60謝 辭 62參考文獻 63附　錄 65外文資料翻譯 66前　言近年來，世界天然氣產(chǎn)量和消費量呈持續(xù)增長趨勢。 第1章 緒 論 課題背景近年來，世界天然氣產(chǎn)量和消費量呈持續(xù)增長趨勢。 9Ni鋼材料性能研究現(xiàn)狀9Ni鋼是目前國內(nèi)為緩解能源壓力，建設(shè)液化天然氣儲罐所必須國產(chǎn)化的重要基礎(chǔ)原材料，國內(nèi)首臺9Ni鋼制大型低溫儲罐于1995年12月由揚子石化公司引進，該項目由德國林德公司設(shè)計、供料，中國石化第二建設(shè)公司負責施工。目前對于9Ni鋼的低溫韌化機制一直存在爭論，但絕大多數(shù)研究者認為逆轉(zhuǎn)變奧氏體對低溫韌性的提高起到了主要作用，逆轉(zhuǎn)變奧氏體作為一種中間凈化劑，有助于潔凈柔軟的馬氏體生成，同時有助于馬氏體中不生成連續(xù)網(wǎng)狀組織。第一次正火溫度應(yīng)高于AC3或ACcm，目的是細化晶粒。 9Ni鋼焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀焊接技術(shù)是9Ni鋼球罐制備的核心技術(shù)之一，9Ni鋼由于其材料本身性能的特殊性，在焊接方面也具有一些特殊的要求，9Ni鋼焊接過程中容易出現(xiàn)的問題主要包括熱裂紋、電弧磁偏吹和冷裂紋三種，其中熱裂紋缺陷比較突出，需要重點控制。為了降低接頭的焊接應(yīng)力，在選擇焊接材料時，焊縫金屬的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能的接近9Ni鋼的熱膨脹系數(shù)。表11 9Ni鋼常用焊條熔敷金屬的化學成分（wt.%）ENiCrMo3ENiCrMo6ENiCrFe4ENiCrFe9ENiMo8ENiMo9C