LNG儲(chǔ)罐用9Ni鋼的焊接性及其模擬研究.pdf

1、伴隨著全球液化天然氣（LNG）消耗量持續(xù)增長，國內(nèi)外建造新的大型LNG設(shè)施的需求不斷增加，目前，在大型低溫儲(chǔ)罐和壓力容器中，低溫韌性優(yōu)良的9％Ni鋼基本上取代了Ni-Cr不銹鋼，成為建造LNG低溫儲(chǔ)罐的主要用材。本課題以9Ni鋼為研究對(duì)象，應(yīng)用相變熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、金屬物理學(xué)和彈塑性力學(xué)等基本理論，采用物理模擬和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，研究了這種低溫鋼在不同焊接工藝參數(shù)下焊接接頭的強(qiáng)韌化規(guī)律以及冷裂紋傾向，并計(jì)算了9Ni鋼的焊接溫度場、應(yīng)力

2、場和組織轉(zhuǎn)變場，得出保證9Ni鋼焊接接頭低溫強(qiáng)韌化的焊接工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接接頭的組織和性能的預(yù)測。 ⑴采用一次回歸正交試驗(yàn)方法，并利用焊接熱模擬技術(shù)，考察焊接熱輸入和層間溫度兩個(gè)因素對(duì)9Ni鋼焊接熱影響區(qū)的組織和性能的影響。結(jié)果表明，9Ni鋼焊接熱影響區(qū)的組織主要為板條馬氏體，并可能存在少量的殘余奧氏體。在較大冷卻速度范圍內(nèi)，9Ni鋼的焊接粗晶區(qū)的硬度沒有出現(xiàn)太大的下降，在試驗(yàn)的焊接工藝條件下沒有出現(xiàn)明顯的軟化現(xiàn)象；在粗晶熱

3、影響區(qū)中，熱輸入是影響過臨界粗晶熱影響區(qū)（SRCGHAZ）和臨界粗晶熱影響區(qū)（IRCGHAZ）低溫韌性的主要工藝參數(shù)；臨界粗晶熱影響區(qū)（IRCGHAZ）是9Ni鋼焊接熱影響區(qū)中韌性最差的部分。對(duì)焊接熱影響區(qū)的硬度和韌性分別建立了預(yù)測模型，預(yù)測值與實(shí)測值吻合較好。 ⑵基于焊接傳熱學(xué)、熱彈塑性理論以及相變熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)理論，考慮了材料的物理性能與溫度之間的非線性關(guān)系，以及溫度場、組織轉(zhuǎn)變場和應(yīng)力應(yīng)變場之間的作用，利用SYSWELD工