论文部分内容阅读
随着我国现代化建设日益加快,新能源改革迫在眉睫。天然气由于全球储备量大,且完全燃烧后的主要产物为水和二氧化碳,故关于天然气的开发利用备受瞩目。由于天然气多分布在地广人稀之处,或埋藏在海底,如何运储天然气是一个难题,而将天然气液化之后再运输,将大大提高运输效率。然而液态天然气的温度为-161.5℃,极少低温用钢能在如此低温下还保持优良的性能。9Ni钢低温条件下力学性能良好,韧脆转变温度将近-200℃,完全能够满足液化天然气的运储问题。目前我国对于9Ni钢制造业已掌握相关技术,但对其焊接材料仍力有未逮,需要依赖大量进口。为此,本文就9Ni钢实际工程应用中较为广泛的埋弧焊和手工焊的焊接材料进行研究,对影响熔敷金属性能较大的夹杂物和析出物进行分析,为实现9Ni钢焊接材料国产化而尽力。对熔敷金属焊接熔池冶金反应过程中可能生成的夹杂物和析出物进行热力学计算,分析认为熔池反应将生成氧化物和硫化物夹杂,析出物为多MX（M=Nb、Ti;X=C、N）型。由于熔敷金属为镍基,极易与硫生成低熔点共晶产物;溶质元素钛和铌的偏析会生成硬脆Laves相,高温碳化物与基体γ在热循环的作用下可能生成富钼的低温碳化物,如M6C。高熔点的氧化物夹杂和析出物能细化晶粒,改善组织,低熔点共晶产物则会引起结晶裂纹。本文采用埋弧焊和手工焊两种方法对9Ni钢进行焊接。试验结果表明,两种焊接方法下熔敷金属组织均为奥氏体,结晶方式为树枝晶且方向性明显,显微组织显示,夹杂物和析出物多分布在枝晶臂间、晶界处,晶粒内的析出相对熔敷金属性能影响不大。埋弧焊中,随着热输入的增大,熔池冶金反应更彻底,焊缝在高温停留时间延长,焊接速度变缓,冷却速度变慢,晶粒长大粗化,枝晶变宽。热输入在15kJ/cm时,抗拉强度为724MPa,屈服强度为474MPa,断后延伸率和断面收缩率均在45%左右,侧弯结果良好,低温冲击最高,为68J。手工焊中,脱碳和脱硫效果比埋弧焊弱,较高的硫含量导致低熔点硫化物的产生,颗粒状的析出相对熔敷金属有益,随着热输入的增大,析出物在枝晶臂间以链状或层片分布,枝晶变宽严重,损害熔敷金属性能。冲击断口扫描显示,韧窝内为高熔点氧化物吸附着碳化物的复合型夹杂。