9Ni钢用于-196摄氏度超低温环境,是目前业内公认的技术含量最高,开发、生产难度最大的钢种之一。这类钢被广泛应用于低温运输槽船、液化天然气储罐等低温压力容器的关键部位,国内只有极少数厂家能生产少量产品。
生产难度大,不过河钢舞钢克服了——生产9Ni钢,最da的难点就是钢的Ni含量太高,冶炼困难且不说,最让人担心的是钢水黏度太大,如果在冶炼后连铸坯拉坯失败,势必会造成严重的漏钢事故,损失极其惨重。因为代价太大,风险太高,虽然该钢应用前景广阔,不少钢铁企业还是望而却步。舞阳钢厂于2010年成功研发出9Ni钢。
9%Ni钢是1944年开发的W(Ni)一9%的中合金钢,由美国国际镍公司的产品研究实验室研制成功,它是一种低碳调质钢,组织为马氏体加贝氏体。这种钢材在极低温度下具有良好的韧性和高强度,而且与奥氏体不锈钢和铝合金相比具有热胀系数小,经济性好,使用温度最低可达一196℃,自1960年通过研究证明不进行焊后消除应力热处理亦可安全使用以来,9%Ni钢就成为用于制造大型LNG储罐的主要材料之一。钢的主要特点是高镍含量、高纯净度、较高强度、高的低温冲击韧性、良好焊接性能。通过研发,钢材可以达到以下性能指标: 9%Ni钢:ReH≥585MPa,Rm = 680~820MPa,A≥18%,-196℃,AKv(T)≥150J,AKv(T)≥80J(欧盟标准)。
二 :用途
9Ni钢主要用于制造液化天然气(LNG)储罐和运输船舶,最低使用温度可达-196℃,其强度高、低温韧性优异、焊接性能良好,是深冷环境下使用的韧性最好的材料 。
三:9Ni钢板标准:
GB 24510-2009 | EN 10028-4-2003 | JIS G3127-2005 | CCS-2007 | ASME |
9Ni490 | X8Ni9+NT640 | SL9N520 | 9Ni | SA-353 |
9Ni590A | X8Ni9+QT680 | SL9N590 | SA-553-1 | |
9Ni590B | X7Ni9+QT680 |
双正火+回火(NNT):899℃(第一次正火)+788℃(第二次正火)+566~607℃(回火)
淬火+回火(QT):866℃(淬火)+566~607℃(回火)
两相区淬火(IHT):800℃(空冷)+670℃(水淬)+550~580(回火)
直接淬火(DQ-T):Ar3+580℃(回火)
合格的钢板金相中含有5~15%的稳定残余奥氏体组织(逆转奥氏体)。
含0.38%左右的钼,可以消除从奥氏体温度缓慢冷却时的脆化。
四 化学成分:
影响9Ni钢脆性转变温度的主要因素中,合金元素和杂质含量都与化学成分密切相关。9Ni钢化学成分设计标准见表:
元素 | C | Si | Mn | P | S | Ni |
ASTM A553 | ≤0.13 | 0.15~0.30 | ≤0.90 | ≤0.035 | ≤0.04 | 8.50~9.50 |
ASTM A353 | ≤0.13 | 0.15~0.45 | ≤0.98 | ≤0.040 | ≤0.035 | 8.40~9.60 |
BS1501-509 | ≤0.10 | 0.10~0.30 | 0.30~0.80 | ≤0.030 | ≤0.025 | 8.75~9.75 |
VDEh680 | ≤0.10 | 0.10~0.35 | 0.30~0.80 | ≤0.035 | ≤0.035 | 8.50~9.50 |
JIS G 3127 | ≤0.12 | ≤0.30 | ≤0.0.90 | ≤0.025 | ≤0.025 | 8.50~9.50 |
Si--有助于高温耐高温氧化及耐酸蚀性能;
Ni--稳定化元素,减轻脆性并改善机械性能,增强耐酸能力。
六 使用注意事项:
(1)9Ni钢化学成分标准的范围要求应严格,如Si质量分数为0.15% ~0.30%,Ni质量分数为8.50%~9.50%。
(2) 一般来说,标准允许P和S的最大值约10倍于9Ni钢板的实物值,也就是说:
①当9Ni钢用于-196℃的设计条件时,必须大幅降低P和S含量。
②9Ni钢的设备制造要求尽可能地降低P和S含量,以保证9%Ni钢的设备能够满足设计温度为-196℃时的使用要求。
(3)9Ni钢化学成分设计时人为加入和控制的关键合金成分为Ni和Mn,在控制方法许可的条件下,趋于得到较大值。
(4)对其他残余合金成分应严格控制。
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