9Ni介紹
9%Ni鋼是1944年開發的W(Ni)一9%的中合金鋼,由美國國際鎳公司的產品研究實驗室研製成功,它是一種低碳調質鋼,組織為馬氏體加貝氏體。這種鋼材在極低溫度下具有良好的韌性和高強度,而且與奧氏體不鏽鋼和鋁合金相比具有熱脹係數小,經濟性好,使用溫度最低可達一196℃,自1960年通過研究證明不進行焊後消除應力熱處理亦可安全使用以來,9%Ni鋼就成為用於製造大型LNG儲罐的主要材料之一。鋼的主要特點是高鎳含量、高純淨度、較高強度、高的低溫衝擊韌性、良好焊接性能。通過研發,鋼材可以達到以下性能指標: 9%Ni鋼:ReH≥585MPa,Rm = 680~820MPa,A≥18%,-196℃,AKv(T)≥150J,AKv(T)≥80J(歐盟標準)。
9Ni用途
9Ni鋼主要用於製造液化天然氣(LNG)儲罐和運輸船舶,最低使用溫度可達-196℃,其強度高、低溫韌性優異、焊接性能良好,是深冷環境下使用的韌性最好的材料。
9Ni鋼板標準
9Ni鋼板標準
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 |
雙正火+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)
兩相區淬火(IHT):800℃(空冷)+670℃(水淬)+550~580(回火)
直接淬火(DQ-T):Ar3+580℃(回火)
合格的鋼板金相中含有5~15%的穩定殘餘奧氏體組織(逆轉奧氏體)。
含0.38%左右的鉬,可以消除從奧氏體溫度緩慢冷卻時的脆化。
9Ni鋼的化學成分
影響9Ni鋼脆性轉變溫度的主要因素中,合金元素和雜質含量都與化學成分密切相關。9Ni鋼化學成分設計標準見表:
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 |
各合金元素的影響:
C ——碳化物析出會造成孔蝕,一般控制在<0.08%;
Mn——奧氏體相穩定化元素,提高耐磨性及氮的固容量;
Si——有助於高溫耐高溫氧化及耐酸蝕性能;
Ni——穩定化元素,減輕脆性並改善機械性能,增強耐酸能力。
9Ni鋼使用注意範圍
(1)9Ni鋼化學成分標準的範圍要求應嚴格,如Si質量分數為0.15% ~0.30%,Ni質量分數為8.50%~9.50%。
(2) 一般來說,標準允許P和S的最大值約10倍於9Ni鋼板的實物值,也就是說:
①當9Ni鋼用於-196℃的設計條件時,必須大幅降低P和S含量。
②9Ni鋼的設備製造要求儘可能地降低P和S含量,以保證9%Ni鋼的設備能夠滿足設計溫度為-196℃時的使用要求。
(3)9Ni鋼化學成分設計時人為加入和控制的關鍵合金成分為Ni和Mn,在控制方法許可的條件下,趨於得到較大值。
(4)對其他殘餘合金成分應嚴格控制。