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)。
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。
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。
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 |
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 |
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 |