9Ni 钢：用于制造大型 LNG 储罐的主要材料，具有高镍含量、高纯净度等特点

9Ni钢是1944年开发的W(Ni)-9%中合金钢，由美国国际镍公司产品研究实验室研制成功。是一种低碳调质钢，组织为马氏体加贝氏体。身体。这种钢在极低的温度下具有良好的韧性和高强度。与奥氏体不锈钢和铝合金相比，其热膨胀系数更小，更经济。其使用温度可低至-196℃。自1960年开始采用。由于研究证明其无需焊后去应力热处理即可安全使用，因此9%Ni钢已成为用于制造大型LNG储罐的主要材料之一。钢的主要特点是镍含量高、纯度高、强度高、低温冲击韧性高、焊接性能良好。通过研发，该钢可达到以下性能指标： 9Ni钢：ReH≥585MPa、Rm=680~820MPa、A≥18%、-196℃、AKv(T)≥150J、AKv(T)≥80J（EU标准）。

9Ni钢主要用于制造液化天然气（LNG）储罐和运输船舶。最低工作温度可达-196℃。具有高强度、优异的低温韧性、良好的焊接性能。它是低温环境中使用的最坚韧的材料。 。

天然气的液化温度为-162℃，液化天然气（简称LNG）的体积为气态的1/600，这对LNG储罐的材质提出了更高的要求。目前，LNG储罐常用的材料主要有9Ni钢、5Ni钢、奥氏体不锈钢和铝镁合金钢等，而9Ni钢因其强度高、易加工等优点而广泛应用于LNG储罐设备中。加工性能和焊接性能优良。

世界上第一台9Ni钢储罐于1952年在美国投入使用。1960年研究证明，无需焊后消除应力热处理即可安全使用。从此，9Ni钢成为制造大型低温储罐的主要材料。材料之一。日本于1969年建造了第一座LNG储罐，最大储罐容量为20×104m3。 2004年，我国首个大型LNG低温储罐项目在广东大鹏开工，随后福建、大连、宁波等地也规划了项目。 LNG项目全部采用9Ni钢材料。

9Ni钢是典型的低碳马氏体钢，具有固有的耐低温能力（-196℃，LNG储罐设计温度-162℃）。其低温力学性能主要取决于其化学成分，特别是Ni和C的含量。此外，9Ni钢的韧性还取决于钢的纯净度和显微组织。从化学成分来看，其Ni含量较大，因此具有一定的淬透性。降低碳含量可以大大减少回火马氏体中碳化物的析出，从而提高低温韧性，而碳含量过高会导致焊接性能和冷脆性能严重恶化。因此，在合金化过程中，必须严格控制C含量，使其保持在低碳范围内。同时，P、S、Mn、Mo、Cr等合金元素的含量也必须控制在较低范围内。

迄今为止，9Ni钢在LNG设备上的应用已有近60年的历史。随着世界经济和贸易的快速发展，液化天然气已成为世界油气行业的新热点。为促进能源供应多元化，改善能源消费结构，海洋石油工程有限公司越来越重视LNG产业的发展，投入大量人力、物力，迅速实现了LNG产业的快速发展。在这个领域取得了一席之地。然而，LNG储罐的建设也不可避免地需要解决一系列技术问题。对LNG低温储罐用9Ni低温钢材料的特性及焊接过程中容易出现的冷裂纹、热裂纹、低温韧性降低、电弧磁吹等问题进行研究分析，表明9Ni钢在焊接施工时必须达到理想的效果。提高施工效果可采取以下主要控制措施：

(1)选用低氢低碳焊接材料，使焊接材料与母材在常温和高温下的线膨胀系数基本相近，从而避免因热胀冷缩不均匀而产生热应力。

(2)焊接前，用有机溶液清洗或打磨将焊接坡口表面清理干净；当环境温度低于5℃时，焊前必须对母材进行预热；焊接材料必须严格按照要求存放。即开即用，严禁长期暴露于空气中。

(3)正确选择焊接材料，选用高Ni焊接材料。虽然焊缝金属在焊接过程中被高温损失和母材稀释，但仍然存在足够高的奥氏体组织，以避免熔合线中出现脆硬的马氏体。带来。

(4)严格控制线能量，一般在0.7～3.0kJ/mm之间，尽量采用较小的热输入进行焊接。

(5)母材在加工和运输过程中应避免与磁性材料接触。若仍有剩磁，则应在焊接前对9Ni钢进行退磁，以保证母材的剩磁在要求值以内。

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