隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，液化天然氣（LNG）用量每年以10%的速度增長，預(yù)計(jì)不久的將來，天然氣將成為我國在煤和石油之后的第三大能源。儲(chǔ)存和運(yùn)輸LNG所用低溫9Ni鋼已成為鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)的又一個(gè)焦點(diǎn)。
9Ni鋼取代Ni-Cr不銹鋼已成為建造LNG低溫儲(chǔ)罐的主要材料。9Ni鋼始于美國國際鎳公司的產(chǎn)品研究實(shí)驗(yàn)室，最低使用溫度可達(dá)-196℃。第一臺(tái)9Ni鋼儲(chǔ)罐于1952年在美國率先投入使用。1980年，我國從法國引進(jìn)7臺(tái)9Ni鋼制作的容積達(dá)1.0×104m3球罐，并于20世紀(jì)80年代末開始進(jìn)行LNG裝置的實(shí)踐。2004年，我國首個(gè)大型低溫液化氣項(xiàng)目（廣東LNG工程）共有3臺(tái)大型儲(chǔ)罐，單臺(tái)容積1.6×104m3。到目前為止，中石油、中石化和中海油已建成或在建的大型低溫LNG儲(chǔ)罐有20多臺(tái)。因9Ni鋼具有良好的焊接性能及優(yōu)良的低溫韌性，成為國際上低溫設(shè)備領(lǐng)域使用廣泛的鋼種，我國也在逐步實(shí)現(xiàn)9Ni鋼的國產(chǎn)化。從2008年開始，在國家發(fā)改委等部門支持下，鞍鋼、南鋼及太鋼等國內(nèi)鋼鐵企業(yè)陸續(xù)成功研發(fā)出國產(chǎn)低溫9Ni鋼，打破了9Ni鋼長期進(jìn)口現(xiàn)象，加速了我國LNG工業(yè)的發(fā)展。
9Ni鋼的低溫力學(xué)性能主要決定于其化學(xué)成分，尤其是C和N的含量。此外，9Ni鋼的韌性還取決于鋼的純凈度和微觀組織。較低的碳含量可使回火時(shí)馬氏體中碳化物的析出減少，提高低溫韌性，而碳含量過高則會(huì)使焊接性能和冷脆性能顯著惡化。9Ni鋼中添加Ni，可增強(qiáng)基體的交叉滑移能力，減少間隙原子與位錯(cuò)的交互作用，可降低Ac3點(diǎn)、細(xì)化晶粒、降低脆性轉(zhuǎn)變溫度，使材料的低溫韌性得到明顯改善。
目前，9Ni鋼有三種主要熱處理工藝：
1）NNT處理，第一次正火加熱至900℃空冷，第二次正火加熱至790℃空冷，然后在550～580℃回火后急冷，處理后的組織為回火馬氏體與貝氏體。
2）QT處理，在800℃水淬或油淬，然后550～580℃回火，處理后的組織為低碳馬氏體。
3）IHT處理，即α+γ雙相區(qū)淬火+回火，通常800℃水淬+670℃水淬，然后經(jīng)550～580℃回火，處理后的組織為低碳馬氏體。
研究結(jié)果表明：
?。?）9Ni鋼的三種熱處理工藝后，9Ni鋼低溫韌性由低到高分別是NNT＜QT＜IHT，是由于逆轉(zhuǎn)奧氏體分布和數(shù)量不同，使得IHT比QT的低溫韌性高。
?。?）9Ni鋼焊接用CHNiCrMo-6，CHF205/CHW-NiCrMo-3和CHF206/CHW-NiCrMo-4，焊接工藝性能良好，力學(xué)性能優(yōu)異，且價(jià)格便宜，為工業(yè)和工程材料生產(chǎn)帶來巨大前景。
?。?）9Ni鋼焊接過程中容易出現(xiàn)的問題主要包括熱裂紋、冷裂紋、電弧磁偏吹和低溫韌性四種，其中熱裂紋缺陷比較突出，需要重點(diǎn)控制。
?。?）9Ni鋼具有良好的焊接工藝性能，選用合適的焊接工藝措施，就可以避免焊接冷、熱裂紋及焊后低溫韌性的下降。