Анализ низкотемпературных методов контроля прочности для стальных пластин 06Ni9DR, используемых в криогенных резервуарах хранения

Сталь 06Ni9DR является сплавом на основе никеля, широко используемым в изготовлении низкотемпературных хранилищ для сжиженных газов, таких как СПГ и жидкий азот. Его высокое содержание никеля обеспечивает отличную прочность при криогенных температурах. Контроль устойчивости стальных пластин 06Ni9DR к удару при низких температурах имеет решающее значение для предотвращения хрупких переломов и обеспечения долгосрочной безопасности и надежности хранилищ.

1. Факторы, влияющие на прочность при низкой температуре

Химический состав: Содержание никеля (около 9%) улучшает стабильность аустенита, снижая температуру перехода от гибкого к хрупкому (DBTT). Контролируемые уровни углерода, марганца и микроэлементов (таких как сера и фосфор) необходимы для минимизации сегрегации примесей и повышения прочности.

Размер зерна: тонкозернистая микроструктура повышает прочность, уменьшая распространение трещин. Размер зерна может быть уточнен с помощью контролируемой прокатки и тепловой обработки.

Контроль микроструктуры: желательна равномерная ферритно-аустенитная микроструктура. Избегать грубых карбидов, компонентов мартензит-аустенит (M-A) или полосы улучшает ударные характеристики при криогенных температурах.

2. Методы управления

Термомеханическая контролируемая обработка (TMCP): TMCP сочетает в себе контролируемую катку и ускоренное охлаждение для уточнения размера зерна и получения однородной микроструктуры, повышая как прочность, так и прочность при низких температурах.

Тепловая обработка:

Нормализация: уточняет структуру зерна и уменьшает остаточные напряжения.

Гашение и закаление: оптимизирует твердость и прочность. Выбирается правильная температура загартывания, чтобы сбалансировать прочность и свойства удара при низкой температуре.

Включение и контроль загрязнений: уменьшение неметаллических включений и сегрегированных элементов (S, P) посредством вакуумной дегазации, переработки лопец и вторичной металлургии обеспечивает последовательную прочность по толщине пластины.

Контроль толщины и скорости охлаждения: во время производства пластины равномерное охлаждение избегает тепловых градиентов, которые могут привести к грубым зернам или мартенситным пластям, которые снижают прочность при низких температурах.

3. Испытание и проверка

Испытания на удар: испытания Charpy V-notch при криогенных температурах (-196 ° C для применения СПГ) проверяют прочность.

Микроструктурный анализ: оптическая микроскопия и сканирующая электронная микроскопия (SEM) оценивают размер зерна, фазное распределение и содержание включения.

Испытание прочности на переломы: обеспечивает, что пластины могут сопротивляться инициированию и распространению трещин в условиях низкой температуры обслуживания.

Контроль низкотемпературной прочности стальных пластин 06Ni9DR предполагает тщательное управление химическим составом, микроструктурой, термомеханической обработкой и тепловой обработкой. Эти меры обеспечивают сохранение конструктивной целостности криогенных резервуаров при экстремальных условиях низкой температуры, предотвращая хрупкие переломы и повышая безопасность эксплуатации.

Ссылки

GB/T 3274-2016 - Низкотемпературные стальные пластины для криогенных хранилищ (06Ni9DR).

Totten, G.E. (2006). Тепловая обработка стали: металлургия и технологии. CRC Press.

Липпольд, Дж.К., & Kotecki, D.J. (2005). Металлургия сварки и сварка нержавеющей стали. Уайли.

Kou, S. (2003). Металлургия сварки, 2-е издание, Wiley.

Barron, R.F. (1999). Cryogenic Systems, 2-е издание, CRC Press.