08Ni3DR與09MnNiDR區(qū)別 08Ni3DR是什么材質(zhì)鋼板 08Ni3DR現(xiàn)貨切割 08Ni3DR介紹

王樂13592193328

08Ni3DR詳細(xì)介紹

08Ni3DR基本信息

08Ni3DR命名規(guī)則







08Ni3DR 是中國用于超低溫壓力容器的專用合金鋼板牌號(hào)。其中：

• “08” 表示碳元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為 0.08%，實(shí)際生產(chǎn)中碳含量需控制在≤0.10%。低碳設(shè)計(jì)是為了減少珠光體等脆性組織的形成，從而保證鋼材在超低溫環(huán)境下的韌性。
• “Ni3” 表明鎳元素的名義含量為 3%，實(shí)際含量范圍在 3.25% - 3.70%。鎳是提升鋼材低溫性能的關(guān)鍵合金元素，能顯著降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。
• “D” 代表 “低溫”，是 “低” 字漢語拼音的首字母，突出該鋼材適用于低溫工況。
• “R” 表示 “容器”，取自 “容” 字的漢語拼音首字母，明確其主要應(yīng)用于壓力容器的制造。
  

08Ni3DR執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 713.4 - 2023《鍋爐和壓力容器用鋼板 第 4 部分：超低溫用鋼板》。該標(biāo)準(zhǔn)對 08Ni3DR 鋼板的尺寸、外形、重量及允許偏差，技術(shù)要求（涵蓋冶煉方法、交貨狀態(tài)、化學(xué)成分、力學(xué)性能、低溫沖擊試驗(yàn)等），試驗(yàn)方法，檢驗(yàn)規(guī)則以及包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證明書等方面都作出了詳細(xì)且嚴(yán)格的規(guī)定，全方位保障鋼板在超低溫環(huán)境下的安全性與可靠性。該標(biāo)準(zhǔn)替代了舊版的 GB/T 3531 - 2014，在技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量控制上有所更新和完善，以適應(yīng)行業(yè)對超低溫壓力容器用鋼日益嚴(yán)苛的要求 。

08Ni3DR化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

元素	含量范圍	作用及說明
C	≤0.10	極低的碳含量有效減少珠光體等硬脆相的生成，降低鋼材在低溫下發(fā)生脆性斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，對保證低溫韌性至關(guān)重要。
Si	0.15 - 0.35	作為脫氧劑，適量的硅可提高鋼的強(qiáng)度。但在低溫鋼中，需嚴(yán)格控制其含量，以免過量的硅降低鋼材的低溫韌性。
Mn	0.30 - 0.80	錳元素能夠強(qiáng)化鋼的基體組織，同時(shí)與鎳協(xié)同作用，進(jìn)一步降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度，改善鋼材的低溫韌性。此外，錳還能與硫結(jié)合形成硫化錳夾雜，減輕硫?qū)︿摬臒峒庸ば阅艿牟焕绊憽?/strong>
P	≤0.012	磷是鋼中的有害雜質(zhì)，在低溫環(huán)境下，磷易在晶界偏聚，導(dǎo)致晶界脆化，顯著降低鋼材的低溫沖擊韌性。因此，08Ni3DR 對磷含量進(jìn)行了極為嚴(yán)格的控制 。
S	≤0.005	硫同樣是有害元素，會(huì)形成硫化物夾雜，降低鋼材的韌性和焊接性能。在超低溫用鋼中，嚴(yán)格控制硫含量可有效減少因硫化物導(dǎo)致的裂紋萌生和擴(kuò)展，提高鋼材的可靠性 。
Ni	3.25 - 3.70	鎳是提升 08Ni3DR 低溫性能的核心元素。它不僅能顯著降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度，使鋼材在 - 100℃甚至更低溫度下仍能保持良好的韌性，還能固溶于鐵素體中，起到固溶強(qiáng)化的作用，提升鋼材的強(qiáng)度 。
Mo	≤0.12	鉬元素可以提高鋼的強(qiáng)度和硬度，在一定程度上改善鋼材的抗回火穩(wěn)定性。在 08Ni3DR 中，適量的鉬有助于在低溫環(huán)境下維持鋼材的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提升綜合性能 。
V	≤0.05	釩能夠細(xì)化晶粒，通過形成細(xì)小彌散的碳氮化物，阻礙晶粒長大，從而提高鋼材的強(qiáng)度和韌性。在低溫鋼中，細(xì)化的晶粒結(jié)構(gòu)有利于提升鋼材的低溫沖擊性能 。
Alt（全鋁）	≥0.020	鋁作為強(qiáng)脫氧劑，在鋼中形成 AlN 細(xì)小顆粒，能夠有效抑制奧氏體晶粒在加熱過程中的長大，細(xì)化鐵素體晶粒。細(xì)晶粒組織具有更多的晶界，晶界能阻礙裂紋的擴(kuò)展，對改善鋼材的低溫韌性效果顯著 。

08Ni3DR力學(xué)性能與超低溫沖擊韌性

08Ni3DR常溫力學(xué)性能（典型值，具體因厚度而異）

• 抗拉強(qiáng)度（Rm）：
  
  • 當(dāng)鋼板厚度在 6 - 60mm 時(shí)，抗拉強(qiáng)度范圍為 490 - 620MPa。此強(qiáng)度區(qū)間保證了鋼材在常溫及一般工況下具備足夠的承載能力，能夠承受一定的拉伸載荷而不發(fā)生斷裂。
  • 對于厚度＞60 - 100mm 的鋼板，抗拉強(qiáng)度為 480 - 610MPa。隨著厚度增加，強(qiáng)度略有下降，但仍能滿足超低溫壓力容器在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的基本要求 。
    
• 屈服強(qiáng)度（ReL）：
  
  • 以厚度＞60 - 100mm 為例，屈服強(qiáng)度≥300MPa。屈服強(qiáng)度表征了材料開始產(chǎn)生明顯塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，08Ni3DR 的這一屈服強(qiáng)度指標(biāo)，確保了在承受外力時(shí)，材料能在一定范圍內(nèi)保持彈性狀態(tài)，超過屈服強(qiáng)度后才進(jìn)入塑性變形階段，為超低溫壓力容器的安全運(yùn)行提供了重要保障 。不同厚度的鋼板，屈服強(qiáng)度會(huì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求有所調(diào)整，以適應(yīng)不同工況下的強(qiáng)度需求 。
    
• 伸長率（A）：≥21%。伸長率反映了鋼材的塑性變形能力，08Ni3DR 較高的伸長率意味著它在加工過程中能夠承受較大程度的塑性變形而不破裂，便于進(jìn)行各種成型加工，如沖壓、彎曲等，同時(shí)在使用過程中，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到一定程度的變形時(shí)，也能通過塑性變形來吸收能量，避免突然發(fā)生脆性斷裂 。
  

08Ni3DR超低溫沖擊韌性

• 沖擊溫度：08Ni3DR 的沖擊試驗(yàn)溫度可達(dá) - 100℃，部分經(jīng)過特殊調(diào)質(zhì)處理的鋼板，其適用沖擊溫度可低至 - 107℃。這一特性使其能夠在極寒的超低溫環(huán)境下保持良好的韌性 。
• 沖擊吸收能量（KV2）：在規(guī)定的 - 100℃沖擊溫度下，沖擊吸收能量要求≥60J。沖擊吸收能量是衡量材料在沖擊載荷下抵抗脆性斷裂能力的關(guān)鍵指標(biāo)，08Ni3DR 在超低溫下能達(dá)到如此高的沖擊吸收能量值，表明其在超低溫環(huán)境下具有卓越的韌性，能夠有效抵抗因沖擊載荷或應(yīng)力集中等因素引發(fā)的脆性斷裂，確保超低溫壓力容器在復(fù)雜工況下的安全可靠運(yùn)行 。
  

08Ni3DR不同厚度的性能差異

隨著鋼板厚度的增加，其內(nèi)部的冶金缺陷（如偏析、夾雜等）出現(xiàn)的概率可能增大，導(dǎo)致鋼板的性能均勻性受到影響。一般來說，較厚的鋼板（如＞60mm），其強(qiáng)度和韌性與較薄鋼板相比會(huì)略有下降。為了保證不同厚度鋼板在超低溫環(huán)境下都能滿足使用要求，對于厚板通常需要采用更嚴(yán)格的冶煉、軋制工藝以及合適的熱處理方式，如正火 + 回火或淬火 + 回火處理，來優(yōu)化其組織結(jié)構(gòu)，提高性能的均勻性和穩(wěn)定性 。例如，通過正火處理可以細(xì)化晶粒，消除軋制應(yīng)力；回火處理則能消除正火或淬火過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整組織狀態(tài)，從而使厚板在超低溫下也能具備良好的綜合性能 。

08Ni3DR制造工藝

08Ni3DR冶煉與澆注

• 冶煉技術(shù)：采用電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉，并配合先進(jìn)的爐外精煉工藝，如 LF（鋼包精煉爐）+VD（真空脫氣）。LF 精煉過程中，通過精確控制爐渣成分和精煉時(shí)間，能夠有效脫硫，將硫含量降低至≤0.005%，減少硫化物夾雜對鋼材性能的不利影響。VD 真空脫氣則在高真空環(huán)境下（真空度通常≤67Pa），使鋼液中的氫氣、氮?dú)獾扔泻怏w逸出，降低氣體含量（如氫含量可控制在極低水平，一般要求 H≤2ppm），避免在低溫下因氣體析出而產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷，顯著提高鋼水的純凈度 。
• 澆注工藝：在連鑄過程中，采用低溫澆注技術(shù)，控制鋼液的澆注溫度在合適范圍內(nèi)，減少鋼液的過熱度，降低鑄坯內(nèi)部的柱狀晶比例，促進(jìn)等軸晶的形成，從而改善鑄坯的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，提高其致密度和均勻性。同時(shí)，應(yīng)用電磁攪拌技術(shù)，通過在結(jié)晶器內(nèi)施加交變磁場，使鋼液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，均勻鋼液的溫度和成分，細(xì)化鑄坯晶粒，減少中心偏析等缺陷 。
  

08Ni3DR軋制與熱處理

• 軋制工藝：運(yùn)用控軋控冷（TMCP）技術(shù)，在軋制過程中精確控制軋制溫度、變形量和冷卻速度。在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行大變形量軋制，增加奧氏體內(nèi)部的位錯(cuò)密度，為后續(xù)冷卻過程中的相變提供更多的形核點(diǎn)，促進(jìn)細(xì)小鐵素體晶粒的形成。隨后通過快速冷卻工藝，控制冷卻速度，抑制先共析鐵素體和珠光體的生成，獲得理想的細(xì)晶鐵素體 + 少量貝氏體組織，顯著提高鋼材的強(qiáng)度和韌性 。
• 熱處理方式：
  
  • 正火（N）：加熱溫度一般控制在 900 - 930℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后在空氣中冷卻。正火處理能夠消除軋制過程中產(chǎn)生的加工硬化和殘余應(yīng)力，細(xì)化晶粒，使鋼材的組織結(jié)構(gòu)更加均勻，為后續(xù)的性能優(yōu)化奠定基礎(chǔ) 。
  • 正火 + 回火（N + T）：正火后進(jìn)行回火處理，回火溫度通常在 600 - 650℃。回火可以進(jìn)一步消除正火過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整鋼材的組織狀態(tài)，使碳化物更加均勻地分布，提高鋼材的韌性和尺寸穩(wěn)定性 。
  • 淬火 + 回火（Q + T，調(diào)質(zhì)處理）：對于一些對性能要求極高的厚板或特殊應(yīng)用場景，采用淬火 + 回火的調(diào)質(zhì)處理工藝。淬火時(shí)將鋼板快速加熱到臨界溫度以上，保溫后迅速冷卻，獲得馬氏體組織，大幅提高鋼材的強(qiáng)度。隨后進(jìn)行回火處理，回火溫度根據(jù)具體性能要求進(jìn)行調(diào)整，一般在 550 - 650℃之間，通過回火消除馬氏體的內(nèi)應(yīng)力，改善其韌性，使鋼材獲得強(qiáng)度和韌性的良好匹配，在超低溫環(huán)境下表現(xiàn)出更為優(yōu)異的綜合性能 。
    
  
  

08Ni3DR特殊處理

• 焊接工藝：焊接是 08Ni3DR 鋼板在制造超低溫壓力容器過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于其對低溫韌性要求極高，焊接時(shí)需嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)。通常采用低氫型焊接材料，如低氫型焊條（如 E5015 - G 等）或氣體保護(hù)焊焊絲（如 ER50 - 6 等），以減少焊縫中的氫含量，防止產(chǎn)生氫致裂紋。焊接前一般不需要預(yù)熱，或僅需進(jìn)行較低溫度的預(yù)熱（≤100℃），避免因預(yù)熱溫度過高導(dǎo)致熱影響區(qū)晶粒長大，降低低溫韌性。焊接過程中，嚴(yán)格控制焊接線能量，一般要求焊接線能量≤20kJ/cm，以控制焊縫及熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變，保證焊接接頭的低溫性能。焊后需進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，溫度控制在 600 - 650℃，消除焊接殘余應(yīng)力，同時(shí)不降低焊接接頭的低溫沖擊韌性 。
• 表面處理：為防止 08Ni3DR 鋼板在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中生銹，影響其焊接性能和低溫性能，通常會(huì)對鋼板表面進(jìn)行防護(hù)處理。例如，采用涂防銹漆、包覆防銹紙或使用氣相防銹劑等方式，隔絕空氣和水分，保護(hù)鋼板表面不受腐蝕 。
  

08Ni3DR超低溫性能優(yōu)勢與機(jī)理


08Ni3DR合金元素協(xié)同作用

鎳元素在 08Ni3DR 中發(fā)揮著核心作用，它能夠顯著降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。一方面，鎳固溶于鐵素體中，使鐵素體的晶體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而提高鋼材的韌性。另一方面，鎳與錳等元素協(xié)同作用，進(jìn)一步細(xì)化鐵素體晶粒。錳在鋼中可以增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，抑制先共析鐵素體的析出，促進(jìn)在較低溫度下形成細(xì)小的鐵素體晶粒。細(xì)晶粒組織具有更多的晶界，晶界對裂紋的擴(kuò)展具有阻礙作用，能夠有效提高鋼材在超低溫環(huán)境下的韌性 。

08Ni3DR低碳與細(xì)晶組織

極低的碳含量從源頭上減少了珠光體等硬脆相的形成。在低溫環(huán)境下，珠光體中的滲碳體容易成為裂紋源，導(dǎo)致鋼材發(fā)生脆性斷裂。08Ni3DR 的低碳設(shè)計(jì)有效降低了這種風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，通過鋁的細(xì)化晶粒作用以及控軋控冷、熱處理等工藝手段，獲得了細(xì)小均勻的鐵素體晶粒組織。晶粒細(xì)化不僅增加了晶界面積，使裂紋擴(kuò)展路徑更加曲折，消耗更多的能量，而且細(xì)化的晶粒在低溫下具有更高的位錯(cuò)塞積阻力，提高了鋼材的抗變形能力和韌性 。


08Ni3DR高純凈度


通過先進(jìn)的冶煉和精煉工藝，嚴(yán)格控制了磷、硫等有害雜質(zhì)元素的含量。磷在低溫下容易在晶界偏聚，降低晶界的結(jié)合力，導(dǎo)致晶界脆化。而硫形成的硫化物夾雜會(huì)成為裂紋的萌生點(diǎn)，降低鋼材的韌性。08Ni3DR 極低的磷、硫含量以及低氫含量，極大地減少了這些有害因素對鋼材性能的影響，保證了鋼材在超低溫環(huán)境下的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和韌性 。


08Ni3DR應(yīng)用領(lǐng)域

08Ni3DR液化天然氣（LNG）工程

• LNG 儲(chǔ)罐：在 LNG 產(chǎn)業(yè)鏈中，LNG 儲(chǔ)罐用于儲(chǔ)存低溫液態(tài)天然氣，工作溫度可達(dá) - 162℃。08Ni3DR 雖然不能直接用于儲(chǔ)罐主體與 LNG 直接接觸的部分（該部分通常使用 9Ni 鋼等更適合超低溫的材料），但常用于儲(chǔ)罐低溫區(qū)的過渡段。例如，在儲(chǔ)罐的底部邊緣板、支撐結(jié)構(gòu)以及與低溫管道連接的部分，08Ni3DR 憑借其在 - 100℃左右的優(yōu)異低溫韌性和良好的綜合性能，能夠滿足這些部位對材料強(qiáng)度和韌性的要求，同時(shí)相較于 9Ni 鋼等材料，具有一定的成本優(yōu)勢 。
• LNG 運(yùn)輸船：LNG 運(yùn)輸船的低溫管道、換熱器等設(shè)備同樣需要在超低溫環(huán)境下工作。08Ni3DR 可用于制造這些設(shè)備的部分部件，確保在運(yùn)輸過程中，設(shè)備能夠承受 LNG 的低溫以及船舶運(yùn)行過程中的各種應(yīng)力，保障 LNG 運(yùn)輸?shù)陌踩煽?。
  

08Ni3DR深冷化工設(shè)備

• 空氣分離裝置：在空氣分離制取氧氣、氮?dú)獾裙I(yè)氣體的過程中，空氣分離裝置中的低溫精餾塔、液氮儲(chǔ)罐等設(shè)備處于 - 196℃至 - 70℃的低溫環(huán)境。08Ni3DR 適用于制造這些設(shè)備中的一些非關(guān)鍵但對低溫韌性有要求的部件，如塔體的支撐結(jié)構(gòu)、管道連接件等，為設(shè)備在低溫環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行提供材料保障 。
• 乙烯、丙烯等化工原料儲(chǔ)存：乙烯、丙烯等化工原料通常需要在低溫下儲(chǔ)存和運(yùn)輸，以保持其液態(tài)狀態(tài)。儲(chǔ)存這些化工原料的低溫容器，部分會(huì)采用 08Ni3DR 作為制造材料，滿足容器在低溫工況下對強(qiáng)度和韌性的需求，防止容器在長期使用過程中因低溫脆斷而發(fā)生泄漏等安全事故 。
  

08Ni3DR能源與制冷領(lǐng)域

• 液氫、液氧儲(chǔ)存設(shè)備：在航天、新能源等領(lǐng)域，液氫、液氧儲(chǔ)存設(shè)備需要在超低溫環(huán)境下儲(chǔ)存和輸送高純度的液氫、液氧。08Ni3DR 可用于制造這些設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)、連接件等部件，在滿足設(shè)備對材料低溫性能要求的同時(shí)，保證設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性 。
• 超低溫制冷壓力容器：如核磁共振設(shè)備中的低溫儲(chǔ)罐，用于儲(chǔ)存液氦等超低溫制冷劑。08Ni3DR 的超低溫韌性和良好的加工性能，使其能夠滿足這類低溫儲(chǔ)罐在制造和使用過程中的嚴(yán)格要求，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，為高精度的科研和醫(yī)療設(shè)備提供可靠的低溫環(huán)境保障 。
  

08Ni3DR與其他低溫鋼種的對比

鋼種	08Ni3DR	16MnDR	9Ni 鋼
典型使用溫度	-70℃至 - 101℃（調(diào)質(zhì)態(tài)可至 - 107℃）	-40℃	-196℃
合金元素特點(diǎn)	低碳設(shè)計(jì)，以鎳（3.25% - 3.70%）、錳為主要合金元素，含少量鉬、釩、鋁等強(qiáng)化和細(xì)化晶粒元素	以錳為主要合金元素，含鋁細(xì)化晶粒，碳含量相對較高（≤0.20%）	高鎳含量（約 9%），低碳設(shè)計(jì)
低溫沖擊性能	-100℃時(shí)沖擊吸收能量 KV2≥60J	-40℃時(shí)沖擊吸收能量 KV2≥34J	-196℃時(shí)沖擊吸收能量 KV2≥120J
應(yīng)用場景	超低溫環(huán)境下的壓力容器過渡段、LNG 工程非主體低溫部件、深冷化工設(shè)備部分部件等	常規(guī)低溫（-40℃）的壓力容器，如液氨儲(chǔ)罐、普通冷庫用壓力容器等	LNG 主儲(chǔ)罐主體、超低溫（-196℃）的液氫、液氧儲(chǔ)存設(shè)備主體等
成本對比	中等成本，相較于 9Ni 鋼成本較低，但高于 16MnDR	低成本	高成本，由于鎳含量高，冶煉和制造工藝復(fù)雜

08Ni3DR使用注意事項(xiàng)

08Ni3DR溫度限制

08Ni3DR 設(shè)計(jì)使用溫度范圍一般為 - 70℃至 - 101