随着世界能源格局的变化,液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)在能源结构中的地位越来越重要。人们对天然气的需求量与日俱增,对其相关的研究也逐步被关注。LNG储罐由于长期在低温下使用,对其服役过程中的安全性和可靠性研究就显得尤为重要。9Ni钢作为大型LNG储罐罐体的关键材料,对其进行相关技术研究具有重要意义。本论文以国产9Ni钢为试验原料,围绕其实际服役过程中及应变时效后组织和性能的变化展开研究,并对加铜9Ni钢的热处理工艺进行了探索。在借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等试验仪器表征材料的显微组织结构和测量其中的组织含量的同时,用低温冲击试验机测试9Ni钢的冲击功以及用万能电子拉伸试验机测试9Ni钢的拉伸性能。针对9Ni钢在实际服役过程中所遇到的问题,主要是性能的改变对其使用的影响,提出参考性的意见。同时,对于添加微量铜的9Ni钢,探索和细化了其热处理工艺。研究结果表明：(1)对9Ni钢加载不同程度的预变形量,然后使其在不同温度不同时间进行应变时效后,比较其力学性能和微观组织的变化,研究9Ni钢的应变时效行为,得出结论：(a)相对于低温(-196℃)下时效,9Ni钢在高温(100℃、25℃)下时效对其力学性能影响较大,时效行为明显；(b)9Ni钢在低预应变量条件下(<2.5%),应变时效行为明显,但是微观组织变化不大,其强度和韧性仍能满足服役要求；(c)9Ni钢中固溶于基体的C、N间隙原子浓度较低,加之低温服役,原子短程扩散困难,导致Cottrell气团不易形成,是其应变时效后强韧性保持较好的重要原因；(d)9Ni钢-196℃时效时,其组织中的部分逆转奥氏体转变成了孪晶马氏体,增强了逆转奥氏体的均匀性和稳定性,从而提高了强度,改善了低温韧性。(2)经过多次冷热循环后,9Ni钢的强度和低温韧性都有一定程度上的改善,其性能比原始材料更好,且保持稳定。这其中的原因是,在保温循环过程中,不稳定的逆转奥氏体发生转变成为马氏体,成为强化相。马氏体基体析出碳化物,形成弥散强化。析出碳化物的马氏体基体组织细化,也可以引起强韧化,以上因素综合作用导致了9Ni钢在多次冷热循环后其强韧性的提高。(3)对于本试验所用加铜9Ni钢,调质热处理中最佳淬火温度范围是800-820℃,回火温度的最佳范围应是540-560℃。相比于淬火温度,回火温度对加铜9Ni钢的力学性能影响较大,尤其对低温韧性的影响。在最佳热处理温度,加铜9Ni钢的低温冲击断口存在大量的韧窝,表明了其良好的低温韧性。