09MnNiDR钢属于铁素体与少量珠光体低温钢的范畴，其应用领域广泛于-45℃至-70℃的低温压力容器制造。该钢种以锰和镍为主要合金元素。锰通过固溶强化提升钢的强度，而镍则增强铁素体在低温下的韧性，有效降低冷脆转变温度。依据标准GB 3531―2014《低温压力容器用钢板》，09MnNiDR在-70℃时的低温冲击值得到提升，硫含量也得到降低，相较于GB 3531―2008标准有显著进步。新的标准要求增加了焊接和热成型的难度，原有研究资料可能无法完全满足这些新要求。
1. 焊接技术研究
针对09MnNiDR低温钢母材，我们首先研究了其合金成分和力学性能，如表1和表2所示。母材的供应状态为正常化，正常化温度定为910℃。接着，我们针对焊接材料进行了细致的选择与测试。
1.1 焊接材料选择与测试结果
我们选择了三种焊条电弧焊材料——焊条M1、M2和M3，以及两种自动焊接材料W1和W2。经过试验，这些焊接材料均能满足NB/T47014-2011《压力设备焊接工艺评定》中的标准要求。其中，M1和M2焊条以及W1和W2自动焊接材料在抗拉强度、弯曲和冲击能等方面均表现出色。
在后续的试验中，我们选择了M1焊条和W2自动焊接材料，以进一步验证其在09MnNiDR低温钢焊接中的适用性。
1.2 焊接工艺试验分析
我们进行了不同焊接热输入和热处理规范的试验，具体条件见表6。试验结果显示，适当的热处理能够使焊接接头的力学性能满足GB 3513―2014《低温压力容器用钢板》的要求。
通过对化学成分的分析，我们发现M2覆盖电极的Si含量较高，这与其高强度密切相关。我们也发现热输入和层间温度对焊缝的冲击吸收能有影响，适当的热输入和层间温度能够提高焊缝的冲击吸收能。
2. 热成型工艺研究
在制造过程中，母材需要经过高温轧制，因此热成型后的晶粒度等级是关键。我们选择了合适的热处理温度和正火温度，以确保合金元素充分溶于固溶体。我们也研究了原材料和接头热成型的技术条件与力学性能关系。
2.1 原材料热成型技术与测试结果
我们针对热卷筒接头和封头的压制，进行了两次Ac3以上的热处理以及整体焊后热处理。测试结果表明，经过两次正火处理的原材料具有最佳的力学性能。
2.2 接头热成型技术分析
对于热卷筒接头的封头部分，我们进行了不同热处理规范的验证试验。结果显示，单次正火加焊后热处理能够使焊条电弧焊接头的力学性能更优异。
通过对正火温度和晶粒尺寸的关系研究，我们发现奥氏体化温度对晶粒尺寸有重要影响。晶粒的粗化会导致金属材料强度的降低，在热成型过程中需要控制好正火温度和奥氏体化保温时间。
综合以上研究，我们得出以下结论：(1)适当的焊接热输入和层间温度能够提高焊缝的冲击吸收能；(2)焊后热处理温度对接头的减震能有一定影响；(3)对于热成型产品，应控制好热成型温度、正火温度和最终退火温度。通过这些研究，我们为09MnNiDR低温钢的焊接和热成型工艺提供了重要的参考依据。