【摘要】针对超低温裂纹尖端张开位移（CTOD）实验中存在的试样对中不准确和温度控制不精确等问题，该文对现有设备进行了改进并展开测试实验。首先，选用9Ni钢焊接液化天然气（LNG）储罐并使用扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）观察焊接接头的组织形貌；然后，用改进的CTOD实验装置测定接头的断裂韧性；最后，使用光学显微镜（OM）、SEM和EBSD分析CTOD断口形貌和疲劳裂纹的走向。实验观察到在焊接接头的熔合线处存在宽度约17μm的过渡层，元素Mo和Nb发生了偏聚，焊缝疲劳裂纹穿晶扩展；热影响区CTOD值低于焊缝且离散性较大，在主体实验过程中，出现了pop-in现象，产生的微裂纹沿熔合线粗晶区一侧扩展；粗晶区晶粒宽度达50～100μm，组织为粗大的板条马氏体，且大角度晶界比例较低。由实验可知粗晶区是整个接头断裂韧性最薄弱的区域。