抗拉强度1100MPa以上高强度气瓶的研究

通过研究抗拉强度1100 MPa以上高强度气瓶钢,采用ISO 9809-2:2010壁厚计算公式和有限元技术,对ф229 mm,50 L高强度气瓶进行了设计与分析;并通过"未爆先漏(LBB)"试验对设计进行了验证。结果表明,34CrMo4H高强度气瓶钢在870℃加热、水介质冷却淬火、570~600℃回火空冷热处理条件下,能够满足1100 MPa以上高强度气瓶的设计要求;高强度气瓶的壁厚设计按照ISO 9809-2:2010公式是合理的,但凹底厚度应结合有限元技术进行分析确定,不能直接取值为2倍最小设计壁厚;与GB 5099—1994标准设计相比,高强度气瓶的空瓶质量降低20%以上,实现了气瓶的轻量化,并大大提高了气体充装量;预制裂纹疲劳试验次数在11000次左右,疲劳寿命接近完好气瓶规定值12000次的水平。预制裂纹爆破试验表明,当采用爆破试验方法时预制裂纹深度为实际壁厚的75%左右,当采用疲劳试验方法时预制裂纹深度为实际壁厚的60%~70%,试验结果均能够满足设计要求。

冷旋压高压气瓶瓶底结构强度分析

以冷旋压高压气瓶瓶底结构为研究对象,气瓶材料为34CrMo4H高强度合金,采用有限元法,对各载荷工况条件下瓶底的应力分布进行分析,结合相关的强度设计标准对瓶底结构进行强度分析,并对高压气瓶瓶底结构进行了优化。结果表明:瓶底结构满足强度要求,所产生冷旋压气瓶的爆破压力远小于设计极限压力,且还有相当的安全裕量;在满足气瓶强度要求的条件下,提出了一种更为合理的冷旋压高压气瓶的瓶底结构,从而为冷旋压高压气瓶的优化改进提供了技术支撑。

高压气瓶用34CrMo4钢的抗氢脆性能及影响因素

为保证具有氢脆风险的高压气瓶的安全使用,对国内两个钢厂生产的高压气瓶用34CrMo4钢进行了化学成分分析、力学性能测试和抗氢脆性能试验,对比研究了不同厂家34CrMo4钢的抗氢脆性能及影响因素。结果表明:不同钢厂生产的34CrMo4钢中的主要化学成分基本一致,但由于钢中气体元素氧、氮、氢,有害元素磷、硫和微量元素(钒+铌+钛+硼+锆)的含量,非金属夹杂物级别,以及钢的冲击性能相差较大,导致其通过氢脆试验的抗拉强度不同,分别为901,968 MPa,对应的最大氢脆化指数分别为1.93,1.92;对具有氢脆风险的高压气瓶,除应限定材料最大抗拉强度与屈强比外,还应限定有害元素磷、硫和微量元素(钒+铌+钛+硼+锆)的含量。

高压气瓶用34CrMo4钢抗氢脆性能及影响因素

为保证具有氢脆危险性的高压气瓶安全使用,对不同P、S含量和强度的高压气瓶用34Cr Mo4钢进行了力学性能和抗氢脆性能的圆盘片压力试验,对比研究了三个不同P、S含量和强度34Cr Mo4钢的抗氢脆性能及影响因素。结果表明:当34Cr Mo4钢中P=0.008%、S=0.002%、抗拉强度为1035MPa时,最大氢脆化指数为1.97,满足ISO 11114-4:2005标准抗氢脆要求。并且随着钢中P、S含量增加,适应氢环境的最大抗拉强度越低。材料屈服强度取值定义对材料氢脆危险性判定标准影响较大。