奥氏体不锈钢应变强化压力容器的形变特性研究

本研究聚焦于奥氏体不锈钢在应变强化环境中的形变特性,探讨其在压力容器应用中表现的微观结构变化与宏观性能关系。通过对奥氏体不锈钢的材料组成、物理与化学特性的深入分析,并结合应变强化机理及其影响因素的考量,论文深度探讨了压力容器设计要求下,材料在持续荷载作用下形变特性的变化规律。研究结果为压力容器的设计与材料选型提供了理论依据,对提升其性能与安全性具有重要意义。

奥氏体不锈钢应变强化工艺及性能研究

针对奥氏体不锈钢延性好但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高材料屈服强度。分析应变强化工艺中两个关键工艺参数——应变速度和应变量对材料力学行为的影响,指出应变速度不宜过慢,否则会出现锯齿形屈服行为,对材料性能造成不利影响。经应变强化后的奥氏体不锈钢在显著提高强度的同时,仍能保持较好的韧性。通过金相组织分析、马氏体体积分数测定等结果表明,将应变量控制在10%以下,强化后奥氏体组织仅发生少量的α′马氏体相变,对材料的力学性能影响不大,且材料的微观组织也没有明显变化。研究结果表明,采用应变强化技术在大幅提高奥氏体不锈钢屈服强度的同时,对材料的其他力学性能均不造成大的影响,从而为压力容器的安全运行提供有力保证,可实现压力容器的轻型化设计,经济和社会效益显著,应用前景广阔。

国产S30408奥氏体不锈钢应变强化低温容器许用应力及应变确定

对奥氏体不锈钢低温压力容器常规设计与应变强化设计进行比较,可知应变强化技术可大幅提高奥氏体不锈钢材料的许用应力,减薄筒体壁厚,减轻容器重量。根据预应变拉伸试验确定国产S30408奥氏体不锈钢应变强化压力容器的应变上限值,并建立国产S30408奥氏体不锈钢材料的ASME和双线性这两种应力应变曲线,对两者进行比较后,以ASME应力应变曲线为计算依据,考虑抗拉强度的影响,确定了国产S30408奥氏体不锈钢材料制造应变强化低温容器时的许用应力及其对应的应变。

S31608奥氏体不锈钢应变强化诱发马氏体相变实验

研究了S31608奥氏体不锈钢在两种温度、两种应变速率及不同应变量下的奥氏体形变诱发马氏体相变变化。试验研究表明,温度对S31608奥氏体不锈钢形变诱发马氏体相变有重要的影响,在M s点以下温度形变比在M s点以上更易诱发马氏体相变;基于温度与应变的协合效应,在M s点以下,应变量越大马氏体相变量越多;应变速率对在M s点以下温度形变诱发马氏体相变无明显影响,但在常温下高应变速率可抑制马氏体相转变。

奥氏体不锈钢应变强化原理的应用

奥氏体不锈钢应变强化原理制造压力容器，是利用奥氏体不锈钢具有良好的塑性，在其材料保持本身特性的同时，通过采取特殊的应变强化处理方法显著提高其屈服强度。这种强化了的奥氏体不锈钢材料在低温状态下仍能保持甚至还能提高强度。在低温绝热压力容器设计中，材料允许的塑性变形范围内，采用奥氏体不锈钢材料冷拉伸强化处理后提高的规定非比例延伸强度作为强度设计基础，得到较薄的罐体厚度，使材料充分利用，容器整体重量降低。

奥氏体不锈钢应变强化过程对焊接缺陷的影响分析

经过预拉／由的奥氏体不锈钢在低温下具有较高强度（应变强化），因此，奥氏体不锈钢应变强化广泛应用于低温压力容器的制造。但奥氏体不锈钢应交强化过程中会使焊接缺陷扩展。本文针对奥氏体不锈钢应变强化过程中焊接缺陷的扩展，进行模拟理论和试验研究，结果证明：应提高奥氏体不锈钢应变强化压力容器的射线透照底片合格级别至I级。

奥氏体不锈钢应变强化研究现状

奥氏体不锈钢因具有良好的耐蚀性和抗氧化性而被广泛用于石化管道、核电建设、船舶制造及医疗机械等领域,尤其在压力容器轻型化设计中,采用应变强化奥氏体不锈钢可以明显减薄壁厚。综述了应变强化对奥氏体不锈钢组织演变的影响规律,对比分析了应变强化前后奥氏体不锈钢的力学性能、疲劳寿命和耐蚀性,以期为轻量化设计不锈钢压力容器提供试验基础和理论指导。

奥氏体不锈钢应变强化制深冷容器容积变化研究

应变强化会导致深冷容器内容器的容积发生变化,进而影响容器的使用。为此,基于非线性有限单元法提出了强化后内容器容积的计算方法,并对具有不同设计参数的内容器的应变强化过程进行了模拟研究。研究发现:筒体厚度对容器容积变化的影响主要源自于不同厚度板材力学性能的差异;无加强圈的容器的容积变化率与筒体长度呈正相关,含加强圈的容器的容积变化率与加强圈间距呈正相关;环向应变小于5.5%的应变强化容器的容积变化率一般在10%以内。

奥氏体不锈钢应变强化容器结构的可靠度分析

由于较好的低温性能,奥氏体不锈钢被广泛应用于LNG低温储罐,而奥氏体不锈钢的应变强化技术能提高材料的屈服强度实现容器的轻量化设计。在工程上,奥氏体不锈钢材料性能数据呈现一定的离散性,在压力容器制造和使用过程中,容器的尺寸和使用条件也是随机变量。利用可靠性设计中的一次二阶矩法和ANSYS软件中的Prob Design模块,可以得到了应变强化前后容器关键参数的随机分布,从而得到强化前后结构可靠度的变化,为奥氏体不锈钢应变强化容器的设计和制造提供支持。

奥氏体不锈钢应变强化在压力容器制造中的应用

承压设备在能源行业中处于核心地位,其稳定可靠运行影响着石油、核电等产业的发展,而在承压设备的设计构造中,压力容器的应变强化技术发挥着非常重要的作用。奥氏体不锈钢本身具备良好的综合性能,一般作为极端环境下压力容器的结构材料,不过考虑到其本身的较低的屈服强度,需要运用应变强化技术来进行强化。

奥氏体不锈钢应变强化螺柱的扩展应用

文章对比分析了国内标准及ASME规范对奥氏体不锈钢应变强化螺柱的规定。当国内标准不能满足实际设计需求时,可扩展不锈钢应变强化螺柱的材料类型、公称直径和适用温度。针对GB/T 150.1—2011未规定奥氏体不锈钢应变强化螺柱的许用应力取值方法的现状,文章根据此类螺柱的金相和力学特征,提供了解决问题的方法并推荐了许用应力取值。通过奥氏体不锈钢螺柱的室温和高温拉伸试验印证了应变强化的效果,并为国标中扩展奥氏体不锈钢应变强化螺柱的应用提供了借鉴。

奥氏体不锈钢应变强化制真空绝热深冷容器板材选取及测试方案探讨

奥氏体不锈钢应变强化制深冷容器用板材选取方案,板材化学成分、力学性能取样及试样制备要求;性能测试结果及分析。

奥氏体不锈钢应变强化形变控制研究及应用

奥氏体不锈钢具有优良的塑性、韧性及低温性能,通过应变强化技术能够显著提升奥氏体不锈钢材料的屈服强度,节约材料。文章通过试验和实践验证,奥氏体不锈钢在强化压力下充分强化,会发生塑性变形,其形变率在9%左右。而罐箱夹层空间有限,考虑套合工艺及内容器外压校核满足综合成本,需要控制内容器室温应变强化的形变率小于1%。

应变强化用奥氏体不锈钢力学性能影响因素

为合理确定应变强化工艺参数,试验研究了材料化学成分、板材厚度及应变速率等因素对奥氏体不锈钢的强度、塑性等力学性能的影响规律。研究发现,对于应变强化用奥氏体不锈钢,应确保Ni、Mn等奥氏体稳定化元素的含量。应变强化奥氏体不锈钢低温容器的设计制造应充分考虑冷热轧制工艺导致的不同厚度板材力学性能差异。拉伸应变速率越低,强化压力下的形变量越大,应变速率对奥氏体不锈钢力学性能的影响随形变量的增加而逐渐减弱。

奥氏体不锈钢深冷容器室温应变强化技术

随着低温液化气体的日益广泛应用,深冷容器的需求量不断增加。在安全的前提下,实现深冷容器的轻量化,对于节能降耗具有重要意义。采用室温应变强化技术可以提高奥氏体不锈钢的屈服强度,显著减薄奥氏体不锈钢制深冷容器的壁厚,减轻重量。中国、美国、德国、澳大利亚等已将该技术用于制造奥氏体不锈钢深冷容器。在简要介绍室温应变强化技术发展历史、标准和优点的基础上,着重分析讨论了该技术推广应用中遇到的常见问题。

基于应变强化技术的奥氏体不锈钢压力容器轻型化设计探讨

奥氏体不锈钢材料韧性好但屈服强度低,通过应变强化技术可显著提高奥氏体不锈钢的屈服强度,从而提高奥氏体不锈钢压力容器的承载能力,减薄容器壁厚,达到节约材料的目的。介绍了奥氏体不锈钢应变强化的基本原理和基本过程,从强度、抗腐蚀能力、应力腐蚀开裂和氢脆等方面综述了奥氏体不锈钢应变强化后性能变化的研究进展,并提出进一步研究的建议,以实现压力容器轻型化这一安全与经济并重的绿色制造理念。

焊接工艺对奥氏体不锈钢焊接接头应变强化性能的影响

用等离子焊、埋弧焊和气体保护焊对不同厚度的国产304不锈钢板进行焊接,通过三种工艺焊接接头应变强化前后的力学性能和组织变化来研究焊接工艺对奥氏体不锈钢焊接接头应变强化性能的影响。结果表明:板材和三种焊接接头应变强化后,屈服强度均增大,板材和等离子焊焊接接头的其他性能基本不受影响,埋弧焊和气体保护焊的焊接接头的塑性有不同程度的降低,低温冲击韧性有一定幅度变化,组织都没有发生马氏体相变;焊缝余高和焊缝一次返修对气体保护焊焊接接头的应变强化性能基本没有影响。

应变强化奥氏体不锈钢力学行为研究及应用

针对奥氏体不锈钢塑性和韧性优良但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高奥氏体不锈钢的屈服强度。研究了应变强化工艺中的两个关键工艺参数——应变量和应变速率对材料力学行为的影响。对应变量的研究结果表明,将奥氏体不锈钢的应变强化量控制在10%左右,材料的屈服强度可以得到显著提高。由此可大幅减薄压力容器的设计壁厚,实现压力容器的轻型化设计。与此同时,在10%左右的形变量下,因形变诱发的马氏体量很少,材料仍保持了较好的塑性和韧性,为压力容器的安全设计提供了保证。对应变速率的研究结果表明,在准静态条件下,奥氏体不锈钢材料力学性能指标对应变速率不敏感,但过小的应变速率会导致材料出现锯齿形屈服,产生Portevin-Le Chatelier(PLC)效应。

应变强化奥氏体不锈钢焊接接头冲击试验研究

为了研究9%应变强化工艺对焊接接头冲击性能的影响,给应变强化奥氏体不锈钢焊接接头冲击试验指标的制定提供依据,以奥氏体不锈钢S30408为研究材料,对9%应变强化前、后焊接接头焊缝区和热影响区的标准尺寸和5mm厚小尺寸夏比V型缺口试样进行-196℃低温冲击试验.研究结果表明:9%应变强化对冲击功与侧向膨胀量在统计学上无影响;试样的冲击功与侧向膨胀量均保持线性关系,且线性关系在应变强化前、后在统计学上无明显差异;除焊缝区标准试样外,其余试样在冲击功满足指标要求时,对应的侧向膨胀量也能满足指标要求;应变强化前、后小尺寸试样冲击功与标准尺寸试样冲击功比值在焊缝区内均大于0.5,在热影响区内均等于0.5.

应变强化对奥氏体不锈钢高温疲劳行为的影响

采用应变强化技术制造奥氏体不锈钢制压力容器可以使容器壁厚减薄,是实现压力容器轻型化设计的有效手段。为研究应变强化过程中容器的风险增量,对固溶态和应变强化预处理态的S31603奥氏体不锈钢在550℃、应力控制模式下的疲劳行为开展系统研究。研究结果表明,应变强化预处理前后材料均表现出持续的循环硬化响应,但经应变强化预处理后材料的循环应变幅和平均应变响应均小于固溶态材料;由于材料在试验温度下发生动态应变时效,其平均应变表现出突然阶跃行为,且应变强化前后材料出现平均应变阶跃次数大致相同;室温下不超过10%的应变强化预变形处理能有效提高材料的屈服强度,减小材料的循环应变幅响应,延长材料的高温疲劳寿命,从而为应变强化奥氏体不锈钢制容器在高温环境下的可靠运行提供保证。