液氢储运压力容器用不锈钢材料选材的研究

对奥氏体不锈钢材料S31603进行了拉伸试验和-196、-269℃下的冲击试验。试验结果表明,S31603材料的抗拉强度、屈服强度均随温度下降而大幅升高,断后伸长率虽略有降低但仍能满足使用需求。因此对于奥氏体不锈钢材料的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率等指标,只要满足材料标准的室温指标即可。S31603在-196、-269℃下的侧向膨胀量均大于0.53 mm,能够满足液氢容器的力学性能需求。调研了市场常见的奥氏体不锈钢材料并计算了马氏体自发转变温度。计算结果显示,不锈钢材料S31603的奥氏体稳定性系数为负值,不锈钢材料S31608的奥氏体稳定性系数为正值,但2种材料的马氏体自发转变温度均高于液氢容器的工作温度-253℃,因此不锈钢材料S31603、S31608均无法满足液氢容器的使用要求。在不锈钢材料S31608基础上调整了C、N、Ni元素含量,开发出奥氏体不锈钢材料S31608-LH。其奥氏体稳定性系数均为正值,马氏体自发转变温度低于-253℃,满足液氢容器的使用要求。对S31608-LH钢板、钢锻件和钢管进行力学性能试验,其在室温下的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及-196℃下冲击功和侧向膨胀量均超过液氢容器团体标准的指标限值,满足使用要求。