超高压气瓶钢34CrMo4H热压缩流变应力行为

采用Gleeble-3800型热模拟机试验研究了34CrMo4H钢在900-1200℃、应变速率0.1-10s^-1时的高温热压缩行为,分析了热压缩变形时材料的流变应力与变形温度、应变速率之间的关系,确定了该钢的流变应力本构方程。结果表明,34CrMo4H钢在热压缩时流变应力随形变温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大。应变速率小于0.1^-1时,该钢应力-应变曲线表现出明显的动态再结晶特征。34CrMo4H级钢的变形激活能为395.45kJ/mol.

热处理对高压气瓶用34CrMo4H钢力学性能的影响

研究了不同淬火温度、回火温度、回火时间、冷却方式、预处理工艺对气瓶用34Cr Mo4H高强度钢力学性能的影响。结果表明,随淬火温度的提高,其抗拉强度增大,冲击韧度和伸长率降低;随回火温度的提高,其抗拉强度降低,伸长率增大,在540~570℃回火时冲击韧度表现为变化不明显,然后随回火温度的提高而增大。油淬或水淬,其强度、冲击韧度基本一致,但油淬的伸长率比水淬高2%;随回火时间的延长,其强度降低,冲击韧度值增大,伸长率在回火时间为2 h时最大,然后随回火时间的延长或缩短,逐步降低。最佳的热处理工艺为840~900℃淬火,水或油淬＋570~610℃回火1~2.5 h,可以获得符合ISO 9809-2：2010标准和设计要求的力学性能;在最终调质处理前增加870℃正火预处理,可进一步改善34Cr Mo4H钢的塑韧性。

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。