高压气瓶4130X钢低周疲劳特性及疲劳设计曲线探讨

针对大容积钢制无缝气瓶材料4130X钢,开展了应变控制下4130X钢的循环特性、应变幅-寿命关系、概率-应变幅-寿命关系和疲劳设计曲线研究,参考ASMEⅧ-2—2021和JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》给出了4130X钢的疲劳设计曲线。获得的4130X钢疲劳设计曲线,与规范中793 MPa≤σ_(uts)≤892 MPa的疲劳设计曲线有一定的差异,略高于ASMEⅧ-Ⅱ(σ_(uts)≤552 MPa)和JB 4732—1995(σ_(uts)≤540 MPa)的疲劳设计曲线。4130X钢材料疲劳寿命设计可采用本文提出的疲劳设计曲线或保守地采用ASMEⅧ-Ⅱ(σ_(uts)≤552 MPa)和JB 4732—1995(σ_(uts)≤540 MPa)中对应材料的疲劳设计曲线。

大容积气瓶用4130X钢管横向裂纹原因分析

为查明大容积气瓶用4130X钢管横向裂纹的产生原因,对断口进行了宏观和微观分析,并分析了试样的化学成分、力学性能、金相组织,发现该裂纹是由钢瓶淬火时残余应力导致的淬火开裂。钢管外表面的磨削加工产生的磨痕在淬火时引起组织应力集中是造成钢瓶淬火开裂的诱因。针对性地对钢管生产工艺进行优化,通过酸洗去除氧化铁皮,减径拔制,有效避免了该问题的再次发生。

大容积气瓶用4130X无缝钢管热处理工艺研究

对4130X大容积气瓶用无缝钢管进行了不同热处理工艺制度的调质试验,检测分析材料的组织和力学性能。试验结果表明:4130X无缝钢管经880℃淬火,保温40 min,水冷至室温,再经690℃回火,保温90 mm空冷处理后,材料具有良好的低温冲击韧性和优异的综合机械性能,满足标准要求。

基于数字图像和声发射技术的4130X钢拉伸断裂损伤状态监测

4130X钢是压缩天然气高压气瓶组的主要材料,为得到其受载作用下的损伤演化规律,采用数字图像相关技术(DIC)与声发射技术相结合,开展了4130X钢拉伸断裂损伤状态监测试验。采用拉伸试件表面应变标准差(SD)表征其损伤演化规律,并与损伤过程声发射信号特征参数经历分析相结合,得到了4130X钢在弹性微损伤、塑性损伤、裂纹扩展状态下的声发射信号强度分布规律。试验结果表明,采用DIC和声发射技术相结合的分析方法,能够得到4130X钢拉伸断裂过程的损伤演化规律,可为其服役状态下的损伤状态监测提供参考。

大容积无缝气瓶用4130X钢Φ600mm连铸圆坯研发

采用"铁水→提钒转炉→预处理脱硫→70 t转炉→LF→VD→圆坯连铸→缓冷"的工艺流程生产4130X钢(/%:0.31C,0.26Si,0.80Mn,0.008P,0.003S,0.99Cr,0.21Mo,0.005Ti,0.023Al)Φ600 mm铸坯。通过控制铁水中P≤0.140%,S≤0.070%;转炉提钒后采用KR法进行预处理,KR搅拌速度≥80 r/min,搅拌时间15 min,控制KR出站S≤0.005%;转炉终点0.06%~0.10%C,终点P≤0.008%,出钢温度≥1620℃,并采用了滑板档渣技术;LF采用高Al精炼渣系,初渣40%~45%(CaO),10%~15%(SiO_(2)),控制终渣35%~40%(Al_(2)O_(3)),50%~55%(CaO),5%~15%(SiO_(2));VD Ca处理,控制钢中Ca含量0.0005%~0.0010%;真空度≤67 Pa,≥18 min,软吹≥20 min;连铸过程中采用结晶器(200A/2.0 Hz)+凝固末端电磁搅拌(900 A/6.0 Hz),过热度20~30℃,拉速0.21 m/min,二冷比水量0.08 L/kg,成功研发出大容积无缝气瓶用4130X钢Φ600 mm连铸坯,钢中A、D类夹杂物均≤1.0级,B、C类夹杂物均为0,Ds类≤1.5级,所有指标均满足用户要求。

机械加工表面粗糙度对4130 X钢在0.5%NaCl溶液中的腐蚀性能影响

本文采用动电位极化、电化学阻抗谱、微观形貌观测等方法研究了不同表面粗糙度的4130X钢在质量分数为0.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。实验结果表明,随表面粗糙度下降,试样表面积变化不大,其自然腐蚀电位下降,然腐蚀电流密度降低,电荷转移电阻降低,腐蚀反应剧烈程度整体有所下降。微观形貌显示,在反应发生初期,试样表面首先于凸起位置发生腐蚀,并且随腐蚀反应的进行逐渐扩展至试样整体表面。表面粗糙度对腐蚀反应影响主要来源于试样表面的几何形状差异、电化学活性差异和表面状态差异。

4130X连铸开浇炉钢管探伤不合格原因分析

分析了4130X气瓶钢管探伤不合格的原因为开浇炉二次氧化引起非金属夹杂物。以?500 mm规格连铸圆坯4130X为研究对象,从距勾头不同位置取样,研究氧含量、氮含量、Al损耗、非金属夹杂物等指标的变化规律,发现距离勾头部位越近,氧含量、氮含量越高,Al损耗越大,非金属夹杂物中B类、D类、DS类级别越高,说明开浇阶段钢液二次氧化程度相当严重。另外,研究发现,距离勾头越近,长度5μm及以上的含Al非金属夹杂物分布密度越大,说明开浇时钢液的二次氧化对5μm以上的夹杂物影响较大。

高压氢气瓶用无缝管的热处理工艺研究

介绍了开发4130X钢满足最新版气瓶管强制性执行标准GB 28884—2012的过程,以及质量效应对气瓶管的影响。研究结果表明:4130X钢受质量效应影响很大,试样热处理工艺只能对现场热处理工艺提供指导。同时,开发的4130X钢能满足最新版标准以及DOT-SP8009的相关规定。

大容积钢质无缝气瓶4130X材料中Mn、Mo含量对热处理的影响

通过对大容积钢质无缝气瓶热处理后出现的强度低、显微组织差的异常现象进行原因分析,确定出由于原材料成分中Mn、Mo元素含量偏低,影响了产品强度和淬透性。据此制定相关针对性措施,保证热处理质量。