应变强化下奥氏体不锈钢焊接方法研究

为探索适用于铁路运输罐箱等压力容器制作的应变强化下奥氏体不锈钢焊接方法的优劣,采用SAW、SMAW、GTAW、PAW+GTAW组合焊4种焊接方法进行焊接试验,将焊接接头进行预拉伸应变强化处理后,通过力学性能试验和宏观金相试验,对应变强化后的焊接接头进行对比研究。结果表明,PAW+GTAW焊缝接头性能最优且焊接效率高,应变强化条件下的压力容器环、纵缝适用PAW+GTAW进行焊接,焊缝的返修修补、部件小焊缝适用GTAW和SMAW,SAW不适于用应变强化压力容器焊接。

奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术的发展及国外标准比较

主要介绍了奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术在国内外的研究现状,对三个国外常温应变强化工艺标准进行了比较;综述了国内对奥氏体不锈钢低温压力容器应变强化研究的主要进展,最后对今后的研究方向提出了建议。

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术

介绍了应变强化基本原理,并分析奥氏体不锈钢压力容器应变强化两种模式——常温应变强化Avesta模式和低温应变强化Ardeform模式。同时,分析比较几种压力容器标准关于奥氏体不锈钢材料的许用应力选取,其中欧盟EN13445压力容器标准奥氏体不锈钢屈服强度按σ1.0选取,材料安全系数取值较低,非常实用。

奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术的探讨

采用国产奥氏体不锈钢薄板为原材料进行试样拉伸模拟强化和模型压力容器应变强化。通过强化后的机械性能和组织比较发现:试样拉伸后,屈服强度增强,其他机械性能有不同程度的变化,但是都满足要求,组织没有产生马氏体相变;而模型容器的强化效果不如试样拉伸强化的效果明显,但机械性能的变化趋势一致,也没有发生马氏体相变。

K-TIG焊在应变强化S30408不锈钢压力容器上的试验研究

降低重容比、实现轻量化对“双碳”目标下的焊接技术提出了更高的应用要求。针对高效深熔氩弧焊(以下简称K-TIG)技术在应变强化容器上的应用开展试验研究,分析对比采用K-TIG工艺焊接国产奥氏体不锈钢S30408在0%预拉伸(方案A)、采用应力控制法对产品焊接试板进行预拉伸(方案B),以及对容器进行应变强化试验后(方案C)焊接接头的强度、断口形貌、塑性、韧性、金相组织、晶粒度、夹渣等的变化。结果表明,K-TIG焊接头质量稳定,焊缝成形美观,生产效率大幅提升,方案A、B、C三种不同条件下的试样各项性能指标均满足标准要求。经过应变强化后,接头屈服强度显著增加,激发了塑性储备,有效提高了屈强比,可更大程度地发挥材料的承载能力,进而提高材料实际的许用应力,实现了轻量化的绿色设计与制造,可用于低温压力容器的制造。

应变强化技术在深冷压力容器中的应用

压力容器的轻量化设计是压力容器设计的发展方向,应变强化技术的应用是这一发展方向的体现。制造企业期望通过改进材料性能,采用新工艺、新技术等方式追求产品轻量化设计,降低产品成本以获得更高的利润。在材料性能和计算方法难以取得进展的情况下,作为一种轻量化设计的应变强化技术,利用奥氏体不锈钢材料具有良好的塑性,在室温下采用应变强化技术对容器进行超压处理,使其发生塑性变形并将其固定,提高了材料再次变形时的屈服强度,从而提高了许用应力,减小容器壁厚,降低重容比,节省材料,降低成本,从而得到广泛应用。

变形温度对应变强化深冷容器用S30408不锈钢组织结构演化的影响

对经9%预变形、在不同低温条件下拉伸变形后的深冷容器用应变强化S30408奥氏体不锈钢进行一系列的微观组织结构表征,研究了变形温度对其组织结构演变的影响。结果表明:9%预变形后在1.0×10-3/s应变速率下在-60℃和-196℃的拉伸变形促进了S30408不锈钢发生从g奥氏体向α′-马氏体的转变,拉伸温度越低转变量越多、板条越细;同时,随着拉伸温度的降低S30408不锈钢的显微硬度值升高。低温拉伸形变诱发S30408奥氏体不锈钢马氏体相变,其α′-马氏体与基体g奥氏体的位向关系为{111}g∥{011}α′,<101>g∥<111>α′,符合K-S关系。