预应变对S30408不锈钢力学性能和马氏体相变的影响

为了探究不同预应变量下S30408不锈钢力学性能的变化规律,课题组在室温下对S30408不锈钢开展不同预应变量下的单轴拉伸试验,分析了预应变对其力学性能及马氏体相变的影响规律,在此基础上建立了考虑预应变影响的修正Ludwigson模型,并结合基于Johnson-Cook的脆化模型合理预测预应变后材料力学性能。结果表明:随着预应变量的增加,S30408不锈钢的屈服强度明显增加,抗拉强度缓慢增加,断后延伸率降低;利用金相和X射线衍射试验获取不同预应变量下微观组织和析出相成分,发现在预应变量大于9%后,S30408不锈钢开始逐渐出现形变诱导的马氏体相变。课题组的研究实现了不同预应变量下的S30408不锈钢应力-应变关系的合理评价。

S30408不锈钢无缝管泄露原因分析

针对S30408不锈钢无缝管表面点腐蚀坑缺陷,对其表面形貌、化学成分、腐蚀坑附近金相组织及腐蚀产物、晶间腐蚀性能等进行检验,并对点腐蚀坑产生的机理及原因进行分析。结果表明:发生点腐蚀坑主要是因为在设备运行过程中折流板与钢管接触摩擦导致表面钝化膜受损,暴露出基层金属,而在水中较高浓度Cl-的诱导下与金属阳离子结合发生腐蚀小点并成为点蚀核,继而发展成为蚀孔,孔内介质相对孔外介质呈滞流状态,从而使Cl-浓度不断增加,随着时间的推移,蚀孔不断向深处发展形成腐蚀坑。

奥氏体不锈钢S30408抗拉强度分布规律研究

研究钢材抗拉强度分布规律是机械强度可靠性设计的基础。基于奥氏体不锈钢S30408在液氮温度(-196℃)时的抗拉强度的60组试验数据,通过数理统计方法对其有效性及抗拉强度的分布规律进行了研究,结果表明:1)在单侧置信度为99%时,60组试验数据中含有1组无效数据;2)在显著度为0.05时,抗拉强度是基本符合正态分布的随机变量;3)无效试验数据对钢材抗拉强度分布规律的影响不可忽视。

高温高压下超声冲击改善S30408焊接接头抗氟离子应力腐蚀性能

通过实验研究了在高压高温环境下,超声冲击处理对S30408不锈钢焊接接头抗氟离子应力腐蚀性能的影响。结果表明:随着温度的升高和氟离子质量浓度的降低,S30408焊接接头的应力腐蚀开裂敏感性降低;冲击处理能够有效提升S30408焊接接头抗应力腐蚀开裂性能,同时也增加了S30408焊接接头的点蚀倾向。在280℃的环境下,焊接接头出现一定程度的应力松弛现象;随着实验温度升高,应力松弛程度显著增加,有效降低了材料的位错密度和腐蚀敏感性。

S30408不锈钢法兰开裂原因

某装置S30408不锈钢法兰服役时发生开裂泄漏,采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试、金相检验和扫描电镜分析等方法分析其开裂原因。结果表明:法兰材料的碳元素含量超标,大量碳化物沿晶界析出,显微组织呈敏化态;S30408不锈钢法兰与管道对焊时,其颈部受热,导致敏化加剧,晶界脆化;法兰颈部形状突变,颈部成为应力集中区,在焊接残余应力和工作压力的作用下,颈部逐渐萌生沿晶微裂纹,随着时间的推移,微裂纹扩展并汇聚形成宏观裂纹,导致法兰贯穿开裂。

应变强化对S30408不锈钢焊接接头性能及组织的影响

应变强化技术通过提高材料的屈服强度提高材料的许用应力,具有减薄容器壁厚的作用,是容器轻量化的技术手段之一。进行了S30408不锈钢试样的拉伸试验、低温冲击试验和金相检验,测试了应变强化后S30408焊接接头的力学性能,观察了材料的金相组织,分析了应变强化处理的效果。试验结果表明,应变强化后S30408不锈钢焊接接头的抗拉强度和屈服强度均随应变量的增大而逐渐增大,断后伸长率随着形变量的增大而减小,冲击韧性随着应变量的增大而降低,但低温韧性仍较好,能够满足相关标准要求。

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。

中厚板热处理工艺对于不同厚度的S30408固溶处理后力学性能的影响

本文通过中厚板固溶处理工艺对不同厚度S30408中厚板固溶处理后力学性能的影响,分析不同板厚S30408的屈服强度、抗拉强度、表面硬度、金相组织、延伸率,研究目前的中厚板热处理工艺的适用性。实验结果表明:S30408常规钢种板厚在20~50mm厚度区间内,现行固溶处理工艺适用性较强,处理后力学性能较佳,在12mm以下薄料和60mm以上厚料固溶处理效果不佳,仍需进一步优化工艺。

返修次数对S30408不锈钢焊接热影响区组织性能的影响

为进一步研究返修次数对焊接热影响区组织与性能的影响,本文借助S30408不锈钢氩弧焊焊接接头的返修,针对焊接接头进行显微硬度测试、室温拉伸试验、夏比冲击试验,并观察和分析了焊缝断口形貌。结果表明:焊缝返修次数不超过2次的情况下,焊接接头显微硬度略有下降,焊接返修3次时显微硬度明显降低;在不超过3次返修的情况下,焊接接头的强度、塑性和韧性随着返修次数的增加未出现明显的恶化趋势,返修次数与焊缝及热影响区金属的力学性能之间没有明显的相互关系。

S30408不锈钢封头母材裂纹原因分析

冷加工成型的S30408不锈钢封头,热处理后母材部分出现细小裂纹。经检测,微观组织为奥氏体+点状、条状铁素体,晶粒度级别在7级左右,同时发现裂纹完全沿晶发展并有晶粒脱落现象,认为材料发生了晶间腐蚀,从而导致封头母材失效。同时,为防止或减缓晶间腐蚀采取了适当措施,有效避免了开裂现象的产生。

奥氏体不锈钢预应变效果评价

对奥氏体不锈钢进行预应变是为了获得良好的机械性能,预应变效果评价是改进钢材生产工艺的基础。应用概率论与数理统计知识,建立了预应变效果的评价体系:用F分布评价预应变对机械性能参数标准差的改变效果,用t分布评价预应变对机械性能参数均值的改变效果。以奥氏体不锈钢S30408的预应变效果评价为例,基于液氮温度下的有效拉伸试验数据,在双侧置信度为99%时,评价了S30408钢的9%预应变效果:(1) 9%预应变明显提高S30408钢屈服强度均值,其标准差基本不变;(2) 9%预应变对于S30408钢抗拉强度的均值与标准差基本无影响。

有效试验数据对钢材机械性能分布规律的影响

为了建立机械强度可靠性设计方法,必须分析钢材抗拉强度与屈服强度的分布规律;判别抗拉强度与屈服强度试验数据的有效性是研究其分布规律的基础.应用数理统计理论,建立了试验数据有效性的判别方法.基于9%预应变奥氏体不锈钢S30408在液氮温度下的抗拉强度与屈服强度试验数据,在单侧置信度为99%时,判别了试验数据的有效性;根据有效试验数据与可靠性理论,对钢材抗拉强度与屈服强度的分布规律进行了假设检验.研究表明:试验数据的有效性对分布规律的影响不可忽视;在显著度为0.05时,抗拉强度基本符合正态分布,屈服强度似不符合正态分布.

DP-TIG与TIG组合焊在储罐上的应用

采用DP-TIG(Deep Penetration Tungsten Inert Gas Welding)与TIG组合焊接方法,使用焊材ER308LSi对8 mm S30408不锈钢储罐进行了纵缝与环缝焊接。通过对S30408罐体进行焊接性分析,合理设计焊接工艺,严格控制焊接关键因素,解决了8 mm S30408储罐焊接性的问题。根据标准对焊接接头进行力学性能检测、X射线检测与焊接接头微观金相分析。结果表明,焊接接头弯曲和拉伸性能及冲击韧性,符合检测标准要求;焊缝无气孔、夹渣等缺陷,焊缝中奥氏体与铁素体比例符合要求,DP-TIG与TIG组合焊接方法适用于S30408不锈钢的焊接。

制氢装置酸性水汽提塔壁开裂的原因

通过系统分析某炼化企业制氢装置酸性水汽提塔开裂部位断口的宏观/微观形貌、受力状况、材质化学成分、金相组织及断口特征,结合汽提塔内部工况条件、介质组成,以及外部保温材料类型及污染物含量,确定制氢汽提塔开裂失效原因是外壁保温结构滞留水分,造成保温材料中的可溶性氯化物在S30408不锈钢表面不断浓缩,同时在拉应力的共同作用下,导致塔壁从外部发生了氯化物应力腐蚀开裂。建议从优化保温结构设计和保温材料选型,采取防腐涂层保护措施,以及加强施工质量管理等方面,对以上腐蚀开裂问题进行有效控制。

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。

奥氏体型S30408不锈钢角焊缝连接拉伸试验研究

为研究奥氏体型S30408不锈钢角焊缝连接接头的承载性能,对6个正面角焊缝连接试件和5个侧面角焊缝连接试件进行了拉伸试验,测得焊缝连接试件在拉伸作用下的极限荷载,以及焊缝强度、焊缝随荷载的变形情况,并对焊缝的破坏状态进行了观察。试验结果表明:正面角焊缝连接接头焊缝断裂面呈底部垂直于芯板表面而上部接近30°斜截面的不规则撕裂状,其抗拉强度平均值742 MPa,焊缝平均变形量为2.875 mm。侧面角焊缝连接接头焊缝断裂面较为平整,接近45°理论值,其剪切强度平均为506 MPa,焊缝平均变形量为4.387 mm。正面角焊缝连接试件焊缝抗拉强度为侧面角焊缝连接试件剪切强度的1.47倍。正面角焊缝和侧面角焊缝连接试件承载力试验值均高于CECS 410:2015《不锈钢结构技术规程》和欧洲规范Eurocode 3的设计值,CECS 410:2015规程中对于正面角焊缝和侧面角焊缝连接试件承载力设计值的规定过于保守;欧洲规范Eurocode 3对正面角焊缝连接试件承载力设计值的规定也较为保守,而对侧面角焊缝连接试件承载力设计值的规定较为合理。