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。     

冷旋压高压气瓶瓶底结构强度分析

以冷旋压高压气瓶瓶底结构为研究对象,气瓶材料为34CrMo4H高强度合金,采用有限元法,对各载荷工况条件下瓶底的应力分布进行分析,结合相关的强度设计标准对瓶底结构进行强度分析,并对高压气瓶瓶底结构进行了优化。结果表明:瓶底结构满足强度要求,所产生冷旋压气瓶的爆破压力远小于设计极限压力,且还有相当的安全裕量;在满足气瓶强度要求的条件下,提出了一种更为合理的冷旋压高压气瓶的瓶底结构,从而为冷旋压高压气瓶的优化改进提供了技术支撑。     

冷旋压加工对高压气瓶性能的影响

钢坯冲压气瓶存在内外观质量差、壁厚偏差大、空瓶质量重、横向冲击韧性低等问题。通过对34CrMo4气瓶钢和34CrMo4－H高强度气瓶钢冲压制造的筒形料坯三轮旋压工艺分析及旋压成形试验,试验研究冷旋压对瓶坯内外表面质量和尺寸的影响;并采用调质处理,试验研究冷旋压加工对材料力学性能和金相组织的影响。试验结果表明,冷旋压气瓶的内外表面质量和尺寸精度明显优于冲压气瓶,延伸率提高约0．5％,横向冲击韧性提高10．5 J／cm2以上,带状组织结构有一定改善。     

高压气瓶用34CrMo4钢的抗氢脆性能及影响因素

为保证具有氢脆风险的高压气瓶的安全使用,对国内两个钢厂生产的高压气瓶用34CrMo4钢进行了化学成分分析、力学性能测试和抗氢脆性能试验,对比研究了不同厂家34CrMo4钢的抗氢脆性能及影响因素。结果表明:不同钢厂生产的34CrMo4钢中的主要化学成分基本一致,但由于钢中气体元素氧、氮、氢,有害元素磷、硫和微量元素(钒+铌+钛+硼+锆)的含量,非金属夹杂物级别,以及钢的冲击性能相差较大,导致其通过氢脆试验的抗拉强度不同,分别为901,968 MPa,对应的最大氢脆化指数分别为1.93,1.92;对具有氢脆风险的高压气瓶,除应限定材料最大抗拉强度与屈强比外,还应限定有害元素磷、硫和微量元素(钒+铌+钛+硼+锆)的含量。     

高压气瓶辊模拉拔力的理论计算与数值模拟

高压气瓶是高压气体的主要盛装容器,广泛应用于石油化工、冶金、机械、交通、采矿、医药等行业部门及日常生活中。拉拔工艺是制造高压气瓶的重要方法。辊模的拉拔力是高压气瓶拉拔工艺中重要的参数之一。针对气瓶拉拔工艺,通过塑性力学对气瓶辊模拉拔过程进行分析,建立气瓶辊模拉拔过程中的几何模型和力学模型,并且给出辊模拉拔力的理论计算公式。在34CrMo4气瓶用钢热态拉伸试验的基础上,建立气瓶5辊拉拔的有限元分析模型并与所建立的理论模型的计算结果进行对比分析,分析结果表明,理论计算结果和数值模拟结果二者吻合较好,因此,建立的理论分析模型为气瓶的辊模拉拔实际生产中拉拔力的计算提供重要的理论依据。该理论计算模型和数值模型对气瓶的辊模拉拔工艺具有重要的参考意义。     

高压制冷气瓶的轻量化设计与分析

高压制冷气瓶主要用于红外探测器的制冷。对相同容积不同内径的高压制冷气瓶进行理论计算与对比,进而对高压制冷气瓶进行轻量化设计。通过轻量化设计后的强度分析,确认相同容积不同内径的高压制冷气瓶,爆破压力基本一致,同时满足安全因数要求。最后通过试验验证了高压制冷气瓶的轻量化设计与分析结果。     

高压气瓶安全阀的国产化研究

通过对原进口高压气瓶安全阀的解读研究,建立了阀芯的受力模型;通过理论计算、分析和一系列试验,找到了提高气瓶安全阀回座压力的有效途径,实现了高压气瓶安全阀的国产化。     

一种基于ANSYS的机载高压氧气瓶设计与验证

介绍了一种机载用高压氧气瓶的理论设计方法,利用Pro/E软件建立三维模型,通过ANSYS对其设计强度进行了有限元分析,并完成样机试制、试验验证、试飞验证,验证该理论设计方法的正确性.该高压气瓶用于将机载氧气系统的高压氧气存储,配合气瓶阀门、减压装置为机载氧气系统提供稳定的低压氧气输出.同时该高压气瓶具有结构紧凑、质量轻...     

提升高压气瓶钢质量的工艺改进探索

介绍了在60t国产LF-VD精炼炉精炼高压气瓶钢的工艺改进,改进内容包括LF脱氧节奏、LF造渣、VD氩气控制、模铸铸温和铸速的改进等。改进后,气瓶钢的平均合格率提高了6.6%,钢成品达到S的质量分数≤0.005%、[H]体积分数≤1.5×1-0 6、[O]体积分数≤15×10-6的效果。     

二氧化碳高压气瓶定期检验中水压试验泄漏失效分析

为了研究二氧化碳高压气瓶定期检验中水压试验漏水失效原因,对泄漏的高压气瓶材料的化学成分、力学性能、宏观和微观断口和金相组织进行研究和分析,结果表明,气瓶内表面发现许多细小的腐蚀凹坑;泄漏位置的裂纹断口面覆盖一层灰黑色腐蚀产物;裂纹起始于内表面脱碳层,呈树根状向外表面扩展;在气瓶内表面易于腐蚀发生的条带组织上形成的穿晶裂纹,具有应力腐蚀开裂特征。泄漏失效的原因为:CO_2与水形成腐蚀性介质环境,在内压作用下,在气瓶内表面条带组织上发生应力腐蚀开裂,裂纹向外表面扩展导致局部穿透整个壁厚或者壁厚不能承受额定的压力而出现泄漏失效。     

耐延迟断裂性能优良的高强度螺栓钢

参照42CrMo钢,通过增加Mo量,添加微合金元素V、Nb、降低Mn量和杂质元素P、S含量,研制开发出一种高强度螺栓钢ADF1,在1300MPa级的强度水平下具有良好的耐延迟新裂性能,并对此进行了分析。     

关于氢气气瓶安全性的讨论

介绍了国际标准ISOlll20对盛装高压氢气钢瓶设计方面的有关规定,包括钢瓶的材料、设计、制造、力学性能试验和超声波检验,并与美国CPI公司在设计制造高压氢气钢瓶方面所使用的安全控制规范进行了对比,对设计及选用常温高压氢气钢瓶时应注意的问题进行了讨论。     

应变时效对双相钢和低合金高强钢屈服强度及应变硬化率的影响

通过力学性能测试和显微组织观察研究了应变时效对双相钢和低合金高强钢屈服强度及应变硬化率的影响。结果表明:经过2%预应变之后,双相钢的屈服强度提高了106MPa,低合金高强钢的屈服强度提高了28MPa;预应变之后再经历烘烤,双相钢的屈服强度提高了149MPa,而低合金高强钢的屈服强度只提高了66MPa;预应变或烘烤硬化之后,两种钢的应变硬化率均降低,但双相钢仍然具有很强的应变硬化能力,其应变硬化率接近于低合金高强钢未预应变条件下的;铁素体马氏体组织赋予了双相钢比低合金高强钢更强的应变硬化能力。     

喷射成形S390高速钢的组织和性能

研究了喷射成形S390高速钢组织和性能,结果表明:喷射成形S390高速钢沉积坯具有低的氧含量,仅为18ppm,组织无宏观偏析,主要有M6C和MC两种碳化物相,碳化物呈均匀弥散分布在晶界和晶内。经过热处理后,喷射成形S390合金的抗弯强度可达4044MPa,合金硬度随淬火温度呈上升趋势,在1250℃淬火后,硬度达到了HRC69.3。     

高强度钢瓶人工缺口疲劳试验的研究

对具有人工缺口的高强度钢瓶进行疲劳试验研究,试验结果表明,人工缺口在高强度钢瓶疲劳试验过程中,并不以整个缺口作为疲劳裂纹扩展,新的疲劳裂纹在人工缺口的夹杂处萌生和扩展,引起钢瓶失效。     

高压径向柱塞泵配流轴的力学性能分析

目前国产径向柱塞泵的额定压力为28MPa,这样的额定压力使径向柱塞泵的应用场合受到一定的限制。为此,将径向柱塞泵的额定工作压力提高到35MPa,分析配流轴的力学性能。根据配流轴径向受力分析,运用Pro/E及ANSYS Workbench仿真软件对其强度和刚度进行校核。分析结果表明,配流轴的强度和刚度满足设计要求。     

热轧、低温回火态1250MPa级新型贝氏体耐磨钢板的组织和性能

研究了热轧、低温回火状态1250MPa级新型贝氏体耐磨钢板的组织和力学性能,测试了埋弧焊和CO2焊焊接接头的力学和机械加工性能。结果表明：轧态、低温回火耐磨板的组织由贝氏体铁素体和残余奥氏体组成,具有较高的力学性能、较高的回火抗力、良好的焊接性能和机械加工性能。     

基于机器学习的石油装备用大截面高强韧马氏体钢智能设计与性能研究

为了满足超深层油气资源开发需求,针对石油装备用强度等级最高的低碳马氏体钢,结合成分性能大数据,基于四种不同机器学习方法分别建立了大截面高强韧低碳马氏体钢成分-强度和成分-硬度预测模型,分析表明,神经元层数为4、层深为64的人工神经网络模型的性能预测精度和拟合程度最好。采用遗传算法对材料成分进行智能最优化设计,获得CrNiMo和SiMnCrNiMo两种材料系中屈服强度大于1100 MPa、硬度大于42HRC、碳含量小于0.22%的最优成分,材料的端淬硬度分布曲线与预测值基本一致,最大误差小于3HRC。依据优化设计成分进行多批次产品生产制造后结果表明,150 mm直径的构件全截面获得95%以上的细小针状马氏体组织,屈服强度大于1100 MPa,低温冲击吸收能大于45 J,满足服役性能要求,预测结果与生产实验结果具有较高的一致性。将材料大数据与机器学习相结合实现了材料的智能化设计开发,为高性能材料的开发提供了新途径。     

高压玻璃钢管在油田应用的现状及展望

随着油田的经济化和实用化进程不断推进,高压玻璃钢管的需求量逐年上升。高压玻璃钢管与普通钢管的结构有很大的不同,与普通钢管相比,玻璃钢管在油田应用中存在耐腐蚀性能良好、使用寿命长和性能优良等优势。随着国内油田工况环境越来越恶劣,开发新型、大口径和长距离高压玻璃钢管成为必然的趋势,为了开发出符合要求的高压玻璃钢管,应尽快提高国内高压玻璃钢管的研制开发水平。