17-7PH不锈钢小气瓶工艺及性能研究

17-7PH不锈钢制某型号小气瓶由氩弧焊焊接成型,热处理后综合性能得到提升。不同工艺的加工效率、焊接性能、强度差异巨大。综合对比原材料消耗、生产效率、产品性能等因素,最终确定小气瓶半球零件投产采用17-7PH不锈钢4 mm板料,通过拉伸后机械加工成型,小气瓶焊接后通过“TH565”热处理强化实现性能提升,爆破试验失效压力大于85 MPa,爆破断口呈撕裂状,断口微观形貌呈“等轴韧窝”,撕裂过程为典型的塑性断裂。     

高强钢焊材及焊接性的国内外研究进展

对高强钢焊接问题进行分析介绍，主要阐述了高强钢焊接材料的发展现状，线能量、氢、氮、氧对高强钢焊缝金属性能的影响。介绍了高强钢大线能量焊接时，第2相粒子在热影响区粗晶粒区（CGHAZ）诱发生成细晶针状铁素体，从而使焊缝金属具有高强度高韧性。     

低温复合材料气瓶爆破压力的有限元分析与试验研究

基于ANSYS软件建立了低温复合材料气瓶爆破压力分析的有限元模型,通过缠绕层纤维损伤情况及内衬应力、应变和位移变化情况分析,对所研制气瓶80 K温度下的爆破压力进行了预测。搭建了复合材料气瓶的低温爆破试验装置,开展了所研制气瓶液氮温区下的爆破试验。研究结果表明,所研制低温复合材料气瓶80 K温度下爆破压力的有限元计算值和试验值分别为78 MPa和71.28 MPa,误差为9.4%,说明了该低温复合材料气瓶爆破压力有限元分析方法的合理性。     

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。     

40Mn2钢的强韧化处理及气瓶的低温爆破

正火40Mn2钢的低温冲击韧性较差,不符合寒冷地区气瓶使用要求。本文作者采用二次正火对气瓶进行改性热处理,并用自建的低温爆破装置对一次、二次正火的气瓶进行-50℃低温爆破。结果表明,二次正火后的性能优于一次正火的气瓶,前者不仅具有较高的强度,而且具有良好的塑性和低温安全性能,说明选用二次正火对40Mn2气瓶进行热处理,以改善气瓶的低温性能,已获得初步成功,并为转入生产准备了条件。     

SUPER304H焊接工艺与热影响区晶粒度的关系

焊接热影响区晶粒度是影响焊接性能的重要因素.对不同厂家的SUPER304H钢进行了不同焊接线输入能量和不同热循环次数的焊接试验,并对它们的焊接热影响区的晶粒度用光学显微镜进行了检测;得到了影响SUPER304H钢热影响区晶粒度的主要因素是焊接线输入能量及焊接线输入能量应控制在12 kJ/cm以下的结论.     

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。     

环形铝合金贮箱的焊接工艺研究

用LF_6铝镁合金4毫米板材厚度制造的环形贮箱,是一种救生圈式的结构,由两个半环,以内外两条环缝焊成,焊接质量要求很高,焊缝是一级标准,长期以来难于达到设计要求的97公斤/厘米~2的爆破压力指标。我们分析了LF_6铝镁合金的焊接特点,从减少焊缝接头(特別是内环缝)内应力,减少焊接热影响区,减少结构变形及焊缝角变形,试验了自动氩弧焊(TIG),强规范快速单面一次性焊透的焊接工艺。工艺方案的选择。贮箱强规范快速单面一次焊透工艺方案(TIG)和软规范双层二次焊透工艺方案(TIG)进行工艺试验分析比较,确定使用强规范快速单面一次工艺方案更为合理。这种方案的难度在于要一次焊透并保证焊缝正反面成形良好。控制单面焊焊透及保证焊缝质量的工艺因素。确定试板的合理接头型式,对试板去包铝层的要求和装配严格要求。要想得到一条良好质量的焊缝通过大量试验过程,对焊接电流的选择应控制在钨极允许的上限,以便提高焊接速度,确定优值规范。测定焊缝机械性能,检查金相组织,说明强规范快速单面一次焊的优越性。强规范快速单面一次焊与软规范双层焊的机械性能数据进行对比,前者的抗拉强度σb34～36公斤/毫米~2,延伸率15％以上,而后者的抗拉强度较低σb 28～32公斤/毫米~2,延伸率在8％左右,塑性降低更为明显。金相组织分析情况,两者热影响区的晶粒长大并不明显,但后者焊缝晶粒度和热影响区的宽度要比前者的晶粒度大,热影响区宽,冷却慢。α相中的β相Mg_2Al_3化合物析出较多,并且成颗粒状的聚集分布,降低强度和塑性指标。前者焊接接头内应力小。另外,前者反面焊透加强高<2毫米从而减少了接头承载时应力集中。强规范快速单面一次焊的方法运用在模拟件上的试验成功,爆破压力达到设计指标。更证明焊接工艺方法正确。然后将这工艺方法用到试生产中。对试生产过程中出现贮箱破坏压力高的达100公斤/厘米~2,低的达90公斤/厘米~2之差的破坏压力不稳定情况,我们主要从工艺上找问题的症结,研究改进措施。贮箱爆破质量分析。研究爆破裂源的特征。对贮箱爆破裂源进行金相和电子扫描分析疵病和结构因素。疏松及未焊透对贮箱爆破强度值的影响,补焊的影响,局部内应力增大,β相粗大并且析出数量之多,都是降低贮箱爆破强度值的原因。改进了装焊夹具,从结构上装配预焊质量上改善应力分布状态。减少补焊提高焊接质量等因素,通过大量试验和生产的改进使贮箱的爆破压力突破了100公斤/厘米~2,满足了设计技术条件的要求。     

扩孔工艺对复合材料气瓶强度的影响

扩孔工艺可以改善复合材料气瓶瓶肩堆积并影响气瓶强度。为了研究该影响规律,首先,通过对比多个气瓶封头厚度的计算方法,组合推出双公式法,该方法能够较准确地模拟气瓶封头纤维层厚度的变化;然后,利用有限元方法建立气瓶渐进损伤模型预测爆破压力,并利用爆破试验验证了模型的准确性。结果表明,适当的扩孔工艺能使封头上纤维厚度极值降低31.53%,且过渡更加均匀;爆破压力下,封头内胆上的Mises应力整体下降且在瓶口下降更为显著,Mises应力曲线更加平滑;气瓶整体极限承载能力提高2.68%。     

缠绕层表面缺陷对CNG-2复合气瓶爆破压力的影响

为了研究复合材料层表面缺陷对于CNG-2复合气瓶爆破压力的影响,通过考察实际的表面缺陷形状,将复合层表面缺陷简化为一定尺寸的矩形槽。对带有2 mm深度矩形槽型缺陷的复合气瓶进行爆破试验,并利用有限元数值计算软件ANSYS计算其爆破压力,以分析2 mm深矩形槽型缺陷对气瓶爆破压力产生的影响及其原因。结果表明,矩形槽型表面缺陷对于气瓶内衬应力的影响并不明显,而对缠绕层应力影响较大,缠绕层矩形槽型缺陷底面的应力超过复合材料抗拉强度保证值,使得复合气瓶爆破压力减小。     

环缠绕钢内胆复合气瓶轴向破裂原因分析

为了研究环缠绕钢内胆复合气瓶(CNG-Ⅱ)轴向破裂原因,对实际CNG-Ⅱ气瓶水压爆破试验中出现轴向破裂的气瓶进行有限元分析。对比水压爆破试验结果和有限元分析结果,验证有限元建模的准确性。在此基础上,对受试气瓶进行应力分析,研究气瓶内胆和缠绕层的应力分布,得出气瓶在爆破压力下,内胆筒体段轴向应力大于环向应力,产生超压破坏,发生轴向破裂。     

缠绕层表面2 mm 深椭圆损伤对 CNG -Ⅱ复合气瓶应力的影响

为了研究缠绕层外表面损伤对于CNG-Ⅱ复合气瓶安全性能的影响，通过考察实际气瓶表面损伤形状，将复合气瓶表面损伤简化为一定尺寸的椭圆形凹坑。对缠绕层表面带有2 mm深度椭圆形凹坑损伤的复合气瓶进行爆破试验，利用有限元软件ANSYS计算其爆破压力。比较试验爆破压力和数值分析结果，验证数值分析方法的正确性。在此基础上，对带椭圆形凹坑损伤的CNG-Ⅱ复合气瓶进行应力分析，得出缠绕层外表面椭圆形凹坑损伤对气瓶安全性能造成不良影响。     

TP304H不锈钢管的瞬时液相扩散焊技术

采用瞬时液相扩散焊(TLP)连接技术进行了TP304H不锈钢管的焊接,分析了不同焊接温度对接头组织、成分和力学性能的影响。结果表明：焊接温度对接头组织、成分和性能具有显著的影响,随着温度的升高,接头区元素分布均匀,焊缝界限消失,晶粒跨界面连续生长,接头强度和塑性达到母材水平。TLP焊接技术具有优质、快速和高自动化的特点,因此在管道焊接方面具有广泛的应用前景。     

车载LNG焊接绝热气瓶绝热性能测试研究

分析比较了多种车载液化天然气焊接绝热气瓶的绝热性能评价方法,确定了静态蒸发率为其绝热性能综合评价方法。通过实验的方法分析比较了液氮、LNG两种介质以及压力、温度对车载液化天然气焊接绝热气瓶静态蒸发率的影响。实验表明,可以用LNG介质替代液氮进行车载液化天然气焊接绝热气瓶蒸发率测试,压力、温度可通过公式修正得到静态蒸发率值。     

车用70 MPa压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶的应力分析

70 MPa车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶(以下简称车用70 MPa氢气Ⅲ型气瓶)作为氢燃料电池汽车供氢系统的一个关键部件,具有耐高压、重量轻和储氢密度大等特点,是当前氢燃料电池汽车用氢气瓶的首选产品。以27 L车用70 MPa氢气瓶产品为例,利用ABAQUS软件对气瓶在自紧压力后的零压力、公称工作压力、许用压力、水压试验压力和最小爆破压力下的应力进行分析,掌握气瓶在各个压力状态下的应力分布规律,为气瓶的设计提供一定的依据。     

16MnR、15MnVN及18MnMoNb钢焊接接头冲击疲劳寿命的试验研究

本文对常用低合金钢16MnR、15MnVN 以及18MnMoNb 钢及其焊接接头进行了小能量多次冲击对比试验,以分析焊接热循环对焊接接头多冲抗力(冲击疲劳寿命)的影响及变化规律。得出了不同冲击能量下,热影响区组织与焊接接头强度、塑性及韧性的规律关系。     

梯度纳米晶结构材料变形机制的理论模型研究

针对纳米晶材料拥有较高强度但是塑性较低的问题,对高塑性的纳米晶材料进行了归纳,对高强度高塑性的梯度纳米晶材料的微观结构和变形机制进行了研究。提出了一个基于晶粒尺寸和晶界取向角的新理论模型讨论晶粒大小为20 nm~300 nm的梯度纳米晶结构的变形机制。研究了晶界滑移过程中晶界上位错的堆积情况,描述了晶界滑移和晶界迁移的能量特征。根据晶粒大小和晶界取向角这两个参数,通过能量法计算并定量分析了晶界滑移与晶界迁移能量特征之间的关系。研究结果表明,在梯度纳米晶材料中存在两种主要变形机制,相互竞争的两种变形机制最终导致梯度纳米晶材料不仅强度高而且韧性好;晶粒尺寸小于170 nm时主导变形机制为晶界迁移,大于170 nm时主导变形机制变为晶界滑移。     

断裂力学在压力容器上的应用概述

一、简述按传统强度计算方法设计的压力容器(如中径公式、最大主应力、最大剪应力及最大变形能理论或塑性失效理论等),有时并不能确保安全运转,在水压试验或运转中均发生过压力容器脆断事故,有时爆破压力甚至低于设计压力,这就说明传统强度理论的局限性。这是由于传统强度理论认为材料是均匀的、连续的理想固体的假定是不符合实际的。事实上在材料的制作、容器的焊接制作、或容器使用等各     

TC17-TC11异种钛合金线性摩擦焊接头弯曲性能分析与改善

分析了TC11和TC17异种钛合金线性摩擦焊接接头的弯曲性能,探寻了焊缝区弯曲塑性的薄弱区。通过测试焊接接头的硬度、分析焊缝区组织、断口形貌,特别是弯曲试样表面滑移线形态,研究了弯曲断裂机制。通过焊后超声冲击以及高温固溶+时效热处理,探索了改善焊接接头弯曲塑性的工艺方法。研究结果表明,采用接头弯曲性能试验,可以更好地表征TC11和TC17异种钛合金线性摩擦焊接接头焊缝区的宏观性能;经焊后时效热处理的线性焊接头的弯曲角度只有TC17母材的38%,TC11母材的30%。弯曲塑性是其力学性能的薄弱环节;焊合区及TC17侧变形区是接头弯曲塑性的薄弱区,弯曲断口均呈脆性断裂特征。焊合区断口为细小等轴晶粒的晶间断裂,焊接界面对TC17侧的滑移有明显的阻碍作用,容易在焊合区TC17侧形成微观裂纹;TC17变形区的弯曲起裂断口是大面积滑移剪切所形成的剪切韧窝,而TC17侧变形区晶粒大而长,有利于形成更长的滑移线和更集中的位错聚集,所以弯曲试验时TC17侧变形区最容易开裂。焊后进行超声冲击处理,在试件表面形成了约20 μm厚度的变形层,接头的弯曲角度相对提高34%;接头进行高温固溶+时效处理后,接头的弯曲塑性提高,最高平均弯曲角度达到31.2°,相对提高82%。为钛合金线性摩擦焊接接头的宏观塑性性能分析与改善提出了一个有意义的研究方向。     

钛合金球形气瓶低压爆破分析及安全评估

分析了钛合金球形瓶爆破的原因有明，球形气瓶开裂属脆性断裂，导致该球形气瓶低压爆破的原因是螺纹孔附近存在Ａｌ元素的高度偏析，Ａｌ与Ｔｉ的原子已接近１：３，该偏析区基本上为本质的脆性金属间化合物Ｔｉ３Ａｌ。该球形气瓶在工作压力不下发生瞬间脆性爆破的表面最大脆性夹杂应小于３ｍｍ。