应变强化奥氏体不锈钢压力容器的变形规律研究

在对常规压力容器实施应变强化工艺过程中,容器将经历弹性变形和塑性变形两个阶段.当容器发生塑性变形时,其变形量对压力的响应较为敏感,因而合理控制容器的变形量是实施应变强化工艺的关键环节之一.在压力容器主要部位粘贴电阻应变计,测定相应部位的弹性变形量与逐级施加的应变强化压力之间的关系,并将得到的变形量数据作为后续验证有限元...     

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。     

奥氏体不锈钢制深冷容器室温应变强化技术常见问题探讨

室温应变强化技术可显著提高奥氏体不锈钢的屈服强度,降低奥氏体不锈钢制深冷容器内容器的壁厚,是一种省材节能的绿色制造技术。目前,包括中国在内的多个国家和地区已将该技术用于奥氏体不锈钢制深冷容器的制造。中国采用室温应变强化技术的时间相对较短,在实施过程中提出了一些新的技术问题。本文结合近些年的研究成果和实践,从材料、设计、制造和检验等方面,对奥氏体不锈钢制深冷容器室温应变强化技术的常见问题进行了探讨,并提出了若干建议。     

奥氏体不锈钢制压力容器应变强化工艺研究及安全性分析

根据欧盟EN 13458-2: 2002中关于奥氏体不锈钢制压力容器应变强化标准确定了材料的许用应力,设计并制造了奥氏体不锈钢制试验容器,合理制定了焊接工艺并对容器焊缝进行了射线和渗透检测,所有焊缝质量均达到Ⅰ级合格。通过自行开发的精确自动加压设备对试验容器实施应变强化工艺,通过测量应变强化后容器周长变化量来计算强化容器的永久变形量,并与理论值进行了比较,两者吻合较好。对应变强化容器进行了爆破试验,以确定其爆破压力和爆破部位,并测量容器启裂部位的周长变化量和壁厚减薄量,检验强化容器的塑性储备。探究了应变强化容器极限承载压力和爆破安全系数并讨论了其安全性。     

应变强化奥氏体不锈钢的低温冲击韧性

对S30408和S31603奥氏体不锈钢在室温下进行不同应变量10%~20%的应变强化处理,然后分别在常温至-269℃进行低温冲击试验,研究了应变量对试验钢低温冲击韧性的影响。结果表明:两种钢的冲击韧性随着应变量的增大逐渐降低,应变强化后两种试验钢冲击吸收能随着试验温度的降低而逐渐降低,当温度低于-196℃(77 K)后冲击吸收能趋于平缓,呈现出"平台";两种钢经过20%应变量强化后低温韧性仍较好,能够满足奥氏体不锈钢应变强化技术标准中低温冲击韧性指标要求。     

国产S30408奥氏体不锈钢应变强化低温容器许用应力及应变确定

对奥氏体不锈钢低温压力容器常规设计与应变强化设计进行比较,可知应变强化技术可大幅提高奥氏体不锈钢材料的许用应力,减薄简体壁厚,减轻容器重量。根据预应变拉伸试验确定国产S30408奥氏体不锈钢应变强化压力容器的应变上限值,并建立国产S30408奥氏体不锈钢材料的ASME和双线性这两种应力应变曲线,对两者进行比较后,以ASME应力应变曲线为计算依据,考虑抗拉强度的影响,确定了国产S30408奥氏体不锈钢材料制造应变强化低温容器时的许用应力及其对应的应变。     

压力容器应变强化产品对材料的要求探讨

从板材、焊材及其他材料三个方面分析了现有标准对应变强化压力容器材料奥氏体不锈钢的要求,并对国内应变强化压力容器现状进行了简要总结。     

奥氏体不锈钢深冷容器室温应变强化技术

随着低温液化气体的日益广泛应用,深冷容器的需求量不断增加。在安全的前提下,实现深冷容器的轻量化,对于节能降耗具有重要意义。采用室温应变强化技术可以提高奥氏体不锈钢的屈服强度,显著减薄奥氏体不锈钢制深冷容器的壁厚,减轻重量。中国、美国、德国、澳大利亚等已将该技术用于制造奥氏体不锈钢深冷容器。在简要介绍室温应变强化技术发展历史、标准和优点的基础上,着重分析讨论了该技术推广应用中遇到的常见问题。     

应变强化奥氏体不锈钢弯曲压头直径研究

针对现有标准没有对应变强化奥氏体不锈钢弯曲试验时弯曲压头直径选取做出统一规定的现状,通过试验和有限元模拟的方式,结合当前应变强化奥氏体不锈钢深冷容器用S30408断后伸长率值,探讨S30408母材(包括未预拉伸和预拉伸9%材料)弯曲压头直径的选取,并建议取消S30408母材弯曲试验。     

应变强化奥氏体不锈钢力学行为研究及应用

针对奥氏体不锈钢塑性和韧性优良但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高奥氏体不锈钢的屈服强度。研究了应变强化工艺中的两个关键工艺参数——应变量和应变速率对材料力学行为的影响。对应变量的研究结果表明,将奥氏体不锈钢的应变强化量控制在10%左右,材料的屈服强度可以得到显著提高。由此可大幅减薄压力容器的设计壁厚,实现压力容器的轻型化设计。与此同时,在10%左右的形变量下,因形变诱发的马氏体量很少,材料仍保持了较好的塑性和韧性,为压力容器的安全设计提供了保证。对应变速率的研究结果表明,在准静态条件下,奥氏体不锈钢材料力学性能指标对应变速率不敏感,但过小的应变速率会导致材料出现锯齿形屈服,产生Portevin-Le Chatelier（PLC）效应。     

奥氏体不锈钢制压力容器强度裕度研究

分析了国内外压力容器标准中关于奥氏体不锈钢的许用应力,并通过工业规模奥氏体不锈钢压力容器爆破试验得到了容器的实际爆破压力,根据爆破压力与设计压力的比值比较不同标准下的压力容器强度裕度,结果说明GB 150在许用应力方面相对其他国际标准较为保守,建议以残余应变为1%的屈服强度代替残余应变为0.2%的屈服强度.     

奥氏体不锈钢焊接技术

通过对奥氏体不锈钢的焊接性能进行分析,选用适宜的焊接方法、焊接材料,制定适宜的焊接工艺,确保产品焊接接头性能符合产品技术条件要求。     

316L不锈钢抗氢脆性能研究

用光学显微镜、电子显微镜、俄歇电子谱／二次离子质谱表面分析仪等结合拉伸试验，研究了316L奥氏体不锈钢及其电子束焊缝在650℃充氘后组织、微区成分变化与性能的关系，以及拉伸应力与氘分布的关系。结果表明，高温气相充氘后，316L奥氏体不锈钢及其电子束焊缝抗氢脆性能明显下降。晶界、孪晶界析出大量碳化物，但拉伸断口形貌并未呈沿晶断裂；晶界上未发现S、P等痕量元素的偏聚，却产生了富Cr、Mo的贫Ni层，这表明晶界成分的变化减弱了晶界析出物对氢脆的影响。电子束焊缝塑性下降，拉伸时从该处断裂。拉伸静水应力梯度分布导致氘在拉伸试样断口处富集。     

电化学充氢前后304L奥氏体不锈钢的塑性对比

对304L奥氏体不锈钢板进行电化学充氢,研究了其充氢前后拉伸性能与氢含量的关系以及充氢再放氢后的拉伸性能,并分析了拉伸断口的断裂性质。结果表明:充氢后不锈钢的塑性明显降低,且塑性降低程度随着氢含量的增加而增大,当可扩散氢的质量分数大于12×10-6时,伸长率的损减率达到10%以上;试样断口的表层由充氢前的韧性断裂变为充氢后的脆性断裂,放氢后塑性得到一定程度的恢复。     

奥氏体不锈钢三通裂纹分析

对与脱甲烷塔相连的奥氏体不锈钢管道三通上发现的裂纹性质与成因进行了试验分析。指出管件破裂基本上属氢脆引起的穿晶型解理开裂,即阴极型应力腐蚀破坏。三通冷加工成形后未经高温固溶处理,致使18—8型亚稳定钢中30％以上的奥氏体组织转变成马氏体组织;介质为未经脱硫的甲烷,含较多H2S;较高的加工残余应力、组织应力和应力集中;材料存在缺陷,是导致上述问题的主要原因。改进三通加工成形工艺,及时进行固溶处理,提高奥氏体不锈钢的稳定性,是避免裂纹的关键技术手段。此外,尚需严控介质中Cl^-离子和H2S含量,降低残余应力水平。     

氢对304L奥氏体不锈钢力学性能的影响

对304L奥氏体不锈钢试样进行了一系列的电解充氢试验,并对充氢试样进行了拉伸和冲击试验。结果表明:在20 mA.cm-2的电流密度下充氢96 h后,304L不锈钢中的氢含量为14 mg.kg-1,材料强度、塑性和韧性均有一定程度的降低;充氢后拉伸试样断口表层由充氢前的韧性断裂转变为由氢导致的脆性断裂。