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。     

奥氏体不锈钢深冷容器疲劳设计曲线探讨

现行压力容器标准中奥氏体不锈钢疲劳设计曲线均基于常温疲劳试验数据拟合得来,并未考虑低温对奥氏体不锈钢强度、疲劳寿命的影响.本文提出一种基于常温疲劳设计曲线和深冷力学性能,获取奥氏体不锈钢深冷疲劳设计曲线的方法.首先,在试验研究基础上整理分析了文献中77 K和4 K温度下的奥氏体不锈钢疲劳试验数据,并按ASME BPVC...     

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。     

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...     

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。     

基于应变强化技术的奥氏体不锈钢压力容器轻型化设计探讨

奥氏体不锈钢材料韧性好但屈服强度低,通过应变强化技术可显著提高奥氏体不锈钢的屈服强度,从而提高奥氏体不锈钢压力容器的承载能力,减薄容器壁厚,达到节约材料的目的。介绍了奥氏体不锈钢应变强化的基本原理和基本过程,从强度、抗腐蚀能力、应力腐蚀开裂和氢脆等方面综述了奥氏体不锈钢应变强化后性能变化的研究进展,并提出进一步研究的建议,以实现压力容器轻型化这一安全与经济并重的绿色制造理念。     

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。     

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。     

奥氏体不锈钢应变强化容器结构的可靠度分析

由于较好的低温性能,奥氏体不锈钢被广泛应用于LNG低温储罐,而奥氏体不锈钢的应变强化技术能提高材料的屈服强度实现容器的轻量化设计。在工程上,奥氏体不锈钢材料性能数据呈现一定的离散性,在压力容器制造和使用过程中,容器的尺寸和使用条件也是随机变量。利用可靠性设计中的一次二阶矩法和ANSYS软件中的Prob Design模块,可以得到了应变强化前后容器关键参数的随机分布,从而得到强化前后结构可靠度的变化,为奥氏体不锈钢应变强化容器的设计和制造提供支持。     

应变强化技术在深冷压力容器中的应用

与采用常规技术设计和制造深冷压力容器相比,采用应变强化技术设计和制造深冷压力容器能节省30%～45%的材料。深冷压力容器轻量化是提高企业市场竞争力的核心技术。通过统计和分析珠海森铂低温能源装备有限公司生产的深冷压力容器变形率数据,进一步优化深冷压力容器设计,有助于应变强化技术在深冷压力容器生产中的工程应用。     

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.     

奥氏体不锈钢应变强化工艺及性能研究

针对奥氏体不锈钢延性好但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高材料屈服强度。分析应变强化工艺中两个关键工艺参数——应变速度和应变量对材料力学行为的影响,指出应变速度不宜过慢,否则会出现锯齿形屈服行为,对材料性能造成不利影响。经应变强化后的奥氏体不锈钢在显著提高强度的同时,仍能保持较好的韧性。通过金相组织分析、马氏体体积分数测定等结果表明,将应变量控制在10%以下,强化后奥氏体组织仅发生少量的α′马氏体相变,对材料的力学性能影响不大,且材料的微观组织也没有明显变化。研究结果表明,采用应变强化技术在大幅提高奥氏体不锈钢屈服强度的同时,对材料的其他力学性能均不造成大的影响,从而为压力容器的安全运行提供有力保证,可实现压力容器的轻型化设计,经济和社会效益显著,应用前景广阔。     

基于互联网信息技术的深冷容器应变强化控制系统

应变强化控制系统是深冷容器应变强化的核心设备。运用模块化设计技术,在解决多线程控制、自适应智能变频控制、高精度便捷式测量、自主识别式软硬双重保护等关键技术的基础上,成功研发了基于互联网信息技术的深冷容器应变强化控制系统。工程应用表明:研发的应变强化系统具有自动化程度高、测试及控制精度好、操作灵活、可维护性及安全性好等优点,满足国家对应变强化深冷容器制造信息公共服务平台稳定可靠对接的要求,具有推广应用价值。     

Load Bearing Capacity and Safety Analysis for Strain-hardening Austenitic Stainless Steel Pressure Vessels

By increasing the yield strengths of austenitic stainless steels for pressure vessels with strain hardening techniques,the elastic load bearing capacity of austenitic stainless steel pressure vessels can be significantly improved.Two kinds of strain hardening methods are often used for austenitic stainless steel pressure vessels:Avesta model for ambient temperature applications and Ardeform model for cryogenic temperature applications.Both methods are obtained from conventional design rules based on the linear elastic theory,and only consider the hardening effect from materials.Consequently this limits the applications of strain hardening techniques for austenitic stainless steel pressure vessels because of safety concerns.This paper investigates the effect of strain hardening on the load bearing capacity of austenitic stainless steel pressure vessels under large deformation,based on the elastic-plastic theory.Firstly,to understand the effect of strain hardening on material behavior,the plastic instability loads of a round tensile bar specimen are derived under two different loading paths and validated by experiments.Secondly,to investigate the effect of strain hardening on pressure vessels strength, the plastic instability pressure under strain hardening is derived and further validated by finite element simulations.Further,the safety margin of pressure vessels after strain hardening is analyzed by comparing the safety factor values calculated from bursting tests,finite element analyses,and standards.The researching results show that the load bearing capacity of pressure vessels at ambient temperature is independent of the loading history when the effects of both material strain hardening and structural deformation are considered.Finite element simulations and bursting tests results show that the minimum safety factor of austenitic stainless steel pressure vessels with 5% strain hardening is close to the recommended value for common pressure vessels specified in the European pressure vessel standard.The proposed study also shows that in the strain hardening design of austenitic stainless steel pressure vessels,the calculation for plastic instability pressure could use theoretical formula or finite element analyses based on geometrical dimensions and material property parameters before strain hardening,but a 5%strain should be employed as a design limit.The proposed research can be used for the strain hardening design of austenitic stainless steel pressure vessels safely.     

301奥氏体不锈钢冷拔变形断裂原因分析

利用金相分析、力学性能测试、显微硬度分析、Image Pro Plus马氏体覆盖分析和J-Matpro性能模拟预测分析对冷拔原材料和冷拔变形后断裂的301奥氏体不锈钢进行全面分析。分析结果表明:发生断裂的根本原因是形变诱导发生相变而产生马氏体,马氏体强度高、硬度高、塑性低,因此在冷拔变形力的作用下容易发生断裂。经过1 080℃保温60 min的固溶处理后,发生相变的组织重新回复到晶粒度6.0级的奥氏体组织,同时其强度、硬度降低,延伸率提高。