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[推荐] 奥氏体不锈钢压力容器 应变强化 的一些基本知识 [帖子3225052]

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发表于 2021-5-28 10:47:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

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奥氏体不锈钢的屈强比低,其许用应力由屈服强度决定,安全裕量过大,不能充分发挥其承载能力,造成材料浪费、设备增重。提高奥氏体不锈钢的屈服强度,是提高其许用应力、实现奥氏体不锈钢深冷容器轻量化的关键。

一、应变强化技术
应变强化技术有两种形式,即室温应变强化和低温应变强化。室温应变强化是在室温下对奥氏体不锈钢容器进行超压处理,达到提高强度的目的。低温应变强化是将成型容器放入装有液氮的模具中,当容器温度达到-196℃时,对容器进行施压强化,但因技术难度大、成本高,限制了其发展。

在室温下把奥氏体不锈钢拉伸到塑性变形,然后卸载,当再次加载时,材料的屈服强度将提高而塑性下降。室温应变强化技术就是利用这一原理,在室温下用洁净水对奥氏体不锈钢深冷容器内容器进行超压处理,使其产生一定量的塑性变形,通过提高奥氏体不锈钢屈服强度从而提高许用应力。

中国、美国、德国、澳大利亚等国家已用该技术制造奥氏体不锈钢深冷容器内容器。目前,关于应变强化的标准有AS 1210、EN 13458-2和EN13530-2以及ASME Ⅷ-1附录44等。

二、应变强化过程中的相变
奥氏体不锈钢经应变强化后的力学性能变化,以“屈服强度”的提高最为明显。
强化过程中应变诱发产生的马氏体,与原奥氏体组织相比,强度、硬度较高,并且马氏体相弥散分布在奥氏体基体上,产生钉扎作用,从而提高了不锈钢的屈服强度。此外,在拉伸过程中位错密度的增加以及位错塞积等,也能够使不锈钢的强度提高。

值得注意的是,镍作为奥氏体稳定化元素,能有效遏制奥氏体的马氏体相变。奥氏体不锈钢316系列比304系列镍含量更高,冷变形过程组织更稳定,相对不易发生形变诱发马氏体相变。

三、应变速率及应变量
有试验对304不锈钢在室温进行预拉伸,应变量由0增大到40%,屈服强度由未300MPa逐步增加至676 MPa,提高了1倍多。预拉伸量对抗拉强度基本没有影响,在预拉伸量为9%时材料的屈强比为0.62,塑性相对较好。一些国外标准与实践中,也要求应变强化后应变集中部位的残余应变不得超过9%或10%。

另有研究表明,合适的应变速率能够使奥氏体不锈钢的强度显著提高,同时保持一定的塑韧性,但太慢的应变速率会使材料产生锯齿屈服行为,可能致使其塑性失稳。

四、对疲劳寿命及抗应力腐蚀性能的影响
应变强化可以提高奥氏体不锈钢的疲劳寿命,原因在于强化过程中应变诱发的马氏体在位错边界起到钉扎作用,不过钉扎力极小,若应力幅较大,位错将克服钉扎力继续运动,导致疲劳性能下降。

研究发现奥氏体不锈钢经过室温应变强化后,其在42% MgCl2的应力腐蚀敏感性增大。应变诱发马氏体相变是主要原因。

奥氏体不锈钢经过应变强化后,控制应变量可以提高屈服强度,同时保有一定的塑性; 在一定的应力幅下,应变强化对奥氏体不锈钢的疲劳性能是有利的; 应变强化后,奥氏体不锈钢的应力腐蚀敏感性提高。




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发表于 2021-5-28 10:48:51 | 显示全部楼层
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Peterpaul彼得保罗

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发表于 2021-5-28 11:21:09 | 显示全部楼层
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发表于 2021-5-28 13:40:21 | 显示全部楼层
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发表于 2021-5-28 13:43:50 | 显示全部楼层
资料共享。老师:请讲讲疲劳容器日常如何检查。

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发表于 6 天前 | 显示全部楼层
学习学习,长知识了。

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