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奧氏體不銹鋼無(wú)縫管應變強化工藝

奧氏體不銹鋼無(wú)縫管應變強化工藝

 

 

奧氏體不銹鋼無(wú)縫管具有良好的綜合力學(xué)性能和優(yōu)異的抗腐蝕性能,是一種應用廣泛的壓力容器用鋼。通常奧氏體不銹鋼屈服強度較低,屈強比小,按照現行的**系數,其許用應力由材料的屈服強度決定,因而導致設計的壓力容器壁厚較厚、設備笨重,材料浪費嚴重,制造和運輸成本較高。

  

利用應變強化工藝,在確保奧氏體不銹鋼無(wú)縫鋼管原有力學(xué)性能不受大的影響的前提下,使材料發(fā)生一部分塑性變形,可以有效提高奧氏體不銹鋼的屈服強度。采用應變強化后材料新的屈服強度設計的容器,其壁厚通??梢詼p薄30%50%,有利于節省材料,降低制造成本及運輸中的能耗,經(jīng)濟效益顯著(zhù)。因此,應變強化技術(shù)是一種節材降耗的綠色制造技術(shù)。

  

應變強化技術(shù)早于20世紀50年代由瑞典Avesta公司提出,隨后被澳大利亞借鑒。由于當時(shí)缺乏足夠的設計和使用經(jīng)驗,在此后的20多年間,世界其他各國對此技術(shù)都持謹慎態(tài)度,主要原因是大多數國家現行的壓力容器設計標準都較應變強化技術(shù)保守。因此,出于**性考慮,大部分國家對應變強化技術(shù)都采取限制性使用,且制定的適用條件較為苛刻。近10年來(lái),隨著(zhù)成功使用的案例和在使用中積累的工程經(jīng)驗越來(lái)越多,英國標準協(xié)會(huì )、美國機械工程師協(xié)會(huì )等一些權威標準機構相繼采納應變強化技術(shù)涉及制造奧氏體不銹鋼壓力容器。

 

鑒于我國尚無(wú)奧氏體不銹鋼應變強化技術(shù)的國家標準及行業(yè)標準,為了規范該項技術(shù)在我國的應用,國家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局委托鍋爐壓力容器標準化技術(shù)委員會(huì )開(kāi)展了奧氏體不銹鋼應變強化技術(shù)制造深冷壓力容器的技術(shù)評審工作。

 

  針對奧氏體不銹鋼管延性好但屈服強度低的問(wèn)題,提出采用應變強化工藝來(lái)提高材料屈服強度。分析了應變強化工藝中兩個(gè)關(guān)鍵工藝參數應變速度和應變量對材料力學(xué)行為的影響,提出應變速度不宜過(guò)慢,否則會(huì )出現鋸齒形屈服行為,對材料性能造成不利影響。應變強化后的奧氏體不銹鋼在顯著(zhù)提高強度的同時(shí),仍能保持較好的韌性。通過(guò)金相組織分析、馬氏體體積分數測定等結果表明,將應變量控制在10%以下,強化后奧氏體組織僅發(fā)生少量的α'馬氏體相變,對材料的力學(xué)性能影響不大,且材料的微觀(guān)組織也沒(méi)有明顯變化。

  研究結果表明,采用應變強化技術(shù)在大幅度提高奧氏體不銹鋼屈服強度的同時(shí),對材料的其他力學(xué)性能均不造成大的影響,從而為壓力容器的**運行提供有力保證,可實(shí)現壓力容器的輕型化設計,經(jīng)濟和社會(huì )效益顯著(zhù),應用前景廣闊。

 

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