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奥氏体不锈钢无缝管应变强化工艺

奥氏体不锈钢无缝管应变强化工艺

 

 

奥氏体不锈钢无缝管具有良好的综合力学性能和优异的抗腐蚀性能,是一种应用广泛的压力容器用钢。通常奥氏体不锈钢屈服强度较低,屈强比小,按照现行的安全系数,其许用应力由材料的屈服强度决定,因而导致设计的压力容器壁厚较厚、设备笨重,材料浪费严重,制造和运输成本较高。

  

利用应变强化工艺,在确保奥氏体不锈钢无缝钢管原有力学性能不受大的影响的前提下,使材料发生一部分塑性变形,可以有效提高奥氏体不锈钢的屈服强度。采用应变强化后材料新的屈服强度设计的容器,其壁厚通常可以减薄30%50%,有利于节省材料,降低制造成本及运输中的能耗,经济效益显著。因此,应变强化技术是一种节材降耗的绿色制造技术。

  

应变强化技术早于20世纪50年代由瑞典Avesta公司提出,随后被澳大利亚借鉴。由于当时缺乏足够的设计和使用经验,在此后的20多年间,世界其他各国对此技术都持谨慎态度,主要原因是大多数国家现行的压力容器设计标准都较应变强化技术保守。因此,出于安全性考虑,大部分国家对应变强化技术都采取限制性使用,且制定的适用条件较为苛刻。近10年来,随着成功使用的案例和在使用中积累的工程经验越来越多,英国标准协会、美国机械工程师协会等一些权威标准机构相继采纳应变强化技术涉及制造奥氏体不锈钢压力容器。

 

鉴于我国尚无奥氏体不锈钢应变强化技术的国家标准及行业标准,为了规范该项技术在我国的应用,国家质量监督检验检疫总局委托锅炉压力容器标准化技术委员会开展了奥氏体不锈钢应变强化技术制造深冷压力容器的技术评审工作。

 

  针对奥氏体不锈钢管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。分析了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,提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。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度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。

 

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