奧氏體不銹鋼無縫管應(yīng)變強(qiáng)化工藝
奧氏體不銹鋼無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(yīng)用廣泛的壓力容器用鋼。通常奧氏體不銹鋼屈服強(qiáng)度較低，屈強(qiáng)比小，按照現(xiàn)行的**系數(shù)，其許用應(yīng)力由材料的屈服強(qiáng)度決定，因而導(dǎo)致設(shè)計(jì)的壓力容器壁厚較厚、設(shè)備笨重，材料浪費(fèi)嚴(yán)重，制造和運(yùn)輸成本較高。
利用應(yīng)變強(qiáng)化工藝，在確保奧氏體不銹鋼無縫鋼管原有力學(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(qiáng)度。采用應(yīng)變強(qiáng)化后材料新的屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)的容器，其壁厚通常可以減薄30%～50%，有利于節(jié)省材料，降低制造成本及運(yùn)輸中的能耗，經(jīng)濟(jì)效益顯著。因此，應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)是一種節(jié)材降耗的綠色制造技術(shù)。
應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)早于20世紀(jì)50年代由瑞典Avesta公司提出，隨后被澳大利亞借鑒。由于當(dāng)時(shí)缺乏足夠的設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn)，在此后的20多年間，世界其他各國(guó)對(duì)此技術(shù)都持謹(jǐn)慎態(tài)度，主要原因是大多數(shù)國(guó)家現(xiàn)行的壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都較應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)保守。因此，出于**性考慮，大部分國(guó)家對(duì)應(yīng)變強(qiáng)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，隨著成功使用的案例和在使用中積累的工程經(jīng)驗(yàn)越來越多，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)、美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)等一些權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)相繼采納應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)涉及制造奧氏體不銹鋼壓力容器。
鑒于我國(guó)尚無奧氏體不銹鋼應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為了規(guī)范該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局委托鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)開展了奧氏體不銹鋼應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)制造深冷壓力容器的技術(shù)評(píng)審工作。
針對(duì)奧氏體不銹鋼管延性好但屈服強(qiáng)度低的問題，提出采用應(yīng)變強(qiáng)化工藝來提高材料屈服強(qiáng)度。分析了應(yīng)變強(qiáng)化工藝中兩個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)—應(yīng)變速度和應(yīng)變量對(duì)材料力學(xué)行為的影響，提出應(yīng)變速度不宜過慢，否則會(huì)出現(xiàn)鋸齒形屈服行為，對(duì)材料性能造成不利影響。應(yīng)變強(qiáng)化后的奧氏體不銹鋼在顯著提高強(qiáng)度的同時(shí)，仍能保持較好的韌性。通過金相組織分析、馬氏體體積分?jǐn)?shù)測(cè)定等結(jié)果表明，將應(yīng)變量控制在10%以下，強(qiáng)化后奧氏體組織僅發(fā)生少量的α'馬氏體相變，對(duì)材料的力學(xué)性能影響不大，且材料的微觀組織也沒有明顯變化。
研究結(jié)果表明，采用應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)在大幅度提高奧氏體不銹鋼屈服強(qiáng)度的同時(shí)，對(duì)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(yùn)行提供有力保證，可實(shí)現(xiàn)壓力容器的輕型化設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，應(yīng)用前景廣闊。
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