一種用于奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化的方法
【專利摘要】一種用于奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化的方法，利用水的固態(tài)相變體積增大的特性從而使奧氏體不銹鋼低溫壓力容器產(chǎn)生應(yīng)變并得到強(qiáng)化。本發(fā)明應(yīng)變強(qiáng)化時各個方向的應(yīng)變量均勻一致，能避免出現(xiàn)容器局部過度形變而減薄以至失效的情況。且應(yīng)變強(qiáng)化的應(yīng)變量可以控制，多次重復(fù)作業(yè)，最終達(dá)到所設(shè)定的應(yīng)變量。更重要的是此方法與Avesta模式和Ardeform模式相比，效果好，且容易操作，成本低。
【專利說明】一種用于奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及奧氏體不銹鋼低溫應(yīng)變強(qiáng)化壓力容器制造領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 1、奧氏體不銹鋼應(yīng)變強(qiáng)化基本原理 如圖1所示，材料變形超過材料屈服強(qiáng)度，達(dá)到〇 k后卸載，當(dāng)重新施加載荷，材料應(yīng)力 到達(dá)〇k之前，處于彈性狀態(tài)，〇k相當(dāng)于材料的新屈服強(qiáng)度，顯然〇k> 〇0.2。
[0003] 2、奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化的原因 傳統(tǒng)的低溫容器的設(shè)計方法則是基于彈性設(shè)計準(zhǔn)則，將最大應(yīng)力限定在彈性范圍內(nèi)， 只利用了材料的彈性承載能力。這對于具有較高抗拉強(qiáng)度和極高塑性指標(biāo)，但屈服強(qiáng)度較 低的奧氏體不銹鋼而言，并沒有充分發(fā)揮奧氏體不銹鋼的塑性承載能力，造成材料浪費(fèi)、設(shè) 備增重。
[0004] 3、奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化目前采用的方法 奧氏體不銹鋼壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化常用兩種模式：Avesta模式和Ardeform模式。
[0005] 奧氏體不銹鋼壓力容器常溫應(yīng)變強(qiáng)化一A ?vesta模式：將奧氏體不銹鋼壓力容器 在常溫進(jìn)行應(yīng)變強(qiáng)化水壓試驗(yàn)，產(chǎn)生8%左右(最大10%)塑性變形，可提高奧氏體不銹鋼 材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，通常稱該方法為Avesta模式（Cold Stretched Forming)。
[0006] 奧氏體不銹鋼壓力容器低溫應(yīng)變強(qiáng)化一Ardeform模式：在方形槽中放置強(qiáng)化模， 模內(nèi)盛放-196°C液氮，將一端封閉且充滿液氮的容器置于強(qiáng)化模內(nèi)，容器的另一端連接增 壓泵。待容器冷卻至_196°C后對其加載，容器在內(nèi)壓的作用下向外膨脹，直至外徑與強(qiáng)化模 的內(nèi)徑相等。卸載后容器在室溫下發(fā)生彈性恢復(fù)。強(qiáng)化后材料的屈服極限可以提高到原來 的6倍以上，常稱該方法為Ardeform模式（Cryogenic Stretch Forming)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化的方法。和現(xiàn)有的Avesta 模式和Ardeform模式相比具有效果好，容易操作，成本低的特點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為： 一種用于奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化的方法，利用水的固態(tài)相變體積增大的 特性從而使奧氏體不銹鋼低溫壓力容器產(chǎn)生應(yīng)變并得到強(qiáng)化。該方法具體為：常溫時將水 注滿奧氏體不銹鋼低溫壓力容器，密封后加載，使該容器內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)計壓力，關(guān)閉截止 閥，再將容器置于〇°C以下的環(huán)境中并保持足夠的時間使水完全凝固，然后將容器置于常溫 環(huán)境中待冰溶解后排出；測量容器的尺寸變化情況，計算應(yīng)變量，如應(yīng)變量不夠，可重復(fù)操 作直至達(dá)到所要求的應(yīng)變量。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 一：本發(fā)明應(yīng)變強(qiáng)化時各個方向的應(yīng)變量均勻一致，避免出現(xiàn)容器局部過度形變而減 薄以至失效的情況。
[0010] 二：應(yīng)變強(qiáng)化的應(yīng)變量可以控制，多次重復(fù)作業(yè)，最終達(dá)到所設(shè)定的應(yīng)變量。水固 態(tài)相變時體積增加9. 05%，各向應(yīng)變量為2. 93% (按球形容器計算)，經(jīng)過2~3次可以達(dá)到預(yù) 期的應(yīng)變強(qiáng)化效果。
[0011] 三：此方法與Avesta模式和Ardeform模式相比，效果好，且容易操作，成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為奧氏體不銹鋼單向拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線； 圖2為應(yīng)變強(qiáng)化前的容器的截面示意圖； 圖3為應(yīng)變強(qiáng)化后的容器的截面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0014] 參照圖2, 一種用于奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化的方法，利用水的固態(tài)相 變體積增大的特性從而使奧氏體不銹鋼低溫壓力容器產(chǎn)生應(yīng)變并得到強(qiáng)化。該方法具體 為：常溫時將水注滿奧氏體不銹鋼低溫壓力容器，緊固螺柱密封后加載，使該容器內(nèi)的壓力 達(dá)到設(shè)計壓力，關(guān)閉截止閥，再將容器置于o°c以下的環(huán)境中并保持足夠的時間使水完全凝 固，然后將容器置于常溫環(huán)境中待冰溶解后排出；測量容器的尺寸變化情況，計算應(yīng)變量， 一般控制在10%以內(nèi)，如應(yīng)變量不夠，可重復(fù)操作直至達(dá)到所要求的應(yīng)變量。
[0015] 以10mm厚國產(chǎn)奧氏體不銹鋼S30408 (GB24511-2009)鋼板的壓力容器為例，其 筒體內(nèi)徑1000mm，長度5000mm。按上述方法進(jìn)行應(yīng)變強(qiáng)化，應(yīng)變達(dá)到4%時，強(qiáng)化后的屈服 強(qiáng)度σ k為318Mpa，應(yīng)變達(dá)到9%時，強(qiáng)化后的屈服強(qiáng)度σ k為438Mpa，應(yīng)變強(qiáng)化前其屈服 強(qiáng)度〇1)(|.2為2951^&，屈服強(qiáng)度分別提高了7.7%和48%。在提高屈服強(qiáng)度的情況下，其斷 后伸長率分別是51. 8%和43. 0%，伸長率指標(biāo)仍滿足GB24511-2009標(biāo)準(zhǔn)大于等于40%的要 求。這樣該容器提高了其許用應(yīng)力，充分發(fā)揮了奧氏體不銹鋼材料的性能，也減輕了容器重 量和節(jié)約成本。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化的方法，其特征在于：利用水的固態(tài) 相變體積增大的特性從而使奧氏體不銹鋼低溫壓力容器產(chǎn)生應(yīng)變并得到強(qiáng)化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于奧氏體不銹鋼低溫壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化的方法，其特 征在于：該方法具體為：常溫時將水注滿奧氏體不銹鋼低溫壓力容器，密封后加載，使該容 器內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)計壓力，關(guān)閉截止閥，再將容器置于〇°C以下的環(huán)境中使水完全凝固，然 后將容器置于常溫環(huán)境中待冰溶解后排出；測量容器的尺寸變化情況，計算應(yīng)變量，如應(yīng)變 量不夠，可重復(fù)操作直至達(dá)到所要求的應(yīng)變量。
【文檔編號】C21D7/02GK104087730SQ201410338204
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】張鷹, 張延豐, 高正芳, 朱曉鋼 申請人:甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司, 上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司, 蘭州藍(lán)亞石油化工裝備工程有限公司, 機(jī)械工業(yè)蘭州石油化工設(shè)備檢測所有限公司