于高峰

關(guān)于應(yīng)變強(qiáng)化奧氏體不銹鋼低溫容器的分析

于高峰

（江蘇茂潤裝備科技有限公司，江蘇南京 210000）

應(yīng)變強(qiáng)化奧氏體不銹鋼具有一系列優(yōu)勢，使得其經(jīng)常被應(yīng)用到低溫容器的制造過程中，主要對應(yīng)用在奧氏體不銹鋼低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)的相關(guān)理論進(jìn)行了詳細(xì)的分析，希望能夠?yàn)橥惖睦碚摵蛯?shí)踐提供借鑒。

應(yīng)變；強(qiáng)化；奧氏體；不銹鋼；低溫容器

由于奧氏體不銹鋼具有良好的韌性和塑性，而且屈強(qiáng)比低，從而使得經(jīng)常將其應(yīng)用到低溫壓力容器的制造之中。同時為了進(jìn)一步提升其屈服強(qiáng)度，可以將應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)充分應(yīng)用到材料的塑性之中，該種技術(shù)和常規(guī)的設(shè)計方法相比，能夠明顯，降低容器的設(shè)計壁厚，重量減少，從而實(shí)現(xiàn)降低能耗、綠色制造的目的。本文結(jié)合筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

1　應(yīng)變強(qiáng)化奧氏體不銹鋼低溫容器的相關(guān)概述

1.1應(yīng)變強(qiáng)化奧氏體不銹鋼低溫容器的原理

眾所周知，奧氏體不銹鋼屬于面心立方晶體的范疇，并不存在著脆性轉(zhuǎn)變溫度，尤其在低溫方面有著不可比擬的優(yōu)勢，繼而使得其在低溫壓力容器的制造中有著非常廣泛的應(yīng)用范圍。此外，基于相關(guān)的研究表明，奧氏體不銹鋼在應(yīng)變強(qiáng)化特性方面表現(xiàn)得也較為明顯，圖1為展示了其拉伸應(yīng)力的變化曲線。

圖1　奧氏體不銹鋼拉伸應(yīng)力的變化曲線

通過上述的曲線圖我們可以看出，其并沒有類似于碳鋼那樣的屈服平臺，而是在產(chǎn)生0.2%的塑性形變時的應(yīng)力作為其屈服強(qiáng)度，當(dāng)然，即使在達(dá)到了其屈服強(qiáng)度之后，還有著一段相對比較長的應(yīng)變強(qiáng)化階段。

1.2研究應(yīng)變強(qiáng)化奧氏體不銹鋼低溫容器的必要性

在當(dāng)前的壓力容器設(shè)計過程中，經(jīng)濟(jì)性和安全性已經(jīng)成為了重要的設(shè)計理念，也是未來很長一段時間的發(fā)展趨勢。奧氏體不銹鋼作為低溫壓力容器制造中一種非常重要而且理想的材料，不僅具有較好的韌塑性，而且屈服強(qiáng)度也比較低，正是由于該種特征的存在，使得采用常規(guī)的設(shè)計途徑，很難使其承載能力得到充分展示，繼而就不可避免造成材料的浪費(fèi)。在這種情況下，如果將應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用到奧氏體不銹鋼低溫容器中，通過將材料中的部分塑性消耗掉，能夠使得其屈服強(qiáng)度得到進(jìn)一步提升，繼而達(dá)到節(jié)約材料、節(jié)能減排的最終目的。

2　應(yīng)變強(qiáng)化奧氏體不銹鋼低溫容器的技術(shù)分析

在應(yīng)變強(qiáng)化奧氏體不銹鋼低溫容器的研究中，已經(jīng)經(jīng)過了五十多年的發(fā)展，雖然我國在該項(xiàng)技術(shù)中并沒有相關(guān)的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是仍然有一些單位對某些國產(chǎn)不銹鋼低溫容器的應(yīng)變強(qiáng)化規(guī)律做了研究，而且也取得了一定的研究成果。目前，可以將應(yīng)用在奧氏體不銹鋼低溫容器上的應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)分為常溫技術(shù)和低溫技術(shù)兩種。

以Avesta模式為主的常溫應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)的工藝要點(diǎn)主要包括如下幾個方面，一是在應(yīng)變強(qiáng)化之前，不需要采用高溫淬火對容器進(jìn)行處理；二是一般將應(yīng)變強(qiáng)化量控制在3%～5%之內(nèi)，同時也需要將溫度控制在室溫；三是應(yīng)變強(qiáng)化時的水壓控制在1.5Pc。

3　應(yīng)變強(qiáng)化奧氏體不銹鋼低溫容器的發(fā)展建議

目前，我國在應(yīng)變強(qiáng)化奧氏體不銹鋼低溫容器的研究過程中，仍然還存在著一些突出的問題。首先，在對應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)的研究中往往采用的都是美國和歐盟的材料，而針對于國產(chǎn)材料的研究還比較少，更不用說形成完善的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，我國在應(yīng)變強(qiáng)化量范圍、應(yīng)變強(qiáng)化加載國產(chǎn)對材料性能的影響分析以及應(yīng)變強(qiáng)化后薄壁容器的安全裕度等方面還有著較大的進(jìn)步空間，這些都需要在未來進(jìn)一步加強(qiáng)工作。

4　結(jié)束語

總之，通過在奧氏體不銹鋼低溫容器中應(yīng)用應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)，能夠明顯提升其屈服強(qiáng)度，進(jìn)而充分利用材料的塑性，具有相當(dāng)大的推廣價值。

［1］ 周連東，江楠.國產(chǎn)S30408奧氏體不銹鋼應(yīng)變強(qiáng)化低溫容器許用應(yīng)力及應(yīng)變確定［J］.壓力容器，2011，（2）：5-10.

［2］ 鄭津洋，郭阿賓，繆存堅，等.奧氏體不銹鋼深冷容器室溫應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)［J］.壓力容器，2010，（8）：28-32；56.

［3］ 陳挺，王步美，徐濤，等.奧氏體不銹鋼壓力容器應(yīng)變強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展及國外標(biāo)準(zhǔn)比較［J］.機(jī)械工程材料，2012，（3）：1-4.

Analysis of Strain Hardening Austenitic Stainless Steel Cryogenic Vessel

Yu Gao-feng

The strain hardening of austenitic stainless steel due to a series of its advantages，which is often applied to the manufacturing process of the cryogenic vessel，makes a detailed analysis on the related theory of strengthening technology applied in austenitic stainless steel cryogenic vessel strain，hopes to provide the reference for the theory and practice of the same.

strain；strengthening；austenite；stainless steel；cryogenic vessel

TG142.71；TG142.25

A

1003-6490（2016）06-0083-01

2016-06-23

于高峰（1987—），男，河南洛陽人，助理工程師，主要研究方向?yàn)閴毫θ萜鳌⒒ぴO(shè)備設(shè)計。