应变强化奥氏体不锈钢低温压力容器的可靠性研究

摘要

盛装低温液化气体的容器是采用应变强化理论制造的奥氏体不锈钢低温压力容器。通过强化的方式可使材料获得了更高的许用应力，进而可以降低容器的计算厚度，节约生产成本。本文针对应变强化奥氏体不锈钢低温压力容器的失效以及可靠性开展了研究，确定其主要失效模式及机理，以便加以控制并对实际的使用以及检验提供指导。
　　本文针对奥氏体不锈钢低温压力容器结构特点和制造工艺，研究了奥氏体不锈钢的应变强化机理及影响因素，通过不同应变率下材料的低温韧性实验，并从应变强化后的不同应变率的模拟试件上截取试样，分别对母材、热影响区、焊缝进行金相组织对比研究。结果表明，应变率在10％以内材料的低温冲击韧性变化不大；并且随着变形量的增大，马氏体含量所占的百分比逐渐增大，符合形变诱发马氏体相变理论。通过应变强化过程中关键区域应力应变的数值模拟，得到了应变强化过程中应力应变随载荷变化的规律，接管附近以及封头筒体连接处残余应力较大，最大变形位置位于容器的封头顶部。
　　对应变强化奥氏体不锈钢低温压力容器的失效模式分析及故障树分析进行研究，结果表明：疲劳失效和罐体的制造质量对应变强化低温液氧储罐安全的影响最大。研究了制造及使用环节的检验要点。从容器制造阶段的监督检验和使用阶段定期检验两个方面分别提出了检验的重点内容。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1课题背景

1.2奥氏体不锈钢的应变强化机理

1.3容器的应变强化分类

1.4影响应变强化奥氏体不锈钢力学性能的主要因素

1.5研究目的和内容

第二章 压力容器损伤机理及可靠性分析方法

2.1压力容器损伤和失效模式

2.2故障树分析方法

2.3本章小结

第三章 应变强化对奥氏体不锈钢性能影响的实验研究

3.1低温韧性实验研究

3.2金相组织研究

3.3本章小结

第四章 低温奥氏体不锈钢压力容器应力的数值模拟研究

4.1模型建立

4.2网格划分

4.3约束条件

4.4数值模拟结果分析

4.5本章小结

第五章 低温奥氏体不锈钢压力容器的可靠性分析

5.1失效原因分析

5.2故障树分析

5.3本章小结

第六章 应变强化奥氏体不锈钢低温压力容器的检验

6.1制造环节的监督检验

6.2使用环节的定期检验

6.3本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢