特殊条件下压力容器用材料性能试验研究

发布时间：2018-01-16 04:02

  本文关键词：特殊条件下压力容器用材料性能试验研究　出处：《北京化工大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：工业技术高速发展,压力容器的应用已经渗透到各个学科领域,越来越多的压力容器在超高压、深冷、外压、强腐蚀等特殊条件下运行,例如人造水晶生产用的超高压反应釜,天然气开采和贮存用的低温容器,真空冷凝结晶用的负压容器,含卤素离子的醋酸设备等。这些特殊条件下压力容器的结构、材料、设计、制造等有着独特的要求。然而,中国目前对这些特殊容器的基础性研究相对较少,导致相关的设计、制造、材料性能只能参考国外的数据。特别是这些容器所用材料基础数据的缺失阻碍了国家标准的编制,也制约了其相关行业的发展。本文在国家质检公益课题“超高压容器关键技术与标准研究”(编号201210242)、“钢制压力容器外压设计用系列材料外压曲线的研制”(编号201110033)、“奥氏体不锈钢低温应变性能测试与评价关键技术研究”(编号201010028)的支持下,针对超高压(设计压力大于1OOMPa)、外压、深冷(设计温度低于-40℃)、强腐蚀等特殊条件下压力容器设计所急需的材料特性,对中国常用材料展开广泛的试验研究,为保证这些特殊条件下压力容器的安全运行提供设计所需基础性数据支撑。主要工作和成果如下：(1)针对设计压力超过100MPa的超高压容器,对常用国产高强度钢的基本力学性能进行了拉伸、扭转和疲劳试验,在对试验数据分析的基础上,提出了中国超高压容器用材料的基本性能要求,得到了以温度为变量的材料屈服和抗拉强度减弱系数,为确定材料在不同温度下屈服和抗拉强度保证值提供了依据;得到了材料扭转试验数据,为基于扭转试验的爆破压力计算公式提供了基础数据：得到了材料的疲劳性能数据,并分析拟合了超高压容器疲劳设计曲线。(2)针对外压容器,除了强度计算外,还需进行稳定性校核,后者目前广泛采用图算法,曲线数据根据美国ASME标准中的数据转化而来,与中国材料性能不能完全相符。本文对中国压力容器常用材料进行试验研究,总结了外压曲线常温和高温试验方法和算图绘制方法,完成了具有中国自主知识产权的中国压力容器用典型材料对应的外压设计曲线图,提高了外压容器设计的合理性和准确性,填补了国内的空白。(3)针对深冷(温度低于-40℃)容器,对常用奥氏体不锈钢S30403和S31608钢板在不同预应变量下进行系列温度的拉伸试验,测得其屈服强度和抗拉强度；对奥氏体不锈钢S30403钢板进行常温、-196℃和-269℃温度下的夏比冲击试验,测量冲击功、侧向膨胀量和晶状断面率,研究了深冷容器常用奥氏体不锈钢板应变强化处理对其力学性能的影响关系,以及低温冲击性能的变化。(4)针对中国生产和国外进口的不同厚度和热处理情况的压力容器用锆板及其焊接试板进行试验研究,测试了常温和高温的基本力学性能和抗腐蚀性能。分析研究了其化学成分、常温和高温力学性能、纤维组织、抗腐蚀性能等,并与国外相应的锆板产品性能进行分析对比,为国产锆板替代进口提供产品试验数据支持。本文的部分研究成果已被相关的国家标准所采纳。如GB150-2011《压力容器》、《超高压容器》报批稿。
[Abstract]:In order to ensure the safe operation of pressure vessels under special conditions , such as ultrahigh pressure , deep cooling , external pressure , strong corrosion , etc . ( 2 ) In addition to strength calculation , stability check is needed for external pressure vessels . The results show that the tensile strength and tensile strength of external pressure vessels can not be fully matched with the performance of materials in China .

【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH49;TH140.7
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本文编号：1431429