奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术

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应变强化奥氏体不锈钢压力容器的强化工艺和设计研究的开题报告

应变强化奥氏体不锈钢压力容器的强化工艺和设计研究的开题报告题目：应变强化奥氏体不锈钢压力容器的强化工艺和设计研究一、选题背景随着人们对生产安全要求的不断提高，压力容器在化工、冶金、能源等领域应用日益广泛。

研究和改进容器材料和结构设计，提高容器强度和稳定性，对于提高生产安全和经济效益具有重要意义。

奥氏体不锈钢因其耐腐蚀、抗氧化、耐高温等性能优异，已成为压力容器制造的重要材料之一。

但是，奥氏体不锈钢的力学性能相对较低，容器在使用过程中易出现应力集中和疲劳断裂等问题。

因此，本课题选取应变强化作为容器强化技术，并结合容器设计方案，研究应变强化奥氏体不锈钢压力容器的强化工艺和设计，探索提高奥氏体不锈钢容器强度和稳定性的方法。

二、研究内容1.应变强化奥氏体不锈钢材料的性质和特点分析，包括材料力学性能、腐蚀性能等方面的研究。

2.探究应变强化技术在奥氏体不锈钢压力容器中的适用性，设计应变强化工艺方案。

3.通过有限元分析等手段，研究应变强化对容器强度和稳定性的影响，优化容器结构设计。

4.制备应变强化奥氏体不锈钢压力容器样品，进行力学性能测试和腐蚀试验等实验研究，验证工艺和设计的可行性和有效性。

三、研究意义1.探索奥氏体不锈钢压力容器强化的新方法和途径，拓宽奥氏体不锈钢在容器制造领域的应用范围。

2.提高奥氏体不锈钢容器的强度和稳定性，减少容器使用过程中出现的问题和安全隐患，提高生产效益和节约资源。

3.理论分析和实验研究相结合，为奥氏体不锈钢压力容器的设计制造提供科学依据和参考。

四、研究方法和步骤1.文献调研和理论分析，了解奥氏体不锈钢材料的性质和应变强化技术的原理。

2.探讨应变强化技术在奥氏体不锈钢压力容器中的可行性，设计应变强化工艺方案。

3.通过有限元分析等手段，研究应变强化对容器强度和稳定性的影响，优化容器结构设计。

4.制备应变强化奥氏体不锈钢压力容器样品，进行力学性能测试和腐蚀试验等实验研究，验证工艺和设计的可行性和有效性。

奥氏体不锈钢深冷容器室温应变强化技术

许用应力。
( 2) 设计: 仍采用 ASME BPVC - 中的壁
( 1) 节省材料
厚计算公式, 但应采用 C ode C ase 2596 中的许用
按照 GB 150, EN 13458 - 2: 2002 附录 C 和
应力。
ASM E BPVC - 1 Code C ase 2596确定的典型奥
2 室温应变强化技术标准
室温应变强化技术已被纳入 Co ld- S tretching D irections 1991, AS 1210 - Supp2 1999, EN 13458- 2: 2002附录 C, EN 13530- 2: 2002附录 C, ASM E BPVC - Code C ase 2596, ISO 20421- 1: 2006附录 D 和 ISO 21009- 1: 2008附录 C 等标准。下面简要介绍欧盟、美国和 ISO 有关室温应变强化技术的标准。
0 引言
近年来, 随着我国国民经济的迅速发展和低温技术应用的日益普及, 液氮、液氧、液氢、液氩、
液氦、液化天然气等低温液化气体的应用日趋广
泛, 奥氏体不锈钢深冷容器的需求量不断增长。奥氏体不锈钢的屈强比低, 按 GB 150[ 1] 等我
国现有压力容器标准设计, 其许用应力由屈服强度决定, 安全裕量过大, 不能充分发挥其承载能
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S 304 58
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S 316 58
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S 316 03

应变强化对奥氏体不锈钢高温疲劳行为的影响

应变强化对奥氏体不锈钢高温疲劳行为的影响应变强化技术是提高材料屈服强度的一种科学有效的方法。

该方法的基本思想如下：在室温下将材料加载至发生一定量的塑性变形后卸载，当再次加载时，材料的屈服强度将得到提高。

对于在承压设备领域中应用广泛的奥氏体不锈钢来说，由于其屈服强度与抗拉强度间具有较大的塑性延伸区域，塑性储备能力较好，经过应变强化后材料的屈服强度可以得到显著提高，相应地，材料的设计许用应力也能大幅度提升，从而在相同的设计参数下可以减薄容器壁厚，同时材料仍能保留较高的塑性储备。

因此，采用应变强化技术制造奥氏体不锈钢制压力容器可以实现压力容器的轻型化。

由于应变强化技术充分利用了奥氏体不锈钢材料优良的塑性，设计理念超前，目前世界上仅有欧洲、澳洲和美洲等少数几个国家采用此技术制造应变强化容器，而这其中仅有瑞典和澳大利亚允许将这类容器应用于高温环境。

与国外相比，我国在奥氏体不锈钢制压力容器应变强化技术方面的研究起步较晚，考虑到原材料和设计制造工艺上存在差异性，国外的这些技术和措施不能在中国直接应用，国产材料应变强化后的适用性评价、应变强化后对材料和设备寿命与可靠性的影响是目前需要尽快解决的问题。

为研究应变强化过程中容器的风险增量，对固溶态和应变强化预处理态的S 31603奥氏体不锈钢在550℃、应力控制模式下的疲劳行为开展系统研究。

S316 03奥氏体不锈钢的化学成分见表1。

研究结果表明：1）经室温应变强化预处理后，S31603不锈钢在550℃下的屈服强度值仍高于固溶态材料，没有出现强度恢复现象，强化效果保持良好。

2）相同试验条件下，应变强化预处理前后材料均表现出持续的循环硬化响应，但经应变强化预处理后材料的循环应变幅和平均应变均小于固溶态材料。

3）在550℃、应力控制模式下的疲劳试验中，动态应变时效宏观表现为平均应变阶跃现象。

4）室温下不超过10%的应变强化预处理可以有效提高S31603不锈钢的高温疲劳寿命，从而可以为应变强化奥氏体不锈钢容器在高温环境下的安全运行提供保障。

奥氏体不锈钢应变强化技术制造压力容器试验

奥氏体不锈钢应变强化压力容器试验应变强化技术最早于20世纪50年代由瑞典Avesta公司提出，随后被澳大利亚借鉴。

由于当时尚缺乏足够的使用经验，，在这以后的20多年间，世界上其他各国对此技术持谨慎态度，主要原因是大多数国家现行的压力容器标准都较应变强化技术保守，因此，出于安全的考虑，大部分国家对应变强化技术都采取限制性的使用，且制定的使用条件较为苛刻。

近十年来，随着成功使用的案例和使用中积累的工程经验越来越多，英国标准学会、美国机械工程是学会等一些权威标准机构相继采纳应变强化技术设计制造奥氏体不锈钢压力容器，但使用的范围仅限于壁厚小于30mm薄壁容器，且只限定在低温环境下使用。

鉴于我国尚无奥氏体不锈钢应变强化技术的国家标准和行业标准，为了规范该项技术在压力容器中的应用，国家质量监督检验检疫总局发文委托全国锅炉压力容器标准化技术委员会开展奥氏体不锈钢应变强化技术制造深冷压力容器的技术评审。

国内相关的研究已经开展起来。

0 奥氏体不锈钢材料具有良好的塑性，如S30408（06Crl9Nil0）S31608(06Cr17Ni12Mo2)等的断后伸长率可在40％以上。

奥氏体不锈钢材料在保持材料本身特性的同时，通过采取特殊的应变强化处理可以显著提高其屈服强度，直观地说，也就是牺牲部分塑性储备(可通过试验验证韧塑性的变化)换取较高的屈服强度，如06Crl9Nil0等奥氏体不锈钢的断后伸长率可在40％以上，牺牲部分(如10％以内)仍可保有足够塑性储备，这是应变强化理论成立的基本依据。

下面图1和图2是碳钢材料和不锈钢材料试验后的应力—应变曲线，通过图1碳钢应力—应变曲线和图2奥氏体不锈钢应力—应变曲线的比较，可以看到碳钢材料在拉伸状态下，当拉伸应力达到屈服强度σL时，如继续施加拉力，拉伸曲线出现流动平台区域，此区域拉伸应力随着拉力的增大而不再增加，而变形则继续加大，也就是通常所说的屈服阶段。

在屈服强度σL以下为碳钢材料的弹性变形阶段。

应变强化技术在奥氏体不锈钢压力容器中的应用

应变强化技术在奥氏体不锈钢压力容器中的应用作者：陈威来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第11期摘要：本文介绍了应变强化技术的机理，分析了应变强化技术应用于奥氏体不锈钢压力容器时的优点，以及该技术对奥氏体不锈钢压力容器性能的影响。

关键词：应变强化;奥氏体不锈钢;压力容器;轻型化压力容器的制造成本主要是由制造所消耗的材料数量和材料的价格来决定的，在保证容器安全性的前提下，如何降低容器的壁厚、减少容器的用材、减轻容器的质量，实现压力容器的轻型化，对于控制成本有着重要意义。

目前实现压力容器轻型化的方法主要包括提高材料的强度、选用较高的屈服强度、降低安全系数、采用分析设计[1]、采用结构优化设计、采用应变强化技术[2]等。

1 奥氏体不锈钢压力容器奥氏体不锈钢是深冷容器制造中最常使用的材料，具有良好的韧性、塑性和耐腐蚀性。

与此同时还具有非常好的耐低温性能，在低温工程领域获得广泛应用。

但是由于奥氏体不锈钢材料的屈服强度和抗拉强度的比值较低，通常在保证一定安全系数的前提下其许用应力值会比较小，这样设计出来的压力容器壁厚通常较大，安全裕量也过大，导致材料的实际承载能力没有很好地利用，进而造成压力容器的重量加大、材料浪费，制造成本显著增加。

然而，奥氏体不锈钢具有很好的应变强化的特性，变形时加工硬化的特点比较明显，且其应力-应变曲线没有明显的屈服平台，而是规定塑性延伸率为0.2%时的应力作为材料的屈服强度，因此，可以利用应变强化技术来提高屈服强度。

应变强化的本质就是利用材料的优良塑性，通过产生一定的塑性变形来提高屈服强度。

给奥氏体不锈钢材料施加一个外力载荷，当其塑性延伸率超过0.2%后继续加载至强化应力σk，然后卸载，卸载后产生的塑性变形将不可恢复;此时若给其重新加载，其应力应变曲线将发生变化，而是会沿着原来的卸载曲线而逆向线性增长，当应力超过σk时，才再次进入塑性阶段，此时σk相当于材料的新的屈服强度。

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术分析

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术分析摘要：受到当前经济繁荣和社会进步的影响，科学技术不断发展，奥氏体不锈钢压力容器在社会生活中的应用也越来越普及。

基于当前奥氏体不锈钢应用愈加广泛的背景下，其应变强化技术原理及应用情况也具有一定研究价值。

本文针对奥体不锈钢压力容器的应变强化模式及原理进行简要分析，其应变模式主要包括两种，即常温应变强化模式和低温应变强化模式。

通过对该两种模式进行多角度解析，期望提升奥氏体不锈钢压力容器在应用过程中的使用效率。

关键词：奥氏体；不锈钢压力容器；应变强化技术承压材料在日常生活中或在能源行业中的应用非常广泛，一些性能优越的承压材料稳定性非常强，对促进石油产业或核电产业的发展有重要意义。

所以承压设备自身结构的组成对压力容器应变性能有非常大的影响，对其应变强度变化技术也具有一定意义。

奥氏体不锈钢由于其自身属性特殊，通常用于极端环境下使用的压力容器，因其屈服强度低，所以需要使用应变强化技术来增强其屈服度。

一、奥氏体不锈钢应变强化技术解析奥氏体不锈钢材在实际操作过程中其应变强化技术的使用需要按照一定的操作原理。

下图为奥氏体不锈钢的单向拉伸图材料随压力变化其应变能力变化图，由图可知，材料具有定额屈服强度，当其变形程度超过该数值，接近σk后卸载。

通过对该材料增加新的承载度，则即使该材料应力已经达到σk水平，该状态下依然为弹性状态，此时的σk是其新屈服强度，并且此时的该数值非常大[1]。

图1 奥氏体不锈钢单向拉伸图除此之外，还存在一种因为应变产生马氏体的奥氏体不锈钢，这类不锈钢称为不稳定奥氏体不锈钢，不稳定奥氏体不锈钢材料由于其不稳定性，导致其加工硬化率与应变成正向增加关系，且延迟缩颈，以控制延伸从而使其达到峰值。

除此之外，应力集中松弛现象的发生是因为马氏体变体择优形式出现导致的，最后出现相变诱导的情况。

段晨捷也曾在《基于应变强化技术的奥氏体不锈钢压力容器轻型化设计思考》中提出了极为相似的观点[2]。

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术分析

器的运行效率。
Hale Waihona Puke 关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；应变强化技术中图分类号：ＴＨ４９文献标识码：Ａ文章编号：１００２．１３８８（２０１５）０６．０１１３－０１
在能源工业发展形势下，不锈钢压力容器的低能耗发展
电工技术－理论与实践
奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术分析
刘洋江玉良
中核新能核工业工程有限责任公司，山西太原０３００１２
摘要：在社会经济和科学技术不断发展的过程中，能源＿Ｔ－Ｊ，ｋ也获得了极大的进步，这就对石油石化生产所应用的压力容器提出了更高的要求，应逐渐向着复杂化、大型化的方向发展。奥氏体不锈钢压力容器在轻型化设计的过程中，应用到一种重要技术手段就是应变强化技术．尤其适用于容器所应用的高韧性材料和强度较低状况。本研究主要介绍了奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术的作用原理，并对应变强化技术进行了详细的分析，以期实现压力容器轻型化发展目标，提高压力容
势在必行，充分利用应变强化技术的优势，不仅能够保障生
产的安全性，还能有效的降低成本投入，大大减轻容重比，
部承载压力（ｐ），得出设计强度。根据最终计算的结果，计算出来应用变应强化技术设计的容器的强化压力（Ｐｋ），结合实际生产过程，借助有效的强化处理工艺将奥氏体不锈钢压力容器的整体承受应力提高到ｏｋ，进一步增强奥氏体

奥氏体不锈钢压力容器应变强化设计技术探讨分析

奥氏体不锈钢压力容器应变强化设计技术探讨分析发布时间：2021-11-04T02:46:39.357Z 来源：《建筑实践》2021年第16期(上) 作者：夏志毅[导读] 在我国目前的低温容器中，奥氏体不锈钢是被广泛应用的材料。

夏志毅44122919770118****摘要：在我国目前的低温容器中，奥氏体不锈钢是被广泛应用的材料。

这既是因为奥氏体不锈钢其本身的高强度、塑性、耐腐蚀性以及冷加工性能，同时也是因为应变强化技术在奥氏体不锈钢压力容器中的良好使用。

经过应变强化技术处理的奥氏体不锈钢压力容器相较于传统技术处理的压力容器质量更低,用材更少。

关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；应变强化在我国的化学工业、沿海探索以及生物医学和化工石油等多个行业中，奥氏体不锈钢是被广泛应用的钢种之一。

同时奥氏体不锈钢使用应变强化技术能充分利用其刚钢体塑性强和冷加工性能好的优点，这些优点被广泛适用于压力容器的使用过程中。

所以研究奥氏体不锈钢压力容器应变强化设计技术能够对我国的多个行业起到良好的生产促进以及经济促进作用，进而能够为我国现代化建设奠定良好的基础。

一、奥氏体不锈钢压力容器的研究现状（一）奥氏体压力不锈钢压力容器应变强化的原理先从简单的应变强化原理来说，奥氏体不锈钢材料的主要应变强化过程主要来自两个角度。

一方面的强化机理就是因为奥氏体不锈钢的材料由于塑性变形从而导致金属内部的晶粒碎化、位错密度增加以及境界增加等多个组织结构的变化，进而引起了位错运动中阻力的增加[1]。

另一方面的强化机理就是因为奥氏体内部的不稳定性会在应变强化的作用下向马氏体转变。

单从金属晶体学的方面来看，奥氏体不锈钢在常温以及高温下具有面心立方结构，同时具有多个滑移面和滑移系，在应力作用下，会存在多个能够滑移的晶面。

所以奥氏体不锈钢材料本身就具有相对良好的韧性以及塑性。

同时由于奥氏体不锈钢材料本身的屈强比较低，导致奥氏体不锈钢材料具备比较好的应变强化特性。

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术摘要：承压设备在能源行业中处于核心地位，其稳定可靠运行影响着石油、核电等产业的发展，而在承压设备的设计构造中，压力容器的应变强化技术发挥着非常重要的作用。

奥氏体不锈钢本身具备良好的综合性能，一般作为极端环境下压力容器的结构材料，不过考虑到其本身的较低的屈服强度，需要运用应变强化技术来进行强化。

关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；应变强化技术；奥氏体不锈钢材料本身具有良好的韧性，但它的屈服强度比较低，而应变强化技术能够显著提升奥氏体不锈钢材料的屈服强度，节约材料。

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化具有两种不同的模式：常温应变强化模式和低温应变强化模式。

一、奥氏体不锈钢压力容器1.奥氏体不锈钢压力容器的分类。

根据应变强化技术的不同方式，可以将奥氏体不锈钢压力容器分为两类：一类是常温应变强化模式，另一类是低温应变强化模式。

（1）常温应变强化模式。

顾名思义，常温应变强化模式是在常温状态下对奥氏体不锈钢容器进行水压强化。

具体的实施过程是将奥氏体不锈钢压力容器固定在一个鞍座上，然后向容器中注满水，最后将增压泵与奥氏体不锈钢压力容器的一端连接起来。

当达到强化压力的标准时进行保压，直到奥氏体不锈钢压力容器发生充分的变形塑形后，再将其卸载下来。

（2）低温应变强化模式。

奥氏体不锈钢压力容器的低温应变强化模式，最初是从航空航天领域对深冷容器轻量化的要求中发展进化出来的。

这种低温应变强化模式始于20世纪的中后期。

应变容器的性能会受到材料的结构设计、自身成分等因素的影响。

但是，低温应变强化模式具有一个很大的弊端，即由于进行低温应变强化过程中需要将奥氏体不锈钢压力容器完全浸入液氮环境中，而液氮环境所需要的成本太高。

因此，这种环境要求一定程度限制了奥氏体不锈钢压力容器的低温应变强化模式的推广发展。

2.奥氏体不锈钢压力容器的结构。

在最初研制压力容器的过程中，压力容器是由上、下两个半圆形球体拼接而成的，这两个半圆形球体的两端分别连接着两条接管。

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术分析

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术分析摘要：随着我国经济社会的不断发展，使得我国现如今能够应用的能源数量急剧下降，所以压力容器就在在这样的背景下被开发研究和发展。

奥氏体不锈钢压力容器是现如今主要的研究对象，在石油、化工、核电等行业设施中，奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术有着广泛的应用，是重要技术组成之一，具有绿色环保造价较低的主要特征，而且奥氏体还拥有一定的特性，例如：塑性较好，强度较低、具有一定韧性、不具有铁磁性的特点，可以对各种极端状况的发生进行有效的应对，所以就业前景发展状况较好。

本篇文章就使通过对奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术进行简单的分析探讨，从而阐明奥氏体不锈钢压力容器的良好发展。

关键词：奥氏体；不锈钢压力容器；技术；随着我国时代的不断创新和发展，科学信息时代的带来使得现如今压力容器被广泛的应用，例如：在石油、化工、天然气中应用等，所以在现在这个能源储备不断减少，特殊装置不断产新的社会时代背景下，通过对奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术的研究，可以了解到其的运用方向有着很大的空间，可以作为压力容器设备建造领域的重点关注对象，原因是奥氏体不锈钢可以制造在极端环境下压力容器的重要组成材料具有抵抗腐蚀，抵抗恶劣温度，综合机械性的性能很好，从而促进绿色经济和低碳环保的发展。

一、奥氏体不锈钢应变强化技术基本原理承压设备在能源行业中处于核心地位，，其安全、可靠的工作对石油、核电等工业的发展具有重大影响。

奥氏体不锈钢由于其自身的优良特性，在极限条件下通常被用作高压容器的结构材料，但由于其自身的屈服强度较差，因此必须采用应力增强技术进行加固。

研究人员根据研究发现按实体不锈钢的盈利改变趋势和一般的碳钢相比存在一些不同之处，由于奥氏体不锈钢具有较为特殊的结构，并且没有屈服平台，屈服平台指的是在进行拉伸试验屈服之后，应力不随着应变的发生而升高，不发生强化行为的情况。

屈服强度和强拉强度之间应变硬化段较长，室温延伸率大于百分之四十。

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术摘要：奥氏体不锈钢材料自身韧性较好，但其屈服强度较低，采用应变强化技术可明显提高其屈服强度，节省材料。

奥氏体不锈钢压力容器在应力增强过程中存在着两种不同的强化方式：一种是常温和一种是低温一种。

文章从应力增强的基本理论出发，分析和讨论了应力增强技术在奥氏体不锈钢压力容器中的应用。

关键词：压力容器；奥氏体不锈钢；应变强化引言：进入21世纪以后，我国不锈钢生产一直处在不断增长的过程中。

随着不锈钢生产总量的持续增长，奥氏体不锈钢所占的比重逐步提高，已达到总量的2/3。

这一改变使奥氏体不锈钢的价格节节攀升。

但是，应变增强技术可以提高奥氏体不锈钢的屈服强度，从而降低其成本，从而降低其价格。

一、奥氏体不锈钢压力容器1.奥氏体不锈钢压力容器的结构在开发压力容器时，采用上下两个半球状的球体，在两端各有一个管子。

该结构的优势是，在进行应力增强时，压力容器的各个部位受到的应力都是一样的，这样就能确保整体球在一个均匀的扩张条件下，不会对容器自身产生太大的损害。

但由于应变增强技术的特殊性，它很容易改变容器的形状。

所以，奥氏体不锈钢压力容器在应变增强技术应用到奥氏体不锈钢时，基本上采用了封头与圆筒进行焊接。

奥氏体不锈钢压力容器的头部和圆筒部位在应力增强时，其承受的压力是不同的，因而奥氏体不锈钢压力容器的变形最大可能出现在容器中部。

2.奥氏体不锈钢压力容器的分类根据应变强化技术的不同，奥氏体不锈钢压力容器可划分为常温和低温应变增强两种类型。

2.1常温应变强化模式正如其名称所示，常温应变强化模式是在常温状态下对奥氏体不锈钢容器进行水压强化。

其具体实现方法是将不锈钢奥氏体压力容器安装到马鞍上，再用清水灌入该容器，并将其与奥氏体不锈钢压力容器的一端相连。

在达到加压要求后，继续保持压力，直至奥氏体不锈钢压力容器完全成形，然后将其卸下。

1975年，瑞典的应力增强压力容器规范将奥氏体不锈钢压力容器的常温强化技术列入其中，并于1999年将其列入澳大利亚标准。

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术发展绿色经济、低碳经济是我国政府对人民、对世界的庄严承诺。

科学技术是第一生产力，是发展绿色经济、低碳经济的必经之路。

承压设备关系石油、核电、煤化工等行业的长远发展，压力容器强化应变技术是承压设备核心技术之一。

奥式体不锈钢是一种具有奥氏体组织构造与性能的钢材，具有耐腐蚀、耐极端温度、综合机械性性能良好等特性，是制造适用于极端环境下压力容器的重要材料。

在能源危机日益凸显的当下，特种设备需要不断扩大，奥式体不锈钢压力容器应变强化技术仍具有巨大的应用前景，该技术一直是压力容器设备制造领域研究热点，本文就此进行概述。

1. 奥式体不锈钢压力容器应变强化原理奥式体不锈钢因其特殊的构造，应力应变行为不同于普通钢材，无屈服平台，屈服强度和强拉强度之间应变硬化段较长，室温延伸率》40%传统的压力容器是基于弹性设计准则设计的，通过限定危险截面应力范围，以增强容器可承压上限，常通过增加厚度、降低应力设计达到以上目的，需消耗大量的钢材，考虑到奥式体不锈钢昂贵的价格，传统压力容器设计原则显然无法满足需要[1] 。

为适应需求，设计人员常通过试加载、卸载，以永久性塑性变形奥式体不锈钢材料，使材料屈曲强度满足设计需求，制造容器后，再通过常温水处理强化，提高奥式体不锈钢屈服强度，一般采用此法设计，可减少20%- 50%勺钢材用量。

该技术许用应力公式为：，其中分母即为塑性变形过程[2] 。

2. 奥式体不锈钢压力容器应变强化技术模式该技术起源于瑞典Avesta Sheffield 公司，于1959 年成功推出第一个成品，被称为Avesta 模式，被纳入压力容器标准，并得到广泛推行，美国为发展航空工艺，逐渐建立了Ardeform 模式，但尚未被相关行业协会选作标准。

2.1 Avesta 模式Avesta 模式基本原理为，将奥氏体不锈钢压力容器于常温下行应变水压强化行塑性变形，最终提高材料屈服强度、抗拉强度，一般以液态氮、氧、氢为介质，可产生8%左右塑性变形，被广泛应用于民用。

奥氏体不锈钢压力容器制造中的应变强化技术应用

奥氏体不锈钢压力容器制造中的应变强化技术应用摘要：在制造低温压力容器时，有必要根据市场需求不断优化容器的功能和质量，提高容器应用的安全性。

在设计和制造压力贮器时，可以减少生产链中的能量损失，结合变形强化技术，提高材料的弹性强度，并降低贮器的应用重量。

采用这种技术有许多好处，不仅降低了集装箱材料的成本，而且提高了集装箱的性能，使其在市场上更具竞争力。

因此，企业在制造集装箱时必须更加重视这项技术。

关键词：奥氏体不锈钢；压力容器制造；应变强化技术；应用；引言奥氏体不锈钢强度较低，在长时间的应力作用下，可能出现腐蚀问题。

所以，应用该材料的化工设备要做好防应力腐蚀工作，对腐蚀进行有效防护，避免设备运行产生影响。

1奥氏体不锈钢压力容器的制造要求在进行压力容器设计时，需要根据应变强化技术的不同应用方式，将容器划分为2种类型，一种是低温的应变强化容器，另一种是常温的应变强化容器。

低温应变强化模式在应用时，可以提高容器的低温应变性能。

但因为这项性能，会受到材料结构设计和成分等因素的影响，因此在进行低温应变强化技术应用时，存在较大的限制。

首先在进行低温应变强化设计时，需要将不锈钢压力容器，完全浸泡在液氮的环境中。

但在进行液氮环境构建时，需要投入更多的资金成本，且在进行环境建设时，存在一定的难度。

因此这项技术在应用时，对整体的施工成本存在较高的要求，限制了这项技术的发展。

在对奥氏体不锈钢压力容器进行设计时，采用常温的应变强化设计模式，可以在常温的状态下，对容器进行水压强化。

技术在实施的过程中，是将压力容器固定在鞍座上，向容器中注入水。

将奥氏体不锈钢压力容器的一端，与增压泵进行有效的连接，如果已经满足强化压力的标准，就要进行保压操作，直到压力容器发生塑性变化之后，才能将其全面卸载。

在压力容器常温应变强化技术不断发展的过程中，这项技术已经纳入到瑞典的应变强化压力容器设计标准中，随后在发展的过程中，技术的实施标准变得更加规范。

奥氏体不锈钢应变强化工艺

奥氏体不锈钢应变强化工艺奥氏体不锈钢具有良好的综合力学性能和优异的抗腐蚀性能，是一种应用广泛的压力容器用钢。

通常奥氏体不锈钢屈服强度较低，屈强比小，按照现行的安全系数，其许用应力由材料的屈服强度决定，因而导致设计的压力容器壁厚较厚、设备笨重，材料浪费严重，制造和运输成本较高。

利用应变强化工艺，在确保奥氏体不锈钢原有力学性能不受大的影响的前提下，使材料发生一部分塑性变形，可以有效提高奥氏体不锈钢的屈服强度。

采用应变强化后材料新的屈服强度设计的容器，其壁厚通常可以减薄30%～50%，有利于节省材料，降低制造成本及运输中的能耗，经济效益显著。

因此，应变强化技术是一种节材降耗的绿色制造技术。

应变强化技术最早于20世纪50年代由瑞典Avesta公司提出，随后被澳大利亚借鉴。

由于当时缺乏足够的设计和使用经验，在此后的20多年间，世界其他各国对此技术都持谨慎态度，主要原因是大多数国家现行的压力容器设计标准都较应变强化技术保守。

因此，出于安全性考虑，大部分国家对应变强化技术都采取限制性使用，且制定的适用条件较为苛刻。

近10年来，随着成功使用的案例和在使用中积累的工程经验越来越多，英国标准协会、美国机械工程师协会等一些权威标准机构相继采纳应变强化技术涉及制造奥氏体不锈钢压力容器。

鉴于我国尚无奥氏体不锈钢应变强化技术的国家标准及行业标准，为了规范该项技术在我国的应用，国家质量监督检验检疫总局委托全国锅炉压力容器标准化技术委员会开展了奥氏体不锈钢应变强化技术制造深冷压力容器的技术评审工作。

针对奥氏体不锈钢延性好但屈服强度低的问题，提出采用应变强化工艺来提高材料屈服强度。

分析了应变强化工艺中两个关键工艺参数—应变速度和应变量对材料力学行为的影响，提出应变速度不宜过慢，否则会出现锯齿形屈服行为，对材料性能造成不利影响。

应变强化后的奥氏体不锈钢在显著提高强度的同时，仍能保持较好的韧性。

通过金相组织分析、马氏体体积分数测定等结果表明，将应变量控制在10%以下，强化后奥氏体组织仅发生少量的α'马氏体相变，对材料的力学性能影响不大，且材料的微观组织也没有明显变化。

应变强化奥氏体不锈钢力学行为研究及应用

应变强化奥氏体不锈钢力学行为研究及应用韩豫;陈学东;刘全坤;钱凌云;陈从升【摘要】针对奥氏体不锈钢塑性和韧性优良但屈服强度低的问题,提出采用应变强化工艺来提高奥氏体不锈钢的屈服强度。

研究了应变强化工艺中的两个关键工艺参数——应变量和应变速率对材料力学行为的影响。

对应变量的研究结果表明,将奥氏体不锈钢的应变强化量控制在10%左右,材料的屈服强度可以得到显著提高。

由此可大幅减薄压力容器的设计壁厚,实现压力容器的轻型化设计。

与此同时,在10%左右的形变量下,因形变诱发的马氏体量很少,材料仍保持了较好的塑性和韧性,为压力容器的安全设计提供了保证。

对应变速率的研究结果表明,在准静态条件下,奥氏体不锈钢材料力学性能指标对应变速率不敏感,但过小的应变速率会导致材料出现锯齿形屈服,产生Portevin-Le Chatelier（PLC）效应。

%Cold stretching technique was proposed in order to overcome the disadvantages of low yield strength for austenitic stainless steel（ASS）.The key parameters for cold stretching were strain level and stain rate,and their influences on the material properties were investigated.Based on the control of different strain levels,the material parameters of strength,ductility and volume fraction of deformation-induced martensite were obtained.The results show that ASS＇s yield strength can be improved significantly by cold stretching technique and thus the wall thickness of pressure vessel can be substantially reduced.Meanwhile,ASS＇s ductility and toughness only to be minor affected,which will guarantee safe operation for pressure vessels.The test results also show that in the quasi-static conditions,the mechanicalparameters of ASS are not sensitive to strain rate.However,too small strain rate will lead to occurrence of serrated yielding,which is called PLC effect.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2011(022)021【总页数】5页(P2633-2637)【关键词】应变强化;奥氏体不锈钢;屈服强度;轻型化;锯齿形屈服;Portevin-Le;Chatelier（PLC）效应【作者】韩豫;陈学东;刘全坤;钱凌云;陈从升【作者单位】合肥工业大学,合肥230009;合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心,合肥230031;合肥工业大学,合肥230009;合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心,合肥230031;合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009;合肥工业大学,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TH490;TG142.250 引言奥氏体不锈钢因其具有良好的塑性、出色的高低温韧性、优异的抗腐蚀性而在压力容器和管道等承压设备领域应用广泛［1］。

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术探析

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术探析摘要：在能源工业的不断发展，奥氏体不锈钢压力容器在石油、化工行业的储存、生产、运输中发挥着重要作用。

由于奥氏体不锈钢强度差，导致传统的压力容器普遍存在容器壁厚、质量高、重容比大等问题，随着科技的发展，利用应变强化技术可以提升奥氏体不锈钢的强度，为奥氏体不锈钢压力容器的轻型化发展提供重要助力。

关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；应变强化技术；探析；自进入21世纪以来，我国各个行业都进入了高速发展阶段，其中能源工业的发展态势蓬勃向上。

随着能源市场的需求量变大，对压力容器的使用和需求随之增多，同时以节约资源为出发点，将压力容器向轻型化发展成为压力容器设计的新方向。

近些年来，奥氏体不锈钢被广泛的应用各个领域，由于其韧性大、可塑性高、耐蚀性强等优点，是石油石化工业压力容器首选的材料，与此同时奥氏体不锈钢本身屈服强度低，使生产出来的压力容器存在着壁厚、质量重、重容比大等缺点。

由于应变强化技术可以有效的提高奥氏体不锈钢的屈服强度，改善壁厚、质重、重容比大等问题，对实现奥氏体不锈钢压力容器轻型化设计有着重要意义。

一、奥氏体不锈钢应变强化技术原理在传统的奥氏体不锈钢压力容器设计中，主要是以奥氏体不锈钢的弹性为设计准则，即将最大的截面应力控制在材料的屈服极限范围内，受到奥氏体不锈钢的屈服强度差影响，导致压力容器的壁厚较厚。

通过相关实验数据显示，奥氏体不锈钢本身没有明显的屈服强度，而是把0.2%的拉伸强度认定为屈服强度，这样一来，拉伸强度和屈服强度间形成了较长的硬化段，这也是奥氏体不锈钢具有强应变硬化特征的重要原因。

为此，在奥氏体不锈钢压力容器设计制造的过程中利用这一特征成为一项新的技术——奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术。

其原理是：利用外力作用使奥氏体不锈钢材料的变形量超过0.2%变形量后，继续加载到σk 卸载外力，此时一部分材料发生永久性变形，当再次加载外力时，σk成为了新的屈服强度，有图1可知，新的屈服强度明显高于之前0.2%的屈服强度，进而实现了屈服强度提高[1]。