本文關(guān)鍵詞：特殊條件下壓力容器用材料性能試驗(yàn)研究　出處：《北京化工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：工業(yè)技術(shù)高速發(fā)展,壓力容器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,越來越多的壓力容器在超高壓、深冷、外壓、強(qiáng)腐蝕等特殊條件下運(yùn)行,例如人造水晶生產(chǎn)用的超高壓反應(yīng)釜,天然氣開采和貯存用的低溫容器,真空冷凝結(jié)晶用的負(fù)壓容器,含鹵素離子的醋酸設(shè)備等。這些特殊條件下壓力容器的結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)計(jì)、制造等有著獨(dú)特的要求。然而,中國目前對(duì)這些特殊容器的基礎(chǔ)性研究相對(duì)較少,導(dǎo)致相關(guān)的設(shè)計(jì)、制造、材料性能只能參考國外的數(shù)據(jù)。特別是這些容器所用材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺失阻礙了國家標(biāo)準(zhǔn)的編制,也制約了其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。本文在國家質(zhì)檢公益課題“超高壓容器關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究”(編號(hào)201210242)、“鋼制壓力容器外壓設(shè)計(jì)用系列材料外壓曲線的研制”(編號(hào)201110033)、“奧氏體不銹鋼低溫應(yīng)變性能測試與評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號(hào)201010028)的支持下,針對(duì)超高壓(設(shè)計(jì)壓力大于1OOMPa)、外壓、深冷(設(shè)計(jì)溫度低于-40℃)、強(qiáng)腐蝕等特殊條件下壓力容器設(shè)計(jì)所急需的材料特性,對(duì)中國常用材料展開廣泛的試驗(yàn)研究,為保證這些特殊條件下壓力容器的安全運(yùn)行提供設(shè)計(jì)所需基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)支撐。主要工作和成果如下：(1)針對(duì)設(shè)計(jì)壓力超過100MPa的超高壓容器,對(duì)常用國產(chǎn)高強(qiáng)度鋼的基本力學(xué)性能進(jìn)行了拉伸、扭轉(zhuǎn)和疲勞試驗(yàn),在對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,提出了中國超高壓容器用材料的基本性能要求,得到了以溫度為變量的材料屈服和抗拉強(qiáng)度減弱系數(shù),為確定材料在不同溫度下屈服和抗拉強(qiáng)度保證值提供了依據(jù);得到了材料扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù),為基于扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的爆破壓力計(jì)算公式提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：得到了材料的疲勞性能數(shù)據(jù),并分析擬合了超高壓容器疲勞設(shè)計(jì)曲線。(2)針對(duì)外壓容器,除了強(qiáng)度計(jì)算外,還需進(jìn)行穩(wěn)定性校核,后者目前廣泛采用圖算法,曲線數(shù)據(jù)根據(jù)美國ASME標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化而來,與中國材料性能不能完全相符。本文對(duì)中國壓力容器常用材料進(jìn)行試驗(yàn)研究,總結(jié)了外壓曲線常溫和高溫試驗(yàn)方法和算圖繪制方法,完成了具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國壓力容器用典型材料對(duì)應(yīng)的外壓設(shè)計(jì)曲線圖,提高了外壓容器設(shè)計(jì)的合理性和準(zhǔn)確性,填補(bǔ)了國內(nèi)的空白。(3)針對(duì)深冷(溫度低于-40℃)容器,對(duì)常用奧氏體不銹鋼S30403和S31608鋼板在不同預(yù)應(yīng)變量下進(jìn)行系列溫度的拉伸試驗(yàn),測得其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；對(duì)奧氏體不銹鋼S30403鋼板進(jìn)行常溫、-196℃和-269℃溫度下的夏比沖擊試驗(yàn),測量沖擊功、側(cè)向膨脹量和晶狀斷面率,研究了深冷容器常用奧氏體不銹鋼板應(yīng)變強(qiáng)化處理對(duì)其力學(xué)性能的影響關(guān)系,以及低溫沖擊性能的變化。(4)針對(duì)中國生產(chǎn)和國外進(jìn)口的不同厚度和熱處理情況的壓力容器用鋯板及其焊接試板進(jìn)行試驗(yàn)研究,測試了常溫和高溫的基本力學(xué)性能和抗腐蝕性能。分析研究了其化學(xué)成分、常溫和高溫力學(xué)性能、纖維組織、抗腐蝕性能等,并與國外相應(yīng)的鋯板產(chǎn)品性能進(jìn)行分析對(duì)比,為國產(chǎn)鋯板替代進(jìn)口提供產(chǎn)品試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。本文的部分研究成果已被相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)所采納。如GB150-2011《壓力容器》、《超高壓容器》報(bào)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 .

【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH49;TH140.7
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本文編號(hào)：1431429