本文選題：壓力容器 + 鐵素體鋼　； 參考：《華東理工大學》2016年博士論文

【摘要】：鐵素體鋼隨溫度降低特有的韌脆轉變現象,使得低溫下服役的壓力容器有發(fā)生脆斷的風險。壓力容器的脆斷失效往往會造成極大的人員傷亡和經濟損失,因此各國壓力容器規(guī)范均制定了詳細的條款來防止脆斷的發(fā)生。目前歐美發(fā)達國家均發(fā)展了基于斷裂力學的材料最低設計溫度確定方法,我國壓力容器規(guī)范仍單純的依賴工程經驗確定材料的最低設計溫度。本文以我國常用壓力容器用鋼Q345R為研究對象,結合當代斷裂力學的最新研究成果主曲線法,系統的研究了壓力容器用鐵素體鋼的最低設計溫度確定方法。主要研究內容和結論如下：(1)研究了ASME Ⅷ與EN13445防脆斷條款的理論背景,分析了相關防脆斷規(guī)定的合理性。Ⅷ-2防脆斷模型中使用R/t=100的圓筒作為含缺陷結構能夠涵蓋最危險的情況,低應力溫度修正曲線規(guī)定厚度50.8mm,對于AW態(tài)是過保守的,對于PWHT態(tài)是不夠保守的。EN13445中低溫設計曲線是通過后期調整后得到的,驗證了規(guī)范中低應力溫度修正方程的來源,明確了規(guī)范針對AW態(tài)溫度修正的相關規(guī)定的保守性。(2)論述了ASME Ⅷ-2與EN13445中防脆斷方法的本質均基于嚴密的斷裂力學分析得到防脆斷的斷裂韌度要求,再結合經驗公式將其轉換成沖擊功要求。經比較兩者斷裂韌度要求相差不大,具體條款的防脆斷效果相當。(3)低溫韌性測試結果顯示,Q345R具有優(yōu)秀的低溫韌性,ASME Ⅷ將其歸入曲線A大大低估了材料韌性。H10Mn2/SJ101配合制備的焊縫金屬強度和韌性均與母材Q345R較為匹配,H10Mn2/HJ431配合制備的焊縫金屬沖擊功以及斷裂韌度均明顯低于母材Q345R,實際工程中應該依據容器使用場合區(qū)別對待兩種配合。(4)借助于主曲線法,建立了以斷裂韌度作為材料韌性要求的最低設計溫度確定方法,該方法基于嚴密的斷裂力學原理,便于鐵素體鋼材使用,擯棄了歐美規(guī)范方法的半經驗性,無需大型結構試驗驗證。最低設計溫度曲線,與ASME Ⅷ相比,其中未包含任何經驗性假設；與EN13445相比,形式簡潔,圖表數量少。(5)闡明了ASME將Q345R歸入曲線A的深層次原因,在于我國壓力容器規(guī)范落后的防脆斷條款限制了材料在更低溫度下使用,材料標準對鋼材的韌性要求不夠嚴格造成鋼材質量穩(wěn)定性差。結合我國壓力容器用鋼現狀,建立了基于材料使用經驗的最低設計溫度確定方法,針對性的提出改善我國壓力容器用鋼質量穩(wěn)定性的建議。(6)建立了以沖擊功作為材料韌性要求的最低設計溫度確定方法,發(fā)現盡管基于沖擊功與斷裂韌度數值經驗關系式可以得到與ASME Ⅷ-2相近的沖擊功要求,但是由于轉變溫度區(qū)內沖擊功與斷裂韌度不存在固定的關系,因而基于沖擊功的T_D值極有可能是非保守的。利用沖擊功特征溫度T27J和主曲線參考溫度T0Mc經驗關系式,建立基于T27J的最低設計溫度曲線,經驗證可以得到一個偏保守的T_D值。(7)研究了低應力與水壓試驗工況下的材料最低設計溫度。發(fā)現現行GB150中的低溫低應力工況的溫度修正能夠保證容器在低溫下不發(fā)生脆斷,但是壓力容器在GB150規(guī)定的溫度下進行水壓試驗仍有脆斷失效的風險。基于本文的防脆斷模型建立了低應力溫度修正曲線,與ASME VIII-2曲線相比有著較弱的材料屈服強度相關性,與EN13445曲線也較為接近。推薦壓力容器水壓試驗溫度為：T_D+20℃。
[Abstract]:The minimum design temperature determination method of ferritic steel for pressure vessels has been developed by using Q345R steel Q345R , which is based on the principle of tight fracture mechanics , and it has been proved that Q345R has excellent low - temperature toughness .
In this paper , the author has set up the minimum design temperature curve based on the experience of using impact work as material toughness , and established the minimum design temperature curve based on the experience of using impact work as material toughness .

【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH49

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 桂樂樂;壽比南;徐彤;朱良;;基于Master Curve方法的Q345R鋼斷裂韌性研究[J];壓力容器;2016年02期

2 崔慶豐;惠虎;王昊e，

本文編號：1887023