【摘要】：低碳9Ni鋼是一種Ni含量為9%的鐵鎳合金,具有優(yōu)良的低溫韌性、良好的焊接性能及較低的成本等特點,目前主要應用于儲存和運輸液化天然氣的儲罐軋板等領域,隨著9Ni鋼的發(fā)展,雖然其逐漸從熱軋板領域應用到鍛件領域,如低溫閥、葉片等,但目前國內還未有在大截面鍛件方面的應用。在某些低溫工程中對大型壓縮機性能需求的不斷提高,且壓縮機在服役過程中工況復雜,需反復啟停數(shù)十萬次,受力情況復雜,因此,對壓縮機關鍵部件主軸的性能指標提出了極高的要求。本文采用數(shù)值模擬與實驗相結合的方法,展開了某低溫工程用壓縮機主軸9Ni鋼大鍛件前期材料設計研發(fā)工作。本文的主要研究內容如下:首先,對當前工業(yè)級9Ni鋼在壓縮機主軸大鍛件上應用時的組織及性能進行系統(tǒng)性研究。通過有限元模擬的方法,研究了對9Ni鋼主軸大鍛件800℃水淬過程中的溫度變化規(guī)律,獲得主軸直徑為1200mm時表面、1/2半徑及中心處的溫度變化曲線。隨后通過采用熱處理模擬爐進行模擬實驗,并對其進行力學性測試,結果顯示當前工業(yè)級9Ni材料不能滿足壓縮機主軸性能設計指標。其次,對9Ni鋼主軸大鍛件的成分進行了優(yōu)化,分析了C和Mo元素含量對壓縮機用9Ni鋼主軸大鍛件不同位置組織及力學性能的影響,得到了C和Mo元素對壓縮機主軸性能的影響規(guī)律,通過掃描電鏡、透射電鏡、顯微鏡等設備研究了主軸在淬火和回火過程中組織演化規(guī)律,并得出了低溫韌性及強度均能滿足工程指標需求的9Ni鋼成分范圍。最后,對稀土含量不同的9Ni鋼的組織、晶粒度、夾雜物進行了分析,研究了稀土不同加入量對9Ni鋼低溫韌性的影響。適當?shù)南⊥良尤肓靠勺冑|夾雜物、細化晶粒、提升9Ni鋼的低溫韌性。通過力學性能測試,并結合低溫韌性、強度、斷裂韌性、疲勞強度等實驗數(shù)據(jù),得出了壓縮機9Ni鋼主軸鍛件合理的化學成分范圍,為壓縮機主軸用9Ni鋼的制備提供了理論指導。
【圖文】：

鍵部件生產(chǎn)技術長期受到國外制約，因此對于大型等國家而言還有較大的差距，并且服役溫度遠遠不利研究中心、艾姆斯中心等研究機構的條件而言，器研制日趨精細化、一體化要求下，例如大飛機、制超低溫環(huán)境下使用的大型壓縮機設備是大勢所趨低溫壓縮機要求的不斷提高，某低溫工程中的大服役，設計壽命 50 年，反復啟停數(shù)十萬次，這對的要求，壓縮機及主軸示意圖 1-1 所示。主軸大鍛件心部的低溫韌性要求嚴格，，對強度的要求也非常0mm 的中心處性能要求如表 1-1 所示，這對現(xiàn)有的。具有優(yōu)異的低溫性能，工程在主軸設計上擬選用 言，這是 9Ni 鋼首次在大型鑄鍛件上應用，因此開i 鋼成分設計以及純凈度的控制意義重大。

b) 主軸示意圖圖 1-1 壓縮機與主軸大鍛件示意圖表 1-1 9Ni 鋼初步性能指標要求服強度σs/MPa抗拉強度σb/MPa收縮率A%延伸率Z%疲勞強度/MPa沖擊Akv/縱向 ≥540 ≥690 ≥60 ≥20 ≥300 ≥100 — — — — — ≥60 內外的發(fā)展及應用國外研究與應用，隨著能源的開采的力度加大和清潔能源的發(fā)展，其中-fied natural gas)這種清潔逐漸被工業(yè)和日常所廣泛應用[2NCO 公司為了降低儲存及運輸液化天然氣所需成本，開
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH45

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本文編號：2617192