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

【摘要】：鐵素體鋼隨溫度降低特有的韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象,使得低溫下服役的壓力容器有發(fā)生脆斷的風(fēng)險(xiǎn)。壓力容器的脆斷失效往往會造成極大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,因此各國壓力容器規(guī)范均制定了詳細(xì)的條款來防止脆斷的發(fā)生。目前歐美發(fā)達(dá)國家均發(fā)展了基于斷裂力學(xué)的材料最低設(shè)計(jì)溫度確定方法,我國壓力容器規(guī)范仍單純的依賴工程經(jīng)驗(yàn)確定材料的最低設(shè)計(jì)溫度。本文以我國常用壓力容器用鋼Q345R為研究對象,結(jié)合當(dāng)代斷裂力學(xué)的最新研究成果主曲線法,系統(tǒng)的研究了壓力容器用鐵素體鋼的最低設(shè)計(jì)溫度確定方法。主要研究內(nèi)容和結(jié)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(guān)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(jié)構(gòu)能夠涵蓋最危險(xiǎn)的情況,低應(yīng)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(shè)計(jì)曲線是通過后期調(diào)整后得到的,驗(yàn)證了規(guī)范中低應(yīng)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(guān)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(zhì)均基于嚴(yán)密的斷裂力學(xué)分析得到防脆斷的斷裂韌度要求,再結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式將其轉(zhuǎn)換成沖擊功要求。經(jīng)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(dāng)。(3)低溫韌性測試結(jié)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(qiáng)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(shí)際工程中應(yīng)該依據(jù)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(shè)計(jì)溫度確定方法,該方法基于嚴(yán)密的斷裂力學(xué)原理,便于鐵素體鋼材使用,擯棄了歐美規(guī)范方法的半經(jīng)驗(yàn)性,無需大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)證。最低設(shè)計(jì)溫度曲線,與ASME Ⅷ相比,其中未包含任何經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)；與EN13445相比,形式簡潔,圖表數(shù)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(biāo)準(zhǔn)對鋼材的韌性要求不夠嚴(yán)格造成鋼材質(zhì)量穩(wěn)定性差。結(jié)合我國壓力容器用鋼現(xiàn)狀,建立了基于材料使用經(jīng)驗(yàn)的最低設(shè)計(jì)溫度確定方法,針對性的提出改善我國壓力容器用鋼質(zhì)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(shè)計(jì)溫度確定方法,發(fā)現(xiàn)盡管基于沖擊功與斷裂韌度數(shù)值經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式可以得到與ASME Ⅷ-2相近的沖擊功要求,但是由于轉(zhuǎn)變溫度區(qū)內(nèi)沖擊功與斷裂韌度不存在固定的關(guān)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(jīng)驗(yàn)關(guān)系式,建立基于T27J的最低設(shè)計(jì)溫度曲線,經(jīng)驗(yàn)證可以得到一個(gè)偏保守的T_D值。(7)研究了低應(yīng)力與水壓試驗(yàn)工況下的材料最低設(shè)計(jì)溫度。發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行GB150中的低溫低應(yīng)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(jìn)行水壓試驗(yàn)仍有脆斷失效的風(fēng)險(xiǎn)�；诒疚牡姆来鄶嗄Ｐ徒⒘说蛻�(yīng)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(qiáng)度相關(guān)性,與EN13445曲線也較為接近。推薦壓力容器水壓試驗(yàn)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(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH49

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)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