奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术分析

王晓梁（江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院， 江苏 南通 226011）

奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术分析

王晓梁（江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院， 江苏 南通 226011）

在当前科技不断发展的背景之下，奥氏体不锈钢压力容器已经被广泛的应用。本文主要对应变强化的基本原理展开相应的分析，同时分析了奥氏体不锈钢压力容器的应变强化模式，应变强化模式有两种，一种为常温应变强化Avesta模式，另一种为低温应变强化Aadefoim模式。本文通过多方面的分析，旨在确保奥氏体不锈钢压力容器在应用过程中更加有效。

奥氏体不锈钢；应变强化技术；压力容器

实践表明，奥氏体不锈钢材料拥有多方面的特性，例如高温性能、低温性能以及抗腐蚀性能，同时该种材料具有较强的抗拉强度，但是它的屈服强度却并不高。根据GB150压力容器的标准，将材料的屈服强度、抗拉强度作为重要的基础，除以相应的安全系数，取最小值确定材料应力值，这往往会使得奥氏体不锈钢材料需用应力值出现偏低的情况，导致其承载能力不能够被充分的发挥出来。所以，只有采用相应的应变强化技术，才能够提升奥氏体不锈钢材料的屈服强度。

1 对奥氏体不锈钢材料的应变强化基本原理的分析

奥氏体不锈钢材料的应变强化技术拥有一定的操作原理。如图一所示，该图为奥氏体不锈钢单向拉伸图，从图中可见，当材料变形已经超过了材料定额屈服强度，并且在达到σk后卸载［1］。如果对其重新的施加相应的荷载，那么如果材料应力已经到达了σk水平，则此时应该为弹性状态，在这之中的σk代表的是材料的新的屈服强度，并且和σQ2相比，σk数值要远远的超出σQ2。

图1 奥氏体不锈钢单向拉伸图

另外，还存在着非稳定奥氏体不锈钢，该种不锈钢会由于应变而产生马氏体，这便使得加工硬化率随着应变的增加和不断的增加，并且推迟缩颈，通过故意延伸的方式使其达到最大值。与此同时，随着马氏体变体择优形式的形成，导致应力出现了集中被松弛的现象，最终所呈现的现象为相变诱导。这与段晨捷在《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》一文中的观点极为相似。如果在加工稳定奥氏体不锈钢的过程中，其环境在室温下进行，那么在加工过程中便不会形成马氏体组织，但是也有一定的缺陷存在。例如晶粒出现了细化的状态，晶格扭曲以及位错密度不断增加，那么便会产生硬化的效应，导致奥氏体不锈钢的真正作用无法被充分的发挥出来。

由于奥氏体不锈钢存在着较强的应变强化的能力，因此该种不锈钢在当前已经被广泛的应用在桥梁以及建筑领域当中，而在欧洲的一些国家，已经将此材料应用在压力容器领域当中，并且取得了一定的成效。

2 对常温应变强化Avesta模式以及低温应变强化Ardefoim模式的分析

经过试验表明，奥氏体不锈钢压力容器在常温状态下进行水压试验，在试验中出现了塑性变形现象，产生率小于10%，这便能够有效的提升奥氏体不锈钢材料的屈服强度和强拉强度，该方法一般被称之为Avesta模式。该压力容器存在着使用介质，一般介质为液氮、液氧以及液氢等，主要用途为民用。在奥氏体不锈钢应变强化技术不断发展的背景之下，压力容器技术委员会已经通过了奥氏体不锈钢应变强化技术，并且在日后的发展中将该项技术纳入到了相应的标准当中，这为奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术的发展创建了条件。瑞典的应变强化压力容器的应用标准CSD，其使用材料的标准要求也比较高，最大厚度值大约在30mm左右，最高使用温度为400℃，退火态材料的延伸率较大。经过强化，其屈服强度取σk值，大约为410MPa，作为新材料的一种，需要依据常规的使用方式进行设计。而应变强化水压试验压力可表示为：

在瑞典CSD标准中已经明确，单向拉伸试样，确保材料有足够的屈服强度。而在平面应力方面，则需要依据Mises屈服准则进行计算，并且在计算应变关系的过程中，需要严格的按照相关的比例关系展开计算。

在奥氏体不锈钢容器方面，需要通过应变强化水压试验，使其能够产生一定的塑性变形，从而有效提升奥氏体不锈钢的屈服强度与抗拉强度，这与王步美，陈挺，徐涛等在《奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术的探讨》一文中有着极为相似的观点。也有一些材料需要经过高温与长时间的处理才能够提升其屈服强度与抗拉强度，为此这种方式被称之为Ardefoim模式。该种奥氏体不锈钢压力氢气主要被应用于航天领域当中，使用介质为液氮、液氧等。

3 结语

本文主要从两个方面着手，一方面分析了奥氏体不锈钢材料的应变强化基本原理，另一方面分析了常温应变强化Avesta模式以及低温应变强化Ardefoim模式。通过分析明确，当前奥氏体不锈钢材料已经被广泛应用，该材料拥有高温性能、低温性能以及抗腐蚀性能等方面的特性，同时抗拉强度与屈服强度也比较强。实践表明，应用奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术，能够有效的节省材料的应用。在Avesta模式方面，已经有相关工作人员进行了试验，并且取得了一定的试验成效。

［1］韩豫，陈学东，刘全坤，等.基于应变强化技术的奥氏体不锈钢压力容器轻型化设计探讨［J］.压力容器，2010，27（9）:16-20.