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深冷奥氏体钢应变强化PAW-GTAW组合焊接头组织结构演变及超低温性能研究

批准号:
52075295
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王娟
依托单位:
学科分类:
成形制造
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王娟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
应变强化作为一种轻量化技术,在深冷奥氏体钢容器设计制造中具有广阔的应用前景。针对奥氏体钢应变强化产品最薄弱的焊接接头存在微观形变不均匀、组织成分差异大、低温(-196℃)性能稳定性差等问题,本项目以深冷奥氏体钢应变强化等离子弧焊与填丝钨极氩弧组合焊(PAW-GTAW)接头为研究对象,以接头各区域非匀质微观应变强化效应为核心,系统研究深冷条件下应变强化奥氏体钢PAW-GTAW组合焊接头组织发生诱导相变的机制、分区超低温性能的评价、深冷疲劳寿命的预测及组织结构演变内在相关性等关键科学问题,从理论上阐明应变强化和深冷处理对奥氏体不锈钢组合焊接头区组织相变与低温性能的影响规律,揭示应变强化奥氏体钢PAW-GTAW接头组织性能增益机制,有助于开辟一个新的极限环境应用领域,为轻量化战略的深冷结构关键制造技术提供理论基础,对促进应变强化储运设备的发展和实现安全与资源节约并重具有重要的意义。
英文摘要
Strain strengthening has a broader prospect in the design of cryogenic austenitic stainless steel vessel as a lightweight technology. Welding joint after strain strengthening of stainless steel will be the object in this work due to the problem including micro- inhomogeneous deformation, composition differences and unstable cryogenic (-196℃) performance. A combined welding technology will be conducted by PAW-GTAW in austenitic stainless steel and micro-strain effect of the whole joint will be the core in this project. Then some key scientific problems including microstructure evolution, partition performance evaluation, cryogenic fatigue life prediction and relationship between microstructure and stress-strain in PAW-GTAW joint under the condition of strain strengthening will be resolved by advanced research measures.The theoretic and inherent regulation of the microstructure evolution with the performance at low temperature in PAW-GTAW joint of austenitic stainless steel after strain strengthening will be clarified. A new approach will be put forward to control cryogenic and stable properties in austenitic stainless steel by strain strengthening. This can provide a theoretical and technical support for the key technology to develop lightweight structures. It is also great significance to promote the development of strain strengthened cryogenic storage and transportation equipment, and to realize both safety and resource saving.
随着低温液化天然气、液氮和液氢等绿色清洁能源的大幅推广应用,对深冷设备的焊接制造提出了较高的要求。应变强化作为一种轻量化技术,可大幅提高深冷奥氏体钢的许用应力,显著减薄深冷产品的壁厚,降低重容比,但应变强化对深冷奥氏体钢的焊接性影响巨大,其接头质量直接决定群众的生命安全及国家的财产安全。. 项目针对深冷奥氏体不锈钢,开发了等离子弧与钨极氩弧组合焊接工艺,系统研究了深冷条件下应变强化诱导马氏体相变的机制及组织结构演变内在相关性等关键科学问题,从理论上阐明应变强化和深冷处理对奥氏体不锈钢接头区组织相变与低温性能的影响规律,揭示了应变强化奥氏体钢焊接接头组织性能增益机制。研究结果表明,采用组合焊接工艺可以获得良好的接头成形,接头进行10%总预拉伸应变后,焊缝形变率小于热影响区的形变率,接头的室温抗拉强度提高14%,低温(-196 ℃)抗拉强度提高135%。接头焊缝区存在铁素体与奥氏体,应变强化可以改变焊缝中的晶粒取向,细化晶粒尺寸;应变强化热影响区亚晶粒成片生长,在应变强化过程中,亚晶界增多,位错增殖;低温处理影响接头微观应变强化效应及各区冲击韧性,接头显微硬度明显提高,奥氏体发生马氏体转变,随着低温处理时间的延长,应变强化接头热影响区马氏体的形核质点增多,马氏体由不连续状转变为连续状,在奥氏体晶粒内部塞积大量位错及层错也诱导了马氏体相变。. 项目开发的深冷奥氏体不锈钢等离子弧焊与钨极氩弧组合焊接工艺,壁厚可以减薄30%~50%,降低运输和安装过程中的能耗,实现低温容器的轻型化设计,研究成果有望在石油化工、能源动力及现代运载等深冷领域具有广阔的应用前景。尤其是对于大容量轻质深冷设备的开发应用具有重要的作用,可以促进我国深冷容器行业快速发展,提高深冷产品的国际市场竞争力。. 该研究成果已经应用于山东中杰特种装备有限公司生产深冷化工容器和百帝气动科技公司生产轻型低温气缸和不锈钢瓶,并取得了较好的经济效益和社会效益。.
NOX/ROS参与PECAM-1调节内皮细胞及血小板功能在斑块破裂血栓形成中的作用研究
  • 批准号:
    81500232
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    王娟
  • 依托单位:
高致密度Mo-Cu复合材料与不锈钢扩散-钎焊接头微观结构及蠕变行为研究
  • 批准号:
    51005135
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    王娟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金