加工工艺对材料性能的影响

3.压力容器用材以及环境和时间对其材料性能的影响3.2压力容器制造工艺对钢材性能的影响MATERIALSFORPRESSUREVESSELSANDINFLUENCESOFENVIRORMENTANDTIMEONPROPERTIESOFTHESEMATERIALS1压力容器制造冷、热加工焊接组对热处理（必要时）23.2.1塑性变形材料在载荷下的变形弹性变形塑性变形或永久变形加工：使材料或物体发生变形加工：使物体或材料发生预定的永久性变形的行为。3一、应变硬化二、热加工和冷加工中的性能变化三、各向异性四、应变时效材料在塑性变形中内部性能的变化：4一、应变硬化见应力-应变曲线图

从该曲线可以看到，从d卸载后，d′g表示消失了的弹性变形而od′表示不再消失的塑性变形。卸载后，在短时间内再次加载，则应力应变关系按照dd′变化，到了d以后，按照def变化。到d以前材料都是弹性的，以后才出现塑性变形。相当于形成了新的材料曲线。比较，可见在第2次加载时，其比例极限提高了，但塑性变形和延伸率却有所减低，表明，在常温下把材料拉伸到塑性变形，然后卸载，当再次加载时，将使材料的比例极限提高，而塑性减低。这种现象称为冷做硬化。（加工硬化、应变硬化）——材料力学冷做硬化经退火，可消失。加工硬化可提高材料的抗变形能力，但塑性降低(难易变形，发生屈服的应力水平更高了)材料屈服后应力应变曲线呈上升趋势5热加工或热变形:在材料再结晶温度以上进行的（塑性）加工热变形时加工硬化和再结晶现象同时出现，但加工硬化被再结晶消除，变形后具有再结晶组织，因而无加工硬化现象。特点在材料再结晶温度以下进行的（塑性）加工冷加工或冷变形:特点冷变形中无再结晶出现，因而有加工硬化现象。由于冷变形时有加工硬化现象，塑性降低，每次的冷变形程度不宜过大，否则，变形金属将产生断裂破坏。二、冷加工和热加工从金属学的观点来区分，冷、热加工的分界线是金属的再结晶温度。6▲钢板冲压成各种封头后，由于塑性变形，厚度会发生变化。例如，钢板冲压成半球形封头后，底部变薄，边缘增厚。在压力容器设计时，应注意这种厚度的变化。7三、各向异性非金属夹杂物热加工呈纤维状金属材料力学性能产生方向性a、平行纤维组织方向的塑性和韧性提高，b、垂直方向的塑性和韧性降低c、变形越大，性能差异越明显因势利导：纤维组织的稳定性高，不能用热处理方法加以消除。压力容器设计时，应尽可能使零件在工作时产生的最大正应力与纤维方向重合，最大切应力方向与纤维方向垂直。纤维组织金属再结晶带状组织第二相合金8四、应变时效经冷加工塑性变形的碳素钢、低合金钢，在室温下停留较长时间，或在较高温度下停留一定时间后，会出现屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性降低的现象，称为应变时效。9发生应变时效的钢材，不但冲击吸收功大幅度下降，而且韧脆转变温度大幅度上升，表现出常温下的脆化。应变时效危害降低应变时效的措施一般认为，合金元素中，碳、氮增加钢的应变时效敏感性。减少碳、氮含量，加入铝、钛、钒等元素，使它们与碳、氮形成稳定化合物，可显著减弱钢的应变时效敏感性。103.2.2焊接※焊接是压力容器制造过程的重要环节和质量必须得到保证的环节焊接方法：熔焊（压力容器制造中应用最广）压焊钎焊熔焊机理：形成牢固的原子间结合，使待连接件成为一体焊接接头加热至熔化融化的母材填充金属熔池冷却结晶后11一、焊接接头的组织和性能二、焊接应力与变形三、减少焊接应力和变形的措施四、焊接接头常见缺陷五、焊接接头检查12一、焊接接头的组织和性能焊接接头组成焊缝熔合区热影响区1、焊缝

由熔池的液态金属凝固结晶而成，通常由填充金属和部分母材金属组成。

因结晶是从熔池边缘的半熔化区开始的，低熔点的硫磷杂质和氧化铁等易偏析集中在焊缝中心区，影响焊缝的力学性能。132、熔合区焊接接头中，焊缝向热影响区过渡的区域。组织：熔合区的加热温度在合金的固相和液相线之间，其化学成分和组织性能有很大的不均匀性塑性差、强度低、脆性大、易产生焊接裂纹，是焊接接头中最薄弱的环节之一性能：143、热影响区是焊缝两侧母材因焊接热作用（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。组织及性能在热影响区内，各处离开焊缝金属距离不同，材料被加热和冷却速度也不同，从而形成了多种金相组织区，使其力学性能也不同。15以低碳钢为例加以说明热影响区的各个金相组织区：过热区：对于焊接刚度大的结构或含碳量高的易淬火钢，常在此区产生裂纹正火区：焊接接头中组织和性能最好的区域部分正火区：力学性能不均匀淬火、退火、正火、回火、调质处理？？16二、焊接应力与变形焊接焊接件产生温度梯度接头组织和性能的不均匀焊接应力和应变焊接应力和变形分别是指焊接过程中焊件内产生的应力和变形。焊接残余应力焊后残留在焊件内的焊接应力17焊接残余应力的危害：焊接残余应力它是没有外载荷作用时就存在的应力焊接变形使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。变形过大会因无法矫形而报废。焊接变形的危害局部区域应力过高，使结构承载能力下降，引起裂纹，甚至导致结构失效与外载荷产生的应力叠加18平板对接焊缝焊接残余应力分布见图3-1所示。由于焊缝和近焊缝区的热变形受到约束，会产生焊接残余变形。如果在焊接过程中，焊件能较自由伸缩，则：焊后的变形较大而焊接应力小；反之，变形小，焊接应力大。此外，焊接前压力容器成形不符合要求，例如筒体的不圆度，也会产生焊接装配应力，使局部区域应力升高。19三、减少焊接应力和变形的措施如：＊尽量减少焊接接头数量＊相邻焊缝间应保持足够的间距＊尽可能避免交叉，避免出现十字焊缝＊焊缝不要布置在高应力区＊焊前预热等等＊当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时，还需设法消除焊接残余应力。设计焊接工艺20四、焊接帖接头常见忠缺陷常见焊接豆缺陷21a、裂纹形成：在焊接脏应力及五其它致覆脆因素喇共同作筋用下，朵焊接接说头中局转部区域猴的金属鸟原子结愚合力遭骆到破坏鲁而形成仍的缝隙园。特点：它具有尖介锐的裂端斑和大的长炭宽比。位置：裂纹多埋数发生母在焊缝毒中，也观有的产驾生在焊建缝热影孔响区。22危害：裂纹是饱焊接接懂头中最且危险的箭缺陷，熄压力容治器的破晕坏事故偷多数是令由裂纹脾引起的墓。根据裂纹的形成条件、时间和温度的不同，焊接裂纹一般可分为热裂纹冷裂纹再热裂纹层状撕裂应力腐蚀裂纹23b、夹渣残留在效焊缝金围属中的麦熔渣称遵为夹渣。因夹渣的陵几何形状桃不规则，仰存在棱角叹或尖角，扇易造成应爸力集中，范它往往是井裂纹的起初源，过长达和密集的槽夹渣是不咬允许存在丝式的。危害：c、未井焊透焊接接驾头根部飞未完全症熔透而非留下空浑隙的现胁象称为拥未焊透铸。危害：它减少品了焊缝甲的有效出承载面甜积，在宴根部处的产生应节力集中菜，容易抄引起裂桨纹，导蒸致结构判破坏。24d、未第熔合对于厚截锁面结构，浅熔焊时需模要多道焊北接。焊道铅与母材之梅间，或焊揭道与焊道氧之间，未炎能完全熔伐化结合的逐部分称为脑未熔合。它类似于服裂纹，易秀产生应力岭集中，是沉危险缺陷梨。危害：e、焊瘤是焊接过程中，熔化金属流到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属堆积。危害：易造成应嘴力集中，六并在下面版伴随着未右熔合、未察焊透等缺却陷。25f、气塔孔气孔是拨焊接过叨程中，挤熔池金牙属中的绞气体在签金属凝补固时未春来得及周逸出，横而在焊冲缝金属义中残留税下来所徐形成的棒孔穴。危害：它在一撒定程度朋上减少度了焊缝妙的承载屿面积，忙但由于歪没有尖匪锐的边缠缘，危衫害性相观对较小悔。g、咬边沿着焊趾的母材部位产生的凹陷或构槽，称为咬边。危害：它不仅会减少母材的承载面积，还会产生应力集中，危害较为严重，较深时应予消除。26五、焊接接头检查破坏性检查非破坏性检查外观检查密封性检验无损检测直观检验量具检验射线透照检测超声检测表面检测磁粉检测渗透检测涡流检测测内部缺陷测表面和近表面缺陷设计中袄要给出梅相应的检测方柴法（用水、彼气、油等摇）273.2盛.3咽热处理改善综李合性能雷热处理压力容器划制造中的岛热处理焊后消摇除应力蒜热处理固溶处理稳定化处理28一、焊损后消除案应力热膝处理目的：尽量消选除因塑捆性变形奶加工、嘉锻造、笛焊接等验引起的兔残余应民力，改善焊孙接接头拾的塑性赶和韧性松，恢复劣因冷作针和时效瓶而劣化干的力学晓性能。应用：

当钢板很厚，介质的毒性程度为极度或高度危害，或有应力腐蚀倾向时，压力容器应进行焊后热处理。

由于有色金属、不锈钢的塑性好，用它们制造的压力容器一般不进行热处理。对于压力兄容器中经乔常遇到的组厚截面钢鹊板或锻件余，很难使掌整个截任面上的丢性能尽愿可能均果匀，此时应基精心设辽计热处斧理工艺岛并严格避执行。29二、改善驾综合性能肠热处理1、固设溶处理将合金加番热到一定惧温度并保宽持足够长及时间,使理过剩相充找分溶解到捏固溶体中仍,然后在尼水中或空觉气中快速咬冷却,以佣抑制这些富被溶物质抗重新析出蛋,从而得割到在室温闲下的过饱浮和固溶体堡的工艺，茅称为固溶处作理。目的：提高合金的韧性和抗腐蚀性。30例如，含狠钛或铌的森奥氏体不脏锈钢在8沙50～9锄00℃温度范围奋内加热适挡当时间，逃使钛或铌认以碳化物馆的形式析症出，从而福达到稳定品组织的目联的，提高戴抗晶间腐秀蚀的能力债。2、稳追定化处甜理：目的：稳定组高织，防将止构件提形状和氧尺寸发斩生时效华性变化糖。31讨论题工程上应躬从哪些方韵面来确保挑焊接质量灯？329、静夜块四无邻首，荒居厦旧业贫苍。。4月-2他34月-代23Fri索day授,A盏pri加l2侦8,酸202伴310、雨中请黄叶树四，灯下瓣白头人效。。05:3历3:2605:3暑3:2605:呜334/28别/202爪35:宗33:2端6AM11、以我独桨沈久，愧庭君相见频昏。。4月-2侄305:昨33:烂2605:堪33Apr-慰2328-订Apr的-2312、故人江仆海别，几叠度隔山川斧。。05:役33:鱼2605:3俱3:2605:烦33Fri前day恳,A槐pri景l2啊8,疼202裕313、乍见翻轿疑梦，相漫悲各问年冤。。4月-2种34月-赶2305:3理3:2605:者33:育26Apr拔il闯28,疑20笨2314、他乡生再白发，旧捧国见青山消。。28四铁月20斩235:3恶3:2距7上盆午05:杀33:宽274月-2木315、比不了嘉得就不比倍，得不到序的就不要馋。。。四月塌235:3坐3上炎午4月-嫩2305:3缝3Apri朗l28刺,20青2316、行动出韵成果，工捐作出财富然。。202反3/4舞/28代5:秃33:铅2705:3挪3:2728A遍pril眯202欺317、做前挽，能够伪环视四尖周；做巩时，你彼只能或愤者最好认沿着以雕脚为起庙点的射寒线向前听。。5:33济:28勺上午5:33碑上午05:3阔3:284月-悠239、没有托失败，裹只有暂诱时停止定成功！党。4月-微234月-秃23Frid丑ay,挨Apri恭l28煎,20态2310、很多事喷情努力了糕未必有结不果，但是稠不努力却少什么改变哥也没有。恋。05:3泊3:2805:3脊3:2805:险334/28级/202陕35:鸟33:2连8AM11、成功就愚是日复一肢日那一点财点小小努掠力的积累饥。。4月-这2305:3蒸3:2805:仅33Apr-符2328-A罩pr-2挽312、世间共成事，旧不求其疗绝对圆自满，留晕一份不害足，可荒得无限篮完美。鞭。05:巡寿33:某2805:滤33:豪2805:3访3Fri隐day伞,A铁pri脖l2背8,辱202岛313、不知叛香积寺到，数里炭入云峰掘。。4月-找234月-2房诚305:3页3:2805:赢33:剧28Apri叨l28艳,20椒2314、意志坚专强的人能名把世界放弱在手中像项泥块一样槽任意揉捏父。28四久月20兔235:33奏:28斩上午05:页33:疯284月-宅2315、楚塞桥三湘接还，荆门白九派通极。。。四月2载35:3铺3上陕午4月-滥2305:加33Apr摇il队28,略20误2316、少年户十五二天十时，割步行夺诱得胡马因骑。。202解3/4控/28逢5:棉33:慨2805:晓33:细2828辈Apr锡il授202撤317、空山新祥雨后，天旅气晚来秋碑。。5:3撑3:2渡8上沫午5:3舞3上辽午05:3询3:284月-2鉴39、杨柳散便和风，青仅山澹吾虑钓。。4月-2刷34月-雕23Fri膜day爸,A言pri帖l2相8,锤202妖310、阅读一驳切好书如音同和过去希最杰出的召人谈话。05:寇33:来2805:3奥3:2805:3烟34/28附/202圣35:钩33:2辱8AM11、越是没采有本领的浆就越加自谱命不凡。4月-惧2305:3派3:2805:3庭3Apr-浆2328-所Apr鸽-2312、越是无冬能的人，锦越喜欢挑丝式剔别人的得错儿。05:3鹅3:2805:3的3:2805:迎