加工工藝對材料性能的影響

3.壓力容器用材以及環(huán)境和時間對其材料性能的影響3.2壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響MATERIALSFORPRESSUREVESSELSANDINFLUENCESOFENVIRORMENTANDTIMEONPROPERTIESOFTHESEMATERIALS1壓力容器制造冷、熱加工焊接組對熱處理（必要時）23.2.1塑性變形材料在載荷下的變形彈性變形塑性變形或永久變形加工：使材料或物體發(fā)生變形加工：使物體或材料發(fā)生預(yù)定的永久性變形的行為。3一、應(yīng)變硬化二、熱加工和冷加工中的性能變化三、各向異性四、應(yīng)變時效材料在塑性變形中內(nèi)部性能的變化：4一、應(yīng)變硬化見應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖

從該曲線可以看到，從d卸載后，d′g表示消失了的彈性變形而od′表示不再消失的塑性變形。卸載后，在短時間內(nèi)再次加載，則應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系按照dd′變化，到了d以后，按照def變化。到d以前材料都是彈性的，以后才出現(xiàn)塑性變形。相當(dāng)于形成了新的材料曲線。比較，可見在第2次加載時，其比例極限提高了，但塑性變形和延伸率卻有所減低，表明，在常溫下把材料拉伸到塑性變形，然后卸載，當(dāng)再次加載時，將使材料的比例極限提高，而塑性減低。這種現(xiàn)象稱為冷做硬化。（加工硬化、應(yīng)變硬化）——材料力學(xué)冷做硬化經(jīng)退火，可消失。加工硬化可提高材料的抗變形能力，但塑性降低(難易變形，發(fā)生屈服的應(yīng)力水平更高了)材料屈服后應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上升趨勢5熱加工或熱變形:在材料再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的（塑性）加工熱變形時加工硬化和再結(jié)晶現(xiàn)象同時出現(xiàn)，但加工硬化被再結(jié)晶消除，變形后具有再結(jié)晶組織，因而無加工硬化現(xiàn)象。特點在材料再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的（塑性）加工冷加工或冷變形:特點冷變形中無再結(jié)晶出現(xiàn)，因而有加工硬化現(xiàn)象。由于冷變形時有加工硬化現(xiàn)象，塑性降低，每次的冷變形程度不宜過大，否則，變形金屬將產(chǎn)生斷裂破壞。二、冷加工和熱加工從金屬學(xué)的觀點來區(qū)分，冷、熱加工的分界線是金屬的再結(jié)晶溫度。6▲鋼板沖壓成各種封頭后，由于塑性變形，厚度會發(fā)生變化。例如，鋼板沖壓成半球形封頭后，底部變薄，邊緣增厚。在壓力容器設(shè)計時，應(yīng)注意這種厚度的變化。7三、各向異性非金屬夾雜物熱加工呈纖維狀金屬材料力學(xué)性能產(chǎn)生方向性a、平行纖維組織方向的塑性和韌性提高，b、垂直方向的塑性和韌性降低c、變形越大，性能差異越明顯因勢利導(dǎo)：纖維組織的穩(wěn)定性高，不能用熱處理方法加以消除。壓力容器設(shè)計時，應(yīng)盡可能使零件在工作時產(chǎn)生的最大正應(yīng)力與纖維方向重合，最大切應(yīng)力方向與纖維方向垂直。纖維組織金屬再結(jié)晶帶狀組織第二相合金8四、應(yīng)變時效經(jīng)冷加工塑性變形的碳素鋼、低合金鋼，在室溫下停留較長時間，或在較高溫度下停留一定時間后，會出現(xiàn)屈服點和抗拉強度提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象，稱為應(yīng)變時效。9發(fā)生應(yīng)變時效的鋼材，不但沖擊吸收功大幅度下降，而且韌脆轉(zhuǎn)變溫度大幅度上升，表現(xiàn)出常溫下的脆化。應(yīng)變時效危害降低應(yīng)變時效的措施一般認(rèn)為，合金元素中，碳、氮增加鋼的應(yīng)變時效敏感性。減少碳、氮含量，加入鋁、鈦、釩等元素，使它們與碳、氮形成穩(wěn)定化合物，可顯著減弱鋼的應(yīng)變時效敏感性。103.2.2焊接※焊接是壓力容器制造過程的重要環(huán)節(jié)和質(zhì)量必須得到保證的環(huán)節(jié)焊接方法：熔焊（壓力容器制造中應(yīng)用最廣）壓焊釬焊熔焊機理：形成牢固的原子間結(jié)合，使待連接件成為一體焊接接頭加熱至熔化融化的母材填充金屬熔池冷卻結(jié)晶后11一、焊接接頭的組織和性能二、焊接應(yīng)力與變形三、減少焊接應(yīng)力和變形的措施四、焊接接頭常見缺陷五、焊接接頭檢查12一、焊接接頭的組織和性能焊接接頭組成焊縫熔合區(qū)熱影響區(qū)1、焊縫

由熔池的液態(tài)金屬凝固結(jié)晶而成，通常由填充金屬和部分母材金屬組成。

因結(jié)晶是從熔池邊緣的半熔化區(qū)開始的，低熔點的硫磷雜質(zhì)和氧化鐵等易偏析集中在焊縫中心區(qū)，影響焊縫的力學(xué)性能。132、熔合區(qū)焊接接頭中，焊縫向熱影響區(qū)過渡的區(qū)域。組織：熔合區(qū)的加熱溫度在合金的固相和液相線之間，其化學(xué)成分和組織性能有很大的不均勻性塑性差、強度低、脆性大、易產(chǎn)生焊接裂紋，是焊接接頭中最薄弱的環(huán)節(jié)之一性能：143、熱影響區(qū)是焊縫兩側(cè)母材因焊接熱作用（但未熔化）而發(fā)生金相組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。組織及性能在熱影響區(qū)內(nèi)，各處離開焊縫金屬距離不同，材料被加熱和冷卻速度也不同，從而形成了多種金相組織區(qū)，使其力學(xué)性能也不同。15以低碳鋼為例加以說明熱影響區(qū)的各個金相組織區(qū)：過熱區(qū)：對于焊接剛度大的結(jié)構(gòu)或含碳量高的易淬火鋼，常在此區(qū)產(chǎn)生裂紋正火區(qū)：焊接接頭中組織和性能最好的區(qū)域部分正火區(qū)：力學(xué)性能不均勻淬火、退火、正火、回火、調(diào)質(zhì)處理？？16二、焊接應(yīng)力與變形焊接焊接件產(chǎn)生溫度梯度接頭組織和性能的不均勻焊接應(yīng)力和應(yīng)變焊接應(yīng)力和變形分別是指焊接過程中焊件內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力和變形。焊接殘余應(yīng)力焊后殘留在焊件內(nèi)的焊接應(yīng)力17焊接殘余應(yīng)力的危害：焊接殘余應(yīng)力它是沒有外載荷作用時就存在的應(yīng)力焊接變形使焊件形狀和尺寸發(fā)生變化，需要進(jìn)行矯形。變形過大會因無法矯形而報廢。焊接變形的危害局部區(qū)域應(yīng)力過高，使結(jié)構(gòu)承載能力下降，引起裂紋，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效與外載荷產(chǎn)生的應(yīng)力疊加18平板對接焊縫焊接殘余應(yīng)力分布見圖3-1所示。由于焊縫和近焊縫區(qū)的熱變形受到約束，會產(chǎn)生焊接殘余變形。如果在焊接過程中，焊件能較自由伸縮，則：焊后的變形較大而焊接應(yīng)力?。环粗?，變形小，焊接應(yīng)力大。此外，焊接前壓力容器成形不符合要求，例如筒體的不圓度，也會產(chǎn)生焊接裝配應(yīng)力，使局部區(qū)域應(yīng)力升高。19三、減少焊接應(yīng)力和變形的措施如：＊盡量減少焊接接頭數(shù)量＊相鄰焊縫間應(yīng)保持足夠的間距＊盡可能避免交叉，避免出現(xiàn)十字焊縫＊焊縫不要布置在高應(yīng)力區(qū)＊焊前預(yù)熱等等＊當(dāng)焊接造成的殘余應(yīng)力會影響結(jié)構(gòu)安全運行時，還需設(shè)法消除焊接殘余應(yīng)力。設(shè)計焊接工藝20四、焊接帖接頭常見忠缺陷常見焊接豆缺陷21a、裂紋形成：在焊接臟應(yīng)力及五其它致覆脆因素喇共同作筋用下，朵焊接接說頭中局轉(zhuǎn)部區(qū)域猴的金屬鳥原子結(jié)愚合力遭駱到破壞魯而形成仍的縫隙園。特點：它具有尖介銳的裂端斑和大的長炭寬比。位置：裂紋多埋數(shù)發(fā)生母在焊縫毒中，也觀有的產(chǎn)駕生在焊建縫熱影孔響區(qū)。22危害：裂紋是飽焊接接懂頭中最且危險的箭缺陷，熄壓力容治器的破暈壞事故偷多數(shù)是令由裂紋脾引起的墓。根據(jù)裂紋的形成條件、時間和溫度的不同，焊接裂紋一般可分為熱裂紋冷裂紋再熱裂紋層狀撕裂應(yīng)力腐蝕裂紋23b、夾渣殘留在效焊縫金圍屬中的麥熔渣稱遵為夾渣。因夾渣的陵幾何形狀桃不規(guī)則，仰存在棱角嘆或尖角，扇易造成應(yīng)爸力集中，范它往往是井裂紋的起初源，過長達(dá)和密集的槽夾渣是不咬允許存在絲式的。危害：c、未井焊透焊接接駕頭根部飛未完全癥熔透而非留下空渾隙的現(xiàn)脅象稱為擁未焊透鑄。危害：它減少品了焊縫甲的有效出承載面甜積，在宴根部處的產(chǎn)生應(yīng)節(jié)力集中菜，容易抄引起裂槳紋，導(dǎo)蒸致結(jié)構(gòu)判破壞。24d、未第熔合對于厚截鎖面結(jié)構(gòu)，淺熔焊時需模要多道焊北接。焊道鉛與母材之梅間，或焊揭道與焊道氧之間，未炎能完全熔伐化結(jié)合的逐部分稱為腦未熔合。它類似于服裂紋，易秀產(chǎn)生應(yīng)力嶺集中，是沉危險缺陷梨。危害：e、焊瘤是焊接過程中，熔化金屬流到焊縫以外未熔化的母材上所形成的金屬堆積。危害：易造成應(yīng)嘴力集中，六并在下面版伴隨著未右熔合、未察焊透等缺卻陷。25f、氣塔孔氣孔是撥焊接過叨程中，擠熔池金牙屬中的絞氣體在簽金屬凝補固時未春來得及周逸出，橫而在焊沖縫金屬義中殘留稅下來所徐形成的棒孔穴。危害：它在一撒定程度朋上減少度了焊縫妙的承載嶼面積，忙但由于歪沒有尖匪銳的邊纏緣，危衫害性相觀對較小悔。g、咬邊沿著焊趾的母材部位產(chǎn)生的凹陷或構(gòu)槽，稱為咬邊。危害：它不僅會減少母材的承載面積，還會產(chǎn)生應(yīng)力集中，危害較為嚴(yán)重，較深時應(yīng)予消除。26五、焊接接頭檢查破壞性檢查非破壞性檢查外觀檢查密封性檢驗無損檢測直觀檢驗量具檢驗射線透照檢測超聲檢測表面檢測磁粉檢測滲透檢測渦流檢測測內(nèi)部缺陷測表面和近表面缺陷設(shè)計中襖要給出梅相應(yīng)的檢測方柴法（用水、彼氣、油等搖）273.2盛.3咽熱處理改善綜李合性能雷熱處理壓力容器劃制造中的島熱處理焊后消搖除應(yīng)力蒜熱處理固溶處理穩(wěn)定化處理28一、焊損后消除案應(yīng)力熱膝處理目的：盡量消選除因塑捆性變形奶加工、嘉鍛造、笛焊接等驗引起的兔殘余應(yīng)民力，改善焊孫接接頭拾的塑性趕和韌性松，恢復(fù)劣因冷作針和時效瓶而劣化干的力學(xué)曉性能。應(yīng)用：

當(dāng)鋼板很厚，介質(zhì)的毒性程度為極度或高度危害，或有應(yīng)力腐蝕傾向時，壓力容器應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。

由于有色金屬、不銹鋼的塑性好，用它們制造的壓力容器一般不進(jìn)行熱處理。對于壓力兄容器中經(jīng)喬常遇到的組厚截面鋼鵲板或鍛件余，很難使掌整個截任面上的丟性能盡愿可能均果勻，此時應(yīng)基精心設(shè)遼計熱處斧理工藝島并嚴(yán)格避執(zhí)行。29二、改善駕綜合性能腸熱處理1、固設(shè)溶處理將合金加番熱到一定懼溫度并保寬持足夠長及時間,使理過剩相充找分溶解到捏固溶體中仍,然后在尼水中或空覺氣中快速咬冷卻,以傭抑制這些富被溶物質(zhì)抗重新析出蛋,從而得割到在室溫閑下的過飽浮和固溶體堡的工藝，茅稱為固溶處作理。目的：提高合金的韌性和抗腐蝕性。30例如，含狠鈦或鈮的森奧氏體不臟銹鋼在8沙50～9鋤00℃溫度范圍奮內(nèi)加熱適擋當(dāng)時間，逃使鈦或鈮認(rèn)以碳化物館的形式析癥出，從而福達(dá)到穩(wěn)定品組織的目聯(lián)的，提高戴抗晶間腐秀蝕的能力債。2、穩(wěn)追定化處甜理：目的：穩(wěn)定組高織，防將止構(gòu)件提形狀和氧尺寸發(fā)斬生時效華性變化糖。31討論題工程上應(yīng)躬從哪些方韻面來確保挑焊接質(zhì)量燈？329、靜夜塊四無鄰首，荒居廈舊業(yè)貧蒼。。4月-2他34月-代23Fri索day授,A盞pri加l2偵8,酸202伴310、雨中請黃葉樹四，燈下瓣白頭人效。。05:3歷3:2605:3暑3:2605:嗚334/28別/202爪35:宗33:2端6AM11、以我獨槳沈久，愧庭君相見頻昏。。4月-2侄305:昨33:爛2605:堪33Apr-慰2328-訂Apr的-2312、故人江仆海別，幾疊度隔山川斧。。05:役33:魚2605:3俱3:2605:煩33Fri前day懇,A槐pri景l(fā)2啊8,疼202裕313、乍見翻轎疑夢，相漫悲各問年冤。。4月-2種34月-趕2305:3理3:2605:者33:育26Apr拔il闖28,疑20笨2314、他鄉(xiāng)生再白發(fā)，舊捧國見青山消。。28四鐵月20斬235:3惡3:2距7上盆午05:殺33:寬274月-2木315、比不了嘉得就不比倍，得不到序的就不要饞。。。四月塌235:3坐3上炎午4月-嫩2305:3縫3Apri朗l28刺,20青2316、行動出韻成果，工捐作出財富然。。202反3/4舞/28代5:禿33:鉛2705:3挪3:2728A遍pril瞇202欺317、做前挽，能夠偽環(huán)視四尖周；做鞏時，你彼只能或憤者最好認(rèn)沿著以雕腳為起廟點的射寒線向前聽。。5:33濟:28勺上午5:33碑上午05:3闊3:284月-悠239、沒有托失敗，裹只有暫誘時停止定成功！黨。4月-微234月-禿23Frid丑ay,挨Apri恭l28煎,20態(tài)2310、很多事噴情努力了糕未必有結(jié)不果，但是稠不努力卻少什么改變哥也沒有。戀。05:3泊3:2805:3脊3:2805:險334/28級/202陜35:鳥33:2連8AM11、成功就愚是日復(fù)一肢日那一點財點小小努掠力的積累饑。。4月-這2305:3蒸3:2805:僅33Apr-符2328-A罩pr-2挽312、世間共成事，舊不求其療絕對圓自滿，留暈一份不害足，可荒得無限籃完美。鞭。05:巡壽33:某2805:濾33:豪2805:3訪3Fri隱day傘,A鐵pri脖l2背8,辱202島313、不知叛香積寺到，數(shù)里炭入云峰掘。。4月-找234月-2房誠305:3頁3:2805:贏33:劇28Apri叨l28艷,20椒2314、意志堅專強的人能名把世界放弱在手中像項泥塊一樣槽任意揉捏父。28四久月20兔235:33奏:28斬上午05:頁33:瘋284月-宅2315、楚塞橋三湘接還，荊門白九派通極。。。四月2載35:3鋪3上陜午4月-濫2305:加33Apr搖il隊28,略20誤2316、少年戶十五二天十時，割步行奪誘得胡馬因騎。。202解3/4控/28逢5:棉33:慨2805:曉33:細(xì)2828輩Apr錫il授202撤317、空山新祥雨后，天旅氣晚來秋碑。。5:3撐3:2渡8上沫午5:3舞3上遼午05:3詢3:284月-2鑒39、楊柳散便和風(fēng)，青僅山澹吾慮釣。。4月-2刷34月-雕23Fri膜day爸,A言pri帖l2相8,錘202妖310、閱讀一駁切好書如音同和過去希最杰出的召人談話。05:寇33:來2805:3奧3:2805:3煙34/28附/202圣35:鉤33:2辱8AM11、越是沒采有本領(lǐng)的漿就越加自譜命不凡。4月-懼2305:3派3:2805:3庭3Apr-漿2328-所Apr鴿-2312、越是無冬能的人，錦越喜歡挑絲式剔別人的得錯兒。05:3鵝3:2805:3的3:2805:迎