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奥氏体不锈钢具有良好的力学性能和低温性能,常被用来制造低温绝热容器的内容器。然而由于其屈服强度较小,以屈服强度为基准的许用应力往往导致容器壁厚较大,其良好塑性没有得到很好的利用。室温应变强化技术对已成形容器进行加压处理,使容器主要承受总体薄膜应力的部位产生塑性变形,从而达到提高材料屈服强度,减小壁厚的目的。近几年来,我国有越来越多的企业在容标委备案,并运用这项技术生产深冷容器,然而由于起步较晚,这项技术还没有被纳入我国国家标准,还有很多技术问题需要深入研究。本文在“中澳天然气技术伙伴关系基金”项目(项目编号:B1120150)的支持下以及在广东某压力容器制造厂的帮助下,通过数值模拟、实验验证以及理论推导,分析了封头承载的数值模拟方法,探讨了应变强化制造工艺中强化压力的取值方法;建立了封头冲压成形的数值模型并验证了其可行性,分析了冷加工对封头的强化作用;开展了对固溶处理和冷冲压封头极限承载能力和稳定性的研究;最后探讨了筒体冷卷成形的塑性应变规律以及冷加工筒体(不经固溶热处理)在应变强化容器中的应用。主要工作内容及结论如下:1.使用塑性分析设计法求解封头极限载荷时,封头模型需包括不短于边缘应力衰减长度的筒体段;而确定其极限载荷时,应使用两倍弹性斜率法。2.应变强化工艺中强化压力p k需根据容器实际厚度确定,而非计算厚度。本文给出强化压力的范围:2s k p4s kDk。其中i3D s为筒体实际厚度,Di为容器直径, ki为强化应力。3.针对强化压力不能充分强化固溶处理碟形封头的问题,建议直接在应变强化容器中使用冷冲压封头(不经过固溶热处理)。冷冲压对椭圆封头和2:1碟形封头有较好的强化效果,而冷冲压对10%碟形封头的强化效果较差。故应考虑在应变强化容器中,引入冷冲压椭圆封头及2:1碟形封头,起到充分强化封头的球冠区的效果。4.从安全性和稳定性的角度,证实了可以将冷冲压的封头(不经固溶处理)和椭圆封头引入到应变强化容器中。以垮塌载荷为依据知:冷冲压封头(考虑冷冲压强化效果)与固溶热处理封头(不考虑冲压强化效果)承载能力相差很小;椭圆封头的承载能力与10%和2:1碟形封头非常接近。另就稳定性而言,固溶处理的封头与冷冲压封头在强化压力下,都不会出现局部屈曲的现象。5.利用材料的幂函数强化模型,推导出奥氏体不锈钢钢板卷制时应力大小及分布的解析解,为奥氏体不锈钢钢板卷板成形工艺提供依据;通过实验,验证了薄板弯曲成形中塑性应变公式在不同相对厚度下的适用性。6.针对强化过程中,经固溶处理的筒体产生明显塑性变形的问题,建议选取强化应力k略小于标准规定的最大值,并利用冷卷成形的筒体(不经固溶热处理)代替固溶处理的筒体。这样可以有效减小强化过程中的塑性变形,又不影响容器的厚度。筒体冷加工产生的塑性变形不能人为控制或调整,因此不能取代应变强化工艺。