基于应变强化技术的低温储罐轻量化设计.pdf

基于应变强化技术的低温储罐轻量化设计 冯小松 ，钱才富 。陈志伟 ，陈学东 。杨铁成 ． (1．北京化工大学 机电工程学院，北京 100029；2．合肥通用机械研究院，安徽 合肥 230031) 摘 要：随着低温液化气体的日益广泛应用，深冷容器的需求量不断增加。在保证安全的前提下，实 现深冷容器的轻量化，对于降低制造成本具有重要意义。采用室温应变强化技术可以提高奥氏体 不锈钢的屈服强度，显著减薄奥氏体不锈钢制深冷容器的壁厚，减轻重量。试验测定了304不锈钢 应变强化效应，并采用常规设计、分析设计和极限分析三种不同的方法，对相同设计参数的304不 锈钢制低温储罐内筒进行强度设计，发现应变强化后材料的屈服强度显著提高。若考虑应变强化， 按常规设计内筒柱壳厚度可降低50％，按分析设计可降低45％，而按极限分析，承载能力可提高 139％ 。 关键词：应变强化；轻量化设计；常规设计；分析设计；极限分析 中图分类号 ：0344．1；TQO51．3 文献标识码 ：A 文章编号：1001—4837(2011)11—0025—04 doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2011．11．005 Light—-weightDesignofCryogenicStorageTankBasedon Strain—strengtheningTechnology FENGXiao—song，QIANCai—fu，CHENZhi—wei，CHENXue—dong2，YANGTie—cheng (1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing 100029，China；2．HefeiGeneralMachineryResearchInstitute，Hefei230031，China) Abstract：Asthewidespreadapplicationofcryogenicliquefiedgas，moreandmorecryogenicvesselsrae needed．Light—weightdesignofcryogenicvesselsissingificantinlowingmanufacturecostontheprem— iseofsafety．YieldstrengthofausteniticstainlesssteelcanbeenhancedaftrercoldstretchingSOthathte wallthicknessandweightoftheausteniticstainlesssteelcryogenicvesselscanbereduced．Strain— strengtheningexperimentsof340 austeniticstainlesssteelwerecarried outto measurehtestrain— srtengtheningeffects．Srtengthdesing ofacryogenicstoragetankWas achievedwiththreedifferentmeht— ods：namelydesing —by—rules，design—by—naalysisand limitanalysis．Itisfoundedhtattheyield strengthisremrakablyincreasedafterstrain—strengthening．Ifusinghtestrain—srtengthenedaustenitic stainlesssteel，thethicknessofinnercylindercouldbereducedby50％ nad45％ accordingtodesing — by—rulesanddesing —by—analysismehtodsrespectively．Furthermore，basedonlimitanalysis，the loadbearingcapacityofthevesselcouldbeincreasedby139％ ． Keywords：strain—strengthening；light—weightdesing ；desing —by—urles：desing —by—analysis；li