过程设备设计 教学课件 ppt 作者 郑津洋 董其伍 桑芝富 主编 33 2.ppt

讨论题 工程上应从哪些方面来确保焊接质量？ 浙江大学承压设备研究室 * 浙江大学承压设备研究室 * 浙江大学承压设备研究室 * 浙江大学承压设备研究室 * 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 MATERIALS FOR PRESSURE VESSELS AND INFLUENCES OF ENVIRORMENT AND TIME ON PROPERTIES OF THESE MATERIALS 压力容器制造 冷、热加工 焊接组对 热处理（必要时） 3.2 压力容器制造工艺对钢材性能的影响 3.2.1 塑性变形 3.2.2 焊接 3.2.3 热处理 研究冷或热压力加工造成的塑性变形、焊接工艺和热处理对钢材性能的影响 3.2.1 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 一、应变硬化 二、热加工和冷加工★ 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： 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 热加工或热变形: 凡是在再结晶温度以上进行的塑性变形 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 在再结晶温度以下进行的塑性变形 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。 ▲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。 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强度、 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 第二项合金 四、应变时效 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。 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。 3.2.2 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 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 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。 2、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