[發明專利]基于奧氏體不銹鋼低溫性能的低溫容器內容器的制造方法

有效

• 申請號: 201310202785.6
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103278375A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 鄭津洋;繆存堅;黃澤;高曉哲;陳希;馬利
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;F17C1/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明涉及低溫容器的設計制造，特別涉及基于奧氏體不銹鋼低溫性能的低溫容器內容器的制造方法。

背景技術

低溫容器是一種運行在低溫環境下的承壓設備，采用低溫容器儲運是目前低溫液化氣體儲運的主要方式，該方式與氣態運輸相比具有儲存效率高、占地少等優勢，例如液化天然氣體積約為同質量氣態天然氣體積的1/625。隨著能源結構的調整以及我國對能源戰略的部署，作為液氧、液化天然氣等能源儲運裝備的低溫容器越來越受到國家的重視。2009年國務院頒布的《裝備制造業調整和振興計劃》就把大型液化天然氣運輸船及接收站、大型煤化工和天然氣輸送液化儲運設備（低溫容器為主要儲運設備之一）等列為裝備自主化的重點。低溫容器作為液化天然氣儲運的主要設備，在國家重點關注的天然氣管道輸送和液化儲運工程中扮演著重要的角色。

低溫容器一般由內容器、外容器、內外容器間真空夾層以及各種相關附件等組成，其中內容器用于盛裝液氮、液氧、液化天然氣、液氬等低溫液化氣體介質并承受由其帶來的壓力，是整臺設備的核心部分。因此內容器用低溫用鋼對材料的性能尤其是低溫性能要求很高。奧氏體不銹鋼是一種性能優良、韌塑性好的材料，其良好的低溫性能使其被廣泛用于低溫容器內容器的制造。低溫環境是低溫容器的主要設計工況，隨著溫度的降低，奧氏體不銹鋼的力學性能會發生很大的變化（如附圖1所示），材料應力應變曲線形狀會逐漸改變，其表征材料力學性能的主要指標如屈服強度、抗拉強度和斷后延伸率等也都會隨溫度降低而發生顯著改變，強度值會得到明顯提高，如國產典型奧氏體不銹鋼S30408的抗拉強度在-196℃低溫下可達到1200MPa以上，而常溫下僅在520MPa至720MPa之間。強度的提高意味著材料在低溫環境下可擁有更高的承載能力，然而我國目前在GB150-2011《壓力容器》和GB/T18442-2011《固定式真空絕熱深冷壓力容器》等低溫容器相關設計標準中并沒有考慮低溫對材料性能尤其是材料強度的強化作用，仍然采用室溫下的材料力學性能作為低溫容器設計的依據。若能考慮低溫對材料的強化作用，則可以明顯提高材料設計時的許用應力，從而降低容器壁厚、減輕容器重量，實現低溫容器的輕量化設計制造。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種基于奧氏體不銹鋼低溫性能的低溫容器內容器的制造方法。

為解決該技術問題，本發明采取的技術方案包括以下內容：

提供一種基于奧氏體不銹鋼低溫性能的低溫容器內容器的制造方法，包括以下步驟：

（1）獲取常溫至低溫環境下奧氏體不銹鋼力學性能變化規律

通過批量拉伸試驗，獲取奧氏體不銹鋼從常溫至低溫下的材料本構關系以及強度和韌性的表征值，至少包括屈服強度、抗拉強度和斷后伸長率；所述的低溫為0℃至-269℃，是指奧氏體不銹鋼最終使用環境的溫度范圍；奧氏體不銹鋼的試驗材料必須來自至少三個爐號的板材；

（2）確定低溫下奧氏體不銹鋼力學性能最小保證值

采用數理統計方法分析試驗數據，在確定奧氏體不銹鋼材料低溫下的屈服強度和抗拉強度符合正態分布后，采用統計學方法，根據工程應用的需要，選擇合適的可靠性、置信度來確定獲得屈服強度和抗拉強度的最小保證值所需試樣個數以及相應的最小保證值。若是需要應用在高精度高可靠性的場合，則可靠性和置信度需相應提高（其中可靠性和置信度與最小保證值之間的關系屬于公知技術手段）。

其中，屈服強度和抗拉強度的最小保證值通過以下公式計算獲得：