低温压力容器用铝合金

作者:to88通盈官方网站发布日期:2020-10-23 23:32

  低温压力容器用铝合金_其它_职业教育_教育专区。铝合金压力容器简介 中铝科学技术研究院 温志先 1 ? ? ? ? 一、压力容器发展方向 二、铝合金压力容器应用现状 三、铝合金压力容器制造 四、低温压力容器用铝合金发展 2 一、压力容

  铝合金压力容器简介 中铝科学技术研究院 温志先 1 ? ? ? ? 一、压力容器发展方向 二、铝合金压力容器应用现状 三、铝合金压力容器制造 四、低温压力容器用铝合金发展 2 一、压力容器发展方向 3 压力容器发展方向 21世纪以来,在全球节能减排的大环境下,安 全与经济并重、安全与资源节约并重的发展理 念在压力容器行业内逐渐形成共识,轻量化已 成为压力容器行业发展的主导方向。 4 压力容器发展方向 近年来,我国有色金属压力容器的设计制造水平不 断提高,国内相关法规和标准也得到了极大的发展。 但国内压力容器主要材料仍为传统钢材料,导致能 耗及重量较大,不但耗费了更多的资源,也降低了 国产容器的经济性和竞争力。 我国为贫镍国家,为解决镍资源不足,我国开始在 压力容器制造业中推广铝合金材料,继而大力提倡 用钛及钛合金材料,但铝合金以较低的价格及良好 的低温力学性能,得以在压力容器行业快速推广应 用。 5 二、铝合金压力容器应用现状 6 铝合金压力容应用现状 铝合金材料具有如下特点: (1)耐腐蚀 防腐蚀是有色金属压力容器的最主要 用途之一。由于铝合金的化学性能各不相同 ,其耐腐蚀介质范围和程度也各不相同。铝 材中,纯铝的耐腐蚀性最好,其防腐介质包 括醋酸、浓硝酸、碳酸氢铵以及尿素等; 7 铝合金压力容应用现状 (2)传热性能好 常用的压力容器用材中,奥氏体不锈钢的热导 率较差、碳素钢和低合金钢的热导率一般,而铝材 的热导率较高,特别是纯铝;纯铝的热导率约为碳 素钢的3倍、奥氏体不锈钢的17倍,因此铝材常用于 制造换热容器。 8 铝合金压力容应用现状 (3)比强度高 常用的结构材料中,铝材的密度较小,同钢材相 比,其比强度(抗拉强度与密度之比)更高。对于移动式 压力容器,材料的比强度更高则意味着设备重量更轻, 运输过程中可以降低能耗,节约成本。如碳素钢Q235 的相对密度约为7.8,我国标准中其许用应力为113MPa; 5083铝合金的相对密度约为2.7,许用应力为67MPa;同 等载荷条件下,Q235钢的质量约为5083铝合金的1.7倍, 因此,铝材常用于制造移动式压力容器,如罐车、航 天用低温容器等。 9 铝合金压力容器应用现状 (4)耐低温 有色金属材料的耐低温性能普遍较好,一般不 会产生低温脆性,可在低温环境中保持较高的塑性 和冲击韧性。其中,铝材的耐低温性能最好,可用 至一269℃,无需任何附加要求;因此,铝合金压力 容器广泛用于低温环境中,如空分设备中的分馏塔 及各类低温储罐常采用铝材制造。 10 铝合金压力容器应用现状 表1 不同温度下的铝合金抗拉强度和屈服强度 合金状态 1100-H14 温度/℃ 23 0 -80 -196 2014-T6 23 0 -80 -196 3003-H14 23 0 -80 -196 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 117 117 125 138 415 427 448 495 145 145 152 172 125 130 138 207 483 495 510 585 152 152 165 240 11 铝合金压力容器应用现状 合金状态 温度/℃ 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 4032-T6 23 0 -80 -196 317 317 317 330 215 215 220 248 380 385 400 455 262 262 275 380 5052-H34 23 0 -80 -196 6063-T6 23 0 -80 -196 215 220 228 248 240 248 262 325 12 铝合金压力容器应用现状 合金状态 7075-T6 温度/℃ 23 0 -80 -196 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 503 515 545 635 572 593 620 703 13 铝合金压力容器应用现状 表2 不同温度下铝合金断裂韧性 合金和状态 2014-T651 2024-T851 温度/℃ 23 -196 23 -196 断裂韧性(KIC)/Mpa*m1/2 23.2 28.5 22.3 24.4 2124-T851 2219-T87 23 -196 23 -196 26.9 32.0 39.9 46.5 14 铝合金压力容器应用现状 合金和状态 5083-O 6061-T861 温度/℃ 23 -196 23 -196 断裂韧性(KIC)/Mpa*m1/2 27.0 43.4 29.1 41.8 7039-T6 7075-T651 23 -196 23 -196 32.3 33.5 22.5 27.6 15 铝合金压力容器应用现状 (5)防铁离子污染 在食品、医药以及染料等一些石化产业中,产 品中的铁离子含量往往要受到严格控制,因此相关 设备不宜采用普通钢材制造,而须选用不锈钢或有 色金属材料。铝材由于价格便宜,最常用于制造防 铁离子污染容器。 16 铝合金压力容器应用现状 对于铝合金材料压力容器的设计压力,我国 有特殊规定,JB/T4734-2002《铝制焊接容器 》中规定其最高设计压力为8MPa,由于实际 应用中铝制压力容器已用至12MPa,因此 2009版《容规》又将其最高设计压力提高至 16MPa,大大拓宽了铝合金在压力容器中的应 用对象及范围。 17 铝合金压力容器应用现状 图1 铝合金LNG罐车 18 铝合金压力容器应用现状 图2 LNG船 19 铝合金压力容器应用现状 图3 CZ-5液氧箱 20 铝合金压力容器应用现状 图3 CZ-5液氢箱 21 三、铝合金压力容器制造 22 铝合金压力容器制造 (1)标准 ? ? JB/T 4734-2002《铝制焊接容器》 适用:全铝、衬铝, 设计压力≤8MPa(含常压) (2)常用材料 ? 纯铝,铝锰合金,铝镁合


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