厚板大型封頭9Ni鋼高溫本構方程構建

黃天倫1，魏坤霞1，魏 偉1，郭 強，杜慶柏1，呂向陽

(1.常州大學 材料科學與工程學院 石油和化工行業裝備表面工程與新材料重點實驗室，江蘇常州 213164；2.常州曠達威德機械有限公司 常州市高端異形特材封頭工程技術研究中心，江蘇常州 213171)

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壓力容器廣泛應用于化工、建材、食品、紡織、航天、造紙等工業領域，封頭是壓力容器的重要承壓部件[1-2]。隨著世界經濟與工業生產的迅猛發展，以及國家對環境問題的越來越重視，人們對清潔能源——液化天然氣(Liquified Natural Gas，簡稱LNG)的需求量越來越大[3-5]，國內外建造大型LNG設備和壓力容器的需求也隨之不斷增加，并且對其安全性要求也越來越高，對大型厚壁封頭的成型精度要求也相應提高。目前，建造大型低溫儲罐和壓力容器的主要用材是低溫韌性優良的9Ni鋼[6]。9Ni鋼是Ni質量分數為8.5%～9.5%的鐵素體型超低溫用鋼，是LNG工程中一種非常關鍵的低溫材料，其直接與冷凍的液化天然氣接觸，主要用作于液化天然氣儲罐、船以及其他配套設施的內部結構材料，具有較高的強度和良好的超低溫韌性[7]。9Ni鋼厚板大型封頭(厚度≥20 mm，直徑≥2 500 mm)是液化天然氣罐中最重要的部件之一，也是成型加工過程中最困難的部分。采用有限元數值模擬可以預測金屬熱成形過程的成形力、驗證模具及工藝設計、可能出現的缺陷，并且數值模擬的精度主要取決于模擬過程中使用的材料高溫本構模型，因此建立精確的高溫本構模型對材料成形加工具有重要意義[8]。本文通過厚板9Ni鋼的熱壓縮試驗，在不同溫度、不同應變速率的情況下，采用雙曲正弦形式的Arrhenius公式構建厚板9Ni鋼的高溫本構模型?！?br>