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液氢储运压力容器用不锈钢材料选材的研究

论文作者高洁1，张卫斌2，金晓飞1，孙浩1，康帅1，罗晓钟1，臧鹏芸1杂志期数2024年11月刊
关键词液氢；压力容器；不锈钢材料；奥氏体稳定性系数；马氏体自发转变温度
作者单位1.张家港中集圣达因低温装备有限公司， 江苏 苏州 215632； 2.江苏省特种设备安全监督检验研究院， 江苏 苏州 215600
对奥氏体不锈钢材料S31603进行了拉伸试验和-196、-269 ℃下的冲击试验。试验结果表明，S31603材料的抗拉强度、屈服强度均随温度下降而大幅升高，断后伸长率虽略有降低但仍能满足使用需求。因此对于奥氏体不锈钢材料的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率等指标，只要满足材料标准的室温指标即可。S31603在-196、-269 ℃下的侧向膨胀量均大于0.53 mm，能够满足液氢容器的力学性能需求。调研了市场常见的奥氏体不锈钢材料并计算了马氏体自发转变温度。计算结果显示，不锈钢材料S31603的奥氏体稳定性系数为负值，不锈钢材料S31608的奥氏体稳定性系数为正值，但2种材料的马氏体自发转变温度均高于液氢容器的工作温度-253 ℃，因此不锈钢材料S31603、S31608均无法满足液氢容器的使用要求。在不锈钢材料S31608基础上调整了C、N、Ni元素含量，开发出奥氏体不锈钢材料S31608-LH。其奥氏体稳定性系数均为正值，马氏体自发转变温度低于-253 ℃，满足液氢容器的使用要求。对S31608-LH钢板、钢锻件和钢管进行力学性能试验，其在室温下的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率以及-196 ℃下冲击功和侧向膨胀量均超过液氢容器团体标准的指标限值，满足使用要求。
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