奧氏體相材料（奧氏體不銹鋼，鎳基合金等）的膨脹節(jié)校核疲勞即可嗎？不用考慮強(qiáng)度破壞嗎？！

在用SW6等國產(chǎn)軟件計(jì)算換熱器的膨脹節(jié)時，經(jīng)常遇到奧氏體相材料的膨脹節(jié)，當(dāng)組合應(yīng)力大于2倍的屈服時，只要疲勞校核通過就合格了！要確定這個規(guī)定是否合理，我們要理清一個問題奧氏體相材料的膨脹節(jié)是否會發(fā)生強(qiáng)度破壞。在網(wǎng)上查了一下只看到十幾年前有一起把304材料膨脹節(jié)的失效判定為強(qiáng)度失效的，還寫了幾篇論文，沒見到破壞圖片也沒仔細(xì)看論文內(nèi)容；不清楚判斷是否準(zhǔn)確。在國外標(biāo)準(zhǔn)方面：日本標(biāo)準(zhǔn)和ASME標(biāo)準(zhǔn)中都明確是要評定膨脹節(jié)的強(qiáng)度的。不知道國內(nèi)的專家為啥就一棍子打死覺得奧氏體相材料的膨脹節(jié)就不會發(fā)生強(qiáng)度破壞！

日本標(biāo)準(zhǔn)膨脹節(jié)的應(yīng)力分類

ASME Ⅷ-1膨脹節(jié)的工況和應(yīng)力的規(guī)定

ASME Ⅷ-2膨脹節(jié)的規(guī)定

注：Sps=max（3S,2Sy）即取3倍許用用力和2倍屈服的大值。注意如果奧氏體相材料經(jīng)過應(yīng)變強(qiáng)化，用應(yīng)變強(qiáng)化后的強(qiáng)度，許用應(yīng)力再取0.9倍的屈服強(qiáng)度就不合適了！

前二天做了臺BKM換熱器的分析，換熱管是不銹鋼，殼體材料Q345R,膨脹節(jié)材料304，由于管程壁溫遠(yuǎn)大于殼程壁溫，管殼程變形差接近15mm。在SW6的模擬計(jì)算書中膨脹節(jié)的組合應(yīng)力1200多MPa由于意外工況設(shè)計(jì)次數(shù)較少只有100次，疲勞校核合格所以膨脹節(jié)計(jì)算合格。分析的結(jié)果膨脹節(jié)最大應(yīng)力1124MPa，這個值如果按ASME或日本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行應(yīng)力分類評定的話是遠(yuǎn)超許用應(yīng)力的。即使考慮奧氏體相材料的應(yīng)變強(qiáng)化導(dǎo)致的屈服強(qiáng)度增加還是一樣會超過很多。

整體模型

局部模型

應(yīng)力分析結(jié)果

綜合考慮國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，實(shí)際使用膨脹節(jié)的破壞形式。我認(rèn)為在限定條件中要明確給出組合應(yīng)力大于2倍屈服且小于x倍的屈服才可以疲勞計(jì)算合格，證明膨脹節(jié)沒有問題。例如我分析的這臺設(shè)備的膨脹節(jié)最大應(yīng)力值已經(jīng)大于6倍的設(shè)計(jì)溫度下的屈服了！而且看計(jì)算結(jié)果即使再大一些疲勞計(jì)算還是會通過！

不銹鋼材料的常溫實(shí)際屈服大概在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的1.3-1.8倍（小廠生產(chǎn)的材料除外），不銹鋼膨脹節(jié)成型的過程會導(dǎo)致材料的屈服強(qiáng)度提高大約再次翻倍。ASME BPVC標(biāo)準(zhǔn)的薄壁膨脹節(jié)規(guī)定可以取2.3倍標(biāo)準(zhǔn)屈服值。目前國內(nèi)的不銹鋼材料常溫屈服很高，做非常溫（例如200℃）的性能試驗(yàn)會發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)溫度下的屈服就已經(jīng)不比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定高多少了甚至有時都不滿足標(biāo)準(zhǔn)的高溫屈服要求，抗拉強(qiáng)度還會不滿足設(shè)計(jì)溫度下抗拉強(qiáng)度的規(guī)定。綜合考慮國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際情況，個人認(rèn)為奧氏體相材料的膨脹節(jié)的組合應(yīng)力應(yīng)控制上限；根據(jù)溫度和材料的實(shí)際屈服值，上限控制在4-7倍的設(shè)計(jì)溫度下的屈服強(qiáng)度；一般情況下不建議超過6倍屈服！

上面提到了非常溫的材料的實(shí)際屈服問題，順便說一下雙標(biāo)材料如SA-240 304/304L，常溫力學(xué)性能很容易滿足要求。但是高溫時就很有難度了，如果用雙標(biāo)材料時，設(shè)計(jì)溫度稍高時建議附加高溫拉伸試驗(yàn)，提出高溫屈服強(qiáng)度要求。