石油鉆桿管端加厚成形數(shù)值模擬研究.pdf

1、鉆桿是石油天然氣行業(yè)進行油氣資源勘探、開發(fā)的重要工具。鉆桿由于工作在拉、彎、扭等交變應力及高腐蝕性的條件下,工程中對鉆桿的強度、韌性、抗腐蝕性及疲勞特性提出很高的要求。鉆桿內加厚過渡區(qū)長度Miu及過渡圓角半徑R在很大程度上決定著鉆桿產品的使用壽命。本文以有限元技術為工具,以提高鉆桿內加厚過渡處長度Miu、過渡圓弧半徑R大小以及改善內加厚過渡部位成形質量為研究目標,針對規(guī)格為φ114.3×10.92 mm石油鉆桿管端內外加厚展開工作。

2、r>　　 首先,采用剛粘塑性本構模型及熱力耦合有限元法,對鉆桿管端加厚建立有限元模型,并對鉆桿管端加厚進行了“過程模擬”,重點揭示出模具形狀、溫度等典型工藝參數(shù)對鉆桿加厚成形,尤其是鉆桿內加厚過渡處成形的影響規(guī)律,為鉆桿工藝設計提供依據(jù)。
　　 經研究表明,模具過渡段長度6對鉆桿成形質量有著重要的影響,b值過大模具阻力不易形成,b值過小則鉆桿內加厚過渡處較陡,從而削弱鉆桿使用性能,b控制在30～50 mm較為合適。
　　

3、 第二、第三工序下管坯完全加熱段應分別后移50 mm,相應地,溫度過渡段亦分別后移,這一研究結論有效地避免了鉆桿內加厚消失處出現(xiàn)褶皺等缺陷;管坯首次完全加熱長度控制在600～650 mm。
　　 依據(jù)相似原理及常溫塑性模擬準則,選用陶土塑泥為模擬材料,對鉆桿管端加厚進行物理模擬實驗。結果顯示,物理模擬環(huán)境下成形結果與數(shù)值模擬結果一致。
　　 本文所述工藝方案,確保了鉆桿內加厚過渡處連續(xù)、光滑,且Miu可達200mm左右