基于有限元(FEM)模擬的P91大口徑厚壁無(wú)縫鋼管的熱擠壓工藝研究.pdf

1、P91厚壁無(wú)縫管性能優(yōu)異，有良好的熱強(qiáng)性、強(qiáng)耐腐蝕性和低熱膨脹性，被廣泛用于各類耐高溫鍋爐管中，但P91材料合金含量較高，加工成型困難，經(jīng)過(guò)多年的引進(jìn)發(fā)展目前國(guó)內(nèi)只有少數(shù)幾家可以生產(chǎn)成品P91無(wú)縫鋼管，由于成品率不高，工藝改進(jìn)進(jìn)展緩慢，造成國(guó)產(chǎn)P91無(wú)縫鋼管成本過(guò)高，在與國(guó)外同類產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，國(guó)內(nèi)消耗長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。
　　2009年后，伴隨著一系列重型擠壓裝備的研制成功，采用熱擠壓法生產(chǎn)高質(zhì)量P91厚壁管走入人們視野。本文以

2、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)為依托，利用有限元軟件DEFORM來(lái)模擬分析P91厚壁管的穿孔制坯過(guò)程和熱擠壓成型過(guò)程，采用熱力耦合方法分析了穿孔過(guò)程中金屬的流動(dòng)規(guī)律，速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、等效應(yīng)力場(chǎng)等。
　　在對(duì)熱擠壓過(guò)程的分析中，通過(guò)與相關(guān)文獻(xiàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)做對(duì)比，驗(yàn)證了模型的可靠性，隨后重點(diǎn)分析了P91厚壁無(wú)縫鋼管在熱擠壓過(guò)程中的各種場(chǎng)量，包括模具的溫度場(chǎng)、表面磨損情況等，揭示了P91厚壁管在熱擠壓成型過(guò)程中的變形規(guī)律。
　　分別對(duì)不同的溫度﹑擠

3、壓速率及型腔曲線下的擠壓力情況做對(duì)比分析，在坯料1250℃﹑100mm/s的參數(shù)條件下最大擠壓力達(dá)到了199MN，當(dāng)溫度下降50℃，擠壓力增幅可達(dá)20％左右；針對(duì)不同擠壓比作對(duì)比研究，在擠壓比為5的時(shí)候最大擠壓力為102MN，對(duì)應(yīng)同參數(shù)下擠壓比為9時(shí)最大擠壓力262MN，增幅達(dá)156.9%；不同的型腔曲線對(duì)擠壓力影響較小（文中兩例相對(duì)差值在1%以內(nèi)），但對(duì)坯料的應(yīng)力狀態(tài)有影響較大；在坯料存在偏心20mm狀況下，即坯料內(nèi)外圓心相互偏離20