石油管用大直徑圓鋼軋后熱處理工藝數(shù)值模擬研究.pdf

1、石油套管是開采石油的重要結(jié)構(gòu)件，其性能和使用壽命對開采過程的安全性和可靠性有重要影響。為提高開采效率，石油套管的直徑逐漸增加，對其力學性能也提出了更高的要求。P110級圓鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有很高的綜合力學性能，常用于制作石油套管。因此，生產(chǎn)企業(yè)、科研院所越來越重視對石油套管坯料—大直徑圓鋼的熱處理工藝技術(shù)的研究及開發(fā)。
　　本文根據(jù)某廠圓鋼熱處理工藝和產(chǎn)品性能的實測數(shù)據(jù)，采用數(shù)值模擬與理論推導結(jié)合的方法，分析圓鋼在熱處理過程中溫度、

2、組織、應力及應變的變化規(guī)律，預測其力學性能，優(yōu)化大直徑圓鋼軋后熱處理工藝，主要完成了如下工作：
　　1.建立了42CrMo鋼的材料庫模型，包括相變動力學曲線，不同淬火相的熱物理性能參數(shù)模型及硬度模型；分析了42CrMo鋼在冷卻過程中不同淬火相的相變特點、熱物理性能隨溫度變化的規(guī)律以及淬火相的硬度。
　　2.設計了溫度采集系統(tǒng)及淬火裝置，測定了42CrMo圓鋼在不同淬火介質(zhì)中試樣溫度隨時間變化的曲線；基于反傳熱求解法，計算了材

3、料在不同淬火條件下的綜合表面換熱系數(shù)并驗證了所求換熱系數(shù)的準確性。
　　3.分析了不同直徑的42CrMo圓鋼在淬火過程中溫度場、組織場、應力應變場的變化情況；提出了將淬火數(shù)值模擬計算和回火力學性能解析計算結(jié)合的方法預測42CrMo鋼調(diào)質(zhì)處理后的力學性能。
　　4.分析了淬火工藝參數(shù)及回火工藝參數(shù)對42CrMo鋼淬火性能及回火性能的影響；針對不同直徑的42CrMo圓鋼，設計了不同的熱處理試驗方案，利用Deform軟件進行了仿真