J55钢级中直径厚壁HFW套管成型过程有限元仿真

目前生产中工艺规程的制定大都建立在经验或实验的基础上,许多工艺环节无法进行定量计算、产品质量难以保证,针对这一制造难题,将有限元技术引入工艺过程的分析计算.研究了切削力对薄壁零件加工变形的影响;建立了切削加工过程中,因材料去除引起毛坯初始残余应力释放与再分布,导致工件产生加工变形的有限元分析模型,并进行了实验验证.根据有限元模拟分析结果,提出了相应提高工件制造精度的工艺措施

研究了n80-1和n80-q两种交货状态下hfw套管的力学性能、微观组织、残余应力以及沟槽腐蚀性能。研究发现,n80-1组织为铁素体、珠光体及少量贝氏体,n80-q组织主要是回火索氏体,且n80-1焊缝中心有一明显沿纵向的金属流线,而n80-q金属流线宽度变窄,而且模糊不清。通过tem观测,n80-1焊缝附近母材区珠光体的片层结构完整清晰,而焊缝区的珠光体片短小、且杂乱无章,这种微观组织必然对应较高的残余应力。n80-1hfw焊管宏观残余应力达到235～258mpa,而n80-q残余应力很小,整管热处理可以有效地消除焊管残余应力,但增加了生产成本。随着加载应力的增大,沟槽腐蚀敏感性线性增大。

主要介绍了国外hfw焊管企业在中直径管线管用厚壁hfw焊管的产品研发方面所涉及的技术和成熟做法,对提升我国中直径管线管用hfw焊管制造技术水平有所借鉴,也有利于利用现有制造资源和提升现有装备技术水平。通过产品拓展和研发,hfw焊管的外径已从610mm扩大到660mm,壁厚从20mm以内提高到25.4mm,并以良好的产品使用性应用在油气输送等工程中。分析认为:生产线的技术提升和装备完善,是中直径管线管用hfw焊管产品延伸拓展的有效手段。

通过有限元软件ansys/ls-dyna对槽钢辊弯成型过程建立有限元模型,分析该过程中应力、应变和位移场情况,得到了槽钢在该过程中的变形特点和规律。研究结果为冷弯型钢产品的开发、孔型的设计等问题提供了预测模型,是对辊弯成型理论的补充,可以作为生产实践的有益参考。

随着我国石油工业的快速发展,对石油套管的需求逐年增多,对其性能的要求也进一步提高。介绍了中海石油金洲管道有限公司研发的非调质n80钢级hfw套管的化学成分设计、金相组织、生产工艺路线、核心技术和控制要点、产品性能等。检验、试验结果表明:研发的非调质n80钢级hfw套管满足apispec5ct标准的要求,具有较高的冲击韧性,同时焊缝对沟槽腐蚀不敏感。

钢格板剪切过程是一个复杂的弹塑性大变形过程,其主要特点是变形区域非常小、变形力集中,同时还涉及断裂问题。为了更好地研究钢格板剪切机制,运用大型有限元软件ansys/ls-dyna对剪切过程进行仿真,得到剪切过程中变形区的应力应变分布规律和力能参数,并与实验数据和经验公式得到的结果进行比较,证明了有限元模拟的可靠性,为优化剪切参数、提高剪切质量和刀具寿命提供合理依据。

针对高频焊(hfw)套管用j55钢纵剖热轧钢带存在成分偏析,且钢带中心偏析较严重,制管后中心偏析带位于焊缝处,在线焊缝正火热处理后,焊缝热影响区偏析带上便出现条状马氏体的问题,在材料设计上通过降c、降mn来减轻钢带中心偏析,加入微量nb补偿因降c、降mn而导致的强度损失,改善管加工工艺性能并防止粘扣。加入微量ca净化钢液,促使mns球化,提高材料的综合性能。研制出一种适用于高频焊j55钢级纵剖料用钢及符合apispec5ct标准的套管。

介绍了莱钢开发j55石油套管用钢的过程。通过铌、钛复合微合金化的成分设计与合理的生产工艺制定,开发了具有高强度、高韧性和良好焊接性能的石油套管用钢产品,产品具有成分均匀、氧含量低、晶粒细小的特点,较好地满足了用户的使用要求。

详细论述了石油套管用钢j55在北钢集团北营轧钢厂1780mm热连轧生产线的生产实践,针对此钢种高强度与高冲击韧性等特殊的力学和工艺性能要求,在成份设计上采用了低c、中mn,并适当添加了nb、ti等元素,在轧制工艺上采用了低终轧温度、低温大压下量的控轧控冷工艺,使其产品性能与尺寸指标均达到了用户要求,从而具备了批量生产j55的能力。

应用ansys对双级套管螺纹连接进行性能仿真,建立双级套管螺纹有限元模型,利用接触分析模块,分析螺纹各扣牙受力情况,最后总结了双级套管螺纹连接受力分布规律,并与普通套管螺纹接头作了比较,结果显示双级套管螺纹接头各扣牙受力分布要比普通套管螺纹均匀。研究结果提高了对双级套管接头应力水平的认识,对改进套管连接螺纹设计,提高套管接头的连接质量,促进特殊套管螺纹接头的发展具有一定的参考价值。

利用通用非线性的abaqus软件对多道次辊弯成形过程进行建模以及数值模拟,对辊弯成形工艺及成形规律进行了研究,为辊弯成形的工程设计、工艺参数和辊弯设备的调整提供了科学的依据。整个辊弯成形过程基于动力显式算法,建立风管共板法兰多道次辊弯成形的有限元模型。其中涉及了辊弯成形的模型建立、单元选择、边界条件、有效速度质量放大系数的选择等辊弯成形的一般性问题解决方法。

金属钢瓶的爆破压力是其重要的安全技术指标,目前的数值计算方法不能有效对气瓶的爆破压力进行准确预测。提出了基于扩展有限元的数值计算方法对钢瓶的爆破进行了数值仿真,仿真结果表明该方法能准确预测钢瓶的爆破压力,可以为钢瓶工程设计和事故预防提供支撑。

对于高压压力容器,按常规等面积法设备开孔壁厚较厚,在开孔接管连接部位有很大的应力集中。应用有限元方法,对内压工况下设备开孔进行应力分析,同时按照jb4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》进行应力评定。分析表明,有限元分析设计更为经济可靠,为高压容器厚壁开孔的优化设计提供有力的计算依据。

针对j55钢套管出现螺纹连接处漏水现象,通过锰盐磷化和锌盐磷化接箍进行上卸扣试验分析,认为螺纹粘扣是造成螺纹连接处漏水的主要原因。从上扣扭矩、接箍磷化、螺纹脂、螺纹参数及螺纹表面质量几方面对影响粘扣的因素进行了详细分析,提出了合理的上扣扭矩量、优化的螺纹参数、优良的磷化工艺以及选择优质的螺纹脂,可从根本上解决套管接箍端螺纹漏水问题。

根据生产实践探讨了焊接油套管对板材机械性能和化学成分的要求,指出热轧带钢合理的元素配比,良好的显微组织、优良的机械性能、精确的尺寸控制是生产优质油套管的前提所在。j55低c、mn、nb、v、ti微合金化钢采用冶炼低c、低s、高纯净度钢技术,通过添加nb、v、ti等微合金元素控轧控冷,发挥晶粒细化和析出强化的作用,得到细晶粒的铁素体-珠光体组织,为焊接油套管的生产创造了良好的条件

介绍了唐钢1580生产线生产石油套管用钢j55的工艺流程、产品成分性能及钢卷表面出现翘皮缺陷的现象。对连铸坯质量、粗轧立辊轧制力、热卷箱模式等因素进行了试验分析,认为j55出现翘皮缺陷是由于连铸坯表面存在角裂纹,在经粗轧立辊轧制后进一步加重产生的。而连铸坯角裂缺陷的产生与连铸拉速的波动及铌的碳氮化物在奥氏体晶界析出有关。提出了加强对二冷喷嘴的检查维护力度,保证铸坯宽度方向温度均匀分布;提高铸坯矫直前温度和钢中钛含量的改进措施。

为了考核波纹管联轴器在热-力共同作用下的强度和在发射频率下的刚度,首先利用在三维建模软件ug中建立了波纹管联轴器的有限元模型,然后结合有限元软件的nastran求解器,对波纹管联轴器进行了热-应力耦合分析和工况模态有限元分析,最后通过对有限元仿真结果进行分析,得到了其力学特性。

介绍了武钢hfw660焊管机组生产q345c级φ660mm×22mm高频焊管的工艺过程,从成型、焊接、热处理方面对大壁厚焊管的工艺进行了研究。生产的22mm焊管经检验结果表明,其力学性能、金相组织等均满足了要求,标志着我国生产22mm厚度高频焊管的成功。

通过对热镀锌过程带钢边部过镀锌缺陷(eoc)的fluent仿真,获得了相关工艺参数与带钢上气压的影响关系,并基于带钢上流场分析,提出了eoc产生机理,获得了相应的边部锌层厚度控制工艺对策,使锌层厚度分布更加合理化,有利于带钢边部板形控制,提高了产品实物板形质量。

通过对拱型槽板成型过程进行有限元仿真模拟,分析了回弹对拱型槽板成拱变形的影响;同时,进行了拱型槽板成形的试验研究,有限元仿真模拟计算结果与试验结果具有较好的一致性。为制定加工金属拱形屋顶的工艺参数提供了理论依据。

型材挤压过程金属变形流动的有限元仿真

盾构施工会导致地层的沉降并会对周边的建筑产生影响,对其进行分析具有重要的工程价值。在综合考虑了现有的有限元模拟方法的基础上,结合济邵高速公路中开挖的隧道为例,根据非线性有限元法的基本原理,利用大型非线性有限元软件ansys三维动态模拟隧道开挖的过程,计算结果揭示了在盾构推进过程中地表沉降分布以及特点,得到盾构法开挖引起的地表沉降曲线,其形态与peck计算得出的横向地表沉降槽正态分布曲线的形态基本一致。仿真结果揭示了隧道推进过程中的周围土体的移动规律、地表面水平位移及地面沉降规律、已建隧道管片应力变化规律。