發(fā)布時間：2018-01-21 07:39

  本文關(guān)鍵詞： 大直徑圓鋼 42CrMo 熱處理工藝 數(shù)值模擬 力學(xué)性能預(yù)測　出處：《東華大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：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(xué)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(xué)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(dǎo)結(jié)合的方法,分析圓鋼在熱處理過程中溫度、組織、應(yīng)力及應(yīng)變的變化規(guī)律,預(yù)測其力學(xué)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(xué)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(shè)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(zhǔn)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(yīng)力應(yīng)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(xué)性能解析計算結(jié)合的方法預(yù)測42CrMo鋼調(diào)質(zhì)處理后的力學(xué)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(shè)計了不同的熱處理試驗方案,利用Deform軟件進行了仿真;基于仿真結(jié)果,建立了熱處理工藝參數(shù)與調(diào)質(zhì)處理后力學(xué)性能的函數(shù)關(guān)系式。5.根據(jù)某廠力學(xué)性能要求,建立了多目標(biāo)優(yōu)化模型,優(yōu)化了Ф228.6mm、Ф292.1mm、Ф342.9mm的42CrMo圓鋼熱處理工藝。
[Abstract]:Casing is an important structural part for oil production, and its performance and service life have an important impact on the safety and reliability of the exploitation process. In order to improve the production efficiency, the diameter of the casing increases gradually. Higher requirements for mechanical properties. P110 grade round steel after tempering has a very high comprehensive mechanical properties, often used in the production of oil casing. Therefore, the production enterprises. Scientific research institutes pay more and more attention to the research and development of heat treatment technology for petroleum casing billets-large diameter round steel. This paper is based on the measured data of heat treatment process and product properties of round steel in a certain factory. By using the method of numerical simulation and theoretical derivation, the variation of temperature, microstructure, stress and strain of round steel during heat treatment is analyzed, its mechanical properties are predicted, and the post-rolling heat treatment process of large diameter round steel is optimized. The main work is as follows: 1. The material library model of 42CrMo steel is established, including the transformation kinetic curve, the thermal physical property parameter model of different quenching phase and the hardness model. The transformation characteristics of different quenching phases in 42CrMo steel during cooling, the variation of thermal physical properties with temperature and the hardness of quenching phase were analyzed. The temperature collecting system and quenching device were designed. The curves of temperature change with time of 42CrMo round steel in different quenching medium were measured. Based on the inverse heat transfer method. The comprehensive surface heat transfer coefficient of the material under different quenching conditions was calculated and the accuracy of the calculated heat transfer coefficient was verified .3.The temperature field and microstructure field of 42CrMo round steel with different diameters during quenching were analyzed. The change of stress-strain field; A method combining numerical simulation of quenching with analytical calculation of tempering mechanical properties is proposed to predict the mechanical properties of 42CrMo steel after quenching and tempering treatment. The quenching process parameters and tempering process parameters for 42C steel are analyzed. Effects of quenching and tempering properties of rMo steel; For 42CrMo round steel with different diameters, different heat treatment test schemes were designed and simulated by Deform software. Based on the simulation results, the functional relationship between the process parameters of heat treatment and the mechanical properties after tempering is established. 5. According to the requirements of mechanical properties of a certain factory, a multi-objective optimization model is established, and the optimization of 228.6 mm is achieved. Heat treatment of 42CrMo round steel with 292.1 mm and 342.9 mm.
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE931.2;TG161

【參考文獻】

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本文編號：1450878