本文關(guān)鍵詞：石油井口裝置關(guān)鍵件的失效分析

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【摘要】：本論文以斷裂失效與涂層剝落的閥板和開裂失效的上法蘭件為研究對(duì)象,在通過強(qiáng)度公式復(fù)驗(yàn)和采用SolidWorks Simulation有限元分析核實(shí)閥板和上法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)和材料選材符合設(shè)計(jì)要求后,通過理論分析和損傷零件的破壞分析,確定其失效機(jī)制,據(jù)此,可以合理地解決石油井口裝置在制造與使用過程中所出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象,為提高石油井口裝置關(guān)鍵件的服役壽命提供了理論與實(shí)踐依據(jù)。對(duì)制造工藝不妥之處提出了相應(yīng)的解決方案,并付諸實(shí)踐。取得了如下的研究成果:論文的主要結(jié)論如下:1.通過采用理論公式復(fù)核,以及采用SolidWorks Simulation建立有限元分析模型進(jìn)行分析,核實(shí)了閥板和上法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)和材料選材符合設(shè)計(jì)要求;2.閥板的斷口斷裂機(jī)理為脆性斷裂,熱處理工藝回火溫度和回火時(shí)間控制不當(dāng)導(dǎo)致閥板的強(qiáng)度和斷裂韌性均較低。表面敷焊Ni合金層后,Ni60敷焊合金層和12Cr13基體的線膨脹系數(shù)是有一定差異,由于保溫溫度和保溫時(shí)間的處理不當(dāng),造成殘余應(yīng)力的大量存在,界面存在大量的微觀缺陷,敷焊合金層與基體的結(jié)合力較弱,高速流體對(duì)閥板導(dǎo)流孔的內(nèi)壓引起合金層存在張應(yīng)力,與合金層內(nèi)殘余應(yīng)力疊加,在硬質(zhì)相和微觀缺陷部位產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致敷焊合金層產(chǎn)生了裂紋。調(diào)質(zhì)工藝由一淬一回改為一淬兩回,以及調(diào)整閥板敷焊Ni60后的保溫溫度和保溫時(shí)間避免了閥板斷裂;3.WC-10Co-4Cr涂層與基體母材屬于物理結(jié)合,涂層晶間存在孔隙或極少數(shù)未熔顆粒,在高溫、高壓的腐蝕氣體和液體環(huán)境下,腐蝕介質(zhì)會(huì)沿孔隙擴(kuò)散到基體與涂層的界面發(fā)生腐蝕,影響粘接強(qiáng)度,再加上12Cr13材料不適用于H2S分壓值高的工況環(huán)境,腐蝕的起點(diǎn)從局部腐蝕開始,點(diǎn)蝕形成坑蝕,涂層表面會(huì)起泡,最終涂層脫落;4.上法蘭開裂的主要原因:鍛前加熱與鍛后冷卻過程的熱應(yīng)力和淬火加熱與冷卻過程中的熱應(yīng)力累積,在中心部位產(chǎn)生三向拉應(yīng)力,以及不同時(shí)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變所形成的組織應(yīng)力,試壓誘發(fā)促發(fā)了前述的殘余應(yīng)力,使上法蘭鍛件開裂。通過更充分的鍛造工藝可以減輕混晶帶來的不利影響,采取砂冷的措施降低鍛造冷卻過程的冷卻速度。同時(shí)調(diào)整調(diào)質(zhì)工藝,由原來的一淬一回改為一淬兩回,避免了上法蘭開裂。5.通過對(duì)閥板和上法蘭這兩種石油井口裝置關(guān)鍵件的失效分析,明確導(dǎo)致零件發(fā)生開裂失效主要原因是熱處理工藝不當(dāng)和保溫時(shí)間不科學(xué),為產(chǎn)品的持續(xù)改進(jìn)提供了理論與實(shí)踐依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：失效分析 12Cr13 閥板 上法蘭
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE931.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-22
• 1.1 概述10-16
• 1.1.1 石油井口裝置概況11
• 1.1.2 國外研究與應(yīng)用概況11-15
• 1.1.3 國內(nèi)研究與應(yīng)用概況15-16
• 1.1.4 石油井口裝置的關(guān)鍵部件16
• 1.2 失效分析基礎(chǔ)理論16-19
• 1.2.1 失效分析的基礎(chǔ)思路16-18
• 1.2.2 機(jī)械零件的主要失效形式18-19
• 1.3 本論文主要工作概述19-22
• 1.3.1 本研究的背景及特點(diǎn)19-20
• 1.3.2 本研究的技術(shù)路線20-22
• 2. 試驗(yàn)材料及測(cè)試方法22-24
• 2.1 樣品選擇與制備22
• 2.2 分析及測(cè)試方法22-24
• 3. 閥板斷裂分析24-40
• 3.1 閥板工況24-25
• 3.2 閥板設(shè)計(jì)及有限元分析25-29
• 3.2.1 閥板的設(shè)計(jì)計(jì)算25-26
• 3.2.2 有限元分析26-29
• 3.3 檢測(cè)分析結(jié)果29-37
• 3.3.1 宏觀斷口觀察29-32
• 3.3.2 微區(qū)成分測(cè)定32
• 3.3.3 力學(xué)性能試驗(yàn)32-33
• 3.3.4 微觀斷口觀察33-36
• 3.3.5 金相組織觀察36-37
• 3.4 斷裂原因分析及總結(jié)37-39
• 3.4.1 斷裂原因分析37-39
• 3.4.2 小結(jié)39
• 3.5 閥板斷裂的改進(jìn)建議39-40
• 4.閥板噴涂層脫落及點(diǎn)蝕分析40-48
• 4.1 閥板現(xiàn)場使用工況40
• 4.2 檢測(cè)分析結(jié)果40-45
• 4.2.1 宏觀觀察40-41
• 4.2.2 微區(qū)成分確定41
• 4.2.3 力學(xué)性能試驗(yàn)41-42
• 4.2.4 腐蝕觀察42-45
• 4.3 脫層原因及點(diǎn)蝕原因分析45
• 4.4 小結(jié)45-46
• 4.5 建議46-48
• 5. 上法蘭開裂失效分析48-58
• 5.1 上法蘭開裂簡介48-49
• 5.2 設(shè)計(jì)計(jì)算及有限元分析49-52
• 5.2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算49-50
• 5.2.2 有限元分析50-52
• 5.3 檢測(cè)分析結(jié)果52-56
• 5.3.1 宏觀形貌觀察52-53
• 5.3.2 斷口宏觀分析53
• 5.3.3 化學(xué)成分測(cè)定53-54
• 5.3.4 硬度測(cè)試54
• 5.3.5 力學(xué)性能檢驗(yàn)54-55
• 5.3.6 非金屬夾雜物55
• 5.3.7 金相組織觀察55-56
• 5.4 開裂失效原因分析56-57
• 5.4.1 裂紋形成工序（檢測(cè)結(jié)果）56-57
• 5.4.2 裂紋形成原因57
• 5.5 小結(jié)57
• 5.6 上法蘭開裂的改進(jìn)建議57-58
• 6. 結(jié)論58-60
• 致謝60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果66

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 楊小平;張建成;尤蔚;劉艷澤;;采氣井口裝置自動(dòng)化氣密封試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J];石油礦場機(jī)械;2008年05期

2 龔偉安;;高壓井口裝置閥體端部螺紋法蘭設(shè)計(jì)中的問題[J];石油機(jī)械;2006年03期

3 李海生;;化學(xué)成分對(duì)1Cr13鋼中鐵素體含量的影響[J];特鋼技術(shù);2006年04期

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本文編號(hào)：791350