碳钢不锈钢复合无缝钢管穿孔及多道次轧制成型过程的现代分析

2022-12-08 版权声明 我要投稿

近年来,我国石油产业发展迅速,特别是冶金制造以及石油产业发展迅猛,为我国石油钢材产业提供了好的发展空间。在传统的石油管生产中,其主要是借助专用的螺纹管以及油管进行连接,并结合特殊的拉伸以及压缩和弯曲等处理,加强复合应力以及复杂腐蚀环境影响,并结合机械力学性能以及特殊不锈钢耐腐蚀性进行处理,让金属管能够满足机械性能以及耐腐蚀性的要求,可见,这种特殊的不锈钢处理技术在石油化工以及特殊核电产业都有着重要的影响。

一、无缝钢管的生产过程分析

一般而言,在整个无缝钢管的处理过程中,首先都会选择实心原材料,并经过穿孔和定轻径处理等工序,让实心中的坯料处理后穿过中心的钢管,且在此基础上,改变坯料的变化量和收缩率。经过轧制工艺,再将钢管进行处理,最终改变其定减径处理,保证钢管能够按照一定尺寸保持定性,减少变形量。

二、无缝穿孔工艺分析

在钢管产业中,多是采用压力穿孔等无缝钢管衔接技术,为了保证在中等无缝钢管中,降低工业建设成本,提升无缝穿孔工艺技术,并最终提升整个产品的精度尺寸以及表面整合度,无缝穿孔技术也就被提出。目前,我国最常用的穿孔器有“曼式穿孔机”“菌式穿孔机”以及“狄舍尔穿孔机,“卡尔梅穿孔机”等。

分析其建设历史,这种穿孔方式最早起源于19世纪末,无缝穿孔的过程较为复杂。在穿孔过程中,其基本穿孔管原理是在借助轧辊然后顶向穿孔,让整个圆形空孔变成圆管坯。经过处理,由轮轴带动获得初步的螺旋运用,并经过运转实现,最终推动穿孔进程,管坯的螺旋运功经过不平行以及不交叉的错落布置,最终保证整个管径随着螺旋运动,让整个运转环境变成参数化的切向速度以及轴向运动。在整个过程中,需要注意两个参数,首先是半转螺距,指的是每个轧件经过运转处理后哦,轮轴加工两次会有的前近距离。另一个较为重要的数据是“单位压下量”期指得是每一个轧件经过轮轴加工后呈现的半径压下量。

经过穿孔处理后,所得的零配件的表面粗糙且整个厚壁不均匀,需要二次加工,让整个零件都保持均匀后才能够投入使用,毛管轧制也就是对穿孔以后的毛管进行壁厚加工,最终会实现减壁延伸,提升整个零部件的质量。

三、碳钢不锈钢复合无缝钢管穿孔及成型过程分析

对于新型的钢管运行原理,整个钢管在运行处理中,应当注重生产环境以及产品需要要求,选择有效的“压力穿孔机”。为了进一步探讨无缝钢管穿孔以及多道次轧制过程,本文选取了碳钢和316不锈钢双层金属复合钢管作为主要研究对象,希望经过应力分析以及应变以及温度场的变化,并结合机械力学性能以及特殊不锈钢耐腐蚀性进行处理,让金属管能够满足机械性能以及耐腐蚀性的要求研究其应力分布特点,最终研究整个无缝钢管的工艺技术。

(一)模型处理

首先对穿孔机进行整理,针对变形工具,确定研究试验中的穿孔机轮轴、顶头以及导板等因素。在边界条件处理时候,让顶头以及轮轴的边界条件作为传热刚体,且让整个管坯的初始温度设计在1000摄氏度左右,实验环境温度设计为25℃,轮轴温度初设值为200℃,整个顶头温度设计为400℃。整个实验过程都要保证对称面零位移。在实验过程中要对管坯设置一个初始速度,并让整个速度控制在管坯尾部,整个推板主要用作实际穿孔处理,当管坯被咬合后,对整个流程进行反方向推动。

(二)穿孔过程分析

对整个无缝穿孔过程处理分析,整个管坯穿孔的过程是以一个特殊的轧制过程,试验管的变形量大且均匀,在金属顶头进入穿孔区域内,实心管坯也会在短时间内转化为“空心毛管”,让整个管件变形严重。结合3Dmax数据分析,结合有限元网格以及数据分析,可以制动生成一个网格优化系统,以此来更加精准分析运行系统,保证穿孔精细。

在整个穿孔过程中,应当对轮轴压校正壁厚不均匀问题进行分析,最后提升整个轮轴的运行质量和效果。在整个运行过程中需要注重以下特点。首先是压缩比问题,若整个斜轧延伸机压缩比为2:1以上,不经过轧延后壁厚处理也能够龙之不均率,无论毛管培壁厚问题如何,其都能够得到一定改善。其次,在抔管处理过程中,一般而言,毛管厚壁外径变化越大,对整个处理校正效果就越明显。压力穿孔后的毛坯下降到只有原来的十分之一时候,对整个厚壁不均的问题处理最佳。最后,经过合理的机械调整以及轧辊装置处理,能够让整个装置的矫正质量提升。

以上可知,通过新制造的管法工艺,能够提升无缝钢管厂处理方式,优化整个管法处理技术,结合整个钢管壁厚不均处理分析,优化其实测值控制在百分之3以上,不超过百分之七,可以控制整个厚壁均匀程度,该技术能够提升连铸方坯的使用率,节约整体的资源,综上所述,这种方式处理可行。

(三)成型过程分析

金属无缝钢管穿孔的过程都需要分析钢管的穿孔以及导板、顶头和整体布局,其整个过程都需要分析交错布局的管坯,其成型过程也是经过轧制工艺,再将钢管进行处理,最终改变其定减径处理,保证钢管能够按照一定尺寸保持定性,减少变形量。有限元数据分析仿真分析,可以明显观察到两轴之间的双金属管坯的变化过程。可以结合计算机分析,明显观察到管坯的变化先是从咬入以及减径,减壁以及轧制成型都会经历外形直接变化过程。在管坯和轮轴入口椎咬合时候,会形成一个椭圆形的断面,经过轮轴旧的集中变形再到后期的聚集,能够保证轧制有足够的动力,且在管坯和轮轴位置结合的时候,会因为减径和减壁的影响发生较大的变形,经过精细化处理后,轮轴的外观开始改变,整个轮轴的精细化模式呈现,双金属官配会因为受到均匀的碾压,在轮轴出口出呈现出稳定的状态,随着口径的变大,管坯变形会变化,整个椭圆形的压扁渐渐变化,直到最后双金属管坯经过圆抛处理后呈现出较为完整的轮轴。

以上可知,结合应力分析,在计算机模拟环境下,分析了双金属无缝钢管以及稳定轧制造的轴向应力、环向和径向应力,经过三个应力变化和处理分析,据应力变化分析显示,双金属的应力之间都发生了符号性的变化。结合处理应力分析,在轮轴相接触的外径部分,都会有拉应力向压应力转换的状态,且整个应力处理的环节也在200Mpa左右,这有利于坯料的集中形成和变形处理,经过轴向拉应力100Mpa处理后,坯料的轴向运行载和轮轴接触过程中,内壁以及界面的轴向运动发生明显变化,最终保证应力以及轴向应力在外径和内壁处理之间发生明显的变化,这样就阐述了坯料在整个处理过程中,存在轴向拉应力和环向拉应力变化。

结合相关制造工艺分析,在整个斜轧处理时候,坯料会呈现特殊的运动规矩,结合一定运行的综合环境分析,经过轧辊的整体咬入处理分析,碾压角也会因为其角度变化发生适当变化。且坯料在经过斜轧处理处理过程中会呈现螺旋形的运动轨迹,并在整个压制变形过程中提升,经过坯料的节点运行轨迹,让其沿着周边运动,形成特殊的运动现象。

但是整个轴向运动的速度也会变化,在整个轧制出口处理以及速度运行保持一定变化。最后,分析引力场变化,结合综合的实时环境分析,当两辊斜轧稳定阶段变化出现明显的阶梯形变化时候,整个外层的管坯会成正比提升,最大值能够达到600Mpa,但是顺着内部应力的变化,应力都会集中在轧辊接触区整体原因是因为管坯在这个变形区域的变化程度以及变化范围影响大,若分析转动速度,其线速度也是最大的,整体外层应力也会提升到420Mpa以上,但是内部应力会降低到290Mpa以上。

四、结语

近年来,我国石油产业发展迅速,特别是冶金制造以及石油产业发展迅猛,为我国石油钢材产业提供了好的发展空间。综上所述,经过以上综合分析,结合我国工业建设发展,促进生产技术运行,为了保证在中等无缝钢管中,降低工业建设成本,提升无缝穿孔工艺技术,并最终提升整个产品的精度尺寸以及表面整合度,无缝穿孔技术也就被提出。

本文针对双金属无缝钢管穿孔过程进行数据化分析,结合相关运行原理,针对有限元网格特征以及材料特性,应力变化以及速度等方面进行了分析,最后对其成型过程进行了相关性讨论,希望能够相关单位提供参考借鉴。

摘要:作为现代的重要钢材技术之一,不锈复合无缝钢管以及多道路次轧制成型过程较为复杂。这种技术制造的不锈钢技术价格低廉且耐腐蚀性好,在石油以及时化领域都有着较好的应用空间。为了进一步探讨无缝钢管穿孔以及多道次轧制特点,本文针对不锈钢复合无缝钢管成型以加工过程分析,结合相关运行原理,针对有限元网格特征以及材料特性对其整个加工工艺过程进行以下分析阐述,希望能够为相关单位提供参考借鉴。

关键词:复合无缝钢管穿孔,多道次轧制,成型过程

参考文献

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