李亚欣
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刘雅政
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洪斌
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朱洪武
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邹喜洋
钢铁研究学报
以降低P110级石油套管淬火冷却过程中的热应力和组织应力为目的,提出了水淬+空冷和水淬+空冷+水淬两种冷却方式.利用逐层钻孔法测试了不同工艺下的残余应力,分析了淬火组织特征和残余应力对裂纹产生和扩展的影响.结果表明:直接淬火工艺的淬火组织为板条马氏体和孪晶马氏体共存,且孪晶马氏体的含量较多.水淬+空冷和水淬+空冷+水淬两种工艺的淬火组织为板条马氏体、下贝氏体和不同程度的残余奥氏体,水淬+空冷+水淬工艺中还有少量孪晶马氏体.水淬+空冷、水淬+空冷+水淬两种冷却方式和直接淬火工艺相比,钢管内的切向和轴向残余应力均减小,从而易减小钢管的变形,以及降低和缓解了钢管内微裂纹的产生和扩展趋势.
关键词:
石油套管
,
冷却方式
,
组织形态
,
残余应力
李亚欣
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刘雅政
,
周乐育
,
李阳华
,
邹喜洋
材料热处理学报
建立了石油套管在淬火冷却过程中温度、应力场的三维非线性热力耦合有限元模型,并分析了温度、应力场的变化规律和分布状态.模拟结果表明:冷却过程中,轴截面沿径向的温差先增加后减小,冷却2.5 s时,温差最大为274 %.冷却至5.5s时,外表面首先开始发生马氏体转变;当冷却至11.5 s时,套管整体温度≦280 9℃,几乎完成了马氏体转变.套管切向应力对套管影响作用最明显,在冷却初期,热应力作用使切向应力随温差增大而升高,减小而降低;发生组织转变后,热应力和组织应力共存,随冷却进行切向应力迅速升高,至7.5 s达到最大为561 MPa;完成组织转变后,只有热应力存在,随冷却进行温差减小切向应力亦降低.
关键词:
有限元
,
石油套管
,
淬火过程
,
耦合场
李亚欣
,
刘雅政
,
洪斌
,
朱洪武
,
邹喜洋
钢铁
利用逐层钻孔法测试了直接淬火和水淬+空冷+水淬2种冷却工艺下的残余应力,分析了2种工艺下残余应力对裂纹产生和扩展的影响.结果表明:直接淬火工艺下,切向残余拉应力为229～281 MPa,轴向残余拉应力为191～237MPa;水淬+空冷+水淬工艺下,切向残余应力为压应力,范围为-422～-185MPa,轴向残余应力为拉应力,范围为90～190MPa.与直接淬火工艺相比,优化冷却工艺使钢管切向应力变为压应力,轴向残余应力仍为拉应力但数值上减小,随孔深增加,轴向应力减小幅度趋于平缓,进而降低和缓解了钢管内微裂纹产生和扩展趋势.
关键词:
逐层钻孔法
,
石油套管
,
冷却工艺
,
残余应力
