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锻压技术 2014年第12期39卷 10-13页

作者：赵旺初徐新成杨向东晏彬彬田娇赵子毅上海工程技术大学材料工程学院上海201620 上海工程技术大学工程实训中心上海201620

石油钻杆端部在加厚的过程中,钻杆内表面易发生折叠或屈皱,在交变载荷作用下易形成疲劳裂纹源,导致刺漏的发生。针对Ф101.6 mm×8.38 mm规格的石油钻杆,利用Deform-3D软件分别对石油钻杆内外加厚方式的镦锻过程进行模拟并优化最佳锻件... 详细信息

石油钻杆端部在加厚的过程中,钻杆内表面易发生折叠或屈皱,在交变载荷作用下易形成疲劳裂纹源,导致刺漏的发生。针对Ф101.6 mm×8.38 mm规格的石油钻杆,利用Deform-3D软件分别对石油钻杆内外加厚方式的镦锻过程进行模拟并优化最佳锻件的工艺尺寸,用以获得较好表面质量的锻件,并进行成形试验验证。研究结果表明,在石油钻杆内外加厚过程中,第1工步控制凸模行程可以避免出现凹陷现象;第2工步通过增加凸模行程可以将凹模过渡面引起的内表面凸起隐藏在内表面过渡起始处;将Ф101.6 mm×8.38 mm石油钻杆端部加厚工艺的第1工步行程设为105 mm,第2工步凸模行程设为83.27 mm时,能够得到表面质量较好的锻件。

关键词：石油钻杆折皱管端加厚有限元模拟

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石油钻杆管端加厚成形数值模拟研究

石油钻杆管端加厚成形数值模拟研究

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作者：郝长千中南大学

学位级别：硕士

钻杆是石油天然气行业进行油气资源勘探、开发的重要工具。钻杆由于工作在拉、弯、扭等交变应力及高腐蚀性的条件下,工程中对钻杆的强度、韧性、抗腐蚀性及疲劳特性提出很高的要求。钻杆内加厚过渡区长度Miu及过渡圆角半径R在很大程度... 详细信息

钻杆是石油天然气行业进行油气资源勘探、开发的重要工具。钻杆由于工作在拉、弯、扭等交变应力及高腐蚀性的条件下,工程中对钻杆的强度、韧性、抗腐蚀性及疲劳特性提出很高的要求。钻杆内加厚过渡区长度Miu及过渡圆角半径R在很大程度上决定着钻杆产品的使用寿命。本文以有限元技术为工具,以提高钻杆内加厚过渡处长度Miu、过渡圆弧半径R大小以及改善内加厚过渡部位成形质量为研究目标,针对规格为Φ114.3×10.92 mm石油钻杆管端内外加厚展开工作。首先,采用刚粘塑性本构模型及热力耦合有限元法,对钻杆管端加厚建立有限元模型,并对钻杆管端加厚进行了“过程模拟”,重点揭示出模具形状、温度等典型工艺参数对钻杆加厚成形,尤其是钻杆内加厚过渡处成形的影响规律,为钻杆工艺设计提供依据。经研究表明,模具过渡段长度b对钻杆成形质量有着重要的影响,b值过大模具阻力不易形成,b值过小则钻杆内加厚过渡处较陡,从而削弱钻杆使用性能,b控制在30～50 mm较为合适。第二、第三工序下管坯完全加热段应分别后移50 mm,相应地,温度过渡段亦分别后移,这一研究结论有效地避免了钻杆内加厚消失处出现褶皱等缺陷;管坯首次完全加热长度控制在600～650 mm。依据相似原理及常温塑性模拟准则,选用陶土塑泥为模拟材料,对钻杆管端加厚进行物理模拟实验。结果显示,物理模拟环境下成形结果与数值模拟结果一致。本文所述工艺方案,确保了钻杆内加厚过渡处连续、光滑,且Miu可达200 mm左右,大大提升了钻杆的使用性能。利用有限元技术对钻杆管端加厚成形进行研究,有效地揭示了管端加厚过程中金属流动规律,这一工作对钻杆加厚模具的设计、成形工艺参数的制定、钻杆性能的改善及高端产品的开发都具有工程意义和实用价值。

关键词：石油钻杆管端加厚有限元物理模拟

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石油钻杆管端加厚成形过程的数值模拟

石油钻杆管端加厚成形过程的数值模拟

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作者：聂拓中南大学

学位级别：硕士

钻杆是石油钻采行业中大量使用的重要零件,要求具有很高的强度、抗拉及抗疲劳性能。研究表明,在钻杆管端加厚过程中所形成的内加厚过渡带的形状对钻杆的使用寿命有显著影响。因此优化石油钻杆管端加厚工艺,改善钻杆内加厚过渡带的几何形... 详细信息

钻杆是石油钻采行业中大量使用的重要零件,要求具有很高的强度、抗拉及抗疲劳性能。研究表明,在钻杆管端加厚过程中所形成的内加厚过渡带的形状对钻杆的使用寿命有显著影响。因此优化石油钻杆管端加厚工艺,改善钻杆内加厚过渡带的几何形状,有利于减轻应力集中,提高钻杆的使用寿命。由于钻杆加厚成形过程的复杂性,必须通过适当的加热温度、变形体积、变形速度和变形力来保证管端加厚的形状和尺寸。本文通过对石油钻杆管端加厚工艺流程和影响因素的深入研究,在参考国内外研究成果的基础上,提出采用已得到广泛应用的热力耦合有限元法对石油钻杆管端加厚的成形过程进行分析研究,并开展了如下的具体工作:首先对石油钻杆管端加厚的成形过程进行分析,深入了解各因素对最终成形的影响,参考已有的经验设计和标准要求,针对G105级Φ127×9.19mm规格钻杆初步设计了钻杆管端加厚工具和加厚变形工艺方案。然后在考虑石油钻杆管端加厚的成形过程及工艺参数的基础上,设计了钻杆管用材料的物理模拟试验方案。在Gleeble-1500热模拟试验机上,采用等温压缩试验研究了石油钻杆用G105级钢(API标准)在高温压缩变形时的热塑性变形特性。在确认了试验的有效性和修正了由于变形功热产生的温升后,参考已有的经验公式,在Matlab软件中用回归分析方法建立了合适的石油钻杆用G105级钢高温条件下的流变应力本构方程。回归分析表明,该回归方程比较显著,在试验温度和应变速率范围内具有较高的精度。将上述所得本构方程作为有限元模拟时的材料模型,针对G105级Φ127×9.19mm石油钻杆,在大型有限元软件***中建立石油钻杆管端加厚的有限元模型,采用刚粘塑性热力耦合有限元法,对管端加厚初步设计的成形过程进行了模拟。通过对成形过程应力、应变场和温度场分析,揭示了管端加厚过程中的金属流动变化情况,对工艺和模具设计具有一定的参考意义和实际应用价值。最后针对初步设计工艺方案中出现的的管端加厚产品缺陷,对加厚工具及变形工艺进行改进,在***中对石油钻杆管端加厚过程再次进行仿真,最终得到了良好的产品形状。由于最终成形时所形成的内加厚过渡带形状并不是理想的锥体形状,本文采用成形曲线与理想直线进行对比的方法评价了内加厚过渡带形状的优劣,并在保证产品尺寸的情况下确定了最优的产品形状。

关键词：石油钻杆管端加厚本构方程热力耦合有限元法

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管端加厚工具孔型设计

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鞍钢技术 1966年第1期 43-51页

作者：王书智张之奇无缝钢管厂钢铁研究所

石油、地质用管在使用过程中最容易损坏的地方是其丝扣连接部分。为了提高丝扣连接强度,钢管端部须进行加厚。钢管端部加厚所采用的加厚设备有平锻机和卧式水压机两种。这两种加厚机的工作性质和管端加厚的变形状态都完全一样,仅机械结... 详细信息

石油、地质用管在使用过程中最容易损坏的地方是其丝扣连接部分。为了提高丝扣连接强度,钢管端部须进行加厚。钢管端部加厚所采用的加厚设备有平锻机和卧式水压机两种。这两种加厚机的工作性质和管端加厚的变形状态都完全一样,仅机械结构和作用原理有所不同。

关键词：管端加厚长度孔型冲头冲模

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工艺参数对管端加厚成形影响的数值模拟研究

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重型机械 2023年第1期 60-65页

作者：高国杰马辉秦伟超王建国谢凡中国重型机械研究院股份有限公司陕西西安710018

管端加厚工艺过程中,工艺参数的设定对产品最终成形质量具有显著影响。为了深入探究不同工艺参数对管端加厚成形过程的影响,利用三维建模技术结合Deform-3D软件,建立了油管管端加厚成形过程的有限元数值模拟模型,分析了坯料加热温度、... 详细信息

管端加厚工艺过程中,工艺参数的设定对产品最终成形质量具有显著影响。为了深入探究不同工艺参数对管端加厚成形过程的影响,利用三维建模技术结合Deform-3D软件,建立了油管管端加厚成形过程的有限元数值模拟模型,分析了坯料加热温度、冲头与坯料间摩擦系数、冲头进给速度以及坯料加热长度等四种工艺参数的变化对管端加厚最终成形质量和设备载荷的影响,并探究了其变化规律。结果表明,提高加热温度,降低摩擦系数,选取适中的冲头进给速度和管坯加热长度可有效提高加厚成形的最终产品质量,延长模具寿命,降低设备载荷。

关键词：管端加厚 Deform-3D 工艺参数

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