时间:2015-12-20 23:30:03 所属分类:天然气工业 浏览量: 214
摘 要:利用有限元分析软件对石油套管的热处理过程进行模拟,分析不同热传导率对淬火应力的影响;计算不同回火温度以及回火保温时间下的残余应力。 关键词:石油套管 热处理 有限元 石油套管主要用于钻井过程中和完井后对井壁的支撑,以保证钻井过程的进行和
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摘 要:利用有限元分析软件对石油套管的热处理过程进行模拟,分析不同热传导率对淬火应力的影响;计算不同回火温度以及回火保温时间下的残余应力。
关键词:石油套管 热处理 有限元
石油套管主要用于钻井过程中和完井后对井壁的支撑,以保证钻井过程的进行和完井后整个油井的正常运行。目前很多学者已能成功地模拟工件在淬冷过程中心部和外部各点在不同时刻的应力、应变状态及最后的残余应力、应变的分布[1],刘庄等自行开发了软件,对淬火过程的温度场、组织场等进行了计算[2];李连进等对1Cr5Mo合金无缝钢管进行了正火、回火等过程的试验研究,得到了1Cr5Mo合金无缝钢管的最佳力学性能[3];
本文以N80级石油套管热处理的残余应力作为研究对象,对包钢石油套管热处理过程进行有限元模拟,建立了N80级石油套管热处理过程的三维瞬态非线性有限元模型,充分考虑了相变等因素,对石油套管淬火、回火以及冷却过程的温度场、应力场进行数值模拟,并拟定不同方案研究其对残余应力的影响。
1参数的确定
在石油套管热处理的有限元模拟过程中,需要用到密度、弹性模量、泊松比、塑性应力—应变关系、线膨胀系数等力学物理参数以及热传导系数、比热容、相变潜热等热物理参数。相关的热物理参数如热传导系数、比热容等,都是随温度而变化的,通过查阅有关的工具手册即可获得。
2热处理过程的模拟
2.1建模求解
本文研究的是N80级石油套管,尺寸为外径177.8mm,壁厚8.05mm,长度为5m,材质为34Mn6。石油套管采用实体单元,冷床采用刚性体,通过定义点—面接触来定义两者之间的接触。套管并采用C3D8T实体单元即八结点热耦合六面体单元。
表1 N80级钢的化学成分
CSiMnSPAl
0.3-0.60.15-0.351.3-1.6<0.03<0.030.02-0.05
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