φ139.7 mm×12.7 mm CB125HC 高抗挤套管 抗外挤性能研究

利用实物试验和有限元模拟研究了几何参数对高抗挤套管抗挤性能的影响。检测10支同批次φ139.7 mm×12.7 mm CB125HC套管的外径、壁厚等几何参数,利用立式挤毁试验系统进行挤毁试验,得到套管抗挤强度值。对检测的几何参数和挤毁结果进行分析,研究壁厚不均度、椭圆度等对套管抗挤能力的影响。利用实测数据建立有限元模型,计算各个样品的抗挤强度值并与API计算值和实测值进行比较。结果表明:高抗挤套管的抗挤强度远大于API计算值,说明API公式不适用于高抗挤套管,有限元结果与试验结果相近,用有限元方法可快速预测高抗挤套管的抗挤能力。

特殊螺纹接头参数对套管连接性能影响的有限元分析

为提升特殊螺纹套管接头的连接性能和密封性能,利用ANSYS软件建立套管特殊螺纹接头参数化有限元分析模型,并基于因素轮换法的基本思想,研究不同结构参数(包括螺纹承载面角度、台肩面角度、螺纹锥度)对套管接头连接性能和密封性能的影响。结果表明,在综合考虑接头的塑性变形和滑脱失效两个方面的影响,承载角应选择一个较小的角度值;在复合载荷工况作用下,负角度的台肩辅助密封的效果要好于直角台肩;套管在上扣力矩和轴向拉伸载荷作用下,当接箍内螺纹锥度等于套管外螺纹锥度时,套管接头的连接性能较好。

油套管特殊螺纹接头密封性能的有限元分析

为了提升特殊螺纹套管接头的密封性能,通过模拟油套管下井后的实际工作环境,利用ANSYS有限元分析软件研究和分析不同轴向拉伸载荷对套管接头密封性能的影响。研究结果表明:在复合载荷作用下,过大的轴向拉伸载荷会使螺纹粘扣现象严重,而且还会在密封接触面间产生泄漏通道,同时会使接触面间的接触压力和接触长度减小,接头密封效果变差。

复合载荷工况下特殊螺纹油套管接头三维有限元分析

考虑螺旋升角,应用Solid Works建立某特殊螺纹油套管接头的三维有限元模型并利用ANSYS软件进行有限元分析,分析不同复合载荷工况下油套管接头的应力分布情况。分析结果表明:在一定的内压范围内,管体的应力随内压的增大而增大,但对油套管接头的连接强度影响不大;在一定的轴向拉力范围内,轴向拉力的增大不会引起油套管接头螺纹牙两端的应力超过材料屈服强度,但可导致两端螺纹牙发生断裂失效,影响螺纹连接强度;复合载荷工况下,随着内压的增大,油套管管体和接箍出现向外扩张的趋势,密封面上的接触压力不断增大,可以起到提高油套管接头密封性能的效果。

无接箍直连型特殊螺纹CB-SF-Ⅱ套管的研发

介绍了无接箍直连型特殊螺纹接头CB-SF-Ⅱ的结构特点,利用有限元模拟方法分析该接头在服役过程中的典型工况。重点研究了接头的连接效率以及在复合载荷工况下的抗内压、抗外挤等性能,并介绍了全尺寸试验结果。结果表明,接头的连接效率达到管体强度的75%以上,接头的抗扭能力远高于同规格的API螺纹接头。

特殊螺纹油管接头重复上卸扣后的密封性能研究

ISO 13679规定特殊螺纹油管的气密封试验需要在9次上卸扣后进行,且特殊螺纹接头的上扣性能直接影响到其服役时的密封性能与连接强度。为探索有限元方法动态模拟多次上卸扣试验的可行性,建立了某锥面-锥面密封型特殊螺纹油管接头上卸扣的有限元模型,对该接头进行了9次上卸扣的全过程模拟,仿真分析了该接头的密封性能,并进行了实物试验验证。研究结果表明:特殊螺纹接头的气密封性能随着上卸扣次数的增加而降低,最终其密封指数降低为第1次上扣时的73%;密封面处的塑性应变是影响接头密封性能的重要原因;随着上扣次数的增加,特殊螺纹接头的密封接触长度呈现先减小后增大的趋势;在上卸扣过程中密封面过盈量的变化较为显著。通过与实物试验的对比,验证了该方法的可行性与准确性,为深入了解上卸扣试验对接头密封性能的影响提供了有效方法。

新能源汽车轻量化稳定杆的协同开发

顺应某车企的新能源乘用车稳定杆的轻量化需求,开展了选材、冶金工艺优化、产品空心化结构设计及其性能模拟、新产品试制、新产品性能试验验证等全产业链核心技术攻关,并最终成功开发出了轻量化且满足性能要求的空心稳定杆。结果表明,新开发的空心稳定杆相比于原实心稳定杆,实现了约26.88%的减重率,产生了良好的轻量化成效。其次,空心稳定杆经台架耐久性能试验50次未出现开裂等缺陷,满足车企对该产品寿命的要求。基于多性能目标的产品结构设计、对钢材成分波动及纯净度的有效调控、合理的制造工艺匹配,是空心稳定杆获得高耐久寿命的保障。

微合金化高性能结构钢开发及其在半挂车车桥上的应用

为满足商用车的节能减排需求,车轴等重要底盘件正向高承载、长寿命和轻量化方向发展。以某13 t挂车车轴为目标,在传统LZ27Mn2钢种基础上开发出了新型微合金化结构钢。通过新材料开发、结构优化、热处理、表面喷丸,成功开发出新车轴产品。相比于原车轴,新车轴成功减重约13.2%。新车轴基体屈服强度≥800 MPa、抗拉强度≥860 MPa、延伸率≥18%、常温冲击功≥130 J、-20℃冲击功≥100 J。新车轴经测试满足刚度、强度(安全系数≥6.0)及疲劳寿命要求(120万次),满足产品相关技术要求。

SA-192高频焊翅片管漏水原因

某SA-192高频焊翅片管发生漏水,采用宏观观察、尺寸测量、化学成分分析、金相检验、扫描电镜和能谱分析、硬度测试等方法对其漏水原因进行分析。结果表明:漏水的主要原因是焊接时高频电流集中在钢管表面,输入功率大而焊接速率小,造成表面局部受热严重,出现过烧缺陷;过烧缺陷导致钢管表面堆积大量焊渣,降低了基体材料的塑性和韧性,促使表面凹坑和孔洞的形成。

复合载荷作用下特殊螺纹套管接头性能分析

针对在复合载荷工况下石油套管易失效和易泄漏的问题,对复合载荷作用下套管特殊螺纹接头的应力水平和接触压力沿密封面的分布规律进行了研究。依据材料性能和套管接头的结构特点,对特殊螺纹套管接头进行了简化;运用ANSYS软件建立了套管接头的有限元模型,包括网格划分、加载和约束,然后利用ANSYS接触分析功能模块计算得到了特殊螺纹套管接头在上扣过盈配合、轴向拉力、内压以及复合载荷下的应力云图和接触压力云图,着重研究了套管在不同荷载作用下的连接性能和密封性能。研究结果表明:复合载荷中的各个单一载荷对套管接头的性能影响是不同的;轴向拉伸荷载对扭矩台肩和主密封密封性能影响较大,内部压力的增大能够提高接头的密封性能。

基于正交试验的油套管接头性能优化分析

为了对某一种特殊螺纹油套管接头的抗挤毁性能和连接性能进行优化分析,采用矩阵分析法对特殊螺纹油管接头的承载角、承受的外压、台肩角以及锥度的组合进行筛选。通过建立正交试验的多层结构模型和层结构矩阵,利用各层矩阵的乘积得出实验指标值(套管接头最大等效应力、抗挤毁压应力、螺纹处最大等效应力)的权矩阵,并计算出影响特殊螺纹油管接头的各因素(承载角、外压、台肩角、锥度)、各水平(套管接头最大等效应力、抗挤毁压应力、螺纹处最大等效应力)的权重;根据所研究指标值权重的大小,确定最优组合方案以及各因素对油管接头性能影响的主次顺序。结果表明:承载角为-10°、外压为50MPa、台肩角为-15°、锥度为1∶16.5时,特殊螺纹油管接头可以保持相对较好的抗挤毁强度和较高的螺纹连接强度。

30CrMo钢制轻量化乘用车稳定杆开发

以某乘用车实心稳定杆为开发目标,从材料选型、结构优化、工艺设计、性能仿真及验证方面研究和开发轻量化空心稳定杆,研究表明:选用的30CrMo结构钢拥有较好的强度和韧性匹配;基于稳定杆开发目标,通过优化直径、截面参数,降低局部应力,提升空心杆的刚度和疲劳寿命,通过仿真与性能验证,与实心稳定杆比,空心稳定杆刚度下降11%,疲劳寿命下降10.2%,在满足设计要求的前提下质量降低37%,达到轻量化开发目标。

不同pH值NaOH溶液对钛材微弧氧化膜水热处理后性能的影响

采用NaOH溶液对钛材表面含Ca,P微弧氧化膜进行水热处理能提高其医学性能,过去从水热处理工艺方面的探讨不多。在纯钛表面制备了含Ca,P的微弧氧化膜,并采用不同pH值的NaOH溶液进行水热处理制得了羟基磷灰石(HA)/TiO_2复合微弧氧化陶瓷层。分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)观察、能谱(EDS)分析、显微硬度及接触角测量等方法对水热处理前后陶瓷膜的化学成分、微观形貌、润湿性和显微硬度进行了研究。结果表明:含Ca,P氧化膜经NaOH溶液于210℃水热处理,其表面可以形成结晶度较高的棒状HA;随着溶液pH值升高,HA晶粒数量不断增加,晶粒长度逐渐减小,HA层逐渐细化和均匀;溶液pH值高于12.0时,氧化膜发生破坏并导致HA剥落;溶液pH值和温度分别为10.5和210℃时水热处理效果最好。

基于正交试验的特殊螺纹油管接头性能优化分析

为了对某一种特殊螺纹油管接头的连接性能和密封性能进行优化分析,利用矩阵分析法对特殊螺纹油管接头的承载角、承受的内压、台肩角以及锥度的组合进行筛选。通过建立正交试验的三层结构模型和层结构矩阵,利用各层矩阵的乘积得出实验指标值(台肩面接触应力,主密封面接触应力,螺纹处最大等效应力)的权矩阵,并计算出影响特殊螺纹油管接头的各因素各水平的权重;根据权重的大小,确定最优组合方案以及各因素对油管接头性能影响的主次顺序。结果表明:承载角为-3°,内压为30MPa,台肩角为-15°,锥度为1:16时,特殊螺纹油管接头可以保持相对较好的连接性能和密封性能。

CB80海洋管线管用无缝钢管的研制

根据深海管线管用无缝钢管的服役特点,设计开发出具有良好耐腐蚀性的CB80海洋管线管用无缝钢管。分析CB80海洋管线管用无缝钢管的钢种化学成分,介绍其热处理工艺,并检验样管的各项力学性能及耐腐蚀性。试验结果表明:该CB80无缝钢管具有良好的低温韧性,以及耐海水腐蚀和耐酸性介质腐蚀的能力,其理化性能指标也达到API Spec 5L—2012对X80Q钢级的要求。通过萃取复型和透射电镜的方法对析出的第二相粒子进行研究,发现其主要为NbC和TiN析出相。

CBFJ直连型特殊螺纹接头设计分析

介绍直连型特殊螺纹接头CBFJ的结构特点,利用有限元分析的方法,对该接头在服役过程中的典型工况进行分析;重点研究该接头的连接效率以及在复合载荷工况下的密封性能,并介绍其全尺寸试验结果。试验结果表明:CBFJ直连型特殊螺纹接头的连接效率达到管体强度的58%以上,在拉伸、压缩、内外压等复合载荷作用下,接头接触应力虽有显著变化,但保持了较高的密封指数,说明接头仍能保持良好的密封性能。

CPE机组上CB110-5Cr抗CO_2腐蚀油套管的研发

介绍了CB110-5Cr抗CO_2腐蚀油套管的化学成分及其设计思路。通过对样管的试制及其力学性能的测评,确定CB110-5Cr油套管的淬火、回火温度。通过对比CB110-5Cr和P110钢级样管的极化曲线和高温高压釜试验,评定CB110-5Cr耐腐蚀性能。试验结果表明:CB110-5Cr油套管的力学性能满足API Spec 5CT—2011中P110钢级的要求,且具有较高的冲击韧性;中低温时,随着CO_2分压的增加,CB110-5Cr油套管的抗腐蚀速率增加,其抗腐蚀性能明显优于P110钢级油套管;当温度升到90℃以上时,P110油套管的抗腐蚀性能优于CB110-5Cr油套管。

Φ114mm CPE机组高精度小直径薄壁管的生产

介绍了Φ114 mm CPE机组热轧生产径壁比∧27的Φ89 mm×3.2 mm、Φ108 mm×3.5 mm高精度小直径薄壁管的工艺方案及控制措施,分析了其生产控制的难点和重点。试制结果表明:穿孔壁厚偏差控制在7%以内和有效控制顶管工序纵向壁厚波动是保障成品尺寸的前提;热轧生产径壁比∧27、外径允许偏差(-0.5%^+0.5%)D、壁厚允许偏差(-9%^+9%)S的高精度小直径薄壁管是可行的。

高温高压射孔枪管的开发

介绍了高温高压射孔枪管的主要技术指标、钢种设计、生产工艺流程及力学性能检测结果。通过合理添加Cr、Mn、Mo、Nb、V等合金元素,保证了冶炼钢种的化学成分;采用CPE顶管机组制管和高精度LOI无氧化炉调质热处理及十辊矫直机一次矫直成型,保证了射孔枪管的几何尺寸、管体抗挤强度。检测结果表明:生产的射孔枪管具有较高的抗挤强度与良好的冲击韧性,可以满足最高200℃、180 MPa环境下油气井用射孔枪的使用要求。

CPE顶管机组热轧HRSG用超长薄壁管的开发

根据CPE顶管机组的特点，介绍了热轧HRSG用超长薄壁管的生产工艺流程及技术控制难点，并从壁厚均匀性与拉凹缺陷控制、内表面质量、性能控制等方面提出具体的解决方案。实践证明：通过优化变形分配、顶管孔型，控制芯棒尺寸及其温度，可有效减少拉断事故的发生，并控制拉凹缺陷的产生，实现顶管轧制3．0-3．3mm壁厚HRSG用薄壁管的稳定生产；通过除鳞后、张力减径前的中频补热及张力减径后的冷却速率控制，可稳定地控制热轧小直径HRSG用超长薄壁管的性能。