p110石油套管淬火過程中的溫度場和應(yīng)力場的變化
p110石油套管的生產(chǎn)需要調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火）以獲得良好的綜合力學(xué)性能。在淬火和冷卻過程中，常采用室溫直接淬火，淬火組織以馬氏體為主。在冷卻過程中，熱應(yīng)力和組織應(yīng)力共同作用，使p110石油套管內(nèi)的殘余應(yīng)力更加復(fù)雜。但馬氏體的抗變形能力較差。當(dāng)殘余應(yīng)力達到某一臨界值時，馬氏體層的薄弱部位會出現(xiàn)裂紋源甚至淬火裂紋。因此，研究淬火冷卻過程中溫度場和應(yīng)力場的變化尤為重要。
許多學(xué)者經(jīng)常將這種淬火過程的模擬限制在二維耦合場模擬中，并且經(jīng)常忽略相變潛熱的影響。此外，工件的熱性能和邊界傳熱系數(shù)大多由常數(shù)簡化，這降低了模擬計算的精度。p110石油套管考慮了邊界傳熱系數(shù)，相變潛熱和熱性能等非線性因素。建立了淬火冷卻過程中的三維非線性瞬態(tài)熱耦合模型。使用有限元軟件ANSYS模擬冷卻過程中的溫度場，分析了應(yīng)力場的變化規(guī)律和分布狀態(tài)，以及溫度場與應(yīng)力場之間的關(guān)系。
淬火冷卻過程中，p110石油套管徑向溫差先增大后減小，軸向與徑向溫差先增大后增大，冷卻溫度為2.5s時，外表面溫差減小到389℃；冷卻至5.5s時外表面開始轉(zhuǎn)變?yōu)?89℃。當(dāng)p110石油套管溫度小于280℃時，馬氏體轉(zhuǎn)變基本完成。
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