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对焊法兰油淬过程温度场数值

更新时间  2021-07-28 18:29 阅读
对焊法兰是管件的一种,是指带颈的、有圆管过 渡的 ,并与管子对焊连接的法兰。 对焊法兰不易变 形,密封好,应用广泛,适用于压力或温度大幅度波动 的管线或高温、高压及低温的管道,也适用于输送价 格昂贵、易燃、易爆介质的管路上,公称压力在 PN16 MPa 左右。 对焊法兰需承受较大的压力,同时具有良 好的塑性和韧性,在热处理中需进行调质处理,即淬 火和高温回火,得到的组织为回火索氏体。 对焊法兰 油淬过程是加热到 Ac3或 Ac1温度,保温后大于临界 冷却速度,冷却得到马氏体的热处理工艺[1] 。 在 ANSYS 软件的分析中属于瞬态热分析。 然而 在油淬时,对焊法兰各部分在冷却时的温度有差异, 导致形成的组织不同,分布不均匀,最后在零件内部 产生残余应力[2] 。 由于对焊法兰一般采用含碳量小于 0.77%的亚 共析钢,淬火后期望得到马氏体组织,因为马氏体组 织能够强化钢铁材料,马氏体在高温回火时将变成多 边形晶粒,回火索氏体由多边形晶粒与颗粒状渗碳体 组成。 亚共析钢淬火时,冷却温度和冷却时间对奥氏 体转变成珠光体、贝氏体还是马氏体起着决定性的作 用。 研究淬火过程的温度与时间的关系,对分析淬火 产物有极其重要的意义。

通过对合股设备的项目改造,既顺应了企业文明 生产要求,又提高了生产管理水平。 在满足钢丝绳产 品质量标准要求的前提下,降低了企业的生产成本,

1 对焊法兰有限元模型的建立

对焊法兰的建模是在 ANSYS 中进行的,根据对 焊法兰的几何及边界条件周期的对称性,对零件的 1 /10 建立模型。 首先,建立下部的部分空心圆柱,再 在部分空心圆柱上挖出螺栓孔,然后建立上部的部分 空心圆锥,最后将这几部分体积粘接起来,结果如图 1 所示。

2 对焊法兰网格划分

对焊法兰的密度为 7 850 kg/m3 ,比热容为 460 J/kg· ℃,导热系数为 35 W/m· K。 设置单元边的 长度为 0.001 m,采用自由网格划分,单元类型为三 维六面体单元 SOLID70 3 ,划分网格后的模型如图 2。

3 施加载荷和求解

对焊法兰的所有表面,包括插螺栓孔表面施加对 流换热载荷,换热系数为 530 W/m2 · K,油的温度为板,起到辅助加热的作用。 保温罩和油箱内安装有温 度传感器,通过温度传感器将温度信号反馈给温控 仪,由温控仪控制电加热器的运行。

4回油装置

后变形器加热油箱必须预加一定量的油脂,进行 传导加热。 当油箱油脂收集到回油液位时,油脂将沿 回油槽回收到主加热油箱进行循环利用

2012 年 9 月该石油钢管钢绳有限公司合股车间 对一台合股机进行了改造,安装了高温压缩空气吹油装置和后变形器加热融油装置,通过 1 个月的生产试 运行,彻底解决了合股机机体周边的甩油污染问题。 根据生产用表面脂量的记录,改造前用油量为 25.4 L/天,改造后用油量为 23.5 L/天,可节油为 1.9 L/ 天。 经过对样品钢丝绳含油量的检测,改造后的钢丝 绳股含油量符合标准检测要求。 目前该石油钢管钢绳有限公司根据生产试运行 的数据正在规划合股车间其他合股设备的淋油改造 项目,来整体改善合股车间生产设备的生产环境和淋 油浪费的问题。

 减少了污染,极大地改善了劳动者的生产操作环境。
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