合理設計頂頭材質—抗磨耐熱球石油裂化管的化學成分 ,抗磨耐熱石油裂化管的化學成分 針對熱軋石油裂化管均整機頂頭的工況條件和失效形式 .并通過試驗研究該材質的抗氧化性能 ,熱疲勞性能和抗磨熱性能 ;試驗結果表明 ,抗磨耐熱球墨鑄鐵在800℃氧化增重速度為 2.410gm2h,不足 45鋼的1/2;該材質頂頭的抗磨耐熱性能優良 ,頂頭壽命達到45鋼的4倍。穿孔頂頭是石油裂化管生產中消耗量大的關鍵工具之一石油裂化管的質量好壞,使用壽命的高低,對石油裂化管的質量、生產效率有很大的影響。因此,為了延長頂頭的使用壽命,減少不必要的損耗,對頂頭進行表面改性,從而提高其表面硬度、耐磨性及抗氧化性。等離子噴涂技術,可以有機的將基體與表面涂層的特點結合起來,發揮兩類材料的綜合優勢,獲得理想的復合材料結構。

  因此本論文采用石油管金屬陶瓷顆粒作為穿孔頂頭的噴涂材料,對噴涂后的頂頭進行溫度場及應力場的數值模擬。應用ANSYS有限元分析軟件對穿孔頂頭等離子噴涂及冷卻過程進行數值模擬。石油裂化管建立計算模型時,采用沿噴涂方向微小逐段前進,厚度方向微小逐層疊加來模擬真實的噴涂及沉積過程,得到涂層連續移動的基體和涂層的溫度場分布及熱應力分布。同時,為了進一步得到優質的復合涂層,計算過程中通過改變基體溫度,更換涂層材料,分析比較不同情況下頂頭的溫度場和應力場分布。結果表明WC作為鋁管涂層材料,基體溫度為室溫30℃時,隨著噴涂的進行,熱影響區域逐漸增大,模型的不同區域由于熱積累噴涂后表面高溫度增加。石油裂化管噴涂過程中,噴涂處涂層附近產生較大熱應力,噴涂結束,應力逐漸減小。石油裂化管頂頭經800冷卻至室溫時,頂頭涂層和涂層周圍產生殘余應力,大殘余應力出現在鼻部與徑帶連結處的涂層附近。對基體預熱至200℃后進行噴涂,噴涂過程中涂層溫度明顯升高,熱應力減小,頂頭經1800冷卻至室溫,殘余應力大大減小。Al2O3作為涂層材料,基體溫度為室溫時,所得溫度場及應力場結果與WC作為涂層材料時基本相同。對6016鋁合金進行單向拉伸試驗,分析不同應變速率對石油裂化管力學性能的影響,建立了6016鋁合金Johnson-Cook本構模型及其斷裂應變模型,并對鋁合金薄壁方管軸向沖擊載荷下的吸能特性進行分析,研究鋁合金方管的壁厚、長度和沖擊速度對其吸能特性的綜合影響。結果表明,石油裂化管鋁合金流動應力對應變率敏感性較低,但斷裂應變對應變率具有一定的敏感性。石油裂化管在軸向沖擊載荷下,鋁合金薄壁方管出現漸進屈曲變形,具有較好的吸能特性。但隨著厚度、長度和沖擊速度的增加,鋁合金方管容易出現混合變形模式,吸能特性有所降低。