超高强度镦锻式空心抽油杆组织性能的研究

发布时间：2017-06-23 08:15

  本文关键词：超高强度镦锻式空心抽油杆组织性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当前我国的有杆抽油井数量不断增加,井深度也不断增加,对抽油杆的强度和韧性相应提出了更高的要求,一般强度的抽油杆已不能满足工况,因此超高强度的抽油杆研发工作刻不容缓。本文采用热模拟、力学性能测试、显微分析和计算机模拟等技术探讨了通过改变热镦锻工艺参数,使D级空心抽油杆用钢20CrMo能够获得更高的强韧性配合,达到H级抽油杆的性能要求的可行性。论文研究了不同热处理工艺下20CrMo试验钢的组织性能变化规律,分析了显微组织对力学性能的影响,建立起了超高强度镦锻式空心抽油杆工艺-组织-性能之间的关系,主要结论如下:(1)不同淬火加热温度下试验钢组织性能变化规律表明:试验钢经过淬火后,可以获得板条马氏体组织,随着加热温度的升高,试验钢的强度单调增加,在加热温度为900℃时,试验钢具有较好的强韧性配合。(2)不同冷却介质下试验钢组织性能变化规律表明:随着冷却速度的提高,试验钢的强度水平增加,塑性水平降低。在以水为冷却介质的冷却方式下,试验钢获得了一定量板条马氏体组织。多位向分布的致密马氏体板条、高密度的位错和细小的有效晶粒等组织结构赋予了试验钢良好的强韧特性。(3)不同原始组织的淬火后的组织性能变化规律表明:调质态的原始组织和一次淬火态的原始组织,经淬火后可以得到较好的强韧性配合。淬火次数的增多,并不一定能够得到良好的综合力学性能,相反会产生淬火脆性。(4)不同回火温度下试验钢组织性能变化规律表明:随着回火温度的升高,材料的抗拉强度、屈服强度等强度指标呈现下降趋势,但均高于原始材料。断后伸长率、断面收缩率等塑性指标和冲击韧性呈现上升趋势。(5)综合强塑性的考虑,对D级抽油杆用钢20CrMo采用二次淬火加550℃高温回火工艺处理后可得到良好的强塑性配合,满足H级抽油杆的性能要求。(6)利用Deform-3D软件建立了空心抽油杆杆头和接箍的成形模型,进行了工艺参数的模拟计算,并应用优化后的模拟工艺参数,进行实际生产,获得了合格的成形产品。
【关键词】：20CrMo钢 超高强度 空心抽油杆 组织 Deform模拟
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE933.2;TG142.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究背景与意义9
• 1.2 研究目的9-10
• 1.3 国内外发展现状10-14
• 1.3.1 超高强度抽油杆国内外研究现状10-11
• 1.3.2 镦锻式抽油杆国内外研究现状11-13
• 1.3.3 空心抽油杆国内外研究现状13-14
• 1.4 镦锻式空心抽油杆的设计14-17
• 1.4.1 钢种的选择14
• 1.4.2 结构形式选择14-16
• 1.4.3 小结16-17
• 1.5 研究内容和创新点17-18
• 1.5.1 研究内容17
• 1.5.2 创新点17-18
• 第二章 试验材料与试验方法18-22
• 2.1 试验材料18-19
• 2.2 力学性能试验19-21
• 2.2.1 强塑性试验19
• 2.2.2 冲击韧性试验19-20
• 2.2.3 硬度试验20-21
• 2.3 显微组织分析试验21-22
• 第三章 不同加热温度下 20CrMo钢的组织性能22-32
• 3.1 引言22
• 3.2 试验材料及方法22-23
• 3.2.1 试验材料22
• 3.2.2 试验方法22-23
• 3.3 试验结果及分析23-27
• 3.3.1 强塑性23-25
• 3.3.2 冲击韧性25-26
• 3.3.3 综合性能分析26-27
• 3.4 分析与讨论27-30
• 3.4.1 加热温度与晶粒尺寸27-28
• 3.4.2 加热温度与显微组织结构28-30
• 3.5 本章小结30-32
• 第四章 不同冷却介质下 20CrMo钢的组织性能32-38
• 4.1 引言32
• 4.2 试验材料及方法32-33
• 4.2.1 试验材料32
• 4.2.2 试验方法32-33
• 4.3 试验结果及分析33-35
• 4.3.1 强塑性33-34
• 4.3.2 冲击韧性34-35
• 4.3.3 综合性能分析35
• 4.4 分析与讨论35-37
• 4.5 本章小结37-38
• 第五章 不同原始组织下 20CrMo钢的组织性能38-44
• 5.1 引言38
• 5.2 试验材料及方法38-39
• 5.2.1 试验材料38
• 5.2.2 试验方法38-39
• 5.3 试验结果及分析39-41
• 5.3.1 强塑性39-40
• 5.3.2 冲击韧性40-41
• 5.3.3 综合性能分析41
• 5.4 分析与讨论41-43
• 5.5 本章小结43-44
• 第六章 不同回火温度下 20CrMo钢的组织性能44-52
• 6.1 引言44
• 6.2 试验材料及方法44-45
• 6.2.1 试验材料44
• 6.2.2 试验方法44-45
• 6.3 试验结果及分析45-48
• 6.3.1 强塑性45-46
• 6.3.2 冲击韧性46-47
• 6.3.3 综合性能分析47-48
• 6.4 分析与讨论48-51
• 6.4.1 马氏体板条49-50
• 6.4.2 碳化物50-51
• 6.5 本章小结51-52
• 第七章 镦锻式空心抽油杆成形数值模拟52-62
• 7.1 引言52
• 7.2 金属塑性成形的物理模拟及Deform-3D软件52-54
• 7.3 镦锻工艺设计54
• 7.4 镦锻式空心抽油杆杆头的模拟过程54-58
• 7.4.1 材料模型建立55
• 7.4.2 边界条件设计55-56
• 7.4.3 模拟过程56-57
• 7.4.4 模拟结论57-58
• 7.5 镦锻式空心抽油杆接箍成形过程的模拟58-60
• 7.5.1 边界条件58
• 7.5.2 模拟过程58-60
• 7.5.3 模拟结论60
• 7.6 小结60-62
• 第八章 结论62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67-68

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