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(yōu)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 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(fā)揮兩類材料的綜合優(yōu)勢,獲得理想的復合材料結構。
       因此本論文采用石油裂化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(shù)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(shù)值模擬。石油裂化管建立計算模型時,采用沿噴涂方向小逐段前進,厚度方向小逐層疊加來模擬真實的噴涂及沉積過程,得到涂層連續(xù)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(yōu)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(qū)域逐漸增大,模型的不同區(qū)域由于熱積累噴涂后表面 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(jīng)800冷卻至室溫時,頂頭涂層和涂層周圍產生殘余應力, 殘余應力出現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)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(xiàn)混合變形模式,吸能特性有所降低。