陆晓峰, 郑 新

(南京工业大学 机械与动力工程学院，南京 210009)

基于有限元模拟的20/316L双金属复合管拉拔参数的优化

陆晓峰, 郑 新

(南京工业大学 机械与动力工程学院，南京 210009)

借助有限元软件ABAQUS6.5模拟研究20碳钢作基管、316L不锈钢作内衬管的双金属复合管的拉拔成形过程，分析稳定拉拔阶段成形区内轴向、径向和环向应力的分布，找出拉拔后衬管出现横裂、纵裂及模具受磨损的原因，探讨拉拔力和内外管间残余接触压力的分布规律。通过正交实验法进一步研究拉拔参数(模具锥半角α、过渡圆弧半径r、定径带长度l、摩擦因数µ、拉拔速度v、模具直径d)对拉拔20/316L双金属复合管的影响，采用极差和方差分析法对模拟结果进行分析，得到复合管在最大残余接触压力条件下的最优拉拔工艺参数(α=11˚、r=3 mm、l=7 mm、µ=0.05、v=0.03 m/s、d=17.3 mm)及各因素对分析指标的影响规律。在此基础上对优化方案进行数值模拟，模拟结果表明了正交实验对拉拔复合管参数优化的有效性。应用拉拔试验表明，参数优化后的硬质合金拉拔模具的工作寿命比未优化前硬质合金模具的工作寿命高出6倍。

双金属复合管；数值模拟；残余接触压力；正交实验法；拉拔参数；优化

随着能源危机的日益迫近，炼制劣质原油已成为炼油行业必须面对的问题，随之而来的腐蚀问题也常常会给安全生产带来很大隐患。以某100万吨加氢裂化装置8台高压空冷器为例，在现有的原料及工艺条件下，使用20#钢管束的高压空冷器，其使用寿命仅1年左右，如果改用Incoloy825管束，其寿命虽增加，但造价大约增至20#钢管束的10倍，巨额的投资成本，使企业面临两难的抉择。……