高強(qiáng)度合金鋼和不銹鋼等金屬厚壁無(wú)縫鋼管因其良好的高溫持久強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和高溫抗蠕變能力,被廣泛的應(yīng)用在電力、化工、石油、機(jī)械制造、船舶和國(guó)防等領(lǐng)域中,其工作條件和受力情況繁重而且復(fù)雜。因此,提高厚壁無(wú)縫鋼管的質(zhì)量,保證其運(yùn)行過(guò)程中的安全性和可靠性,對(duì)厚壁無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的意義。

本文將材料P91(10Cr9Mo1VNb)的優(yōu)點(diǎn)與徑向鍛造的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),徑鍛出性能優(yōu)越的厚壁無(wú)縫鋼管來(lái)滿足市場(chǎng)的需求。本論文運(yùn)用有限元模擬軟件DEFORM-3D對(duì)P91厚壁無(wú)縫鋼管的徑向鍛造過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬與研究分析,在DEFORM中建立了P91材料數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)研究不同錘頭結(jié)構(gòu)對(duì)徑向鍛造工藝的影響,發(fā)現(xiàn)錘頭的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重影響鍛件的質(zhì)量,選擇帶有壓入角的錘頭時(shí),鍛出的鍛件表面質(zhì)量最好,同時(shí)鍛件的應(yīng)力、應(yīng)變分布也最均勻。然后通過(guò)單因素法確定了主要工藝參數(shù)范圍,選擇共經(jīng)兩個(gè)道次對(duì)坯料進(jìn)行徑向鍛造,達(dá)到外徑Φ425mm,壁厚82mm的要求。設(shè)置兩道次徑向壓下量均為25mm。最后對(duì)錘頭壓入角、錘頭整形段長(zhǎng)度、錘頭打擊頻率、單次旋轉(zhuǎn)角度和軸向送進(jìn)量五個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)分析,以徑向成形力和壁厚為優(yōu)化目標(biāo)確定了最佳工藝參數(shù)。對(duì)徑向成形載荷而言,最佳工藝參數(shù)為:錘頭壓入角為20°、錘頭整形段長(zhǎng)度為400mm、