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在钢管生产中,钢坯的加热过程实际上就是热源的传热过程,温度差是传热的基本条件,有温度差才会发生热的传播,根据传热过程中物体温度有无变化,传热可分为稳定态传热和不稳定态传热两种状态。
稳定态传热是指在传热过程中,物体各处的温度不随时间变化的传热现象。
不稳定态传热是指物体在加热过程中,温度在不断升高,热量不断地由物体表面传向内部,即温度随时间变化的传热现象。
热的传播有传导、对流、辐射3种方式。
1 传 导传导传热一般由同一物体的高温部分传至低温部分,也可由高温物体传至与其紧密接触的低温物体。传导传热具有以下特点。
(1)传导传热只有粒子的微观热运动,没有宏观的运动或位移。因此传导传热主要发生在金属、耐火材料等固体中。
(2)微粒之间必须碰撞接触,才能进行传导传热。因此,当固体内存在大量孔隙时,传导传热便大大削弱,加热炉常用的隔热材料就是根据这一原理制成的。
2 对 流对流热交换是由于流体(液体和气体)作宏观运动时,在接触过程中实现热能从高温到低温的转移。故这种传热方式的媒介只能是液体(包括流动的金属熔体)和气体。对流热交换可以发生在流体与固体表面之间,也可以发生在流体内部。
3 辐 射对流与传导两种传热方式必须是物体接触才能传递热能,而辐射则是物体间不必接触就可以将热能由一物体传导到另一物体的传热方式。
上述3种传热方式在工业炉内往往是同时存在的。
钻探用地质无缝管
地质用无缝钢管:地质钻探用钢管(YB235-70)是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管,是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。
地质管用途钻杆:
钻孔工具中连接钻头、用以传递动力的杆件。 钻柱通常的组成部分有:钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是:(1)起下钻头;(2)施加钻压;(3)传递动力;(4)输送钻井液;(5)进行特殊作业:挤水泥、处理井下事故等。
地质管用途
钻杆(Drill pipe):钻孔工具中连接钻头、用以传递动力的杆件。
钻柱通常的组成部分有:钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是:(1)起下钻头;(2)施加钻压;(3)传递动力;(4)输送钻井液;(5)进行特殊作业:挤水泥、处理井下事故等。钻铤(drill collar):处在钻柱的下部,是下部钻具组合的主要组成部分。其主要特点是壁厚大(一般为38~53mm,相当于钻杆壁厚的4~6倍),具有较大的重力和刚度,它在钻井过程中主要起以下几方面的作用:(1)给钻头施加钻压;(2)保证压缩条件下的必要强度;(3)减轻钻头的振动、摆动、和跳动等,使钻头工作平稳;(4)控制井斜。
在地质管、地质钻探管实际应用中:
为探明地下岩层结构、地下水、石油、天然气及矿产资源情况,利用钻机打井。石油、天然气开采更离不开打井,地质钻探用石油钻探用无缝钢管是钻井的主要器材,主要包括岩芯外管、岩芯内管、套管、钻杆等。由于钻探用管要深入到几千米地层深度工作,工作条件极为复杂,钻杆承受拉、压、弯曲、扭转和不均衡冲击载荷等应力作用,还要受到泥浆、岩石磨损,因此,要求管材必须具有足够的强度、硬度、耐磨性和冲击韧性,钢管用钢用“DZ”(地质的汉语拼音字头)加数字一代表钢屈服点表示,常用的钢号有DZ45的45MnB、50Mn;DZ50的40Mn2、40Mn2Si;DZ55的40Mn2Mo、40MnVB;DZ60的40MnMoB、DZ65的27MnMoVB。钢管都以热处理状态交货。
步进式加热炉与一般连续式加热炉的区别在于其炉底由活动梁和固定梁组成。管坯在炉内的移动是依靠活动梁作周期性的上升(将管坯托起),前进(将管坯向前送一段距离),下降(将管坯放置在固定梁上)和后退(活动梁复位,准备下一个工作循环)动作来实现的。活动梁每动作1次可从出钢口送出1根管坯。
步进式炉的优点与环形加热炉大致相同,其加热的均匀性比环形炉还好。但由于步进式炉的机械设备复杂,部分活动梁及固定梁的部件长期处于高温下工作,必须采用贵重的高温耐热材料制造,因此多用于钢管的再加热,以及年产量不大的轧管机组改造时用以取代斜底式连续加热炉。
无芯棒单模拔管由于变形分布不均,拔制后管子会产生爆裂现象。无芯棒双模拔管,采用反张力拔制原理,即拔制时个模子的拔制力对第二个模内的金属形成反向拉力,因此在第二个模内的轴向拉应力增大,径向压应力减小,从而改善了变形分布不均,使有害的残余应力得以消减,使壁厚得到进一步控制。双模拔管早已应用于长芯棒、短芯棒、浮动芯棒和无芯棒等各种拔管方式之中。它强化了冷拔工艺,改善了产品质量,降低了成本。但长期以来对双模拔制的工艺理论分析缺乏,使双模拔制的优点没有充分发挥出来,影响了它的应用。为此,1984年 对双模拔制进行了生产实验和技术性探讨,通过实验研究了双模拔管对管子壁厚的影响;双模对管子变形不均匀性的影响;双模对拔制力和电耗的影响;双模拔制时的新型组合外模。通过实验说明无芯棒双模拔制与单模比较,有以下优点:加大了道次变形量,生产率提高约70%;降低了钢管变形的不均匀性,提高了金属的塑性,降低了残余应力,减小了钢管的弯曲度;所需变形功小,可节约电耗10%~15%;拔后管壁不增厚,减少了管头损耗。1992年利用无芯棒双模拔制不锈钢管,分析了变形区的应力状态,测定了单模、双模拔制的不锈钢管壁厚,进一步证明了上述结论,双模拔制壁厚变化小,比单模拔制减壁作用大。
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