对焊法兰是管件的一种，是指带颈的、有圆管过 渡的 ，并与管子对焊连接的法兰。 对焊法兰不易变 形，密封好，应用广泛，适用于压力或温度大幅度波动 的管线或高温、高压及低温的管道，也适用于输送价 格昂贵、易燃、易爆介质的管路上，公称压力在 ＰＮ１６ ＭＰａ 左右。 对焊法兰需承受较大的压力，同时具有良 好的塑性和韧性，在热处理中需进行调质处理，即淬 火和高温回火，得到的组织为回火索氏体。 对焊法兰 油淬过程是加热到 Ａｃ３或 Ａｃ１温度，保温后大于临界 冷却速度，冷却得到马氏体的热处理工艺［１］ 。 在 ＡＮＳＹＳ 软件的分析中属于瞬态热分析。 然而 在油淬时，对焊法兰各部分在冷却时的温度有差异， 导致形成的组织不同，分布不均匀，最后在零件内部 产生残余应力［２］ 。 由于对焊法兰一般采用含碳量小于 ０．７７％的亚 共析钢，淬火后期望得到马氏体组织，因为马氏体组 织能够强化钢铁材料，马氏体在高温回火时将变成多 边形晶粒，回火索氏体由多边形晶粒与颗粒状渗碳体 组成。 亚共析钢淬火时，冷却温度和冷却时间对奥氏 体转变成珠光体、贝氏体还是马氏体起着决定性的作 用。 研究淬火过程的温度与时间的关系，对分析淬火 产物有极其重要的意义。



1 对焊法兰有限元模型的建立

对焊法兰的建模是在 ＡＮＳＹＳ 中进行的，根据对 焊法兰的几何及边界条件周期的对称性，对零件的 １ ／１０ 建立模型。 首先，建立下部的部分空心圆柱，再 在部分空心圆柱上挖出螺栓孔，然后建立上部的部分 空心圆锥，最后将这几部分体积粘接起来，结果如图 １ 所示。

2 对焊法兰网格划分

对焊法兰的密度为 ７ ８５０ ｋｇ／ｍ３ ，比热容为 ４６０ Ｊ／ｋｇ· ℃，导热系数为 ３５ Ｗ／ｍ· Ｋ。 设置单元边的 长度为 ０．００１ ｍ，采用自由网格划分，单元类型为三 维六面体单元 ＳＯＬＩＤ７０ ３ ，划分网格后的模型如图 ２。

3 施加载荷和求解

对焊法兰的所有表面，包括插螺栓孔表面施加对 流换热载荷，换热系数为 ５３０ Ｗ／ｍ２ · Ｋ，油的温度为板，起到辅助加热的作用。 保温罩和油箱内安装有温 度传感器，通过温度传感器将温度信号反馈给温控 仪，由温控仪控制电加热器的运行。

4回油装置

后变形器加热油箱必须预加一定量的油脂，进行 传导加热。 当油箱油脂收集到回油液位时，油脂将沿 回油槽回收到主加热油箱进行循环利用

２０１２ 年 ９ 月该石油钢管钢绳有限公司合股车间 对一台合股机进行了改造，安装了高温压缩空气吹油装置和后变形器加热融油装置，通过 １ 个月的生产试 运行，彻底解决了合股机机体周边的甩油污染问题。 根据生产用表面脂量的记录，改造前用油量为 ２５．４ Ｌ／天，改造后用油量为 ２３．５ Ｌ／天，可节油为 １．９ Ｌ／ 天。 经过对样品钢丝绳含油量的检测，改造后的钢丝 绳股含油量符合标准检测要求。 目前该石油钢管钢绳有限公司根据生产试运行 的数据正在规划合股车间其他合股设备的淋油改造 项目，来整体改善合股车间生产设备的生产环境和淋 油浪费的问题。


通过对合股设备的项目改造，既顺应了企业文明 生产要求，又提高了生产管理水平。 在满足钢丝绳产 品质量标准要求的前提下，降低了企业的生产成本， 减少了污染，极大地改善了劳动者的生产操作环境。