一种钛合金钻杆旋转摩擦焊接工艺的数值模拟与试验研究

作者：陈文学; 徐雅欣^*; 李文亚; 杨夏炜

来源：石油管材与仪器, 2023, 9(04): 15-20.

DOI：10.19459/j.cnki.61-1500/te.2023.04.003

• 钻杆
• TC4钛合金
• 连续驱动摩擦焊
• 飞边成形
• 显微组织
• 力学性能

苛刻能源钻采环境中钛合金石油钻杆与螺纹接头连接处易发生断裂失效等问题，对未来石油钻杆的连接提出了更高的要求。采用数值模拟和试验相结合的方法对钛合金管材旋转摩擦焊接接头飞边成形、温度场演变和组织性能等进行研究。结果表明，在文中所采取的工艺参数条件下，焊接界面结合良好，拉伸试验后，断裂发生在母材侧，焊接界面两侧的硬度呈“W”型分布；数值模拟温度场变化表明，焊接初期界面温度上升极快，随后进入稳态阶段，此阶段界面塑性金属被大量挤出，形成飞边，包覆在管外壁上。所建立的二维轴对称模型计算结果与试验结果相比，误差控制在合理范围内。文中通过先进固相连接技术研究，为钛合金石油钻杆与螺纹接头的高质量连接提供参考。

• 单位
  西北工业大学; 材料学院