鋼管雙面環(huán)氧噴涂層成形過程熱傳遞數(shù)值模擬

楊芳兒, 高蔓斌, 楊偉方, 陳文豪, 鄧世林, 鄭曉華

(1.浙江工業(yè)大學 材料科學與工程學院，浙江 杭州 310014；2.浙江金洲管道工業(yè)有限公司，浙江 湖州313000)

隨著工業(yè)化和城市化的不斷發(fā)展，對流體輸送用鋼管的需求和質(zhì)量要求也越來越高。通過在鋼管表面噴涂一種或幾種涂層，能夠有效提高鋼管的耐蝕性能，從而獲得較長的使用壽命。雙面環(huán)氧涂覆鋼管(基管材質(zhì)Q235B)因其優(yōu)良的耐蝕性和良好的衛(wèi)生性能，受到了管道建設(shè)者們的高度重視，但目前國內(nèi)大多集中于中、小口徑涂覆管的生產(chǎn)[1-2]。大口徑雙面涂覆鋼管的體積和重量通常都較大(直徑可達1.2 m，長度可達12 m)，鋼管內(nèi)外壁在噴涂環(huán)氧涂層時，因外壁環(huán)氧涂層和內(nèi)壁環(huán)氧涂層的固化劑成分及用量、成型特性存在顯著差別，因而需要進行大量的研發(fā)工作，且存在試驗周期長、工作量大、能耗高、試驗成本高的缺點[3]。

近幾十年來，隨著計算機的快速發(fā)展和有限元技術(shù)應(yīng)用的日益成熟，有限元模擬分析金屬塑性變形過程中的流動規(guī)律在生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。將有限元分析法和實際生產(chǎn)結(jié)合起來，有利于推動現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展。數(shù)值模擬與仿真技術(shù)的運用，對于縮短研發(fā)周期、降低試驗成本、提高優(yōu)化水平具有普遍的工程意義[4-11]。基于此，筆者采用DEFORM-3D有限元模擬軟件對雙面涂覆鋼管的基管與環(huán)氧涂層之間的傳熱過程進行有限元模擬，分析鋼管、內(nèi)外環(huán)氧樹脂涂層的溫度場及其隨時間的變化，探索鋼管經(jīng)一次加熱實現(xiàn)內(nèi)、外涂層的噴涂和固化工藝的可行性，并與試驗法獲得的關(guān)鍵參數(shù)進行對比。……