機(jī)械擴(kuò)徑對(duì)X80直縫埋弧焊管殘余應(yīng)力的影響.pdf

1、隨著制管技術(shù)的不斷發(fā)展，油氣長(zhǎng)輸管線在我國(guó)能源戰(zhàn)略中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。規(guī)?？涨暗摹拔鳉鈻|輸”工程啟動(dòng)后，國(guó)產(chǎn)直縫埋弧焊管正式投入使用，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)制管水平的不斷發(fā)展。建設(shè)中的LNG(液態(tài)天然氣)、海上石油等項(xiàng)目在給國(guó)產(chǎn)直縫埋弧焊管行業(yè)提供了發(fā)展的契機(jī)的同時(shí)，其高鋼級(jí)，大直徑，大壁厚的使用需要也對(duì)焊管質(zhì)量和性能提出了更高的要求。 殘余應(yīng)力水平是衡量直縫埋弧焊管質(zhì)量的重要指標(biāo)。殘余應(yīng)力及其引起的變形嚴(yán)重影響管道承載強(qiáng)度，同時(shí)作為

2、焊接裂紋的主要誘因之一，成為管道安全使用的重大隱患。直縫焊管生產(chǎn)中的擴(kuò)徑工藝不僅可以滿足對(duì)管道的幾何尺寸精度要求，同時(shí)能有效的降低在成型和焊接過(guò)程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，提高了管道的使用和安全性能。 本文針對(duì)機(jī)械擴(kuò)徑工藝對(duì)消除焊管成型和焊接殘余應(yīng)力的作用和效果進(jìn)行了分析。以彈塑性變形理論和熱.彈塑性理論為基礎(chǔ)，利用有限元分析分析軟件ANSYS對(duì)國(guó)產(chǎn)X80直縫埋弧焊管成型、焊接和擴(kuò)徑三個(gè)過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算，取得了以下成果： 1)建立

3、了直縫埋弧焊管成型、焊接和機(jī)械擴(kuò)徑三個(gè)生產(chǎn)工藝的三維有限元模型。分別以彈塑性大變形理論、接觸摩擦理論、熱-彈塑性理論以及回彈理論為基礎(chǔ)，對(duì)成型、焊接和擴(kuò)徑這三個(gè)主要工藝進(jìn)行了全程模擬，得到了直縫埋弧焊管在各個(gè)工藝中的殘余應(yīng)力分布特征。 2)對(duì)帶有成型和焊接殘余應(yīng)力的直縫埋弧焊管管坯模型進(jìn)行了不同擴(kuò)徑率下的機(jī)械擴(kuò)徑工藝模擬，得到不同擴(kuò)徑率下，X80直縫焊管擴(kuò)徑后周向和軸向殘余應(yīng)力分布。通過(guò)不同擴(kuò)徑率下擴(kuò)徑前后殘余應(yīng)力比對(duì)分析了擴(kuò)徑

4、率在消除直縫埋弧焊管殘余應(yīng)力中的作用和影響。 3)對(duì)國(guó)產(chǎn)X80直縫埋弧焊管進(jìn)行了殘余應(yīng)力測(cè)試，實(shí)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果較為吻合。證明本文中針對(duì)直縫埋弧焊管生產(chǎn)工藝的建模和計(jì)算工作能準(zhǔn)確的反映實(shí)際過(guò)程，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。 研究結(jié)果表明：機(jī)械擴(kuò)徑具有消除成型和焊接殘余應(yīng)力的作用。擴(kuò)徑后，管體殘余應(yīng)力峰值明顯降低，管壁上的殘余應(yīng)力分布趨于平緩。在所研究的擴(kuò)徑范圍內(nèi)，擴(kuò)徑率越大消應(yīng)效果越好。對(duì)于所研究的X80直縫埋弧焊管，從兼顧