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1、残余应力对ERW管线管制造过程的影响分析试验s硬究25残余应力对ERW管线管制造过程的影响分析张曙华(宝山钢铁股份有限公司宝钢分公司钢管厂,上海201900)摘要:通过对残余应力形成过程及原因的机理研究,采用塑性变形和相关性统计分析方法,分析了残余应力对ERW管线管制造过程的影响,并就减少ERW管线管制管过程中的残余应力提出控制措施.认为要避免焊接前带钢的不对称变形和回弹应力的影响,定径和水压试验是较为重要的工序.关键词:高频电阻焊;管线管;包辛格效应;残余应力中凰分类号:TG335:TG115.5文献标识码:B文章编号:1001
2、-2311(2007)06—0025—04AnalysisoflnfluencebyResidualStressonManufactureProcessofERWLinepipeZhangShuhua(SteelTubePlant,BaogangCo.,Baoshaniron&SteelCo.,Ltd.,Shanghai201900,China)Abstract:Basedontheresearchresultrelatingtothemechanismfordevelopmentofandcausesforresidua
3、lstress,theinfluencebyresidualstressOHthemanufactureprocessofERWlinepipeisanalyzedbymeansofplas—tiedeformationanalysismethodandrelativestatisticmethod.AecordinglycontrolactionsareproposedinordertoreducetheresidnalstressasdevelopedinthemanufacturingprocessofERWlinepipe
4、.Itisregardedthatsizingandhydrostatictestingarebothtwocriticalprocessestopreventthepre—weldingasymmetricdeformationandtheinfluenceofresilientstressofthesteelstrip.Keywords:Hi—frequencyFRWpipe;Linepipe;Bauschingereffect;Residualstress0前言随着经济迅速发展和对能源需求的不断提高,管线作为油气资源最经济的
5、输送方式近年来发展迅速.一批中等口径ERW管线管机组建成并相继投产.使ERW管线管在油气田集输管线,油气支线和城市管网等方面得到广泛应用.本文将着重探讨周向残余应力对ERW管线管制造过程及其最终产品质量的影响和控制等方面的问题.1ERW管线管残余应力形成过程及原因ERW焊管成型过程可分为两个阶段:第一阶段为弯曲变形;第二阶段为减径变形(图1).在这张曙华(1968一),男,丁程师,焊管工艺室ERW焊管工艺技术主管主要从事ERW焊管生产工艺研究和质量管理工作.STEELPIPEDec.2007,Vo1.36,No.6两个阶段,钢管内
6、层始终受周向压应力作用而进行压缩变形.外层在精成型前的弯曲过程中受周向拉应力作用而进行延伸变形:在精成型及定径过程中.钢管外层受压应力作用而进行压缩变形.且不同规格的ERW焊管,其外层最终应变也有差异.由此可见,ERW焊管内外层在制管过程中的周向应变是不一致的.应力状态及应力大小也随之改变以弹塑性强化模型分析ERW焊管制管过程的应力状态如图2～4所示.在冷弯过程中.钢管内外层分别受压力和张力作用,应变为0的中性层处在壁厚中间(图2),内外层应力之差接近材料初始屈服强度2倍.当钢管进入精成型和定径阶段,其中性层受压外移(图3).内外
7、层应力之差减小.当周向压缩变形足够大并使整个壁厚均进入塑性变形状态后,应力差降至最低(图4),基本上与材料的强化线一致.完成变形后,在弹复变形的影响和层间钢管2007年12月第36卷第6期26?弼1一弯边2一预成型3一线性成型4一精成型5一挤压图1ERW焊管成型过程示意切应力的维持下,正负残余应力在其作用的壁厚范围内积分相等,方向相反,纵剖面达到受力平衡状态.各层之间的应力差异是形成残余应力的原因,采用较大的缩减量使内外层均受压缩变形,将有利于降低ERW管线管的周向残余应力.(a)变形应力(b)残余应力图2冷弯的应力状态(a)变形
8、应力(b)残余应力图3内压外张的应力状态(a)变形应力(b)残余应力图4内外受压的应力状态2残余应力对ERW管线管制造过程的影响残余应力的存在使带钢成型后不对称弹性恢复STEELPIPEDec.2007,Vo1.36,No.6成为可能,从而在制造过
